專利名稱：基于插入導頻法毫米波光纖傳輸系統(tǒng)的雙向傳輸結構及信號傳輸方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種毫米波光纖傳輸系統(tǒng)的雙向傳輸結構及信號傳輸方法，特別是一種基于插入導頻法毫米波光纖傳輸系統(tǒng)的雙向傳輸結構和信號傳輸方法。
背景技術：
近幾年來，無線通信容量和業(yè)務種類的急劇增加使得現(xiàn)有通信頻譜變得非常擁擠，開發(fā)應用毫米波頻段成為不可避免的發(fā)展方向。毫米波通信系統(tǒng)具有帶寬資源豐富，易于頻率復用，設備輕便等優(yōu)點；但是由于水霧和氧氣在毫米波可用窗口內對信號衰減很嚴重，所以毫米波在空氣中的傳輸距離有限，為了達到一定的網(wǎng)絡覆蓋面積就必須大量增加毫米波基站，這將導致系統(tǒng)成本大幅上升，利用射頻光纖傳輸技術(ROF)傳送毫米波是降低系統(tǒng)成本提高系統(tǒng)效率的一項解決方案。射頻光纖傳輸技術將信號處理的各項功能集中于少數(shù)中心站，一個中心站通過雙向光纖鏈路連接若干個基站，基站對基帶信號透明，實現(xiàn)光波/毫米波、毫米波/光波之間的轉換。
實現(xiàn)毫米波ROF系統(tǒng)的關鍵是避免光纖色散影響，降低基站成本，使其設備輕型化。具體包括兩方面的內容，一是下行鏈路中，基站中毫米波載波的產生和傳輸，二是上行鏈路中，基站毫米波本振的產生。
Koonen.T.等人在Photonic Network Communications，Netherlands，KluwerAcademic Publisher，52，pp.177～187(《光子網(wǎng)絡通信》2003)上發(fā)表的In-HouseNetwork Using Multimode Polymer Optical Fiber for Broadband Wireless Services(《采用多模聚合物光纖的寬帶無線業(yè)務室內網(wǎng)絡》)中，給出了一種光學倍乘法的5.4GHz的下行鏈路的結構，其主要研究目標是采用多模聚合物光纖作為鏈路媒質的光纖系統(tǒng)產生微波信號，該文中沒有涉及到毫米波的產生和上行鏈路的設計問題。
目前針對上行鏈路的解決方案主要有兩種，一是直接用基站接收到的微波信號調制光波，雖然基站結構簡單，但是當微波頻率較高的時候必須使用高速率的外調制器，增加了基站成本，而且高頻率的微波副載波會導致光纖鏈路色散影響嚴重；二是在基站中使用毫米波本地振蕩器，這是一種以提高基站成本和復雜度來換取低色散傳輸?shù)姆桨浮?br>
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種克服現(xiàn)有雙向鏈路設計的不足，提供一種插入導頻法毫米波光纖傳輸系統(tǒng)的雙向傳輸結構及信號方法，使系統(tǒng)基站結構簡單，以滿足毫米波光纖傳輸系統(tǒng)的實用需要。
為達到上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案一種基于插入導頻法毫米波光纖傳輸系統(tǒng)的雙向傳輸結構，由中心站和基站通過光纖雙向傳輸鏈路互連構成上下行鏈路，其特征在于1)、所述的下行鏈路的結構是中心站中的激光器與一個相位調制器通過尾纖相連，一個掃頻正弦波振蕩器通過電導線連接到一個微波放大器的輸入端，微波放大器的輸出端通過電導線連接所述相位調制器的控制電極，相位調制器的輸出端通過尾纖連接一個強度調制器，有一個導頻振蕩器和下行基帶信