[发明专利]无光源和调制器的全双工光纤无线通信基站及相应的系统

说明书

(一)技术领域

本发明属于混合光纤-无线通信(Radio-over-Fiber，缩写为ROF)通信系统技术领域。

(二)背景技术

由于快速增长的无线通信对带宽的要求，第四代无线接入系统将会延伸到毫米波段，为了克服无线通信例如传输距离方面的限制，满足无线通信中宽带要求，需要与现有宽带有线通信网络建立联系。光纤-无线系统(Radio-Over-Fiber，简称为ROF)将会成为解决宽带无线接入最有前景的技术。ROF系统充分利用光纤的巨大带宽以降低成本并结合无线通信技术的灵活性，将无线和光网络融合成为一种既能增加接入网容量和移动性，又能降低运营成本的新型的接入网络。ROF系统的基本思想是将复杂的信号处理单元置于中心站，(Central Station，缩写为CS)，而基站(Base Station，简写为BS)只包含简单廉价的接收器件。各基站共享中心站的信号处理单元，减少了昂贵的信号处理单元数量，从而简化了基站的复杂性和结构。

由于毫米波在大气中传输距离短，要实现信号的完全覆盖，机站的的分布势必很密，因此，结构简单、价格便宜的毫米波通信的基站便成了光纤无线通信系统所必须解决的关键性的问题。

ROF基站的主要功能是接收来自于中心站的下行链路光毫米波信号，进行光电转换后变成电毫米波信号，并通过天线发射出去，同时接收来自于客户移动终端的上行链路的数据信息，并调制成光信号发送到中心站进行处理。目前所研制的ROF系统基站，已提出了将下行链路的光载波提出来作为上行链路的光载波，这样在基站中不用使用激光器，但是，上行链路数据的调制还得使用一个光调制器，这样的基站仍然不是最简单的。

为了解决上述问题，我们的方案采用半导体光放大器来调制上行链路的数据信息，同时，也对光信号进行了放大。这样降低了基站的成本，使基站的结构简单，容易实现且价格便宜。

(三)发明内容

本发明针对上述情况，解决了简化基站结构，降低基站造价的问题。在基站中不使用任何光源和光调制器，将光源和调制器集中在中心站，使得基站结构简单，同时，还提出了一种相应的全双工通信ROF系统结构，在上行链路中利用了上行链路的光载波，简化了系统的结构，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：

利用光滤波方式将下行链路的光载波提取出来，进入半导体光放大器(SOA)，来自于客户端的上行链路的数据信号驱动半导体光放大器，将下行链路的信号调制到光载波上，同时进行放大，通过上行链路的光纤传输至中心站。

所述的全双工光纤无线通信基站如图1，包括：

光环型器，用于将来自于中心站的下行链路的光毫米波及光载波进行分离；光纤光栅，用于反射下行链路传送过来的载波，并让光毫米波通过；光放大器，用于放大光毫米波；光带通滤波器，用于滤掉高频边带；光检测器，用于将光毫米波转化为电毫米波；射频电放大器，用于对电毫米波进行放大；射频天线，用于将毫米波发射至大气中。半导体光放大器，用于将上行链路信号调制到光载波上，并进行放大。

所述的全双工光纤无线通信基站，其特征在于包括以下工作步骤：

在下行链路中，使用光滤波方式将来自于下行链路的光毫米波和光载波进行分离；分离的光毫米波通过光放大器放大后，再进行滤波；滤波后的光毫米波通过射频天线发送至大气中；

在上行链路中，使用光滤波方式得到的下行链路的光载波，以此作为上行链路的光载波进入半导体光放大器，来自于客户端的上行链路数据信号驱动半导体光放大器，对光载波进行调制，调制后的光信号波发送至上行链路的光纤中，并送到中心站。

本发明所述的光滤波方式是通过光环型器和光纤光栅来实现，其原理是，光毫米波和光载波一起通过光环型器以后，先输出至光纤光栅，光纤光栅反射光载波，而透射光毫米波。光毫米波从光纤光栅中输出，而光载波从光环型器的另一个端口输出，这样实现了将光载波和光毫米波分离。这种功能也可通过光交叉利用器来实现。

本发明还提供了一种可利用本发明所述的基站进行全双工光纤无线通信的系统，如图2所示。主要包括：

中心站20，其主要作用是产生光毫米波和光载波，并传送至基站，同时也接收来于基站的上行链路信号。

所述的中心站包括光源11，相位调制12，射频正弦波发生器13，光交叉复用器14，掺铒光纤放大器15，光强度调制器16，基带数据信号源17，光功率耦合器18，以及上行链路接收机19。

所述的中心站，其特征在于包括以下工作过程：