[发明专利]一种基于光纤无线融合接入的家庭网关系统

摘要

本发明公开了一种基于光纤无线融合接入的家庭网关系统，融合了光载无线通信技术、毫米波无线传输技术、嵌入式技术和光纤到桌面技术，其组成包括中心站、光纤链路、家庭网关端和终端设备四部分组成。在中心站和家庭网关端之间用标准单模光纤来传输上行下行光载波信号，在家庭网关端和终端设备之间采用光纤到桌面、有线、WIFI以及毫米波方式传输信号。在本发明中光载波信号的再生都集中在中心站端，家庭网关端仅实现光电转换，并同时实现了上行下行信号的传输，家庭网关端和终端设备之间光纤到桌面、有线、WIFI以及毫米波方式的多个通道的管理。

主权项

一种基于光纤无线融合接入的家庭网关系统，包括中心站端和家庭网关端，其特征在于：1)、中心站端包括下行光载波产生装置、下行数据调制装置、上行光载波产生装置、上行数据解调装置、均衡器、阵列波导光栅以及掺铒光纤放大器；下行光载波产生装置由一个连续波长激光器、光相位调制器、频率为fs的余弦信号源、1:4的频率复用器、电放大器以及掺铒光纤放大器、阵列波导光栅组成；连续波长激光器产生频率为f的连续光波输入光相位调制器，余弦信号源输出频率为fs的余弦信号给1:4的频率复用器产生频率为4fs的余弦信号作为光相位调制器的驱动信号，光相位调制器产生频率为f‑8fs、f‑4fs、f、f+4fs、f+8fs的混合光载波信号；混合光载波信号经过掺铒光纤放大器放大后，在阵列波导光栅分离出频率为f‑8fs、f‑4fs、f、f+4fs、f+8fs的五路下行光载波信号；下行数据调制装置由一耦合器和四个光强度调制器组成；频率为f‑4fs、f+4fs的两路下行光载波信号在耦合器中耦合为一路混合载波信号输入到一个光强度调制器中，一路下行数据作为调制信号对该路混合载波信号进行调制；频率为f‑8fs、f+8fs以及f的另外三路下行光载波信号分别输入到另外三个强度调制器中，下行的家庭网络管理控制信号数据、光纤到桌面数据以及WIFI数据分别作为另外三个强度调制器的调制信号对f‑8fs、f+8fs以及f的三路下行光载波信号进行调制；上行光载波产生装置由一个连续波长激光器、光相位调制器、频率为fs的余弦信号源、1:4的频率复用器、电放大器以及掺铒光纤放大器、阵列波导光栅组成；连续波长激光器产生频率为F的连续光波输入光相位调制器，余弦信号源输出频率为fs的余弦信号给1:4的频率复用器产生频率为4fs的余弦信号作为光相位调制器的驱动信号，光相位调制器产生频率为F‑8fs、F‑4fs、F、F+4fs、F+8fs的混合光载波信号；混合光载波信号经过掺铒光纤放大器放大后，在阵列波导光栅分离出频率为F‑8fs、F‑4fs、F、F+4fs、F+8fs的五路上行光载波信号；上行数据解调装置由一耦合器、四个回环器以及四路光解调器组成；频率为F‑4fs、F+4fs的两路上行光载波信号在耦合器中耦合为一路上行混合载波信号输入到一个回环器，然后从回环器输出到均衡器，频率为F‑8fs、F+8fs以及F的另 