號分別通過電導線連接到一個合波器的兩個輸入端，合波器的輸出端通過電導線連接所述強度調制器的控制電極，強度調制器的輸出端通過尾纖連接一個Fabry-Perot光濾波器，F(xiàn)abry-Perot光濾波器的輸出端通過尾纖連接一個摻鉺光纖放大器EDFA，摻鉺光纖放大器EDFA的輸出端通過尾纖連接到所述的光纖雙向傳輸鏈路；所述的光纖雙向傳輸鏈路的末端在基站中連接一個光探測器的輸入端，光探測器的輸出端通過電導線連接一個毫米波放大分路器的輸入端，毫米波放大分路器的一路輸出端通過電導線連接一個毫米波帶通濾波器的輸入端，毫米波帶通濾波器的輸出端通過電導線連接一個三端環(huán)行器的端口1，三端環(huán)行器的端口2通過饋線連接天線，毫米波信號經天線發(fā)射出去，從而實現(xiàn)信號的下行傳輸功能；毫米波放大分路器的另外一路輸出端連接另一毫米波帶通濾波器的輸入端，在該毫米波帶通濾波器的輸出端得到毫米波參考本振，為上行鏈路信號傳輸提供了下變頻參考本振；2)、所述的上行鏈路的結構是基站中的天線采集的用戶信號通過饋線進入所述的三端環(huán)行器端口2，由三端環(huán)行器端口3輸出，三端環(huán)行器端口3通過電導線連接一個低噪聲放大器的輸入端，低噪聲放大器輸出端通過電導線連接一個毫米波混頻器的一個輸入端，所述的毫米波帶通濾波器的輸出端輸出的毫米波參考本振通過電導線加到毫米波混頻器的另一個輸入端，毫米波混頻器的輸出端通過電導線連接一個中頻濾波放大器的輸入端，中頻濾波放大器的輸出端通過電導線連接一個激光器的輸入端，該激光器輸出的光波通過尾纖連接光纖雙向傳輸鏈路；在中心站中，一個光探測器的輸入端連接所述光纖雙向傳輸鏈路，該光探測器的輸出端通過電導線連接到中頻混頻器的一個輸入端，中頻混頻器的另一個輸入端通過電導線連接導頻振蕩器的輸出端，中頻混頻器的輸出端通過電導線連接一個判決器的輸入端，在判決器直接輸出用戶上行基帶信號。
一種基于插入導頻法毫米波光纖傳輸系統(tǒng)的雙向信號傳輸方法，采用上述的毫米波光纖傳輸系統(tǒng)的上下行雙向傳輸結構進行雙向信號傳輸，其特征在于1)、下行信號傳輸方法在中心站用掃頻正弦波對光波進行相位調制，用下行基帶信號和導頻正弦波的混和信號對光波進行強度調制，并用Fabry-Perot光濾波器對強度和相位雙重調制的光波進行濾波產生梳狀光譜；在基站，從中心站傳輸來的光波通過光探測器進行光電變換，然后用毫米波放大分路器將光電變換后的信號放大并分成兩路，然后讓其分別通過兩個不同的毫米波帶通濾波器，而分別獲得毫米波下行已調波和毫米波參考本振，毫米波下行已調波經過放大后由天線發(fā)射出去，從而實現(xiàn)下行信號傳輸功能，同時也為上行信號傳輸提供了毫米波參考本振；2)、上行信號傳輸方法基站從天線接收到的用戶毫米波上行信號經低噪聲放大器放大后，在混頻器中與所述的毫米波參考本振混頻，實現(xiàn)信號的下變頻，獲得受上行基帶信號調制的中頻副載波，用中頻副載波直接調制激光器，其輸出傳輸?shù)街行恼镜墓馓綔y器，經光電變換后輸出中頻副載波，再經過下變頻、判決器輸出用戶上行基帶信號，從而實現(xiàn)上行信號傳輸功能。
