[发明专利]一种低功耗远端天线单元实现方法及远端天线装置

说明书

本发明公开了一种低功耗远端天线单元实现方法及远端天线装置，采用光纤传能技术，通过将高能量光与下行光信号耦合后同向传输，再利用光伏转换器实现光电能量转换，为远端天线单元中的有源器件供电，实现远端供电线路的简化。利用光环形器让上行信号和下行信号在一根光纤中相向传输，缩减光纤布线成本。同时在远端天线单元，通过分离下行信号中的光载波作为上行载波，以降低远端天线单元的功耗及成本开销。

技术领域

本发明涉及光电技术领域和光纤通信技术领域，具体是一种低功耗远端天线单元实现方法及远端天线装置。

背景技术

有线宽带接入技术能够实现各类信息数据的快速传递，随着用户需求量的增加，提升宽带接入技术的速率和容量是信息时代的迫切需求。光纤宽带技术利用光纤通信带宽大、传输损耗低，且光缆价格低廉的优势，成为有线接入的主流发展方向。同时，由于智能手机、笔记本电脑等移动终端设备的大量普及，人们通过无线通信网络在出租车、地铁、机场等各类场所实现随时随地的办公、娱乐、交流，这些应用对宽带网络的移动性提出了新的需求。但传统的无线通信采用的工作频段较低，带宽受限。若通过提高工作频率来扩大无线通信系统的容量，信号在空气中的传输损耗随之增加，长距离传输存在困难。因此，人们提出光纤-无线融合技术，利用光纤通信技术实现高速率宽带信号的低损耗、远距离传输，同时采用无线通信接入方式满足用户的移动需求，从而实现高速大容量无线通信。

光纤-无线融合系统是利用光纤将射频(RF, Radio Frequency)信号从中心站（CS, Central Station）传输到远端天线单元（RAUs, Remote Antenna Units），再由RAUs进行光电转换和电放大后发射至用户端。在第五代移动通信的应用中，为了满足移动数据量急剧增长的需求，射频信号工作频段被提升至C波段乃至毫米波频段，以获得更大的容量、更高的速率。但是，射频信号在空气中的衰减也随之增大，导致每个RAU的覆盖面积减小，总的RAU数量增加，因此将面临总功耗和硬件成本急剧上升的问题。此外，如果采用传统的铜缆对每个RAU进行供电，既增加了布设成本，也增加了布线难度。

随着高功率激光器成本的降低和光伏器件光电转换效率的提高，光纤传能技术（PoF, Power-over-Fiber）快速发展，成为简化RAU供电系统的潜在解决方案。利用光纤传输激光能量，通过光电转换装置将光能转换为电能实现远端供电，一方面能够实现RAU的无源化，减小电缆成本（单位长度铜缆价格是单位长度光纤价格的20倍以上），另一方面能够使RAUs的电源供应控制系统集中在CS端，从而根据RAU的实际流量负载调节所提供的电能。此外，与传统的电缆供电相比，光纤传能供电还具有传输损耗低、抗电磁干扰和重量轻等优点。因此，利用一根光纤既实现远端供电，又完成CS和RAU的双向通信功能，不仅能够为光纤-无线融合系统提供远端无源化解决方案，还能为地震等恶劣灾害情况下的通信系统快速抢通提供技术保障。然而，为了满足5G通信系统高速率广覆盖的需求，RAU数量急剧增加，因此，如何降低单个RAU的功耗及成本是急需解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低功耗远端天线单元实现方法，包括以下步骤：

a.电光强度调制器将下行链路信号通过双边带调制方式对光载波信号进行调制，将调制后的光载波信号与高能量光进行耦合，将耦合信号通过光纤传输到远端天线单元；

b.在远端天线单元，利用光耦合器将调制信号和高能量光进行分路；其中，高能量光通过光伏器件将光能转换为电能，为有源器件供电；而调制信号通过光学梳状滤波器将光载波和携带下行数据信号的两个边带进行分路，光载波用于为上行传输链路提供光源，两个光波边带在光电探测器中拍频产生上变频后的微波信号；

c.上行数据通过远端天线单元中的电光强度调制器加载在步骤b分离出的光载波上，并经过步骤a所述的光纤回传至中心站后，再依次完成上行信号的光放大、噪声抑制和光电转换。