專利名稱：光－無線電混合傳輸系統(tǒng)以及光－無線電混合傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將在無線電基站接收的高頻無線電信號轉(zhuǎn)換成光信號并傳輸給交換局的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)以及光-無線電混合傳輸方法。特別地，本發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下通過光傳輸通路從交換局的光發(fā)射器向無線電基站發(fā)射光載波信號，并在無線電基站根據(jù)接收的無線電信號對光載波信號進行光調(diào)制，然后通過光傳輸通路從無線電基站向交換局的光接收器發(fā)送所述光調(diào)制信號，并用光接收器接收該光調(diào)制信號。
背景技術(shù)：
圖27示出了以往的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例。圖28示出了光接收器的結(jié)構(gòu)例。圖29示出了以往的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)中各個信號的頻譜的一個示例。
交換局100具有光發(fā)射器10和多個光接收器20。光發(fā)射器10通過分光器12，將從單模光源11輸出的單模光信號(中心頻率為fC)0a分成多路信號。被分路的各個光信號0a作為光載波信號，通過光傳輸通路201分別被傳輸?shù)蕉鄠€無線電基站300中，并被輸入到光調(diào)制器301中。這里僅示出一個無線電基站300。
另一方面，無線電終端400用發(fā)送數(shù)據(jù)0b對從振蕩器401輸入到調(diào)制器402中的電載波信號(頻率為fRF1)0c進行強度調(diào)制，并作為無線電信號0d而從天線403發(fā)送給無線電基站300。在無線電基站300中，天線302接收用發(fā)送數(shù)據(jù)0b調(diào)制的無線電信號0d，并輸入給光調(diào)制器301。光調(diào)制器301用接收的無線電信號對從光發(fā)射器10提供的光載波信號0a進行光強度調(diào)制，通過光放大器303對該光調(diào)制信號0e進行光放大，然后經(jīng)由光傳輸通路202發(fā)送給交換局100的光接收器20。多個光接收器20分別與對應的無線電基站303連接。
在光接收器20中，通過光放大器21放大從無線電基站300發(fā)送來的光調(diào)制信號0e，并使用從振蕩器22向光調(diào)制器23輸入的頻率為fRF2/2的電載波信號0f對光調(diào)制信號0e進行抑制載波雙邊帶調(diào)制(DSB-SC)。通過光濾波器24，從光調(diào)制器23的輸出光信號0g中僅提取出包含預定的兩個波的光信號0h，然后由光檢測器25進行平方律檢波。
這里，從振蕩器22輸出的電載波信號0f的頻率fRF2/2是比無線電信號0d的頻率fRF1小任意中間頻率fIF的頻率的一半，由此，光檢測器25的輸出可獲得具有任意中間頻率fIF的電信號0i，并被電檢波器26檢波。由此，無需使用無線電信號頻帶的接收器，就能夠獲得與從無線電終端400發(fā)送來的發(fā)送數(shù)據(jù)0b相對應的接收數(shù)據(jù)0j(參考非專利文獻1)。
非專利文獻1久利敏明、北山研一，“New PhotonicDownconversion Technique with Optical Frequency Shifter for 60-GHz-Band-Radio Uplink Systems”，2002年電子情報通信學會総合大會講演論文集、社団法人電子情報通信學會、2002年3月7日、C-14-13。

發(fā)明內(nèi)容
在以往的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)中，在與各個無線電基站對應的所有的光接收器中對從無線電基站發(fā)送來的光信號進行抑制載波雙邊帶調(diào)制。因此，需要準備具有無線電信號頻帶的光調(diào)制器，從而結(jié)構(gòu)復雜。特別是在終端裝置和無線電基站之間傳輸寬帶信號時，希望將能夠確保寬信號帶寬的毫米頻帶用作無線電信號的頻率，但與此對應的高頻帶光調(diào)制器價格很高，從而整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得復雜且昂貴。
另外，當光纖傳輸?shù)膿p失大、無線電基站內(nèi)的光調(diào)制器的插入損失大、或者光調(diào)制器的調(diào)制指數(shù)小時，需要在所有的光接收器中設(shè)置用于補償向光信號轉(zhuǎn)換時的損失的光放大器，從而整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得復雜且昂貴。
本發(fā)明的目的是，不使用光放大器和高頻帶光電電路等復雜且昂貴的部件，而是通過簡單低廉的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來提供一種能夠高靈敏度地接收從無線電基站發(fā)送的光信號的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)以及光-無線電混合傳輸方法。
(第一發(fā)明)第一發(fā)明是一種光-無線電混合傳輸系統(tǒng)，其中，交換局具有光發(fā)射器和光接收器，光發(fā)射器通過光傳輸通路向無線電基站發(fā)送光載波信號，無線電基站接收用發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制的無線電信號(頻率為fRF)，并使用接收的無線電信號對光載波信號進行光調(diào)制，然后將該光調(diào)制信號通過光傳輸通路發(fā)送給交換局，光接收器接收并檢波光調(diào)制信號，從而再生發(fā)送數(shù)據(jù)。在該系統(tǒng)中，光發(fā)射器和光接收器分別具有如下結(jié)構(gòu)。
光發(fā)射器包括輸出第一單模光信號(中心頻率為fC1)的第一單模光源；輸出第二單模光信號(中心頻率為fC2)的第二單模光源；輸出第三單模光信號(中心頻率為fC3)的第三單模光源；以及偏振耦合單元，其將第二單模光信號的偏振方向及光強度與第三單模光信號的偏振方向及光強度調(diào)整為偏振方向彼此垂直且光強度相等，并將兩個波垂直偏振耦合，然后作為偏振耦合光信號而輸出。第一、第二和第三單模光信號的中心頻率fC1、fC2、fC3被控制得滿足下式|fC1-fC2|＝fRF±fIF1|fC1-fC3|＝fRF±fIF2其中，fRF是所述無線電信號的頻率，fIF1、fIF2是預定的中間頻率。
光發(fā)射器具有將第一單模光信號作為光載波信號發(fā)送給無線電基站，并將偏振耦合光信號輸出給光接收器的結(jié)構(gòu)。
光接收器包括光耦合器，耦合從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號和從光發(fā)射器輸出的偏振耦合光信號；光檢測器，檢測在光耦合器中被耦合的光信號，并輸出中間頻率fIF1、fIF2的電信號；電檢波器，對從光檢測器輸出的中間頻率fIF1、fIF2的電信號進行檢波；以及低通濾波器，對電檢波器的輸出信號進行低通濾波，從而輸出發(fā)送數(shù)據(jù)。
根據(jù)第一發(fā)明，光發(fā)射器將第一單模光信號作為光載波信號向無線電基站發(fā)送，向光接收器輸出將第二單模光信號和第三單模光信號這兩個波垂直偏振耦合而得的偏振耦合光信號。此時，由于在光發(fā)射器中基于無調(diào)制且無衰減的光信號來進行頻率穩(wěn)定控制，所以，與以往高靈敏度光學檢測這種在光接收器中基于因傳輸損失而衰減的光調(diào)制信號來進行頻率穩(wěn)定控制的情形相比較，能夠容易地進行頻率穩(wěn)定控制。
向無線電基站發(fā)送的光信號的電場Eopt-c和向光接收器輸出的偏振耦合光信號的電場Eopt-LO可分別表示如下。
Eopt-c＝Acos(2πfc1t+φ1(t)) …(1)Eopt-LO＝ALOcos(2πfC2t+φ2(t))+ALOcos(2πfC3t+φ3(t)) …(2)這里，A、ALO表示電場振幅，φ1(t)、φ2(t)、φ3(t)表示單模光源的輸出光信號的相位噪聲分量。另外，(2)式右邊的第一項和第二項具有互相垂直的偏振方向且振幅相等。
在無線電基站中，使用從無線電終端發(fā)送的無線電信號對從光發(fā)射器發(fā)送的光信號((1)式)進行光強度調(diào)制，然后向光發(fā)射器發(fā)送。經(jīng)二進制幅度鍵控(binary amplitude shift keying)后向光接收器發(fā)送的光調(diào)制信號的電場Eopt-mod可如下式表示。
Eopt-mod∝(1+maicos2πfRFt)·Acos(2πfC1(t+T)+φ1(t+T)) …(3)這里，m表示光調(diào)制指數(shù)，ai(＝0，1)表示電場強度調(diào)制系數(shù)，T表示光信號在交換局-無線電基站間的光傳輸所需的時間。
在光接收器中，在將從光發(fā)射器輸出的偏振耦合光信號((2)式)和從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((3)式)相耦合之后，通過光檢測器進行平方律檢波。耦合后的光信號的電場Eopt-co可如下式表示。
Eopt-co＝ALOcos(2πfC2t+φ2(t))+ALOcos(2πfC3t+φ3(t))+(1/γ)(1+maicos2πfRFt)·Acos(2πfC1(t+2T)+φ1(t+2T))…(4)這里，γ表示無線電基站-光接收器鏈路(link)的光傳輸損失和無線電基站內(nèi)光調(diào)制器的插入損失等的損失總和，γ＞＞1。
(4)式右邊的第一項和第二項的光信號由于從光發(fā)射器直接輸入到光接收器中中而沒有損失，因而具有足夠強的光強度。因此，通過用光檢測器對(4)式的光信號進行平方律檢波，能夠與作為高靈敏度檢測法而公知的外差檢波一樣地，高靈敏度地接收從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((3)式)。
從光檢測器輸出的包含中間頻率為fIF1、fIF2的兩個波的電信號的電場EIF可如下式表示。
EIFGai[A·ALO·cosθ·cos(2πfIF1t+φ1)+A·ALO·sinθ·cos(2πfIF2t+φ2)] …(5)(φ1＝±[4πfC1T+φ1(t+2T)-φ2(t)])(φ2＝±[4πfC1T+φ1(t+2T)-φ3(t)])這里，G表示依賴于所述外差檢波的增益的系數(shù)，φ1、φ2表示中間頻率為fIF1、fIF2的電信號各自的相位分量，θ表示從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((3)式)的偏振方向與從光發(fā)射器輸出的偏振耦合光信號中由(2)式第一項表示的光信號的偏振方向之間的角度。
由于在光發(fā)射器中將第一、第二和第三單模光信號的中心頻率控制為設(shè)定的值，因而，在光接收器中，無需使用結(jié)構(gòu)復雜的無線電頻帶部件和中間頻率穩(wěn)定電路，就能夠獲得中間頻率穩(wěn)定的信號。
對包含中間頻率為fIF1、fIF2的兩個波的電信號進行包絡(luò)檢波之后，使其通過低通濾波器而獲得的電信號的電場EBB可如下式表示。
EBB∝G2ai2(A2·ALO2·cos2θ+A2·ALO2·sin2θ)＝G2ai2·A2·ALO2…(6)這里，由于從光發(fā)射器輸出的偏振耦合光信號((2)式)具有彼此垂直的偏振方向和相等的光強度，因此，低通濾波器的輸出信號強度對從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((3)式)的偏振方向不敏感。
(第二發(fā)明)第二發(fā)明是一種光-無線電混合傳輸系統(tǒng)，其中，交換局具有光發(fā)射器和光接收器，光發(fā)射器通過光傳輸通路向無線電基站發(fā)送光載波信號，無線電基站接收用發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制的無線電信號(頻率為fRF)，并使用接收的無線電信號來對光載波信號進行光調(diào)制，然后將該光調(diào)制信號通過光傳輸通路發(fā)送給交換局，光接收器接收并檢波光調(diào)制信號，從而再生發(fā)送數(shù)據(jù)。在該系統(tǒng)中，光發(fā)射器和光接收器分別具有如下結(jié)構(gòu)。
光發(fā)射器包括輸出第一單模光信號(中心頻率為fC1)的第一單模光源；輸出第二單模光信號(中心頻率為fC2)的第二單模光源；輸出第三單模光信號(中心頻率為fC3)的第三單模光源；以及偏振耦合單元，其將第二單模光信號的偏振方向及光強度與第三單模光信號的偏振方向及光強度調(diào)整為偏振方向彼此垂直且光強度相等，并將兩個波垂直偏振耦合，然后作為偏振耦合光信號而輸出。第一、第二和第三單模光信號的中心頻率fC1、fC2、fC3被控制得滿足下式，|fC1-fC2|＝fRF±fIF1|fC1-fC3|＝fRF±fIF2其中，fRF是無線電信號的頻率，fIF1、fIF2是預定的中間頻率。光發(fā)射器具有將偏振耦合光信號作為光載波信號發(fā)送給無線電基站，并將第一單模光信號輸出給光接收器的結(jié)構(gòu)。
光接收器包括光耦合器，耦合從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號和從光發(fā)射器輸出的第一單模光信號；光檢測器，檢測在光耦合器中被耦合的光信號，并輸出中間頻率fIF1、fIF2的電信號；電檢波器，檢波從光檢測器輸出的中間頻率fIF1、fIF2的電信號；以及低通濾波器，對電檢波器的輸出信號進行低通濾波，從而輸出發(fā)送數(shù)據(jù)。
根據(jù)第二發(fā)明，光發(fā)射器將第二單模光信號和第三單模光信號這兩個波垂直偏振耦合的偏振耦合光信號作為光載波信號發(fā)送給無線電基站，并將第一單模信號輸出給光接收器。
向無線電基站發(fā)送的偏振耦合光信號的電場Eopt-c和向光接收器輸出的光信號的電場Eopt-LO可分別表示如下。
Eopt-c＝Acos(2πfC2t+φ2(t))+Acos(2πfC3t+φ3(t)) …(7)Eopt-LO＝ALOcos(2πfc1t+φ1(t))…(8)這里，A、ALO表示電場振幅，φ1(t)、φ2(t)、φ3(t)表示單模光源的輸出光信號的相位噪聲分量。另外，(7)式右邊的第一項和第二項具有互相垂直的偏振方向且振幅相等。
在無線電基站中，使用從無線電終端發(fā)送的無線電信號對從光發(fā)射器發(fā)送的光信號((7)式)進行光強度調(diào)制，之后向光發(fā)射器發(fā)送。經(jīng)二進制幅度鍵控后向光接收器發(fā)送的光調(diào)制信號的電場Eopt-mod可如下式表示。
Eopt-mod∝(1+maicos2πfRFt)·[Acos(2πfC2(t+T)+φ2(t+T))+Acos(2πfC3(t+T)+φ3(t+T))] …(9)這里，m表示光調(diào)制指數(shù)，ai(＝0，1)表示電場強度調(diào)制分量，T表示光信號在交換局-無線電基站間的光傳輸所需的時間。