以下對本發(fā)明作進一步的說明下行鏈路信號的傳輸過程和方法是基于插入導頻的光學掃頻法，具體實現(xiàn)為參見圖1，在中心站1發(fā)送端，掃頻正弦波振蕩器1-6產生頻率為fsw的掃頻正弦波經微波放大器1-7放大后驅動LiNbO3相位調制器1-2，對半導體激光器1-1輸出的光波進行相位調制；導頻振蕩器1-8產生頻率為fplt的導頻正弦波和下行基帶信號1-10在合波器1-9疊加，用疊加后的混和信號調制掃頻光波的強度。強度調制器1-3輸出端的光波電場表示為E(t)=Ecma[g(t)+cosωpltt]exp(jωct+jβsinωswt)---(1)]]>其中，Ec為光波電場振幅，ωc為光波的中心角頻率，ωplt為導頻正弦波的角頻率，ωsw為掃描正弦波的角頻率，g(t)是下行基帶信號1-10，ma為調制指數(shù)，β為調相指數(shù)。
強度調制器1-3連接Fabry-Perot光濾波器1-4，其沖激響應為hfp(t)=t2[δ(t-τfp2)+r2δ(t-3τfp2)+...+r2nδ(t-(2n+1)τfp2)+...]---(2)]]>其中r和t分別為光濾波器的電場反射系數(shù)和透射系數(shù)，且t2＝1-r2，τfp是光信號在Fabry-Perot光諧振腔內反射一個來回的延遲時間。
為了滿足系統(tǒng)的功率要求，中心站的光波在射入光纖鏈路2之前，用一個放大倍數(shù)為Ao的摻鉺光纖放大器(EDFA)1-5對Fabry-Perot光濾波器1-4輸出的光波放大，所以中心站最后輸出的光波電場表達式為E(t)=EcAo(1-R)ma[g(t)+cosωpltt]1-R2exp(-j2ωcτfp){exp[jωc(t-τfp2)+jβsinωsw(t-τfp2)]]]>+Rexp[jωc(t-3τfp2)+jβsinωsw(t-3τfp2)]}---(3)]]>其中R為功率反射系數(shù)，R＝r2。
基站3接收端將接收到的光波直接用光探測器3-1進行光電變換，輸出的光電流可以表示為id(t)=i0Ao2(1-R)2ma[g(t)+cosωpltt]1+R4-2R2cos2ωcτfp{1+R2+2Rcos[ωcτfp+2βsin(ωswτfp2)cos(ωswt-ωswτfp)]}---(4)]]>其中i0是平均光電流，且i0＝F·P0，P0、F分別是光探測器3-2的輸入光功率和響應度。
取τfp＝0.5/fsw，fsw為掃描頻率，將上式用貝塞爾函數(shù)展開為id(t)=i0Ao2(1-R)2ma[g(t)+cosωpltt]1+R4-2R2cos2ωcτfp{1+R2+2RcosωcτfpJ02β+]]>4RcosωcτfpΣn=1∞(-1)nJ2n(2β)cos[2n(ωswt-ωswτfp)]+]]>4RsinωcτfpΣn=1∞(-1)nJ2n+1(2β)cos[(2n+1)(ωswt-ωswτfp)]}---(5)]]>由表達式(5)可以看出，光探測器輸出的信號是由頻率為2nωsw和(2n+1)ωsw若干頻率分量的調幅波組成的，通過設計選擇ωc和τfp使cosωcτfp＝1，從而使偶次諧波成分最大化，同時消除信號中奇次諧波成分(2n+1)ωsw，所以將信號簡化為id(t)=i0Ao2(1-R)2ma[g(t)+cosωpltt]1+R4-2R2cos2ωcτfp{D+4RΣn=1∞(-1)nJ2n(2β)cos[2n(ωswt-ωswτfp)]}---(6)]]>其中D表示直流分量，且D＝1+R2+2RJ0(2β)。
