專利名稱：基于高斯濾波最小移頻鍵控的光無線融合系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)，特別涉及一種基于高斯濾波最小移頻鍵控(GMSK)的高通 信質(zhì)量的光無線融合的系統(tǒng)和方法
背景技術(shù)：
近年來的全球信息化浪潮使人們對通信系統(tǒng)的容量和質(zhì)量的要求迅速提高，寬帶 無線接入正在成為未來通信的主要發(fā)展方向。以光纖接入為代表的有線接入雖然能夠提供 很大的帶寬，但是終端的移動(dòng)性受到限制。無線移動(dòng)通信由于其接入的靈活性和移動(dòng)性的 優(yōu)點(diǎn)更受用戶的青睞，但目前的低頻無線通信系統(tǒng)帶寬較窄，已無法滿足未來的移動(dòng)多媒 體、流媒體等寬帶業(yè)務(wù)需求。如今，一種融合光纖通信和無線移動(dòng)通信技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的新型的通 信技術(shù)-光無線融合(ROF)被提出。其充分結(jié)合光纖和高頻無線電波傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，其有以 下優(yōu)點(diǎn)1 功率損耗降低、系統(tǒng)成本減少。在ROF系統(tǒng)中，采用光纖作為傳輸媒介來傳輸毫 米波信號，由于光纖具有低損耗的特性，信號在傳送功率較小的情況下，可以在光纖中傳輸 較遠(yuǎn)的距離，大大降低了系統(tǒng)的功率損耗，減少了系統(tǒng)的成本。2:系統(tǒng)帶寬提高。ROF是利用光纖來傳輸信號的，，光纖具有巨大的貸款資源， 850nm、1310nm和1550nm這三個(gè)低損耗窗口，總計(jì)可提供50THz的帶寬資源，大大的提高了 系統(tǒng)的帶寬。3 不受電磁干擾。ROF技術(shù)將毫米波信號加載在光波上并在光纖中傳輸，不會受 到外界電磁波的干擾，同時(shí)也不會對外界產(chǎn)生電磁干擾。4 多操作、多服務(wù)通信的極大應(yīng)用。ROF技術(shù)能夠滿足系統(tǒng)級操作的靈活性，能夠 實(shí)現(xiàn)信號格式的透明化，可以將低損耗單模光纖和射頻載波調(diào)制技術(shù)結(jié)合起來設(shè)計(jì)成為一 個(gè)透明的線性系統(tǒng)，使ROF系統(tǒng)可以用來支持分布多操作、多服務(wù)通信業(yè)務(wù)。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，調(diào)制方式按調(diào)制信號的形式大致上分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào) 制兩種。模擬調(diào)制大致有相位調(diào)制(PM)、頻率調(diào)制(FM)、幅度調(diào)制(AM)等；數(shù)字調(diào)制大致 有相位偏移調(diào)制(PSK)、頻率偏移調(diào)制(FSK)、幅度偏移調(diào)制(ASK)等。一種從最小移頻鍵 控(MSK)發(fā)展來的數(shù)字調(diào)制方式-高斯濾波的最小移頻鍵控(GMSK)是全球移動(dòng)通信系統(tǒng) (GSM)采用的調(diào)制方式，是當(dāng)前現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，獲得了廣泛的應(yīng)用。其 具有恒定的包絡(luò)，包絡(luò)起伏很??；相對于MSK，其功率譜旁瓣衰減更快；其可有效的支持多 服務(wù)、多用戶的應(yīng)用。具有如此多優(yōu)點(diǎn)的基于GMSK的ROF技術(shù)在車載移動(dòng)通信、熱點(diǎn)地區(qū)和室內(nèi)覆蓋、 雷達(dá)信號傳輸?shù)确矫嬗袕V闊的應(yīng)用前景，例如在寬帶固定無線接入(FWA)系統(tǒng)和專用小范 圍通信(DSRC)系統(tǒng)中，可以極大的提高通信系統(tǒng)的帶寬，提高系統(tǒng)的傳輸速率，可以有效 的解決低頻段的頻譜資源緊缺的問題。然而，在利用單模光纖的ROF系統(tǒng)中，由于射頻信號 調(diào)制到光波上會產(chǎn)生頻率間隔等于射頻信號頻率的多個(gè)光波成分，隨著射頻信號的頻率的 增加，光纖色散限制光纖鏈路的長度，同時(shí)造成信號相位的相關(guān)性降低，進(jìn)而增加射頻載波的相位噪聲，限制鏈路帶寬和傳輸距離。所以我們將研究在較低頻的射頻信號情況下，實(shí)現(xiàn) 基于GMSK的ROF的系統(tǒng)和方法。圖1為現(xiàn)有的基于四相移相鍵控(QPSK)的ROF系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，現(xiàn)結(jié)合圖1，對 現(xiàn)有的基于QPSK的ROF系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，具體如下現(xiàn)有的基于QPSK的ROF系統(tǒng)包括信號源模塊10和光鏈路模塊11。信號源模塊10用于產(chǎn)生調(diào)制格式為QPSK的數(shù)字電信號，將數(shù)字電信號轉(zhuǎn)化為適 合在光信號調(diào)制和傳輸?shù)哪M電信號，輸出模擬電信號至光鏈路模塊11。其中，信號源模 塊10包括一個(gè)現(xiàn)場課編程門陣列(FPGA)芯片100和一個(gè)與之相連的任意波形發(fā)生器101。 其中，F(xiàn)PGA芯片100用于產(chǎn)生調(diào)制格式為QPSK的數(shù)字信號，并輸出至任意波形發(fā)生器101， 這兒，通過調(diào)制FPGA芯片100中的數(shù)據(jù)的參數(shù)，將包含信息的二進(jìn)制脈沖序列，經(jīng)過串并轉(zhuǎn) 換，成為兩路分別對同一頻率的正弦和余弦信號進(jìn)行調(diào)制，然后相加得到調(diào)制格式為QPSK 的數(shù)字電信號，將得到的QPSK數(shù)字電信號輸出至任意波形發(fā)生器101 ；任意波形發(fā)生器101 用于將接收到的調(diào)制格式為QPSK的數(shù)字電信號，進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，得到適合在光信號上調(diào)制 和傳輸?shù)哪M電信號，將模擬電信號輸出至光鏈路模塊11。光鏈路模塊11用于把接收到的包含信息的模擬電信號調(diào)制到光信號上，且把已 調(diào)制的光信號在光纖上傳輸一段距離，并把已調(diào)制的光信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號，將信息從 光信號中解調(diào)出來，通過天線發(fā)射出去。其中，光鏈路模塊11包括激光器110、信號調(diào)制器 111、光放大器112、光纖113、光電探測器114和天線115。