4g射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)中基于雙向相位調(diào)制器的單邊帶調(diào)制技術(shù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及現(xiàn)代通信中的一種新型的單邊帶調(diào)制技術(shù)，更具體地說，涉及第四代 現(xiàn)代通信領(lǐng)域里的射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)中基于雙向相位調(diào)制器的單邊帶調(diào)制技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著數(shù)據(jù)通信與多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展，適應(yīng)移動(dòng)數(shù)據(jù)、移動(dòng)計(jì)算及移動(dòng)多媒體運(yùn)作 需要的第四代移動(dòng)通信開始興起。目前，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)傳輸速率可達(dá)到20Mbps，最高 可達(dá)100Mbps，是第三代移動(dòng)通信傳輸速度的50倍。雖然4G的移動(dòng)通信具有通信速度快、 網(wǎng)絡(luò)頻譜寬、通信靈活、智能性能高、兼容性好等特點(diǎn)，但是4G移動(dòng)通信也具有容量受限及 實(shí)現(xiàn)4G移動(dòng)通信廣泛覆蓋的困難。為了保證樓區(qū)、山區(qū)，及其它有障礙物等易受影響地區(qū) 的信號(hào)強(qiáng)度，光載無線通信技術(shù)（ROF)及在其基礎(chǔ)上建立的射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。而對 于手機(jī)用戶的快速增長導(dǎo)致的通信容量受限，也使研宄人員把目光投向頻帶利用率更高以 及長距離傳輸具有更高質(zhì)量的單邊帶調(diào)制方法。因此，4G射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)中的單邊帶調(diào)制方 法具有重要的科學(xué)與實(shí)用價(jià)值。
[0003] 光載無線通信（ROF)技術(shù)，是一種光和微波結(jié)合的通信技術(shù)，是利用光纖的低損 耗、高帶寬特性，提升無線接入網(wǎng)的帶寬，為用戶提供"anywhere，anytime，anything"的服 務(wù)。它具有低損耗、高帶寬、不受無線頻率的干擾、便于安裝和維護(hù)、功率消耗小以及操作更 具靈活等優(yōu)點(diǎn)。而基于ROF技術(shù)而建立的射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)，把基站的基帶單元和射頻單元分 離，帶來了一種新型的分布式網(wǎng)絡(luò)覆蓋模式，它將大容量蜂窩基站集中放置在可獲得的中 心機(jī)房內(nèi)，基帶部分集中處理，采用光纖將基站中的射頻模塊拉遠(yuǎn)到遠(yuǎn)端單元，分置于網(wǎng)絡(luò) 規(guī)劃所確定的站點(diǎn)上，從而提升了無線接入網(wǎng)的帶寬，也解決樓區(qū)、山區(qū)，及其它有障礙物 等易受影響地區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度問題。而基于射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的單邊帶調(diào)制技術(shù)，由于其只傳輸 一個(gè)邊帶，使用的帶寬只有雙邊帶調(diào)制信號(hào)的一半，因此具有更高的頻率利用率。另外，傳 統(tǒng)雙邊帶調(diào)制信號(hào)在光纖中長距離傳輸會(huì)由于光纖的非線性作用而導(dǎo)致信號(hào)的上下邊帶 與中心載波拍頻不一致，該現(xiàn)象會(huì)使信號(hào)嚴(yán)重失真，誤碼率急劇增大。與之對比，單邊帶調(diào) 制技術(shù)沒有該缺點(diǎn)，能在長距離通信下保持很好的通話質(zhì)量。因此，4G移動(dòng)通信中的單邊帶 調(diào)制技術(shù)在長距離、大容量、低誤碼率的移動(dòng)通信中被廣泛地應(yīng)用。
