本实用新型公开一种基于光频率梳的混合接入WDM-ROF链路实现方案，主要用于Gb/s宽带毫米波通信系统中基站与中心站间无线信号的远距离传输。所述该方案如附图1所示，频率为10GHz的本振源同时驱动级联了相位调制器和强度调制器的电吸收调制器产生频率间隔为10GHz，平坦度小于1dB的光频率梳。利用一个波长等于光频率梳中心光载波的光栅滤波器和光环形器将中心光载波与其他载波成分分离，将5Gbit/s的下行链路数据信号调制到其他载波上，然后经光耦合器与中心载波合路，实现下行链路数据信号的调制。下行链路的光毫米波信号与上行链路的光载波经光纤链路传输到基站，由光环形器和光栅滤波器将中心光载波和其他光频率梳分离，前者预留为上行链路光源；后者经光电转换产生频率为40GHz的毫米波信号，由天线发射给用户。上行链路由低速的光调制器将2.5Gbit/s的有线信号调制到预留给上行链路的中心光载波上，由标准单模光纤链路传回中心站，在中心站，由低速的光电探测器将光信号转化为电信号。该方案的许多优点使其具有很好的应用前景。
1.一种基于光频率梳的WDM-ROF混合接入系统，该系统用于提高频谱利用率，提高信道容量，降低网络的实现成本，其特征包括：下行链路：频率为10GHz的本振信号(1)经电吸收调制器(3)调制产生包含多个频率成分(光载波和多个多阶边带)的光波，然后通过级联相位调制器(4)和强度调制器(5)，得到平坦度小于1dB的光频率梳，用光环形器(6)和一个波长等于光频率梳中心光载波的光栅滤波器(7)将中心光载波与其他载波成分分离，将5Gbit/s的下行链路数据信号通过调制器(8)调制到其他载波上，然后经光耦合器(9)与中心载波合路。下行链路的光毫米波信号与上行链路的光载波经光纤链路(10)传输到基站。在接收端，由光环形器(11)和光栅滤波器(12)将中心光载波和其他光频率梳分离。然后光频率梳经过阵列波导光栅(13)后，选取频率间隔为40GHz的两个边带作为下行链路的光毫米波信号，经光耦合器(14)合路后，利用光电探测器(15)光电转换得到携带下行链路数据的、频率为40GHz的毫米波信号，经射频放大器(16)放大后由天线(17)发射到终端用户，而中心光载波预留为上行链路的光源。上行链路：由低速的光调制器(18)将2.5Gbit/s的有线信号调制到预留给上行链路的中心光载波上，由标准单模光纤链路(19)传回中心站，在中心站，由低速的光电探测器(20)将光信号转化为电信号。
2.根据权利要求1所述，其特征在于，所述下行链路，包括：所用光调制器均为常规的电吸收调制器，相位调制器和强度调制器。光边带分离所用光栅滤波器的中心波长等于光频率梳的中心光载波的波长。数据信号的调制为强度调制。利用环形器和光栅滤波器将下行链路光毫米波和上行链路光载波分离，且保证其中一个端口的输出是预留给上行链路的光载波，另一个端口的输出是由多个平坦的光频率梳构成的。经阵列波导光栅两个距离为40GHz的xa0端口输出的光毫米波信号经高速光电转换后得到频率为40GHz的电毫米波信号，经射频放大后由天线发射到终端用户，而中心光载波作为上行链路的光源。
3.根据权利要求1所述，其特征在于，所述上行链路，包括：由光调制器将2.5Gbit/s的有线信号调制到预留给上行链路的中心光载波上，由标准单模光纤链路传回中心站，在中心站，由低速的光电探测器将光信号转化为电信号。技术领域
本实用新型涉及通信技术领域，具体讲的是一种基于光频率梳的WDM-ROF混合接入系统。
背景技术
