专利名称：光载无线交换系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种光载无线交換系统。
技术背景目前，WiFi无线局域网正越来越普及，已经成为组建无线局域网的首选方案。但通常的WiFi接入点的信号覆盖范围为室内大约为50 100米；室外大约为100 150米。 为了扩大WiFi信号的覆盖范围，业界目前采取的主要方法包括加大WiFi设备的
辐射功率。然而，针对加大WiFi设备的辐射功率具有一定弊端，因为WiFi设备采用ISM工作频段，该工作频段本身限制了辐射功率的増加，因此采用加大WiFi设备的辐射功率、扩大WiFi信号覆盖范围的方法不足取。同时，在现有技术的布网方法中，远端接入点的通信容量固定不变，因此不便于通信容量的调配和重构。
发明内容本发明的目的在于提供ー种光载无线交換系统，该系统巧妙地融合了射频交换技术、光纤副载波复用技术、光载无线电技术及光交换技术，实现了 WiFi射频信号的路由、分配和远距离光纤分布，从而实现了 WiFi信号的智能化、大范围及灵活性高的分布。为实现该目的，本发明采用如下技术方案一种光载无线交换系统，包括光载无线交換机、远端射频单元、用于在光载无线交換机与远端射频单元之间传递信号的模拟光纤线路及与远端射频单元连接的辐射天线。光载无线交換机包括至少四个用于收发WiFi射频信号的WiFi接入点、用于对来自WiFi接入点或发送到WiFi接入点的WiFi射频信号进行收发分离的时分双エ单元、用于对WiFi射频信号进行交換和分配的射频交换単元、用于将来自射频交换单元的WiFi射频信号转变为光信号的至少两个电光转换单兀、用于对上述光信号进行交换和分配的光交换单兀、用于将来自光交换单元的光信号转变为WiFi射频信号的至少两个光电转换単元及用于对射频交换单元和光交换单元进行控制的控制电路。与现有技术相比，本发明具有如下优点由于在本发明的光载无线交換系统中采用了光纤副载波复用技术、光载无线电技术、射频交换技术以及光交换技术，因此实现了 WiFi射频信号的较大規模交换和路由；同时由于本发明中的远端射频单元采用两路下行通道和两路上行通道以及收、发天线分离的结构，因而实现了射频信号的混合传输和远端无线信号容量的重构。
图I为根据本发明ー个实施例的光载无线交換系统的结构框图；图2为图I所示的光载无线交換系统的时分双エ单元的结构框图3为图I所示的光载无线交换系统的射频交换単元的结构框图；图4为图I所示的光载无线交换系统的光交换单元的结构框图；及图5为图I所示的光载无线交換系统的远端射频单元的结构框图。
具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进ー步的说明。 參考图1，根据本发明的一个实施例，一种光载无线交换系统包括光载无线交换机100、远端射频单元130、用于在光载无线交換机100与远端射频单元130之间传递信号的模拟光纤线路120及与远端射频单元130连接的福射天线140。所述光载无线交換机100包括至少四个用于收发WiFi射频信号的WiFi接入点101A-101D、用于对来自WiFi接入点101A-101D或发送到WiFi接入点101A-101D的WiFi射频信号进行收发分离的时分双エ单元102、用于对WiFi射频信号进行交換和分配的射频交换单元1031、用于将来自射频交换单元1031的WiFi射频信号转变为光信号的至少两个电光转换单元1051、用于对上述光信号进行交換和分配的光交换单元1071、用于将来自光交换单元1071的光信号转变为WiFi射频信号的至少两个光电转换单元1041及用于对所述射频交换单元1031和光交换单元1071进行控制的控制电路110。优选地，所述光电转换单元1041、电光转换单元1051均通过光纤连接线106与所述光交换单元1071连接。图2示出本发明的示例性实施例的光载无线交换机的时分双エ单元102的详细结构框图。如图所示，时分双エ单元102用于实现WiFi射频信号的收发分离。从总体结构上看，所述时分双エ单元102为三端ロ单元，包括收发端ロ Cx、发射端ロ Tx和接收端ロ Rx。