基於無源光網絡結構的寬帶無線信號覆蓋網絡的製作方法
2023-06-18 10:22:51
專利名稱：基於無源光網絡結構的寬帶無線信號覆蓋網絡的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種寬帶無線信號覆蓋網絡。特別是涉及一種適合用於較大規模和大型 的室內寬帶無線信號覆蓋的基於無源光網絡結構的寬帶無線信號覆蓋網絡。
背景技術：
隨著3G技術的普及，4G和毫米波技術的不斷發展，無線技術有進一步向高頻率段 發展的趨勢，並且是多種制式和多種頻帶信號共存的方式。由於高頻信號空間衰減大和 電纜傳輸特性的限制，尤其是在複雜的室內環境下，寬帶無線信號的傳輸和覆蓋問題已 變得日益突出。統計表明，大部分無線信號收發是室內環境下發生的，不解決室內環境 的無線寬帶覆蓋將無法提供滿意的寬帶無線服務，室內覆蓋已經成為新一代無線通訊技 術中亟待解決的問題。光纖傳輸無線信號是被普遍看好的方式，這主要是因為光纖具有 高帶寬和低損耗的特性，2G時代的光纖直放站就是一個很好的例子，光纖直放站實現了 基站信號拉遠的功能。然而，目前的光纖直放站是基於點對點的方式，在應用到點對多 點的光纖分布式天線系統(ODAS)情況下， 一個突出的問題就是上行信號光傳輸難以很好 地解決，在用戶增多的情況下，波長資源有限和光電器件價格較高的問題使系統成本急 劇上升。針對上行光傳輸問風，近期在FTTH的技術發展值得關注，通過採用局端高功率 光源和用戶端採用注入鎖定F-P腔半導體雷射器的WDMP0N技術是一種被看好的低成本 FTTH上行光傳輸方式，完全可以在ODAS中加以借鑑；然而還應當看到，即使是採用DWDM 全部系列的光波長，其數量仍然是有限的，當用戶數量進一步增大時，波長資源有限的 矛盾便會突出，因此如何在WDMP0N的構架下實現多於DWDM全系列波長數量的多用戶接 入也是一個十分重要的問題。
發明內容
,本發明所要解決的技術問題是，提供一種通過採用下行廣播寬帶覆蓋和上行波分復 用的光纖分布天線系統結構來實現較大規模和大型的室內寬帶無線信號覆蓋，通過光纖 多帶信號傳輸和用戶終端的移頻匹配，可以適應多種不同無線通訊體系(制式)和不同 用戶規模的覆蓋要求，並且在WDMP0N的構架下，通過光波長重用的方式實現多於DWDM 全系列波長數量的多區域多用戶接入的基於無源光網絡結構的寬帶無線信號覆蓋網絡。 本發明所採用的技術方案是 一種基於無源光網絡結構的寬帶無線信號覆蓋網絡， 包括有光發射機，用於將基站下行寬帶RF信號調製成光載波信號並發射，針對更多用 戶情況，多個系統帶寬的RF信號經過頻移構成多帶RF信號一起調製到光信號上；第一 光纖功率分配器/合波器，將來至光發射機的光載波信號分配給多個光纖功率分配器，每一個光纖功率分配器進行最終分配；多個用戶終端單元，對應接收光纖功率分配器最終 分配的光載波信號，經過光電轉換和頻移處理後通過天線發射到空中，同時通過天線接 收用戶上行RF信號，經頻移處理後調製特定波長光源，形成上行光載波信號；光波長復 用/解復用器件，匯集來自多個用戶終端單元所發出的用戶上行光信號，向上行方向傳輸; 第二光纖功率分配器/合波器，匯集來自多個光波長復用/解復用器件的用戶上行光信號， 並向上行方向傳輸；寬帶光接收機，用於將接收到的多波長的用戶上行光信號轉換為有 多個帶寬的寬帶RF信號送往上層設備。對於大規模的寬帶無線信號覆蓋網絡，為避免上行光接收出現的相同波長的光拍頻 幹擾，必須將上行多帶RF信號的頻率限制在一定頻帶內，這種限制與所採用的光多波長 體系相關，具體的與所採用的DWDM光濾波器特性和多用戶的光源波長相關；各不同用戶 採用系統分配的不同的頻道頻率調製上行光信號，整個網絡中對應一臺光接收機，不允 許同時出現兩個相同的頻率頻道同時上行。