在光接收器中，在將從光發(fā)射器輸出的光信號((8)式)和從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((9)式)相耦合之后，通過光檢測器進行平方律檢波。耦合后的光信號的電場Eopt-co可如下式表示。
Eopt-co＝ALOcos(2πfC1t+φ1(t))+(1/γ)(1+maicos2πfRFt)·[Acos(2πfC2(t+2T)+φ2(t+2T))+Acos(2πfC3(t+2T)+φ3(t+2T))] …(10)這里，γ表示無線電基站-光接收器鏈路的光傳輸損失和無線電基站內(nèi)光調(diào)制器的插入損失等的損失總和，γ＞＞1。
由于(10)式右邊的第一項光信號從光發(fā)射器直接輸入到光接收器，所以沒有損失，具有足夠的光強度。因此，通過在光檢測器對(10)式的光信號進行平方律檢波，能夠與作為高靈敏度接收法而公知的外差檢波一樣地，高靈敏度地接收從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((9)式)。
從光檢測器輸出的包含兩個中間頻率為fIF1、fIF2的波的電信號的電場EIF可如下式表示。
EIFGai[A·ALO·cosθ·cos(2πfIF1t+φ1)+A·ALO·sinθ·cos(2πfIF2t+φ2)] …(11)(φ1＝±[4πfC2T+φ2(t+2T)-φ1(t)])(φ2＝±[4πfC3T+φ3(t+2T)-φ1(t)])這里，G表示依賴于所述外差檢波的增益的系數(shù)，φ1、φ2表示中間頻率為fIF1、fIF2的電信號各自的相位分量，θ表示從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號中由(9)式的第一項表示的光信號的偏振方向與從光發(fā)射器輸出的光信號((8)式)的偏振方向之間的角度。
由于在光發(fā)射器中將第一、第二和第三單模光信號的中心頻率控制為設(shè)定的值，因此，在光接收器中，無需使用結(jié)構(gòu)復雜的無線電頻帶部件和中間頻率穩(wěn)定電路，就能夠獲得中間頻率穩(wěn)定的信號。
對包括中間頻率為fIF1、fIF2的兩個波的電信號進行包絡(luò)檢波之后，通過低通濾波器獲得的電信號的電場EBB可如下式表示。
EBB∝G2ai2(A2·ALO2·cos2θ+A2·ALO2·sin2θ)＝G2ai2·A2·ALO2…(12)這里，由于從光發(fā)射器輸出的偏振耦合光信號((7)式)具有彼此垂直的偏振方向和相等的光強度，因此，低通濾波器的輸出信號強度對從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((9)式)的偏振方向不敏感。
(第三發(fā)明)第三發(fā)明給出了第一或第二發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)中的光接收器的另一結(jié)構(gòu)。
光接收器包括下述部件以代替第一或第二發(fā)明中的光接收器的電檢波器和低通濾波器，即包括濾波器，用于分離從光檢測器輸出的中間頻率為fIF1的電信號和中間頻率為fIF2的電信號；第一電檢波器和第二電檢波器，用于分別檢波從濾波器輸出的中間頻率為fIF1的電信號和中間頻率為fIF2的電信號；以及加法器，用于將第一電檢波器的輸出信號和第二電檢波器的輸出信號相加，并輸出發(fā)送數(shù)據(jù)。
在第三發(fā)明的光接收器中，通過濾波器分離(5)式或(11)式的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號，由此得到下式中兩個中間頻率為fIF1、fIF2的電信號EIF1、EIF2。
EIF1GaiA·ALO·cosθ·cos(2πfIF1t+φ1)…(13)EIF2GaiA·ALO·sinθ·cos(2πfIF2t+φ2)] …(14)對該中間頻率為fIF1、fIF2的電信號分別進行包絡(luò)檢波，所得到的電信號在加法器中相加。在加法器中得到的電信號的電場EBB可如下式表示。
EBB∝G2ai2(A2·ALO2·cos2θ+A2·ALO2·sin2θ)＝G2ai2·A2·ALO2…(15)
這里，由于在第一發(fā)明中從光發(fā)射器向光接收器輸出的偏振耦合光信號((2)式)具有相互垂直的偏振方向和相等的光強度，在第二發(fā)明中從光發(fā)射器向無線電基站發(fā)送的光信號((7)式)具有相互垂直的偏振方向和相等的光強度，因此可知，第三發(fā)明中的光接收器的加法器的輸出對從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((3)式、(9)式)的偏振方向不敏感。
這樣，根據(jù)第三發(fā)明，可在光接收器中通過由具有中間頻帶的一個光檢測器和兩個電檢波器構(gòu)成的簡單結(jié)構(gòu)來進行高靈敏度感光，而不需使用無線電頻帶部件、中間頻率穩(wěn)定電路和偏振分集電路(polarizationdiversity circuit)。
(第四發(fā)明)第四發(fā)明給出了第一或第二發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)中的光接收器的另一結(jié)構(gòu)。
光接收器包括下述部件以代替第一或第二發(fā)明中的光接收器的電檢波器和低通濾波器，即包括濾波器，用于分離從光檢測器輸出的中間頻率為fIF1的電信號和中間頻率為fIF2的電信號；第一電檢波器和第二電檢波器，用于分別檢波從濾波器輸出的中間頻率為fIF1的電信號和中間頻率為fIF2的電信號；以及相位調(diào)整加法器，用于將第一電檢波器的輸出信號和第二電檢波器的輸出信號的相位均衡后相加，并輸出發(fā)送數(shù)據(jù)。
與第三發(fā)明的光接收器一樣，在第四發(fā)明的光接收器中也能夠取得對從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號的偏振方向不敏感的恒定輸出的接收信號，并且還具有下述功能。通過將第一電檢波器的輸出信號和第二電檢波器的輸出信號的相位均衡后相加，能夠補償因光傳輸通路的分散而在第一電檢波器的輸出信號和第二電檢波器的輸出信號之間產(chǎn)生的時間差。
這樣，根據(jù)第四發(fā)明，可實現(xiàn)與第三發(fā)明相同的高靈敏度光學檢測，同時通過補償因光傳輸通路的分散的影響而在第一電檢波器的輸出信號和第二電檢波器的輸出信號之間產(chǎn)生的時間差，還能夠?qū)崿F(xiàn)不受分散的影響的光學檢測。另外，如第一發(fā)明所述，當從光發(fā)射器向無線電基站發(fā)送一個波的光信號((2)式)，且從無線電基站向光接收器發(fā)送光調(diào)制信號((3)式)時，光傳輸通路的分散的影響將表現(xiàn)在具有兩個雙邊帶分量的光調(diào)制信號上。另外，如第二發(fā)明所述，當從光發(fā)射器向無線電基站發(fā)送兩個波的偏振耦合光信號((7)式)，且從無線電基站向光接收器發(fā)送光調(diào)制信號((9)式)時，光傳輸通路的分散的影響將表現(xiàn)在兩個光信號上。
(第五發(fā)明)第五發(fā)明是在第一發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)中具有多個無線電基站和多個光接收器，所述多個光接收器用于分別接收從多個無線電基站發(fā)送到交換局中的光調(diào)制信號，光發(fā)射器包括第一分光器，用于將第一單模光信號分為多路，并作為光載波信號分別發(fā)送給多個無線電基站；和第二分光器，用于將偏振耦合光信號分為多路，并分別輸出給多個光接收器。
根據(jù)第五發(fā)明，可在所有的光接收器中不使用無線電頻帶部件、中間頻率穩(wěn)定電路和偏振分集電路，從而能夠大幅度地簡化整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
(第六發(fā)明)第六發(fā)明是在第二發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)中具有多個無線電基站和多個光接收器，所述多個光接收器用于分別接收從多個無線電基站發(fā)送到交換局中的光調(diào)制信號，光發(fā)射器包括第一分光器，用于將偏振耦合光信號分為多路，并作為光載波信號分別發(fā)送給多個無線電基站；和第二分光器，用于將第一單模光信號分為多路，并分別輸出給多個光接收器。
根據(jù)第六發(fā)明，可在所有的光接收器中不使用無線電頻帶部件、中間頻率穩(wěn)定電路和偏振分集電路，從而能夠大幅度地簡化整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
(第七發(fā)明)第七發(fā)明是在第五發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)中，使用輸出控制分光器來代替光發(fā)射器的第一分光器，該輸出控制分光器可個別地向多個無線電基站分別發(fā)送的光載波信號的光強度進行設(shè)定。
根據(jù)第七發(fā)明，光發(fā)射器分別以預定的光強度向多個無線電基站發(fā)送第一單模光信號(光載波信號)，并向多個光接收器輸出第二單模光信號和第三單模光信號兩個波的偏振耦合光信號。
向無線電基站發(fā)送的光信號的電場Eopt-c(i)和向光接收器輸出的偏振耦合光信號的電場Eopt-LO(i)可分別表示如下。
Eopt-c(i)＝AC(i)cos(2πfC1t+φ1(t)) …(16)Eopt-LO(i)＝ALOcos(2πfC2t+φ2(t))+ALOcos(2πfC3t+φ3(t)) …(17)這里，i表示各個無線電基站-光接收器鏈路的識別編號。AC(i)、ALO表示電場振幅，φ1(t)、φ2(t)、φ3(t)表示單模光源的輸出光信號的相位噪聲分量。另外，(17)式右邊的第一項和第二項具有互相垂直的偏振方向且振幅相等。
在無線電基站中，使用從無線電終端發(fā)送的無線電信號對從光發(fā)射器發(fā)送的光信號((16)式)進行光強度調(diào)制，之后發(fā)送給光接收器。經(jīng)過二進制幅度鍵控并向光接收器發(fā)送的光調(diào)制信號的電場Eopt-mod(i)可如下式表示。
Eopt-mod(i)∝(1+m(i)aicos2πfRFt)·AC(i)cos(2πfC1(t+T)+φ1(t+T)) …(18)這里，m(i)是光調(diào)制指數(shù)，其值依賴于向光調(diào)制器輸入的無線電信號的信號強度，并依賴于各個鏈路中無線電基站-無線電終端之間的無線傳輸距離。另外，T表示在交換局-無線電基站間的光傳輸所需的時間，ai(＝0，1)表示電場強度調(diào)制分量。
在光接收器中，在將從光發(fā)射器輸出的偏振耦合光信號((17)式)和從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((18)式)相耦合之后，在光檢測器進行平方律檢波。耦合的光信號的電場Eopt-co(i)可如下式表示。
Eopt-co(i)＝ALOcos(2πfC2t+φ2(t))+ALOcos(2πfC3t+φ3(t))+(1/γ(i))(1+m(i)aicos2πfRFt)·AC(i)cos(2πfC1(t+2T)+φ1(t+2T)) …(19)這里，γ(i)表示各個無線電基站-光接收器鏈路的光傳輸通路損失和無線電基站內(nèi)光調(diào)制器的插入損失等的損失總和，γ(i)＞＞1。
由于(19)式右邊的第一項和第二項光信號從光發(fā)射器直接輸入到光接收器中，所以沒有損失，具有足夠的光強度。因此，通過在光檢測器對(19)式的光信號進行平方律檢波，能夠與作為高靈敏度接收法而公知的外差檢波一樣地，高靈敏度地接收從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((18)式)。
從光檢測器輸出的包含兩個中間頻率為fIF1、fIF2的波的電信號的電場EIF(i)可如下式表示。
EIF(i)∝(m(i)/γ(i))·ai[ALO·AC(i)·cosθ·cos(2πfIF1t+φ1)+ALO·AC(i)·sinθ·cos(2πfIF2t+φ2)]＝(1/k(i))·ai[ALO·AC(i)·cosθ·cos(2πfIF1t+φ1)+ALO·AC(i)·sinθ·cos(2πfIF2t+φ2)] …(20)(φ1＝±[4πfC1T+φ1(t+2T)-φ2(t)])(φ2＝±[4πfC1T+φ1(t+2T)-φ3(t)])這里，φ1、φ2表示中間頻率為fIF1、fIF2的電信號各自的相位分量，θ表示從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((18)式)的偏振方向與從光發(fā)射器輸出的偏振耦合光信號中由(17)式的第一項表示的光信號的偏振方向之間的角度。另外，k(i)是表示光調(diào)制信號的電場分量的系數(shù)，其依賴于各個鏈路中的光傳輸通路長和無線傳輸距離，并滿足下式。
k(i)＝γ(i)/m(i) …(21)由于在光發(fā)射器中將第一、第二和第三單模光信號的中心頻率控制為設(shè)定的值，所以，在各個光接收器中無需使用結(jié)構(gòu)復雜的無線電頻帶部件和中間頻率穩(wěn)定電路，就能夠取得穩(wěn)定的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號。
而且還可知通過在光發(fā)射器的輸出控制分光器中控制向各個光無線電基站發(fā)送的光信號的光強度，能夠控制作為各個光接收器的光檢測器的輸出而取得的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號的信號強度。
在對包括中間頻率為fIF1、fIF2的兩個波的電信號進行包絡(luò)檢波之后，使檢波后的電信號通過低通濾波器而得到的電信號的電場EBB(i)可如下式表示。
EBB(i)∝(1/k(i))2ai2(ALO2AC(i)2cos2θ+ALO2AC(i)2sin2θ)＝(1/k(i))2ai2ALO2AC(i)2…(22)
這里，由于從光發(fā)射器輸出的偏振耦合光信號((17)式)具有相互垂直的偏振方向和相等的光強度，因此可知，在任意的光接收器中，低通濾波器的輸出信號強度對從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((18)式)的偏振方向不敏感。另外，當在第七發(fā)明中使用第三或第四發(fā)明的光接收器時，在加法器或相位調(diào)整加法器中得到的電信號也一樣。
(第八發(fā)明)第八發(fā)明是在第五發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)中，使用輸出控制分光器來代替光發(fā)射器的第二分光器，所述輸出控制分光器可個別地對向多個光接收器分別輸出的偏振耦合光信號的光強度進行設(shè)定。
根據(jù)第八發(fā)明，向多個無線電基站發(fā)送第一單模光信號(光載波信號)，并分別以預定的光強度向多個光接收器輸出第二單模光信號和第三單模光信號兩個波的偏振耦合光信號。