具体地，所述时分双エ单元102包括用于探测收发端ロ Cx的发射信号并且产生缓变信号的射频功率探测电路201、用于对上述缓变信号进行整形的整形电路202、用于接收所述整形电路202输出的信号并且产生两组反向控制信号的开关管驱动电路203、用于接收相应反向控制信号的第一组开关管(由开关管Q1、Q2、Q3組成)、第二组开关管(由开关管Q4、Q5、Q6組成)及与所述两组开关管、收发端ロ Cx、发射端ロ Tx及接收端ロ Rx均电性连接的合/分路器204。其中，所述射频功率探测电路201定向探测发射信号。当没有信号收发时，开关管Q2断开、开关管Ql和Q3闭合，收发端ロ Cx与发射端ロ Tx断开，同时开关管Q5闭合、开关管Q4和Q6断开，收发端ロ Cx与接收端ロ Rx接通；当接收信号吋，开关管Q2断开、开关管Ql和Q3闭合，收发端ロ Cx与发射端ロ Tx断开，同时开关管Q5闭合、开关管Q4和Q6断开，收发端ロ Cx与接收端ロ Rx接通，接收端ロ Rx接收信号并经收发端ロ Cx输出；当收发端ロ Cx发射信号时，射频功率探测电路201检测到发射信号，产生缓变信号，经整形电路202整形，并经开关管驱动电路203产生两个反向控制信号，分别控制所述两组开关管，使开关管Q2闭合、开关管Ql和Q3断开，同时使开关管Q5断开、开关管Q4和Q6闭合，收发端ロ Cx与发射端ロ Tx接通，收发端ロ Cx与接收端ロ Rx断开，发射信号由发射端ロ Tx端输出。图3示出本发明的示例性实施例中的光载无线交换机的射频交换单元1031的框图。射频交换单元1031用于实现射频信号的交换与分配。射频交换单元1031为四端ロ器件，其中两个端ロ为输入端301和302、两个端ロ为输出端303和304。每个射频交换単元1031包括两个分路器310、两个合路器330及用于实现分路器310与合路器330之间的通断的射频开关320。任何一个输入端301、302的射频信号比如射频信号fl都可以在射频开关320的控制下，从任意ー个输出端303、304输出，或同时从两个输出端303及304输出，或不从任何ー个输出端输出。同样,任意一个输出端303、304都可以输出任意一个输入端301、302的射频信号，或同时输出两个输入端的射频信号，或根本不输出任何输入端的信号。上述射频交换単元1031实现两路射频信号的2X2全交換。
图4示出本发明的示例性实施例中的光载无线交換机的光交换单元的系统框图。光交换单元1071实现了光信号的交换与分配。所述光交换单元1071为4端ロ器件，两个为光输入端ロ 401和402、两个为光输出端ロ 403和404。光交换单元1071包括两个合/分波器410、两个波分复用器430及用于实现两个合/分波器410与两个波分复用器430之间通断的光开关组420。任何一个光输入端ロ 401、402的光信号都可以在光开关组420的控制下,从任意一个光输出端ロ 403、404输出，或同时从两个光输出端ロ 403和404输出，或都不输出。同样，任意一个光输出端ロ 403和404都可以输出任意一个光输入端ロ 401、402的光信号，或同时输出两个光输入端ロ 401和402的光信号,或不输出任何光信号。所述光交换单元实现两路光信号的2X2全交換。參考图5,所述姆个远端射频单兀130包括光分波器503、光合波器504、与光分波器503通过光纤连接的两个光电转换单元505、与光合波器504通过光纤连接的两个电光转换单元506、用于对所述两个光电转换単元505输出的信号进行放大的两个射频功率放大器507、与所述两个电光转换单元506电性连接的两个低噪声放大器508、分别与相应的射频功率放大器电性连接的发射天线510、512及分别与相应的低噪声放大器508电性连接的接收天线511、513。远端射频单元130实现光载无线交換机100的下行光信号转换为射频电信号及射频信号功率放大，并通过发射天线辐射出去；同时，通过接收天线511、513接收上行射频电信号，并转换为光信号，通过模拟光纤线路120上传至光载无线交換机100的上行输入端□。远端射频单元130由两路下行通道和两路上行通道构成，可以同时处理两个波长的下行光信号和同时上传两个波长的光信号。携带两个波长的光信号经光纤端ロ 501，由光分波器503分离，分别由两路光电转换单元505转换为射频信号,然后由两路射频功率放大器507放大,分别从发射天线辐射510,512辐射出去，从而构成远端射频单元130的下行通道。