寬帶光接收機具有入射光信號動態範圍自適應調整能力，以適應P0N結構特有的光 信號變化特點，寬帶光接收機通過在寬帶光電探測器之前加入多波長光纖前置放大器， 實現針對輸入多波長光信號大動態變化的快速增益控制功能，以確保各上行用戶光信號 能保持增益的相對穩定和進入到寬帶光電探測器的光信號具有合適的功率水平，寬帶光 接收機中還集成了接收寬帶光電探測器信號的寬帶自動增益控制RF放大器和多帶頻移下 轉換模塊。所述的網絡採用單纖上行結構時，包括有光發射機，用於將站下行寬帶RF信號調製 構成多帶RF信號光載波並發射； 一個光纖功率分配器，用於將來自光發射機的多帶RF 光載波信號分配給多個用戶終端單元；多個用戶終端單元，對應接收光纖功率分配器分 配的光載波信號，經過光電轉換和必要的頻移處理後通過天線發射到空中，同時通過天 線接收移動用戶上行RF信號，經必要的頻移處理後調製特定波長光源，形成上行光載波 信號； 一個光波長復用/解復用器件，將來自大功率CW多波長光源的多波長光源信號分 配給多個用戶終端單元，匯集來自多個用戶終端單元所發出的用戶上行光信號，並向上 行方向傳輸；大功率CW多波長光源，作為用戶終端單元特定波長光發射機的激勵光源； 光環行器，將用戶上行光信號與多波長激勵光源信號分離，使用戶上行光信號進入寬帶 光接收機，由寬帶光接收機轉換為有多個帶寬的寬帶RF信號送往上層設備。所述的網絡採用雙纖上行結構時，包括有光發射機，用於將基站下行寬帶RF信號調 制構成多帶RF信號並發射； 一個光纖功率分配器，用於將來自光發射機的多帶RF光載 波信號分配給多個用戶終端單元；多個用戶終端單元，對應接收光纖功率分配器分配的 光載波信號，經過光電轉換和必要的頻移處理後通過天線發射到空中，同時通過天線接 收移動用戶上行RF信號，經必要的頻移處理後調製特定波長光源，形成上行光載波信號； 大功率CW多波長光源，作為用戶終端單元的特定波長光發射機的光源信號；光波長復用 /解復用器件，將來自大功率CW多波長光源的多波長光源信號分配給多個用戶終端單元;第二光波長復用/解復用器件，匯集來自多個用戶終端單元的上行光信號，發送給光接收機，由寬帶光接收機，轉換為有多個帶寬的寬帶RF信號送往上層設備。所述的大功率CW多波長光源包括有前級光纖放大器，用於提供寬帶ASE輻射；後級光纖放大器，用於對多波長信號進行功率放大；連接在前級光纖放大器(7.1)和後級光 纖放大器(7. 3)之間的疏狀光濾波器。所述的多個用戶終端單元是一個光電混合的雙向收發模塊，下行信號傳送包括一個 寬帶光接收機； 一個寬帶RF放大器，用於放大寬帶光接收機(5.1)輸出的RF信號；模塊 共用雙功器，通過天線發送下行RF信號；上行信號傳送包括接收上行RF信號的天線，模 塊共用雙功器， 一個寬帶RF放大器， 一個注入鎖定F-P腔半導體雷射器，來自大功率CW 多波長光源的特定波長光信號將注入鎖定F-P腔半導體雷射器鎖定在特定波長，注入鎖 定F-P腔半導體雷射器經寬帶RF放大器(5. 4)的輸出調製後形成上行光信號。所述的多個用戶終端單元是一個光電混合的雙向收發模塊，下行信號傳送包括一個 寬帶光接收機； 一個寬帶RF放大器，用於放大寬帶光接收機(5.1)輸出的RF信號；模塊 共用雙功器，通過天線發送下行RF信號；上行信號傳送包括接收上行RF信號的天線， 模塊共用雙功器， 一個寬帶RF放大器， 一個電吸收寬帶電光調製器，寬帶RF放大器的 輸出調製在電吸收寬帶電光調製器上，來自大功率CW多波長光源的特定波長光信號在電 吸收寬帶電光調製器中經RF信號調製後形成上行光信號。所述的多個用戶終端單元具有頻移功能，下行信號傳送中所述的寬帶光接收機至模 塊共用雙功器之間還依次設置有下行寬帶RF前級放大器、第一OUN本振單元、下行帶通 濾波器和下行寬帶RF功率放大器；上行信號傳送中所述的模塊共用雙功器至電光調製寬 帶光發射機之間還依次設置上行寬帶RF低噪聲放大器、第一OUN本振單元、上行帶通濾 波器和上行寬帶光發射機驅動放大器。