[发明专利]一种基于OFDM-ROF的双向无源光网络系统

摘要

本发明公开了一种基于OFDM-ROF的双向无源光网络系统在光线路终端的OFDM-ROF中心站，通过级联的马赫-曾德尔调制器、强度调制器以及半导体光放大器，用全光学的方法产生多个包括下行无线OFDM信号的光信号和光载波，然后通过下行传输链路传送到光网络单元的OFDM-ROF基站，在光网络单元的OFDM-ROF基站，选取两个下行无线OFDM信号的光信号送入探测器中进行拍频，产生所需频率的下行毫米波射频信号。在本发明中，光网络单元中，上行毫米波OFDM射频信号和有线OFDM信号调制所需的光载波由OFDM-ROF中心站集中产生，载波频率间隔增加，这样不仅实现了毫米波OFDM射频信号和有线OFDM信号的双向传输，而且减小了相互之间的干扰。此外，本发明还具有结构简单，成本低的特点。

主权项

一种基于OFDM‑ROF的双向无源光网络系统，包括：光线路终端、下行传输链路、光网络单元以及上行传输链路，其特征在于，OFDM‑ROF中心站作为光线路终端的组成部分，OFDM‑ROF基站作为光网络单元的组成部分；OFDM‑ROF中心站包括：一个激光器，用于产生频率为f0的光载波；两个频率分别为fs1、fs2的射频激励源、两个级联的马赫‑曾德尔调制器(Mach‑Zehnder Modulator)以及两个阵列波导光栅，激光器产生的频率为f0的光载波通过第一级马赫‑曾德尔调制器，在频率为fs1的射频激励源输出信号的激励下进行双边带调制，得到频率为f0、f0‑fs1、f0+fs1的混合光载波，然后通过一个阵列波导光栅将频率为f0的光载波分离出来；剩下频率为f0‑fs1、f0+fs1的混合光载波通过第二级马赫‑曾德尔调制器，在频率为fs2的射频激励源输出信号的激励下进行抑制双边带调制，得到频率为f0‑fs1‑fs2、f0‑fs1、f0+fs1、f0+fs1+fs2的混合光载波，然后通过另一个阵列波导光栅将f0‑fs1‑fs2、f0‑fs1、f0+fs1、f0+fs1+fs2的光载波分离出来；两个强度调制器，一个用于将光网络单元OFDM‑ROF基站用户所需要的下行无线OFDM信号调制到频率为f0+fs1+fs2的光载波上，得到下行无线OFDM光信号；另一个用于将下行有线OFDM信号调制到频率为f0的光载波上，得到下行有线OFDM光信号；一半导体光放大器，用于将频率为f0+fs1+fs2的下行无线OFDM光信号与f0‑fs1的光载波送入半导体光放大器进行四波混频，产生频率为f0‑fs1‑2fs2、f0+3fs1+2fs2的两个新的OFDM光信号；一光合束器，将半导体光放大器输出的频率为f0+fs1+fs2、f0‑fs1‑2fs2、f0+3fs1+2fs2的下行无线OFDM光信号和频率为f0‑fs1的光载波、强度调制器输出的频率为f0的下行有线OFDM光信、阵列波导光栅输出的频率为f0‑fs1‑fs2、f0+fs1的光载波合为一束并送入下行传输链路的光纤中传输到OFDM‑ROF基站；下行传输链路包括光纤、掺铒光纤放大器以及光分束器；将光纤接收到OFDM光信号和光载波在掺铒光纤放大器进行放大，然后在光分束器中分配到各个光网络单元的OFDM‑ROF基站中；OFDM‑ROF基站包括：一掺铒光纤放大器，用于从下行传输链路上接收来自OFDM‑ROF中心站的OFDM光信号和光载波，并进行放大；一阵列波导光栅，用于将掺铒光纤放大器放大后的OFDM光信号和光载波构成的混合光波进行分离，得到频率为f0+fs1+fs2、f0‑fs1‑2fs2、f0+3fs1+2fs2的下行无线OFDM光信号和频率为f0‑fs1的光载波、频率为f0的下行有线OFDM光信号、频率为f0‑fs1‑fs2、f0+fs1的光载波；一探测器，在频率为f0+fs1+fs2、f0‑fs1‑2fs2、f0+3fs1+2fs2的下行无线OFDM光信号和频率为f0‑fs1的光载波中，根据需要的毫米波射频信号的频率，选取两个送入探测器中进行拍频，产生所需频率的下行毫米波射频信号；电放大器、环形器以及天线，探测器产生的下行毫米波OFDM射频信号在电放大器放大，经过环形器后由天线发射出去，用户就可以接收到所需频率的毫米波OFDM射频信号了；天线同时接收用户发送来的上行毫米波OFDM射频信号，通过环形器发送到强度调制器；一强度调制器，将天线接收到的上行毫米波OFDM射频信号对频率为f0‑fs1‑fs2的光载波进行调制，输出频率为f0‑fs1‑fs2的上行无线OFDM光信号；光网络单元还包括一探测器、强度调制器和光合束器，探测器对频率为f0的下行有线OFDM光信号进行光电转换，获得下行有线OFDM信号；来自用户的上行有线OFDM信号在强度调制器中对频率为f0+fs1的光载波进行调制，输出频率为f0+fs1的上行有线OFDM光信号；光合束器将频率为f0‑fs1‑fs2、f0+fs1的OFDM光信号合为一束，送入上行传输链路的光纤中传输到OFDM‑ROF中心站；光线路终端还包括一阵列波导光栅和探测器，阵列波导光栅对从上行传输链路上接收来自OFDM‑ROF基站的频率为f0‑fs1‑fs2、f0+fs1的OFDM光信号进行分离，将频率为f0+fs1的上行有线OFDM光信号送入光探测器中进行光电转换，得到上行有线OFDM信号；OFDM‑ROF中心站还包括一探测器、混频器和毫米波射频信号源，探测器对光线路终端中阵列波导光栅分离出来的频率为f0‑fs1‑fs2的上行无线OFDM光信号进行光电转换，产生上行毫米波OFDM射频信号，然后送入混频器中与毫米波射频信号源产生的射频信号进行混频，恢复出上行OFDM信号。