CN114499672A - 一种无线信号和电能融合传输*** - Google Patents

一种无线信号和电能融合传输*** Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种无线信号和电能融合传输***，包括：激光信号发生器、高功率激光器、锥形光纤束合路器、光伏功率转换器和信号处理模块；其中，所述锥形光纤束合路器将所述激光信号发生器发出的光学信号和所述高功率激光器发出的馈电光进行合束，得到合束光，所述合束光通过双包层光纤传输到光伏功率转换器和信号处理模块；其中，所述光伏功率转换器将所述合束光中的馈电光转换为电能，所述信号处理模块用于将所述合束光中的光学信号转换为基带信号和射频信号。通过高功率连续激光器的引入，将无线信号传输与电能传输进行融合，从而在正常实现信号传输的同时，还能实现电能传输，为天线单元供电。

Description

一种无线信号和电能融合传输***
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种无线信号和电能融合传输***。
背景技术
近年来，随着全球信息技术的发展，人类社会已经进入信息化时代，人们获取信息的方式也越来越多样化。而其中通信网络则成为人们生活和工作中至关重要的连接点，通信网络的普及在带来便利的同时也面领着用户的激增和网络的负担。我们对通信服务的要求也从之前的频谱资源较窄的音频业务转向频谱资源更宽的视频业务转变。综合数量与质量的两方面需求，通信网络也相应的向高性能、高质量、高速度、高通量方向进行发展。
随着移动信息服务的快速发展与普及，移动数据流量呈指数增长，并且这增长正在加速光纤无线电((Radio over Fiber，RoF)***的发展。对于无线业务来说，光纤无线电(RoF)是将射频(Radio Frequency，RF)信号传输到中央局(CO)和远程天线单元(RAU)之间的光纤链路中不可缺少的技术。在当前的RoF***中，数字信号被广泛使用，但模拟信号的使用对于提高射频信号的数据容量和简化RAU的配置具有很大的潜力。RoF技术作为一种重要传输技术，在下一代移动通信网络等领域中极具潜力，并且目前已经得到了工业界和研究者广泛认可。RoF技术为从中心局到若干个RAU之间传输高频无线信号提供了一种廉价且有效的实现方式，在第五代移动通信(5G)和60GHz网络中有着广泛的应用。RoF具有以下优点：低损耗率、超高带宽、抗电磁干扰、便于安装和维护等。
随着通信全球化的步伐加快，移动通信的覆盖范围变得更加广阔，信息化的加速发展，也使对移动网络的通信带宽需求不断增加。但用于传递无线信号的频谱资源有限，已经是人们都知晓得事实，为了有效解决这一困境们需要在有限的带宽中传递更多的信息，因此如何在RoF***中传输更多信号已经成为业界解决解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种无线信号和电能融合传输***，用以解决上述背景技术中提出的技术问题，或至少部分解决上述背景技术中提出的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供一种无线信号和电能融合传输***，包括：
激光信号发生器、高功率激光器、锥形光纤束合路器、光伏功率转换器和光电探测器；
其中，所述锥形光纤束合路器将所述激光信号发生器发出的光学信号和所述高功率激光器发出的馈电光进行合束，得到合束光，所述合束光通过双包层光纤传输到光伏功率转换器和信号处理模块；
其中，所述光伏功率转换器将所述合束光中的馈电光转换为电能，所述信号处理模块用于将所述合束光中的光学信号转换为基带信号和射频信号。
更具体的，激光信号发生器、高功率激光器、锥形光纤束合路器、光伏功率转换器和光电探测器；
其中，所述锥形光纤束合路器将所述激光信号发生器发出的光学信号和所述高功率激光器发出的馈电光进行合束，得到合束光，所述合束光通过双包层光纤传输到光伏功率转换器和信号处理模块；
其中，所述光伏功率转换器将所述合束光中的馈电光转换为电能，所述信号处理模块用于将所述合束光中的光学信号转换为基带信号和射频信号。
更具体的，所述PON信号模块，具体包括：马赫曾德尔调制器和掺铒光纤放大器；
其中，所述掺铒光纤放大器对所述第一光学信号进行放大后，输入所述马赫曾德尔调制器进行调制，得到PON光学信号。
更具体的，所述RoF信号模块，具体包括：马赫曾德尔调制器和掺铒光纤放大器；
其中，所述掺铒光纤放大器对所述第二光学信号进行放大后，输入所述马赫曾德尔调制器进行调制，得到RoF光学信号。
更具体的，所述信号处理模块，具体包括：分离器、光电二极管、掺铒光纤放大器、射频模块和数据接收模块；
其中，所述分离器用于获取所述合束光，并将所述合束光分离为基带信号和光信号；
所述光电二极管将所述光信号转换为电信号，然后将所述电信号经过掺铒光纤放大器放大后，输入射频模块；
所述数据接收模块用于接收所述基带信号。