所述的多個系統帶寬的RF信號分別用於覆蓋不同的多個區域，以便在各自區域內實 現系統空中接口限制的最大用戶數量，這一方法也適用於室外多蜂窩基站天線與基站控 制中所述的多個系統帶寬的RF信號還是不同制式的無線通迅信號，包括不同頻段、不同 調製方式以及有重迭頻段的情況，在用戶終端單元中經不同的RF通路和天線發出或接收， 用於實現不同制式的無線通迅信號覆蓋。本發明的基於無源光網絡結構的寬帶無線信號覆蓋網絡具有以下優點和積極效果① 通過光纖傳輸寬帶無線信號的方式，將無線基站信號直接傳輸到分區天線，在不 佔用薦射塔頻率資源的情況下，解決室內無線信號覆蓋問題；通過採用多帶信號光傳輸 充分利用了光纖傳輸的帶寬資源，尤其是選擇特殊頻段的上行R0F方案，為覆蓋提供了 更多的頻道資源,解決了大規模大型室內多用戶同時實現寬帶無線通信的問題。② 通過上行光信號共用同一個光接收機的方式進一步降低了基於WDMPON上行方案的 成本，採用光波長重用方式解決了波長數量有限和用戶數量龐大之間的矛盾，並通過增 加自適應前置光放大器的方法增強了對上行光信號功率水平動態變化的適應性。③ 通過WDMPON結構和低成本特定波長光發射機方案降低了上行信號光傳輸方案的成本④ 本解決方案具有可以靈活升級和配置的優點，可以適應多種不同無線通訊體系的 功能要求。
圖1是基於無源光網絡的光纖分布天線(ODAS)網絡的整體結構示意圖； 圖2是多用戶上行光信號光譜結構和RF頻帶限制示意圖；圖3是包含自適應光信號功率控制的上行光接收機的結構框圖；圖4是基於注入鎖定波長上行WDMPON的光纖分布天線(ODAS)網絡結構示意圖； 圖5是基於EA調製器的上行WDMP0N的光纖分布天線(0DAS)網絡結構示意圖； 圖6是基於光纖放大器的大功率CW多波長光源結構示意圖； 圖7是實現用戶光發射機特定波長的用戶終端單元結構示意圖；圖8是實現用戶光發射機特定波長的另一種實施例的用戶終端單元結構示意圖； 圖9是具有移頻功能的用戶終端單元結構示意圖；圖10是具有多制式無線信號覆蓋功能的光纖分布天線(0DAS)網絡結構示意圖；圖11是具有多制式無線信號覆蓋功能的用戶終端單元結構示意圖。其中1:光發射機2:寬帶光接收機2.1:多波長光纖前置放大器2.2:寬帶光電探測器2,3:寬帶自動增益控制RF放大器和多帶頻移下轉換模塊3:第一光纖功率分配器/合波器3':第二光纖功率分配器/合波器4:光纖功率分配器5:用戶終端單元5. 1寬帶光接收機5.21:注入鎖定F-P腔半導體雷射器5.22:電吸收寬帶電光調製器5.3:寬帶RF放大器5.32:下行寬帶RF功率放大器5.33:下行帶通濾波器5.34: 0UN下行寬帶RF功率放大器5.35: OUN下行帶通濾波器5.4:寬帶RF放大器5.41:上行寬帶光發射機驅動放大器5.42:上行寬帶RF低噪聲放大器5.43上行帶通濾波器5.44: OUN上行寬帶RF低噪聲放大器5.45: OUN上行帶通濾波器5.5:模塊共用雙功器5.6:第一OUN本振單元5.7:第二OUN本振單元5.8: 0UN RF雙工器+天線6:光波長復用/解復用器件6'':第二光波長復用/解復用器件7:大功率CW多波長光源7.1:前級光纖放大器 7.2:疏狀光濾波器7.3:後級光纖放大器 8:光環行器具體實施方式
下面結合實施例和附圖對本發明的基於無源光網絡結構的寬帶無線信號覆蓋網絡做 出詳細說明。本發明所提出的一種從無線基站控制中心(或稱基站局端)到室內用戶天線的DAS 方案是，充分利用寬帶RF技術和光發射機/接收機的大帶寬優勢，通過採用無源光網絡 (P0N)結構，下行為廣播覆蓋方式；上行在採用WDMP0N結構的基礎上，通過光波長重 用方式解決波長數量有限和用戶數量龐大之間的矛盾，上行的多波長光信號到達基站局 端後採用儘可能少的寬帶光接收機，在實現大規模多點室內覆蓋的情況下，進一步減少 局端設備數量，降低系統成本。