[0004] 衡量單邊帶調(diào)制技術(shù)性能的主要品質(zhì)因素有增益、噪聲系數(shù)、交調(diào)失真以及動(dòng)態(tài) 范圍。目前，4G移動(dòng)通信中的單邊帶調(diào)制技術(shù)有兩種實(shí)現(xiàn)方法。一是采用雙平行強(qiáng)度調(diào)制 器的方案。雖然只用了一個(gè)光電調(diào)制器，但是它的電壓需要嚴(yán)格控制在強(qiáng)度調(diào)制器的正交 偏置點(diǎn)上。而且由于直流漂移的影響，會(huì)導(dǎo)致相位噪聲與誤碼率的大大提高，對通信系統(tǒng)的 穩(wěn)定性以及長距離通信的質(zhì)量造成很大影響。二是采用兩個(gè)并行相位調(diào)制器以及光纖光柵 (FBG)濾邊帶技術(shù)實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制。但是由于原件的分立性會(huì)引入不必要的插損以及相位 噪聲，而且單邊帶的調(diào)制信號(hào)的質(zhì)量也與FBG的消光比直接相關(guān)。因此，以上兩種常用的單 邊帶調(diào)制技術(shù)都存在技術(shù)上的不足，我們?yōu)榇颂岢隽艘环N新型的4G射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)中基于 雙向相位調(diào)制器的單邊帶調(diào)制技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種采用單一的相位調(diào)制器實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制技術(shù)的方法。 該方法與光載無線（ROF)通信系統(tǒng)以及4G射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)密切相關(guān)，對4G及下一代現(xiàn)代通 信具有重要的實(shí)用價(jià)值。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明，我們提供了一種基于雙向相位調(diào)制器的單邊帶調(diào)制技術(shù)。雙向利用 相位調(diào)制器指的是利用相位調(diào)制器的速率適配特性，使正向傳輸?shù)墓獠ū徽{(diào)制器的第一個(gè) 射頻輸入端口調(diào)制，反向傳輸?shù)墓獠ū徽{(diào)制器的第二個(gè)射頻輸入端口調(diào)制。在相位調(diào)制器 的兩端加上兩個(gè)環(huán)形器。從不同端口進(jìn)入的光載波將從另外一個(gè)端口輸出。加上雙向相位 調(diào)制器上兩路射頻輸入端的射頻信號(hào)有90度相位差。被調(diào)制的兩路光信號(hào)在1:99耦合器 的輸出端能得到質(zhì)量很好的光上單邊帶調(diào)制信號(hào)。并且該單邊帶調(diào)制信號(hào)不會(huì)受到直流漂 移的影響而且該技術(shù)易于集成加工，集成后能更好地提高整個(gè)系統(tǒng)的增益與動(dòng)態(tài)范圍。
【附圖說明】
[0007] 通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的對實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述和/或其他目的和優(yōu)點(diǎn) 將會(huì)變得更加清楚，其中：
[0008] 圖1示出基于雙向相位調(diào)制器的單邊帶技術(shù)原理圖
[0009] 圖2示出新型單邊帶技術(shù)在4G射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用
[0010] 圖3示出雙邊帶與單邊帶調(diào)制光譜圖
[0011] 圖4示解調(diào)后的標(biāo)準(zhǔn)、單邊帶調(diào)制及雙邊帶調(diào)制的I、Q兩路信號(hào)的星座圖
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0013] 圖1中描述了基于雙向相位調(diào)制器的單邊帶技術(shù)原理圖，其中SlOl為射頻源模塊 (Radio Source Unit)，該模塊輸出4G通信中的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過射頻調(diào)制模塊（Radio Modulation Unit)S102被4G TDD-LTE頻段可用的高頻載波（3.5GHz)調(diào)制后，送進(jìn)90度 混合耦合器S103。該器件輸出兩路幅度相等，相位相差90度的高頻無線電信號(hào)，并分別 加載到雙驅(qū)動(dòng)相位調(diào)制器S108的兩個(gè)射頻輸入端口。S104為光源模塊（Optical Source Unit)，該模塊輸出光通信常用的單載波（1550nm)激光。該光載波經(jīng)過Y分支耦合器S105 被分成兩路幅度與相位完全相等的光波并分別送進(jìn)環(huán)形器S106與