向無線電基站發(fā)送的光信號的電場Eopt-c(i)和向光接收器輸出的偏振耦合光信號的電場Eopt-LO(i)可分別表示如下。
Eopt-c(i)＝ACcos(2πfC1t+φ1(t)) …(23)Eopt-LO(i)＝ALO(i)cos(2πfC2t+φ2(t))+ALO(i)(cos(2πfC3t+φ3(t)) …(24)這里，i表示各個無線電基站-光接收器鏈路的識別編號。AC、ALO(i)表示電場振幅，φ1(t)、φ2(t)、φ3(t)表示單模光源的輸出光信號的相位噪聲分量。另外，(24)式右邊的第一項和第二項具有互相垂直的偏振方向且振幅相等。
在無線電基站中，使用從無線電終端發(fā)送的無線電信號對從光發(fā)射器發(fā)送的光信號((23)式)進行光強度調(diào)制，之后發(fā)送給光發(fā)射器。經(jīng)過二進制幅度鍵控并向光接收器發(fā)送的光調(diào)制信號的電場Eopt-mod(i)可如下式表示。
Eopt-mod(i)∝(1+m(i)aicos2πfRFt)·ACcos(2πfC1(t+T)+φ1(t+T))…(25)這里，m(i)是光調(diào)制指數(shù)，其依賴于向光調(diào)制器輸入的無線電信號的信號強度，并依賴于各個鏈路中無線電基站-無線電終端之間的無線傳輸距離。另外，T表示在交換局-無線電基站間的光傳輸所需的時間，ai(＝0，1)表示電場強度調(diào)制分量。
在光接收器中，在將從光發(fā)射器輸出的偏振耦合光信號((24)式)和從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((25)式)相耦合之后，在光檢測器進行平方律檢波。耦合的光信號的電場Eopt-co(i)可如下式表示。
Eopt-co(i)＝ALO(i)cos(2πfC2t+φ2(t))+ALO(i)cos(2πfC3t+φ3(t))+(1/γ(i))(1+m(i)aicos2πfRFt)·ACcos(2πfC1(t+2T)+φ1(t+2T)) …(26)這里，γ(i)表示各個無線電基站-光接收器鏈路的光傳輸通路損失和無線電基站內(nèi)光調(diào)制器的插入損失等的損失總和，γ(i)＞＞1。
由于(26)式右邊的第一項和第二項的信號從光發(fā)射器直接輸入到光接收器中，所以沒有損失，具有足夠的光強度。因此，通過在光檢測器對(26)式的光信號進行平方律檢波，能夠與作為高靈敏度接收法而公知的外差檢波一樣地，高靈敏度地接收從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((25)式)。
從光檢測器輸出的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號的電場EIF(i)可如下式表示。
EIF(i)∝(m(i)/γ(i))·ai[ALO(i)·AC·cosθ·cos(2πfIF1t+φ1)+ALO(i)·AC·sinθ·cos(2πfIF2t+φ2)]＝(1/k(i))·ai[ALO(i)·AC·cosθ·cos(2πfIF1t+φ1)+ALO(i)·AC·sinθ·cos(2πfIF2t+φ2)]…(27)(φ1＝±[4πfC1T+φ1(t+2T)-φ2(t)])(φ2＝±[4πfC1T+φ1(t+2T)-φ3(t)])這里，φ1、φ2表示中間頻率為fIF1、fIF2的電信號各自的相位分量，θ表示從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((25)式)的偏振方向與從光發(fā)射器輸出的偏振耦合光信號中由(25)式的第一項表示的光信號的偏振方向之間的角度。另外，k(i)是表示光調(diào)制信號的電場分量的系數(shù)，其依賴于各個鏈路中的光傳輸通路長和無線傳輸距離，并滿足下式。
k(i)＝γ(i)/m(i) …(28)由于在光發(fā)射器中將第一、第二和第三單模光信號的中心頻率控制為設(shè)定的值，因此，在各個光接收器中無需使用結(jié)構(gòu)復雜的無線電頻帶部件和中間頻率穩(wěn)定電路，就能夠得到穩(wěn)定的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號。
而且還可知通過在光發(fā)射器的輸出控制分光器中控制向各個光接收器輸出的偏振耦合光信號的光強度，能夠控制作為各個光接收器的光檢測器的輸出而取得的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號的信號強度。
在對包括中間頻率為fIF1、fIF2的兩個波的電信號進行包絡(luò)檢波之后，使檢波后的電信號通過低通濾波器而得到的電信號的電場EBB(i)可如下式表示。
EBB(i)∝(1/k(i))2ai2(ALO(i)2AC2cos2θ+ALO(i)2AC2sin2θ)＝(1/k(i))2ai2ALO(i)2AC2…(29)這里，由于從光發(fā)射器輸出的偏振耦合光信號((24)式)具有相互垂直的偏振方向和相等的光強度，因此可知，在任意的光接收器中，低通濾波器的輸出信號強度對從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((25)式)的偏振方向不敏感。另外，當在第八發(fā)明中使用第三或第四發(fā)明的光接收器時，在加法器或相位調(diào)整加法器中得到的電信號也一樣。
(第九發(fā)明)第九發(fā)明是在第五發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)中，使用可個別地對向多個無線電基站分別發(fā)送的光載波信號的光強度進行設(shè)定的輸出控制分光器，來代替光發(fā)射器的第一分光器，使用可個別地對向多個光接收器分別輸出的偏振耦合光信號的光強度進行設(shè)定的輸出控制分光器，來代替第二分光器。
根據(jù)第九發(fā)明，分別以預定的光強度向多個無線電基站發(fā)送第一單模光信號，并以預定的光強度向多個光接收器輸出第二單模光信號和第三單模光信號兩個波的偏振耦合光信號。
向無線電基站發(fā)送的光信號的電場Eopt-c(i)和向光接收器輸出的偏振耦合光信號的電場Eopt-LO(i)可分別表示如下。
Eopt-c(i)＝AC(i)cos(2πfC1t+φ1(t)) …(30)Eopt-LO(i)＝ALO(i)cos(2πfC2t+φ2(t))+ALO(i)cos(2πfC3t+φ3(t)) …(31)在無線電基站中，使用從無線電終端發(fā)送的無線電信號對從光發(fā)射器發(fā)送的光信號((30)式)進行光強度調(diào)制，之后發(fā)送給光接收器。經(jīng)過二進制幅度鍵控并向光接收器發(fā)送的光調(diào)制信號的電場Eopt-mod(i)可如下式表示。
Eopt-mod(i)∝(1+m(i)aicos2πfRFt)·AC(i)cos(2πfC1(t+T)+φ1(t+T)) …(32)這里，m(i)是光調(diào)制指數(shù)，其值依賴于向光調(diào)制器輸入的無線電信號的信號強度，并依賴于各個鏈路中無線電基站-無線電終端之間的無線傳輸距離。另外，T表示在交換局-無線電基站間的光傳輸所需的時間，ai(＝0，1)表示電場強度調(diào)制分量。
在光接收器中，在將從光發(fā)射器輸出的偏振耦合光信號((31)式)和從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((32)式)相耦合之后，在光檢測器進行平方律檢波。耦合的光信號的電場Eopt-co(i)可如下式表示。
Eopt-co(i)＝ALO(i)cos(2πfC2t+φ2(t))+ALO(i)cos(2πfC3t+φ3(t))+(1/γ(i))(1+m(i)aicos2πfRFt)·AC(i)cos(2πfC1(t+2T)+φ1(t+2T)) …(33)這里，γ(i)表示各個無線電基站-光接收器鏈路的光傳輸通路損失和無線電基站內(nèi)光調(diào)制器的插入損失等的損失總和，γ(i)＞＞1。
由于(33)式右邊的第一項和第二項光信號從光發(fā)射器直接輸入到光接收器中，所以沒有損失，具有足夠的光強度。因此，通過在光檢測器對(33)式的光信號進行平方律檢波，能夠與作為高靈敏度接收法而公知的外差檢波一樣地，高靈敏度地接收從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((32)式)。
從光檢測器輸出的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號的電場EIF(i)可如下式表示。
EIF(i)∝(m(i)/γ(i))·ai[ALO(i)·AC(i)·cosθ·cos(2πfIF1t+φ1)+ALO(i)·AC(i)·sinθ·cos(2πfIF2t+φ2)]＝(1/k(i))·ai[ALO(i)·AC(i)·cosθ·cos(2πfIF1t+φ1)+ALO(i)·AC(i)·sinθ·cos(2πfIF2t+φ2)] …(34)(φ1＝±[4πfC1T+φ1(t+2T)-φ2(t)])
(φ2＝±[4πfC1T+φ1(t+2T)-φ3(t)])這里，φ1、φ2表示中間頻率為fIF1、fIF2的電信號各自的相位分量，θ表示從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((32)式)的偏振方向與從光發(fā)射器輸出的偏振耦合光信號中由(31)式的第一項表示的光信號的偏振方向之間的角度。另外，k(i)是表示光調(diào)制信號的電場分量的系數(shù)，其依賴于各個鏈路中的光傳輸通路長和無線傳輸距離，并滿足下式。
k(i)＝γ(i)/m(i) …(35)由于在光發(fā)射器中將第一、第二和第三單模光信號的中心頻率控制為設(shè)定的值，因此，在各個光接收器中無需使用結(jié)構(gòu)復雜的無線電頻帶部件和中間頻率穩(wěn)定電路，就能夠取得穩(wěn)定的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號。
而且還可知通過在光發(fā)射器的輸出控制分光器中控制向各個無線電基站發(fā)送的光信號的光強度和向各個光接收器輸出的偏振耦合光信號的光強度，能夠控制作為各個光接收器的光檢測器的輸出而獲得的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號的信號強度。
在對包括中間頻率為fIF1、fIF2的兩個波的電信號進行包絡(luò)檢波之后，使檢波后的電信號通過低通濾波器而得到的電信號的電場EBB(i)可如下式表示。
EBB(i)∝(1/k(i))2ai2(ALO(i)2AC(i)2cos2θ+ALO(i)2AC(i)2sin2θ)＝(1/k(i))2ai2ALO(i)2AC(i)2…(36)這里，由于從光發(fā)射器輸出的偏振耦合光信號((31)式)具有相互垂直的偏振方向和相等的光強度，因此可知，在任意的光接收器中，低通濾波器的輸出信號強度對從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號的偏振方向不敏感。另外，當在第九發(fā)明中使用第三或第四發(fā)明的光接收器時，在加法器或相位調(diào)整加法器中得到的電信號也一樣。
(第十發(fā)明)第十發(fā)明是在第六發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)中，使用輸出控制分光器來代替光發(fā)射器的第一分光器，所述輸出控制分光器可個別地對向多個無線電基站分別發(fā)送的光載波信號(偏振耦合光信號)的光強度進行設(shè)定。
根據(jù)第十發(fā)明，光發(fā)射器分別以預定的光強度向多個無線電基站發(fā)送第二單模光信號和第三單模光信號兩個波的偏振耦合光信號，并向光接收器輸出第一單模光信號。
向無線電基站發(fā)送的光信號的電場Eopt-c(i)和向光接收器輸出的偏振耦合光信號的電場Eopt-LO(i)可分別表示如下。
Eopt-c(i)＝AC(i)cos(2πfC2t+φ2(t))+AC(i)cos(2πfC3t+φ3(t)) …(37)Eopt-LO(i)＝ALOcos(2πfC1t+φ1(t)) …(38)這里，i表示各個無線電基站-光接收器鏈路的識別編號。AC(i)、ALO表示電場振幅，φ1(t)、φ2(t)、φ3(t)表示單模光源的輸出光信號的相位噪聲分量。另外，(37)式右邊的第一項和第二項具有互相垂直的偏振方向且振幅相等。
在無線電基站中，使用從無線電終端發(fā)送的無線電信號對從光發(fā)射器發(fā)送的偏振耦合光信號((37)式)進行光強度調(diào)制，之后發(fā)送給光接收器。經(jīng)過二進制幅度鍵控并向光接收器發(fā)送的光調(diào)制信號的電場Eopt-mod(i)可如下式表示。
Eopt-mod(i)∝(1+m(i)aicos2πfRFt)·AC(i)cos(2πfC2(t+T)+φ2(t+T))+AC(i)cos(2πfC3(t+T)+φ3(t+T)) …(39)這里，m(i)是光調(diào)制指數(shù)，其值依賴于向光調(diào)制器輸入的無線電信號的信號強度，并依賴于各個鏈路中無線電基站-無線電終端之間的無線傳輸距離。另外，T表示在交換局-無線電基站間的光傳輸所需的時間，ai(＝0，1)表示電場強度調(diào)制分量。
在光接收器中，在將從光發(fā)射器輸出的光信號((38)式)和從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((39)式)相耦合之后，在光檢測器進行平方律檢波。耦合的光信號的電場Eopt-co可如下式表示。
Eopt-co(i)＝ALOcos(2πfC1t+φ1(t))+(1/γ(i))(1+maicos2πfRFt)·[AC(i)cos(2πfC2(t+2T)+φ2(t+2T))+AC(i)cos(2πfC3(t+2T)+φ3(t+2T))] …(40)
這里，γ(i)表示各個無線電基站-光接收器鏈路的光傳輸通路損失和無線電基站內(nèi)光調(diào)制器的插入損失等的損失總和，γ(i)＞＞1。
另外，由于(40)式的右邊第一項的光信號從光發(fā)射器直接輸入到光接收器中，所以沒有損失，具有足夠的光強度。因此，通過在光檢測器對(40)式的光信號進行平方律檢波，能夠與作為高靈敏度接收法而公知的外差檢波一樣地，高靈敏度地接收從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((39)式)。
從光檢測器輸出的包含中間頻率為fIF1、fIF2的兩個波的電信號的電場EIF(i)可如下式表示。
EIF(i)∝(m(i)/γ(i))·ai[AC(i)·ALO·cosθ·cos(2πfIF1t+φ1)+AC(i)·ALO·sinθ·cos(2πfIF2t+φ2)] …(41)(φ1＝±[4πfC2T+φ2(t+2T)-φ1(t)])(φ2＝±[4πfC3T+φ3(t+2T)-φ1(t)])這里，φ1、φ2表示中間頻率為fIF1、fIF2的電信號各自的相位分量，θ表示從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((39)式)的偏振方向與從光發(fā)射器輸出的偏振耦合光信號中由(37)式的第一項表示的光信號的偏振方向之間的角度。另外，k(i)是表示光調(diào)制信號的電場分量的系數(shù)，其依賴于各個鏈路中的光傳輸通路長和無線傳輸距離，并滿足下式。