本發明通過一種兩級構架的光纖無源網絡結構實現基於光傳輸的寬帶無線信號覆 蓋，具體包括採用儘可能少的局端光發射機和光接收機，WDMPON用戶上行光傳輸解決方 案和光波長分區重用的多區用戶解決方案。如圖l所示，本發明的基於無源光網絡(P0N)結構的寬帶無線信號覆蓋網絡[]包括 有光發射機l，用於將無線通信系統基站控制器局端下行寬帶RF信號調製在光載波上， 通常是單個光波長信號，為增加覆蓋點數量，實現局部環境更多的寬帶無線用戶能同時 在線，將多個系統帶寬的寬帶RF信號通過頻移方式構成多帶RF信號，並調製在光波上 發射；第一光纖功率分配器/合波器3，通過一根光纖(通常是單模光纖)連接光發射機 1，並將光發射機1所發射的信號分配給多個光纖功率分配器4，每一個光纖功率分配器 4進行最終分配；多個用戶終端單元(0UN) 5，對應接收光纖功率分配器4最終分配的光 信號，在多個用戶終端單元5經過光電轉換輸出多帶RF信號，多帶RF信號通過頻移和 帶通選擇在各個隔離區間還原到無線系統的空中接口頻帶，放大後通過天線發射到空中， 各個隔離區(用戶)通過頻率重用最大限度滿足區內同時多用戶實現寬帶接入的需求， 用戶終端單元(OUN) 5同時通過天線接收移動用戶上行的RF信號，經必要的放大和頻移 處理後調製在特定波長光源上構成用戶上行光信號，頻移處理將根據系統要求進行，其 原則是，在全部寬帶光接收機2的接收帶寬內，為每個處於覆蓋系統內的移動用戶提供 唯一的無線頻道；光波長復用/解復用器件6匯集並傳送多個用戶終端單元5所發出的用 戶上行光信號；第二光纖功率分配器/合波器3'(反向的光纖功率分配器)，匯集多個 光波長復用/解復用器件6匯集的用戶上行光信號，並通過光纖傳送給基站處的寬帶光接 收機2，轉換為寬帶RF信號後送往上層設備。上行信號的總RF帶寬與下行信號完全對應， 各個隔離區的上行容量採用共享機制，在各個隔離區內可實現的最大上行容量為系統空 中接口頻帶限定的最高容量(類似於室外天線的單獨扇區)，因此能夠適應局部多用戶 同時接入的要求。對於大規模的寬帶無線信號覆蓋網絡，來自不同大用戶並匯集到第二光纖功率分配 器/合波器3'的上行光信號會出現同波長(光波同波長，RF不同頻段)同時注入寬帶光 接收機2的情況，為避免上行光接收可能出現的相同波長的光拍頻幹擾，應當限制RF的 頻段，將上行多帶RF信號的頻率限制在一定頻帶內，這種限制與所採用的光多波長體系 相關，具體的與所採用的DWDM光濾波器特性相關。簡單地講，比如在DWDM光濾波器帶 寬較窄的情況下，光拍頻幹擾的頻寬也會略低，這樣在選擇系統的多帶RF信號頻率低端 的時候便可以向低頻放寬；而多帶RF信號頻率高端受DWDM光濾波器間隔大小限制，間 隔越大，多帶RF信號頻率高端可越高。如圖2所示，對於所採用的DWDM體系，假定光 濾波器通帶內頻率帶寬為fl，通帶間隔f2，當RF傳輸頻帶在f廣f2- fl時，光波拍頻 幹擾即能得到很好規避。用戶上行的多波長光信號可以有兩種上行結構，即單纖上行和雙纖上行結構。 如圖4所示，所述的網絡採用單纖上行結構時，包括有光發射機l，用於將基站下行 寬帶RF信號調製構成多帶RF信號光載波並發射； 一個光纖功率分配器4，用於將來自光 發射機1的多帶RF光載波信號分配給多個用戶終端單元5;多個用戶終端單元5，對應 接收光纖功率分配器4分配的光載波信號，經過光電轉換和必要的頻移處理後通過天線 發射到空中，同時通過天線接收移動用戶上行RF信號，經必要的頻移處理後調製特定波 長光源，形成上行光載波信號； 一個光波長復用/解復用器件6，將來自大功率CW多波長 光源7的多波長光源信號分配給多個用戶終端單元5，並匯集來自多個用戶終端單元5 所發出的用戶上行光信號，向上行方向傳輸；局端的大功率CW多波長光源7，作為用戶 終端單元5特定波長光發射機的激勵光源；在基站或局端採用的光定向傳輸器件，即光 環行器8，將用戶上行光信號與局端多波長激勵光源信號分離，使用戶上行光信號進入寬 帶光接收機2，由寬帶光接收機2轉換為寬帶RF信號送往上層設備。