【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤-无线(radio-over-fiber,rof)通信系统，尤其是涉及一种光纤与无线融合单输入多输出通信系统及方法。
技术介绍
1、随着无线通信技术的发展，无线应用种类的不断增加、数据业务量的不断增长，所需的频谱带宽越来越大，频谱资源严重短缺。光子辅助技术已应用于毫米波通信系统，以有效抵抗电子设备的带宽限制和电磁干扰，还可以有效促进无线和光纤网络的无缝集成。然而，与低频带相比，使用光混合进行光电(o-e)转换的发射器的效率受限，而毫米波频段具有弱穿透和强大气层衰减的特性。因此，长距离的毫米波传输系统具有低接收功率、信噪比低和通信速率有限的问题。此外，毫米波信号还容易受到各种损伤的影响。
2、结合天线多输入多输出(mimo)技术，可以将携带不同信息的多路毫米波信号通过多个天线发送和接收，进一步提高rof系统的传输容量，并显著减少达到给定无线传输容量所需无线发射功率。然而，多个收发天线的使用，增加了系统复杂度、成本和代价。
3、最大比例组合(maximum ratio combining，mrc)是一种多天线接收技术，用于提高接收机的信号质量。mrc技术通过将多个接收天线的信号进行加权组合，以最大化信号与噪声的比例，从而提高接收机的信噪比(signal-to-noise ratio，snr)。mrc技术的优点是可以有效地抵消多径衰落和信道衰落带来的信号衰减和失真。通过合理选择加权系数，mrc可以提高接收机的灵敏度和抗干扰能力，从而增强信号的可靠性和传输速率。
4、在本专利技术中，
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种光纤与无线融合单输入多输出通信系统及方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采取了如下技术方案：
3、一种光纤与无线融合单输入多输出通信系统，包括：光发射端、基站端、数字存储示波器和光接收端，其特征在于，所述光发射端包括：激光器、激光器、任意波形发生器、i/q调制器、保偏掺铒光纤放大器和保偏光耦合器；
4、所述基站端包括：可调光衰减器、光电探测器、低噪声放大器、功率放大器和喇叭透镜天线；
5、所述光接收端包括：喇叭透镜天线、喇叭透镜天线、低噪声放大器、低噪声放大器、电混频器、电混频器、电放大器和电放大器。
6、优选的，所述激光器和所述激光器用于产生光纤通信指定的连续波激光；所述任意波形发生器用于将数字信号转换为模拟信号；所述i/q调制器用于将基带iq信号搬移到载波上；所述保偏掺铒光纤放大器用于放大产生的光信号；所述保偏光耦合器用于将不同路的激光器生成的激光进行耦合；
7、所述光发射端包括以下工作过程：
8、在所述光发射端中，通过所述激光器产生指定频率的连续波光载波进入所述i/q调制器，利用所述i/q调制器将数据源产生的基带数据强度调制到光载波上，正交频分复用电信号由matlab软件离线生成，然后通过所述任意波形发生器将数字信号转换为模拟信号，awg输出的电信号经过一对并联电放大器放大，然后由所述i/q调制器调制，调制后的光信号经过所述保偏光耦合器然后进入光纤传输。
9、优选的，所述可调光衰减器用于减低或控制光信号；所述光电探测器用于将光基带信号转换为电基带信号；所述低噪声放大器用于在尽可能小地影响接收机的噪声系数的前提下，将信号放大到足够的强度；所述功率放大器用于放大信号功率；所述喇叭透镜天线，用于实现对信号的增强和聚焦；
10、所述基站端包括以下工作过程：
11、经过耦合后的光信号在传输经过smf-28后进入所述可调光衰减器，然后信号经过所述光电探测器之后将获得的w频段信号经过所述低噪声放大器和w频段所述功率放大器进行增强，然后通过所述喇叭透镜天线进行传输。
12、优选的，所述数字存储示波器用于信号捕获；所述喇叭透镜天线和所述喇叭透镜天线用于实现对信号的增强和聚焦；所述低噪声放大器和所述低噪声放大器用于在尽可能小地影响接收机的噪声系数的前提下，将信号放大到足够的强度；所述电混频器和所述电混频器用于将增强后的信号下变频为中频信号；所述电放大器和所述电放大器用于增强中频信号；
