專利名稱：無光源和調(diào)制器的全雙工光纖無線通信基站及相應的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于混合光纖-無線通信(Radio-over-Fiber,縮寫為R0F)通信系 統(tǒng)技術領域。(二) 背景技術由于快速增長的無線通信對帶寬的要求，第四代無線接入系統(tǒng)將會延伸到毫 米波段，為了克服無線通信例如傳輸距離方面的限制，滿足無線通信中寬帶要 求，需要與現(xiàn)有寬帶有線通信網(wǎng)絡建立聯(lián)系。光纖-無線系統(tǒng)(Radio-Over-Fiber， 簡稱為ROF)將會成為解決寬帶無線接入最有前景的技術。ROF系統(tǒng)充分利用光 纖的巨大帶寬以降低成本并結合無線通信技術的靈活性，將無線和光網(wǎng)絡融合 成為一種既能增加接入網(wǎng)容量和移動性，又能降低運營成本的新型的接入網(wǎng)絡。 ROF系統(tǒng)的基本思想是將復雜的信號處理單元置于中心站，(Central Station, 縮寫為CS)，而基站(Base Station,簡寫為BS)只包含簡單廉價的接收器件。各 基站共享中心站的信號處理單元，減少了昂貴的信號處理單元數(shù)量，從而簡化 了基站的復雜性和結構。由于毫米波在大氣中傳輸距離短，要實現(xiàn)信號的完全覆蓋，機站的的分布 勢必很密，因此，結構簡單、價格便宜的毫米波通信的基站便成了光纖無線通 信系統(tǒng)所必須解決的關鍵性的問題。ROF基站的主要功能是接收來自于中心站的下行鏈路光毫米波信號，進行 光電轉(zhuǎn)換后變成電毫米波信號，并通過天線發(fā)射出去，同時接收來自于客戶移 動終端的上行鏈路的數(shù)據(jù)信息，并調(diào)制成光信號發(fā)送到中心站進行處理。目前 所研制的ROF系統(tǒng)基站，己提出了將下行鏈路的光載波提出來作為上行鏈路的光 載波，這樣在基站中不用使用激光器，但是，上行鏈路數(shù)據(jù)的調(diào)制還得使用一 個光調(diào)制器，這樣的基站仍然不是最簡單的。為了解決上述問題，我們的方案采用半導體光放大器來調(diào)制上行鏈路的數(shù) 據(jù)信息，同時，也對光信號進行了放大。這樣降低了基站的成本，使基站的結 構簡單，容易實現(xiàn)且價格便宜。(三) 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對上述情況，解決了簡化基站結構，降低基站造價的問題。在基 站中不使用任何光源和光調(diào)制器，將光源和調(diào)制器集中在中心站，使得基站結 構簡單，同時，還提出了一種相應的全雙工通信ROF系統(tǒng)結構，在上行鏈路中 利用了上行鏈路的光載波，簡化了系統(tǒng)的結構，降低系統(tǒng)的造價。為了達到上述目的，本發(fā)明所釆用的具體方案如下利用光濾波方式將下行鏈路的光載波提取出來，進入半導體光放大器(S0A)，來自于客戶端的上行鏈路的數(shù)據(jù)信號驅(qū)動半導體光放大器，將下行鏈路的信號調(diào)制到光載波上，同時進行放大，通過上行鏈路的光纖傳輸至中心 站。所述的全雙工光纖無線通信基站如圖l，包括光環(huán)型器，用于將來自于中心站的下行鏈路的光毫米波及光載波進行分 離；光纖光柵，用于反射下行鏈路傳送過來的載波，并讓光毫米波通過；光 放大器，用于放大光毫米波；光帶通濾波器，用于濾掉高頻邊帶；光檢測器， 用于將光毫米波轉(zhuǎn)化為電毫米波；射頻電放大器，用于對電毫米波進行放大； 射頻天線，用于將毫米波發(fā)射至大氣中。半導體光放大器，用于將上行鏈路 信號調(diào)制到光載波上，并進行放大。所述的全雙工光纖無線通信基站，其特征在于包括以下工作步驟在下行鏈路中，使用光濾波方式將來自于下行鏈路的光毫米波和光載波 進行分離；分離的光毫米波通過光放大器放大后，再進行濾波；濾波后的光毫 米波通過射頻天線發(fā)送至大氣中；在上行鏈路中，使用光濾波方式得到的下行鏈路的光載波，以此作為上 行鏈路的光載波進入半導體光放大器，來自于客戶端的上行鏈路數(shù)據(jù)信號驅(qū) 動半導體光放大器，對光載波進行調(diào)制，調(diào)制后的光信號波發(fā)送至上行鏈路 的光纖中，并送到中心站。