JP3770599B2

JP3770599B2 - Optical wireless system and wireless base station

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Publication number: JP3770599B2
Application number: JP2002012352A
Authority: JP
Inventors: 正大小楠
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-01-22
Filing date: 2002-01-22
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2022-01-22
Also published as: JP2003218837A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は中央局と複数の無線基地局とを光ファイバで結び、無線基地局で子局と送受信する無線信号を中央局に光ファイバ伝送する光無線システム及び無線基地局に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の無線基地局であるアンテナ基地局とそれらを制御するとともに伝送信号の送受信を行う中央局とが光ファイバにより結ばれている光無線システムでは、アンテナ基地局で子局より受信した無線信号を一旦光波に重畳して光ファイバにより伝送するため、同軸電線に比較して低損失、大容量、かつ、長距離の伝送が行える利点があり、無線伝送の高速化をもたらすものとして期待されている。特に、山岳地帯、トンネル、地下街などの電波伝搬の自由度が極めて低い場所において、現在、光無線システムが実用化されつつある。
【０００３】
一方、周波数が数十GHzを超えるミリ波領域での無線通信に光無線システムを適用すれば、光波に重畳されたミリ波信号が長距離ファイバを伝送可能なため、中央局−アンテナ基地局間の距離を自由に設定でき、また短時間で所望の情報を伝送できるため将来、高速・柔軟な無線ネットワークへ応用されうるものとして近年盛んに検討されている。
【０００４】
複数のアンテナ基地局で受信され、中央局に光伝送される複数の上り信号の中から所望の信号成分を中央局内で識別・抽出する方法としては、特開2000−138644にサブキャリア伝送信号とともに2つのパイロットキャリア信号を中央局からアンテナ基地局に向けて発信する通信システムが示されている。
【０００５】
図１５にこの通信システムを示す。アンテナ基地局620内で中央局630より無線データ信号及び２つのパイロットキャリア信号(f1，f2)が光信号に重畳されて伝送されてきた下り信号は、バンドパスフィルタ（607,608,609）により無線データ信号613と2つのパイロットキャリア信号（614,615）に分離される。これら2つのパイロットキャリア信号（614,615）はローカルキャリア発生部610において適宜、逓倍・混合して得られたローカル信号616を用い、アンテナで受信された図示しない子局からの上り信号を周波数変換して、アンテナ基地局固有の周波数をもったIF（中間周波数）信号を生成することが出来、光源605の直接変調によりIF信号が光波重畳される。すなわち、ローカルキャリア発生部610で各パイロットキャリア信号（614、615）への逓倍率を適切に設定することにより、アンテナ基地局毎にIF周波数帯を割り当てることが可能である。
【０００６】
しかしながら、図15のローカルキャリア発生部610は、逓倍器や多数のミキサによって構成される回路ブロックである。一般に、逓倍器やミキサは、ダイオードなどの非線形性応答を利用して動作させるため、ダイオードを飽和させるだけの入力信号強度を要する。また、周波数変換時の変換損失も少なくない。
【０００７】
したがって、ローカルキャリア発生部610から発生されるローカル信号616を用いて、上り無線信号を効率よく周波数変換させるためには、ローカルキャリア発生部610内のミキサや逓倍器を十分に駆動させうるように回路ブロック内に多数の増幅器を用いる必要がある。
【０００８】
また、パイロットキャリア信号（614,615）はそれぞれローカルキャリア発生部610で逓倍されるが、所望の逓倍率（m,n）以外の次数成分を除去する２つ以上のフィルタもローカルキャリア発生部610内に用意しなくてはならない。
その結果、増幅器の段数が多くなり装置規模が大きくなってしまう。また、増幅器で発生される雑音は増幅器の段数に応じて累積されるため、逓倍率や周波数変換量を高めた場合には、周波数変換回路から発生されるローカル信号の雑音特性が劣化するおそれがあり、上り無線信号の中央局側での受信感度を下げてしまうことが懸念される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、複数のアンテナ基地局で受信され、中央局に光伝送される複数の上り信号の中から所望の信号成分を中央局内で識別・抽出するために、2つのパイロットキャリア電気信号をサブキャリア伝送信号とともに送り、アンテナ基地局内で該パイロットキャリア信号を逓倍・混合してローカル信号を生成し、アンテナで受信された上り信号をアンテナアンテナ基地局固有の周波数に変換した信号により光源を変調し、中央局までファイバ伝送させた場合には、パイロットキャリア信号の逓倍・混合時に要する信号増幅が多段になった場合には、装置規模が大きくなり、ローカル信号の雑音特性が劣化し上り受信信号の受信感度を劣化させうるという問題があった。
【００１０】
このような問題を解決するために本発明では、アンテナ基地局内において子局からの上り信号を周波数変換するためのローカル信号を中央局からの基準光信号を用いて生成する際に、アンテナ基地局内で周波数変換操作を多用することなくローカル信号を生成することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の光無線システムは、中央局と、この中央局に光ファイバにより接続された複数の無線基地局とからなり前記光ファイバ内を伝送する光波に重畳された伝送信号により前記中央局と前記複数の無線基地局との情報伝送を行う光無線通信システムにおいて、前記中央局は、前記光波に重畳され前記無線基地局に伝送し、周波数軸上で等間隔に配置された複数の光信号からなる光基準信号を発生する基準光信号源とを有し、前記無線基地局は、前記中央局より伝送された前記光基準信号を電気信号に変換する光電変換器と、光電変換器から出力された周波数軸上で等間隔に配置された複数の信号により前記中央局に伝送する上り伝送信号を複数の周波数に周波数変換する周波数変換器と、この周波数変換器から出力された複数の周波数の上り伝送信号の中で無線基地局固有の周波数の上り伝送信号を選択するフィルタと、この選択された周波数の上り伝送信号により前記中央局に前記光ファイバ内を伝送する無線基地局固有の周波数をもつ上り光波を生成する光源とを有することを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の無線基地局は、中央局に光ファイバにより接続され、前記光ファイバ内を伝送する光波に重畳された伝送信号により前記中央局と情報伝送を行う無線基地局において、前記中央局より伝送され、前記中央局で発生した周波数軸上で等間隔に配置された複数の光信号からなる光基準信号を電気信号に変換する光電変換器と、光電変換器から出力された周波数軸上で等間隔に配置された複数の信号により前記中央局に伝送する上り伝送信号を複数の周波数に周波数変換する周波数変換器と、この周波数変換器から出力された複数の周波数の上り伝送信号の中で無線基地局固有の周波数の上り伝送信号を選択するフィルタと、この選択された周波数の上り伝送信号により前記中央局に前記光ファイバ内を伝送する無線基地局固有の周波数をもつ上り光波を生成する光源とを有すること
