[发明专利]一种新型的生成高频DWDM光毫米波信号及波长再利用方案及系统

说明书

(一)技术领域

本发明属于光纤-无线(Radio-over-Fiber，缩写为ROF)通信系统技术领域，能生成高频毫米波信号。

(二)背景技术

随着人们对声音、数据、图像以及交互式等宽带业务的需求，为了能使移动通信多媒体化，通信系统必须能高速地传送数据和图像。但目前所用的无线频带带宽比较窄，还不能进行大容量传送，且无线通信易受大气环境的影响，不能实现长距离的传输。

如果将无线通信与宽带通信两者的优点相结合，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，用光纤代替大气作为传输媒质来传输信号，将使目前的移动通信系统达到更高的传输容量，同时实现超长距离的传输。这无疑既能增加接入网容量和移动性，又能降低运营成本，是通信发展的方向。

通过光纤传输高频射频信号，特别是毫米波段信号，国际上普遍称为Radio over fiber(简称为ROF)技术，近几年来受到世界各国的高度重视。ROF的概念融合了两种常规技术——无线射频技术和光纤有线传输技术。ROF系统具备大容量、低成本、低功耗、易于安装与维护等多种优势，可以满足未来移动通信的宽带业务要求。这种技术可以在对无线信号屏蔽的地方，如地下隧道、商业大厦、机场候车室等场所通过ROF技术实现无线宽带接入，让用户切实享受所谓的3A(any time，anywhere，anything)体验。ROF技术可以将无线接入的灵活性与光纤提供的大容量与低成本优势有机结合在一起，无疑将在未来宽带无线接入技术中扮演重要的角色。

典型的ROF系统包括中心站(Central Station，缩写为CS)，光纤网以及功能简单的基站(Base Station，缩写为BS)。在中心站主要进行多路交换，频率上下传和执行频率管理。在中心站中产生毫米波光载波即将射频率信号上传至光载波上，并由光纤传输至基站，在基站进行简单的光电变换后变成无线信号发送至移动终端。ROF系统中的中心站的信号经由基站传送至用户终端称为下行链路，无线移动终端的射频信号经由基站传送至中心站称为上行链路。在下行链路，来自中心站骨干网的信号加载到光纤上，并下行传送至基站，检波后至无线移动终端；在上行链路，无线射频(Radio-frequency，RF)携带着来自于终端(End station：缩简为ES)的数据在基站中进行编码后上行加载到光纤上，并传送至中心站，检波至骨干网。由于上行链路在基站中要求高速率且高价的器件，如激光光源，这样会增加基站造价。

构建简单的基站(BS)和廉价生成光毫米波，是将ROF系统商业化的两个关键技术。目前，生成的光毫米波频率一般都只有本地振荡的电信号的频率的两倍，及两个一阶边带之间的间隔。比如，40GHz的光毫米波的生成，其本地振荡(LO)频率就是20GHz，且其外部调制器(EM)的带宽也要求是20GHz。那么，要生成高频的光毫米波信号，尤其是要生成波分复用(WDM)系统中的高频光毫米波信号，其系统的成本代价和复杂度都很高。

Guohua Qi等人在“Generation and Distribution of a Wide-BandContinuously Tunable Millimeter-Wave Signal With an Optical ExternalModulation Technique”一文中提到的多倍双频技术，通过调整外部调制器(EM)上的直流(DC)偏置能抑制掉奇阶边带，一阶边带被抑制，两个二阶边带的频率间隔为射频的四倍，因而得到了四倍频的光毫米波，但是采用了一个光栅滤波器来抑制载波，不能有效地滤出二阶以上的高阶边带，使得信号在传输中可能受到干扰，且该方法不能用在WDM系统中。

为了解决上述问题，进一步降低对本地振荡频率和外部调制器带宽的要求，而同时又减少系统的总体成本，简化基站，本发明提出了一个新颖的全双工ROF体系结构。本发明仅采用了一个带宽相对较窄的强度调制器以及频率较低的射频(RF)信号，并利用交叉复用器的周期性特性，生成了密集波分复用(DWDM)系统中的高频光毫米波，还有效地抑制了高阶边带，提高了传输性能。同时在基站还可以载波重利用。

(三)发明内容