k(i)＝γ(i)/m(i)…(42)由于在光發(fā)射器中將第一、第二和第三單模光信號的中心頻率控制為設(shè)定的值，因此，可在光接收器中不使用結(jié)構(gòu)復雜的無線電頻帶部件和中間頻率穩(wěn)定電路的情況下取得穩(wěn)定的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號。
而且還可知通過在光發(fā)射器的輸出控制分光器中控制向各個光無線電基站發(fā)送的偏振耦合光信號的光強度，能夠控制作為各個光接收器的光檢測器的輸出而得到的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號的信號強度。
在對包括中間頻率為fIF1、fIF2的兩個波的電信號進行包絡(luò)檢波之后，使檢波后的電信號通過低通濾波器而得到的電信號的電場EBB(i)可如下式表示。
EBB(i)∝(1/k(i))2ai2(AC(i)2·ALO2·cos2θ+AC(i)2·ALO2·sin2θ)
＝(1/k(i))2ai2AC(i)2ALO2…(43)這里，由于從光發(fā)射器輸出的偏振耦合光信號((37)式)具有相互垂直的偏振方向和相等的光強度，因此可知，低通濾波器的輸出信號強度對從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((39)式)的偏振方向不敏感。另外，當在第十發(fā)明中使用第三或第四發(fā)明的光接收器時，在加法器或相位調(diào)整加法器中得到的電信號也一樣。
(第十一發(fā)明)第十一發(fā)明是在第六發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)中，使用輸出控制分光器來代替光發(fā)射器的第二分光器，所述輸出控制分光器可個別地對向多個光接收器分別輸出的第一單模光信號的光強度進行設(shè)定。
根據(jù)第十發(fā)明，光發(fā)射器向多個無線電基站發(fā)送第二單模光信號和第三單模光信號兩個波的偏振耦合光信號，并分別以預定的光強度向多個光接收器輸出第一單模光信號。
向無線電基站發(fā)送的偏振耦合光信號的電場Eopt-c(i)和向光接收器輸出的光信號的電場Eopt-LO(i)可分別表示如下。
Eopt-c(i)＝ACcos(2πfC2t+φ2(t))+AC(cos(2πfC3t+φ3(t)) …(44)Eopt-LO(i)＝ALO(i)cos(2πfC1t+φ1(t)) …(45)這里，i表示各個無線電基站-光接收器鏈路的識別編號。AC、ALO(i)表示電場振幅，φ1(t)、φ2(t)、φ3(t)表示單模光源的輸出光信號的相位噪聲分量。另外，(45)式右邊的第一項和第二項具有互相垂直的偏振方向且振幅相等。
在無線電基站中，使用從無線電終端發(fā)送的無線電信號對從光發(fā)射器發(fā)送的偏振耦合光信號((44)式)進行光強度調(diào)制，之后發(fā)送給光接收器。經(jīng)過二進制幅度鍵控并向光接收器發(fā)送的光調(diào)制信號的電場Eopt-mod(i)可如下式表示。
Eopt-mod(i)∝(1+m(i)aicos2πfRFt)·ACcos(2πfC2(t+T)+φ2(t+T))+ACcos(2πfC3(t+T)+φ3(t+T)) …(46)這里，m(i)是光調(diào)制指數(shù)，其值依賴于向光調(diào)制器輸入的無線電信號的信號強度，并依賴于各個鏈路中無線電基站-無線電終端之間的無線傳輸距離。另外，T表示在交換局-無線電基站間的光傳輸所需的時間，ai(＝0，1)表示電場強度調(diào)制分量。
在光接收器中，在將從光發(fā)射器輸出的偏振耦合光信號((44)式)和從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((46)式)相耦合之后，在光檢測器進行平方律檢波。耦合的光信號的電場Eopt-co可如下式表示。
Eopt-co(i)＝ALO(i)cos(2πfC1t+φ1(t))+(1/γ(i))(1+maicos2πfRFt)·ACcos(2πfC2(t+2T)+φ2(t+2T))+ACcos(2πfC3(t+2T)+φ3(t+2T))] …(47)這里，γ(i)表示各個無線電基站-光接收器鏈路的光傳輸通路損失和無線電基站內(nèi)光調(diào)制器的插入損失等的損失總和，γ(i)＞＞1。
由于(47)式的右邊第一項的光信號從光發(fā)射器直接輸入到光接收器中，所以沒有損失，具有足夠的光強度。因此，通過在光檢測器對(47)式的光信號進行平方律檢波，能夠與作為高靈敏度接收法而公知的外差檢波一樣地，高靈敏度地接收從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((46)式)。
從光檢測器輸出的包括中間頻率為fIF1、fIF2的兩個波的電信號的電場EIF(i)可如下式表示。
EIF(i)∝(m(i)/γ(i))·ai[AC·ALO(i)·cosθ·cos(2πfIF1t+φ1)+AC·ALO(i)·sinθ·cos(2πfIF2t+φ2)] …(48)(φ1＝±[4πfC2T+φ2(t+2T)-φ1(t)])(φ2＝±[4πfC3T+φ3(t+2T)-φ1(t)])這里，φ1、φ2表示中間頻率為fIF1、fIF2的電信號各自的相位分量，θ表示從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((46)式)的偏振方向與從光發(fā)射器輸出的偏振耦合光信號中由(44)式的第一項表示的光信號的偏振方向之間的角度。另外，k(i)是表示光調(diào)制信號的電場分量的系數(shù)，其依賴于各個鏈路中的光傳輸通路長和無線傳輸距離，并滿足下式。
k(i)＝γ(i)/m(i) …(49)
由于在光發(fā)射器中將第一、第二和第三單模光信號的中心頻率控制為設(shè)定的值，因此，可在光接收器中不使用結(jié)構(gòu)復雜的無線電頻帶部件和中間頻率穩(wěn)定電路的情況下得到穩(wěn)定的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號。
而且還可知通過在光發(fā)射器的輸出控制分光器中控制向各個光無線電基站發(fā)送的偏振耦合光信號的光強度，能夠控制作為各個光接收器的光檢測器的輸出而得到的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號的信號強度。
在對包括中間頻率為fIF1、fIF2的兩個波的電信號進行包絡(luò)檢波之后，使檢波后的電信號通過低通濾波器而得到的電信號的電場EBB(i)可如下式表示。
EBB(i)∝(1/k(i))2ai2(AC2·ALO(i)2·cos2θ+AC2·ALO(i)2·sin2θ)＝(1/k(i))2ai2AC2ALO(i)2…(50)這里，由于從光發(fā)射器輸出的偏振耦合光信號((44)式)具有相互垂直的偏振方向和相等的光強度，因此可知，低通濾波器的輸出信號強度對從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((46)式)的偏振方向不敏感。另外，當在第十一發(fā)明中使用第三或第四發(fā)明的光接收器時，在加法器或相位調(diào)整加法器中得到的電信號也一樣。
(第十二發(fā)明)第十二發(fā)明是在第六發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)中，使用可個別地對向多個無線電基站分別發(fā)送的光載波信號(偏振耦合光信號)的光強度進行設(shè)定的輸出控制分光器，來代替光發(fā)射器的第一分光器，使用可個別地對向多個光接收器分別輸出的第一單模光信號的光強度進行設(shè)定的輸出控制分光器，來代替第二分光器。
根據(jù)第十二發(fā)明，光發(fā)射器分別以預定的光強度向多個無線電基站發(fā)送第二單模光信號和第三單模光信號兩個波的偏振耦合光信號，并分別以預定的光強度向多個光接收器輸出第一單模光信號。
向無線電基站發(fā)送的偏振耦合光信號的電場Eopt-c(i)和向光接收器輸出的光信號的電場Eopt-LO(i)可分別表示如下。
Eopt-c(i)＝AC(i)cos(2πfC2t+φ2(t))+AC(i)cos(2πfC3t+φ3(t))…(51)Eopt-LO(i)＝ALO(i)cos(2πfC1t+φ1(t)) …(52)
在無線電基站中，使用從無線電終端發(fā)送的無線電信號對從光發(fā)射器發(fā)送的偏振耦合光信號((51)式)進行光強度調(diào)制，之后發(fā)送給光接收器。經(jīng)過二進制幅度鍵控并向光接收器發(fā)送的光調(diào)制信號的電場Eopt-mod(i)可如下式表示。
Eopt-mod(i)∝(1+m(i)aicos2πfRFt)·[AC(i)cos(2πfC2(t+T)+φ2(t+T))+AC(i)cos(2πfC3(t+T)+φ3(t+T))]…(53)這里，m(i)是光調(diào)制指數(shù)，其值依賴于向光調(diào)制器輸入的無線電信號的信號強度，并依賴于各個鏈路中的無線電基站-無線電終端之間的無線傳輸距離。另外，T表示在交換局-無線電基站間的光傳輸所需的時間，ai(＝0，1)表示電場強度調(diào)制分量。
在光接收器中，在將從光發(fā)射器輸出的光信號((52)式)和從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((53)式)相耦合之后，在光檢測器進行平方律檢波。耦合的光信號的電場Eopt-co(i)可如下式表示。
Eopt-co(i)＝ALO(i)cos(2πfC1t+φ1(t))+(1/γ(i))(1+maicos2πfRFt)·[AC(i)cos(2πfC2(t+2T)+φ2(t+2T))+AC(i)cos(2πfC3(t+2T)+φ3(t+2T))]…(54)這里，γ(i)表示各個無線電基站-光接收器鏈路的光傳輸通路損失和無線電基站內(nèi)光調(diào)制器的插入損失等的損失總和，γ(i)＞＞1。
由于(54)式的右邊第一項的光信號從光發(fā)射器直接輸入到光接收器中，所以沒有損失，具有足夠的光強度。因此，通過在光檢測器對(54)式的光信號進行平方律檢波，能夠與作為高靈敏度接收法而公知的外差檢波一樣地，高靈敏度地接收從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((53)式)。
從光檢測器輸出的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號的電場EIF(i)可如下式表示。
EIF(i)∝(m(i)/γ(i))·ai[ALO(i)·AC(i)·cosθ·cos(2πfIF1t+φ1)+ALO(i)·AC(i)·sinθ·cos(2πfIF2t+φ2)]
＝(1/k(i))ai[ALO(i)·AC(i)·cosθ·cos(2πfIF1t+φ1)+ALO(i)·AC(i)·sinθ·cos(2πfIF2t+φ2)] …(55)(φ1＝±[4πfC2T+φ2(t+2T)-φ1(t)])(φ2＝±[4πfC3T+φ3(t+2T)-φ1(t)])這里，φ1、φ2表示中間頻率為fIF1、fIF2的電信號各自的相位分量，θ表示從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((53)式)的偏振方向與從光發(fā)射器發(fā)送的偏振耦合光信號中由(51)式的第一項表示的光信號的偏振方向之間的角度。另外，k(i)是表示光調(diào)制信號的電場分量的系數(shù)，其依賴于各個鏈路中的光傳輸通路長和無線傳輸距離，并滿足下式。
k(i)＝γ(i)/m(i) …(56)由于在光發(fā)射器中將第一、第二和第三單模光信號的中心頻率控制為設(shè)定的值，因此，可在各個光接收器中不使用結(jié)構(gòu)復雜的無線電頻帶部件和中間頻率穩(wěn)定電路的情況下獲得穩(wěn)定的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號。
而且還可知通過在光發(fā)射器的輸出控制分光器中控制向各個無線電基站發(fā)送的偏振耦合光信號的光強度和向各個光接收器輸出的光信號的光強度，能夠控制作為各個光接收器的光檢測器的輸出而得到的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號的信號強度。
在對包括中間頻率為fIF1、fIF2的兩個波的電信號進行包絡(luò)檢波之后，使檢波后的電信號通過低通濾波器而獲得的電信號的電場EBB(i)可如下式表示。
EBB(i)∝(1/k(i))2ai2(ALO(i)2AC(i)2cos2θ+ALO(i)2AC(i)2sin2θ)＝(1/k(i))2ai2ALO(i)2AC(i)2…(57)這里，由于從光發(fā)射器發(fā)送的偏振耦合光信號((51)式)具有相互垂直的偏振方向和相等的光強度，因此可知，在任意的光接收器中，低通濾波器的輸出信號強度對從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號((53)式)的偏振方向不敏感。另外，當在第十二發(fā)明中使用第三或第四發(fā)明的光接收器時，在加法器或相位調(diào)整加法器中得到的電信號也一樣。
(第十三發(fā)明)第十三發(fā)明具有第七～第十二發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)中的光發(fā)射器的輸出控制分光器，其中該輸出控制分光器設(shè)定分路輸出的各個光信號的光強度，使得從光接收器的光檢測器輸出的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號的信號強度不依賴于從無線電基站接收的光信號的光強度而為恒定。
在第七～第十二發(fā)明中，從光檢測器輸出的包括中間頻率為fIF1、fIF2的兩個波的電信號的電場EIF(i)分別如(20)式、(27)式、(34)式、(41)式、(48)式、(55)式所示，其信號強度PIF(i)可由下式表示。
PIF(i)∝(1/k(i))2ai2ALO2AC(i)2…(58)PIF(i)∝(1/k(i))2ai2ALO(i)2AC2…(59)PIF(i)∝(1/k(i))2ai2ALO(i)2AC(i)2…(60)PIF(i)∝(1/k(i))2ai2AC(i)2ALO2…(61)PIF(i)∝(1/k(i))2ai2AC2ALO(i)2…(62)PIF(i)∝(1/k(i))2ai2AC(i)2ALO(i)2…(63)因此，控制向各個無線電基站發(fā)送的光載波信號和/或向各個光接收器輸出的光信號的光強度，以分別使AC(i)/k(i)、ALO(i)/k(i)、ALO(i)AC(i)/k(i)分別恒定，從而能夠使從光接收器的光檢測器輸出的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號的信號強度保持恒定，而與光傳輸通路長和無線傳輸距離無關(guān)。由此，由于輸出恒定強度的中間頻率的電信號，所以無需在中間頻率中調(diào)節(jié)放大器的增益，從而能夠確保不受該中間頻率的增益調(diào)整性能限制的廣泛的動態(tài)范圍。