由於採用單纖的局 端激勵信號和0UN上行信號共路傳輸方案，可減少光纖數量和光復用/解復用器數量，但 在局端需要採用光環行器8將上行光信號與多波長激勵信號分離，使上行光信號進入寬 帶光接收機2。而在雙纖上行結構中，上行的多波長光信號在基站或局端直接進入寬帶光接收機2。 如圖5所示，所述的網絡採用雙纖上行結構時，包括有光發射機l，用於將基站下行 寬帶RF信號調製構成多帶RF信號並發射； 一個光纖功率分配器4，用於將來自光發射機 1的多帶RF光載波信號分配給多個用戶終端單元5;多個用戶終端單元5，對應接收光纖 功率分配器4分配的光載波信號，經過光電轉換和必要的頻移處理後通過天線發射到空 中，同時通過天線接收移動用戶上行RF信號，經必要的頻移處理後調製特定波長光源， 形成上行光載波信號；局端的大功率CW多波長光源7，作為用戶終端單元5的特定波長 光發射機的光源信號；光波長復用/解復用器件6，將來自大功率CW多波長光源7的多波 長光源信號分配給多個用戶終端單元5;第二光波長復用/解復用器件6'，匯集來自多 個用戶終端單元5的上行光信號，發送寬帶給光接收機2，由寬帶光接收機2，轉換為有多個帶寬的寬帶RF信號送往上層設備。這裡通過光纖分配至用戶的特定波長CW光信號 將作為用戶終端單元5的特定波長光源，OUN上行光信號經另一根光纖和第二光波長復用 /解復用器件6'傳回局端，進入寬帶光接收機2，這種方案不需要採用光環行器。如圖3所示，所述的寬帶光接收機2具有入射光信號動態範圍自適應調整能力，以 適應PON結構特有的光信號變化特點。包括多波長光纖前置放大器2.1，接收多波長光 纖前置放大器2. 1輸出信號的寬帶光電探測器2. 2，和具有寬帶自動增益控制RF放大器 和多帶頻移下轉換模塊2. 3，多波長光纖前置放大器2. 1實現針對輸入多波長光信號大動 態變化的快速增益控制功能，以確保各上行用戶光信號能保持增益的相對穩定和進入寬 帶光電探測器2. 2的光信號具有合適的功率水平，使上行信號變化過程中寬帶光接收機2 始終能得到高質量的RF信號。如圖6所示，所述的大功率CT多波長光源7包括有前級光纖放大器7.1，用於提 供寬帶ASE輻射；後級光纖放大器7.3,用於對多波長信號進行功率放大；連接在前級光 纖放大器7. 1和後級光纖放大器7. 3之間的疏狀光濾波器7. 2，疏狀光濾波器7. 2的各中 心波長與遠端的光波長復用/解復用器件各中心波長準確對應，疏狀光濾波器可以採用一 對同於遠端光波長復用/解復用器件的器件實現。如圖7所示，所述的多個用戶終端單元5是一個光電混合的雙向收發模塊，下行信 號傳送包括一個寬帶光接收機5.1，其RF帶寬能覆蓋全部下行信號帶寬，包括採用頻移 方式的多帶信號的總帶寬； 一個寬帶RF放大器5.3，用於放大寬帶光接收機5.1輸出的 RF信號；模塊共用雙功器5.5和天線,並通過天線發送下行RF信號；上行信號傳送包括 接收上行RF信號的天線，模塊共用雙功器5.5，一個寬帶RF放大器5.4， 一個注入鎖定 F-p腔半導體雷射器5.21,來自大功率CW多波長光源7的特定波長光信號經光復用/解 復用器6後分配給特定用戶，將注入鎖定F-P腔半導體雷射器5. 21鎖定在特定波長，注 入鎖定F-P腔半導體雷射器5. 21的RF帶寬能覆蓋全部上行信號帶寬，注入鎖定F-P腔 半導體雷射器5. 21經寬帶RF放大器5. 4的輸出調製後形成上行光信號。0NU 5中可包 含頻率上/下轉換模塊，使ONU能夠將光傳輸的寬帶信號頻帶與用戶終端頻帶匹配，既可 以適應頻移多帶方式下的信號覆蓋要求，也可在光纖IF傳輸條件下實現更高頻段如毫米 波等頻率信號的覆蓋。如圖8所示，所述的多個用戶終端單元5是一個光電混合的雙向收發模塊，還可以 是下行信號傳送包括一個寬帶光接收機5.1，其RF帶寬能覆蓋全部下行信號帶寬，包 括採用頻移方式的多帶信號的總帶寬； 一個寬帶RF放大器5.3，用於放大寬帶光接收機 5.1輸出的RF信號；模塊共用雙功器5.5，通過天線發送下行RF信號；上行信號傳送包 括接收上行RF信號的天線，模塊共用雙功器5.5， 一個寬帶RF放大器5. 