4g射頻拉遠系統中基于雙向相位調制器的單邊帶調制技術的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及現代通信中的一種新型的單邊帶調制技術，更具體地說，涉及第四代 現代通信領域里的射頻拉遠系統中基于雙向相位調制器的單邊帶調制技術。
【背景技術】
[0002] 隨著數據通信與多媒體業(yè)務的發(fā)展，適應移動數據、移動計算及移動多媒體運作 需要的第四代移動通信開始興起。目前，第四代移動通信系統傳輸速率可達到20Mbps，最高 可達100Mbps，是第三代移動通信傳輸速度的50倍。雖然4G的移動通信具有通信速度快、 網絡頻譜寬、通信靈活、智能性能高、兼容性好等特點，但是4G移動通信也具有容量受限及 實現4G移動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) 的信號強度，光載無線通信技術（ROF)及在其基礎上建立的射頻拉遠系統應運而生。而對 于手機用戶的快速增長導致的通信容量受限，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量的單邊帶調制方法。因此，4G射頻拉遠系統中的單邊帶調制方 法具有重要的科學與實用價值。
[0003] 光載無線通信（ROF)技術，是一種光和微波結合的通信技術，是利用光纖的低損 耗、高帶寬特性，提升無線接入網的帶寬，為用戶提供"anywhere，anytime，anything"的服 務。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、功率消耗小以及操作更 具靈活等優(yōu)點。而基于ROF技術而建立的射頻拉遠系統，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絡覆蓋模式，它將大容量蜂窩基站集中放置在可獲得的中 心機房內，基帶部分集中處理，采用光纖將基站中的射頻模塊拉遠到遠端單元，分置于網絡 規(guī)劃所確定的站點上，從而提升了無線接入網的帶寬，也解決樓區(qū)、山區(qū)，及其它有障礙物 等易受影響地區(qū)的信號強度問題。而基于射頻拉遠系統的單邊帶調制技術，由于其只傳輸 一個邊帶，使用的帶寬只有雙邊帶調制信號的一半，因此具有更高的頻率利用率。另外，傳 統雙邊帶調制信號在光纖中長距離傳輸會由于光纖的非線性作用而導致信號的上下邊帶 與中心載波拍頻不一致，該現象會使信號嚴重失真，誤碼率急劇增大。與之對比，單邊帶調 制技術沒有該缺點，能在長距離通信下保持很好的通話質量。因此，4G移動通信中的單邊帶 調制技術在長距離、大容量、低誤碼率的移動通信中被廣泛地應用。
[0004] 衡量單邊帶調制技術性能的主要品質因素有增益、噪聲系數、交調失真以及動態(tài) 范圍。目前，4G移動通信中的單邊帶調制技術有兩種實現方法。一是采用雙平行強度調制 器的方案。雖然只用了一個光電調制器，但是它的電壓需要嚴格控制在強度調制器的正交 偏置點上。而且由于直流漂移的影響，會導致相位噪聲與誤碼率的大大提高，對通信系統的 穩(wěn)定性以及長距離通信的質量造成很大影響。二是采用兩個并行相位調制器以及光纖光柵 (FBG)濾邊帶技術實現單邊帶調制。但是由于原件的分立性會引入不必要的插損以及相位 噪聲，而且單邊帶的調制信號的質量也與FBG的消光比直接相關。因此，以上兩種常用的單 邊帶調制技術都存在技術上的不足，我們?yōu)榇颂岢隽艘环N新型的4G射頻拉遠系統中基于 雙向相位調制器的單邊帶調制技術。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種采用單一的相位調制器實現單邊帶調制技術的方法。 該方法與光載無線（ROF)通信系統以及4G射頻拉遠系統密切相關，對4G及下一代現代通 信具有重要的實用價值。
[0006] 根據本發(fā)明，我們提供了一種基于雙向相位調制器的單邊帶調制技術。雙向利用 相位調制器指的是利用相位調制器的速率適配特性，使正向傳輸的光波被調制器的第一個 射頻輸入端口調制，反向傳輸的光波被調制器的第二個射頻輸入端口調制。在相位調制器 的兩端加上兩個環(huán)形器。從不同端口進入的光載波將從另外一個端口輸出。加上雙向相位 調制器上兩路射頻輸入端的射頻信號有90度相位差。被調制的兩路光信號在1:99耦合器 的輸出端能得到質量很好的光上單邊帶調制信號。并且該單邊帶調制信號不會受到直流漂 移的影響而且該技術易于集成加工，集成后能更好地提高整個系統的增益與動態(tài)范圍。
【附圖說明】
[0007] 通過下面結合附圖進行的對實施例的描述，本發(fā)明的上述和/或其他目的和優(yōu)點 將會變得更加清楚，其中：
[0008] 圖1示出基于雙向相位調制器的單邊帶技術原理圖
[0009] 圖2示出新型單邊帶技術在4G射頻拉遠系統中的應用
[0010] 圖3示出雙邊帶與單邊帶調制光譜圖