を特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る光無線システムの信号系の構成図を図１に示す。中央局１は光ファイバ１５に及び光カプラ１３により複数の基地局４に接続している。中央局１には光基準信号源（光コム信号源）２が設けられ、この光コム信号源２から出力される光周波数コム信号は各アンテナ基地局４へ光ファイバ１５により伝送する。
【００１４】
伝送された光コム周波数信号は各アンテナ基地局４ではフォトディテクタ５により光電変換され、電気信号である無線コム信号が生成される。増幅器６によって増幅されたコム信号は図示しない子局から送信されアンテナ基地局で受信された上り無線信号８とともにミキサ９に取り込まれる。
【００１５】
その結果、ミキサ９では上り無線信号の周波数変換された信号が生成され、この信号は各アンテナ基地局４に固有のバンドバスフィルタ11によりアンテナ基地局固有の周波数選択が行われる。
【００１６】
バンドパスフィルタ11の中心透過周波数は基地局ごとに割り振られているため、各アンテナ基地局４で受信された上り信号は基地局固有のIF（中間周波数）帯の信号に変換されることになる。
【００１７】
したがって、これらIF信号を用いて基地局内の光源12の出力を変調し、光カプラ13により光カプラ13で光学的に束ねて中央局１まで上り無線信号を光ファイバ１５で伝送することにより中央局１において混信なく各アンテナ基地局４で受信された上り無線信号８を取り込むことが可能となる。
【００１８】
各アンテナ基地局４からの光源１２の出力を1本のファイバに束ねる際には、各光源12からの光信号の波長が重ならないように光源間の中心波長を離しておくか、各光源12のスペクトル幅を広げることにより、光信号間の光学的相関を十分落としてやればよい。（参考文献：国際会議MWP'96 講演番号WE4-6など）
次に図１の光コム信号源２について図２を用いて説明する。図２に示すようにパルス光源30の出力を光増幅器37により強度を上げて光ファイバ38での非線形光学効果を高め、光ファイバ38の短パルス光を出力端において光モード数を増大させることにより、他モード光信号が配信され、これを光周波数コム信号としてアンテナ基地局に配信している。
【００１９】
この方法は一般にスーパーコンティニウムと呼ばれている現象を利用する方法で、例えば文献2001年度電子情報通信学会総合大会講演番号B-10-56などに示されている。また、光周波数コム信号をモードロックレーザなどのパルス光源によって生成することも可能である。
【００２０】
次に図３を用いて動作を説明する。光コム信号源からは周波数軸上に等間隔で位相がそろった光周波数コム信号20が出力される（図３（ａ））。この光周波数コム信号20は図１のアンテナ基地局４に入力され、図示しない子局からアンテナ16により受信された信号21（図３（ｂ））とミキサ９により混合されたのち、複数のＩＦ信号群24の中からバンドパスフィルタにより周波数選択（図３（ｃ））され上り信号として中央局１に伝送される。
【００２１】
なお、図３（ｃ）では23がバンドパスフィルタの周波数特性を示しており、この帯域内のＩＦ信号群が上り周波数信号となる。
【００２２】
さらに、フォトディテクタから出力された光周波数コム信号のスペクトル20と受信上り信号スペクトル21の関係に示すように、中央局での各上り信号間の混信を避けるため、子局の送信信号帯域の上限はコム周波数間隔22の半分以下の範囲となる。したがって、バンドパスフィルタの帯域幅23は、光コム周波数間隔の半分以下にしておくことにより、上り信号成分を混信なく中央局において分離可能となる。当然のことながら、子局からの送信信号のスペクトル幅がバンドパスフィルタの通過帯域内であれば、子局から発せられる信号はどのような変調・多重方式のものであってもよい。
【００２３】
一方、第１の実施の形態においてミリ波帯無線通信を行う場合にはアンテナ基地局4のコストを抑圧するために基地局内の周波数変換回路に含まれるミリ波回路の信号帯域を制限した方がよく、一般的にはミリ波周波数に比較して2桁以下に抑えておくことが望ましい。したがって子局から送信される信号帯域幅は、数百メガヘルツ以下にしておく必要がある。
【００２４】
次に、第１の実施の形態に用いられる光コム信号源の他の例を図４乃至図８に示す。
図４に示す光コム信号源は基準光源30の出力を光カプラ31、可変光遅延器36、位相変調器32、光増幅器33、光アイソレータ34からなる光ループを形成し、リング型光源を構成している。
【００２５】
リング長及び変調信号源35の周波数を適切に設定することにより光周波数コム信号が生成される。
【００２６】
図５は光周波数コム信号源の他の例を示す構成図であり、光基準光源40の出力が光変調器32に供給され、この光変調器32は複数の発振器から構成されるマルチトーン信号源29から発生される信号により光周波数コム信号が発生する。
【００２７】
図６に図５の光周波数コム信号源の動作を示す。すなわち、図５に示す光コム信号源は光基準光源の出力パルス（図６（a））を光変調器に供給し、この光パルスはこの変調器には複数の発振器から構成されるマルチトーン信号源から発生される複数の信号により変調されて光コム信号が生成される（図６（ｂ））。
【００２８】
また、図７(a)はミリ波帯での単側波変調された光波を出力する光源をマイクロ波信号により直接変調してミリ波帯のマルチトーン信号を生成して光コム信号源を構成した構成図であり、図７(ｂ)はその動作を説明した図である。
【００２９】
図７(a)及び図７(ｂ)に示すように第1の光源であるマスタ光源41に適当な正弦波信号源42からの正弦波信号で変調した結果、マスタ光源41から出力される高次側帯波成分43により第2の光源44の発振周波数45を固定し、かつ、第2の光源であるスレーブ光源44は、所望のコム間隔に相当した周波数を有するマイクロ波信号源46からのマイクロ波信号により直接変調されている。
【００３０】
ここで、スレーブ光源44は複数のモードで発振するマルチモードレーザであって、かつ、そのモード間隔は無線伝送に用いるミリ波帯周波数である。マスタ光源41から発せられる高次側帯波成分43の2本のモードによりスレーブ光源44の隣接２モード光について各々の周波数が固定される場合にはスレーブ光源44から周波数が固定された２モード光47が選択的に出力されるため、光周波数コム信号が光ファイバにより伝送されフォトディテクタで光電変換すると位相雑音特性にきわめて優れたミリ波搬送波を生成することができる（参考文献：国際会議：ECOC'99 講演番号P3-5 参照）。
【００３１】
