4g射频拉远系统中基于双向相位调制器的单边带调制技术的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及现代通信中的一种新型的单边带调制技术，更具体地说，涉及第四代 现代通信领域里的射频拉远系统中基于双向相位调制器的单边带调制技术。
【背景技术】
[0002] 随着数据通信与多媒体业务的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作 需要的第四代移动通信开始兴起。目前，第四代移动通信系统传输速率可达到20Mbps，最高 可达100Mbps，是第三代移动通信传输速度的50倍。虽然4G的移动通信具有通信速度快、 网络频谱宽、通信灵活、智能性能高、兼容性好等特点，但是4G移动通信也具有容量受限及 实现4G移动通信广泛覆盖的困难。为了保证楼区、山区，及其它有障碍物等易受影响地区 的信号强度，光载无线通信技术（ROF)及在其基础上建立的射频拉远系统应运而生。而对 于手机用户的快速增长导致的通信容量受限，也使研宄人员把目光投向频带利用率更高以 及长距离传输具有更高质量的单边带调制方法。因此，4G射频拉远系统中的单边带调制方 法具有重要的科学与实用价值。
[0003] 光载无线通信（ROF)技术，是一种光和微波结合的通信技术，是利用光纤的低损 耗、高带宽特性，提升无线接入网的带宽，为用户提供"anywhere，anytime，anything"的服 务。它具有低损耗、高带宽、不受无线频率的干扰、便于安装和维护、功率消耗小以及操作更 具灵活等优点。而基于ROF技术而建立的射频拉远系统，把基站的基带单元和射频单元分 离，带来了一种新型的分布式网络覆盖模式，它将大容量蜂窝基站集中放置在可获得的中 心机房内，基带部分集中处理，采用光纤将基站中的射频模块拉远到远端单元，分置于网络 规划所确定的站点上，从而提升了无线接入网的带宽，也解决楼区、山区，及其它有障碍物 等易受影响地区的信号强度问题。而基于射频拉远系统的单边带调制技术，由于其只传输 一个边带，使用的带宽只有双边带调制信号的一半，因此具有更高的频率利用率。另外，传 统双边带调制信号在光纤中长距离传输会由于光纤的非线性作用而导致信号的上下边带 与中心载波拍频不一致，该现象会使信号严重失真，误码率急剧增大。与之对比，单边带调 制技术没有该缺点，能在长距离通信下保持很好的通话质量。因此，4G移动通信中的单边带 调制技术在长距离、大容量、低误码率的移动通信中被广泛地应用。
[0004] 衡量单边带调制技术性能的主要品质因素有增益、噪声系数、交调失真以及动态 范围。目前，4G移动通信中的单边带调制技术有两种实现方法。一是采用双平行强度调制 器的方案。虽然只用了一个光电调制器，但是它的电压需要严格控制在强度调制器的正交 偏置点上。而且由于直流漂移的影响，会导致相位噪声与误码率的大大提高，对通信系统的 稳定性以及长距离通信的质量造成很大影响。二是采用两个并行相位调制器以及光纤光栅 (FBG)滤边带技术实现单边带调制。但是由于原件的分立性会引入不必要的插损以及相位 噪声，而且单边带的调制信号的质量也与FBG的消光比直接相关。因此，以上两种常用的单 边带调制技术都存在技术上的不足，我们为此提出了一种新型的4G射频拉远系统中基于 双向相位调制器的单边带调制技术。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种采用单一的相位调制器实现单边带调制技术的方法。 该方法与光载无线（ROF)通信系统以及4G射频拉远系统密切相关，对4G及下一代现代通 信具有重要的实用价值。
[0006] 根据本发明，我们提供了一种基于双向相位调制器的单边带调制技术。双向利用 相位调制器指的是利用相位调制器的速率适配特性，使正向传输的光波被调制器的第一个 射频输入端口调制，反向传输的光波被调制器的第二个射频输入端口调制。在相位调制器 的两端加上两个环形器。从不同端口进入的光载波将从另外一个端口输出。加上双向相位 调制器上两路射频输入端的射频信号有90度相位差。被调制的两路光信号在1:99耦合器 的输出端能得到质量很好的光上单边带调制信号。并且该单边带调制信号不会受到直流漂 移的影响而且该技术易于集成加工，集成后能更好地提高整个系统的增益与动态范围。
【附图说明】
[0007] 通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的上述和/或其他目的和优点 将会变得更加清楚，其中：
[0008] 图1示出基于双向相位调制器的单边带技术原理图
[0009] 图2示出新型单边带技术在4G射频拉远系统中的应用
[0010] 图3示出双边带与单边带调制光谱图
