基于波分复用的带内全双工光载无线通信系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于波分复用的带内全双工光载无线通信系统，包括：中心局点、远端节点、远端天线单元、用户端，其中，远端天线单元、用户端中均设有自干扰消除模块，所述中心局点通过馈线光纤连接至远端节点一端，所述远端节点另一端通过N个分布式光纤分别连接至N个对应的远端天线单元，其中N为大于零的自然数，所述远端天线单元通过无线信道与用户端进行数据通信。本发明专利技术能够对带内自干扰信号进行消除，得到较好的抑制带宽和抑制比，从而实现上下行射频信号在同一频带内同时传输，倍增频谱效率；且自干扰消除系统抑制带宽较宽，从而拓展光载无线通信系统的可用无线频段。此外，利用波分复用的无源光网络，实现低成本多用户长距离无线接入。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光通信及无线通信
，具体地，涉及一种基于波分复用的带内全双工光载无线通信系统。
技术介绍
随着第四代移动通信网络的商用，各种新颖的无线多媒体业务不断应用，用户对无线通信系统传输速率和传输容量的需求急剧增加，更好地利用和拓展有限的频谱资源以及解决长距离大容量用户接入成为亟待解决的问题。无线传输速率的提升需要提升频谱效率、增大可用带宽，或开发更高频率的新频段。提升频谱效率，即开发更高阶调制格式，然而这会增加成本。频谱资源的紧张意味着增大可用带宽的成本也很高。为更高效地利用日益紧张的无线频谱资源，下一代移动通信系统对带内全双工技术，即同时同频全双工技术提出了新的需求。与现有的频分双工(Frequency-DivisionDuplex，FDD)或者时分双工(Time-DivisionDuplex，TDD)系统相比，带内全双工系统(In-BandFull-Duplex,IBFD)在同一个频率信道上实现用户之间的实时双向通信，将频谱利用率增加了一倍，可以实现大密度、高效率的网络接入。另一方面，基于光纤波分复用无源光网络(WavelengthDivisionMultiplexedPassiveOpticalNetwork,WDM-PON)架构的光载无线(RadiooverFiber，RoF)系统，因其传输容量大，成本低，传输距离长的优势，被广泛地应用在接入网领域。WDM-RoF为每个远端天线单元分配特定的波长，每个基于无源光网络结构的WDM-RoF系统的网络基础设施可以被多个用户共享，管理运营简单，因而被认为是未来大容量光无线接入网的主流解决方案。带内全双工无线通信系统将不需要FDD或TDD模式在频域或时域上单独分离上、下行信道，可以在同一时刻以相同的频率进行无线信号的收发，实现实时双向无线通信。由于带内全双工系统的发射天线与接收天线在物理位置上的接近，大功率的发射信号会被接收天线接收，对微弱功率的同频段接收信号产生干扰，即同频自干扰效应。自干扰效应会严重影响接收信号的质量，制约着带内全双工技术优势的发挥，是全双工通信发展的一大瓶颈技术。因此，实现带内全双工通信的首要问题就是对同频自干扰进行消除。基于电子学方案的自干扰消除系统工作带宽、工作频段以及消除性能受电子元件性能限制。基于光学的自干扰消除技术将光学技术的优势应用到自干扰消除系统中，可以支持更高频段的电信号在光域进行处理，从而实现自干扰消除系统对高频段的扩展、在高传输带宽下进行自干扰消除。现有基于光学方案的自干扰消除技术中，一般使用马赫曾德尔调制器、电吸收调制器等宽带调制器对电信号进行调制。利用光器件的性质从接收到的信号中减去自身系统的发射信号部分，得到微弱的有用接收信号。这一过程需要复制自身系统的发射信号，并对其进行反相、延时和衰减以尽量完全将接收信号中的自干扰部分减去。经过现有文献检索发现，M.P.Chang等人在《IEEEMICROWAVEANDWIRELESSCOMPONENTSLETTER(电气和电子工程师协会微波和无线器件快报)》(Vol.23,No.2，2013)上发表了题为“Opticalanalogself-interferencecancellationusingelectro-absorptionmodulators”的文章，提出了一种光学自干扰消除方案，针对宽带带内全双工技术展开探索。该方案使用两个电吸收调制激光器(EAM)以及一个平衡光电探测器(BPD)，利用平衡光电探测器两路光电流相减的原理，将调制到光载波上的自干扰信号除去，并通过平衡光电探测器恢复出所需的电信号。这一方案获得了相对电学方案较高频段的自干扰信号消除，文献中报告了900MHz频段以及2.4GHz频段的获得40MHz带宽约40dB的抑制比。由于在平衡接收之前需要经过两路光路传输，而WDM-ROF系统中，每个远端天线单元仅对应远端节点中阵列波导光栅的一个端口，所以使用平衡光电接收机的方案不适用于WDM-ROF系统。又经检索发现，QiZhou,HanlinFeng等人于2014年在《OpticsLetters(光学快报)》(Vol.39,No.22，2014)上发表了题为“Widebandco-siteinterferencecancellationbasedonhybridelectricalandopticaltechniques”的文章。