また、スレーブ光源44の隣接２モード光の周波数が固定された状況で、マイクロ波信号源46から発生したマイクロ波信号によりスレーブ光源44の注入電流を直接変調しているため各2モード光は同時に振幅・位相変調される。ここで、スレーブ光源44の変調特性には非線形性が存在するためマイクロ波信号源からのマイクロ波信号46の強度を高めるなどして各2モード光47に対してマイクロ波信号に対する高調波成分48を多数発生させることができる。この結果、周波数軸上において2モード光47の周りにはマイクロ波信号間隔のマルチトーン信号が生成される。
【００３２】
アンテナ基地局におかれたフォトディテクタ出力では光電変換により自乗検波されるためマルチトーン信号のトーン数はさらに増加する。
【００３３】
以上の記述は、マルチモードレーザの2モード周波数を外部変調光により固定化した例であるが、外部光により3モード以上固定化した場合にはさらなるトーン数の増加を図ることができる。
【００３４】
また、上記の図７(a)の例ではスレーブ光源44としてマルチモードレーザを用いているが、図８のようにマスタ光源41からの高次側帯波成分を光カプラ５０で分配し２つのシングルモードレーザである第１のスレーブ光源51-1及び第２のスレーブ光源51-2を用い、第１のスレーブ光源51-1及び第２のスレーブ光源51-2をそれぞれ適当なマイクロ波信号源(52-1,52-2)からのマイクロ波信号により過変調してその高調波成分を多数発生させてもよい。
【００３５】
この場合には、第１のスレーブ光源51-1及び第２のスレーブ光源51-2の中心発振波長を温度により変更可能であり、かつ、第１の光源であるマスタ光源41への正弦波信号源42からの正弦波信号の周波数を調整することにより高調波成分の周波数を変えられるため、光周波数コム信号の周波数帯を自由に設定できるという特徴がある。
【００３６】
つぎに、図９乃至図１１を用いて本発明を利用した光無線システムの上り系と下り系の構成を説明する。図９は中央局１を示し、図１０は基地局４、図１１は図１０の基地局と通信をする子局である端末を示している。なお、図１０の基地局４は複数の同じ構成の基地局が光カプラ１３を介して光ファイバに接続されている。
【００３７】
図９に示すようにまず中央局1において、図１０の基地局４に伝送する信号群62を結合器63によりサブキャリア多重したものと無線搬送波信号源64からの無線搬送波信号とをミキサ65を用いてサブキャリア多重信号を無線周波数帯までアップコンバートする。アップコンバート信号の内、バンドパスフィルタ66により搬送波成分と片側波帯成分が選択され、搬送波成分はドライバ67を通じて光変調器68に入力される。そこで、シングルモード光源61からの信号を変調器68に供給することでサブキャリア多重信号は光波に重畳される。
【００３８】
変調器68の出力はWDMカプラ69により光コム信号源70から出力される光周波数コム信号に合波する。合波光信号は光増幅器71を通じて下り線の光ファイバ95-1を通して各アンテナ基地局４までファイバ伝送される。
【００３９】
図１０の各アンテナ基地局4では、光ファイバ95-1に接続されたカプラ13により伝送された合波光信号がアンテナ基地局４に取り込まれ、WDMカプラ69によって光サブキャリア多重信号と光周波数コム信号とに分波され２つの分波出力はそれぞれフォトディテクタ（72,73）によって受光される。
フォトディテクタ73で電気信号に変換されたサブキャリア多重信号は高周波増幅器76を通じてアンテナ77-1に導かれ、図１１の子局へと無線伝送される。
【００４０】
図１１の子局においては受信したサブキャリア多重信号をサーキュレータ７４を介し、高周波増幅器７６で信号が増幅された後、ダイプレクサ78により無線搬送波成分の一部がサブキャリア多重信号成分から分離される。
【００４１】
ここで、ダイプレクサ78を通過した信号成分を周波数変換部75に入力し、サブキャリア多重信号成分が無線伝送周波数帯からIF周波数帯へダウンコンバートされる。その後、受信器79においてIF周波数帯のサブキャリア多重信号から所望のチャンネル信号が適宜選択される。
【００４２】
一方、受信器79で選択したチャンネルの情報を図９の中央局１で把握させるために、送信器80では送信すべき上り信号の他に受信器79から送信器80へ送られるチャンネル選択信号82を合わせて送るようにしておく。
【００４３】
送信器80から出力される送信器出力信号はダイプレクサ78から出力される搬送波成分とミキサ65で混合され、バンドパスフィルタ84や無線増幅器85を通過後、アンテナ72-2から図１０の基地局４に無線伝送される。
【００４４】
次に図１０に示すように図１１の子局からの上り無線信号はアンテナ77-1により受信され、この受信信号はフォトディテクタ72で電気信号に変換された図９の中央局１より送られてきた無線周波数コム信号７と混合することによってコム状のIF周波数帯に変換される。
【００４５】
コム状のIF信号はアンテナ基地局４に固有な中心透過周波数を有するバンドパスフィルタ11により選択される。その結果、選択されたIF信号により光源12が変調され、この変調出力はカプラ13を通して上り線の光ファイバ95-2により図９の中央局１に伝送された後、中央局１内のフォトディテクタ86に取り込まれる。
【００４６】
図９の中央局１のフォトディテクタ86の出力は上り信号受信装置の制御回路87に供給されており、上り信号81に含まれる制御信号88を各下り信号源62に供給する。
【００４７】
このような光無線システムの構成では中央局１内の下り信号用の光源の数が一つで良いことである。中央局１と各アンテナ基地局４にはWDMカプラ69を用いているが、このWDMカプラ69はシングルモード光源61と光周波数コム信号の中心波長の差が十分に大きければ、誘電体多層膜フィルタなどによる比較的安価なWDMカプラを適用可能である。
【００４８】
また、各アンテナ基地局においてそれぞれのIF信号により（半導体ファブリペロレーザのような）安価な光源を直接変調し、各変調光信号を光カプラにより合波した後、中央局までファイバ伝送する。このような構成により、狭帯域光フィルタや単一モードレーザなど高価な光学部品をアンテナ基地局に導入せずに済み、中央局内でコム周波数を適切に設定・管理することによりすべての上り信号を混信なく中央局に取り込むことができる。
【００４９】
また、各子局の送信信号（アンテナ基地局で受信される信号）の周波数が同一であっても中央局において上り信号を混信なく受信できるという特徴がある。この特徴は、無線信号の利用可能な帯域が広くとれない場合に周波数の利用効率の点で有効である。同時に、子局側の送信周波数を同一化できるため子局内の送信回路部もまた画一化でき、特に、利用周波数帯が高い場合はコスト面で有利となる。
【００５０】
また、本実施の形態をミリ波帯通信に適用した場合には、アンテナ基地局内では高価な光学部品や基準信号源などが不要な一方で、高周波増幅器、ミキサなどが必要不可欠になるが、特定の限られた帯域で動作すればよく回路のIC化によって量産化を図れば、コストの抑圧が可能である。
【００５１】
また、フォトディテクタにおいて光電変換され生成される無線コム信号はミリ波帯信号であると同時に、コム間隔も数十メガヘルツ〜数ギガヘルツであることが望まれる。かかる要求に際しては、ミリ波帯搬送波信号で変調された光信号をマイクロ波周波数帯のコム信号で変調すればよい。変調器としては従来の光通信向けの外部変調器を用いることができる。
【００５２】
