一种应用偏振复用实现载波重利用的双向多业务接入rof传输系统和方法
【技术领域】
[000? ]本发明涉及一种应用偏振复用实现载波重利用的双向多业务接入ROF传输系统和方法，对现有的通信技术有一定的补充。
【背景技术】
[0002]目前，低频的无线技术(包括LTE、WiF1、WiMax等)由于他们的移动性、灵活性、利于方便接入的性质获得了极大的关注。另一方面，日益增长的移动多媒体服务具有高数据传输速率，计划的传输速率可以达到几Gbit/s，因而需要大带宽来满足高速无线信息接入的需求，这无疑大大促进了高频毫米波无线接入技术的发展。为了迎合更大带宽和更高速率的需求，需要信号工作在更高的频段，在60GHz附近7-9GHZ的开放传输带宽无疑成为下一代无线服务的焦点。ROF利用光纤技术的低损耗、大带宽以及低成本等优势，已经成为增强无线接入环境(如会议中心、机场、小办公室等)的容量和移动性以及减少其成本的有力手段。然而，在此频率下的大气衰减导致每个基站有很小的覆盖范围。因此，许多全双工基站需要覆盖一个特定的覆盖区域，这就需要基站成本较低并且管理领过方便。在这种情况下，人们非常希望在ROF系统中将光源集中在中心局来避免在每个基站使用激光源。由于在60GHz附近具有7-9GHz超宽带宽，ROF系统可以实现多频带多业务的无线信号传输
[0003]近些年，许多方法被提出来实现激光源的集中化。例如下行的光强度调制信号可以基于反射型半导体光放大器的增益饱和效应来实现信息擦除，获得的近似连续光源被上行信号调制。然而，这样的系统效率通常比较低因为想要有效的移除下行信号的信息需要下行信号具有较低的消光比。另一种在R0F系统中实现光源集中化的方法是再利用下行信号的一个光载波作为上行信号激光源。被重利用的载波可以是原始的连续光载波信号或者是一个光边带。然后，通过另一个电光调制器，上行信号可以被调制到光载波上。这种方法需要在基站处增加光滤波器，增大了基站的复杂度与成本。
[0004]在多频带多业务的传输上，许多的实现方法是在中心站的光载波与光边带的不同阶边带上搭载不同的无线信号，在基站上通过滤波器或者偏振调制器的组合来实现不同无线信号的分离以及光载波的重利用。但是这些方法同样增大了基站的复杂度与成本。
[0005]为满足多频带多业务无线信号的双向传输，并兼顾降低基站的复杂度与成本，需要引进一种新的多业务双向ROF系统与方法。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种应用偏振复用实现载波重利用的双向多业务接入ROF传输系统，该系统能够传输多种业务的无线信号，满足现今用户对不同业务的需求，并且重利用载波实现基站的去光源化。
[0007]本发明的另一个目的在于提供种应用偏振复用实现载波重利用的双向多业务接入ROF传输方法，该方法应用与多种业务无线信号的传输于实现基站的去光源化。为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的:
[0008]一种应用偏振复用实现载波重利用的双向多业务接入ROF传输系统，该系统包括:中心站，基站，用户单元三个模块，其原理如图1所示。
[0009]所述中心站模块的主要功能有两个，一是产生60GHz波段多业务下行链路毫米波信号，二是接收来自基站的上行链路信号。在下行链路中，首先由一个分布反馈式激光器产生频率为193.1GHz的连续光载波，然后此光载波进入双臂马赫增德尔调制器I，实现光载波抑制(OCS)调制。射频频率为14GHz，通过一个I *2的倍频器将射频频率倍频为28GHz来驱动双臂马赫增德尔调制器I。激光器产生的光载波经过OCS调制后能量集中在正负一阶边带上，两边带之间的频率间隔为56GHz WCS调制信号经过光交叉波分复用器(Interleaver)后分为两路，将OCS调制信号的正负一阶边带分离，上路得到正一阶边带，下路得到负一阶边带。上路的光信号进入双臂马赫曾德尔调制器2实现射频微波信号的外调制。此射频信号为多业务信号(2G、3G、4G、WiMax)的聚合，通过任意波形发生器(AWG)实现。下路信号进入偏振控制器，输出的光信号与输入的光信号偏振方向夹角为45度。将上路经过双臂马赫曾德尔调制器2后得到的外调制光信号与下路经过偏置控制器得到的光信号经过偏振合束器(PBC)合路得到60GHz波段的偏振复用光载毫米波信号，此信号经过光纤链路传输至基站。在上行链路中，中心站接收来及基站的光信号，通过一个低速光电探测器得到基带电信号继而还原出原始数据信息。
[0010]所述基站模块包括五部分:偏振分束器、高速光电探测器、电放大器、天线以及马赫曾德尔强度调制器。基站接收经过光纤链路的光信号后将得到的光信号首先通过偏振分束器将两种偏振态的光信号分离。其中上路信号包括在中心站中经过马赫曾德尔调制器I得到的负一阶边带一半能量以及经过马赫曾德尔调制器2得到的外调制信号能量;下路得到经过马赫曾德尔调制器I得到的负一阶边带的另一半能量。PBC分离出来的上路光信号经过高速光电探测器后变成电毫米波，再经过电放大器放大后，由天线发送到大气中；分离出来的下路光信号作为光载波进入马赫曾德尔调制器3得到上行光调制信号，发送至中心站。基站接收来自用户模块的无线信号，此信号作为马赫曾德尔调制器3的驱动信号，得到上行光调制信号。