從表達式(6)可以看出，信號是由兩個調幅波組成，一個是角頻率為2nωsw調制信號為基帶信號g(t)的調幅波，一個是角頻率為2nωsw調制信號為導頻信號cosωpltt的調幅波。從頻譜的角度看，信號頻譜中包含了2nωsw和2nωsw±ωplt的頻率成分。其中頻率為2nωsw的分量是攜帶了基帶信號的下行載波，頻率為2nωsw+ωplt或2nωsw-ωplt的分量可以提取出來作為上行鏈路下變頻的毫米波參考本振。所以將毫米波放大分路器3-2放置在光探測器3-1的后面，在放大信號的同時將輸入信號分成兩路輸出，一路連接中心角頻率為2nωsw的毫米波帶通濾波器3-3(1)，從而得到攜帶了基帶信號的毫米波載波，并經過環(huán)行器三端環(huán)行器3-4和天線3-5發(fā)送出去，實現(xiàn)信號的下行傳輸功能。毫米波已調下行信號表達式如下it(t)=4i0Ao2Ae1R(1-R)2mag(t)1+R4-2R2cos2ωcτfp·J2n(2β)cos[2n(ωswt-ωswτfp)]}---(7)]]>其中Ae1為毫米波放大分路器3-2的增益。
毫米波放大分路器3-2的另一路輸出經過中心角頻率為2nωsw+ωplt或者2nωsw-ωplt的毫米波帶通濾波器3-3(2)濾波后，可以為上行鏈路提供毫米波參考本振3-7。
基站3中的毫米波參考本振3-7的獲得是上行信號傳輸關鍵技術，解決這個問題之后，上行鏈路信號的傳輸過程變得相對簡單基站3中將天線3-5接收的信號經三端環(huán)行器3-4和低噪聲放大器3-6后，與上述產生的毫米波參考本振3-7經混頻器3-8下變頻，取出被上行基帶信號調制的中頻副載波，用中頻濾波放大器3-9對中頻副載波濾波放大，使其能夠直接調制激光器3-10；被中頻副載波調制的上行光波經由光纖鏈路2傳輸?shù)街行恼?接收端；在中心站3中經光探測器1-6光電變換，得到中頻副載波，再經過中頻混頻器1-12下變頻到基帶，然后用判決器1-13恢復出用戶上行基帶信號1-14。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，具有以下突出特點和顯著優(yōu)點(1)中心站發(fā)送端在基帶信號中插入導頻，即用導頻正弦波和基帶信號的混和信號調制光波強度，并用掃頻正弦波調制光波相位，用Fabry-Perot光濾波器形成梳狀頻譜，從而在基站中通過兩個參數(shù)不同的毫米波濾波器，分別提取攜帶基帶信號的毫米波載波和毫米波參考本振，簡化了基站設備。(2)用在下行傳輸鏈路中插入導頻的方法為基站中上行信號傳輸下變頻提供所需要的毫米波參考本振，避免了基站中使用昂貴的毫米波本振源，可以有效地降低基站開銷。(3)基站中下行鏈路的已調波生成和上行鏈路的毫米波本振生成都是基于光學掃頻法，使基站設備無源。


附圖插入導頻法毫米波ROF系統(tǒng)雙向傳輸結構示意圖。
圖中標號表示中心站1、光纖雙向傳輸鏈路2、基站3、激光器1-1、相位調制器1-2、強度調制器1-3、Fabry-Perot光濾波器1-4、摻鉺光纖放大器(EDFA)1-5、掃頻正弦波振蕩器1-6、微波放大器1-7、導頻振蕩器1-8、合波器1-9、下行基帶信號1-10、光探測器1-11、中頻混頻器1-12、判決器1-13、上行基帶信號1-14、光探測器3-1、毫米波放大分路器3-2、毫米波帶通濾波器3-3(1)、毫米波帶通濾波器3-3(2)、三端環(huán)行器3-4、天線3-5、低噪聲放大器3-6、毫米波參考本振3-7、毫米波混頻器3-8、中頻濾波放大器3-9、激光器3-10具體實施例方式本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例是本插入導頻法毫米波光纖傳輸系統(tǒng)的雙向傳輸結構和信號傳輸方法是一個應用于40GHz光纖傳輸系統(tǒng)的雙向傳輸結構及信號傳輸方法。