また、光周波数コム信号源を中央局で用い、かつ、コム周波数間隔がミリ波信号である場合には光周波数コム信号源の出力に対し外部変調器を介してマイクロ波帯コム信号により変調することによって、広範囲、かつ、稠密な光コム信号を発生可能である。このような場合に、アンテナ基地局ごとに中心透過光周波数が定められた光バンドパスフィルタを用いて、光コム信号をバンドパスフィルタの帯域ごとに周波数分割し、各アンテナ基地局にマイクロ波周波数間隔のコム信号源を分配してもよい。
【００５３】
このように本実施の形態では中央局からの基準となる光周波数コム信号をアンテナ基地局に送るためにアンテナ基地局内に光波長多重するための光光源として安価なマルチモード半導体レーザを利用できるなどの特徴を有する。
【００５４】
（他の実施の形態）
次に図１２に他の実施の形態を示す。図７(a)は光ケーブルに光カプラを介して接続された複数の基地局の構成例を示しており、図７(b)は下り信号と基準信号の光スペクトルを示す図である。この実施の形態は各アンテナ基地局への中央局からの下り信号と光コム基準信号の光電変換を一つのフォトディテクタで行うための構成を示している。
【００５５】
図７(a)の基地局では図７(ｂ)に示すように図示しない中央局から送られてきた下り信号光100と光周波数コム信号101との光学的干渉を避けるため、両者の光周波数は十分に離しておきフォトディテクタ102において生成される２つの光信号のビート周波数成分がフォトディテクタ102の帯域外にあるようにしている。
【００５６】
フォトディテクタ102の出力を光カプラ90により分配してバンドパスフィルタ103に供給し、このバンドパスフィルタ103により下り信号成分を抽出し、アンテナ93から図示しない子局へと無線伝送する。
【００５７】
また、光カプラ90より分配された光周波数コム信号はミキサ104に供給される。
さらに、図示しない子局から無線伝送された下り信号はその周波数とコム信号の平均周波数の差を十分とることによって、ミキサ104から出力される上り信号の光周波数コム信号と図示しない子局から無線伝送された下り信号の混合成分はバンドパスフィルタ105の帯域外に落とすことができ、図示しない中央局での上り信号と下り信号の混信を避けることができる。
【００５８】
なお、フォトディテクタ102への光入力強度が過大になると、場合によっては2光信号の混合成分が下り信号周波数上に現れることが知られている。このようなフォトディテクタの非線形応答を避けるためフォトディテクタ102への総入力光強度は一定の値を超えないような制御を行う。
【００５９】
本実施形態をミリ波帯の超高速無線伝送に適用した場合にはミリ波周波数で応答可能な超高速フォトディテクタの数をシステム内で半減でき、システム全体のコストを下げることができる。
【００６０】
（他の実施の形態）
次に図１３及び図１４に他の実施の形態を示す。図１３は中央局の構成を示しており、図１４は基地局の構成を示している。この実施の形態は図１４の各アンテナ基地局４への図１３の中央局からの下り光信号100が波長多重化されている例に関するものである。
【００６１】
図１３の中央局では複数の単一モード光源から成る波長多重光源200は各下り信号源201により直接変調されている。各単一モード光源200の出力は光合波器202により合波される。合波出力は、無線周波数帯の搬送波信号203により駆動された光変調器204に結合し、各光信号は無線搬送波203により一括変調される。
【００６２】
変調器204からの信号出力と光周波数コム信号源207の出力はWDMカプラ208により合波され、光増幅器209を通過後、下りの光ファイバ100により図１４の各アンテナ基地局210へファイバ伝送される。
【００６３】
図１４の第一のアンテナ基地局210においてWDMカプラ211により光周波数コム信号と下り信号は波長分離される。各アンテナ基地局には光周波数コム信号を分配する光カプラ212と各アンテナ基地局に対応した中心選択波長を有するドロップフィルタ213とを有している。
【００６４】
したがって、各ドロップフィルタ213により選択された光無線信号214はフォトディテクタ215、無線増幅器216を通じてアンテナ217から出力される。また、アンテナ217によって受信された図示しない子局からの上り信号はミキサ226に供給され、無線コム信号と混合されてコム状のIF帯信号群に変換された後、アンテナ基地局ごとに中心透過波長を定めたバンドパスフィルタ220によりIF周波数が選択される。
【００６５】
この後、光源221の出力はバンドパスフィルタ220からの上りIF信号により直接変調され、カプラ212を通じて図７１３の中央局１へとファイバ伝送される。中央基地局内でのフォトディテクタ223により発生した上り信号群は上り受信装置224の制御回路224に取り込まれ、上り信号の情報の一部が信号源201へ供給される。
【００６６】
図６の光無線システムと比較すると、この実施形態では、下り信号の光波長と上り信号のIF周波数が1対1に対応しており、図６のごとく子局内でチャンネル選択情報を上り信号に合わせて送らなくても子局―中央局間の信号の送受信が円滑に行いうるという特徴がある。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、中央局に周波数軸上で等間隔に配置された複数の光信号からなる光基準信号を設けることにより、各基地局内に高精度の無線基準信号源を用いることなく光無線システムを構成でき、中央局において各上り信号を混信すること無く光電変換して取り込むことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1の実施形態の構成図を示す図。
【図２】本発明に係る光基準信号源の構成を示す図。
【図３】本発明に係る光基準信号源の原理を示す図。
【図４】本発明に係る光基準信号源の構成を示す図。
【図５】本発明に係る光基準信号源の構成を示す図。
【図６】本発明に係る光基準信号源の原理を示す図。
【図７】本発明に係る光基準信号源の構成を示す図。
【図８】本発明に係る光基準信号源の構成を示す図。
【図９】本発明の他の実施形態の構成図であり、中央局を示す図。
【図１０】本発明の他の実施形態の構成図であり、アンテナ基地局を示す図。
【図１１】本発明の他の実施形態の構成図であり、子局を示す図。
【図１２】本発明の他の実施形態の構成図であり、アンテナ基地局を示す図。
【図１３】本発明の他の実施形態の構成図であり、中央局を示す図。
【図１４】本発明の他の実施形態の構成図であり、アンテナ基地局を示す図。
【図１５】従来の光無線システムを示す構成図。
【符号の説明】
１中央局
２光基準信号源
４アンテナ基地局
５フォトディテクタ
６増幅器
9 ミキサ
１１バンドパスフィルタ
１２光源
１３光カプラ
１４上り信号受信装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical wireless system and a wireless base station in which a central station and a plurality of wireless base stations are connected by an optical fiber, and a wireless signal transmitted / received to / from a slave station by the wireless base station is optically transmitted to the central station.
