微波作为传统的通讯方式曾经在通讯领域发挥了重要作用，微波具备部署 简单、成本低以及传送距离较远等固有优势。随着通讯网络的不断发展，微波 仍然具备非常广泛的应用范围，特别是在移动基站的回传，在偏远地形复杂地 区，微波正在发挥自身优势被广泛应用。随着传输数据流量的不断增大传输微 波频段越来越拥挤，业界为了提高微波的传送带宽，找到了E-BAND这一新的 频谱频段：71-76GHZ/81-86GHZ。这一频段可利用带宽达到10GHZ，能够 满足高速业务数据(如：千兆以太网GE/万兆以太网10GE等)的传送需要，这 些高速业务目前需要采用数字中频调制技术实现。同时业界也在积极研究毫米 波通讯技术，毫米波具备带宽大，无线传输等固有优势，具备良好的应用前景。 E-BAND频段已经接近毫米波段，利用毫米波的一些技术可以改进E-BAND波 段调制技术的实现方法，特别是高速调制的实现难度。
如图1所示，现有技术提供了一种微波传输设备，包括IDU(In Door Unit， 室内单元)、ODU(Out Door Unit，室外单元)和天线，IDU与ODU之间通过 中频电缆来进行信号的连接，其中，IDU包括数字中频调制/解调器Modem， ODU包括射频处理模块。在上行方向，用数字中频调制/解调器Modem将业务 数据调制到中频载波上形成数字中频调制信号，射频处理模块中的数模转换器 DAC对数字中频调制信号转换为模拟中频调制信号，通过上变频实现将模拟中 频调制信号加载到微波载频，形成微波调制信号，微波调制信号经过放大器的 功率放大后从天线中发射出去。在下行方向，天线接收对端微波传输设备发送 的微波调制信号，在双工器中将接收的微波调制信号和发送的微波调制信号分 离，接收的微波调制信号经过放大器的放大处理后，再通过下变频实现微波调 制信号到模拟中频调制信号的转换，射频处理模块中的模数转换器ADC将下变 频处理得到的模拟中频调制信号进行采样，转化成数字中频调制信号，然后再 用数字中频Modem对模数转换器得到的数字中调制信号进行解调，得到对端传 输的业务数据。
中频电缆对高速信号的衰减很大，当在传输GE/10GE等高速业务数据时， 中频Modem会生成高速的数字中频调制信号，现有的微波传输设备受限于中频 电缆本身的衰减特性，使得IDU和ODU之间的拉远距离受到限制，限制了现有 微波传输设备的应用。本领域技术人员均可知的是，在其它通信领域，若采用 类似于微波的这种“中频调制”和“上变频”这种两步处理的方式来实现高速 业务数据传输时，也存在和微波相同的问题。

本发明实施例提供一种调制信号的产生方法，包括：
产生具有频差的第一单色光和第二单色光；
对所述第一单色光和所述第二单色光分别进行调制，得到第一调制光信号 和第二调制光信号；
将所述第一调制光信号和第二调制光信号进行叠加，得到混合光信号；
对所述混合光信号进行光电转换，得到调制信号。
本发明实施例还提供一种传输设备，包括：
光源，用于产生具有频差的第一单色光和第二单色光；
第一调制模块，用于对所述第一单色光进行调制，得到第一调制光信号；
第二调制模块，用于对所述第二单色光进行调制，得到第二调制光信号；
耦合器，用于将所述第一调制光信号和所述第二调制光信号进行叠加，输 出得到混合光信号；
光电探测器，用于对所述混合光信号进行光电转换，得到调制信号。
本发明实施例通过对具有频差的两个单色光进行调制，得到第一调制光信 号和第二调制光信号，再将第一调制光信号和第二调制光信号进行叠加，得到 混合光信号，然后通过对混合光信号进行光电转换得到调制信号。本发明实施 例在产生调制信号的过程中，无需进行数字中频调制，使得在光电转换之前的 处理均是光域上进行，而处理得到的光信号是通过光波导(如光纤)来进行传 输，免除了中频电缆对传输设备实现高速传输的限制。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部 分，并不构成对本发明的限定。