其中，激光器110產(chǎn)生頻率單一 的窄帶光信號，并把窄帶光信號輸出至信號調(diào)制器111 ；信號調(diào)制器111在信號源模塊10 輸出的模擬電信號作為偏置電壓的作用下，對激光器110產(chǎn)生的窄帶光信號進(jìn)行調(diào)制，將 包含信息的模擬電信號調(diào)制到光信號上，將調(diào)制后的光信號輸出至光放大器112 ；光放大 器112用于把接收到的包含信息的已調(diào)制的光信號進(jìn)行放大，并將放大的已調(diào)制的光信號 輸出至光纖113中；光纖113用于傳輸已調(diào)制的光信號，并輸出至光電探測器(PD) 114中； 光電探測器(PD) 114用于把接收到的已調(diào)制的光信號，通過光電效應(yīng)轉(zhuǎn)換為模擬信號，將 調(diào)制在光信號上的包含信息的電信號解調(diào)出來，并輸出至天線115 ；天線115用于把接收到 的模擬電信號發(fā)射出去。上述為現(xiàn)有的基于高斯濾波的最小移頻鍵控的光無線融合系統(tǒng)，該系統(tǒng)能初步實(shí) 現(xiàn)光通信和無線通信融合的信號傳輸，但由于采用了 QPSK調(diào)制格式，不能有效的抵抗信號 在傳輸過程受到的信道的非線性以及多普勒平移等的影響，不能支持整個(gè)系統(tǒng)向多服務(wù)、 多用戶的方向發(fā)展，使經(jīng)過ROF傳輸發(fā)送的射頻信號接收后的誤碼率較高，在很大程度上 影響了 ROF的系統(tǒng)性能，也限制了 ROF系統(tǒng)在多服務(wù)、多用戶的應(yīng)用，很大程度上影響了 ROF 系統(tǒng)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于高斯濾波最小移頻鍵控(GMSK)的光 無線融合系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠降低系統(tǒng)成本，提高ROF系統(tǒng)性能，提供多用戶服務(wù)。本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于高斯濾波最小移頻鍵控(GMSK)的光無線融 合方法，該方法能夠降低系統(tǒng)成本，提高ROF系統(tǒng)性能，提供多用戶服務(wù)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種基于高斯濾波最小移頻鍵控(GMSK)的光無線融合(ROF)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: 信號裝置、鏈路裝置和接收裝置所述信號裝置包含N個(gè)信號源模塊，用于產(chǎn)生2N路模擬電信號至鏈路裝置；所述 N個(gè)信號源模塊中的每一個(gè)信號源模塊利用地址邏輯產(chǎn)生兩路數(shù)字電信號，且分別利用數(shù) 模轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)化為譜效率較高的波形和適合調(diào)制光信號的模擬電信號，輸出模擬電信號至 鏈路裝置；所述地址邏輯為由系統(tǒng)邏輯生成的地址所對應(yīng)的正弦、余弦函數(shù)值表；所述數(shù) 模轉(zhuǎn)換是把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號；所述N為大于等于1的正整數(shù)；所述鏈路裝置利用寬譜光信號產(chǎn)生N+1路獨(dú)立的光信號，其中進(jìn)行調(diào)制的N路的 光信號通過外調(diào)制技術(shù)與接收到的模擬電信號進(jìn)行調(diào)制，輸出N路GMSK調(diào)制的光信號和一 路未調(diào)制的光信號至接收裝置；所述外調(diào)制技術(shù)指并非把信號直接加載于激光器上調(diào)制， 而是在外部的調(diào)制器上實(shí)現(xiàn)信號調(diào)制的光調(diào)制技術(shù)；所述進(jìn)行調(diào)制的N路的光信號的序號 為i ；所述未調(diào)制的光信號的序號為0 ；所述i為大于等于1且小于等于N的正整數(shù)；所述接收裝置用于將對接收到的N+1路光信號，第i路光信號與第0路光信號利 用光電轉(zhuǎn)換，獲得一路適合發(fā)射端發(fā)射的模擬電信號，將模擬電信號接收且處理獲得包含 信息的數(shù)據(jù)；所述光電轉(zhuǎn)換即利用光電效應(yīng)將光信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電信號；所述發(fā)射端為適 合發(fā)送信號的天線；在上述裝置中，所述信號裝置中的每一信號源模塊包括脈沖序列，通過對正弦波信號進(jìn)行整形，將正弦信號整形為系統(tǒng)需要的脈沖序列 信號，輸出至地址邏輯模塊；地址邏輯，用于將接收到的脈沖序列轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的正弦、余弦函數(shù)值，通過固化 在內(nèi)存中的隨機(jī)數(shù)據(jù)表，根據(jù)地址取出相應(yīng)的信號離散值，將脈沖序列信號轉(zhuǎn)換為正弦、余 弦波形數(shù)字電信號，分別輸出獨(dú)立的第2i-l路數(shù)字電信號和第2i路數(shù)字電信號至其數(shù)模 轉(zhuǎn)換器；數(shù)模轉(zhuǎn)換，用于分別把接收到的第2i_l路數(shù)字電信號和第2i路數(shù)字電信號轉(zhuǎn) 換為譜效率較高的波形和適合調(diào)制光信號的模擬電信號，通過模擬運(yùn)算電路，將數(shù)字電信 號轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的模擬電信號，輸出第2i-l路模擬電信號和第2i路模擬電信號至鏈路裝 置；在上述裝置中，所述鏈路裝置包括寬譜光源，用于產(chǎn)生適合在光纖上傳輸?shù)墓庑盘?，作為鏈路中的光源信號，輸出?適的光信號至梳狀濾波器；梳狀濾波器，用于將接收的含有多個(gè)頻率的光源信號，通過按一定頻率間隔相同 排列的通帶和阻帶，只讓某些特定頻率的信號通過，選擇出需要的頻率的光源信號，輸出選 擇的N+1個(gè)獨(dú)立的光信號至分波器；分波器，用于把接收到的N+1個(gè)獨(dú)立的光信號彼此分離開來，分別進(jìn)入不同的光 路進(jìn)行傳輸，輸出第i路光信號至分支器i，輸出第0路光信號至復(fù)用器；分支器i，用于把接收到的第i路光信號分為兩路并行傳輸?shù)耐恍再|(zhì)的第2i_l 和第2i路光信號，輸出第2i-l路光信號至π /2相移模塊，輸出第2i路光信號至信號調(diào)制 器2i ；π /2相移模塊，用于把接收到的第2i_l路光信號的相位進(jìn)行π /2的變化，保證了第2i_l路光信號和第2i路光信號之間的π /2相位差，保證了兩路信號之間的正交關(guān)系， 輸出移相后的光信號至信號調(diào)制器2i_l ；信號調(diào)制器，用于把接收到的2N路模擬電信號調(diào)制到光信號上，2N路光信號進(jìn)入 信號調(diào)制器，而由信號裝置提供的2N路模擬電信號進(jìn)入信號調(diào)制器的電信號控制端，通過 信號調(diào)制器偏置端的電壓不斷變化，實(shí)現(xiàn)模擬信號對光信號的調(diào)制，且輸出已調(diào)制的2N路 光信號至相加模塊；相加模塊，用于把接收到的第2i_l路光信號和第2i路光信號合為一條光鏈路上 傳輸?shù)墓庑盘?，輸出N路獨(dú)立GMSK調(diào)制的光信號至復(fù)用器；復(fù)用器，用于將接收到已調(diào)制的N路獨(dú)立的光信號和未調(diào)制的一路光信號復(fù)合至 一路路線上的同一方向進(jìn)行傳輸，輸出復(fù)合后的信號至光放大器；光放大器，用于把接收到的光信號進(jìn)行失真盡可能小的放大，這樣避免了在信號 長距離傳輸后衰減太大而混淆在噪聲中，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確的把信號解調(diào)出來，輸出至光纖；光纖，作為傳輸介質(zhì)用于給光信號提供長距離傳輸?shù)穆窂?