更具体的，所述***还包括中央局循环器和天线循环器；
其中，所述中央局循环器分别与所述锥形光纤束合路器和所述天线循环器连接；
其中，所述中央局循环器和天线循环器用于在双向传输过程中区分不同方向的信号。
更具体的，所述***还包括：反向激光信号发生器、反向光电二极管和反向信号分析仪；
其中，所述反向激光信号发生器输出反向激光，通过所述天线循环器后经过双包层光纤依次经过所述中央局循环器、所述反向光电二极管和所述反向信号分析仪；
其中，所述反向光电二极管用于将所述反向激光转换为电信号；
其中，所述反向信号分析仪用于对所述电信号进行分析，得到眼图信息。
更具体的，所述连续激光器的功率为30W。
本发明实施例提供的一种无线信号和电能融合传输***，通过高功率连续激光器的引入，将无线信号传输与电能传输进行融合，并通过双包层光纤传输到天线单元，从而在正常实现信号传输的同时，还能实现电能传输，为天线单元供电，实现了在ROF***中同时传输电能的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例中所描述的一种无线信号和电能融合传输***示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明一实施例中所描述的一种无线信号和电能融合传输***示意图，如图1所示，包括：激光信号发生器110、高功率激光器120、锥形光纤束合路器130、光伏功率转换器140和信号处理模块150；
其中，所述锥形光纤束合路器130将所述激光信号发生器110发出的光学信号和所述高功率激光器120发出的馈电光进行合束，得到合束光，所述合束光通过双包层光纤传输到光伏功率转换器140和信号处理模块150；
其中，所述光伏功率转换器140将所述合束光中的馈电光转换为电能，所述信号处理模块用于将所述合束光中的光学信号转换为基带信号和射频信号。
具体的，本发明实施例中所描述的激光信号发生器110、高功率激光器120、锥形光纤束合路器130均设置在中央局端，光伏功率转换器140和信号处理模块150均设置于远程天线端(RAU)。
在中央局端，由激光信号发生器110中的连续激光器持续产生光学模拟信号，之后通过马赫曾德尔调制器进行调制，得到初始光学信号，然后初始光学信号通过环形器，首先到达光纤布拉格光栅，然后部分初始光学信号通过光纤布拉格光栅，得到第一光学信号，此时第一光学信号进入PON光学信号模块进行处理；同时，初始光学信号的一部分被光纤布拉格光栅反射，得到第二光学信号，此时第二光学信号重新通过新的端口进行环形器后，进入RoF信号模块进行处理，最终将PON光学信号和RoF光学信号进行合束，得到激光信号发生器发出的光学信号。
该光学信号通过双包层光纤传输到光伏功率转换器和信号处理模块；远程天线端的光伏功率转换器将合束光转换为电能，从实现给远程天线端供电，该信号处理模块可以将该合束光转换为电信号，从而实现信号传输。
本发明实施例通过高功率激光器的引入，将无线信号传输与电能传输进行融合，并通过双包层光纤传输到天线单元，从而在正常实现信号传输的同时，还能实现电能传输，为天线单元供电，实现了在RoF***中同时传输电能的效果。
在上述实施例的基础上，所述激光信号发生器包括：连续激光器、光纤布拉格光栅、环形器、RoF信号模块、PON信号模块和激光合束器；
其中，所述连续激光器产生初始光学信号；
所述初始光学信号在通过所述环形器和所述光纤布拉格光栅后得到第一光学信号和第二光学信号；
其中，所述环形器用于将所述初始光学信号发送到所述光纤布拉格光栅，并将所述光纤布拉格光栅反射的第二光学信号发送到所述RoF信号模块；
所述PON信号模块对所述第一光学信号进行调制处理，得到PON光学信号，所述RoF信号模块对所述第二光学信号进行调制处理，得到RoF光学信号；
通过激光合束器将所述PON光学信号和所述RoF光学信号进行合束，得到激光信号发生器发出的光学信号。
具体的，由激光信号发生器110中的连续激光器持续产生光学模拟信号，之后通过马赫曾德尔调制器进行调制，得到初始光学信号，然后初始光学信号通过环形器，首先到达光纤布拉格光栅，然后部分初始光学信号通过光纤布拉格光栅，得到第一光学信号，此时第一光学信号进入PON光学信号模块进行处理；同时，初始光学信号的一部分被光纤布拉格光栅反射，得到第二光学信号，此时第二光学信号重新通过新的端口进行环形器后，进入RoF信号模块进行处理，最终将PON光学信号和RoF光学信号进行合束，得到激光信号发生器发出的光学信号。
更具体的，所述RoF信号模块，具体包括：马赫曾德尔调制器和掺铒光纤放大器；
其中，所述掺铒光纤放大器对所述第二光学信号进行放大后，输入所述马赫曾德尔调制器进行调制，得到RoF光学信号。
所述信号处理模块，具体包括：分离器、光电二极管、掺铒光纤放大器、射频模块和数据接收模块；
其中，所述分离器用于获取所述合束光，并将所述合束光分离为基带信号和光信号；
所述光电二极管将所述光信号转换为电信号，然后将所述电信号经过掺铒光纤放大器放大后，输入射频模块；
