[发明专利]一种W波段矢量QPSK毫米波信号的产生装置和方法

说明书

本发明属于光载无线通信技术领域，具体为一种W波段矢量QPSK毫米波信号的产生装置和方法。本发明首先使用分布反馈式激光器输出的连续激光经由两个光强度调制器调制后生成携带二进制调制信息的光信号，并控制强度调制器的直流偏置，产生较大光功率的±2阶光子载波；然后调制后的连续光经偏振分束器分成两路偏振光，通过光衰减器和光延迟线分别调节两路光信号的增益差和相位差，使得相位差为90^o；最后通过偏振耦合器的光信号通过光电探测器产生的四倍频W波段QPSK矢量毫米波信号。本发明简化了发射端的结构，避免采用DAC和光滤波器，有效降低了系统成本，成倍地提升频谱利用率，大大降低带宽需求。

技术领域

本发明属于光载无线通信技术领域，具体涉及W波段矢量QPSK毫米波信号的产生装置和方法。

背景技术

爆发增长的移动数据服务需求，迫使未来5G网络通信向着更高频谱效率传输的方向发展。高阶调制信号具有高频谱利用率，有益于进一步扩大传输容量，降低传输波特率，同时降低电子器件的传输带宽需求。基于光子辅助技术的毫米波（Millimeter wave, mm-wave）产生是光纤无线网络中的一项关键技术，它有效克服了电子器件的带宽瓶颈。目前，毫米波产生主要有两种方法，包括光学外差和光学倍频方法。与传统的光学外差拍频方法相比，基于外部调制器的光学倍频方法由于其频率和锁相特性，可有效避免相位噪声，使其在实际的5G通信系统中更具有应用前景。但是，目前所采用的光电探测器具有拍频平方率探测原理，基于外部调制器的矢量毫米波产生方案必须对所发送多阶正交振幅调制信号（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）的幅度和相位信息都进行预编码处理，大幅度地增加了系统复杂度。此外，在使用光倍频的毫米波产生方案中，光滤光器是必不可少的器件，例如波长选择开关（wavelength selective switch，WSS）或交织器，需要滤出所需要的目标子载波，这也会增加光纤无线（Radio over fiber，ROF）系统的成本和复杂性。

另外，在传统的光子辅助毫米波产生方案中，通常需要高性能的任意波形发生器（Arbitrary Waveform Generator, AWG）或者数模转换器（Digital Analog Converter，DAC）来实现数字信号向模拟信号的转换，这些器件大多价格昂贵，功耗较大，大大地增加了系统传输成本。 此外，此类数模转换器的主要障碍之一是有限的3dB电子带宽，目前商用DAC的有效比特数均少于6比特，这些因素均限制了未来高速5G以及超5G，乃至6G移动通信的发展。因此，避免采用数模转换器，实现毫米波信号的数字传输，可以有效地解决DAC带宽受限的问题。 目前数字数据传输中主要采用数字调制技术，因为它具有更大的抗扰性和对信道损伤的鲁棒性。

因此，本发明提出一种无需数模转换器的W波段矢量QPSK毫米波产生装置和方法，简化了发射端的结构，避免采用光滤波器，通过调节光延迟线实现两路二进制信号之间的相位差为90^o，实现QPSK信号的产生，频谱利用率成倍地提升，降低了带宽需求，同时有效降低了系统成本，对于未来高速率、大容量超5G乃至6G移动通信网络的发展具有重要的应用意义。

发明内容

本发明的目的在于针对上述情况，提出一种结构简化、成本降低的W波段矢量QPSK毫米波信号的产生装置及方法。

本发明提供的W波段矢量QPSK毫米波信号产生装置，包括：

分布反馈式激光器，用于产生W波段毫米波信号的激光；

二进制伪随机序列发生器，用于产生待发送的二进制信号；

射频源，用于产生射频信号；

强度调制器，有两个，用于产生携带二进制调制信号的目标光子载波；

电放大器，有两个，用于放大光信号；

偏振分束器，用于将调制连续光波分成两路偏振光；