，輸出至接收裝置；在上述裝置中，所述接收裝置包括解復(fù)用器，對接收到的含有N+1個(gè)中心頻率的一路光信號進(jìn)行分割，獲得N+1路獨(dú) 立的光信號，輸出第0路光信號至帶通濾波器0，輸出第i路光信號至帶通濾波器i ；光帶通濾波器，用于把接收到的光信號進(jìn)行帶通濾波，光帶通濾波器0輸出至分 支器0，光帶通濾波器i輸出至相加模塊i ；所述光帶通濾波即只通過中心頻率，濾除高低頻 光信號；分支器0，用于把接收到的第0路光信號分為并行傳輸?shù)耐恍再|(zhì)的N路光信號， 分別輸出至N個(gè)相加模塊；相加模塊i，用于把接收到的第i路光信號與第0路光信號合為一條光鏈路上傳輸 的光信號，輸出光信號至光電檢測器i ；光電檢測器i，用于把接收到的第i路光信號與第0路光信號合成的光信號，通過 光電效應(yīng)轉(zhuǎn)換為與之相關(guān)的模擬電信號，輸出至鎖相器i ；鎖相器i，用于把接收到的模擬電信號的相位進(jìn)行鎖定，這樣保證了信號的相位恒 定，減少光電轉(zhuǎn)換過程中帶來的相位噪聲的干擾，輸出至相加模塊；相加模塊，用于把接收到的N路模擬電信號利用加法電路加成在一起，進(jìn)行發(fā)送， 輸出至天線；天線，用于把接收到的模擬電信號發(fā)射出去；一種基于高斯濾波的最小移頻鍵控(GMSK)的光無線融合方法，該方法包括A、通過輸入和調(diào)整N個(gè)模塊中的數(shù)據(jù)參數(shù)，利用地址邏輯產(chǎn)生數(shù)字電信號，且利 用數(shù)模轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)化為譜效率較高的波形和適合調(diào)制光信號的2N路模擬電信號；所述地 址邏輯為由系統(tǒng)邏輯生成的地址所對應(yīng)的正弦、余弦函數(shù)值表；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換是把數(shù)字信 號轉(zhuǎn)換為模擬信號；所述N為大于等于1的正整數(shù)；B、利用寬譜光信號產(chǎn)生N+1路獨(dú)立的光信號，對其中N路的光信號通過外調(diào)制技 術(shù)與接收到的模擬電信號進(jìn)行調(diào)制，一路光信號不進(jìn)行調(diào)制，且復(fù)合進(jìn)行調(diào)制的N路光信 號和未調(diào)制的光信號；所述外調(diào)制技術(shù)指并非把信號直接加載于激光器上調(diào)制，而是在外 部的調(diào)制器上實(shí)現(xiàn)信號調(diào)制的光調(diào)制技術(shù)；所述進(jìn)行調(diào)制的N路光信號的序號為i ；所述未調(diào)制的光信號的序號為0 ；所述i為大于等于1且小于等于N的正整數(shù)；C、對接收到的N+1路光信號，第i路光信號與第0路光信號利用光電轉(zhuǎn)換，獲得一 路適合發(fā)射端的模擬電信號，將模擬電信號接收且處理獲得包含信息的數(shù)據(jù)；所述光電轉(zhuǎn) 換即利用光電效應(yīng)將光信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電信號；所述發(fā)射端為適合發(fā)送信號的天線；上述方法中，步驟A所述通過輸入和調(diào)整模塊中的數(shù)據(jù)參數(shù)，利用地址邏輯產(chǎn)生 數(shù)字電信號，且利用數(shù)模轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)化為譜效率較高的波形和適合調(diào)制光信號的模擬電信 號的方法包括Al、把N路串行二進(jìn)制高速數(shù)據(jù)比特輸入N個(gè)任意波形發(fā)生器中，通過地址邏輯中 事先制作的cos(t)和sin θ (t)兩張表，分別讀取出相應(yīng)的數(shù)值，得到相應(yīng)的COS θ (t)和 sin θ (t)波形；A2、對得到的數(shù)字電信號進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，獲得兩路相同數(shù)據(jù)傳輸速率的并行數(shù)據(jù) 信號；A3、將兩路并行的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，且進(jìn)行低通濾波，獲得相應(yīng)的模擬 電信號；所述低通濾波即利用低通濾波器對模擬信號進(jìn)行濾波，濾除高頻信號；上述方法中，步驟B所述利用寬譜光信號產(chǎn)生N+1路獨(dú)立的光信號，對其中N路的 光信號通過外調(diào)制技術(shù)與接收到的模擬電信號進(jìn)行調(diào)制，一路光信號不進(jìn)行調(diào)制，且復(fù)合 進(jìn)行調(diào)制的N路光信號和未調(diào)制的光信號方法包括Bi、利用可調(diào)諧濾波器將寬譜激光器產(chǎn)生的含有N+1個(gè)中心頻率的光信號進(jìn)行分 割，獲得N+i路頻率為λ。、X1.....λ獨(dú)立光信號；B2、將頻率為Xi的光信號分為同一性質(zhì)的兩路光信號，一路光信號進(jìn)入馬澤調(diào) 制器2i與接收到的模擬電信號進(jìn)行調(diào)制；另一路先進(jìn)行η/2的相移，再進(jìn)入馬澤調(diào)制器 2 -1與接收到的模擬電信號進(jìn)行調(diào)制；B3、將步驟B2中已調(diào)制的中心頻率為λ ,的兩路光信號耦合在一起；Β4、將N路調(diào)制后的光信號與一路未調(diào)制的頻率為λ ^的光信號復(fù)合在同一路線 上進(jìn)行傳輸；Β5、將復(fù)合Ν+1路的光信號通過摻餌光纖放大器進(jìn)行失真盡可能小的放大，并將 其置于光纖上進(jìn)行傳輸；上述方法中，步驟C中所述對接收到的Ν+1路光信號，第i路光信號與第0路光信 號利用光電轉(zhuǎn)換，獲得一路適合發(fā)射的模擬電信號，將模擬電信號接收且處理獲得包含信 息的數(shù)據(jù)的方法包括Cl、對接收到的光信號進(jìn)行解復(fù)用，獲得N+1路獨(dú)立的光信號；C2、將頻率為λ ^的第0路光信號分為N路同一性質(zhì)的光信號；C3、將第i路光信號與第0路光信號合并成為一路光信號；C4、通過光電檢測器將步驟C3中的合成光信號進(jìn)行光電檢測，將接收到的光信號 轉(zhuǎn)換為電信號，并進(jìn)行鎖相處理，濾除光電檢測過程中帶來的相位噪聲，獲得一路電信號； 所述光電檢測即光電轉(zhuǎn)換，在數(shù)學(xué)上表述為對光信號進(jìn)行求模運(yùn)算；所述一路電信號包括 直流信號、調(diào)制信號以及對應(yīng)的倍頻信號；C5、對步驟C4獲得的N路電信號合成在一起，且經(jīng)過一段無線信道模塊進(jìn)行傳輸； 對步驟C4獲得的所述一路電信號進(jìn)行帶通濾波，去除所述電信號中包含的直流信號和基帶信號，發(fā)射獲得的攜帶信息的毫米波射頻信號；C6、對經(jīng)過無線信道傳輸后的電信號進(jìn)行帶通濾波，去除所述電信號中包含的直 流信號與及倍頻信號，獲得包含數(shù)據(jù)信息的N路中頻模擬電信號；C7、將N路模擬電信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號，將信號分為兩路，一路與正弦 波信號相乘，一路與余弦波信號相乘；所述正弦波信號和余弦波信號的頻率與載頻相同。