随着无线传输速率的不断提高、基站数量的增加，以及分布式基站架构在无线通信基站组网中的广泛应用，人类对带宽的需求越来越大，超高速、超大容量成为无线通信业务的主要目标。目前的无线频谱资源已经无法满足大容量和多样化的需求。将无线接入技术和光纤接入技术结合的光载无线通信(Radioxa0Overxa0Fiber，ROF)技术成为当今研究的热点。ROF技术是以光纤为传输媒介、将携带信息的射频信号调制到光载波上实现基于光纤网络传输的技术。它不仅利用了毫米波信号提供的较大带宽，同时也克服了毫米波信号随着频率增加在大气中传播衰减变大的缺点。具有高带宽、低损耗、对信号格式透明，基站结构简单、抗电磁干扰能力强和保密性好的特点。基于光纤接入的波分复用(Wavelengthxa0Divisionxa0Multiplexing,WDM)具有超大带宽、传输距离长、低运营成本，协议透明等优点，但其灵活性严重受限。为了解决现有的基于ROF的光无线通信系统的浪费光信道资源的问题，WDM-ROF系统应运而生。WDM-ROF系统就是在现有的基于ROF的光无线通信系统的基础上，光纤链路采用波分复用WDM技术，不仅增加了信道的容量，还解决了现有的基于ROF的光无线通信系统的浪费光信道资源的问题。目前已有的基于ROF的混合有线/无线接入均采用信号光与拍频光组成独立光信道的方式。这种传统的WDM-ROF方案谱效率较低。而且还需要较多数量的中心站来维持数量庞大的基站。因此有必要采取方法提高中心站发送光毫米波的谱效率，使得一个中心站可以维持更多数量的基站运转。中国专利申请号：200910093579.X提出了一种基于4倍频的基站无源全双工毫米波RoF链路实现方案，但其由于马赫-曾德干涉仪的输出光波存在平顶效应，且通道隔离度需要进一步改善,很难准确输出理想的光波。中国专利申请号：201210234217.X提出了一种基于PON/RoF的全双工有线/无线混合接入方法和系统，该方案同样受马赫-曾德干涉仪性能的影响，而且系统需要具有高消光比和高透射率的偏振分束器，对器件性能要求较高。所以，现有实现中提出的方案在系统复杂度、对器件性能的要求、频谱利用率、传输距离等方面需要进一步改善，很难实现低成本和系统性能的平衡。高数据速率的高质量传输、40GHz甚至更高频的毫米波的无线接入，同时兼顾有线/无线接入方式的可选择性，进一步简化光谱结构，提高光谱利用效率，是目前亟待解决的关键问题。实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是：传统的WDM-ROF系统复杂度高、对器件性能的要求高、频谱利用率低、成本高。本实用新型的技术方案为：一种基于光频率梳的WDM-ROF混合接入系统装置，其特征在于：该系统包括：系统由中心站、基站和中心站与基站间的全双工传输链路构成，其中中心站主要器件包括，激光器、电吸收调制器、相位调制器、强度调制器、毫米波本振源、光环形器、光栅滤波器和光耦合器；激光器产生的连续激光入射至电吸收调制器；一个本振信号源同时驱动相互级联的电吸收调制器、相位调制器和强度调制器，产生多个梳状谱；利用一个中心波长等于光频率梳中心载波的光纤光栅将滤波器和光环形器将中心载波与其他载波成分分离，将下行无线数据调制到其他载波上，然后经光耦合器与中心载波合路；下行链路的光毫米波信号与上行链路的光载波经光纤链路传输到基站；基站主要器件包括，光环形器、光纤光栅滤波器、阵列波导光栅、光耦合器、光电探测器、射频放大器、本振源、低通滤波器和强度调制器；在基站，由光环形器和光栅滤波器将中心载波与其他载波信号分离；其他载波入射至阵列波导光栅后利用基站端光耦合器将该基站所需要的两个边带耦合一起，形成光毫米波ROF信号；该光毫米波ROF信号经过射频放大器放大后送入光电探测器进行拍频产生射频毫米波信号，射频毫米波信号通过无线射频天线发射出去；同时，上行有线数据通过低速的光调制器加载在中心载波上，由上行光纤链路传回中心站；在中心站，由低速光电探测器转化为基带的电信号。本实用新型的有益效果具体如下：本实用新型的目的在于提供一种基于光频率梳的WDM-ROF混合接入系统，该系统能够降低系统成本，提高信道容量，实现利用毫米波传输信息。