4， 一個電吸收 寬帶電光調製器5. 22，寬帶RF放大器5. 4的輸出調製在電吸收寬帶電光調製器5. 22上， 來自大功率CW多波長光源7的特定波長光信號在電吸收寬帶電光調製器5. 22中經RF信 號調製後形成上行光信號。寬帶電光調製器5.22光信號由外部注入，其波長由外部注入信號決定，其RF帶寬能覆蓋全部上行信號帶寬。ONU中可包含頻率(上/下)轉換模塊， 使0NU能夠將光傳輸的寬帶信號頻帶與無線用戶終端頻帶匹配，既可以適應頻移多帶方式下的信號覆蓋要求，也可在光纖IF傳輸條件下實現更高頻段如毫米波等頻率信號的覆芏如圖9所示，下行信號傳送中所述的寬帶光接收機5. l至模塊共用雙功器5.5之間 還可以依次設置有下行寬帶RF前級放大器5. 31、第一 0UN本振單元5. 6、下行帶通濾波 器5. 33和下行寬帶RF功率放大器5. 32;上行信號傳送中所述的模塊共用雙功器5. 5至 電光調製寬帶光發射機5. 21之間還可以依次設置上行寬帶RF低噪聲放大器5. 42、第一 0UN本振單元5. 6、上行帶通濾波器5. 43和上行寬帶光發射機驅動放大器5. 41 。本發明所述的傳輸的多個系統帶寬的RF信號用於覆蓋不同的多個區域，在各自區域 內能夠實現系統空中接口限制的最大用戶數量，類似於蜂窩基站範圍內的頻率重用，這 種寬帶多帶信號光傳輸的方式也適用於室外多蜂窩基站天線與基站控制中心的信號傳 輸。本發明所述的傳輸的多個系統帶寬的RF信號還可以是不同制式的無線通迅信號，不 同制式既包括不同頻段、不同調製方式，甚至有重迭頻段的情況也可採用移頻方式加以 解決，在用戶終端單元5中可經不同的RF通路和天線發出，用於實現不同制式的無線通 迅信號覆蓋。圖10是一種實現多制式無線信號覆蓋的光纖分布天線(0DAS)網絡結構的示意圖， 通過將多制式無線信號分別用不同頻段RF信號攜帶，實現多制式無線信號的覆蓋，這種 方式要求用戶終端單元(0NU) 5中有與多制式無線信號對應的RF單元，包括不同的天線 系統；當多制式無線信號的自身頻段並不衝突且在光發射和接收機頻率帶寬之內時，這 些不同頻段RF信號可與各制式無線信號頻段對應，當有衝突時可以採用合適的頻譜搬移 方式在光發射和接收機頻率帶寬之內選擇新的頻段。圖11是多制式無線信號覆蓋的光纖分布天線(ODAS)網絡結構中一種具有移頻傳輸 和覆蓋的用戶終端單元(ONU) 5結構的進一步說明，這種0UN是在多制式無線信號的傳 輸頻帶與覆蓋頻帶不同的情況下採用的方式，其中第一 0UN本振單元5. 6和第二 0UN本 振單元5.7頻率根據系統要求確定，兩組濾波器5.33， 5. 43和5. 35， 5. 45分別對應兩 種制式無線信號的空中頻段和光傳輸頻段，兩個雙工器+天線單元5. 5、 5.8則是僅對應 兩種制式無線信號空中頻段的情況。
權利要求
1. 一種基於無源光網絡結構的寬帶無線信號覆蓋網絡，其特徵在於，包括有光發射機(1)，用於將基站下行寬帶RF信號調製成光載波信號並發射，針對更多用戶情況，多個系統帶寬的RF信號經過頻移構成多帶RF信號一起調製到光信號上；第一光纖功率分配器/合波器(3)，將來至光發射機(1)的光載波信號分配給多個光纖功率分配器(4)，每一個光纖功率分配器(4)進行最終分配；多個用戶終端單元(5)，對應接收光纖功率分配器(4)最終分配的光載波信號，經過光電轉換和頻移處理後通過天線發射到空中，同時通過天線接收用戶上行RF信號，經頻移處理後調製特定波長光源，形成上行光載波信號；光波長復用/解復用器件(6)，匯集來自多個用戶終端單元(5)所發出的用戶上行光信號，向上行方向傳輸；第二光纖功率分配器/合波器(3′)，匯集來自多個光波長復用/解復用器件(6)的用戶上行光信號，並向上行方向傳輸；寬帶光接收機(2)，用於將接收到的多波長的用戶上行光信號轉換為有多個帶寬的寬帶RF信號送往上層設備。