C8、對兩路信號分別進(jìn)行低通濾波，濾出其中的直流、高頻成分，對獲得的信號進(jìn) 行逐符號的采樣、判決。C9、進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，獲得N路串行二進(jìn)制高速數(shù)據(jù)比特。由以上的技術(shù)方案可見，本發(fā)明提供一種基于高斯濾波最小移頻鍵控(GMSK)的 光無線融合的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)中利用GMSK對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行調(diào)制，且使用N路攜帶信息 的信號同時(shí)進(jìn)行傳輸，相對于現(xiàn)有的基于QPSK的ROF系統(tǒng)，其大大的提高了系統(tǒng)的容量，使 得多個(gè)用戶可以同時(shí)進(jìn)行傳輸，有效的提供了一種多用戶通信的系統(tǒng)和方法。


圖1為現(xiàn)有的QPSK的ROF系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明基于高斯濾波最小移頻鍵控的光無線融合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明基于高斯濾波最小移頻鍵控的光無線融合方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案、及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例， 對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明提供了一個(gè)基于高斯濾波最小移頻鍵控的光無線融合系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng) 中信號裝置包含的N個(gè)信號源模塊利用地址邏輯產(chǎn)生2N路數(shù)字電信號，數(shù)模轉(zhuǎn)換器把其轉(zhuǎn) 換為模擬電信號；鏈路裝置利用寬譜光信號產(chǎn)生N+1路獨(dú)立的光信號，其中進(jìn)行調(diào)制的N路 的光信號通過外調(diào)制技術(shù)與接收到的模擬電信號進(jìn)行調(diào)制，輸出N路GMSK調(diào)制的光信號和 一路未調(diào)制的光信號；接收裝置對接收到的N+1路光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換處理，獲得適合發(fā) 射的模擬電信號，將模擬電信號接收且處理獲得包含信息的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了 GMSK信號的光無 限傳輸。圖2為本發(fā)明基于高斯濾波最小移頻鍵控的光無線融合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，現(xiàn)結(jié) 合圖2，對本發(fā)明基于高斯濾波最小移頻鍵控的光無線融合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，具體如 下為了表述清楚，先對本發(fā)明基于高斯濾波最小移頻鍵控的光無線融合系統(tǒng)進(jìn)行定 義，本發(fā)明的GMSK的ROF系統(tǒng)能夠產(chǎn)生N路攜帶信息的信號，且對這N路信號進(jìn)行光調(diào)制 和接受處理，其中N是大于等于1的正整數(shù)。本發(fā)明基于高斯濾波最小移頻鍵控的光無線融合系統(tǒng)包括信號裝置20、鏈路裝 置21、接收裝置22。信號裝置20包含N個(gè)信號源模塊，用于產(chǎn)生2N路模擬電信號至鏈路裝置；其中，N 個(gè)信號源模塊中的每一個(gè)信號源模塊利用地址邏輯產(chǎn)生兩路數(shù)字電信號，且分別利用數(shù)模 轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)化為譜效率較高的波形和適合調(diào)制光信號的模擬電信號，輸出模擬電信號至鏈路裝置；地址邏輯為由系統(tǒng)邏輯生成的地址所對應(yīng)的正弦、余弦函數(shù)值表；數(shù)模轉(zhuǎn)換是把 數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號；N為大于等于1的正整數(shù)。鏈路裝置21利用寬譜光信號產(chǎn)生N+1路獨(dú)立的光信號，其中進(jìn)行調(diào)制的N路的光 信號通過外調(diào)制技術(shù)與接收到的模擬電信號進(jìn)行調(diào)制，輸出N路GMSK調(diào)制的光信號和一路 未調(diào)制的光信號至接收裝置；，其中，外調(diào)制技術(shù)指并非把信號直接加載于激光器上調(diào)制， 而是在外部的調(diào)制器上實(shí)現(xiàn)信號調(diào)制的光調(diào)制技術(shù)；進(jìn)行調(diào)制的N路的光信號的序號為i ； 未調(diào)制的光信號的序號為0 ；i為大于等于1且小于等于N的正整數(shù)。接收裝置22用于將對接收到的N+1路光信號，第i路光信號與第0路光信號利用 光電轉(zhuǎn)換，獲得一路適合發(fā)射端發(fā)射的模擬電信號，將模擬電信號接收且處理獲得包含信 息的數(shù)據(jù)；其中，光電轉(zhuǎn)換即利用光電效應(yīng)將光信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電信號；發(fā)射端為適合發(fā) 送信號的天線。其中，信號裝置20包括N個(gè)任意波形發(fā)生器(AWG)200。任意波形發(fā)生器(AWG) 200輸出模擬電信號至鏈路裝置21，其中，本發(fā)明的系統(tǒng)中 采用的任意波形發(fā)生器可通過控制端進(jìn)行控制輸出信號，輸出兩路模擬電信號至鏈路裝置 21。鏈路裝置21包括寬譜激光器210、可調(diào)諧濾波器211、N個(gè)分支器212、N個(gè)馬澤調(diào) 制器213、N個(gè)相移器214、N個(gè)馬澤調(diào)制器215、N個(gè)加法器216、復(fù)用器217、光放大器218 和光線219。寬譜激光器210輸出光信號作為傳遞信息的載波，輸出至可調(diào)諧濾波器211。可調(diào)諧濾波器211 —端與寬譜激光器210相連，接收寬譜激光器210輸出的光信 號，將接收到的一路有多個(gè)頻率的光信號分割為N+1路獨(dú)立的中心頻率不同的光信號；另 一端輸出N+1路獨(dú)立的中心頻率不同的光信號，其中N路光信號至分支器212，一路光信號 至復(fù)用器217 ；其中，可采用基于級聯(lián)的光子濾波器的可調(diào)諧濾波器，其基本原理為現(xiàn)有的 技術(shù)內(nèi)容?