(第十四發(fā)明)第十四發(fā)明具有第七～第十二發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)中的光發(fā)射器的輸出控制分光器，其中該輸出控制分光器設(shè)定向各個無線電基站發(fā)送的光載波信號和/或向各個光接收器輸出的光信號的光強度，使得從光接收器的光檢測器輸出的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號的信號強度在所有的光接收器中均一。
例如如第八發(fā)明那樣，在將第一單模光信號分為多路后向多個無線電基站發(fā)送，并分別以預定的光強度向多個光接收器輸出偏振耦合光信號的結(jié)構(gòu)中，與(59)式對應地如下定義用于高質(zhì)量接收來自無線電終端的發(fā)送信號的條件。
ALO(i)AC/k(i)≥Ath…(64)另外，假定鏈路數(shù)為N，光調(diào)制信號電場系數(shù)k(i)的最大值為kmax。
1≤i≤N，k(i)kmax…(65)在第一～第六發(fā)明中，由于從光發(fā)射器分配給各個光接收器的光信號強度相等，因此，為了使(64)式在任何鏈路中都成立，需要向所有的鏈路分配即使從無線電基站發(fā)送的光信號強度最小時也能夠獲得良好的接收特性的光信號強度。
ALO(i)AC/kmax≥Ath…(66)因此，從光發(fā)射器向所有的光接收器提供的光信號強度的總和Pall為Pall≥∑R{ALO(i)}2[i＝1～N]＝(RAth2/Ac2)·kmax2N…(67)這里，R為比例常數(shù)。
另一方面，在本發(fā)明中，向所有的光接收器提供的光信號強度的總和Pall’為Pall’≥∑R{ALO(i)}2[i＝1～N]＝(RAth2/Ac2)·∑{k(i)}2[i＝1～N] …(68)這里，由(65)式可知，由于∑{k(i)}2[i＝1～N]kmax2N…(69)成立，因此下式成立。
Pall’≤Pall…(70)即，根據(jù)本發(fā)明，能夠以比第一～第六發(fā)明中的光信號強度小的光信號強度提供相同數(shù)量的鏈路。其效果作為共用效果系數(shù)α可由下式表示。
α＝Pall/Pall’＝(kmax2N)/(∑{k(i)}2[i＝1～N])≥1…(71)由此可以說，根據(jù)本方式能夠提供數(shù)量上為第一～第六發(fā)明的α倍的無線電基站-光接收器鏈路。
為了示出具體的效果，對于各個無線電基站-光接收器鏈路中的調(diào)制光信號損失系數(shù)k(i)可表示為下式的一個示例，計算α。
{k(i)}2＝ik02(kmax2＝Nk02) …(72)(72)式例如在交換局與N個無線電基站之間具有均等的配置間隔，并且所有無線電基站中的無線傳輸距離相等的情況下成立。
α＝(kmax2N)/(∑{k(i)}2[i＝1～N])＝(Nk02·N)/(∑ik02[i＝1～N])＝(N2)/(N(N+1)/2)＝2/(1+(1/N))＜2 …(73)從該結(jié)果可知，對于第一～第六發(fā)明的增益根據(jù)N值而改變，其值略小于3dB。即，根據(jù)本發(fā)明能夠提供近似兩倍于以往技術(shù)的數(shù)量的無線電基站-光接收器鏈路。
由此，根據(jù)本發(fā)明，可通過增加可分配的鏈路數(shù)來獲得更大的共用效果，其結(jié)果可降低系統(tǒng)整體的成本。
在第七、第九以及第十～第十一發(fā)明中對向無線電基站發(fā)送的光信號或向光接收器輸出的光信號的各個光強度進行調(diào)整的情況下，也能獲得相同的效果。
(第十五發(fā)明)第十五發(fā)明具有第七～第十二發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)中的光發(fā)射器的輸出控制分光器，其中該輸出控制分光器設(shè)定向各個無線電基站發(fā)送的光載波信號和/或向各個光接收器輸出的光信號的光強度，以使從光接收器的光檢測器輸出的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號的信噪比在所有的光接收器中均一。
例如如第八發(fā)明那樣，在將第一單模光信號分為多路后向多個無線電基站發(fā)送，并分別以預定的光強度向多個光接收器輸出偏振耦合光信號的結(jié)構(gòu)中，從光接收器的光檢測器輸出的電信號的信噪比SNR可如下式表示。
SNR＝(S2·PLO(i)·Pc·ai/k(i)2)/(2eSPLO(i)RLB+2kTFB)＝{(S2·PLO(i))/(NshotPLO(i)+Nthermal)}Ps(i)＝G(PLO(i))·Ps(i) …(74)
(Ps(i)＝Pc·ai/k(i)2，Nshot＝2eSRLB，Nthermal＝2kTFB)這里，S表示光檢測器的靈敏度，Ps(i)表示各個鏈路的光調(diào)制信號強度，PL表示負荷電阻，e表示電子電荷，k表示玻耳茲曼系數(shù)，T表示溫度，F(xiàn)表示光接收器的噪聲指數(shù)，B表示信號帶寬，G(x)為下式表示的函數(shù)。
G(x)＝S2x/(Nshotx+Nthermal) …(75)在各個鏈路中，如下式定義高質(zhì)量接收來自無線電終端的發(fā)送信號的條件。
G(PLO(i))≥SNRth/Ps(i) …(76)這里，SNRth表示所需的信噪比。
在第一～第六發(fā)明中，由于從光發(fā)射器向各個光接收器分配的光信號強度相等，因此，為了使(76)式在任何鏈路中都成立，需要向所有的鏈路分配即使從無線電基站發(fā)送的光信號強度最小時也能夠獲得良好的接收特性的光信號強度。
若假定蒙受最大損失的鏈路(k(i)是＝kmax)的調(diào)制光信號強度為Ps-min，則從光發(fā)射器向所有的光接收器提供的光信號強度的總和Pall為Pall＝∑G-1(SNRth/Ps-min)[i＝1～N]＝G-1(SNRth/Ps-min)·N …(77)另一方面，在本發(fā)明中，向所有的光接收器提供的光信號強度的總和Pall’為Pall’＝∑G-1(SNRth/Ps(i))[i＝1～N] …(78)這里，由dG(x)/dx＝(d/dx)(S2x/(Nshotx+Nthermal))＝S2Nthermal/(Nshotx+Nthermal)2＞0 …(79)可知，G(PLO(i))相對于PLO(i)單調(diào)增加，因此下式成立。
∑G-1(SNRth/Ps(i))≤∑G-1(SNRth/Ps-min) …(80)由此可知Pall’≤Pall…(81)成立。與第十四發(fā)明一樣，能夠以比第一～第六發(fā)明的光信號強度小的光信號強度提供相同數(shù)量的鏈路，因此可降低系統(tǒng)整體的成本。
在第七、第九以及第十～第十二發(fā)明中對向無線電基站發(fā)送的光信號或向光接收器輸出的光信號的各個光強度進行調(diào)整的情況下，也能獲得相同的效果。
(第十六發(fā)明)第十六發(fā)明是一種光-無線電混合傳輸方法，其中，交換局具有光發(fā)射器和光接收器，光發(fā)射器通過光傳輸通路向無線電基站發(fā)送光載波信號，無線電基站接收用發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制的無線電信號(頻率為fRF)，并使用所接收的無線電信號對光載波信號進行光調(diào)制，然后將該光調(diào)制信號通過光傳輸通路發(fā)送到交換局中，光接收器接收并檢波光調(diào)制信號，從而再生發(fā)送數(shù)據(jù)，所述第十六發(fā)明的特征在于光發(fā)射器和光接收器。
光發(fā)射器將第一單模光信號(中心頻率為fC1)作為光載波信號發(fā)送給無線電基站，將以使第二單模光信號(中心頻率為fC2)和第三單模光信號(中心頻率為fC3)的偏振方向互相垂直且光強度相等地對兩個波進行垂直偏振耦合而得到的偏振耦合光信號輸出給光接收器，第一、第二和第三單模光信號的中心頻率fC1、fC2、fC3被控制得滿足下式，|fC1-fC2|＝fRF±fIF1|fC1-fC3|＝fRF±fIF2其中，fRF是無線電信號的頻率，fIF1、fIF2是預定的中間頻率。
光接收器耦合從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號和從光發(fā)射器輸出的偏振耦合光信號，然后對檢測被耦合的光信號而獲得的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號進行檢波，并對其輸出信號進行低通濾波，生成所述發(fā)送數(shù)據(jù)。
(第十七發(fā)明)第十七發(fā)明是一種光-無線電混合傳輸方法，其中，交換局具有光發(fā)射器和光接收器，光發(fā)射器通過光傳輸通路向無線電基站發(fā)送光載波信號，無線電基站接收用發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制的無線電信號(頻率為fRF)，并使用所接收的無線電信號對光載波信號進行光調(diào)制，然后將該光調(diào)制信號通過光傳輸通路發(fā)送給交換局，光接收器接收并檢波光調(diào)制信號，從而再生發(fā)送數(shù)據(jù)，所述第十七發(fā)明的特征在于光發(fā)射器和光接收器。
光發(fā)射器將第一單模光信號(中心頻率為fC1)輸出給光接收器，通過以使第二單模光信號(中心頻率為fC2)和第三單模光信號(中心頻率為fC3)的偏振方向互相垂直且光強度相等地對兩個波進行垂直偏振耦合，來生成偏振耦合光信號，并將其作為光載波信號發(fā)送給無線電基站，第一、第二和第三單模光信號的中心頻率fC1、fC2、fC3被控制得滿足下式，|fC1-fC2|＝fRF±fIF1|fC1-fC3|＝fRF±fIF2其中，fRF是無線電信號的頻率，fIF1、fIF2是預定的中間頻率。
光接收器耦合從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號和從光發(fā)射器輸出的光信號，然后對檢測被耦合的光信號而獲得的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號進行檢波，并對其輸出信號進行低通濾波，生成發(fā)送數(shù)據(jù)。
(第十八發(fā)明)第十八發(fā)明與第十六、十七發(fā)明有關(guān)，其中，光接收器分離中間頻率為fIF1、fIF2的電信號，并分別對中間頻率為fIF1的電信號和中間頻率為fIF2的電信號進行檢波，然后將各個輸出信號來生成發(fā)送數(shù)據(jù)。
(第十九發(fā)明)第十九發(fā)明與在第十六、十七發(fā)明有關(guān)，其中，光接收器分離中間頻率為fIF1、fIF2的電信號，并分別對中間頻率為fIF1的電信號和中間頻率為fIF2的電信號進行檢波，然后將各個輸出信號的相位均衡后相加，從而生成發(fā)送數(shù)據(jù)。
發(fā)明效果本發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)在由無線電基站發(fā)送用無線電信號調(diào)制的光調(diào)制信號，并由交換局的光接收器接收該光調(diào)制信號的結(jié)構(gòu)中，在光接收器中不使用無線電頻帶的光調(diào)制器、光放大器、中間頻率穩(wěn)定電路以及偏振動態(tài)補償電路等，而利用一個光檢測器就能夠獲得穩(wěn)定的中間頻率的調(diào)制信號。由此，光-無線電混合傳輸系統(tǒng)能夠以低廉且簡單的結(jié)構(gòu)高靈敏度地接收從無線電基站發(fā)送的光調(diào)制信號，因此能夠拓寬無線區(qū)域和降低系統(tǒng)成本。
另外，本發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)通過控制從交換局的光發(fā)射器向無線電基站和光接收器提供的光信號的光強度，能夠抑制光檢測器的輸出變動，從而能夠放大動態(tài)范圍。另外，通過控制分配給無線電基站-光接收器鏈路的光強度，能夠避免在部分鏈路中光強度過強或光強度過小的狀態(tài)，從而能夠通過一個光發(fā)射器容納多個無線電基站-光接收器鏈路。


圖1是本發(fā)明光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的第一實施方式的示意圖；圖2是偏振耦合單元的結(jié)構(gòu)例的示意圖；圖3是光接收器120(A)的第一結(jié)構(gòu)例的示意圖；圖4是光接收器120(A)的第二結(jié)構(gòu)例的示意圖；圖5是光接收器120(A)的第三結(jié)構(gòu)例的示意圖；圖6是第一實施方式以及光接收器120(A)的第一結(jié)構(gòu)例中的各個信號頻譜的一個示例的示意圖；圖7是第一實施方式以及光接收器120(A)的第二、第三結(jié)構(gòu)例中的各個信號頻譜的一個示例的示意圖；圖8是第一實施方式以及光接收器120(A)的第三結(jié)構(gòu)例中的各個信號的時序圖；圖9是本發(fā)明光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的第二實施方式的示意圖；圖10是偏振耦合單元的結(jié)構(gòu)例的示意圖；圖11是光接收器120(B)的第一結(jié)構(gòu)例的示意圖；圖12是光接收器120(B)的第二結(jié)構(gòu)例的示意圖；圖13是光接收器120(B)的第三結(jié)構(gòu)例的示意圖；圖14是第二實施方式以及光接收器120(B)的第一結(jié)構(gòu)例中的各個信號頻譜的一個示例的示意圖；圖15是第二實施方式以及光接收器120(B)的第二、第三結(jié)構(gòu)例中的各個信號頻譜的一個示例的示意圖；圖16是第二實施方式以及光接收器120(B)的第三結(jié)構(gòu)例中的各個信號的時序圖；
圖17是本發(fā)明光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的第三實施方式的示意圖；圖18是本發(fā)明光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的第四實施方式的示意圖；圖19是本發(fā)明光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的第五實施方式的示意圖；圖20是本發(fā)明光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的第六實施方式的示意圖；圖21是本發(fā)明光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的第七實施方式的示意圖；圖22是第五～第七實施方式中各個信號頻譜的一個示例的示意圖；圖23是本發(fā)明光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的第八實施方式的示意圖；圖24是本發(fā)明光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的第九實施方式的示意圖；圖25是本發(fā)明光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的第十實施方式的示意圖；圖26是第八～第十實施方式中各個信號頻譜的一個示例的示意圖；圖27是以往的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的示意圖；圖28是光接收器的結(jié)構(gòu)例的示意圖；圖29是以往的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)中各個信號頻譜的一個示例的示意圖。