[0002]
[Prior art]
In an optical wireless system in which an antenna base station that is a plurality of wireless base stations and a central station that controls and transmits / receives transmission signals are connected by optical fibers, the wireless signal received from the slave station by the antenna base station is received. Since it is transmitted over an optical fiber once superimposed on a light wave, it has the advantages of low loss, large capacity, and long distance transmission compared to a coaxial cable, and is expected to increase the speed of wireless transmission. . In particular, optical wireless systems are now being put into practical use in places where the degree of freedom of radio wave propagation is extremely low, such as mountainous areas, tunnels, and underground shopping streets.
[0003]
On the other hand, if an optical wireless system is applied to wireless communication in the millimeter wave region where the frequency exceeds several tens of GHz, the millimeter wave signal superimposed on the light wave can be transmitted over a long-distance fiber. In recent years, it has been actively studied as one that can be applied to a high-speed and flexible wireless network in the future.
[0004]
As a method for identifying and extracting a desired signal component from a plurality of uplink signals received by a plurality of antenna base stations and optically transmitted to the central station, JP 2000-138644A and subcarrier transmission signals are used. A communication system for transmitting two pilot carrier signals from a central station to an antenna base station is shown.
[0005]
FIG. 15 shows this communication system. In the antenna base station 620, the downstream signal transmitted by superimposing the wireless data signal and the two pilot carrier signals (f1, f2) on the optical signal from the central station 630 is transmitted to the wireless data signal 613 by the band pass filter (607, 608, 609). And two pilot carrier signals (614, 615). These two pilot carrier signals (614, 615) use the local signal 616 obtained by appropriately multiplying and mixing in the local carrier generating unit 610, and frequency-converting an upstream signal from a slave station (not shown) received by the antenna. An IF (intermediate frequency) signal having a frequency unique to the antenna base station can be generated, and the IF signal is superimposed on the light wave by direct modulation of the light source 605. That is, the IF frequency band can be assigned to each antenna base station by appropriately setting the multiplication rate to each pilot carrier signal (614, 615) by the local carrier generation unit 610.
[0006]
However, the local carrier generation unit 610 in FIG. 15 is a circuit block including a multiplier and a large number of mixers. In general, a multiplier and a mixer are operated by using a nonlinear response such as a diode, and therefore require an input signal intensity sufficient to saturate the diode. Moreover, the conversion loss at the time of frequency conversion is not small.
[0007]
Therefore, in order to efficiently frequency-convert the uplink radio signal using the local signal 616 generated from the local carrier generation unit 610, the mixer and the multiplier in the local carrier generation unit 610 can be sufficiently driven. It is necessary to use a large number of amplifiers in the circuit block.
[0008]
The pilot carrier signals (614, 615) are each multiplied by the local carrier generator 610, but two or more filters for removing order components other than the desired multiplication factor (m, n) are also included in the local carrier generator 610. You have to prepare.
As a result, the number of amplifier stages increases and the device scale increases. In addition, since noise generated in the amplifier is accumulated according to the number of stages of the amplifier, there is a risk that the noise characteristics of the local signal generated from the frequency conversion circuit may be deteriorated when the multiplication factor or the amount of frequency conversion is increased. There is a concern that the reception sensitivity of the upstream radio signal at the central station side may be lowered.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in order to identify and extract a desired signal component from a plurality of uplink signals received by a plurality of antenna base stations and optically transmitted to the central station, two pilot carrier electrical signals are used. Along with the subcarrier transmission signal, the pilot carrier signal is multiplied and mixed in the antenna base station to generate a local signal, and the light source is modulated by the signal obtained by converting the uplink signal received by the antenna to the frequency specific to the antenna antenna base station However, when fiber transmission is performed up to the central station, if the signal amplification required for the multiplication and mixing of the pilot carrier signal becomes multi-stage, the scale of the device becomes large, and the noise characteristics of the local signal deteriorate and the upstream received signal There was a problem that the reception sensitivity of the system could be degraded.
[0010]
In order to solve such a problem, in the present invention, when generating a local signal for frequency conversion of an upstream signal from a slave station in the antenna base station using a reference optical signal from the central station, the antenna base station It is an object to generate a local signal without using a lot of frequency conversion operations.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an optical wireless system of the present invention comprises a central station and a transmission signal superimposed on an optical wave transmitted through the optical fiber, which is composed of a central station and a plurality of wireless base stations connected to the central station by optical fibers In the optical wireless communication system that performs information transmission between the central station and the plurality of wireless base stations, the central station is superimposed on the light wave and transmitted to the wireless base station, and is arranged at equal intervals on the frequency axis A reference optical signal source that generates an optical reference signal composed of a plurality of optical signals, the radio base station, a photoelectric converter that converts the optical reference signal transmitted from the central station into an electrical signal, A frequency converter that converts the upstream transmission signal transmitted to the central station into a plurality of frequencies by a plurality of signals arranged at equal intervals on the frequency axis output from the photoelectric converter, and outputs from the frequency converter A filter that selects an uplink transmission signal having a frequency unique to the radio base station from among the plurality of uplink transmission signals having a plurality of frequencies, and a radio that transmits the optical fiber to the central station using the uplink transmission signal having the selected frequency And a light source for generating an upstream light wave having a frequency unique to the base station.