图1示出了现有技术中微波传输设备的结构示意图；
图2示出了本发明实施例的调制信号的产生方法的流程图；
图3示出了本发明实施例的传输设备的结构示意图；
图4A示出了实施例1中微波传输设备的结构示意图；
图4B示出了实施例1中得到的各信号对应的星座图；
图5A示出了实施例2中微波传输设备的结构示意图；
图5B示出了实施例2中得到的各信号对应的星座图；
图6示出了实施例3中微波传输设备的结构示意图。

为了便于本领域一般技术人员理解和实现本发明，现结合附图描绘本发明 的实施例。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作 为对本发明的限定。
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案进行描述。
本发明实施例提供一种调制信号的产生方法，其方法流程，如图2所示， 该方法包括：
步骤S1：产生具有频差的第一单色光和第二单色光。
步骤S2：对第一单色光和第二单色光分别进行调制，得到第一调制光信号 和第二调制光信号。
在本步骤中，对第一单色光可以进行相位和/或幅度调制，对第二单色光 也可以进行相位和/或幅度调制，具体的是根据待传输的业务数据对第一单色光 和第二单色光分别进行调制。
步骤S3：将第一调制光信号和第二调制光信号进行叠加，得到混合光信号。
步骤S4：对混合光信号进行光电转换，得到调制信号。在本步骤中，具体 的是对混合光信号中的差频信号进行光电转换，得到调制信号。其中，差频信 号的频率为第一单色光和第二单色光的频差。
下面对本发明实施例提供调制信号的产生方法所依据的原理进行说明。
第一单色光的频率为f1，第二单色光的频率为f2，频差为Δf＝|f1-f2|。第一 单色光的表达式为第二单色光的表达式为 其中，ω1＝2πf1，ω2＝2πf2，E1、E2分 别为第一单色光和第二单色光的电场幅度，k1、k2分别为第一单色光和第二单 色光的波矢，分别为第一单色光和第二单色光的初相。
第一单色光经过幅度和/相位调制后，得到的第一调制光信号的表达式为 其中，E1(t)表示对第一单色光的幅度 进行调制后得到的第一调制光信号的幅度，表述对第一单色光的相位进行 调制后得到的第一调制光信号的相位，可以只对第一单色光只进行幅度调制， 此处的即为定值也可以只对第一单色光只进行相位调制，此处的E1(t) 即为定值E1。
第二单色光经过幅度和/或相位调制后，得到的第二调制光信号的表达式为 其中，E2(t)表示对第二单色光的幅 度进行调制后得到的第二调制光信号的幅度，表示对第二单色光的相位 进行调制后得到的第二调制光信号的相位，可以只对第二单色光只进行幅度调 制，此处的即为定值也可以只对第二单色光只进行相位调制，此处 的E2(t)即为定值E2。
将第一调制光信号和第二调制光信号进行叠加，得到的混合光信号的表达 式为ES(t)＝ES1′(t)+ES1′(t)。
用光电探测器对上述混合光信号进行光电转换时，光电探测器光敏面上光 照反应产生的光电流大小与光强(电场强度的平方)成正比，即：
i＝g*ES2(t)＝g*{[E′s1(t)]2+2*E′s1(t)*E′s2(t)+[E′s2(t)]2}
其中，g为光电探测器的光电转换常数，2*E′s1(t)*E′s2(t)项表征了一个频率 为f1+f2的和频信号和一个频率为|f1-f2|的差频信号。
因为光波的频率通常大于1014Hz，第一单色光的频率f1、第二单色光的频 率f2均大于1014Hz，而光电探测器的响应频率一般小于等于100GHz，故光电探 测器无法响应频率为f1+f2的和频信号，可以响应频率为|f1-f2|的差频信号，对 于和频信号来说，光电探测器相当于一个低通滤波器。同时，光电探测器输出 的光电流只能是响应时间τ内的平均值，故光电探测器输出的光电流即为：