该文章提出了基于光电混合的自干扰消除方案，该方案使用平衡-不平衡变换器(Balun)对复制的发射信号进行电学反相，使用了两个电吸收调制激光器(EAM)以将电信号调制到光载波上，其中EAM1调制接收到的有用信号以及噪声，EAM2调制前级Balun输出的已反相的参考信号。调制好的信号分别经上下两分支光路传输并耦合后，送入光电接收机PD中进行光电转换。其中下分支光路对信号进行衰减和延时，以对准并消除上分支光路中的干扰信号。衰减和延迟都需要精确调整以获得最大化的干扰抑制比。实验获得了220MHz带宽内的45dB抑制比以及10MHz窄带宽内57dB的抑制比，对于宽带5.5GHz信号仍可获得30dB的抑制比。该方案受限于电吸收调制器的调制带宽，对于WDM-RoF系统而言，希望获得更高频段的频谱资源。本专利技术引用专利申请号为：201510590805.0，专利技术名称为“带内全双工无线通信系统的同频自干扰消除系统及方法”中提出的自干扰消除系统，利用双驱动马赫曾德尔调制器、压控增益微波放大器对干扰信号进行消除，相干性佳，得到较好的抑制带宽和抑制比性能。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于波分复用的带内全双工光载无线通信系统。根据本专利技术提供的基于波分复用的带内全双工光载无线通信系统，包括：中心局点、远端节点、远端天线单元、用户端，其中，所述远端天线单元、用户端中均设有自干扰消除模块，所述中心局点通过馈线光纤连接至远端节点一端，所述远端节点另一端通过N个分布式光纤分别连接至N个对应的远端天线单元，其中N为大于零的自然数，所述远端天线单元通过无线信道与用户端进行数据通信。优选地，所述自干扰消除模块配置在远端天线单元及用户端接收天线的后级。优选地，远端天线单元与用户端使用同频带射频信号进行带内全双工无线通信。优选地，所述中心局点包括：N个发射机、N个接收机、第一阵列波导光栅；-所述接收机用于接收上行光载无线信号，处理后恢复出基带信号；-所述发射机用于产生下行射频信号，调制到光载波后利用下行光纤传输；-所述第一阵列本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于波分复用的带内全双工光载无线通信系统，其特征在于，包括：中心局点、远端节点、远端天线单元、用户端，其中，所述远端天线单元、用户端中均设有自干扰消除模块，所述中心局点通过馈线光纤连接至远端节点一端，所述远端节点另一端通过N个分布式光纤分别连接至N个对应的远端天线单元，其中N为大于零的自然数，所述远端天线单元通过无线信道与用户端进行数据通信。

【技术特征摘要】
1.一种基于波分复用的带内全双工光载无线通信系统，其特征在于，包括：中心
局点、远端节点、远端天线单元、用户端，其中，所述远端天线单元、用户端中均设有
自干扰消除模块，所述中心局点通过馈线光纤连接至远端节点一端，所述远端节点另一
端通过N个分布式光纤分别连接至N个对应的远端天线单元，其中N为大于零的自然
数，所述远端天线单元通过无线信道与用户端进行数据通信。
2.根据权利要求1所述的基于波分复用的带内全双工光载无线通信系统，其特征
在于，所述自干扰消除模块配置在远端天线单元及用户端接收天线的后级。
3.根据权利要求1所述的基于波分复用的带内全双工光载无线通信系统，其特征
在于，远端天线单元与用户端使用同频带射频信号进行带内全双工无线通信。
4.根据权利要求1所述的基于波分复用的带内全双工光载无线通信系统，其特征
在于，所述中心局点包括：N个发射机、N个接收机、第一阵列波导光栅；
-所述接收机用于接收上行光载无线信号，处理后恢复出基带信号；
-所述发射机用于产生下行射频信号，调制到光载波后利用下行光纤传输；
-所述第一阵列波导光栅用于对各个用户对应的接收机和发射机进行下行波分复
用与上行波分解复用。
5.根据权利要求1所述的基于波分复用的带内全双工光载无线通信系统，其特征
在于，所述远端节点包括：第二阵列波导光栅，所述第二阵列波导光栅通过馈线光纤与
中心局点相连，用于实现无源上行波分复用与下行波分解复用。
6.根据权利要求1所述的基于波分复用的带内全双工光载无线通信系统，其特征
在于，所述远端天线单元包括：光电探测器、功放、发射天线与接收天线；
-所述光电探测器用于解调下行光载无线信号；
-所述功放用于对射频信号进行功率放大；
-所述发射天线用于发射下行射频信号；
-所述接收天线用于接收带内上行射频信号；
-所述自干扰消除模块用于消除上行信号中的下行自干扰信号，恢复出有用的上行
信号，并调制到光载波上进行上行光载无线传输。
7.根据权利要求1所述的基于波分复用的带内全双工光载无线通信系统，其特征
在于，所述用户端包...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云昊，肖石林，张少杰，俞映红，陈操，胡卫生，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31