[0014] S107的1號(hào)輸入端。此時(shí)，從S106的1號(hào)輸入端輸入的光波會(huì)從2號(hào)輸出端輸 出，經(jīng)過S108并加載具有0度相位的高頻射頻信號(hào)，繼而進(jìn)入S107的2號(hào)輸入端并從3號(hào) 輸出端輸出；同時(shí)，從S107的1號(hào)輸入端輸入的光波會(huì)從2號(hào)輸出端輸出，經(jīng)過S108并加 載具有90度相位的高頻射頻信號(hào)，繼而進(jìn)入S106的2號(hào)輸入端并從3號(hào)輸出端輸出；兩路 從3號(hào)輸出端輸出的光信號(hào)進(jìn)入1:99的X型親合器，由于X型親合器的結(jié)構(gòu)會(huì)在兩路光信 號(hào)之間引入90度的相位差，從而在X型耦合器的兩個(gè)輸出端會(huì)形成質(zhì)量很好的單邊帶調(diào)制 信號(hào)。另外由于耦合器的功率輸出比是1:99,所以小功率輸出信號(hào)經(jīng)過隔離器SllO后進(jìn) 入擋板Slll消光，大功率輸出信號(hào)被送進(jìn)光纖Sl 12進(jìn)行傳輸，并在光電探測器Sl 13上被 探測接收。經(jīng)過DSP(SlH)對射頻信號(hào)進(jìn)行濾波、后補(bǔ)償及組成幀結(jié)構(gòu)等處理后，射頻信號(hào) 被送進(jìn)智能天線S105上的高頻振蕩電路進(jìn)行發(fā)射，給住宅小區(qū)S210以及移動(dòng)臺(tái)（MS)S211 饋送4G通信信號(hào)。
[0015] 系統(tǒng)的理論分析如下：S104的表達(dá)式如下：
[0016]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 4G射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)中基于雙向相位調(diào)制器的單邊帶調(diào)制技術(shù)，該技術(shù)包括W下步驟： 600Mbit/s二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)經(jīng)過16QAM調(diào)制后加載到高頻射頻載波上，經(jīng)過90度混合 禪合器輸出兩路相位差90度的16QAM信號(hào)并加載在雙向相位調(diào)制器的兩個(gè)不同射頻輸入 口。另外，在雙向相位調(diào)制器兩端放置環(huán)形器，使兩路不同方向進(jìn)入的光載波能加載不同的 射頻輸入口上的16QAM信號(hào)。并且兩路光信號(hào)在1:99的禪合器的輸出端形成質(zhì)量良好的 單邊帶調(diào)制信號(hào)。該信號(hào)進(jìn)過10km光纖傳輸饋送到射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)，給小區(qū)及手機(jī)用戶提供 4G高速通信信號(hào)。
2. 如權(quán)利要求1所述，該技術(shù)是600Mbit/s二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)經(jīng)過16QAM調(diào)制后加載到 高頻射頻載波上，該載波中屯、頻率是3. 5GHz，是目前4G TDD-LTE的合法通信波段。
3. 如權(quán)利要求1所述，為保證的到良好的單邊帶調(diào)制信號(hào)，從90度混合禪合器輸出的 兩路16QAM信號(hào)必須幅度一致，相位相差90度。而由1:99禪合器結(jié)構(gòu)引入的兩路光信號(hào) 間的相位差也要嚴(yán)格滿足90度。
4. 如權(quán)利要求1所述，在1:99的禪合器的輸出端形成質(zhì)量良好的單邊帶調(diào)制信號(hào)，大 功率輸出端的信號(hào)將用于BBU到RRU組成的射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的4G信號(hào)饋送。其中傳輸?shù)墓?纖為標(biāo)準(zhǔn)單模光纖，中屯、波長為1550nm，其它參數(shù)與市面上標(biāo)準(zhǔn)單模光纖參數(shù)一致。
【專利摘要】提出了一種在4G射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)中能被廣泛應(yīng)用的基于雙向相位調(diào)制器的單邊帶調(diào)制技術(shù)，該技術(shù)包括以下幾個(gè)步驟：120Gbit/s的64QAM射頻微波信號(hào)經(jīng)過(射頻)90度混合耦合器，產(chǎn)生兩路有90度相位差的64QAM射頻微波信號(hào)并分別加載到雙向相位調(diào)制器的兩個(gè)射頻輸入端口。同時(shí)，單波長光載波(中心波長為1550nm)經(jīng)過一個(gè)50:50的Y分支耦合器，產(chǎn)生兩路相位相等幅度相同的光載波并分別加載到兩個(gè)不同的環(huán)形器上。兩個(gè)環(huán)形器的輸入端1與Y分支耦合器兩輸出端相連，輸出端2與雙向相位調(diào)制器的兩個(gè)輸入端相連，輸入口3與一個(gè)50:50耦合器的兩個(gè)輸入端相連。從而從Y分支耦合器輸出的兩路光經(jīng)過環(huán)形器、雙向耦合器、50:50耦合器后，能在50:50耦合器的某一輸出端得到很好的單邊帶調(diào)制信號(hào)，并且，該技術(shù)能很好地應(yīng)用在射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)中。
【IPC分類】H04L27-34
【公開號(hào)】CN104618302
【申請?zhí)枴緾N201410830636
【發(fā)明人】喻松, 謝志鵬, 蔣天煒, 李健, 李丹, 葉辛萌, 顧畹儀
【申請人】北京郵電大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月26日