具體實施例方式
(第一實施方式)圖1示出了本發(fā)明光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的第一實施方式。在本實施方式中，基于在交換局100上連接了一個無線電基站300，并在該無線電基站300上連接了一個無線電終端400的結(jié)構(gòu)例進行說明。
如圖1所示，交換局100具有光發(fā)射器110(A1)和光接收器120(A)。光發(fā)射器110(A1)包括分別輸出單模光信號(中心頻率為fC1、fC2、fC3)1a、1b、1c的單模光源111、112、113以及偏振耦合單元114，該偏振耦合單元114輸入單模光信號1b、1c，并輸出以使偏振方向彼此垂直且光強相等地進行了垂直偏振耦合的偏振耦合光信號1d。單模光信號1a作為光載波信號，通過光傳輸通路201向無線電基站300發(fā)送，并輸入到無線電基站300的光調(diào)制器301中。
另一方面，無線電終端400將從振蕩器401輸入到調(diào)制器402中的電載波信號(頻率為fRF)使用發(fā)送數(shù)據(jù)1e進行振幅調(diào)制，然后例如作為毫米頻帶的無線電信號1f從天線403向無線電基站300發(fā)送。無線電基站300通過天線302接收用發(fā)送數(shù)據(jù)1e調(diào)制的無線電信號1f，并輸入到光調(diào)制器301中。光調(diào)制器301使用接收的無線電信號對從光發(fā)射110(A1)發(fā)送來的光信號1a進行光強度調(diào)制，并將該光調(diào)制信號1g通過光傳輸通路202向交換局100的光接收器120(A)發(fā)送。
光接收器120(A)輸入從無線電基站300的光發(fā)射器301發(fā)送來的光調(diào)制信號1g和從交換局100內(nèi)的光發(fā)射器110(A1)的偏振耦合單元114輸出的偏振耦合光信號1d，并再生與從無線電終端400經(jīng)由無線電基站300傳輸?shù)陌l(fā)送數(shù)據(jù)1e對應的發(fā)送數(shù)據(jù)1k。
圖2示出了偏振耦合單元114的結(jié)構(gòu)例。如圖2所示，單模光信號1b、1c通過偏振調(diào)整器1141、1142被調(diào)整為偏振方向彼此垂直，通過輸出調(diào)整器1143、1144被調(diào)整為光強度彼此相等，并通過保偏光耦合器145被垂直偏振耦合，然后作為偏振耦合光信號1d被輸出。該結(jié)構(gòu)僅為一個例子，例如單模光源112、113也可以具有偏振調(diào)整1141、1142和輸出調(diào)整器1143、1144的功能，而偏振耦合單元114可以僅由保偏光耦合器145構(gòu)成。
圖3示出了光接收器120(A)的第一結(jié)構(gòu)例。圖6示出了第一實施方式以及光接收器120(A)的第一結(jié)構(gòu)例中的各個信號頻譜的一個示例。
在圖3中，光接收器120(A1)由光耦合器121、光檢測器122、電檢波器123以及低通濾波器(LPF)124構(gòu)成。光耦合器121耦合從無線電基站300發(fā)送來的光調(diào)制信號1g和從光發(fā)射器110(A1)輸出的偏振耦合光信號1d，光檢測器122將耦合的光信號1h((4)式)轉(zhuǎn)換成電信號。
這里，在光發(fā)射器110(A)中，控制單模光信號1a、1b、1c的中心頻率fC1、fC2、fC3以滿足下式|fC1-fC2|＝fRF±fIF1|fC1-fC3|＝fRF±fIF2其中，fRF是無線電信號1f的頻率，fIF1、fIF2是預定的中間頻率。由此，在光接收器120(A1)中，作為光檢測器122的輸出，可直接獲得中間頻率為fIF1、fIF2的兩個穩(wěn)定波的電信號1i((5)式)，而無需使用毫米頻帶部件或中間頻率穩(wěn)定電路。另外，通過從光發(fā)射器110(A1)向光接收器120(A1)輸入光強度足夠大的偏振耦合光信號1d，可以獲得光外差檢波的增益。從光檢測器122輸出的電信號1i在電檢波器123中被檢波，然后通過使該檢波信號1j經(jīng)過低通濾波器124，可以獲得發(fā)送數(shù)據(jù)1k((6)式)。
這里，由于從光發(fā)射器110(A1)輸出的偏振耦合光信號1d具有彼此垂直的偏振方向和彼此相等的光強度，因此，從低通濾波器124輸出的數(shù)據(jù)信號1k為不依賴于從無線電基站300發(fā)送的光調(diào)制信號1g的偏振方向的固定的值。
圖4示出了光接收器120(A)的第二結(jié)構(gòu)例。圖7示出了第一實施方式以及光接收器120(A)的第二結(jié)構(gòu)例中各個信號頻譜的一個示例。
在圖4中，光接收120(A2)由光耦合121、光檢測122、濾波器125、電檢波器123-1、123-2以及加法器126構(gòu)成。光耦合器121耦合從無線電基站300發(fā)送來的光調(diào)制信號1g和從光發(fā)射器110(A1)輸出的偏振耦合光信號1d，光檢測器122將耦合的光信號1h((4)式)轉(zhuǎn)換成電信號。于是，根據(jù)上述的頻率關(guān)系，作為光檢測器122的輸出，可直接獲得中間頻率為fIF1、fIF2的兩個穩(wěn)定波的電信號1i((5)式)。
濾波器125輸入中間頻率為fIF1、fIF2的電信號1i((5)式)，并將其分離成中間頻率為fIF1的電信號1i1((13)式)和中間頻率為fIF2的電信號1i2((14)式)。各個電信號“1i1、1i2分別被電檢波器123-1、123-2檢波，然后由加法器126將各個檢波信號相加，由此可以得到發(fā)送數(shù)據(jù)1k((15)式)。
這里，由于從光發(fā)射器110(A1)輸出的偏振耦合光信號1d具有彼此垂直的偏振方向和彼此相等的光強度，因此，從加法器126輸出的數(shù)據(jù)信號1k為不依賴于從無線電基站300發(fā)送來的光調(diào)制信號1g的偏振方向的固定的值。
圖5示出了光接收器120(A)的第三結(jié)構(gòu)例。圖7和圖8示出了第一實施方式以及光接收器120(A)的第三結(jié)構(gòu)例中各個信號的頻譜和時序圖的一個示例。
在圖5中，光接收器120(A3)由光耦合器121、光檢測器122、濾波器125、電檢波器123-1、123-2以及相位調(diào)整加法器127構(gòu)成。通過光耦合器121、光檢測器122、濾波器125來輸出中間頻率為fIF1的電信號1i1((13)式)和中間頻率為fIF2的電信號1i2((14)式)，且分別通過電檢波器123-1、123-2檢波該兩個信號的結(jié)構(gòu)和光接收器120(A2)相同。
在本結(jié)構(gòu)中，如圖8所示，假定了由于光傳輸通路201、202的分散而在第一電檢波器的輸出信號1j1和第二電檢波器的輸出信號1j2之間產(chǎn)生時間差ΔT的情形。此時，通過由相位調(diào)整加法器127將輸出信號1j1、1j2的相位均衡后相加來補償所述時間差，從而得到不受光傳輸通路分散的影響的發(fā)送數(shù)據(jù)1k。
(第二實施方式)圖9示出了本發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的第二實施方式。在本實施方式中，基于在交換局100上連接了一個無線電基站300，并在該無線電基站300上連接了一個無線電終端400的結(jié)構(gòu)例進行說明。
如圖9所示，交換局100具有光發(fā)射器110(B1)和光接收器120(B)。光發(fā)射器110(B1)包括分別輸出單模光信號(中心頻率為fC1、fC2、fC3)2a、2b、2c的單模光源111、112、113以及偏振耦合單元114，該偏振耦合單元114輸入單模光信號1b、1c，并輸出以使偏振方向彼此垂直且光強度相等地進行了垂直偏振耦合的偏振耦合光信號1d。該偏振耦合光信號2d作為光載波信號，通過光傳輸通路201向無線電基站300發(fā)送，并輸入到無線電基站300的光調(diào)制器301中。
另一方面，無線電終端400將從振蕩器401輸入到調(diào)制器402中的電載波信號(頻率為fRF)使用發(fā)送數(shù)據(jù)2e進行振幅調(diào)制，然后例如作為毫米頻帶的無線電信號2f從天線403向無線電基站300發(fā)送。無線電基站300通過天線302接收用發(fā)送數(shù)據(jù)2e調(diào)制的無線電信號2f，并輸入到光調(diào)制器301中。光調(diào)制器301使用接收的無線電信號對從光發(fā)射器110(B1)發(fā)送來的偏振耦合光信號2a進行光強度調(diào)制，并將該光調(diào)制信號2g通過光傳輸通路202向交換局100的光接收器120(B)發(fā)送。
光接收器120(B)輸入從無線電基站300的光發(fā)射器301發(fā)送來的光調(diào)制信號2g和從交換局100內(nèi)的光發(fā)射器110(A1)的單模光源111輸出的光頻率為fC1的光信號2a，并再生與從無線電終端400經(jīng)由無線電基站300傳輸?shù)陌l(fā)送數(shù)據(jù)2e對應的發(fā)送數(shù)據(jù)2k。
圖10示出了偏振耦合單元114的結(jié)構(gòu)例。如圖所示，單模光信號2b、2c通過偏振調(diào)整器1141、1142被調(diào)整為偏振方向彼此垂直，通過輸出調(diào)整器1143、1144被調(diào)整為光強度彼此相等，并通過保偏光耦合145被垂直偏振耦合，然后作為偏振耦合光信號2d被輸出。該結(jié)構(gòu)僅為一個示例，例如單模光源112、113也可以具有偏振調(diào)整器1141、1142和輸出調(diào)整器1143、1144的功能，而偏振耦合單元114可以僅由保偏光耦合器145構(gòu)成。
圖11示出了光接收120(B)的第一結(jié)構(gòu)例。圖14示出了第二實施方式以及光接收器120(B)的第一結(jié)構(gòu)例中各個信號頻譜的一個示例。
在圖11中，光接收器120(B1)由光耦合器121、光檢測器122、電檢波器123以及低通濾波器(LPF)124構(gòu)成。光耦合器121耦合從無線電基站300發(fā)送來的光調(diào)制信號2g和從光發(fā)射器110(B1)輸出的光信號2a，光檢測器122將耦合的光信號2h((10)式)轉(zhuǎn)換成電信號。
這里，在光發(fā)射器110(B)中，控制單模光信號2a、2b、2c的中心頻率fC1、fC2、fC3以滿足下式|fC1-fC2|＝fRF±fIF1|fC1-fC3|＝fRF±fIF2其中，fRF是無線電信號2f的頻率，fIF1、fIF2是預定的中間頻率。由此，在光接收器120(B1)中，作為光檢測器122的輸出，可直接獲得中間頻率為fIF1、fIF2的兩個穩(wěn)定波的電信號2i((11)式)，而無線使用毫米頻帶部件或中間頻率穩(wěn)定電路。另外，通過從光發(fā)射110(B1)向光接收器120(B1)輸入光強度足夠大的光信號2a，可以獲得光外差檢波的增益。從光檢測器122輸出的電信號2i在電檢波器123中被集中檢波，然后通過使該檢波信號2j經(jīng)過低通濾波器124，可以獲得發(fā)送數(shù)據(jù)2k((12)式)。
這里，由于從光發(fā)射器110(B1)發(fā)送的載波光信號(偏振耦合光信號2d)具有彼此垂直的偏振方向和彼此相等的光強度，因此，從低通濾波器124輸出的數(shù)據(jù)信號2k為不依賴于從無線電基站300發(fā)送的光調(diào)制信號2g的偏振方向的固定的值。
圖12示出了光接收器120(B)的第二結(jié)構(gòu)例。圖15示出了第二實施方式以及光接收器120(B)的第二結(jié)構(gòu)例中各個信號頻譜的一個示例。
在圖12中，光接收器120(B2)由光耦合器121、光檢測器122、濾波器125、電檢波器123-1、123-2以及加法器126構(gòu)成。光耦合器121耦合從無線電基站300發(fā)送來的光調(diào)制信號2g和從光發(fā)射器110(B1)輸出的光信號2a，光檢測器122將耦合的光信號2h((10)式)轉(zhuǎn)換成電信號。于是，根據(jù)上述的頻率關(guān)系，作為光檢測器122的輸出，可直接獲得中間頻率為fIF1、fIF2的兩個穩(wěn)定波的電信號2i((11)式)。
濾波器125輸入中間頻率為fIF1、fIF2的電信號2i((11)式)，并將其分離成中間頻率為fIF1的電信號2i1((13)式)和中間頻率為fIF2的電信號2i2((14)式)。各個電信號2i1、2i2分別被電檢波器123-1、123-2檢波，然后由加法器126將各個檢波信號相加，由此可以得到發(fā)送數(shù)據(jù)2k((15)式)。
這里，由于從光發(fā)射器110(B1)發(fā)送的載波光信號(偏振耦合光信號2d)具有彼此垂直的偏振方向和彼此相等的光強度，因此，從加法器126輸出的數(shù)據(jù)信號2k為不依賴于從無線電基站300發(fā)送來的光調(diào)制信號2g的偏振方向的固定的值。
圖13示出了光接收器120(B)的第三結(jié)構(gòu)例。圖15和圖16示出了第二實施方式以及光接收器120(B)的第三結(jié)構(gòu)例中各個信號的頻譜和時序圖的一個示例。
在圖13中，光接收器120(B3)由光耦合器121、光檢測器122、濾波器125、電檢波器123-1、123-2以及相位調(diào)整加法器127構(gòu)成。通過光耦合器121、光檢測器122、濾波器125來輸出中間頻率為fIF1的電信號2i1((13)式)和中間頻率為fIF2的電信號2i2((14)式)，且分別通過電檢波器123-1、123-2檢波該兩個信號的結(jié)構(gòu)和光接收器120(B2)相同。
在本結(jié)構(gòu)中，如圖16所示，假定了由于光傳輸通路201、202的分散而在第一電檢波器的輸出信號2j1和第二電檢波器的輸出信號2j2之間產(chǎn)生時間差ΔT的情形。此時，通過由相位調(diào)整加法器127將輸出信號2j1、2j2的相位均衡后相加來補償所述時間差，從而得到不受光傳輸通路分散的影響的發(fā)送數(shù)據(jù)2k。
(第三實施方式)圖17示出了本發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的第三實施方式。在本實施方式中，基于在交換局100上連接了多個無線電基站300-1～300-3，并在各個無線電基站300上分別連接了無線電終端(圖中省略)的結(jié)構(gòu)例進行說明。