[0011] 图4示解调后的标准、单边带调制及双边带调制的I、Q两路信号的星座图
【具体实施方式】
[0012] 下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
[0013] 图1中描述了基于双向相位调制器的单边带技术原理图，其中SlOl为射频源模块 (Radio Source Unit)，该模块输出4G通信中的二进制数字信号，经过射频调制模块（Radio Modulation Unit)S102被4G TDD-LTE频段可用的高频载波（3.5GHz)调制后，送进90度 混合耦合器S103。该器件输出两路幅度相等，相位相差90度的高频无线电信号，并分别 加载到双驱动相位调制器S108的两个射频输入端口。S104为光源模块（Optical Source Unit)，该模块输出光通信常用的单载波（1550nm)激光。该光载波经过Y分支耦合器S105 被分成两路幅度与相位完全相等的光波并分别送进环形器S106与
[0014] S107的1号输入端。此时，从S106的1号输入端输入的光波会从2号输出端输 出，经过S108并加载具有0度相位的高频射频信号，继而进入S107的2号输入端并从3号 输出端输出；同时，从S107的1号输入端输入的光波会从2号输出端输出，经过S108并加 载具有90度相位的高频射频信号，继而进入S106的2号输入端并从3号输出端输出；两路 从3号输出端输出的光信号进入1:99的X型親合器，由于X型親合器的结构会在两路光信 号之间引入90度的相位差，从而在X型耦合器的两个输出端会形成质量很好的单边带调制 信号。另外由于耦合器的功率输出比是1:99,所以小功率输出信号经过隔离器SllO后进 入挡板Slll消光，大功率输出信号被送进光纤Sl 12进行传输，并在光电探测器Sl 13上被 探测接收。经过DSP(SlH)对射频信号进行滤波、后补偿及组成帧结构等处理后，射频信号 被送进智能天线S105上的高频振荡电路进行发射，给住宅小区S210以及移动台（MS)S211 馈送4G通信信号。
[0015] 系统的理论分析如下：S104的表达式如下：
[0016]
【主权项】
1. 4G射频拉远系统中基于双向相位调制器的单边带调制技术，该技术包括W下步骤： 600Mbit/s二进制数字信号经过16QAM调制后加载到高频射频载波上，经过90度混合 禪合器输出两路相位差90度的16QAM信号并加载在双向相位调制器的两个不同射频输入 口。另外，在双向相位调制器两端放置环形器，使两路不同方向进入的光载波能加载不同的 射频输入口上的16QAM信号。并且两路光信号在1:99的禪合器的输出端形成质量良好的 单边带调制信号。该信号进过10km光纤传输馈送到射频拉远系统，给小区及手机用户提供 4G高速通信信号。
2. 如权利要求1所述，该技术是600Mbit/s二进制数字信号经过16QAM调制后加载到 高频射频载波上，该载波中屯、频率是3. 5GHz，是目前4G TDD-LTE的合法通信波段。
3. 如权利要求1所述，为保证的到良好的单边带调制信号，从90度混合禪合器输出的 两路16QAM信号必须幅度一致，相位相差90度。而由1:99禪合器结构引入的两路光信号 间的相位差也要严格满足90度。
4. 如权利要求1所述，在1:99的禪合器的输出端形成质量良好的单边带调制信号，大 功率输出端的信号将用于BBU到RRU组成的射频拉远系统的4G信号馈送。其中传输的光 纤为标准单模光纤，中屯、波长为1550nm，其它参数与市面上标准单模光纤参数一致。
【专利摘要】提出了一种在4G射频拉远系统中能被广泛应用的基于双向相位调制器的单边带调制技术，该技术包括以下几个步骤：120Gbit/s的64QAM射频微波信号经过(射频)90度混合耦合器，产生两路有90度相位差的64QAM射频微波信号并分别加载到双向相位调制器的两个射频输入端口。同时，单波长光载波(中心波长为1550nm)经过一个50:50的Y分支耦合器，产生两路相位相等幅度相同的光载波并分别加载到两个不同的环形器上。两个环形器的输入端1与Y分支耦合器两输出端相连，输出端2与双向相位调制器的两个输入端相连，输入口3与一个50:50耦合器的两个输入端相连。从而从Y分支耦合器输出的两路光经过环形器、双向耦合器、50:50耦合器后，能在50:50耦合器的某一输出端得到很好的单边带调制信号，并且，该技术能很好地应用在射频拉远系统中。
【IPC分类】H04L27-34
【公开号】CN104618302
【申请号】CN201410830636
【发明人】喻松, 谢志鹏, 蒋天炜, 李健, 李丹, 叶辛萌, 顾畹仪
【申请人】北京邮电大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月26日