，F(xiàn)簡要說明可調(diào)諧濾波器211的基本原理，具體為可調(diào)諧濾波器由兩個(gè)不同的 可調(diào)諧光子濾波器部分級聯(lián)而成，分別為無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器部分和有限脈沖響應(yīng) (FIR)濾波器部分，光載波首先經(jīng)過IIR部分形成窄寬帶響應(yīng)，然后通過FIR部分對IIR部 分所形成的響應(yīng)進(jìn)行中心頻率選擇，輸入含有N+1個(gè)中心頻率的光信號經(jīng)過濾波器的作用 后，輸出N+1路獨(dú)立的光信號。N個(gè)分支器中的每一分支器212用于把從可調(diào)諧濾波器211接收到的一路光信號 分為兩路同一性質(zhì)傳輸?shù)墓庑盘?，分別輸出至馬澤調(diào)制器213和相移器214。馬澤調(diào)制器213分別接收信號裝置20輸出的模擬電信號至其偏置電壓端和分支 器212輸出的光信號，輸出調(diào)制光信號至加法器216 ；馬澤調(diào)制器213利用直接強(qiáng)度將模 擬電信號調(diào)制到光信號上，具體調(diào)制方法為現(xiàn)有的技術(shù)內(nèi)容?，F(xiàn)簡要說明馬澤調(diào)制器213 信號調(diào)制的方法，具體為馬澤調(diào)制器213將從輸入端口接收的光信號分成兩束分別在調(diào) 制器內(nèi)的兩個(gè)波導(dǎo)臂上傳播，利用電光效應(yīng)及不同的輸入數(shù)據(jù)改變兩個(gè)波導(dǎo)臂上的偏置電 壓，從而改變波導(dǎo)的折射率，那么在兩個(gè)波導(dǎo)臂中傳輸?shù)墓鈺兄煌南辔徊?，那么兩個(gè) 波導(dǎo)臂輸出的光束相位不同會使得輸出的光信號的強(qiáng)度不同，從而實(shí)現(xiàn)模擬電信號對光信 號的調(diào)制。相移器214將接收到的一路光信號的相位進(jìn)行π /2的改變，輸出改變相位后的光信號至馬澤調(diào)制器215 ；其中，相移器可采用介質(zhì)相移器，即在波導(dǎo)中置入介質(zhì)片來改變光 波的相位來實(shí)現(xiàn)。馬澤調(diào)制器215，一端與相移器214相連，另一端輸出至加法器216 ；其中，與馬澤 調(diào)制器213為同一器件，功能相同，但輸入輸出不同。加法器216用于將接收馬澤調(diào)制器213與馬澤調(diào)制器215輸出的調(diào)制后的光信號 合成，輸出一路信號至復(fù)用器217。復(fù)用器217用于把接收到的N+1路光信號復(fù)合至一路路線上的同一方向進(jìn)行傳 輸，輸出至光放大器218。復(fù)用器217可采用陣列波導(dǎo)光柵(AWG)來實(shí)現(xiàn)，其中AWG包括輸入 波導(dǎo)、兩個(gè)平面耦合波導(dǎo)、陣列波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)；當(dāng)N+1個(gè)獨(dú)立的光信號進(jìn)入輸入波導(dǎo)時(shí)， 輸入的光信號先經(jīng)輸入波導(dǎo)進(jìn)入第一個(gè)平面耦合波導(dǎo)，光信號中的中心波長不同的光信號 在第一個(gè)平面耦合波導(dǎo)中發(fā)生衍射而耦合進(jìn)陣列波導(dǎo)；由于陣列波導(dǎo)是由很多長度依次遞 增的波導(dǎo)路徑構(gòu)成，衍射后的光信號經(jīng)陣列波導(dǎo)中的不同波導(dǎo)路徑后發(fā)生相位延遲，陣列 波導(dǎo)輸出的光信號在第二平面耦合波導(dǎo)中相干疊加在一起，產(chǎn)生一路獨(dú)立的光信號。光放大器218與復(fù)用器相連，用于實(shí)現(xiàn)對接收到的光信號的放大，并輸出至光線 219 ；其中，光放大器218可采用摻鉺光纖放大器(EDFA)來實(shí)現(xiàn)，EDFA的工作原理為現(xiàn)有技 術(shù)內(nèi)容。現(xiàn)簡要說明光放大器218的工作原理，具體為在制作光纖時(shí)，采用特殊工藝，在光 纖芯層沉積中摻入極小濃度的鉺離子，制作出相應(yīng)的摻鉺光纖，光纖中摻雜離子在受到泵 浦光激勵(lì)后躍遷到亞穩(wěn)定的高激發(fā)態(tài)，在信號光誘導(dǎo)下，產(chǎn)生受激輻射，從而形成對信號光 的相干放大，其具體結(jié)構(gòu)在此不再贅述。光纖219用于把接收到的光信號傳至遠(yuǎn)方的接收端，其中，所采用的是50km的 G. 655光纖。接收裝置22包括解復(fù)用器220、N個(gè)光帶通濾波器221、光帶通濾波器222、分支器 223、N個(gè)加法器224、N個(gè)光電檢測器225、N個(gè)鎖相器226、加法器227、無線信道228、N個(gè) 帶通濾波器229和N個(gè)離線數(shù)字信號處理2210。解復(fù)用器220用于把從鏈路裝置接收到的含有N+1個(gè)中心頻率的光信號進(jìn)行分 割，獲得N+1路獨(dú)立的光信號，輸出調(diào)制過的光信號至光帶通濾波器221，輸出未調(diào)制的光 信號至光帶通濾波器222.；解復(fù)用器可用現(xiàn)有的波導(dǎo)陣列光柵(AWG)來實(shí)現(xiàn)，其原理與復(fù) 用器217相同，其中輸入端為1個(gè)，輸出端為N+1個(gè)，在此不再對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行贅述。光帶通濾波器221 —端連接解復(fù)用器220，接收解復(fù)用器220輸出的調(diào)制過的光信 號，用于對接收到的光信號進(jìn)行帶通濾波，去除接收到的獨(dú)立的光信號中夾雜的噪聲和干 擾，輸出至加法器224。光帶通濾波器222 —端連接解復(fù)用器220，接收解復(fù)用器220呼出的未調(diào)制的光信 號，輸出至分支器223 ；其中，與光帶通濾波器221為同一期間，但輸出不同。分支器223用于把接收到的光帶通濾波器222輸出的光信號分為N路同一性質(zhì)傳 輸?shù)墓庑盘栔良臃ㄆ?24;其中，與鏈路裝置的分支器為同一器件。加法器224，用于將接收光帶通濾波器221與分支器223輸出的的光信號合成，輸 出一路信號至光電檢測器225 ；其中，與鏈路裝置中的加法器為同一器件。光電檢測器225接收加法器224輸出的光信號，通過光電效應(yīng)將接收到的光信號 轉(zhuǎn)化為與之相關(guān)的模擬電信號，輸出電信號至鎖相器226，光電檢測器225的具體工作原理為光信號進(jìn)入光電檢測器225后，光的能量被內(nèi)部的P-N結(jié)吸收，形成光電流，隨著光信號 的強(qiáng)度不同，輸出電信號的大小也就不同，就完成了光信號到電信號的轉(zhuǎn)換。鎖相器226的一端接收光電檢測器225輸出的電信號，另一端輸出至加法器227 ； 利用鎖相環(huán)電路，將接收到的電信號的相位進(jìn)行鎖定，以減少信號在光電檢測過程中受到 的相位噪聲的影響，提高靈敏度，鎖相器由鎖相環(huán)構(gòu)成，其基本原理為現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)容?，F(xiàn)簡 要說明鎖相器226的工作原理，具體如下鎖相環(huán)主要由相位參考提取電路、壓控振蕩器、 相位比較器、控制電路組成，壓控振蕩器輸出的是與需要頻率很接近的等幅信號，把壓控振 蕩器的輸出信號和由相位參考提取電路從信號中提取的參考信號同時(shí)送入相位比較器，用 比較形成的誤差通過控制電路使壓控振蕩器的頻率向減小誤差絕對值的方向連續(xù)變化，實(shí) 現(xiàn)鎖相，其結(jié)構(gòu)在此不再贅述。