本發(fā)明所述的光濾波方式是通過光環(huán)型器和光纖光柵來實現(xiàn)，其原理是， 光毫米波和光載波一起通過光環(huán)型器以后，先輸出至光纖光柵，光纖光柵反 射光載波，而透射光毫米波。光毫米波從光纖光柵中輸出，而光載波從光環(huán) 型器的另一個端口輸出，這樣實現(xiàn)了將光載波和光毫米波分離。這種功能也 可通過光交叉利用器來實現(xiàn)。本發(fā)明還提供了一種可利用本發(fā)明所述的基站進行全雙工光纖無線通信 的系統(tǒng)，如圖2所示。主要包括中心站20，其主要作用是產(chǎn)生光毫米波和光載波，并傳送至基站，同時 也接收來于基站的上行鏈路信號。所述的中心站包括光源ll，相位調(diào)制12，射頻正弦波發(fā)生器13，光交叉 復用器14，摻鉺光纖放大器15，光強度調(diào)制器16，基帶數(shù)據(jù)信號源17，光功率 耦合器18，以及上行鏈路接收機19。所述的中心站，其特征在于包括以下工作過程由光源11產(chǎn)生指定頻率的光載波進入光相位調(diào)制器12，受到射頻正弦波 發(fā)生器13產(chǎn)生的射頻信號的驅(qū)動，從而產(chǎn)生雙邊帶調(diào)制的信號，再通過光交叉
復用器14將中心光載波和一階邊帶進行有效分離，分離后的一階雙模邊帶信號 通過光放大器15放大后，再進入光強度調(diào)制器16將基帶信號調(diào)制到雙模邊帶上， 產(chǎn)生光毫米波信號，光毫米波信號進入光耦合器18與來自于光交叉復用器14的 光載波進行耦合發(fā)送到下行鏈路傳輸光纖21，傳輸至基站IO。中心站20的光接 收機19接收來自于基站、通過上行鏈路傳輸光纖22傳送過來的上行鏈路信號。本發(fā)明利用光濾波方式實現(xiàn)上行鏈路波長重用，節(jié)約光子器件，并利用了半導體光放大器將上行鏈路數(shù)據(jù)信息調(diào)制到光載波上，并同時進行放大，使得ROF系統(tǒng)的基站結構簡單、易于實現(xiàn)。

圖l為本發(fā)明的基本站結構示意圖。圖2為本發(fā)明基站構成的全雙工光纖無線通信系統(tǒng)示意圖； 圖中1-光環(huán)型器2-光纖光柵3-光放大器4-光帶通濾波器5 —光檢測器6 —射頻電放大器7_RF天線8 —半導體光放大器9_上行鏈路數(shù)據(jù)信號10-基站il-光源ls—光相位調(diào)制器13 —射頻正弦波發(fā)生器14—光交叉復用器15 —光放大器16-光強度調(diào)制器17 —基帶數(shù)據(jù)信號源18 —光功率耦合器19 —光接收機20—中心站21-下行鏈路傳輸光纖22-上行鏈路傳輸光纖具體實施方式
下面結合具體實驗例子和附圖，對本發(fā)明作具體說明。 由圖l所示，全雙工光纖無線通信基站的各部件分別說明如下-光環(huán)型器1，用于將來自于中心站的下行鏈路的光毫米波及光載波進行分 離；光纖光柵2，用于反射下行鏈路傳送過來的載波，并讓光毫米波通過；光 放大器3，用于放大光毫米波；光帶通濾波器4，用于濾掉高頻邊帶；光檢測 器5，用于將光毫米波轉(zhuǎn)化為電毫米波；射頻電放大器6，用于對電毫米波進 行放大；射頻天線7，用于將毫米波發(fā)射至大氣中。半導體光放大器8，用于 將上行鏈路信號9調(diào)制到光載波上，并同時進行放大。本實施例中全雙工光纖無線通信基站中的光環(huán)型器和光纖光柵的功能也 可采用光交叉利用器來實現(xiàn)。光放大器3為摻鉺光纖放大器，也可為其它光放 大器。由本發(fā)明所述的基站構成的全雙工光纖無線通信系統(tǒng)如圖2所示。 所述的全雙工光纖無線通信系統(tǒng)包括中心站20，基站10和傳輸光纖 21,22。本發(fā)明所述的中心站，主要作用是產(chǎn)生下行鏈路光毫米波及接收下行鏈路 的數(shù)據(jù)信號。所述的全雙工光纖無線通信系統(tǒng)的具體連接方式如下下行鏈路中，光源11,用于產(chǎn)生指定波長的單縱模激光，與光相位調(diào)制器12的光接入端相連，光相位調(diào)制器12的電接入端與射頻正弦波發(fā)生器13 的輸出端相連，射頻信號源的頻率可以為1 30GHz及以上。