[0011] 圖4示解調后的標準、單邊帶調制及雙邊帶調制的I、Q兩路信號的星座圖
【具體實施方式】
[0012] 下面將結合附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細描述。
[0013] 圖1中描述了基于雙向相位調制器的單邊帶技術原理圖，其中SlOl為射頻源模塊 (Radio Source Unit)，該模塊輸出4G通信中的二進制數字信號，經過射頻調制模塊（Radio Modulation Unit)S102被4G TDD-LTE頻段可用的高頻載波（3.5GHz)調制后，送進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，并分別 加載到雙驅動相位調制器S108的兩個射頻輸入端口。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環(huán)形器S106與
[0014] S107的1號輸入端。此時，從S106的1號輸入端輸入的光波會從2號輸出端輸 出，經過S108并加載具有0度相位的高頻射頻信號，繼而進入S107的2號輸入端并從3號 輸出端輸出；同時，從S107的1號輸入端輸入的光波會從2號輸出端輸出，經過S108并加 載具有90度相位的高頻射頻信號，繼而進入S106的2號輸入端并從3號輸出端輸出；兩路 從3號輸出端輸出的光信號進入1:99的X型親合器，由于X型親合器的結構會在兩路光信 號之間引入90度的相位差，從而在X型耦合器的兩個輸出端會形成質量很好的單邊帶調制 信號。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經過隔離器SllO后進 入擋板Slll消光，大功率輸出信號被送進光纖Sl 12進行傳輸，并在光電探測器Sl 13上被 探測接收。經過DSP(SlH)對射頻信號進行濾波、后補償及組成幀結構等處理后，射頻信號 被送進智能天線S105上的高頻振蕩電路進行發(fā)射，給住宅小區(qū)S210以及移動臺（MS)S211 饋送4G通信信號。
[0015] 系統的理論分析如下：S104的表達式如下：
[0016]
【主權項】
1. 4G射頻拉遠系統中基于雙向相位調制器的單邊帶調制技術，該技術包括W下步驟： 600Mbit/s二進制數字信號經過16QAM調制后加載到高頻射頻載波上，經過90度混合 禪合器輸出兩路相位差90度的16QAM信號并加載在雙向相位調制器的兩個不同射頻輸入 口。另外，在雙向相位調制器兩端放置環(huán)形器，使兩路不同方向進入的光載波能加載不同的 射頻輸入口上的16QAM信號。并且兩路光信號在1:99的禪合器的輸出端形成質量良好的 單邊帶調制信號。該信號進過10km光纖傳輸饋送到射頻拉遠系統，給小區(qū)及手機用戶提供 4G高速通信信號。
2. 如權利要求1所述，該技術是600Mbit/s二進制數字信號經過16QAM調制后加載到 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. 如權利要求1所述，為保證的到良好的單邊帶調制信號，從90度混合禪合器輸出的 兩路16QAM信號必須幅度一致，相位相差90度。而由1:99禪合器結構引入的兩路光信號 間的相位差也要嚴格滿足90度。
4. 如權利要求1所述，在1:99的禪合器的輸出端形成質量良好的單邊帶調制信號，大 功率輸出端的信號將用于BBU到RRU組成的射頻拉遠系統的4G信號饋送。其中傳輸的光 纖為標準單模光纖，中屯、波長為1550nm，其它參數與市面上標準單模光纖參數一致。
【專利摘要】提出了一種在4G射頻拉遠系統中能被廣泛應用的基于雙向相位調制器的單邊帶調制技術，該技術包括以下幾個步驟：120Gbit/s的64QAM射頻微波信號經過(射頻)90度混合耦合器，產生兩路有90度相位差的64QAM射頻微波信號并分別加載到雙向相位調制器的兩個射頻輸入端口。同時，單波長光載波(中心波長為1550nm)經過一個50:50的Y分支耦合器，產生兩路相位相等幅度相同的光載波并分別加載到兩個不同的環(huán)形器上。兩個環(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與雙向相位調制器的兩個輸入端相連，輸入口3與一個50:50耦合器的兩個輸入端相連。從而從Y分支耦合器輸出的兩路光經過環(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制信號，并且，該技術能很好地應用在射頻拉遠系統中。
【IPC分類】H04L27-34
【公開號】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
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月26日