[0012]
The radio base station of the present invention is a radio base station that is connected to a central station by an optical fiber and performs information transmission with the central station by a transmission signal superimposed on a light wave transmitted through the optical fiber. A photoelectric converter that converts an optical reference signal composed of a plurality of optical signals that are transmitted at an equal interval on the frequency axis generated in the central station into an electrical signal, and on the frequency axis that is output from the photoelectric converter A frequency converter that converts the upstream transmission signal transmitted to the central station to a plurality of frequencies by a plurality of signals arranged at equal intervals, and a plurality of upstream transmission signals of a plurality of frequencies output from the frequency converter. And a filter for selecting an uplink transmission signal having a frequency specific to the radio base station, and a frequency unique to the radio base station for transmitting the optical fiber to the central station using the uplink transmission signal having the selected frequency. Having a light source for generating a upstream optical wave having a number
It is characterized by.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1 shows a configuration diagram of a signal system of the optical wireless system according to the first embodiment of the present invention. The central station 1 is connected to a plurality of base stations 4 through an optical fiber 15 and an optical coupler 13. The central station 1 is provided with an optical reference signal source (optical comb signal source) 2, and an optical frequency comb signal output from the optical comb signal source 2 is transmitted to each antenna base station 4 through an optical fiber 15.
[0014]
The transmitted optical comb frequency signal is photoelectrically converted by the photodetector 5 in each antenna base station 4 to generate a wireless comb signal that is an electrical signal. The comb signal amplified by the amplifier 6 is taken into the mixer 9 together with the uplink radio signal 8 transmitted from the slave station (not shown) and received by the antenna base station.
[0015]
As a result, the mixer 9 generates a frequency-converted signal of the uplink radio signal, and this signal is subjected to frequency selection specific to the antenna base station by the band-pass filter 11 specific to each antenna base station 4.
[0016]
Since the center transmission frequency of the bandpass filter 11 is allocated to each base station, the uplink signal received by each antenna base station 4 is converted into a signal in the IF (intermediate frequency) band unique to the base station. .
[0017]
Therefore, the IF signal is used to modulate the output of the light source 12 in the base station, and the optical coupler 13 optically bundles it with the optical coupler 13 to transmit the upstream radio signal to the central station 1 through the optical fiber 15. 1, it is possible to capture the uplink radio signal 8 received by each antenna base station 4 without interference.
[0018]
When the output of the light source 12 from each antenna base station 4 is bundled into one fiber, the central wavelengths between the light sources are separated so that the wavelengths of the optical signals from the respective light sources 12 do not overlap, or each light source 12 The optical correlation between the optical signals may be sufficiently reduced by widening the spectrum width. (Reference: International conference MWP '96, lecture number WE4-6, etc.)
Next, the optical comb signal source 2 in FIG. 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the output of the pulse light source 30 is increased in intensity by an optical amplifier 37 to enhance the nonlinear optical effect in the optical fiber 38, and the short pulse light of the optical fiber 38 is increased in the number of optical modes at the output end. The other mode optical signal is distributed and distributed to the antenna base station as an optical frequency comb signal.
[0019]
This method uses a phenomenon generally called supercontinuum, and is shown, for example, in the 2001 IEICE General Conference Lecture Number B-10-56. It is also possible to generate the optical frequency comb signal by a pulse light source such as a mode-locked laser.
[0020]
Next, the operation will be described with reference to FIG. From the optical comb signal source, an optical frequency comb signal 20 whose phases are aligned at equal intervals on the frequency axis is output (FIG. 3A). The optical frequency comb signal 20 is input to the antenna base station 4 of FIG. 1, mixed with the signal 21 (FIG. 3B) received by the antenna 16 from a slave station (not shown), and then mixed with a plurality of IFs. A frequency is selected from the signal group 24 by a band pass filter (FIG. 3C) and transmitted to the central station 1 as an upstream signal.
[0021]
In FIG. 3C, reference numeral 23 denotes a frequency characteristic of the bandpass filter, and an IF signal group in this band is an upstream frequency signal.
[0022]
Furthermore, as shown in the relationship between the spectrum 20 of the optical frequency comb signal output from the photodetector and the received uplink signal spectrum 21, the upper limit of the transmission signal band of the slave station is set to avoid interference between the upstream signals at the central station. The range is less than half of the comb frequency interval 22. Therefore, the bandwidth 23 of the bandpass filter is set to be equal to or less than half of the optical comb frequency interval, so that the upstream signal component can be separated at the central station without interference. Of course, as long as the spectrum width of the transmission signal from the slave station is within the pass band of the bandpass filter, the signal emitted from the slave station may be of any modulation / multiplexing system.
[0023]
On the other hand, when performing millimeter wave band wireless communication in the first embodiment, it is better to limit the signal band of the millimeter wave circuit included in the frequency conversion circuit in the base station in order to suppress the cost of the antenna base station 4. In general, it is generally desirable to keep it below 2 digits compared to the millimeter wave frequency. Therefore, the signal bandwidth transmitted from the slave station needs to be several hundred megahertz or less.
[0024]
Next, other examples of the optical comb signal source used in the first embodiment are shown in FIGS.
The optical comb signal source shown in FIG. 4 forms a ring type light source by forming an optical loop composed of an optical coupler 31, a variable optical delay device 36, a phase modulator 32, an optical amplifier 33, and an optical isolator 34 from the output of the reference light source 30. is doing.
[0025]
An optical frequency comb signal is generated by appropriately setting the ring length and the frequency of the modulation signal source 35.
[0026]
FIG. 5 is a block diagram showing another example of the optical frequency comb signal source. The output of the optical reference light source 40 is supplied to the optical modulator 32. The optical modulator 32 is a multitone signal composed of a plurality of oscillators. The signal generated from the source 29 generates an optical frequency comb signal.
[0027]
FIG. 6 shows the operation of the optical frequency comb signal source shown in FIG. That is, the optical comb signal source shown in FIG. 5 supplies an output pulse (FIG. 6A) of the optical reference light source to the optical modulator, and this optical pulse is a multitone composed of a plurality of oscillators. An optical comb signal is generated by being modulated by a plurality of signals generated from the signal source (FIG. 6B).
[0028]
FIG. 7 (a) shows an optical comb signal source that generates a multi-tone signal in the millimeter wave band by directly modulating a light source that outputs a single side wave modulated light wave in the millimeter wave band with a microwave signal. FIG. 7B is a diagram for explaining the operation.
[0029]
As shown in FIGS. 7A and 7B, the master light source 41, which is the first light source, is modulated with a sine wave signal from an appropriate sine wave signal source 42. The oscillation frequency 45 of the second light source 44 is fixed by the secondary sideband component 43, and the slave light source 44, which is the second light source, is supplied from the microwave signal source 46 having a frequency corresponding to a desired comb interval. It is directly modulated by a wave signal.