其中，Δω＝2π|f1-f2|＝2πΔf，c为真空中的光速。
光电探测器输出的光电流表征的即为调制信号，从光电探测器输出的光电 流的表达式可以看出，调制信号的相位实际上是第一调制光信号和第二调制光 信号的相位的相加减得到的，调制信号的幅度是第一调制光信号和第二调制光 信号的幅度的相乘得到的。从上述原理说明，还可以看出本发明实施例提供的 方法产生的调制信号，并不是直接对频率为Δf的载波进行调制得到的，而是 等效于对频率为Δf的载波进行调制得到的。
本发明实施例提供的调制信号的产生方法，还可以进一步包括：在对混合 光信号进行光电转换之前，对步骤S3中得到的混合光信号作进一步地相位和/ 或幅度调制，以提高传输的信息量。相应地，步骤S4具体的就是对上述经过进 一步地相位和/或幅度调制后的混合光信号进行光电转换。
当本发明实施例提供的调制信号的产生方法具体应用于微波通信领域的 E-BAND这一频段时，步骤S1中第一单色光和第二单色光的频差Δf的取值范围 为71-76GHZ/81-86GHZ。可以理解的是，本发明实施例提供的调制信号的 产生方法，并不仅限于在微波通信领域的E-DAND这一频段应用，还可以应用 到微波通信领域的其它微波频段，此时第一单色光和第二单色光的频差是位于 相应的微波频段，步骤S4中得到的调制信号具体的为对相应频率(Δf)的微 波载波进行等效调制得到的微波调制信号。本领域人员还可以将本发明实施例 提供的调制信号的产生方法应用于微波通信领域外的其它通信领域来实现高 速业务数据的传输。
本发明实施例提供的调制信号的产生方法，还可以进一步包括：将步骤S4 中得到的调制信号放大。如果本发明实施例提供的调制信号的产生方法具体应 用到微波通信中，本发明实施例步骤S4中得到的微波调制信号经过放大后通过 天线发射出去。
本发明实施例通过对具有频差的两个单色光进行调制，得到第一调制光信 号和第二调制光信号，再将第一调制光信号和第二调制光信号进行干涉，得到 混合光信号，然后通过对混合光信号进行光电转换得到调制信号。本发明实施 例在产生调制信号的过程中，无需进行数字中频调制，使得在光电转换之前的 处理均是光域上进行，而处理得到的光信号是通过光波导(如光纤)来进行传 输，免除了中频电缆对传输设备实现高速传输的限制。同时，利用本发明实施 例提供的调制信号的产生方法，实现对高速业务数据传输时，不需要高采样频 率DAC的参与。特别的，如果本发明实施例具体应用到微波通信领域时，本发 明实施例产生的混合光信号可以通过光纤传输到ODU或者发射器中，然后再在 ODU或者发射器中进行光电转换，从而解除了中频电缆对实现高速传输的限 制，使得微波传输设备具有广泛的应用场景。
本发明实施例还提供一种传输设备，其结构如图3所示，该传输设备包括： 光源(301)、第一调制模块(302)、第二调制模块(303)、耦合器(304) 和光电探测器(305)。
光源，用于产生具有频差的第一单色光和第二单色光。光源可以包括两个 激光器，两个激光器分别用来产生频率不同的第一单色光和第二单色光；或者 光源具体可以为光纤梳状谱发生器，该光纤梳状谱发生器用于产生频率不同的 第一单色光和第二单色光，此种情形下，第一单色光和第二单色光是混合在一 起的。如果光源具体为光纤梳状谱发生器，本发明实施例提供的传输设备则进 一步包括第一光锁相环和第二光锁相环，用于从混合在一起的第一单色光和第 二单色光中分别滤取第一单色光和第二单色光。
第一调制模块，用于对第一单色光进行调制，得到第一调制光信号；第二 调制模块，用于对第二单色光进行调制，得到第二调制光信号；具体的，根据 待传输的业务数据，第一调制模块对第一单色光进行幅度和/或相位调制，第二 调制模块对第二单色光进行幅度和/或相位调制。
