【CN110061783A】一种基于双臂马赫曾德尔调制器完成IQ调制的光纤无线传输系统【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910323593.8

(22)申请日 2019.04.22

(71)申请人 中山大学

地址 510006 广东省广州市番禺区中山大

学中东校区光电材料与技术国家重点

实验室

(72)发明人 李凡　冯小慧　李朝晖　

(51)Int.Cl.

H04B 10/2575(2013.01)

H04B 10/50(2013.01)

H04B 10/524(2013.01)

H04B 10/61(2013.01)

(54)发明名称

一种基于双臂马赫曾德尔调制器完成I/Q调

制的光纤无线传输系统

(57)摘要

本发明涉及光通信技术领域，使用了一个双

臂马赫曾德尔调制器替换了传统的IQ调制器完

成QPSK信号的I/Q转换，并将产生的信号用于光

纤无线系统的传输。本发明在光学基带发射端，

由于替换了传统的IQ调制器，可以将技术成本减

少，有利于未来光子学的集成。信号生成后先经

过40km的单模光纤，再利用了能容纳较大带宽信

号的ka波段(26.5-40GHz)进行5m无线传输，该波

段目前已广泛使用于5G移动通信网络。传输完成

后信号会进行一系列的离线DSP处理，包括频偏

估计、载波相位恢复、直流项的消除、时钟恢复、

色散补偿等，能较好地将QPSK信号恢复。该系统

能够保证较好的误码率，

具有较高的性能效果。权利要求书2页 说明书4页 附图4页CN 110061783 A 2019.07.26

C N 110061783

A

1.一种基于双臂马赫曾德尔调制器完成I/Q调制的光纤-无线传输系统，其主要由光学基带发射机、基站、无线接收端、离线DSP处理4个部分组成，该系统的具体步骤如下所示：

第一部分，在光学基带发射机阶段，将电上产生的双边带20Gbit/s QPSK信号调制到光上：

步骤1:用80Gsa/s的数模转换器(DAC)产生QPSK信号的I路和Q路，信号的长度为8192，其后再分别接入两个线性电放大器(EA)，放大信号的幅值和功率；

步骤2:将经过放大的I路和Q路分别接入双臂马赫曾德尔调制器的信号口，打开外腔激光器(ECL -1)通光，并调整调制器的直流偏置电压，使其达到半波电压点；

第二部分，在基站阶段，用本振光和经过40km传输的信号光进行拍频，产生中频信号，最后进行5m的无线传输：

步骤3:信号光经过40km的传输，与外腔激光器(ECL -2)产生的本振光进行耦合，本振光耦合前需加入偏振控制器(PC)以保证与信号光的偏振态一致；

步骤4:拍频后的中频信号经过可调光衰减器(VOA)控制其输入光电探测器(PD)的功率，保证在0dBm以下，避免打坏PD；

步骤5：信号经过光电转换后，再接入一个EA进行电信号放大，最后再接入Ka波段的号角天线(HA)把信号发射到自由空间；

第三部分，在无线接收端，收下并采集信号：

步骤6：信号经过5m的无线传输后，调整接收端HA的位置和方向，收集信号，并连接到80Gsa/S的示波器，将数据采集下来，以备后续处理；

第四部分，在离线DSP处理阶段，运用多种算法恢复QPSK信号，使误码率低于硬判决前向纠错的门限3.8×103：

步骤7：将采集的信号的进行DSP处理，并不断调整实验装置的可改变参量，例如输入PD 前的功率、无线传输的距离等，计算出相应的误码率，绘制曲线图。且在DSP计算时也可根据性能和延迟的考虑，不断改变直流消除算法中的抽头长度，选取合适的抽头长度。

2.根据权利要求1第一部分的步骤2，用一个双臂马赫曾德尔调制器来完成I/Q转换，其

输出的表达式为：

当I(t)和Q(t)的值很小时，e j*x

部分可用泰勒公式展开：

经过IQ转换后值的近似于sin(x)的泰勒展开，sin(x)的泰勒展开为：

权　利　要　求　书1/2页2CN 110061783 A