[0030]
Here, the slave light source 44 is a multimode laser that oscillates in a plurality of modes, and the mode interval is a millimeter-wave band frequency used for wireless transmission. When the frequencies of the adjacent two-mode lights adjacent to the slave light source 44 are fixed by the two modes of the higher-order sideband component 43 emitted from the master light source 41, the two-mode light 47 whose frequency is fixed from the slave light source 44. Therefore, when the optical frequency comb signal is transmitted through an optical fiber and photoelectrically converted by a photodetector, a millimeter-wave carrier with excellent phase noise characteristics can be generated (Reference: International Conference: ECOC'99). (Refer to lecture number P3-5).
[0031]
Moreover, since the frequency of the adjacent two-mode light of the slave light source 44 is fixed, the injection current of the slave light source 44 is directly modulated by the microwave signal generated from the microwave signal source 46, so each two-mode light is simultaneously transmitted. Amplitude / phase modulation. Here, since there is nonlinearity in the modulation characteristics of the slave light source 44, the harmonic component 48 for the microwave signal is increased with respect to each two-mode light 47 by increasing the intensity of the microwave signal 46 from the microwave signal source. Can be generated in large numbers. As a result, a multitone signal having a microwave signal interval is generated around the two-mode light 47 on the frequency axis.
[0032]
Since the photodetector output at the antenna base station is square-detected by photoelectric conversion, the number of tones of the multitone signal further increases.
[0033]
The above description is an example in which the two-mode frequency of the multimode laser is fixed by external modulation light. However, when three or more modes are fixed by external light, the number of tones can be further increased.
[0034]
In the example of FIG. 7A, a multimode laser is used as the slave light source 44. However, as shown in FIG. 8, the higher-order sideband component from the master light source 41 is distributed by the optical coupler 50 and two single-mode lasers are used. The first slave light source 51-1 and the second slave light source 51-2 which are mode lasers are used, and the first slave light source 51-1 and the second slave light source 51-2 are respectively connected to appropriate microwave signal sources ( A number of harmonic components may be generated by overmodulation with the microwave signals from 52-1, 52-2).
[0035]
In this case, the center oscillation wavelength of the first slave light source 51-1 and the second slave light source 51-2 can be changed by temperature, and a sine wave signal to the master light source 41 as the first light source. Since the frequency of the harmonic component can be changed by adjusting the frequency of the sine wave signal from the source 42, the frequency band of the optical frequency comb signal can be freely set.
[0036]
Next, the uplink and downlink configurations of the optical wireless system using the present invention will be described with reference to FIGS. 9 shows the central station 1, FIG. 10 shows a base station 4, and FIG. 11 shows a terminal which is a slave station communicating with the base station of FIG. In the base station 4 of FIG. 10, a plurality of base stations having the same configuration are connected to an optical fiber via an optical coupler 13.
[0037]
As shown in FIG. 9, first, in the central station 1, a mixer 65 combines the signal carrier 62 transmitted to the base station 4 in FIG. 10 by subcarrier multiplexing with the coupler 63 and the radio carrier signal from the radio carrier signal source 64. Used to up-convert the subcarrier multiplexed signal to the radio frequency band. Of the up-converted signal, a carrier wave component and a single sideband component are selected by the band pass filter 66, and the carrier wave component is input to the optical modulator 68 through the driver 67. Therefore, by supplying the signal from the single mode light source 61 to the modulator 68, the subcarrier multiplexed signal is superimposed on the light wave.
[0038]
The output of the modulator 68 is combined with the optical frequency comb signal output from the optical comb signal source 70 by the WDM coupler 69. The combined optical signal is transmitted through the optical amplifier 71 to the respective antenna base stations 4 through the downstream optical fiber 95-1.
[0039]
In each antenna base station 4 of FIG. 10, the combined optical signal transmitted by the coupler 13 connected to the optical fiber 95-1 is taken into the antenna base station 4, and the optical subcarrier multiplexed signal and the optical frequency comb are received by the WDM coupler 69. The two demultiplexed outputs are received by the photodetectors (72, 73).
The subcarrier multiplexed signal converted into an electrical signal by the photodetector 73 is guided to the antenna 77-1 through the high frequency amplifier 76 and wirelessly transmitted to the slave station in FIG.
[0040]
In the slave station of FIG. 11, the received subcarrier multiplexed signal is amplified by the high frequency amplifier 76 via the circulator 74, and then a part of the radio carrier component is separated from the subcarrier multiplexed signal component by the diplexer 78.
[0041]
Here, the signal component that has passed through the diplexer 78 is input to the frequency converter 75, and the subcarrier multiplexed signal component is down-converted from the radio transmission frequency band to the IF frequency band. Thereafter, the receiver 79 appropriately selects a desired channel signal from the subcarrier multiplexed signal in the IF frequency band.
[0042]
On the other hand, in order for the central office 1 in FIG. 9 to grasp the channel information selected by the receiver 79, the transmitter 80 transmits a channel selection signal 82 sent from the receiver 79 to the transmitter 80 in addition to the upstream signal to be transmitted. Send them together.
[0043]
The transmitter output signal output from the transmitter 80 is mixed with the carrier wave component output from the diplexer 78 by the mixer 65, and after passing through the bandpass filter 84 and the radio amplifier 85, from the antenna 72-2 to the base station 4 in FIG. Wirelessly transmitted.
[0044]
Next, as shown in FIG. 10, the uplink radio signal from the slave station of FIG. 11 is received by the antenna 77-1, and this received signal is sent from the central station 1 of FIG. By mixing with the radio frequency comb signal 7, the signal is converted into a comb-like IF frequency band.
[0045]
The comb-like IF signal is selected by a band-pass filter 11 having a center transmission frequency unique to the antenna base station 4. As a result, the light source 12 is modulated by the selected IF signal, and the modulated output is transmitted to the central office 1 in FIG. 9 through the coupler 13 by the upstream optical fiber 95-2, and then the photodetector 86 in the central office 1. Is taken in.
[0046]
The output of the photodetector 86 of the central station 1 in FIG. 9 is supplied to the control circuit 87 of the upstream signal receiving apparatus, and the control signal 88 included in the upstream signal 81 is supplied to each downstream signal source 62.
[0047]
In the configuration of such an optical wireless system, the number of light sources for downstream signals in the central station 1 is only one. The central station 1 and each antenna base station 4 use a WDM coupler 69. If the difference between the center wavelengths of the single mode light source 61 and the optical frequency comb signal is sufficiently large, the WDM coupler 69 is a dielectric multilayer filter. It is possible to apply a relatively inexpensive WDM coupler.