13、所述光接收端包括以下工作过程：
14、经过无线传输后，毫米波信号到达由两个无线接收机组成的接收端，在无线接收机中，thz频段信号首先由所述喇叭透镜天线和所述喇叭透镜天线接收，然后由所述低噪声放大器和所述低噪声放大器进行增强，接着由射频信号驱动的所述电混频器和所述电混频器将其下变频为中频信号，最后经过所述电放大器和所述电放大器增强中频信号，使用所述数字存储示波器进行捕获。
15、优选的，还包括发射端算法和接收端算法，所述发射端算法包括：数据输入、qam映射和升余弦滤波器；所述接收端算法包括：下变频、重采样、时钟恢复、cma或mimo cma盲均衡、foe频偏估计、相位补偿、同步和最大比合并分集技术。
16、一种光纤与无线融合单输入多输出通信方法，其特征在于，在所述光发射端dsp中，对生成的qam符号采用rc(raise-cos)滤波器，以克服光电器件的带宽限制，然后将电信号调制到激光上，经过所述保偏掺铒光纤放大器后通过所述保偏光耦合器将两路信号耦合成一路新的光信号；光信号经光纤传输一段距离后，通过pd后生成实现w频段信号的光子后利用喇所述喇叭透镜天线进行无线传输；经过无线传输后的光信号进入所述光接收端，先将信号进入所述下变频至中频，然后进入所述重采样和所述时钟恢复，接着进入所述cma或mimo cma盲均衡实现动态信道均衡和校正线性损伤，所述foe频偏估计算法消除由激光器的频偏引起的频偏，再经过所述相位补偿和所述同步，最后恢复出基带信号。
17、优选的，所述的电信号可以是基带信号，也可以是副载波调制微波信号。
18、优选的，所述的mimo cma技术可以实现动态信道均衡，并校正多通道系统的线性损伤。
19、优选的，所述的mrc技术可以将多个接收天线的信号进行加权组合。
20、优选的，所述的毫米波信号频段不仅针对w频段，该系统具有拓展性。。
21、本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
22、本专利技术基于光子辅助的simo毫米波传输系统，该系统采用了mimo cma和mrc接收技术，在补偿信道损伤和提高信号质量方面表现出了良好的性能。通过野外实验验证，成功完成了该实验长距离毫米波simo传输系统实验演示。因此，基于mimo cma和mrc的空间分集技术可以在毫米波系统中实现高数据率、高保真度的信息传输，也将对本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光纤与无线融合单输入多输出通信系统，包括：光发射端(6)、基站端(12)、数字存储示波器(15)和光接收端(16)，其特征在于，所述光发射端(6)包括：激光器(1)、激光器(0)、任意波形发生器(3)、I/Q调制器(2)、保偏掺铒光纤放大器(4)和保偏光耦合器(5)；
2.根据权利要求1所述的一种光纤与无线融合单输入多输出通信系统，其特征在于，所述激光器(1)和所述激光器(0)用于产生光纤通信指定的连续波激光；所述任意波形发生器(3)用于将数字信号转换为模拟信号；所述I/Q调制器(2)用于将基带IQ信号搬移到载波上；所述保偏掺铒光纤放大器(4)用于放大产生的光信号；所述保偏光耦合器(5)用于将不同路的激光器生成的激光进行耦合；
3.根据权利要求1所述的一种光纤与无线融合单输入多输出通信系统，其特征在于，所述可调光衰减器(7)用于减低或控制光信号；所述光电探测器(8)用于将光基带信号转换为电基带信号；所述低噪声放大器(9)用于在尽可能小地影响接收机的噪声系数的前提下，将信号放大到足够的强度；所述功率放大器(10)用于放大信号功率；所述喇叭透镜天线(1
4.根据权利要求1所述的一种光纤与无线融合单输入多输出通信系统，其特征在于，所述数字存储示波器(15)用于信号捕获；所述喇叭透镜天线(111)和所述喇叭透镜天线(1111)用于实现对信号的增强和聚焦；所述低噪声放大器(99)和所述低噪声放大器(999)用于在尽可能小地影响接收机的噪声系数的前提下，将信号放大到足够的强度；所述电混频器(13)和所述电混频器(1313)用于将增强后的信号下变频为中频信号；所述电放大器(14)和所述电放大器(1414)用于增强中频信号；