現(xiàn)介紹如下本毫米波光纖傳輸系統(tǒng)的雙向傳輸結構參見附圖，由中心站1和基站3通過光纖雙向傳輸鏈路2互連構成上下行鏈路1)、所述的下行鏈路的結構是中心站1中的激光器1-1與一個相位調制器1-2通過尾纖相連，一個掃頻正弦波振蕩器1-6通過電導線連接到一個微波放大器1-7的輸入端，微波放大器1-7的輸出端通過電導線連接所述相位調制器1-2的控制電極，相位調制器1-2的輸出端通過尾纖連接強度調制器1-3，有一個導頻振蕩器1-8和下行基帶信號1-10分別通過電導線連接到一個合波器1-9的兩個輸入端，合波器1-9的輸出端通過電導線連接所述強度調制器1-3的控制電極，強度調制器1-3的輸出端通過尾纖連接一個Fabry-Perot光濾波器1-4，F(xiàn)abry-Perot光濾波器1-4的輸出端通過尾纖連接一個摻鉺光纖放大器EDFA1-5，摻鉺光纖放大器EDFA1-5的輸出端通過尾纖連接到光纖雙向傳輸鏈路2；所述的光纖雙向傳輸鏈路2末端在基站3中連接一個光探測器3-1的輸入端，光探測器3-1的輸出端通過電導線連接一個毫米波放大分路器3-2的輸入端，毫米波放大分路器3-2的一路輸出端通過電導線連接一個毫米波帶通濾波器3-3(1)的輸入端，毫米波帶通濾波器3-3(1)的輸出端通過電導線連接一個三端環(huán)行器3-4的端口1，三端環(huán)行器3-4的端口2通過饋線連接天線3-5，毫米波信號經天線3-5發(fā)射出去，從而實現(xiàn)信號的下行傳輸功能；毫米波放大分路器3-2的另外一路輸出端連接另一毫米波帶通濾波器3-3(2)的輸入端，在該毫米波帶通濾波器3-3(2)的輸出端得到毫米波參考本振3-7，為上行鏈路信號傳輸提供了下變頻參考本振；2)、所述的上行鏈路的結構是基站3中的天線3-5采集的用戶信號通過饋線進入所述的三端環(huán)行器3-4端口2，由三端環(huán)行器3-4端口3輸出，三端環(huán)行器3-4端口3通過電導線連接一個低噪聲放大器3-6的輸入端，低噪聲放大器3-6輸出端通過電導線連接一個毫米波混頻器3-8的一個輸入端，所述的毫米波帶通濾波器3-3(2)的輸出端輸出的毫米波參考本振3-7通過電導線加到毫米波混頻器3-8的另一個輸入端，毫米波混頻器3-8的輸出端通過電導線連接一個中頻濾波放大器3-9的輸入端，中頻濾波放大器3-9的輸出端通過電導線連接一個激光器3-10的輸入端，該激光器3-10輸出的光波通過尾纖連接光纖雙向傳輸鏈路2；在中心站1中，一個光探測器1-11的輸入端連接所述光纖雙向傳輸鏈路2，該光探測器1-11的輸出端通過電導線連接到中頻混頻器1-12的一個輸入端，中頻混頻器1-12的另一個輸入端通過電導線連接導頻振蕩器1-8的輸出端，中頻混頻器1-12的輸出端通過電導線連接一個判決器1-13的輸入端，在判決器1-13直接輸出用戶上行基帶信號1-14。
本插入導頻法毫米波光纖傳輸系統(tǒng)的雙向信號傳輸方法如下1)、下行信號傳輸方法在中心站1用掃頻正弦波對光波進行相位調制，用下行基帶信號和導頻正弦波的混和信號對光波進行強度調制，并用Fabry-Perot光濾波器1-4對強度和相位雙重調制的光波進行濾波產生梳狀光譜；在基站3，從中心站1傳輸來的光波通過光探測器3-1進行光電變換，然后用毫米波放大分路器3-2將光電變換后的信號放大并分成兩路，然后讓其分別通過兩個不同的毫米波帶通濾波器3-3(1)、(2)，而分別獲得毫米波下行已調波和毫米波參考本振3-7，毫米波下行已調波經過放大后由天線3-5發(fā)射出去，從而實現(xiàn)下行信號傳輸功能，同時也為上行信號傳輸提供了毫米波參考本振3-7；2)、上行信號傳輸方法基站3從天線3-5接收到的用戶毫米波上行信號經低噪聲放大器3-6放大后，在混頻器3-8中與所述的毫米波參考本振3-7混頻，實現(xiàn)信號的下變頻，獲得受上行基帶信號調制的中頻副載波，用中頻副載波直接調制激光器3-10，其輸出傳輸?shù)街行恼?的光探測器1-11，經光電變換后輸出中頻副載波，再經過下變頻、判決器輸出用戶上行基帶信號1-14，從而實現(xiàn)上行信號傳輸功能。