经两路接收天线511和513接收的射频信号，分别经两路低噪声放大器508放大，然后由两路电光转换单兀506转换成不同波长的光信号(如λ 3和λ 7),最后经合波器504混合后，通过光纤端ロ 502，由光纤上传到光载无线交换机100，从而构成远端射频单元130的上行通道。远端射频单元130的两路上行通道使用两个电光转换单元完成射频电信号到光信号的转换，本发明中电光转换单元的激光器使用两组波长λ 3 = 1511nm、λ 7 = 1591nm和 λ 4 = 1531nm、λ 8 = 1611nm ；远端射频单元130设计为两组辐射天线，每组由分离的发射天线和接收天线构成，完成一个通道信号的收发。
本发明的收、发天线分离的结构，便于实现射频信号的混合传输和远端无线信号容量的重构。优选地，所述模拟光纤线路120为单模光纤线路，并且其工作波长为1550nm。所述光载无线交換机100、模拟光纤线路120以及远端射频单元130构成完整的光载无线系统，实现WiFi射频信号的交換与分配以及远距离分布。下面详细描述光载无线系统的工作原理。光载无线交换机100中的任意ー个WiFi接入点101A-101D的信号可以通过射频交換和光交換，分布到四个远端射频单元130中的任意ー个、或任意两个、或任意三个、或四个、或不分布；同样每个远端射频单元130可以辐射ー个、两个、三个、或者四个WiFi接入点的信号，或者不辐射信号。以WiFi接入点IOlA为例WiFi接入点IOlA的信号经相应的时分双エ单元102分离成收、发两路，并且让发射信号端和接收信号端均接入各自对应的射频交换単元1031。在控制电路110的控制下，WiFi接入点IOlA和IOlB的射频信号经过所述射频交换单元1031实现交换、组合。如图3所不,任意一路输入射频信号都可以从任意一路输出端303、304输出，同样任意一路输出端303、304都可以输出一路或两路射频信号。其中一个射频交换单元1031连接电光转换单元1051，而另ー个射频交换单元1031则连接光电转换单元1041。电光转换单元1051将下行射频信号调制在波长λ I和λ 2上；接入光电转换单元1041的光信号的波长为入3和入4。其中入1和λ 3为ー组，分别传输同信道(可以是WiFi接入点101Α、IOlB中的任何ー个，也可以是WiFi接入点IOlA与IOlB的合路)的下行信号和上行信号。入2和λ4为ー组，分别传输同信道的下行信号和上行信号。λ 和λ3分别进入图I中的上半区的两个光交换单元1071，λ 2和λ 4分别进入下半区的两个光交换单元1071，经光交换单元1071的交换和组合，在控制电路110的控制下，波长λ I和λ 3携带的WiFi射频信号可以从上半区的两个远端射频单元130辐射出去，覆盖相应区域，而波长λ 2和λ 4携帯的WiFi射频信号则可以从下半区的两个远端射频单元130辐射出去，覆盖相应区域。这样WiFi接入点IOlA的信号在控制电路110的控制下，可以分布到任意一个远端射频单元130，无线覆盖对应区域。WiFi接入点101B-101D的信号分布原理相同，因此在此将不再对其重复描述，以便节约篇幅。本发明的示例性实施例中的光载无线交换机100使用两路电光转换单元1051，共四个电光转换模块，四个电光转换模块的激光器的工作波长分为λ I = 1471nm、λ2 =1491nm、 λ 5 = 1551nm、 λ 6 = 1571nm。本发明的示例性实施例中的WiFi接入点101A-101D采用802. llb/g标准，工作在2. 4GHz 频段。
本发明的示例性实施例中的控制电路110采用通用计算机电路，并配以相应的控制软件。概括而言，本发明的示例性实施例提供ー种融合射频交换技术、光纤副载波复用技术、光载无线电技术和光交换技术于一体的光载无线交换系统，有效地实现WiFi射频信号的路由、分配和光纤分布。本发明的示例性实施例中实现了 4路独立的WiFi射频信号的路由、分配和光纤分布。当需要处理较多路信号时，可以扩展射频交换単元和光交换单元，实现多路射频信号的交换和光纤分布。本发明的示例性实施例中的4路射频信号均为WiFi射频信号，也可以接入2G、3G和4G移动通信信号，实现WiFi、2G、3G和4G信号的混合路由、交換和光纤分布。
