[发明专利]单边带高频光毫米波产生及波长再利用系统

说明书

(一)技术领域

本发明属于光纤无线通信(Radio-over-Fiber，缩写为ROF)系 统技术领域，此系统可以产生高频率、抗色散效应较强的单边带毫米 波信号，并在基站进行波长重利用。

(二)背景技术

随着通信技术的发展，无线通信已由以语音为主的窄带业务向话 音、视频、数据等多媒体宽带业务方向发展。此外，随着新无线用户 的不断增加，现有的可利用无线频谱资源已接近极限。另一方面，大 量的已铺设光纤光缆并未得到充分的利用，目前已使用的带宽不到光 纤带宽的千分之一，这就造成了严重的带宽资源闲置。因此，如何充 分利用这些廉价的闲置资源，解决无线通信的频带紧张问题，成为加 快全球通信技术发展的关键问题。

为了解决这一问题，人们提出了宽带ROF技术。ROF技术通过光 纤传输高频射频信号，特别是毫米波段信号，近几年来受到世界各国 的高度重视。ROF系统具备大容量、低成本、低功耗、易于安装与维 护等多种优势，可以满足未来移动通信的宽带业务要求。特别重要的 是，ROF技术可以将无线接入的灵活性与光纤提供的大容量、低成本 优势有机结合在一起，无疑将在未来宽带无线接入技术中扮演重要的 角色。

典型的ROF系统包括中心站(Central Station，CS)，光纤网 以及功能简单的基站(Base Station，BS)。在中心站主要进行多路 交换，频率上变频(up-conversion)和执行频率管理。在下行链路， 在中心站中基带信号由光毫米波承载并由光纤传输至基站，在基站进 行简单的光电变换后，经过天线以无线的方式发送至移动终端。在上 行链路，在基站中基带数据进行调制后加载到光载波上，经过光纤传 送至中心站。基站在ROF通信系统中起到一个“承上启下”的作用， 一方面把下路的信号经过处理发射给移动终端，一方面把移动终端的 信号调制到光载波上传到中心站处理。由于射频波的自由空间衰减每 个基站可以覆盖的区域比较小，因此基站需大量设置，人们对基站的 关注点在于实现必要性能的同时，尽量简化基站的模块，降低其功耗 和成本。因此，无源基站的设计就显得尤其重要。

构建简单的基站(BS)和高性价比光毫米波，是将ROF系统商业 化的两个关键技术。如果下行链路的载波在上行链路能够得到再利 用，这样在基站中就可以省去激光光源，节约成本。目前基于外部强 度调制器的光毫米波产生方案具有较高的可靠性和成本低的特性，基 于外部调制器的三种调制方案分别为：双边带调制(Double side-band，DSB)，单边带调制(Single side band，SSB)，及光载 波抑制调制(Optical carrier suppression，OCS)。由于色散的影 响，传输距离受限，而SSB优于DSB，因为它能更好的抵抗由光纤色 散而造成的脉冲展宽；而如果采用OCS，在基站就不能进行中心载波 的重用。但是，目前已提出的单边带调制，产生的信号在中心载波处 的直流分量成分很大，单边带信号的接收机灵敏度比双边带信号低； 而且单边带调制的信号带宽只有双边带和载波抑制调制信号带宽的 一半。

为了解决上述问题，我们提出了一种新方案，仅使用一个带宽较 窄的单臂外部调制器，产生双边带信号但只取用单边带，这样就既克 服了光纤色散，在中心载波处也没有较大的直流分量。而且该系统能 产生高频毫米波，使得提取的单边带信号带宽是传统单边带信号带宽 的两倍，也解决了单边带信号带宽较窄的问题。同时，在基站还可以 载波重利用。

(三)发明内容

本发明针对上述情况，用一种新颖的ROF体系结构，通过调整外 部调制器上的DC偏置，利用低频的射频信号和一个低带宽的调制器 生成高频光毫米波信号，大大减小了射频信号源的频率以及光调制器 的带宽。在基站，仅用光滤波器提取单边带信号，可以减小光纤色散 影响；且同样可以提取出载波进行上行链路重利用。这样，不仅抵抗 了光纤色散、抑制了中心载波处的直流分量，还提高了信号带宽，又 能简化基站。从而使得系统结构简单，降低系统的造价。

为了达到上述目的，本发明所采用的具体方案如下：