本實施例的信號處理過程如下在中心站1的發(fā)送端，用作光源的半導體激光器1-1工作在1550nm波長，線寬10MHz，功率10mW。掃頻正弦波振蕩器1-6產生頻率為fsw＝5GHz的掃頻正弦波經微波放大器1-7放大30dB后，驅動LiNbO3相位調制器1-2。導頻振蕩器1-8產生fplt＝2GHz的導頻正弦波和速率為100Mbps的下行基帶信號1-5混合后，共同加到強度調制器1-3的控制電極，強度調制器1-3輸出的是相位和強度雙重受調制的光波，該光波在經過FSR＝10GHz(τfp＝0.1ns)的Fabry-Perot光濾波器后形成梳狀光譜。為了滿足基站中信號發(fā)送功率的要求，下行光波在發(fā)送到光纖鏈路2之前先用摻鉺光纖放大器(EDFA)1-5進行光功率放大20dB。中心站最后輸出的光波電場可以表示為E(t)=EcAo(1-R)ma[g(t)+cosωpltt]1-R2exp(-j2ωcτfp){exp[jωc(t-τfp2)+jβsinωsw(t-τfp2)]]>+Rexp[jωc(t-3τfp2)+jβsinωsw(t-3τfp2)]}---(3)]]>其中，Ec為光波電場振幅，ωc為光波的中心角頻率，ωplt為導頻正弦波的角頻率，ωsw為掃描正弦波的角頻率，g(t)是下行基帶信號1-10，ma為調制指數(shù)，β為調相指數(shù)，τfp是光信號在Fabry-Perot光諧振腔內反射一個來回的延遲時間，R為Fabry-Perot光濾波器的功率反射系數(shù)，Ao為摻鉺光纖放大器(EDFA)的放大倍數(shù)。
在基站3中將下行光波經光探測器3-1光電變換后，輸出的光電流用貝塞爾函數(shù)展開為id(t)=i0Ao2(1-R)2ma[g(t)+cosωpltt]1+R4-2R2cos2ωcτfp{1+R2+2RcosωcτfpJ0(2β)+]]>4RcosωcτfpΣn=1∞(-1)nJ2n(2β)cos[2n(ωswt-ωswτfp)]+]]>4RsinωcτfpΣn=1∞(-1)nJ2n+1(2β)cos[(2n+1)(ωswt-ωswτfp)]}---(5)]]>取τfp＝0.5/fsw，并且選擇ωc和τfp使cosωcτfp＝1，從而使偶次諧波成分最大化，同時消除信號中奇次諧波成分(2n+1)ωsw，此實施例為40GHz，故需要提取8次諧波分量，信號簡化為id(t)=i0Ao2(1-R)2ma[g(t)+cosωpltt]1+R4-2R2cos2ωcτfp{D+4RJ8(2β)cos[8(ωswt-ωswτfp)]}]]>其中D表示直流分量，且D＝1+R2+2RJ0(2β)。
用毫米波放大分路器3-2對37.5GHz～40.5GHz頻率范圍內的信號放大17dB并分成兩路輸出，其中一路輸出接中心頻率為40GHz、3dB帶寬為±200MHz的毫米波帶通濾波器3-3(1)，取出攜帶了基帶信號的40GHz毫米波載波，其表達式為it(t)=4i0Ao2Ae1R(1-R)2mag(t)1+R4-2R2cos2ωcτfp·J8(2β)cos[8(ωswt-ωswτfp)]}]]>其中Ae1為毫米波放大分路器3-2的增益。
該信號再經環(huán)行器3-4和天線3-5發(fā)送出去，完成了信號的下行功能。