耦合器，用于将第一调制光信号和第二调制光信号进行叠加，输出得到混 合光信号。
光电探测器，用于对耦合器得到的混合光信号进行光电转换，得到调制信 号。
进一步地，本发明实施例中的传输设备还可以进一步包括：第三调制模块， 用于在光电探测器之前对耦合器得到的混合光信号进行幅度和/或相位调制，以 提高传输的信息量。相应地，光电探测器具体地用于对第三调制光模块输出的 光信号进行光电转换。
本发明实施例提供的传输设备还可以进一步包括：放大器，用于放大光电 探测器得到的调制信号。
本发明实施例提高的传输设备具体可以为微波传输设备，相应地，光源产 生的第一单色光和第二单色光的频差就位于微波频段内，光电探测器得到的调 制信号具体为微波调制信号。可以理解的是，和现有技术中的微波传输设备一 样，本发明实施例中的微波传输设备还可以包括双工器和天线。放大后的微波 调制信号经过双工器后通过天线发射出去。
本发明实施例提供的传输设备，在产生调制信号的过程中，通过在光域上 进行相关的处理得到混合光信号，然后再通过光探测器将混合光信号转换成调 制信号，无需进行数字中频调制，使得在光电转换之前的处理均是光域上进行， 而处理得到的光信号是通过光波导(如光纤)来进行传输，免除了中频电缆对 传输设备实现高速传输的限制。如果本发明实施例中的传输设备具体为微波传 输设备，则在光域生成的混合光信号可以通过光纤传输到ODU中，然后再在 ODU(本发明实施例的微波传输设备中的光电探测器位于ODU中)或者发射 器(本发明实施例的微波传输设备中的光电探测器位于发射器中)中进行光电 转换，免除了中频电缆对微波传输设备实现高速传输的限制。同时，利用本发 明实施例提供的微波传输设备，实现对高速业务数据传输时，不需要高采样频 率DAC的参与，降低了设备实现的难度以及成本。还需说明的是，本发明实施 例提供的传输设备，不仅限于微波通信领域的微波传输设备，还可以是其它通 信领域的传输设备。
为便于对本发明实施例的理解，结合微波通信领域的几个具体实施例对本 发明中的调制信号的产生方法和传输设备进行说明，但在实现本发明实施例时 并不局限以下实施例。
实施例1：
本实施例提供一种微波传输设备，其结构如图4A所示，该微波传输设备包 括：光纤梳状谱发生器(401)、分路器(402)、光锁相环1(403)、光锁相 环2(404)、相位调制器1(405)、相位调制器2(406)、耦合器(407)、 光电探测器(408)。
光纤梳状谱发生器产生混合在一起的具有频差的第一单色光和第二单色 光。本实施例提供的微波传输设备具体应用于E-BAND这一频段时，第一单色 光和第二单色光的频差Δf的取值范围为71～76GHZ/81～86GHZ。
在分路器中，将光纤梳状谱发生器输入的混合在一起的第一单色光和第二 单色光分成两路：一路输入到光锁相环1，另一路输入到光锁相环2。光锁相环 1从混合在一起的第一单色光和第二单色光中，滤取第一单色光，将其输入到 相位调制器1；光锁相环2从混合在一起的第一单色光和第二单色光中，滤取第 二单色光，将其输入到相位调制器2。
待传输的业务数据分成两路：数据1和数据2，相位调制器1根据数据1对第 一单色光进行相位调制，相位调制器2根据数据2对第二单色光进行相位调制。 在对第一单色光进行相位调制时，根据数据1的低电平和高电平，分别将第一 单色光的相位调制为0和π/2，得到第一调制光信号；在对第二单色光进行相位 调制时，根据数据2的低电平和高电平，分别将第二单色光的相位调制为0和π， 得到第二调制光信号。前文描述的第一调制模块和第二调制模块，在本实施例 中，分别为相位调制器1(405)和相位调制器2(406)。其中，得到的第一调 制光信号、第二调制光信号的星座图分别如图4B中编号为(一)、(二)的图 所示。
耦合器将第一调制光信号和第二调制光信号进行叠加，输出得到混合光信 号。
