[发明专利]一种基于光信能同传的5G微基站全双工通信系统

说明书

本发明属于光电技术和通信技术领域，更具体地，涉及一种基于光信能同传的5G微基站全双工通信系统，通过搭建单模和多模光纤双纤信能同传网络，给远端无源的无线信号系统提供信号和能量支持。一方面，利用两组可调谐激光源和两组光环形器，近端的一路空载波回传上行信号来实现远端5G微基站系统的全双工通信；另一方面，由于多模光纤损伤阈值大的特性可传输高功率激光，通过光伏转化器为远端天线及调制器、放大器提供电能开销，提高了光电效率，降低了远端功耗，实现了全双工5G微基站通信系统。

技术领域

本发明属于光电技术和通信技术领域，更具体地，涉及一种基于光信能同传的5G微基站全双工通信系统。

背景技术

随着5G时代的蓬勃发展，移动办公、远程教育、电子商务、云计算等对无线数据传输速率有了更高的要求。当前形势下提升移动网络质量，构建更合理更高效的无线通信网络是研究热点。然而由于传统无线通信如4G通信工作频率较低，频段较窄1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz导致带宽受限，5G网络采用更高的频率及更大带宽3300-3400MHz、3400-3600MHz和4800-5000MHz以提升传输容量。同时由于基站射频信号频率提高，无线信号路径损耗增大，长距离无线传输受限。因此增加微基站数量以提升微基站覆积率是一种可靠手段。

远端微基站兼有通信互联功能和用电开销，利用光纤通信技术可实现搭建远端无源的微基站系统，核心在于光信能同传网络，即通过光纤载波同时传输信号和能量，光信号和光能量在接收端分离，光信号由光电探测器转化为电信号做信号处理，光能量由光伏电池转化为电能为探测器及微基站系统供能。近端将高能激光器和发射机集中化，通过光纤将能量传输和信号传输系统简化，远端基站实现无源化，降低了布线难度和高压危险。光信息能量同传可分为单纤信能同传和双纤信能同传。其中，单纤传输方案相对简洁，基于单纤信能共传方案主要有两种，一是利用双包层结构特种光纤在光纤芯层传输1550nm信号光及内包层传输850nm能量光以实现单纤共传，可实现大带宽和高能量的信能同传，难点在于特种光纤及其对应的耦合器和光剥离器难以制备且难以获得较大效率，类似的有多芯光纤；二是采用单模光纤，能量激光波段为1480nm，信号光波段1550nm，在收端做分路及解调，但是入纤光功率受限于受激拉曼散射和受激布里渊散射难以实现高功率的能量传输。双纤方案基于两根光纤，多模光纤用于导入高能830～1100nm激光，接收端由光伏电池进行光电转化；另有单模光纤用于传输信号光，常用C波段光源1530nm～1565nm，双纤系统可实现大带宽和高能量的信能同传，由于远端无源化，在远端实现信号回传成为一大难题，主要在于激光光源功耗开销较大。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中的缺陷，提供一种基于光信能同传的5G微基站全双工通信系统，提高了光电效率，降低了远端功耗，实现了全双工5G微基站通信系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于光信能同传的5G微基站全双工通信系统，包括近端设备、远端设备和波导介质，近端设备通过波导介质连接远端设备；其中，

所述的波导介质包括单模光纤和多模光纤；光信号通过单模光纤双向传输，光能量通过多模光纤传输；

所述的近端设备包括：

信号发射端：包括第一窄带可调谐激光器、第二窄带可调谐激光器、信号发生器、第一调制器、第一波分复用器、第一掺铒光纤放大器、第一光环形器；其中，所述第一窄带可调谐激光器连接第一调制器，同时所述第一调制器接信号发生器，所述第一调制器的输出端与所述第二窄带可调谐激光器共同接第一波分复用器，合束后顺序连接第一掺铒光纤放大器、第一光环形器；

上行信号接收端：包括第二光电探测器、信号分析仪；所述第二光电探测器光输入端连接第一光环形器的输出端，所述第二光电探测器的电信号输出端连接信号分析仪；

能量发射端：包括高功率激光器；所述高功率激光器的光输出端连接多模光纤；

所述的远端设备包括：