毫米波放大分路器3-2的另一路輸出接中心頻率為38GHz、3dB帶寬為40MHz的毫米波帶通濾波器3-3(2)，取出38GHz的毫米波參考本振3-7，其表達式為iro(t)=2i0Ao2Ae1R(1-R)2ma1+R4-2R2cos2ωcτfp·J8(2β)cos[8(ωswt-ωswτfp)-ωpltt]}---(7)]]>基站3中上行鏈路的關鍵技術是毫米波參考本振3-7的產生，通過上述方法解決了這個問題之后，上行鏈路的結構和信號處理過程變得相對簡單
基站3天線3-5接收到的信號是受用戶上行基帶信息調制的40GHz毫米波信號，該毫米波信號經三端環(huán)行器3-4、低噪聲放大器3-6后，通過混頻器3-9和毫米波本振3-8零差變頻取出2GHz的中頻副載波，用放大倍數(shù)為40dB、中心頻率為2GHz、帶寬為±200MHz的中頻濾波放大器3-9對中頻副載波濾波放大，使其能夠直接調制激光器3-10；中心站3接收到的上行光波經光探測器1-6光電變換，得到中頻副載波，再經過中頻混頻器1-12與2GHz的本振下變頻到基帶，然后用判決器1-13恢復出用戶上行基帶信號1-14。
權利要求
1.一種基于插入導頻法毫米波光纖傳輸系統(tǒng)的雙向傳輸結構，由中心站(1)和基站(3)通過光纖雙向傳輸鏈路(2)互連構成上下行鏈路，其特征在于1)所述的下行鏈路的結構是中心站(1)中的激光器(1-1)與一個相位調制器(1-2)通過尾纖相連，一個掃頻正弦波振蕩器(1-6)通過電導線連接到一個微波放大器(1-7)的輸入端，微波放大器(1-7)的輸出端通過電導線連接所述相位調制器(1-2)的控制電極，相位調制器(1-2)的輸出端通過尾纖連接一個強度調制器(1-3)，有一個導頻振蕩器(1-8)和下行基帶信號(1-10)分別通過電導線連接到一個合波器(1-9)的兩個輸入端，合波器(1-9)的輸出端通過電導線連接所述強度調制器(1-3)的控制電極，強度調制器(1-3)的輸出端通過尾纖連接一個Fabry-Perot光濾波器(1-4)，F(xiàn)abry-Perot光濾波器(1-4)的輸出端通過尾纖連接一個摻鉺光纖放大器EDFA(1-5)，摻鉺光纖放大器EDFA(1-5)的輸出端通過尾纖連接到所述的光纖雙向傳輸鏈路(2)；所述的光纖雙向傳輸鏈路(2)末端在基站(3)中連接一個光探測器(3-1)的輸入端，光探測器(3-1)的輸出端通過電導線連接一個毫米波放大分路器(3-2)的輸入端，毫米波放大分路器(3-2)的一路輸出端通過電導線連接一個毫米波帶通濾波器(3-3(1))的輸入端，毫米波帶通濾波器(3-3(1))的輸出端通過電導線連接一個三端環(huán)行器(3-4)的端口1，三端環(huán)行器(3-4)的端口2通過饋線連接天線(3-5)，毫米波信號經天線(3-5)發(fā)射出去，從而實現(xiàn)信號的下行傳輸功能；毫米波放大分路器(3-2)的另外一路輸出端連接另一毫米波帶通濾波器(3-3(2))的輸入端，在該毫米波帶通濾波器(3-3(2))的輸出端得到毫米波參考本振(3-7)，為上行鏈路信號傳輸提供了下變頻參考本振；2)所述的上行鏈路的結構是基站(3)中的天線(3-5)采集的用戶信號通過饋線進入所述的三端環(huán)行器(3-4)端口2，由三端環(huán)行器(3-4)端口3輸出，三端環(huán)行器(3-4)端口3通過電導線連接一個低噪聲放大器(3-6)的輸入端，低噪聲放大器(3-6)輸出端通過電導線連接一個毫米波混頻器(3-8)的一個輸入端，所述的毫米波帶通濾波器(3-3(2))的輸出端輸出的毫米波參考本振(3-7)通過電導線加到