加法器227，接收鎖相器226輸出的電信號，把這N個(gè)電信號加成在一起進(jìn)行發(fā)射， 輸出至無線信道228。無線信道228是傳輸無線信號的信道，用來模擬無線信號在空氣中傳輸?shù)倪^程， 輸出傳輸后的信號至帶通濾波器229。帶通濾波器229接收傳輸后的電信號，進(jìn)行帶通濾波，獲得攜帶信號的電信號，濾 除噪聲和干擾，輸出至離線數(shù)字信號處理2210 ；其中，本發(fā)明中的每一帶通濾波器的中心 頻率與所發(fā)射的攜帶信號的電信號的頻率相同。離線數(shù)字信號處理2210，用于把接收到的包含數(shù)據(jù)信息的信號進(jìn)行數(shù)字信號處 理，獲得數(shù)據(jù)信息；其中，離線數(shù)字信號處理2210可以采用數(shù)字信號處理(DSP)芯片來對接 收到的信號進(jìn)行處理。圖3為本發(fā)明基于高斯濾波最小移頻鍵控的光無線融合方法的流程圖?，F(xiàn)結(jié)合圖 3，對發(fā)明基于高斯濾波最小移頻鍵控的光無線融合方法進(jìn)程說明，具體如下步驟301 通過輸入和調(diào)整N個(gè)模塊中的數(shù)據(jù)參數(shù)，利用地址邏輯產(chǎn)生數(shù)字電信 號，且利用數(shù)模轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)化為譜效率較高的波形和適合調(diào)制光信號的2N路模擬電信號在該步驟中，產(chǎn)生2N路模擬電信號的方法包括3011 把N路串行二進(jìn)制高速數(shù)據(jù)比特輸入N個(gè)任意波形發(fā)生器中，通過地址邏輯 中事先制作的COS θ (t)和sin θ (t)兩張表，分別讀取出相應(yīng)的數(shù)值，得到相應(yīng)的cos θ (t) 和sin θ (t)波形；3012:對得到的數(shù)字電信號進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，獲得兩路相同數(shù)據(jù)傳輸速率的并行數(shù) 據(jù)信號；3013:將兩路并行的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，且進(jìn)行低通濾波，獲得相應(yīng)的模 擬電信號；所述低通濾波即利用低通濾波器對模擬信號進(jìn)行濾波，濾除高頻信號；步驟302 利用寬譜光信號產(chǎn)生N+1路獨(dú)立的光信號，對其中N路的光信號通過 外調(diào)制技術(shù)與接收到的模擬電信號進(jìn)行調(diào)制，一路光信號不進(jìn)行調(diào)制，且復(fù)合進(jìn)行調(diào)制的N 路光信號和未調(diào)制的光信號在該步驟中，產(chǎn)生光信號、對光信號進(jìn)行調(diào)制的方法包括3021 利用可調(diào)諧濾波器將寬譜激光器產(chǎn)生的含有N+1個(gè)中心頻率的光信號進(jìn)行 分割，獲得N+i路頻率為λ。X1.....λ獨(dú)立光信號；3022 將頻率為λ i的光信號分為同一性質(zhì)的兩路光信號，一路光信號進(jìn)入馬澤調(diào)制器2i與接收到的模擬電信號進(jìn)行調(diào)制；另一路先進(jìn)行η/2的相移，再進(jìn)入馬澤調(diào)制器 2 -1與接收到的模擬電信號進(jìn)行調(diào)制；3023 將步驟B2中已調(diào)制的中心頻率為λ ,的兩路光信號耦合在一起；3024 將N路調(diào)制后的光信號與一路未調(diào)制的頻率為λ。的光信號復(fù)合在同一路 線上進(jìn)行傳輸；3025 將復(fù)合Ν+1路的光信號通過摻餌光纖放大器進(jìn)行失真盡可能小的放大，并 將其置于光纖上進(jìn)行傳輸；步驟303 對接收到的Ν+1路光信號，第i路光信號與第0路光信號利用光電轉(zhuǎn)換， 獲得一路適合發(fā)射的模擬電信號，將模擬電信號接收且處理獲得包含信息的數(shù)據(jù)；在該步驟中，獲得模擬電信號且進(jìn)行接收處理的方法包括3031 對接收到的光信號進(jìn)行解復(fù)用，獲得N+1路獨(dú)立的光信號；3032 將頻率為λ ^的第0路光信號分為N路同一性質(zhì)的光信號；3033 將第i路光信號與第0路光信號合并成為一路光信號；3034 通過光電檢測器將步驟C3中的合成光信號進(jìn)行光電檢測，將接收到的光 信號轉(zhuǎn)換為電信號，并進(jìn)行鎖相處理，濾除光電檢測過程中帶來的相位噪聲，獲得一路電信 號；所述光電檢測即光電轉(zhuǎn)換，在數(shù)學(xué)上表述為對光信號進(jìn)行求模運(yùn)算；所述一路電信號 包括直流信號、調(diào)制信號以及對應(yīng)的倍頻信號；3035 對步驟C4獲得的N路電信號合成在一起，且經(jīng)過一段無線信道模塊進(jìn)行傳 輸；對步驟C4獲得的所述一路電信號進(jìn)行帶通濾波，去除所述電信號中包含的直流信號和 基帶信號，發(fā)射獲得的攜帶信息的毫米波射頻信號；3036:對經(jīng)過無線信道傳輸后的電信號進(jìn)行帶通濾波，去除所述電信號中包含的 直流信號與及倍頻信號，獲得包含數(shù)據(jù)信息的N路中頻模擬電信號；3037將N路模擬電信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號，將信號分為兩路，一路與正 弦波信號相乘，一路與余弦波信號相乘；所述正弦波信號和余弦波信號的頻率與載頻相同。3038對兩路信號分別進(jìn)行低通濾波，濾出其中的直流、高頻成分，對獲得的信號進(jìn) 行逐符號的采樣、判決。3039 進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，獲得N路串行二進(jìn)制高速數(shù)據(jù)比特。本發(fā)明的上述實(shí)例中，包含了 N路的傳輸包含信息的數(shù)據(jù)信號，與現(xiàn)有的ROF系統(tǒng) 相比，在同一系統(tǒng)中通過多路的傳輸，可以有效的增加系統(tǒng)的容量，提供用戶服務(wù)的能力提 升，N路傳輸?shù)男盘栂嗷フ唬舜酥g不會產(chǎn)生干擾，接收端的靈敏度也會提高，可以大大 的降低系統(tǒng)成本，提高ROF系統(tǒng)性能，有效的提供多用戶服務(wù)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于高斯濾波最小移頻鍵控(GMSK)的光無線融合(ROF)系統(tǒng)，用于調(diào)制格式為 GMSK信號的產(chǎn)生，使用ROF技術(shù)在光鏈路上處理和傳輸該GMSK信號，且將其發(fā)射接收的過 程，其特征在于，該系統(tǒng)包括信號裝置、鏈路裝置和接收裝置所述信號裝置包含N個(gè)信號源模塊，用于產(chǎn)生2N路模擬電信號至鏈路裝置；所述N個(gè) 信號源模塊中的每一個(gè)信號源模塊利用地址邏輯產(chǎn)生兩路數(shù)字電信號，且分別利用數(shù)模轉(zhuǎn) 換將其轉(zhuǎn)化為譜效率較高的波形和適合調(diào)制光信號的模擬電信號，輸出模擬電信號至鏈路 裝置；所述地址邏輯為由系統(tǒng)邏輯生成的地址所對應(yīng)的正弦、余弦函數(shù)值表；所述數(shù)模轉(zhuǎn) 