如圖17所示，交換局100具有光發(fā)射器110(A2)和多個光接收器120(A)-1～120(A)-3。光發(fā)射器110(A2)包括分別輸出單模光信號(中心頻率為fC1、fC2、fC3)1a、1b、1c的單模光源111、112、113；偏振耦合單元114，其輸入單模光信號1b、1c，并輸出以使偏振方向彼此垂直且光強度相等地進行了垂直偏振耦合的偏振耦合光信號1d；將單模光信號1a分為多路的分光器115；以及將偏振耦合光信號1d分為多路的分光器116。被分為多路的單模光信號1a分別作為光載波信號，通過光傳輸通路201向多個無線電基站300-1～300-3發(fā)送，并輸入到各個無線電基站300的光調(diào)制器301中。
另一方面，無線電基站300-1～300-3通過天線302接收用發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制的無線電信號，并將其輸入到光調(diào)制器301中。光調(diào)制器301使用接收的無線電信號對從光發(fā)射器110(A2)發(fā)送來的光信號1a進行光強度調(diào)制，并將該光調(diào)制信號1g1～1g3通過光傳輸通路202向交換局100的各個光接收器120(A)-1～120(A)-3發(fā)送。
光接收器120(A)-1～120(A)-3分別輸入從無線電基站300的光發(fā)射器301-1～301-3發(fā)送來的光調(diào)制信號1g1～1g3和被交換局100內(nèi)的光發(fā)射器110(A2)的分光器116分路的偏振耦合光信號1d，并分別再生發(fā)送數(shù)據(jù)1k1～1k3。
本實施方式的特征在于在圖1所示的第一實施方式的結(jié)構(gòu)中，在光發(fā)射器110(A2)中具備將光信號1a進行分路的分光器115以及將偏振耦合光信號1d進行分路的分光器116，從而擴展到多個無線電基站300-1～300-3和多個光接收器120(A)-1～120(A)-3的關(guān)系上。一組無線電基站300和光接收器120(A)的關(guān)系、特別是光接收器120(A)的結(jié)構(gòu)以及由從無線電基站300發(fā)送來的光調(diào)制信號1g再生發(fā)送數(shù)據(jù)1k的功能與第一實施方式相同。
(第四實施方式)圖18示出了本發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的第四實施方式。在本實施方式中，基于在交換局100上連接了多個無線電基站300-1～300-3，并在各個無線電基站300上分別連接了無線電終端(圖中省略)的結(jié)構(gòu)例進行說明。
如圖18所示，交換局100具有光發(fā)射器110(B2)和多個光接收器120(B)-1～120(B)-3。光發(fā)射器110(B2)包括分別輸出單模光信號(中心頻率為fC1、fC2、fC3)2a、2b、2c的單模光源111、112、113；偏振耦合單元114，其輸入單模光信號2b、2c，并輸出以使偏振方向彼此垂直且光強度相等地進行了垂直偏振耦合的偏振耦合光信號2d；將單模光信號2a分為多路的分光器115；以及將偏振耦合光信號2d分為多路的分光器116。被分為多路的偏振耦合光信號2d分別作為光載波信號，通過光傳輸通路201向多個無線電基站300-1～300-3發(fā)送，并輸入到各個無線電基站300的光調(diào)制器301中。
另一方面，無線電基站300-1～300-3通過天線302接收用發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制的無線電信號，并將其輸入到光調(diào)制器301中。光調(diào)制器301使用接收的無線電信號對從光發(fā)射器110(B2)發(fā)送來的偏振耦合光信號2d進行光強度調(diào)制，并將該光調(diào)制信號2g1～2g3通過光傳輸通路202向交換局100的各個光接收器120(B)-1～120(B)-3發(fā)送。
光接收器120(B)-1～120(B)-3分別輸入從無線電基站300的光發(fā)射器301發(fā)送來的光調(diào)制信號2g1～2g3和被交換局100內(nèi)的光發(fā)射器110(B2)的分光器115分路的光信號2a，并分別再生發(fā)送數(shù)據(jù)2k1～2k3。
本實施方式的特征在于在圖9所示的第二實施方式的結(jié)構(gòu)中，在光發(fā)射器110(B2)中具備對光信號2a進行分路的分光器115和將偏振耦合光信號2d進行分路的分光器116，從而擴展到多個無線電基站300-1～300-3和多個光接收器120(B)-1～120(B)-3的關(guān)系上。一組無線電基站300和光接收器120(B)的關(guān)系、特別是光接收器120(B)的結(jié)構(gòu)以及由從無線電基站300發(fā)送來的光調(diào)制信號2g再生發(fā)送數(shù)據(jù)2k的功能與第二實施方式相同。
(第五實施方式)圖19示出了本發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的第五實施方式。本實施方式的特征在于在圖17所示的第三實施方式的結(jié)構(gòu)中，使用可個別地對分路的各光信號1a的光強度進行設(shè)定的輸出控制分光器117，來代替對單模光信號1a進行分路然后作為載波光信號向多個無線電基站300-1～300-3發(fā)送的分光器115。本實施方式的光發(fā)射器110(A3)的其它結(jié)構(gòu)與第三實施方式中的光發(fā)射器110(A2)相同。
在本實施方式中，假定了由于由交換局100和各個無線電基站300-1～300-3之間的光傳輸通路長度而造成的光損失，或者由各個無線電基站300-1～300-3和無線電終端之間的無線傳輸距離而引起的無線電信號強度差，在各個光接收器120(A)-1～120(A)-3所接收的光調(diào)制信號1g1～1g3中產(chǎn)生光強度差的情形。根據(jù)該狀況，通過輸出控制分光器117調(diào)整向各個無線電基站300-1～300-3發(fā)送的光載波信號(光信號1a)的光強度。由此，如圖22所示，分別調(diào)整從無線電基站300發(fā)送來的光調(diào)制信號1g的光強度(fC1、fC1±fRF分量)以及在光接收器120(A)的光耦合器121中耦合的光信號1h的光強度(fC1、fC1±fRF分量)。于是，光接收器120(A)中的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號1i的信號強度被調(diào)整，從而能夠?qū)崿F(xiàn)后述的良好的接收操作。
(第六實施方式)圖20示出了本發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的第六實施方式。本實施方式的特征在于在圖17所示的第三實施方式的結(jié)構(gòu)中，使用可個別地對分路的各偏振耦合光信號1d的光強度進行設(shè)定的輸出控制分光器118，來代替向多個光接收器120(A)-1～120(A)-3輸出偏振耦合光信號1d的分光器116。本實施方式的光發(fā)射器110(A4)的其它結(jié)構(gòu)與第三實施方式中的光發(fā)射器110(A2)相同。
在本實施方式中，假定了由于由交換局100和各個無線電基站300-1～300-3之間的光傳輸通路長度而造成的光損失，或者由各個無線電基站300-1～300-3和無線電終端之間的無線傳輸距離而引起的無線電信號強度差，在各個光接收器120(A)-1～120(A)-3所接收的光調(diào)制信號1g1～1g3中產(chǎn)生光強度差的情形。根據(jù)該狀況，通過輸出控制分光器118調(diào)整向各個光接收器120(A)-1～120(A)-3輸出的偏振耦合光信號1d的光強度。由此，如圖22所示，調(diào)整在光接收器120(A)的光耦合器121中耦合的光信號1h的光強度(fC2、fC3分量)。于是，光接收器120(A)中的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號1i的信號強度被調(diào)整，從而能夠?qū)崿F(xiàn)后述的良好的接收操作。
(第七實施方式)圖21示出了本發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的第七實施方式。本實施方式的特征在于，在圖17所示的第三實施方式的結(jié)構(gòu)中具有第五實施方式的輸出控制分光器117和第六實施方式的輸出控制分光器118的這一點上。本實施方式的光發(fā)射器110(A5)的其它結(jié)構(gòu)與第三實施方式中的光發(fā)射器110(A2)相同。
在本實施方式中，假定了由于由交換局100和各個無線電基站300-1～300-3之間的光傳輸通路長度而造成的光損失，或者由各個無線電基站300-1～300-3和無線電終端之間的無線傳輸距離而引起的無線電信號強度差，在各個光接收器120(A)-1～120(A)-3所接收的光調(diào)制信號1g1～1g3中產(chǎn)生光強度差的情形。根據(jù)該狀況，通過輸出控制分光器117調(diào)整向各個無線電基站300-1～300-3發(fā)送的光載波信號(光信號1a)的光強度。由此，如圖22所示，分別調(diào)整從無線電基站300發(fā)送來的光調(diào)制信號1g的光強度(fC1、fC1±fRF分量)，以及在光接收器120(A)的光耦合器121中耦合的光信號1h的光強度(fC1、fC1±fRF分量)。并且，由輸出控制分光器118調(diào)整向各個光接收器120(A)-1～120(A)-3輸出的偏振耦合光信號1d的光強度。由此，如圖22所示，調(diào)整在光接收器120(A)的光耦合121中耦合的光信號1h的光強度(fC2、fC3分量)。于是，光接收器120(A)中的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號的信號強度被調(diào)整，從而能夠?qū)崿F(xiàn)后述的良好的接收操作。
(第八實施方式)圖23示出了本發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的第八實施方式。本實施方式的特征在于在圖18所示的第四實施方式的結(jié)構(gòu)中，使用可個別地對分路的各個偏振耦合光信號2d的光強度進行設(shè)定的輸出控制分光器118，來代替對偏振耦合光信號2d進行分路然后作為載波光信號向多個無線電基站300-1～300-3發(fā)送的分光器116。本實施方式的光發(fā)射器110(B3)的其它結(jié)構(gòu)與第四實施方式中的光發(fā)射器110(B2)相同。
在本實施方式中，假定了由于由交換局100和各個無線電基站300-1～300-3之間的光傳輸通路長度而造成的光損失，或者由各個無線電基站300-1～300-3和無線電終端之間的無線傳輸距離而引起的無線電信號強度差，在各個光接收器120(B)-1～120(B)-3所接收的光調(diào)制信號2g1～2g3中產(chǎn)生光強度差的情形。根據(jù)該狀況，通過輸出控制分光器118調(diào)整向各個無線電基站300-1～300-3發(fā)送的光載波信號(偏振耦合光信號2d)的光強度。由此，如圖26所示，分別調(diào)整從無線電基站300發(fā)送來的光調(diào)制信號2g的光強度(fC2、fC2±fRF、fC3、fC3±fRF分量)以及在光接收器120(A)的光耦合器121中耦合的光信號2h的光強度(fC2、fC2±fRF、fC3、fC3±fRF分量)。于是，光接收器120(B)中的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號2i的信號強度被調(diào)整，從而能夠?qū)崿F(xiàn)后述的良好的接收操作。
(第九實施方式)圖24示出了本發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的第九實施方式。本實施方式的特征在于在圖18所示的第四實施方式的結(jié)構(gòu)中，使用可個別地對分路的各個光信號2a的光強度進行設(shè)定的輸出控制分光器117，來代替向多個光接收器120(B)-1～120(B)-3輸出單模光信號2a的分光器115。本實施方式的光發(fā)射器110(B4)的其它結(jié)構(gòu)和第四實施方式中的光發(fā)射器110(B2)相同。
在本實施方式中，假定了由于由交換局100和各個無線電基站300-1～300-3之間的光傳輸通路長度而造成的光損失，或者由各個無線電基站300-1～300-3和無線電終端之間的無線傳輸距離而引起的無線電信號強度差，在各個光接收器120(B)-1～120(B)-3所接收的光調(diào)制信號2g1～2g3中產(chǎn)生光強度差的情形。根據(jù)該狀況，通過輸出控制分光器117調(diào)整向各個光接收器120(A)-1～120(A)-3輸出的光信號2a的光強度。由此，如圖26所示，調(diào)整在光接收器120(B)的光耦合器121中耦合的光信號2h的光強度(fC1分量)。于是，光接收器120(B)中的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號2i的信號強度被調(diào)整，從而能夠?qū)崿F(xiàn)后述的良好的接收操作。
(第十實施方式)圖25示出了本發(fā)明的光-無線電混合傳輸系統(tǒng)的第十實施方式。本實施方式的特征在于，在圖18所示的第四實施方式的結(jié)構(gòu)中具有第八實施方式的輸出控制分光器118和第九實施方式的輸出控制分光器117的這一點上。本實施方式的光發(fā)射器110(B5)的其它結(jié)構(gòu)與第四實施方式中的光發(fā)射器110(B2)相同。
在本實施方式中，假定了由于由交換局100和各個無線電基站300-1～300-3之間的光傳輸通路長度而造成的光損失，或者由各個無線電基站300-1～300-3和無線電終端之間的無線傳輸距離而引起的無線電信號強度差，在各個光接收器120(B)-1～120(B)-3所接收的光調(diào)制信號2g1～2g3中產(chǎn)生光強度差的情形。根據(jù)該狀況，通過輸出控制分光器118調(diào)整向各個無線電基站300-1～300-3發(fā)送的光載波信號(偏振耦合光信號2d)的光強度。由此，如圖26所示，分別調(diào)整從無線電基站300發(fā)送來的光調(diào)制信號2g的光強度(fC2、fC2±fRF、fC3、fC3±fRF分量)以及在光接收器120(B)的光耦合器121中耦合的光信號2h的光強度(fC2、fC2±fRF、fC3、fC3±fRF分量)。并且，通過輸出控制分光器117調(diào)整向各個光接收器120(A)-1～120(A)-3輸出的光信號2a的光強度。由此，如圖26所示，調(diào)整在光接收器120(B)的光耦合器121中耦合的光信號2h的光強度(fC1分量)。于是，光接收器120(B)中的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號的信號強度被調(diào)整，從而能夠?qū)崿F(xiàn)后述的良好的接收操作。
