[發明專利]光纖無線電下行鏈路中的全光副載波調制裝置及方法

無效

• 申請號: 200810056857.X
• 申請日: 2008-01-25
• 公開（公告）號: CN101232331A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發明（設計）人: 鄭小平;李尚遠;宋怡橋;張漢一;周炳琨
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04B10/12
• 分類號: H04B10/12;H04B10/155;H04J14/02;H04L27/34
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉萍

技術領域

一種全光副載位調制技術，屬于光通訊技術領域，特別涉及毫米波光纖無線電下行鏈路的副載波調制，上變頻。

背景技術

近些年來無線通信快速發展，無線用戶逐年遞增，業務更加多樣化，數據業務急劇攀升，使得寬帶無線信號和載波頻率向高頻毫米波頻段擴展的需求日益迫切。工作于該頻段電子器件，由于其成本、性能等問題，遠遠不能滿足未來需求的增長。而日益興起的光纖無線電技術，利用光纖技術的寬帶、低損特性，為傳送各種無線業務信息提供了必要的巨大帶寬，有效解決了寬帶無線通信網絡發展所面臨的難點問題。

光纖技術的引用使得毫米波無線接入系統具有體積小、重量輕、成本低、損耗小、抗電磁干擾，帶寬大、信道容量高等優點，解決了傳統微波傳輸系統在毫米波段存在損耗大、抗干擾能力弱等問題。此外，它將光纖網絡的巨大容量和無線接入網絡的適應性與移動性有機結合，為無線網絡提供了“最后一公里”無縫接入，可以實現真正意義的“任何人、任何時間，于任何地點，以任何形式的通信”的需求。

目前，在現有的毫米波光纖無線電下行鏈路中，數據信號或模擬信號在中心站經過調制、一次或多次上變頻等步驟，獲得毫米波已調信號，該信號再通過電光調制器等器件調制到光上，經過光纖傳至基站，通過光電探測器直接探測得到電域的毫米波信號。這種方法對于每一個毫米波副載波信道，都需要毫米波混頻器、毫米波源、毫米波傳輸線、毫米波頻段的電光調制器等毫米波器件以及子系統，價格昂貴，難以進一步提升。

發明內容

本發明為解決上述技術問題，提出一種全光的信號處理技術，通過控制兩束相干光中的一束的相位與強度，來控制探測所得毫米波副載波信號的相位與強度，在光域實現毫米波信號的全光副載波調制。

本發明提供了一種光纖無線電下行鏈路中的全光副載波調制裝置，包括中心站和基站，其特征在于：

在光纖無線電接入系統下行鏈路的中心站部分，依次包括光源、偏振態旋轉模塊、調制模塊、起偏器；

中心站和基站經過光纖連接，基站包括光電探測器、放大器、天線；

對每個光信道，光源產生兩束光：一個波長為載波，它不被調制，稱為載波光；另一個波長為副載波，它會被調制，稱為邊帶光；這兩束光的偏振態平行，相差恒定；

載波光以及邊帶光進入偏振態旋轉模塊，使兩束光的偏振態進行不同程度的旋轉，達到偏振態正交的目的；

將旋轉后的光信號輸入調制模塊，使邊帶光與調制模塊中調制器的主軸方向平行，此時載波光與之垂直；

調制模塊包括至少一個電光調制器，電光調制器包括電光相位調制器、電光強度調制器及電光偏振調制器；

調制模塊后放置一個起偏器；

起偏后的光經過光纖傳輸后，照射在基站的光電探測器，得到其輸出光電流的交流項，也就是可供天線發射的毫米波信號。

本發明的光纖無線電下行鏈路中的全光副載波調制的基本原理如圖1。

在光纖無線電接入系統下行鏈路的中心站部分，對于光纖鏈路中的每一個光信道，光源產生兩個波長的光，一個波長為載波，它不被調制，稱為載波光；另一個波長為副載波，它會被調制，稱為邊帶光。這兩束光的偏振態平行，相差恒定。兩束光之間的頻率差等于擬產生毫米波信號的頻率。兩束光的光場分別可以描述為(光譜見圖2(a))：

E_carr＝E₁cos(2πf0t)

E_sub＝E₂cos(2π(f₀-f_RF)t+)

其中E_carr、E_sub分別表示載波光和邊帶光的光場，其強度分別為E₁和E₂。f₀是載波光的頻率；f_RF是邊帶光和載波光之間的頻率差，亦為目標微波信號的中心頻率。它正負均可，在后面的計算中，除特殊說明外，都取負號，即載波光頻率大于邊帶光的頻率。t為時間。為這兩束光的相位差，由于它不影響對發明原理的說明，故在后面均略去。

上述光進入一個偏振態旋轉模塊，該模塊的作用是使兩束光的偏振態進行不同程度的旋轉，最終達到偏振態正交的目的。輸出光譜見圖2(b)

將旋轉后、偏振態正交的光信號輸入調制模塊，使邊帶光與調制器主軸方向平行，此時載波光與之垂直。調制模塊可以是一個或多個級聯的電光調制器，如電光相位調制器，電光強度調制器，以及他們的組合級聯。