外三路光载波信号分别输入到另外三个回环器，然后从回环器输出到均衡器；来自均衡器的上行数据调制后的四路上行光载波分别送到四路光解调器中，解调出上行数据；调制后的频率为f‑4fs、f+4fs的下行混合光载波信号、调制后的频率为f‑8fs、f+8fs、f的下行光载波信号以及频率为F‑4fs、F+4fs的上行混合光载波信号、频率为f‑8fs、f+8fs、f的上行光载波信号在均衡器中进行功率均衡后，在阵列波导光栅进行信号复用，并在掺铒光纤放大器中进行功率放大后通过标准单模光纤传输到家庭网关端；来自家庭网关端的上行数据调制后的四路上行光载波在阵列波导光栅进行分离后，输送到均衡器中；2)、家庭网关端包括阵列波导光栅、WIFI信号装置、光纤到桌面数据接口装置、毫米波收发装置以及家庭网络控制装置；阵列波导光栅将来自标准单模光纤的调制后的频率为f‑4fs、f+4fs、f‑8fs、f+8fs、f的下行光载波信号以及频率为F‑4fs、F+4fs、F‑8fs、F+8fs、F的上行光载波信号分离出来；WIFI信号装置包括下行部分和上行部分；下行部分由光电探测器、两个电放大器、乘法器、2.4GHz本振源和抛物面发射天线组成，WIFI数据调制后的下行光载波信号在光电探测器中解调出WIFI数据信号来，然后通过一个电放大器进行功率放大，将放大后的WIFI数据信号输入乘法器中对2.4GHz本振源产生的2.4GHz本振信号进行调制，调制后的信号输入另一电放大器中进行功率放大，然后通过抛物面发射天线发射给终端设备；上行部分包括抛物面接收天线、中频调制器、掺铒光纤放大器以及回环器，抛物面天线接收到2.4GHz的终端设备发送来的WIFI数据信号，阵列波导光栅分离出来的一路上行光载波信号经过回环器输出到中频调制器，在中频调制器用接收到的WIFI数据对上行光载波信号进行调制，调制后的上行光载波信号通过掺铒光纤放大器进行放大，然后输入到回环器，回环器输出给准单模光纤以传输到中心站端；光纤到桌面数据接口装置由耦合器和光端口组成；光纤到桌面数据调制后的下行光载波信号在耦合器中与一路上行光载波信号耦合送入光端口，通过光端口将光纤到桌面数据以及上行光载波信号发送给终端设备；终端设备通过光端口、耦合器将上行数据调制后的上行光载波发送给准单模光纤传输到中心站端；毫米波收发装置包括下行部分和上行部分；下行部分包括耦合器、光电探测器、电放大器以及矩形喇叭天线，调制后的频率为f‑4fs、f+4fs的下行光载波信号在耦合器中耦合后送入光电探测器实现拍频，输出8fs的毫米波信号，通过电放大器进行功率放大后，通过矩形喇叭天线发射给终端设备；上行部分包括矩形喇叭天线，乘法器、耦合器、回环器、50:50耦合器、中频调制器、光探测器以及掺铒光纤放大器，频率为F‑4fs、F+4fs的两路上行光载波信号在耦合器进行耦合，耦合后的光载波信号输入到回环器，然后再输出到50:50的耦合器，将光载波信号分解为两路，一路输入到中频调制器，另一路信号输入到光电探测器拍频得到8fs毫米波，并将该毫米波输入到乘法器，同时将由矩形喇叭天线接收到的频率为8fs+fi的毫米波数据信号输入到乘法器进行混频，混频后输出频率为fi的上行数据信号并输入到中频调制器，将其调制到频率为F‑4fs、F+4fs的两路上行光载波信号上，中频调制器输出调制后的频率为F‑4fs、F+4fs的两路上行光载波信号通过掺铒光纤放大器进行功率放大，放大后的信号输入到回环器，从回环器发送给耦合器，通过耦合器发送给准单模光纤传输到中心站端；家庭网络控制装置包括光调制解调模块以及家庭网络控制接口；用家庭网络管理控制信号数据调制的下行光载波信号在光调制解调器中进行解调，解调出的家庭网络管理控制信号数据送入家庭网络控制接口，通过家庭网络控制接口发送给终端设备，终端设备发送的上行数据通过家庭网络控制接口发送给光调制解调器用一路上行光载波进行调制，调制后的上行光载波发送给准单模光纤传输到中心站端。