[发明专利]基于光频梳的室内毫米波和可见光通信混合多接入方法

说明书

(一)技术领域

本发明属于光纤无线信号传输和可见光通信技术领域。

(二)背景技术

光纤虽然可以提供较大的带宽和较低的损耗，但是考虑到其较高的成本和较差的灵活性，对于室内接入来说，它不是一个很好的选择。而无线信号因其具有移动性和灵活性，获得越来越多的关注。无线信号多用在低频段，带宽资源紧张，为了获得更大的带宽，人们开始研究高频段的无线信号传输，如Ka-band，V-band，E-band和W-band。

此外，为了解决无线频谱资源不足的问题，迫切需要一种有效的通信方式，于是可见光通信便出现了。可见光的频带从384THz到789THz，也就是说有大约400THz未授权的频段可以使用。而且它比无线通信更加安全，在一些对电磁干扰比较敏感的地方，也可以采用可见光通信。由于我国在未来将采用LED灯来代替白炽灯，基于LED的可见光通信将有巨大的应用潜力，它不仅可以实现照明，而且兼顾数据通信的功能。

但是受LED的调制带宽以及较大的发射角度的限制，难以满足高速率的室内接入速率要求，而且其传输距离也有限，因此，要提高可见光通信的传输速率和传输距离，需要采用新的光源。最近，基于LD的可见光通信引起了人们的注意，它可以提供更大的调制带宽和更远的传输距离。而且其定向性比较好，将来可以用于物联网里面，进行控制操作。但其安装成本以及照明方面，是需要考虑的问题。

(三)发明内容

本发明针对上述情况，解决了室内接入方式单一化的不足，提高了室内接入的灵活性，具有创新性的实用价值。

为了达到上述目的，本发明所采用的具体方法如下：

在中心站单元，利用外腔激光器和25GHz射频源共同驱动马赫-曾德尔调制器来产生光频梳；数据信号发生器产生基带数据信号，通过一个马赫-曾德尔调制器，将数据直接调制到光信号上；调节偏振控制器使得调制数据的马赫-曾德尔调制器输出功率最大化；调制方式采用光双边带调制；经光纤链路传输至基站单元后，采用一个掺铒光纤放大器来补偿光纤链路和器件连接处的损耗；对于无线传输，采用波长选择开关，选择出频率为193.05THz和193.15THz的两个光载波，经光电检测拍频后，产生100GHz的毫米波信号，并将光信号转换为电信号；在用户单元，采用发射天线和接收天线实现无线信号的发送和接收；通过一个功率检波器对毫米波信号进行包络检测并采用解调接收模块对信号进行解调；对于基于LED的可见光通信，采用光带通滤波器，选择出频率为193.1THz的光信号，并采用光电检测器进行光电转换；在用户单元，通过一个LED实现照明和通信；利用一个雪崩二极管，对接收的信号进行光电转换，并通过解调接收模块对电信号进行解调；对于基于LD的可见光通信，采用光带通滤波器，选择出频率为193.125THz的光信号，利用光电检测器将光信号转换为电信号；在用户单元，通过一个LD将信号调制到光载波上实现高速通信，并利用其定向性，可以进行精准定向控制操作；采用一个雪崩二极管，实现光电转换，通过解调接收模块对电信号进行解调，恢复出原始数据。

本发明通过采用光频梳技术进行不同类型的室内接入，解决了单一室内接入方式的不足，提高了室内接入的灵活性以及综合性能。

(四)附图说明

图1为本发明实施的实现方案结构示意图；

图2为本发明产生的光频梳；

图3为本发明实施的中心站单元的结构示意图；

图4为本发明实施的基站单元的结构示意图；

图5为本发明实施的用户单元的结构示意图；

图6为本发明实施的光纤无线室内混合多接入系统的下行传输链路示意图；

图1、图3，图4，图5和图6中的数字分别代表如下实验器件：

1-外腔激光器(ECL)

2-马赫-曾德尔调制器1

3-射频源

4-偏振控制器(PC)

5-数据信号发生器

6-马赫-曾德尔调制器2

7-光纤链路(SSMF)

8-掺铒光纤放大器(EDFA)

9-波长选择开关(WSS)

10-光电检测器1(PD1)

11-发射天线

12-接收天线

13-功率检波器

14-解调接收模块1

15-光带通滤波器1(OBPF1)

16-光电检测器2(PD2)

17-发光二极管(LED)

18-雪崩光电二极管1(APD1)

19-解调接收模块2

20-光带通滤波器2(OBPF2)