2. 根據權利要求1所述的基於無源光網絡結構的寬帶無線信號覆蓋網絡，其特徵在 於，對於大規模的寬帶無線信號覆蓋網絡，為避免上行光接收出現的相同波長的光拍頻 幹擾，必須將上行多帶RF信號的頻率限制在一定頻帶內，這種限制與所採用的光多波長 體系相關，具體的與所採用的DWDM光濾波器特性和多用戶的光源波長相關；各不同用戶 採用系統分配的不同的頻道頻率調製上行光信號，整個網絡中對應一臺光接收機，不允 許同時出現兩個相同的頻率頻道同時上行。
3. 根據權利要求1所述的基於無源光網絡結構的寬帶無線信號覆蓋網絡，其特徵在 於，寬帶光接收機(2)具有入射光信號動態範圍自適應調整能力，以適應PON結構特有 的光信號變化特點，寬帶光接收機(2)通過在寬帶光電探測器(2.2)之前加入多波長光 纖前置放大器(2.1)，實現針對輸入多波長光信號大動態變化的快速增益控制功能，以確 保各上行用戶光信號能保持增益的相對穩定和進入到寬帶光電探測器(2. 2)的光信號具 有合適的功率水平，寬帶光接收機(2)中還集成了接收寬帶光電探測器(2.2)信號的寬 帶自動增益控制RF放大器和多帶頻移下轉換模塊(2. 3)。
4. 根據權利要求1所述的基於無源光網絡結構的寬帶無線信號覆蓋網絡，其特徵在 於，所述的網絡採用單纖上行結構時，包括有光發射機(1)，用於將站下行寬帶RF信 號調製構成多帶RF信號光載波並發射； 一個光纖功率分配器(4)，用於將來自光發射 機(1)的多帶RF光載波信號分配給多個用戶終端單元(5);多個用戶終端單元(5)， 對應接收光纖功率分配器(4)分配的光載波信號，經過光電轉換和必要的頻移處理後通 過天線發射到空中，同時通過天線接收移動用戶上行RF信號，經必要的頻移處理後調製 特定波長光源，形成上行光載波信號； 一個光波長復用/解復用器件(6)，將來自大功 率CW多波長光源(7)的多波長光源信號分配給多個用戶終端單元(5)，匯集來自多個 用戶終端單元(5)所發出的用戶上行光信號，並向上行方向傳輸；大功率CW多波長光源(7)，作為用戶終端單元(5)特定波長光發射機的激勵光源；光環行器(8)，將用 戶上行光信號與多波長激勵光源信號分離，使用戶上行光信號進入寬帶光接收機(2)， 由寬帶光接收機(2)轉換為有多個帶寬的寬帶RF信號送往上層設備。
5. 根據權利要求1所述的基於無源光網絡結構的寬帶無線信號覆蓋網絡，其特徵在 於，所述的網絡採用雙纖上行結構時，包括有光發射機(1)，用於將基站下行寬帶RF 信號調製構成多帶RF信號並發射； 一個光纖功率分配器(4)，用於將來自光發射機(1) 的多帶RF光載波信號分配給多個用戶終端單元(5);多個用戶終端單元(5)，對應接 收光纖功率分配器(4)分配的光載波信號，經過光電轉換和必要的頻移處理後通過天線 發射到空中，同時通過天線接收移動用戶上行RF信號，經必要的頻移處理後調製特定波 長光源，形成上行光載波信號；大功率CW多波長光源(7)，作為用戶終端單元(5)的 特定波長光發射機的光源信號；光波長復用/解復用器件(6)，將來自大功率CW多波長 光源(7)的多波長光源信號分配給多個用戶終端單元(5);第二光波長復用/解復用器 件(6')，匯集來自多個用戶終端單元(5)的上行光信號，發送給光接收機(2)，由 寬帶光接收機(2)，轉換為有多個帶寬的寬帶RF信號送往上層設備。
6. 根據權利要求4或5所述的基於無源光網絡結構的寬帶無線信號覆蓋網絡，其特 徵在於，所述的大功率CW多波長光源(7)包括有前級光纖放大器(7.1)，用於提供寬 帶ASE輻射；後級光纖放大器(7.3)，用於對多波長信號進行功率放大；連接在前級光纖 放大器(7. 1)和後級光纖放大器(7. 3)之間的疏狀光濾波器(7. 2)。