相位調(diào)制器12 輸出端與光交叉復用器14的輸入端相連，光交叉復用器14輸出端之一與摻 鉺光纖放大器15相連接，慘鉺光纖放大器15的輸出端與光強度調(diào)制器16的 光輸入端相連，光強度調(diào)制器16的電輸入端與基帶數(shù)據(jù)信號源17相連，光 強度調(diào)制器16的輸出端與光功率耦合器18的輸入端相連；光交叉復用器14 的另一輸出端直接與光功率耦合器18相連；光功率耦合器18的輸出端輸出 毫米波，并與下行鏈路傳輸光纖21相連。傳輸光纖21與基站10中的光環(huán) 型器1的輸入端相連，傳輸光纖為單模光纖SMF—28。上行鏈路中，由基站中的半導體光放大器8接收來自于光環(huán)型器1的光 載波，并與來自客戶端的上行鏈路數(shù)據(jù)信號9相連，將上行鏈路的數(shù)據(jù)信號 調(diào)制到光載波上，并輸出上行鏈路光信號。半導體光放大器8的輸出端與上 行鏈路傳輸光纖22相連，通過傳輸光纖22將上行鏈路光信號傳送至上行鏈 路的接收機19進行檢測。所述的中心站產(chǎn)生的光毫米波的頻率為射頻正弦波發(fā)生器13產(chǎn)生的射頻信號的頻率的2倍。所述的全雙工光纖無線通信系統(tǒng)的中心站的光毫米波也可由其它方式產(chǎn)生。本發(fā)明中的所述的基站適合于頻率為1 40GHZ以及其它頻率的WDM光纖 傳輸無線信號。本發(fā)明采用光濾波方式得到下行鏈路的光載波，并通過半導體光放大器 將上行鏈路的數(shù)據(jù)信號調(diào)制到光載波上，無需使用光源，使得基站結構簡單、 高穩(wěn)定性和造價便宜?？傊景l(fā)明的優(yōu)點是能降低光纖無線通信系統(tǒng)的成本，使得ROF系統(tǒng) 整體結構簡單，盡量減少所使用的元器件的數(shù)量，性能穩(wěn)定，容易實現(xiàn)。
權利要求
1、 一種全雙工光纖無線通信基站，用于接收下行鏈路的光毫米波及 光載波，將光毫米波轉(zhuǎn)換成電毫米波并發(fā)射到大氣中，另一方面將 上行鏈路的信號調(diào)制到從下行鏈路來的光載波上。其特征在于所 述的基站包括以下工作步驟將來自于中心站且通過光纖傳輸過來的下行鏈路的光毫米波和光 載波分離；下行鏈路中的光毫米波通過光電檢測器轉(zhuǎn)化為電毫米波并通過射 頻天線發(fā)射至大氣中。采用半導體光放大器將上行鏈路信號調(diào)制到分離的光載波上，產(chǎn)生 上行鏈路的光信號，同時進行放大。將半導體光放大器輸出的上行鏈路光信號傳送至中心站的接收機
2、 一種全雙工光纖無線通信系統(tǒng)，可以利用上述的基站進行全雙工 通信。
3、 根據(jù)權利1所述的基站，其特征在于采用了光濾波方式將下行 鏈路的光毫米波和光載波進行分離；
4、 根據(jù)權利1所述的基站，其特征在于采用了半導體光放大器將來 自于客戶移動終端的上行鏈路信號加載波到光載波上，產(chǎn)生上行 鏈路的光信號，并進行放大。
5、 根據(jù)權利2所述的全雙工光纖無線通信系統(tǒng)，其特征在于包括中 心站和本發(fā)明所述的基站。
6、 根據(jù)權利5所述的全雙工光纖無線通信系統(tǒng)，其特征在于其中心 站產(chǎn)生光毫米波和光載波，同時發(fā)送至本發(fā)明所述的基站。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種屬于光纖無線(Radio-on-Fiber，縮寫為ROF)通信系統(tǒng)技術領域中的能提供全雙工光纖無線通信的基站和系統(tǒng)，在基站中上行鏈路利用了下行鏈路的光載波，節(jié)約了光源，上行鏈路信號采用半導體光放大器調(diào)制到光載波上，并進行放大，將光調(diào)制器和光放大器的功能集中為一體，節(jié)約了光器件的數(shù)量。另外還提供了一種實現(xiàn)全雙工通信功能的光纖無線通信系統(tǒng)。本發(fā)明所述的全雙工光纖無線通信的基站和系統(tǒng)，減少了使用的光器件的數(shù)量，節(jié)約了系統(tǒng)的代價。
文檔編號H04B10/12GK101145845SQ20061003225
公開日2008年3月19日 申請日期2006年9月14日 優(yōu)先權日2006年9月14日
發(fā)明者余建軍, 林 陳 申請人:余建軍;陳 林