[0011]用户模块包括带通滤波器、电放大器、功分器、混频器、低通滤波以及、误码仪。通过一个一基站相同的天线来接收电毫米波信号，然后经过带通滤波器滤除无用的频率成分，再然后通过电放大器放大电信号功率并通过功分器平均分为四路，再由四个不同混频器接收和解调基带信号，然后经过低通滤波器，分别得到2G、3G、4G以及WiMax信号。
[0012]上述系统中，所述中心站模块包括:
[0013]激光器，用作光纤链路中的载波光源，可以搭载大容量的数据信号。本专利中采用分布反馈式激光器产生的频率为193.1GHz的连续光载波。
[0014]调制器，双臂马赫曾德尔调制器I实现OCS调制信号，双臂马赫曾德尔调制器2实现射频信号的外调制，两个调制器结合实现光在毫米波，完成电/光转换。
[0015]信号发生器，用来产生正弦信号，作为双臂马赫曾德尔调制器I的电驱动信号。
[0016]电相移器，用来改变电信号的相位，双臂马赫曾德尔调制器的上下两臂施加幅度、频率相同，相位差为180的电信号时实现光载波抑制的条件之一。
[0017]光交叉波分复用器，用来将入射光信号进行频率分离，使得不同频段的光进入不同的支路。
[0018]任意波形发生器，用于产生2G、3G、4G以及WiMax信号的合成信号。
[0019]偏振控制器，控制光的偏振角度，结合偏振合路器与偏振分路器可以实现偏振复用。
[0020]偏振合束器，将不同偏振态的光信号合成一路，实现偏振复用。
[0021 ]在上述系统中，所述基站模块包括:
[0022]偏振分束器，将接收到的光信号分成两路偏振态正交的光信号，每路光信号只在一个偏振方向有能量。
[0023]光电探测器，把接收到的光载毫米波信号通过平方律检波方式转换为电毫米波信号
[0024]电放大器，对60GHz传输频带进行放大，增大传输的电毫米波洗好功率。
[0025]发送天线，将电毫米波信号发送到大气中
[0026]马赫曾德尔强度调制器，实现基站射频信号的上变频，将射频信号搭载在光信号上实现上行传输。
[0027]在上述的系统中，用户单元包括:
[0028]接收天线，利用电磁感应技术，接收来自基站的电毫米波信号。然后将电信号输出至带通滤波器
[0029]带通滤波器，滤除60GHz频带之外的干扰以及噪声信号，然后输出值放大器。
[0030]放大器，对经过无线信道的电毫米波信号进行放大，然后输出至混频器。
[0031]功分器，将电信号平均分为四路，用于多业务信号的解调输出。
[0032]混频器，采用多个将对应于2G、3G、4G以及WiMax毫米波信号频率的混频器，将放大器输出的电信号分别在多个混频器中进行处理，然后经过低通滤波器解调出2G、3G、4G以及WiMax的基带信号。
[0033]低通滤波器，用于滤除混频器输出的基带信号的带外高频信号以及噪声。然后将基带信号送入误码仪。
[0034]误码仪，用于观测传输信号的误码程度。
[0035]为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的:
[0036]中心站模块在激光源经过第一个有频率为f的射频驱动的马增调制器后得到频率差为2f的正负一阶光边带。然后正一阶边带进入由多业务信号驱动的马增调制器后得到光在射频信号；负一阶边带通过偏振控制器控制改变偏振态。然后两路信号和路得到偏振复用的光载毫米波射频信号。此光信号经过1km标准单模光纤传送至基站，由偏振分离器将光信号的两个偏振态分离。一路作为光载毫米波射频信号进入光电探测器后得到毫米波信号经过电放大器放大后由天线发送出去；另一路作为上行信号的光载波搭载电信号进行上行传输。用户单元接收天线接收电毫米波信号，在经过带通滤波器与电放大器后与不同频率的本振信号混频然后经过低通滤波器继而分离出不同的的业务信号。
【附图说明】
[0037]图1为应用偏振复用实现载波重利用的双向多业务接入ROF传输系统结原理
[0038]图2为应用偏振复用实现载波重利用的双向多业务接入ROF传输系统结构示意图
【具体实施方式】
[0039]为了本发明的目的、技术方案及优点更加明白清楚，依照参考附图，对本发明进一步详细说明。
[0040]图2为本发明中应用偏振复用实现载波重利用的双向多业务接入ROF传输系统结构示意图。现结合图2，对本发明中应用偏振复用实现载波重利用的双向多业务接入ROF传输系统结构进行说明，具体如下:
[0041 ]本发明中应用偏振复用实现载波重利用的双向多业务接入ROF传输系统包括:中心站模块20，基站21，用户单元22。
[0042]中心站模块20由激光器2001产生连续光作为载波，光载波通过双臂马增调制器2002得到光载波抑制(OCS)光信号，光波主要能量几种在正负一阶边带。驱动调制器2002的射频信号为频率为f，光波正负一阶边带之间的频率差为2*f。经过光交叉波分复用器2005后光波分为两路，光正一阶边带进入上路，光负一阶边带进入下路。上路中光通过双臂马增调制器2006产生光载射频信号，驱动调制器2006的是2G、3G、4G以及WiMax多业务的聚合信号。下路通过偏振控制器2008后偏振态旋转45度。然后上下两路通过偏振合束