光电探测器对上述混合光信号进行光电转换，具体的是对上述混合光信号 中的差频信号进行光电转换，得到微波调制信号。该微波调制信号是等效于对 频率为Δf的载波进行QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，正交相移键控) 调制得到的QPSK调制信号，该QPSK调制信号的四种相位状态为：0、π/2、 π、3π/2，其星座图如图4B中编号为(三)的图所示。
光电探测器可以采用PIN管或者APD(Avalanche Photo Diode，雪崩光电二 极管)管来实现。
本实施例中的微波传输设备通过在光域上对具有频差的两个单色光进行 调制等处理后，得到混合光信号，然后再对该混合光信号进行光电转换，得到 微波调制信号(QPSK调制信号)。本实施例中的微波传输设备在生成微波调 制信号时，无需进行数字中频调制，使得在光域生成的混合光信号可以通过光 纤传输到ODU中，然后再在ODU(本发明实施例的微波传输设备中的光电探 测器位于ODU中)或者发射器(本发明实施例的微波传输设备中的光电探测器 位于发射器中)中进行光电转换，免除了中频电缆对微波传输设备实现高速传 输的限制。同时，利用本发明实施例提供的微波传输设备，实现对高速业务数 据传输时，不需要高采样频率DAC的参与，降低了设备实现的难度以及成本。
实施例2：
本实施例提供一种微波传输设备，其结构如图5A所示，该微波传输设备包 括：光纤梳状谱发生器(501)、分路器(502)、光锁相环1(503)、光锁相环 2(504)、马赫泽德调制器(505)、相位调制器1(507)、相位调制器2(506)、 相位调制器3(508)、耦合器(509)、光电探测器(510)。
本实施例中微波传输设备相比于实施例1中的微波传输设备，不同之处在 于：在对第一单色光进行调制时，用马赫泽德调制器和相位调制器1对第一单 色光进行幅度和相位的调制；在对第二单色光进行调制时，用相位调制器2和 相位调制器3对第二单色光进行相位调制。
待传输的业务数据分成四路：数据1、数据2、数据3和数据4。马赫泽德调 制器根据数据1的高电平将第一单色光的幅度调制为A(A＞0)，根据数据1的 低电平将第一单色光的幅度调制为A/2，马赫泽德调制器输出的信号的星座图 如图5B中编号为(一)的图所示；相位调制器1根据数据3的高电平将马赫泽德 调制器输出的光信号的相位调制为π，根据数据3的低电平将马赫泽德调制器 输出的光信号的相位调制为0，相位调制器1输出的信号的星座图如图5B中编号 为(二)的图所示；相位调制器2根据数据2的高电平，将第二单色光的相位调 制为π/2，根据数据2的低电平，将第二单色光的相位调制为0，相位调制器2 输出的信号的星座图如图5B中编号为(三)的图所示；相位调制器3根据数据4 的高电平，将相位调制器2输出的光信号的相位移相π/4，根据数据4的低电平， 将相位调制器2输出的光信号的相位移相0，相位调制器3输出的信号的星座图 如5B中编号为(四)的图所示。光电探测器得到的微波调制信号具体为星型 16QAM(Quadarature Amplitude Modulation，正交幅度调制)调制信号，其星 座图如图5B中编号为(五)的图所示。前文描述的第一调制模块，在本实施例 中，具体包括马赫泽德调制器(505)和相位调制器1(507)；前文描述的第 二调制模块，在本实施例中，具体包括相位调制器2(506)和相位调制器3(508)。