換是把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號；所述N為大于等于1的正整數(shù)；所述鏈路裝置利用寬譜光信號產(chǎn)生N+1路獨(dú)立的光信號，其中進(jìn)行調(diào)制的N路的光信 號通過外調(diào)制技術(shù)與接收到的模擬電信號進(jìn)行調(diào)制，輸出N路GMSK調(diào)制的光信號和一路未 調(diào)制的光信號至接收裝置；所述外調(diào)制技術(shù)指并非把信號直接加載于激光器上調(diào)制，而是 在外部的調(diào)制器上實(shí)現(xiàn)信號調(diào)制的光調(diào)制技術(shù)；所述進(jìn)行調(diào)制的N路的光信號的序號為i ； 所述未調(diào)制的光信號的序號為0 ；所述i為大于等于1且小于等于N的正整數(shù)；所述接收裝置用于將對接收到的N+1路光信號，第i路光信號與第0路光信號利用光 電轉(zhuǎn)換，獲得一路適合發(fā)射端發(fā)射的模擬電信號，將模擬電信號接收且處理獲得包含信息 的數(shù)據(jù)；所述光電轉(zhuǎn)換即利用光電效應(yīng)將光信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電信號；所述發(fā)射端為適合發(fā) 送信號的天線；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高斯濾波的最小移頻鍵控的光無線融合系統(tǒng)，其特征在 于，所述N個(gè)信號源模塊中的每一信號源模塊包括脈沖序列，通過對正弦波信號進(jìn)行整形，將正弦信號整形為系統(tǒng)需要的脈沖序列信號， 輸出至地址邏輯模塊；地址邏輯，用于將接收到的脈沖序列轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的正弦、余弦函數(shù)值，通過固化在內(nèi) 存中的隨機(jī)數(shù)據(jù)表，根據(jù)地址取出相應(yīng)的信號離散值，將脈沖序列信號轉(zhuǎn)換為正弦、余弦波 形數(shù)字電信號，分別輸出獨(dú)立的第2i-l路數(shù)字電信號和第2i路數(shù)字電信號至其數(shù)模轉(zhuǎn)換 器；數(shù)模轉(zhuǎn)換，用于分別把接收到的第2i-l路數(shù)字電信號和第2i路數(shù)字電信號轉(zhuǎn)換為譜 效率較高的波形和適合調(diào)制光信號的模擬電信號，通過模擬運(yùn)算電路，將數(shù)字電信號轉(zhuǎn)換 為相對應(yīng)的模擬電信號，輸出第2i-l路模擬電信號和第2i路模擬電信號至鏈路裝置；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高斯濾波的最小移頻鍵控的光無線融合系統(tǒng)，其特征在 于，所述鏈路裝置包括寬譜光源，用于產(chǎn)生適合在光纖上傳輸?shù)墓庑盘?，作為鏈路中的光源信號，輸出合適的 光信號至梳狀濾波器；梳狀濾波器，用于將接收的含有多個(gè)頻率的光源信號，通過按一定頻率間隔相同排列 的通帶和阻帶，只讓某些特定頻率的信號通過，選擇出需要的頻率的光源信號，輸出選擇的 N+1個(gè)獨(dú)立的光信號至分波器；分波器，用于把接收到的N+1個(gè)獨(dú)立的光信號彼此分離開來，分別進(jìn)入不同的光路進(jìn) 行傳輸，輸出第i路光信號至分支器i，輸出第0路光信號至復(fù)用器；分支器i，用于把接收到的第i路光信號分為兩路并行傳輸?shù)耐恍再|(zhì)的第2i-l和第 2i路光信號，輸出第2i-l路光信號至π /2相移模塊，輸出第2i路光信號至信號調(diào)制器2i ；JI /2相移模塊，用于把接收到的第2i-l路光信號的相位進(jìn)行π /2的變化，保證了第 2i_l路光信號和第2i路光信號之間的π/2相位差，保證了兩路信號之間的正交關(guān)系，輸出 移相后的光信號至信號調(diào)制器2i-l ；信號調(diào)制器，用于把接收到的2N路模擬電信號調(diào)制到光信號上，2N路光信號進(jìn)入信號 調(diào)制器，而由信號裝置提供的2N路模擬電信號進(jìn)入信號調(diào)制器的電信號控制端，通過信號 調(diào)制器偏置端的電壓不斷變化，實(shí)現(xiàn)模擬信號對光信號的調(diào)制，且輸出已調(diào)制的2N路光信 號至相加模塊；相加模塊，用于把接收到的第2i-l路光信號和第2i路光信號合為一條光鏈路上傳輸 的光信號，輸出N路獨(dú)立GMSK調(diào)制的光信號至復(fù)用器；復(fù)用器，用于將接收到已調(diào)制的N路獨(dú)立的光信號和未調(diào)制的一路光信號復(fù)合至一路 路線上的同一方向進(jìn)行傳輸，輸出復(fù)合后的信號至光放大器；光放大器，用于把接收到的光信號進(jìn)行失真盡可能小的放大，這樣避免了在信號長距 離傳輸后衰減太大而混淆在噪聲中，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確的把信號解調(diào)出來，輸出至光纖； 光纖，作為傳輸介質(zhì)用于給光信號提供長距離傳輸?shù)穆窂剑敵鲋两邮昭b置；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高斯濾波的最小移頻鍵控的光無線融合系統(tǒng)，其特征在 于，所述接收裝置包括解復(fù)用器，對接收到的含有N+1個(gè)中心頻率的一路光信號進(jìn)行分割，獲得N+1路獨(dú)立的 光信號，輸出第0路光信號至帶通濾波器0，輸出第i路光信號至帶通濾波器i ；光帶通濾波器，用于把接收到的光信號進(jìn)行帶通濾波，光帶通濾波器0輸出至分支器 0，光帶通濾波器i輸出至相加模塊i ；所述帶通濾波即只通過中心頻率，濾除高低頻光信 號；分支器0，用于把接收到的第0路光信號分為并行傳輸?shù)耐恍再|(zhì)的N路光信號，分別 輸出至N個(gè)相加模塊；相加模塊i，用于把接收到的第i路光信號與第0路光信號合為一條光鏈路上傳輸?shù)墓?信號，輸出光信號至光電檢測器i ；光電檢測器i，用于把接收到的第i路光信號與第0路光信號合成的光信號，通過光電 效應(yīng)轉(zhuǎn)換為與之相關(guān)的模擬電信號，輸出至鎖相器i ；鎖相器i，用于把接收到的模擬電信號的相位進(jìn)行鎖定，這樣保證了信號的相位恒定， 減少光電轉(zhuǎn)換過程中帶來的相位噪聲的干擾，輸出至相加模塊；相加模塊，用于把接收到的N路模擬電信號利用加法電路加成在一起，進(jìn)行發(fā)送，輸出 至天線；天線，用于把接收到的模擬電信號發(fā)射出去；