7. 根據權利要求1或4所述的基於無源光網絡結構的寬帶無線信號覆蓋網絡，其特 徵在於，所述的多個用戶終端單元(5)是一個光電混合的雙向收發模塊，下行信號傳送 包括一個寬帶光接收機(5.1); —個寬帶RF放大器(5.3)，用於放大寬帶光接收機(5.1) 輸出的RF信號；模塊共用雙功器(5.5)，通過天線發送下行RF信號；上行信號傳送包 括接收上行RF信號的天線，模塊共用雙功器(5.5), —個寬帶RF放大器(5.4)， 一個注 入鈹定F-P腔半導體雷射器(5.21)，來自大功率CW多波長光源(7)的特定波長光信號 將注入鎖定F-P腔半導體雷射器(5. 21)鎖定在特定波長，注入鎖定F-P腔半導體雷射器 (5. 21)經寬帶RF放大器(5. 4)的輸出調製後形成上行光信號。
8. 根據權利要求1或5所述的基於無源光網絡結構的寬帶無線信號覆蓋網絡，其特 徵在於，所述的多個用戶終端單元(5)是一個光電混合的雙向收發模塊，下行信號傳送 包括一個寬帶光接收機(5. 1); —個寬帶RF放大器(5. 3)，用於放大寬帶光接收機(5. 1) 輸出的RF信號；模塊共用雙功器(5.5)，通過天線發送下行RF信號；上行信號傳送包 括接收上行RF信號的天線，模塊共用雙功器(5.5)， 一個寬帶RF放大器(5.4)， 一個電 吸收寬帶電光調製器(5.22)，寬帶RF放大器(5.4)的輸出調製在電吸收寬帶電光調製 器(5.22)上，來自大功率CW多波長光源(7)的特定波長光信號在電吸收寬帶電光調 制器(5.22)中經RF信號調製後形成上行光信號。
9. 根據權利要求1所述的基於無源光網絡結構的寬帶無線信號覆蓋網絡，其特徵在於，所述的多個用戶終端單元(5)具有頻移功能，下行信號傳送中所述的寬帶光接收機 (5. l)至模塊共用雙功器(5.5)之間還依次設置有下行寬帶RF前級放大器(5.31)、第 一0UN本振單元(5.6)、下行帶通濾波器(5.33)和下行寬帶RF功率放大器(5.32); 上行信號傳送中所述的模塊共用雙功器(5.5)至電光調製寬帶光發射機(5.21、 5.22)之 間還依次設置上行寬帶RF低噪聲放大器(5.42)、第一OUN本振單元(5.6)、上行帶 通濾波器(5.43)和上行寬帶光發射機驅動放大器(5.41)。
10. 根據權利要求1所述的基於無源光網絡結構的寬帶無線信號覆蓋網絡，其特徵 在於，所述的多個系統帶寬的RF信號分別用於覆蓋不同的多個區域，以便在各自區域內 實現系統空中接口限制的最大用戶數量，這一方法也適用於室外多蜂窩基站天線與基站 控制中心的信號傳輸。
11. 根據權利要求1所述的基於無源光網絡結構的寬帶無線信號覆蓋網絡，其特徵 在於，所述的多個系統帶寬的RF信號還是不同制式的無線通迅信號，包括不同頻段、不 同調製方式以及有重迭頻段的情況，在用戶終端單元(5)中經不同的RF通路和天線發 出或接收，用於實現不同制式的無線通迅信號覆蓋。
全文摘要
一種基於無源光網絡結構的寬帶無線信號覆蓋網絡，第一光纖功率分配器/合波器，將光發射機的光載波信號分配給多個光纖功率分配器；多個用戶終端單元，對應接收光纖功率分配器的光載波信號，通過天線發射到空中，同時通過天線接收用戶上行RF信號；光波長復用/解復用器件，匯集多個用戶終端單元的用戶上行光信號，向上行方向傳輸；第二光纖功率分配器/合波器，匯集用戶上行光信號並向上行方向傳輸；寬帶光接收機，將接收到的多波長的用戶上行光信號轉換為有多個帶寬的寬帶RF信號送往上層設備。本發明解決了大規模大型室內多用戶同時實現寬帶無線通信的問題，增強了對上行光信號功率水平動態變化的適應性，可以適應多種不同無線通訊體系的功能要求。
文檔編號H04W16/00GK101547447SQ20091006868
公開日2009年9月30日 申請日期2009年4月29日 優先權日2009年4月29日
發明者傅焰峰, 青 劉, 寧 周, 山 江, 毅 江, 鄒奉庭 申請人:武漢光迅科技股份有限公司