這里，將對第五～第十實施方式中的控制方式進行說明。
第一控制方式控制向各個無線電基站發(fā)送的光載波信號和/或向各個光接收器輸出的光信號的光強度，以使從光接收器的光檢測器輸出的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號的信號強度恒定。
第二控制方式控制向各個無線電基站發(fā)送的光載波信號和/或向各個光接收器輸出的光信號的光強度，以使從光接收器的光檢測器輸出的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號的信號強度在所有的光接收器中一致。
第三控制方式控制向各個無線電基站發(fā)送的光載波信號和/或向各個光接收器輸出的光信號的光強度，以使從光接收器的光檢測器輸出的中間頻率為fIF1、fIF2的電信號的信噪比在所有的光接收器中一致。
工業(yè)實用性本發(fā)明適用于，在無線電基站和無線電終端之間通過無線信道傳輸毫米波等高頻無線電信號，并從接收了該無線電信號的無線電基站通過光傳輸通路向交換局進行光信號傳輸?shù)墓?無線電混合傳輸系統(tǒng)及其交換局。
權(quán)利要求
1.一種光—無線電混合傳輸系統(tǒng)，其中，交換局具有光發(fā)射器和光接收器，所述光發(fā)射器通過光傳輸通路向無線電基站發(fā)送光載波信號，所述無線電基站接收用發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制的無線電信號(頻率為fRF)，并使用接收的無線電信號對所述光載波信號進行光調(diào)制，然后將該光調(diào)制信號通過光傳輸通路發(fā)送給所述交換局，所述光接收器接收并檢波所述光調(diào)制信號，從而再生所述發(fā)送數(shù)據(jù)，所述光—無線電混合傳輸系統(tǒng)的特征在于，所述光發(fā)射器包括輸出第一單模光信號(中心頻率為fC1)的第一單模光源；輸出第二單模光信號(中心頻率為fC2)的第二單模光源；輸出第三單模光信號(中心頻率為fC3)的第三單模光源；以及偏振耦合單元，將所述第二單模光信號的偏振方向及光強度與所述第三單模光信號的偏振方向及光強度調(diào)整為偏振方向彼此垂直且光強度相等，并將兩個波垂直偏振耦合，然后作為偏振耦合光信號而輸出，所述光發(fā)射器控制所述第一、第二和第三單模光信號的中心頻率fC1、fC2、fC3以滿足下式|fC1-fC2|＝fRF±fIF1|fC1-fC3|＝fRF±fIF2其中，fRF是所述無線電信號的頻率，fIF1、fIF2是預定的中間頻率，并且，將所述第一單模光信號作為所述光載波信號發(fā)送給所述無線電基站，將所述偏振耦合光信號輸出給所述光接收器，所述光接收器包括光耦合器，耦合從所述無線電基站發(fā)送的所述光調(diào)制信號和從所述光發(fā)射器輸出的所述偏振耦合光信號；光檢測器，檢測由所述光耦合器耦合的光信號，并輸出所述中間頻率fIF1、fIF2的電信號；電檢波器，對從所述光檢測器輸出的所述中間頻率fIF1、fIF2的電信號進行檢波；以及低通濾波器，對所述電檢波器的輸出信號進行低通濾波，從而輸出所述發(fā)送數(shù)據(jù)。
2.一種光—無線電混合傳輸系統(tǒng)，其中，交換局具有光發(fā)射器和光接收器，所述光發(fā)射器通過光傳輸通路向無線電基站發(fā)送光載波信號，所述無線電基站接收用發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制的無線電信號(頻率為fRF)，并使用接收的無線電信號對所述光載波信號進行光調(diào)制，然后將該光調(diào)制信號通過光傳輸通路發(fā)送給所述交換局，所述光接收器接收并檢波所述光調(diào)制信號，從而再生所述發(fā)送數(shù)據(jù)，所述光—無線電混合傳輸系統(tǒng)的特征在于，所述光發(fā)射器包括輸出第一單模光信號(中心頻率為fC1)的第一單模光源；輸出第二單模光信號(中心頻率為fC2)的第二單模光源；輸出第三單模光信號(中心頻率為fC3)的第三單模光源；以及偏振耦合單元，將所述第二單模光信號的偏振方向及光強度與所述第三單模光信號的偏振方向及光強度調(diào)整為偏振方向彼此垂直且光強度相等，并將兩個波垂直偏振耦合，然后作為偏振耦合光信號而輸出，所述光發(fā)射器控制所述第一、第二和第三單模光信號的中心頻率fC1、fC2、fC3以滿足下式|fC1-fC2|＝fRF±fIF1|fC1-fC3|＝fRF±fIF2其中，fRF是所述無線電信號的頻率，fIF1、fIF2是預定的中間頻率，并且，將所述偏振耦合光信號作為所述光載波信號發(fā)送給所述無線電基站，將所述第一單模光信號輸出給所述光接收器，所述光接收器包括光耦合器，耦合從所述無線電基站發(fā)送的所述光調(diào)制信號和從所述光發(fā)射器輸出的所述第一單模光信號；光檢測器，檢測由所述光耦合器耦合的光信號，并輸出所述中間頻率fIF1、fIF2的電信號；電檢波器，對從所述光檢測器輸出的所述中間頻率fIF1、fIF2的電信號進行檢波；以及低通濾波器，對所述電檢波器的輸出信號進行低通濾波，從而輸出所述發(fā)送數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光—無線電混合傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述光接收器包括下述的濾波器、第一電檢波器和第二檢波器、以及加法器，以代替所述電檢波器和所述低通濾波器，其中，所述濾波器分離從所述光檢測器輸出的中間頻率為fIF1的電信號和中間頻率為fIF2的電信號，所述第一電檢波器和第二檢波器分別對從所述濾波器輸出的中間頻率為fIF1的電信號和中間頻率為fIF2的電信號進行檢波，所述加法器將所述第一電檢波器的輸出信號和所述第二電檢波器的輸出信號相加，從而輸出所述發(fā)送數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的光—無線電混合傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述光接收器包括下述的濾波器、第一電檢波器和第二檢波器、以及相位調(diào)整加法器，以代替所述電檢波器和所述低通濾波器，其中，所述濾波器分離從所述光檢測器輸出的中間頻率為fIF1的電信號和中間頻率為fIF2的電信號，所述第一電檢波器和第二檢波器分別對從所述濾波器輸出的中間頻率為fIF1的電信號和中間頻率為fIF2的電信號進行檢波，所述相位調(diào)整加法器將所述第一電檢波器的輸出信號和所述第二電檢波器的輸出信號的相位均衡后相加，從而輸出所述發(fā)送數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求1所述的光—無線電混合傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括多個無線電基站和所述交換局中的多個光接收器，所述多個光接收器分別接收從所述多個無線電基站發(fā)送來的光調(diào)制信號，所述光發(fā)射器包括第一分光器，將所述第一單模光信號分為多路，然后作為所述光載波信號分別發(fā)送給所述多個無線電基站；和第二分光器，將所述偏振耦合光信號分為多路，然后分別輸出給所述多個光接收器。
6.如權(quán)利要求2所述的光—無線電混合傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括多個無線電基站和所述交換局中的多個光接收器，所述多個光接收器分別接收從所述多個無線電基站發(fā)送來的光調(diào)制信號，所述光發(fā)射器包括第一分光器，將所述偏振耦合光信號分為多路，然后作為所述光載波信號分別發(fā)送給所述多個無線電基站；和第二分光器，將所述第一單模光信號分為多路，然后分別輸出給所述多個光接收器。
7.如權(quán)利要求5所述的光—無線電混合傳輸系統(tǒng)，其特征在于，使用輸出控制分光器來代替所述第一分光器，所述輸出控制分光器可個別設(shè)定向所述多個無線電基站分別發(fā)送的所述光載波信號的光強度。
8.如權(quán)利要求5所述的光—無線電混合傳輸系統(tǒng)，其特征在于，使用輸出控制分光器來代替所述第二分光器，所述輸出控制分光器可個別設(shè)定向所述多個光接收器分別輸出的所述偏振耦合光信號的光強度。
9.如權(quán)利要求5所述的光—無線電混合傳輸系統(tǒng)，其特征在于，使用輸出控制分光器來代替所述第一分光器，所述輸出控制分光器可個別設(shè)定向所述多個無線電基站分別發(fā)送的所述光載波信號的光強度，使用輸出控制分光器來代替所述第二分光器，所述輸出控制分光器可個別設(shè)定向所述多個光接收器分別輸出的所述偏振耦合光信號的光強度。
10.如權(quán)利要求6所述的光—無線電混合傳輸系統(tǒng)，其特征在于，使用輸出控制分光器來代替所述第一分光器，所述輸出控制分光器可個別設(shè)定向所述多個無線電基站分別發(fā)送的所述光載波信號的光強度。
11.如權(quán)利要求6所述的光—無線電混合傳輸系統(tǒng)，其特征在于，使用輸出控制分光器來代替所述第二分光器，所述輸出控制分光器可個別設(shè)定向所述多個光接收器分別輸出的所述第一單模光信號的光強度。
12.如權(quán)利要求6所述的光—無線電混合傳輸系統(tǒng)，其特征在于，使用輸出控制分光器來代替所述第一分光器，所述輸出控制分光器可個別設(shè)定向所述多個無線電基站分別發(fā)送的所述光載波信號的光強度，使用輸出控制分光器來代替所述第二分光器，所述輸出控制分光器可個別設(shè)定向所述多個光接收器分別輸出的所述第一單模光信號的光強度。
13.如權(quán)利要求7至12中任一項所述的光—無線電混合傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述光發(fā)射器的所述輸出控制分光器設(shè)定分路輸出的各個光信號的光強度，使得從所述光接收器的光檢測器輸出的中間頻率fIF1、fIF2的電信號的信號強度不依賴于從所述無線電基站接收的光信號的光強度而為恒定。
14.如權(quán)利要求7至12中任一項所述的光—無線電混合傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述光發(fā)射器的所述輸出控制分光器設(shè)定分路輸出的各個光信號的光強度，使得從所述光接收器的光檢測器輸出的中間頻率fIF1、fIF2的電信號的信號強度在所有的光接收器中一致。
15.如權(quán)利要求7至12中任一項所述的光—無線電混合傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述光發(fā)射器的所述輸出控制分光器設(shè)定分路輸出的各個光信號的光強度，使得從所述光接收器的光檢測器輸出的中間頻率fIF1、fIF2的電信號的信噪比在所有的光接收器中一致。
16.一種光—無線電混合傳輸方法，其中，交換局具有光發(fā)射器和光接收器，所述光發(fā)射器通過光傳輸通路向無線電基站發(fā)送光載波信號，所述無線電基站接收用發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制的無線電信號(頻率為fRF)，并使用接收的無線電信號對所述光載波信號進行光調(diào)制，然后將該光調(diào)制信號通過光傳輸通路發(fā)送給所述交換局，所述光接收器接收并檢波所述光調(diào)制信號，從而再生所述發(fā)送數(shù)據(jù)，所述光—無線電混合傳輸方法的特征在于，所述光發(fā)射器將第一單模光信號(中心頻率為fC1)作為所述光載波信號而發(fā)送給所述無線電基站，將以使第二單模光信號(中心頻率為fC2)和第三單模光信號(中心頻率為fC3)的偏振方向彼此垂直且光強度相等地對兩個波進行垂直偏振耦合而得到的偏振耦合光信號輸出給所述光接收器，并且控制所述第一、第二和第三單模光信號的中心頻率fC1、fC2、fC3以滿足下式|fC1-fC2|＝fRF±fIF1|fC1-fC3|＝fRF±fIF2其中，fRF是所述無線電信號的頻率，fIF1、fIF2是預定的中間頻率，所述光接收器耦合從所述無線電基站發(fā)送的所述光調(diào)制信號和從所述光發(fā)射器輸出的所述偏振耦合光信號，對檢測被耦合的光信號而獲得的中間頻率fIF1、fIF2的電信號進行檢波，并對其輸出信號進行低通濾波，從而生成所述發(fā)送數(shù)據(jù)。
17.一種光—無線電混合傳輸方法，其中，交換局具有光發(fā)射器和光接收器，所述光發(fā)射器通過光傳輸通路向無線電基站發(fā)送光載波信號，所述無線電基站接收用發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制的無線電信號(頻率為fRF)，并使用接收的無線電信號對所述光載波信號進行光調(diào)制，然后將該光調(diào)制信號通過光傳輸通路發(fā)送給所述交換局，所述光接收器接收并檢波所述光調(diào)制信號，從而再生所述發(fā)送數(shù)據(jù)，所述光—無線電混合傳輸方法的特征在于，所述光發(fā)射器將第一單模光信號(中心頻率為fC1)輸出給所述光接收器，通過以使第二單模光信號(中心頻率為fC2)和第三單模光信號(中心頻率為fC3)的偏振方向互相垂直且光強度相等地對兩個波進行垂直偏振耦合，來生成偏振耦合光信號，并將其作為所述光載波信號發(fā)送給所述無線電基站，并且控制所述第一、第二和第三單模光信號的中心頻率fC1、fC2、fC3以滿足下式|fC1-fC2|＝fRF±fIF1|fC1-fC3|＝fRF±fIF2其中，fRF是所述無線電信號的頻率、fIF1、fIF2是預定的中間頻率，所述光接收器耦合從所述無線電基站發(fā)送的所述光調(diào)制信號和從所述光發(fā)射器輸出的所述光信號，對檢測被耦合的光信號而獲得的中間頻率fIF1、fIF2的電信號進行檢波，并對其輸出信號進行低通濾波，從而生成所述發(fā)送數(shù)據(jù)。
18.如權(quán)利要求16或17所述的光—無線電混合傳輸方法，其特征在于，所述光接收器分離所述中間頻率為fIF1、fIF2的電信號，并分別對所述中間頻率為fIF1的電信號和所述中間頻率為fIF2的電信號進行檢波，然后相加各個輸出信號來生成所述發(fā)送數(shù)據(jù)。
19.如權(quán)利要求16或17所述的光—無線電混合傳輸方法，其特征在于，所述光接收器分離所述中間頻率為fIF1、fIF2的電信號，并分別對所述中間頻率為fIF1的電信號和所述中間頻率為fIF2的電信號進行檢波，然后將各個輸出信號的相位均衡后進行相加，從而生成所述發(fā)送數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明的光—無線電混合傳輸系統(tǒng)的光發(fā)射器將第一單模光信號(中心頻率為f
文檔編號H04B10/06GK1879328SQ20058000125
公開日2006年12月13日 申請日期2005年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月24日
發(fā)明者谷口友宏, 櫻井尚也 申請人:日本電信電話株式會社