[发明专利]面向4G光载无线通信的CMOS光电接收机前端电路

说明书

技术领域

本发明属于4G移动通信中ROF(Radio on fiber)光载射频通信领域，涉及一种面向RoF用于4G移动通信标准的光通信中的接收机。

背景技术

随着第三代移动通信系统(3G)在世界各国的商用化，IMT-Advanced(4G)系统已经成为研究重点。根据ITU提出的目标，IMT-Advanced需要实现100Mbps到1Gbps的数据速率，为此将应用一系列新技术。我国拥有自主知识产权的下一代移动通信技术TD-LTE已于2010年10月被国际电信联盟最终确定为第四代移动通信(4G)的国际标准。其中，基于RoF(Radio over Fiber)技术的新型组网方式，将光纤通信的低损耗和高带宽特点与移动通信方便灵活的特性相结合，可以有效解决高频段信号的传播损耗问题，在提高覆盖性的同时提高功率效率。RoF系统是在射频收发机中添加了光线链路组合而成，因此不但要面对一般RF系统要面对的非线性及效率问题，还要面对光电转换，光传输和电光转换过程中的非线性。

IMT-Advanced需要支持最高1Gbps的数据传输速率，选取了450-470MHz、698-806MHz、2.3-2.4GHz和3.4-3.6GHz四个频段作为IMT-Advanced系统采用的频段，频率差异大，射频特性不同，对射频和光电转换模块提出了挑战。并且由于ITU为IMT-Advanced系统分配的多段频谱横跨从低频段到高频段的多个离散频段，对射频器件和模块提出了更高的要求。研制IMT-Advanced系统所需的宽带宽、多频段、高线性、低噪声的射频器件和模块具有很高的技术难度；

针对以上四个频段，采用了中频拉远的方式，为了在光电转换模块中区分四路MIMO信号，将各路信号转换至不同的中频，初步选定的四个中频为1.1GHz，1.3GHz，1.5GHz和1.7GHz。其中的450-470MHz和698-806MHz需要上变频至中频，2.3-2.4GHz和3.4-3.6GHz下变频至中频；该拉远方式主要是考虑可以采用工作范围为1-2GHz的光电转换模块，同时采用了不同的中频载波来区分信号。这样处理后，ROF中光接收机可以采用普通的标准CMOS工艺实现，降低电路的复杂度，并大大降低成本。

IMT-A的RoF系统对光电光接口的要求是带宽更宽并具有非线性失真校正电路，目前商用的光电模块很难达到这些要求，因为现有光纤通信的商用模块是针对数字信号的两电平信号设计的，IMT-A的信号需要用低带宽传送高速率比如5MHz带宽传送100Mbt/s速率，要求传输系统支持QPSK，16QAM，64QAM等调制方式，这些信号为多电平，更类似模拟信号，处于高电平位置的信号极易受到非线性压缩，而在RoF系统中，由于光纤链路的存在，引入了非线性。

发明内容

本发明IMT-A的RoF系统对光电光接口的要求，提供一种具有非线性失真校正功能的CMOS光电接收机前端电路。本发明的技术方案如下：

一种面向IMT-Advanced RoF的CMOS光电接收机前端电路，包括，

前置放大器电路，其作用是将光电探测器输出的电流信号转换为数字电路需要的电压信号；多级可变增益放大器，通过多级放大将电压信号放大到需要的幅值，每个可变增益放大器带有一个控制端，对应不同的输入电压产生不同的增益；

峰值检波器，检测多级可变增益放大器输出电压的包络；

比较器，将峰值检波器的输出信号和某直流电源信号进行比较判决；

电压电流转换模块，将比较器的判决结果经指数变换输入到各个可变增益放大器的控制端，以此来控制可变增益放大器的增益大；

缓冲器，多级可变增益放大器输出的信号经过缓冲器输出。