5.根据权利要求1所述的一种光纤与无线融合单输入多输出通信系统，其特征在于，还包括发射端算法(20)和接收端算法(21)，所述发射端算法(20)包括：数据输入(17)、QAM映射(18)和升余弦滤波器(19)；所述接收端算法(21)包括：下变频(22)、重采样(23)、时钟恢复(24)、CMA或MIMO CMA盲均衡(25)、FOE频偏估计(26)、相位补偿(27)、同步(28)和最大比合并分集技术(29)。
6.一种光纤与无线融合单输入多输出通信方法，其特征在于，在所述光发射端(6)DSP中，对生成的QAM符号采用RC(raise-cos)滤波器，以克服光电器件的带宽限制，然后将电信号调制到激光上，经过所述保偏掺铒光纤放大器(4)后通过所述保偏光耦合器(5)将两路信号耦合成一路新的光信号；光信号经光纤传输一段距离后，通过PD后生成实现W频段信号的光子后利用喇所述喇叭透镜天线进行无线传输；经过无线传输后的光信号进入所述光接收端(16)，先将信号进入所述下变频(22)至中频，然后进入所述重采样(23)和所述时钟恢复(24)，接着进入所述CMA或MIMO CMA盲均衡(25)实现动态信道均衡和校正线性损伤，所述FOE频偏估计(26)算法消除由激光器的频偏引起的频偏，再经过所述相位补偿(27)和所述同步(28)，最后恢复出基带信号。
7.根据权利要求6所述的一种光纤与无线融合单输入多输出通信方法，其特征在于，所述的电信号可以是基带信号，也可以是副载波调制微波信号。
8.根据权利要求6所述的一种光纤与无线融合单输入多输出通信方法，其特征在于，所述的MIMO CMA技术可以实现动态信道均衡，并校正多通道系统的线性损伤。
9.根据权利要求6所述的一种光纤与无线融合单输入多输出通信方法，其特征在于，所述的MRC技术可以将多个接收天线的信号进行加权组合。
10.根据权利要求6所述的一种光纤与无线融合单输入多输出通信方法，其特征在于，所述的毫米波信号频段不仅针对W频段，该系统具有拓展性。
...【技术特征摘要】
1.一种光纤与无线融合单输入多输出通信系统，包括：光发射端(6)、基站端(12)、数字存储示波器(15)和光接收端(16)，其特征在于，所述光发射端(6)包括：激光器(1)、激光器(0)、任意波形发生器(3)、i/q调制器(2)、保偏掺铒光纤放大器(4)和保偏光耦合器(5)；
2.根据权利要求1所述的一种光纤与无线融合单输入多输出通信系统，其特征在于，所述激光器(1)和所述激光器(0)用于产生光纤通信指定的连续波激光；所述任意波形发生器(3)用于将数字信号转换为模拟信号；所述i/q调制器(2)用于将基带iq信号搬移到载波上；所述保偏掺铒光纤放大器(4)用于放大产生的光信号；所述保偏光耦合器(5)用于将不同路的激光器生成的激光进行耦合；
3.根据权利要求1所述的一种光纤与无线融合单输入多输出通信系统，其特征在于，所述可调光衰减器(7)用于减低或控制光信号；所述光电探测器(8)用于将光基带信号转换为电基带信号；所述低噪声放大器(9)用于在尽可能小地影响接收机的噪声系数的前提下，将信号放大到足够的强度；所述功率放大器(10)用于放大信号功率；所述喇叭透镜天线(11)，用于实现对信号的增强和聚焦；
4.根据权利要求1所述的一种光纤与无线融合单输入多输出通信系统，其特征在于，所述数字存储示波器(15)用于信号捕获；所述喇叭透镜天线(111)和所述喇叭透镜天线(1111)用于实现对信号的增强和聚焦；所述低噪声放大器(99)和所述低噪声放大器(999)用于在尽可能小地影响接收机的噪声系数的前提下，将信号放大到足够的强度；所述电混频器(13)和所述电混频器(1313)用于将增强后的信号下变频为中频信号；所述电放大器(14)和所述电放大器(1414)用于增强中频信号；
5.根据权利要求1所述的一种光纤与无线融合单输入多输出通信系统，其特征在于，还包括发射端算法(20)和接收端算法(21...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵先明，余建军，张冰，邹晓虎，窦兴林，
申请(专利权)人：北京红山信息科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。