[发明专利]光载边比自适应的光纤无线单边带调制系统

说明书

技术领域

本发明涉及到光纤通信、长周期光纤光栅、微波光子技术领域，具体地讲就是光载边比自适应的光纤无线单边带调制系统。

背景技术

随着人们对信息需求的日益增长，无线频谱资源已经不能满足人们的需求。光纤无线通信技术(Radio Over Fiber，ROF)一经提出，就立刻引起人们的兴趣，开展了广泛而深入的研究。光纤无线通信又称毫米波通信或微波光子，是一门新兴学科，研究范围广泛，包括微波/毫米波信号的光学生成方法、微波/毫米波频率的光传输技术、微波/毫米波频率的调制技术等。在光纤无线通信系统当中，一般采用强度调制/直接检测的方案，强度调制器一般采用铌酸锂外调制器，实现光双边带(Optical Double Sideband，ODSB)调制。光双边带调制时，由于光纤色散的影响，经过光检测器输出的电信号功率随光纤长度呈现周期性振荡衰落。常用解决方案可以使用光纤色散补偿方法对色散进行补偿，或者采用载波相移双边带调制，或者使用混合偏振调制等方法。但这些方法由于需要在中心站和每个基站之间设置相应的色散补偿器件，因此造价高昂，而且系统过于复杂，不利于维护。

光单边带(Optical Single Sideband，OSSB)调制可以消除光双边带调制的一些缺点，能够有效解决光纤色散带来的周期性震荡衰落问题。在光单边带调制系统当中，把载波功率和一阶边带功率之比定义为光载边比(Optical Carrier-to-Sideband Ratio，OCSR)，OCSR对系统性能有着重要的影响。研究表明，降低OCSR能够显著提高系统性能，当OCSR等于0dB时，系统性能处于最优状态。采用光纤光栅可以降低OCSR，如文献《三角形谱啁啾光纤光栅的制备及其在光纤无线单边带调制系统中的应用》，该方案采用三角形谱啁啾光纤光栅降低OSSB调制的OCSR，但这种方案具有很强的后向反射，需要光隔离器对后向反射光进行隔离。文献《Overwritten fiber Bragg grating and its application in an optical single with carrier modulation radio over fiber system》采用重复写入的光纤光栅来降低OCSR，但该方案需要光载波及一阶边带和重复写入光栅的两个谐振波长严格对准，如果稍有偏差，会造成OCSR迅速变大，从而严重影响系统性能。此外，上述方案尽管能降低OCSR，但都不能使得OSCR降低到0dB，而且OCSR的大小不能调节，一旦系统状态发生改变，会造成OCSR变大，从而恶化系统性能。文献《performance analysis of an optical single sideband modulation approach with tunable optical carrier-to-sideband ratio》提出了一种OCSR可调的光单边带调制系统。该方案采用保偏光纤光栅为核心器件，通过调节偏振控制器的角度，从而可以连续调节系统的OCSR的大小。但是保偏光纤光栅价格昂贵，制作困难，而且偏振光纤光栅的传输特性随保偏光纤本身的非圆对称性、温度、应力等环境因素影响变化大。此外，该方案需要手动调节保偏控制器，不能精确地对OCSR进行调节。而且当系统参数改变时，OCSR不能自动适应系统参数的改变，自动化程度低。

综上所述，目前光纤无线单边带调制系统所面临的主要问题是：一是系统性价比低、关键器件制作困难、容易受环境因素影响；二是OCSR不能精确调节；三是OCSR不能自适应系统参数变化。

发明内容