5.一種基于高斯濾波的最小移頻鍵控的光無線融合方法，其特征在于，該方法包括A、通過輸入和調(diào)整N個(gè)模塊中的數(shù)據(jù)參數(shù)，利用地址邏輯產(chǎn)生數(shù)字電信號，且利用數(shù) 模轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)化為譜效率較高的波形和適合調(diào)制光信號的2N路模擬電信號；所述地址邏 輯為由系統(tǒng)邏輯生成的地址所對應(yīng)的正弦、余弦函數(shù)值表；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換是把數(shù)字信號轉(zhuǎn) 換為模擬信號；所述N為大于等于1的正整數(shù)；B、利用寬譜光信號產(chǎn)生N+1路獨(dú)立的光信號，對其中N路的光信號通過外調(diào)制技術(shù)與接收到的模擬電信號進(jìn)行調(diào)制，一路光信號不進(jìn)行調(diào)制，且復(fù)合進(jìn)行調(diào)制的N路光信號和 未調(diào)制的光信號；所述外調(diào)制技術(shù)指并非把信號直接加載于激光器上調(diào)制，而是在外部的 調(diào)制器上實(shí)現(xiàn)信號調(diào)制的光調(diào)制技術(shù)；所述進(jìn)行調(diào)制的N路光信號的序號為i ；所述未調(diào)制 的光信號的序號為0 ；所述i為大于等于1且小于等于N的正整數(shù)；C、對接收到的N+1路光信號，第i路光信號與第0路光信號利用光電轉(zhuǎn)換，獲得一路適 合發(fā)射端發(fā)射的模擬電信號，將模擬電信號接收且處理獲得包含信息的數(shù)據(jù)；所述光電轉(zhuǎn) 換即利用光電效應(yīng)將光信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電信號；所述發(fā)射端為適合發(fā)送信號的天線；
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟A所述通過輸入和調(diào)整模塊中的數(shù)據(jù) 參數(shù)，利用地址邏輯產(chǎn)生數(shù)字電信號，且利用數(shù)模轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)化為譜效率較高的波形和適 合調(diào)制光信號的模擬電信號的方法包括Al、把N路串行二進(jìn)制高速數(shù)據(jù)比特輸入N個(gè)任意波形發(fā)生器中，通過地址邏輯中事 先制作的cos θ (t)和sin θ (t)兩張表，分別讀取出相應(yīng)的數(shù)值，得到相應(yīng)的cos θ (t)和 sin θ (t)波形；A2、對得到的數(shù)字電信號進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，獲得兩路相同數(shù)據(jù)傳輸速率的并行數(shù)據(jù)信號；A3、將兩路并行的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，且進(jìn)行低通濾波，獲得相應(yīng)的模擬電信 號；所述低通濾波即利用低通濾波器對模擬信號進(jìn)行濾波，濾除高頻信號；
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟B所述利用寬譜光信號產(chǎn)生N+1路獨(dú) 立的光信號，對其中N路的光信號通過外調(diào)制技術(shù)與接收到的模擬電信號進(jìn)行調(diào)制，一路 光信號不進(jìn)行調(diào)制，且復(fù)合進(jìn)行調(diào)制的N路光信號和未調(diào)制的光信號方法包括Bi、利用可調(diào)諧濾波器將寬譜激光器產(chǎn)生的含有N+1個(gè)中心頻率的光信號進(jìn)行分割， 獲得N+1路頻率為λ ^ λ......λ N的獨(dú)立光信號；B2、將頻率為λ i的光信號分為同一性質(zhì)的兩路光信號，一路光信號進(jìn)入馬澤調(diào)制器2i 與接收到的模擬電信號進(jìn)行調(diào)制；另一路先進(jìn)行η/2的相移，再進(jìn)入馬澤調(diào)制器2i-l與接 收到的模擬電信號進(jìn)行調(diào)制；B3、將步驟B2中已調(diào)制的中心頻率為λ i的兩路光信號耦合在一起；B4、將N路調(diào)制后的光信號與一路未調(diào)制的頻率為λ ^的光信號復(fù)合在同一路線上進(jìn) 行傳輸；Β5、將復(fù)合Ν+1路的光信號通過摻餌光纖放大器進(jìn)行失真盡可能小的放大，并將其置 于光纖上進(jìn)行傳輸；
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟C中所述對接收到的Ν+1路光信號， 第i路光信號與第0路光信號利用光電轉(zhuǎn)換，獲得一路適合發(fā)射端發(fā)射的模擬電信號，將模 擬電信號接收且處理獲得包含信息的數(shù)據(jù)的方法包括Cl、對接收到的光信號進(jìn)行解復(fù)用，獲得N+1路獨(dú)立的光信號；C2、將頻率為λ ^的第0路光信號分為N路同一性質(zhì)的光信號；C3、將第i路光信號與第0路光信號合并成為一路光信號；C4、通過光電檢測器將步驟C3中的合成光信號進(jìn)行光電檢測，將接收到的光信號轉(zhuǎn)換 為電信號，并進(jìn)行鎖相處理，濾除光電檢測過程中帶來的相位噪聲，獲得一路電信號；所述 光電檢測即光電轉(zhuǎn)換，在數(shù)學(xué)上表述為對光信號進(jìn)行求模運(yùn)算；所述一路電信號包括直流信號、調(diào)制信號以及對應(yīng)的倍頻信號；C5、對步驟C4獲得的N路電信號合成在一起，且經(jīng)過一段無線信道模塊進(jìn)行傳輸；對步 驟C4獲得的所述一路電信號進(jìn)行帶通濾波，去除所述電信號中包含的直流信號和基帶信 號，發(fā)射獲得的攜帶信息的毫米波射頻信號；C6、對經(jīng)過無線信道傳輸后的電信號進(jìn)行帶通濾波，去除所述電信號中包含的直流信 號與及倍頻信號，獲得包含數(shù)據(jù)信息的N路中頻模擬電信號；C7、將N路模擬電信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號，將信號分為兩路，一路與正弦波信 號相乘，一路與余弦波信號相乘；所述正弦波信號和余弦波信號的頻率與載頻相同。C8、對兩路信號分別進(jìn)行低通濾波，濾出其中的直流、高頻成分，對獲得的信號進(jìn)行逐 符號的采樣、判決。C9、進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，獲得N路串行二進(jìn)制高速數(shù)據(jù)比特。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于高斯濾波最小移頻鍵控的光無線融合系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)中信號裝置包含N個(gè)信號源模塊，每個(gè)信號源模塊產(chǎn)生兩路模擬電信號；鏈路裝置通過一條光鏈路對接收到的模擬電信號進(jìn)行光調(diào)制，傳輸已調(diào)制的N路獨(dú)立的光信號及未調(diào)制的一路光信號；接收裝置對接收到的已調(diào)制的N路獨(dú)立的光信號及未調(diào)制的一路光信號進(jìn)行處理，獲得攜帶信息的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了光無線的融合傳輸。采用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，能夠降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)性能，有效的提供多用戶服務(wù)。
文檔編號H04B10/12GK102075471SQ20101061845
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者關(guān)昕, 劉博 , 劉皎, 原全新, 尹霄麗, 張麗佳, 張星, 張曉磊, 張琦, 忻向軍, 涂經(jīng)綸, 王擁軍, 趙同剛, 饒嵐, 馬建新 申請人:北京郵電大學(xué)