此基于光频率梳的WDM-ROF系统是对普遍采用的多个光源混合传输系统进行的改进，通过利用光频率梳平坦的谱特性，能够完全用单光源一次产生多个光载波，并将其应用于有线/无线混合传输的WDM-ROF系统。从而简化了基站的结构和功能，同时实现了上下行同时传输毫米波信号和基带信号，降低了ROF系统的成本，并且有效的避免了单纤双向传输系统中的后向瑞利散射。解决了现有技术中系统复杂度高，频谱利用率低的问题。整个系统所需设备简单、频谱利用率高，具有廉价的构建成本，能应用于多用户的波分复用系统中。
附图说明
图1为基于光频率梳的WDM-ROF混合接入系统结构示意图。图2为本实用新型中电吸收调制器在10GHz的本振信号调制下的输出光谱。图3为本实用新型中强度调制器输出的光频率梳频谱示意图。图4为本实用新型中经过光栅滤波器和光耦合器分离之后，携带5Gbit/s无线数据信号的下行链路光谱图。图5为本实用新型中携带5Gbit/s下行链路数据的光频率梳与将位于193.4THz处的中心载波合路之后光谱图。图6为本实用新型中经过光栅滤波器和光耦合器分离后，携带2.5Gbit/s有线数据信号的上行链路光谱图。图7为本实用新型中经过阵列波导光栅后，距离为40GHz的两个端口输出的光毫米波信号的光谱图。图8为本实用新型中下行链路光毫米波信号经过光电转换后的频谱图。图9为本实用新型中下行链路电毫米波信号在不经过光纤传输情况下解调得到的眼图(背靠背情况)。图10为本实用新型中下行链路电毫米波信号在经过光纤传输情况下解调得到的眼图(下行链路长度为20km)。图11为本实用新型中上行链路基带信号不经过光纤传输情况下解调得到的眼图(背靠背情况)。图12为本实用新型中5上行链路基带信号经过光纤传输情况下解调得到的眼图(上行链路光纤长度为20km)。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。本实用新型中，激光器2工作波长以193.4THz为例，下行链路毫米波频率以40GHz为例，电吸收调制器3的本振源1频率为10GHz,产生的光谱如图2所示，相位调制器4的调制指数为4.5，经过相位调制器4和强度调制器5的光谱如图3所示。经光环形器6和中心波长为193.4THz的光栅滤波器7将中心载波分离，速率为5Gbit/s的无线数据通过强度调制器8加载到除中心载波外的其他光频率梳上，光谱如图4所示。加载下行无线数据的下行链与中心载波由光耦合器9合路后的光谱如图5所示。在基站，利用光环形器11和光栅滤波器12将光毫米波信号和光载波分离，速率为2.5Gbit/s的有线数据通过强度调制器18加载到中心载波上，光谱如图6所示。经过阵列波导光栅13后，距离为40GHz的两个端口输出的光毫米波经光耦合器14耦合后的光谱如图7所示。一个光电探测器15将40GHz的光毫米波信号转换成电信号，经过光电转换后的频谱如图8所示。为了验证光毫米波信号的性能，对接收到的毫米波信号进行相干解调，在不经过光纤传输情况下解调得到的眼图(背靠背情况)如图9所示。所产生的光毫米波信号经过20km的标准单模光纤传输后，相干解调得到的5Gbit/s基带信号眼图如10所示。所预留的光载波被上行链路基带信号解调后的眼图(背靠背情况)如11所示。上行链路信号经过20km的标准单模光纤传输后，解调得到的2.5Gbit/s基带信号的眼图如12所示。由眼图可以看到，虽然光纤色散对信号质量有一定劣化，但是经过20km的光纤传输，眼图的开阔度仍然能够保障信号的正确检测。上述内容仅是对本实用新型较佳实施例的详细说明，而本发明的保护范围并不限于上述内容，本领域的技术人员可以根据本方明的思想，对本发明进行各种变形和修饰，这些应属于本发明的保护范围。本发明所使用的器件均为市售器件。