本发明的示例性实施例中使用的光波长为粗波分复用(CWDM)标准的1471 1611nm的8个波长，也可以使用其他标准波长。以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书參照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种光载无线交换系统，包括光载无线交换机、远端射频单元、用于在光载无线交换机与远端射频单元之间传递信号的模拟光纤线路及与远端射频单元连接的辐射天线，其特征在于 所述光载无线交换机包括至少四个用于收发WiFi射频信号的WiFi接入点、用于对来自WiFi接入点或发送到WiFi接入点的WiFi射频信号进行收发分离的时分双工单元、用于对WiFi射频信号进行交换和分配的射频交换单元、用于将来自射频交换单元的WiFi射频信号转变为光信号的至少两个电光转换单元、用于对上述光信号进行交换和分配的光交换单元、用于将来自光交换单元的光信号转变为WiFi射频信号的至少两个光电转换单元及用于对所述射频交换单元和光交换单元进行控制的控制电 路。
2.根据权利要求I所述的光载无线交换系统，其特征在于所述光电转换单元、电光转换单元均通过光纤连接线与所述光交换单元连接。
3.根据权利要求I所述的光载无线交换系统，其特征在于所述时分双工单元包括收发端口、发射端口、接收端口、用于探测收发端口的发射信号并且产生缓变信号的射频功率探测电路、用于对缓变信号进行整形的整形电路、用于接收所述整形电路输出的信号并且产生两组反向控制信号的开关管驱动电路、用于接收相应反向控制信号的第一组开关管、第二组开关管及与所述两组开关管、收发端口、发射端口及接收端口均电性连接的合/分路器。
4.根据权利要求3所述的光载无线交换系统，其特征在于所述第一组开关管由三个开关管组成；所述第二组开关管也由三个开关管组成。
5.根据权利要求4所述的光载无线交换系统，其特征在于所述射频交换单元包括两个分路器、两个合路器及用于实现分路器与合路器之间的通断的射频开关。
6.根据权利要求5所述的光载无线交换系统，其特征在于所述光交换单元包括两个合/分波器、两个波分复用器及用于实现两个合/分波器与两个波分复用器之间通断的光开关组。
7.根据权利要求6所述的光载无线交换系统，其特征在于所述每个远端射频单元包括光分波器、光合分波器、与光分波器通过光纤连接的两个光电转换单元、与光合波器通过光纤连接的两个电光转换单元、用于对所述两个光电转换单元输出的信号进行放大的两个射频功率放大器、与所述两个电光转换单元电性连接的两个低噪声放大器、分别与相应的射频功率放大器电性连接的发射天线、及分别与相应的低噪声放大器电性连接的接收天线。
8.根据权利要求7所述的光载无线交换系统，其特征在于所述模拟光纤线路为单模光纤线路，并且其工作波长为1550nm。
9.根据权利要求8所述的光载无线交换系统，其特征在于所述WiFi接入点采用.802. llb/g标准，工作在2. 4GHz频段。
全文摘要
一种光载无线交换系统，包括光载无线交换机、远端射频单元、用于在光载无线交换机与远端射频单元之间传递信号的模拟光纤线路及与远端射频单元连接的辐射天线。光载无线交换机包括至少四个用于收发WiFi射频信号的WiFi接入点、用于对来自WiFi接入点或发送到WiFi接入点的WiFi射频信号进行收发分离的时分双工单元、用于对WiFi射频信号进行交换和分配的射频交换单元、用于将来自射频交换单元的WiFi射频信号转变为光信号的至少两个电光转换单元、用于对上述光信号进行交换和分配的光交换单元、用于将来自光交换单元的光信号转变为WiFi射频信号的至少两个光电转换单元及用于对射频交换单元和光交换单元进行控制的控制电路。
文档编号H04W88/08GK102664681SQ20121011197
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月16日 优先权日2012年4月16日
发明者孟学军, 庞文凤, 梅仲豪 申请人:广州飞瑞敖电子科技有限公司