所述数据接收模块用于接收所述基带信号。
在上述实施例的基础上，所述***还包括中央局循环器和天线循环器；
其中，所述中央局循环器分别与所述锥形光纤束合路器和所述天线循环器连接；
其中，所述中央局循环器和天线循环器用于在双向传输过程中区分不同方向的信号。
具体的，本发明实施例在RAU中输入光信号并传输到CO，在CO端经过放大，经过光电二极转化为电信号等操作，还测量信号质量，评估该***的双向传输性能。
在本发明实施例中，加入中央局循环器和天线循环器的主要目的是使该***可以进行双向传输，区分不同方向的信号。
在上述实施例的基础上，，所述***还包括：反向激光信号发生器、反向光电二极管和反向信号分析仪；
其中，所述反向激光信号发生器输出反向激光，通过所述天线循环器后经过双包层光纤依次经过所述中央局循环器、所述反向光电二极管和所述反向信号分析仪；
其中，所述反向光电二极管用于将所述反向激光转换为电信号；
其中，所述反向信号分析仪用于对所述电信号进行分析，得到眼图信息。
具体的，本发明实施例的所述反向激光信号发生器输出反向激光，通过所述天线循环器后经过双包层光纤依次经过所述中央局循环器、所述反向光电二极管和所述反向信号分析仪，从而可以充分验证本申请中的无线信号和电能融合传输***能够实现双向传输。
本发明实施例通过高功率激光器的引入，将无线信号传输与电能传输进行融合，并通过双包层光纤传输到天线单元，从而在正常实现信号传输的同时，还能实现电能传输，为天线单元供电，实现了在RoF***中同时传输电能的效果。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种无线信号和电能融合传输***，其特征在于，包括：
激光信号发生器、高功率激光器、锥形光纤束合路器、光伏功率转换器和信号处理模块；
其中，所述锥形光纤束合路器将所述激光信号发生器发出的光学信号和所述高功率激光器发出的馈电光进行合束，得到合束光，所述合束光通过双包层光纤传输到光伏功率转换器和信号处理模块；
其中，所述光伏功率转换器将所述合束光中的馈电光转换为电能，所述信号处理模块用于将所述合束光中的光学信号转换为基带信号和射频信号。
2.根据权利要求1所述无线信号和电能融合传输***，其特征在于，所述激光信号发生器包括：连续激光器、光纤布拉格光栅、环形器、RoF信号模块、PON信号模块和激光合束器；
其中，所述连续激光器产生初始光学信号；
所述初始光学信号在通过所述环形器和所述光纤布拉格光栅后得到第一光学信号和第二光学信号；
其中，所述环形器用于将所述初始光学信号发送到所述光纤布拉格光栅，并将所述光纤布拉格光栅反射的第二光学信号发送到所述RoF信号模块；
所述PON信号模块对所述第一光学信号进行调制处理，得到PON光学信号，所述RoF信号模块对所述第二光学信号进行调制处理，得到ROF光学信号；
通过激光合束器将所述PON光学信号和所述RoF光学信号进行合束，得到激光信号发生器发出的光学信号。
3.根据权利要求2所述无线信号和电能融合传输***，其特征在于，所述PON信号模块，具体包括：马赫曾德尔调制器和掺铒光纤放大器；
其中，所述掺铒光纤放大器对所述第一光学信号进行放大后，输入所述马赫曾德尔调制器进行调制，得到PON光学信号。
4.根据权利要求2所述无线信号和电能融合传输***，其特征在于，所述RoF信号模块，具体包括：马赫曾德尔调制器和掺铒光纤放大器；
其中，所述掺铒光纤放大器对所述第二光学信号进行放大后，输入所述马赫曾德尔调制器进行调制，得到RoF光学信号。
5.根据权利要求1所述无线信号和电能融合传输***，其特征在于，所述信号处理模块，具体包括：分离器、光电二极管、掺铒光纤放大器、射频模块和数据接收模块；
其中，所述分离器用于获取所述合束光，并将所述合束光分离为基带信号和光信号；
所述光电二极管将所述光信号转换为电信号，然后将所述电信号经过掺铒光纤放大器放大后，输入射频模块；
所述数据接收模块用于接收所述基带信号。
6.根据权利要求5所述无线信号和电能融合传输***，其特征在于，所述***还包括中央局循环器和天线循环器；
其中，所述中央局循环器分别与所述锥形光纤束合路器和所述天线循环器连接；
其中，所述中央局循环器和天线循环器用于在双向传输过程中区分不同方向的信号。
7.根据权利要求6所述无线信号和电能融合传输***，其特征在于，所述***还包括：反向激光信号发生器、反向光电二极管和反向信号分析仪；
其中，所述反向激光信号发生器输出反向激光，通过所述天线循环器后经过双包层光纤依次经过所述中央局循环器、所述反向光电二极管和所述反向信号分析仪；
其中，所述反向光电二极管用于将所述反向激光转换为电信号；
其中，所述反向信号分析仪用于对所述电信号进行分析，得到眼图信息。
8.根据权利要求2所述无线信号和电能融合传输***，其特征在于，所述连续激光器的功率为30W。
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