毫米波混頻器(3-8)的另一個輸入端，毫米波混頻器(3-8)的輸出端通過電導線連接一個中頻濾波放大器(3-9)的輸入端，中頻濾波放大器(3-9)的輸出端通過電導線連接一個激光器(3-10)的輸入端，該激光器(3-10)輸出的光波通過尾纖連接光纖雙向傳輸鏈路(2)；在中心站(1)中，一個光探測器(1-11)的輸入端連接所述光纖雙向傳輸鏈路(2)，該光探測器(1-11)的輸出端通過電導線連接到中頻混頻器(1-12)的一個輸入端，中頻混頻器(1-12)的另一個輸入端通過電導線連接導頻振蕩器(1-8)的輸出端，中頻混頻器(1-12)的輸出端通過電導線連接一個判決器(1-13)的輸入端，在判決器(1-13)直接輸出用戶上行基帶信號(1-14)。
2.一種基于插入導頻法毫米波光纖傳輸系統(tǒng)的雙向信號傳輸方法，采用權利要求1所述的毫米波光纖傳輸系統(tǒng)的上下行雙向傳輸結構進行雙向信號傳輸，其特征在于1)下行信號傳輸方法在中心站(1)用掃頻正弦波對光波進行相位調制，用下行基帶信號和導頻正弦波的混和信號對光波進行強度調制，并用Fabry-Perot光濾波器(1-4)對強度和相位雙重調制的光波進行濾波產生梳狀光譜；在基站(3)，從中心站(1)傳輸來的光波通過光探測器(3-1)進行光電變換，然后用毫米波放大分路器(3-2)將光電變換后的信號放大并分成兩路，然后讓其分別通過兩個不同的毫米波帶通濾波器(3-3(1)、(2))，而分別獲得毫米波下行已調波和毫米波參考本振(3-7)，毫米波下行已調波經過放大后由天線(3-5)發(fā)射出去，從而實現(xiàn)下行信號傳輸功能，同時也為上行信號傳輸提供了毫米波參考本振(3-7)；2)上行信號傳輸方法基站(3)從天線(3-5)接收到的用戶毫米波上行信號經低噪聲放大器(3-6)放大后，在混頻器(3-8)中與所述的毫米波參考本振(3-7)混頻，實現(xiàn)信號的下變頻，獲得受上行基帶信號調制的中頻副載波，用中頻副載波直接調制激光器(3-10)，其輸出傳輸?shù)街行恼?1)的光探測器(1-11)，經光電變換后輸出中頻副載波，再經過下變頻、判決器輸出用戶上行基帶信號(1-14)，從而實現(xiàn)上行信號傳輸功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于插入導頻法毫米波光纖傳輸系統(tǒng)的雙向傳輸結構及信號傳輸方法。本發(fā)明中，在中心站發(fā)送端在基帶信號中插入導頻，即用基帶信號和導頻正弦波的混和信號對光波進行強度調制，并用掃頻正弦波調制光波相位，用Fabry－Perot光濾波器形成梳狀頻譜，在基站光探測器完成光電變換之后，通過兩個參數(shù)不同的毫米波濾波器，分別提取攜帶基帶信號的毫米波載波和毫米波參考本振，從而在實現(xiàn)系統(tǒng)的下行功能的同時在基站中獲得上行鏈路所需要的參考本振。對于上行鏈路，令基站接收的用戶毫米波上行信號與在下行鏈路中獲得的參考本振混頻，獲得上行中頻副載波，用該中頻副載波直接調制基站中的光源，中心站接收端光電變換后再經過下變頻，取出上行基帶信號，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的上行鏈路。
文檔編號H04B10/16GK1933377SQ20061011670
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月28日 優(yōu)先權日2006年9月28日
發(fā)明者修明磊, 林如儉, 秦海琳, 陳新橋 申請人:上海大學