本实施例中的微波传输设备通过在光域上对具有频差的两个单色光进行 调制等处理后，得到混合光信号，然后再对该混合光信号进行光电转换，得到 微波调制信号(16QAM调制信号)。本实施例中的微波传输设备在生成微波 调制信号时，无需进行数字中频调制，使得在光域生成的混合光信号可以通过 光纤传输到ODU中，然后再在ODU(本发明实施例的微波传输设备中的光电 探测器位于ODU中)或者发射器(本发明实施例的微波传输设备中的光电探测 器位于发射器中)中进行光电转换，免除了中频电缆对微波传输设备实现高速 传输的限制。同时，利用本发明实施例提供的微波传输设备，实现对高速业务 数据传输时，不需要高采样频率DAC的参与，降低了设备实现的难度以及成本。
实施例3：
本实施例提供一种微波传输设备，其结构如图6所示，该微波传输设备包 括：光纤梳状谱发生器(601)，分路器(602)、光锁相环1(603)、光锁相 环2(604)、相位调制器1(605)、相位调制器2(606)、耦合器(607)、 相位调制器3(608)、马赫泽德调制器(609)、光电探测器(610)。
本实施例中的微波传输设备相比于实施例1中的微波传输设备，不同之处 在于：在光电探测器之前，利用相位调制器3和马赫泽德调制器对耦合器得到 的混合光信号进行相位和幅度调制。
待传输的业务数据分成四路：数据1、数据2、数据3和数据4。相位调制器 1根据数据1对第一单色光进行相位调制的过程，以及相位调制器2根据数据2对 第二单色光进行相位调制的过程参见实施例中1的相关描述，这里不再赘述， 下面具体描述相位调制器3和马赫泽德调制器的工作过程。
相位调制器3根据数据3的高电平，将耦合器得到的混合光信号的相位移相 π/4，根据数据3的低电平，将耦合器得到的混合光信号的相位移相0。马赫泽 德调制器根据数据4的高电平，将相位调制器3输出的光信号的幅度调制为A (A＞0)，根据数据4的低电平，将相位调制器3输出的光信号的幅度调制为A/2。 光电探测器具体的对马赫泽德调制器输出的光信号进行光电探测，得到的电信 号即为微波调制信号，该微波调制信号为16QAM调制信号。
在本实施例中，前文描述的第一调制模块具体为相位调制器1(605)，前 文描述的第二调制模块具体为相位调制器2(606)，前文描述的第三调制模块 具体包括相位调制器3(608)和马赫泽德调制器(609)。
本实施例中的微波传输设备通过在光域上对具有频差的两个单色光进行 调制等处理后，得到混合光信号，再对该混合光信号作进一步地幅度和/或相位 调制，然后再对经过进一步地幅度和/或相位调制后的混合光信号进行光电转 换，得到微波调制信号。本实施例中的微波传输设备在生成微波调制信号时， 无需进行数字中频调制，使得在光域生成的混合光信号可以通过光纤传输到 ODU中，然后再在ODU(本发明实施例的微波传输设备中的光电探测器位于 ODU中)或者发射器(本发明实施例的微波传输设备中的光电探测器位于ODU 中)中进行光电转换，免除了中频电缆对微波传输设备实现高速传输的限制。 同时，利用本发明实施例提供的微波传输设备，实现对高速业务数据传输时， 不需要高采样频率DAC的参与，降低了设备实现的难度以及成本。
需要说明的是，根据业务数据对第一单色光或第二单色光进行调制的方 式，并不仅限于实施例1、实施例2和实施例3中所描述的方式，如在实施例1中， 相位调制器1根据数据1的低电平，将第一单色光的相位调制为π/2，根据数据1 的高电平将第一单色光的相位调制为0。依据本发明实施例提供的方法，产生 的微波调制信号也不仅限于实施例1、实施例2和实施例3中得到的QPSK信号、 16QAM信号，如在实施例1中，若在光电探测器之前增加一个相位调制器对耦 合器输出的混合光信号进行调制，最后光电探测器得到的微波调制信号就是 8PSK信号。在调制时，是先进行幅度调制还是先进行相位调制，本申请不作 限制。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易 想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护 范围应该以权利要求书的保护范围为准。