[0048]
In addition, an inexpensive light source (such as a semiconductor Fabry-Perot laser) is directly modulated by each IF signal at each antenna base station, and each modulated optical signal is multiplexed by an optical coupler and then transmitted to the central station through a fiber. This configuration eliminates the need to introduce expensive optical components such as narrowband optical filters and single-mode lasers to the antenna base station. All uplink signals can be transmitted by appropriately setting and managing the comb frequency within the central station. Can be taken into the central office without interference.
[0049]
Further, even if the frequency of the transmission signal of each slave station (the signal received by the antenna base station) is the same, the central station can receive the uplink signal without interference. This feature is effective in terms of frequency utilization efficiency when a usable band of a radio signal cannot be widened. At the same time, since the transmission frequency on the slave station side can be made the same, the transmission circuit section in the slave station can also be made uniform.
[0050]
In addition, when this embodiment is applied to millimeter-wave band communication, high-frequency amplifiers and mixers are indispensable in the antenna base station, while expensive optical components and reference signal sources are unnecessary. It is sufficient to operate in a limited band, and cost reduction is possible if mass production is achieved by circuit integration.
[0051]
In addition, the radio comb signal generated by photoelectric conversion in the photodetector is a millimeter wave band signal, and at the same time, the comb interval is desired to be several tens of megahertz to several gigahertz. For such a request, an optical signal modulated with a millimeter wave band carrier signal may be modulated with a comb signal in the microwave frequency band. As the modulator, a conventional external modulator for optical communication can be used.
[0052]
When the optical frequency comb signal source is used in the central office and the comb frequency interval is a millimeter wave signal, the output of the optical frequency comb signal source is modulated by a microwave band comb signal via an external modulator. As a result, a wide-range and dense optical comb signal can be generated. In such a case, an optical comb signal is frequency-divided for each band of the band-pass filter using an optical band-pass filter whose center transmitted light frequency is determined for each antenna base station, and each antenna base station has a microwave frequency. An interval comb signal source may be distributed.
[0053]
Thus, in this embodiment, an inexpensive multimode semiconductor laser can be used as an optical light source for optical wavelength multiplexing within the antenna base station in order to send an optical frequency comb signal as a reference from the central station to the antenna base station. It has the characteristics.
[0054]
(Other embodiments)
Next, FIG. 12 shows another embodiment. FIG. 7 (a) shows a configuration example of a plurality of base stations connected to the optical cable via an optical coupler, and FIG. 7 (b) shows the optical spectrum of the downlink signal and the reference signal. This embodiment shows a configuration for performing photoelectric conversion of the downstream signal from the central station to each antenna base station and the optical comb reference signal with a single photodetector.
[0055]
7A, in order to avoid optical interference between the downstream signal light 100 and the optical frequency comb signal 101 transmitted from a central station (not shown) as shown in FIG. Are sufficiently separated so that the beat frequency components of the two optical signals generated in the photodetector 102 are outside the band of the photodetector 102.
[0056]
The output of the photodetector 102 is distributed by the optical coupler 90 and supplied to the band-pass filter 103. The band-pass filter 103 extracts the downstream signal component and wirelessly transmits it from the antenna 93 to a slave station (not shown).
[0057]
The optical frequency comb signal distributed from the optical coupler 90 is supplied to the mixer 104.
Further, the downstream signal wirelessly transmitted from the slave station (not shown) has a sufficient difference between the average frequency of the frequency and the comb signal, so that the upstream optical frequency comb signal output from the mixer 104 and the wireless signal from the slave station (not shown) The mixed component of the transmitted downlink signal can be dropped outside the band of the bandpass filter 105, and interference between the uplink signal and the downlink signal at the central station (not shown) can be avoided.
[0058]
It is known that when the light input intensity to the photodetector 102 becomes excessive, a mixed component of two optical signals appears on the downstream signal frequency in some cases. In order to avoid such a non-linear response of the photodetector, control is performed so that the total input light intensity to the photodetector 102 does not exceed a certain value.
[0059]
When this embodiment is applied to millimeter-wave band ultrahigh-speed wireless transmission, the number of ultrahigh-speed photodetectors that can respond at millimeter-wave frequencies can be halved in the system, and the cost of the entire system can be reduced.
[0060]
(Other embodiments)
Next, FIG. 13 and FIG. 14 show another embodiment. FIG. 13 shows the configuration of the central station, and FIG. 14 shows the configuration of the base station. This embodiment relates to an example in which the downstream optical signal 100 from the central station in FIG. 13 to each antenna base station 4 in FIG. 14 is wavelength-multiplexed.
[0061]
In the central station of FIG. 13, a wavelength multiplexed light source 200 composed of a plurality of single mode light sources is directly modulated by each downstream signal source 201. The outputs of the single mode light sources 200 are combined by an optical multiplexer 202. The combined output is coupled to an optical modulator 204 driven by a carrier signal 203 in the radio frequency band, and each optical signal is collectively modulated by the radio carrier 203.
[0062]
The signal output from the modulator 204 and the output of the optical frequency comb signal source 207 are combined by the WDM coupler 208, and after passing through the optical amplifier 209, are transmitted to the respective antenna base stations 210 in FIG. The
[0063]
In the first antenna base station 210 of FIG. 14, the WDM coupler 211 separates the wavelength of the optical frequency comb signal and the downstream signal. Each antenna base station has an optical coupler 212 for distributing an optical frequency comb signal and a drop filter 213 having a center selection wavelength corresponding to each antenna base station.
[0064]
Accordingly, the optical wireless signal 214 selected by each drop filter 213 is output from the antenna 217 through the photodetector 215 and the wireless amplifier 216. Further, an upstream signal from a slave station (not shown) received by the antenna 217 is supplied to the mixer 226, mixed with a radio comb signal and converted into a comb-like IF band signal group, and then transmitted to the center base station for each antenna base station. The IF frequency is selected by the bandpass filter 220 that defines the wavelength.
[0065]
Thereafter, the output of the light source 221 is directly modulated by the upstream IF signal from the band pass filter 220, and is fiber-transmitted to the central station 1 in FIG. The upstream signal group generated by the photodetector 223 in the central base station is taken into the control circuit 224 of the upstream receiver 224, and part of the upstream signal information is supplied to the signal source 201.
[0066]
Compared with the optical wireless system of FIG. 6, in this embodiment, the optical wavelength of the downstream signal and the IF frequency of the upstream signal correspond one-to-one, and the channel selection information is converted to the upstream signal in the slave station as shown in FIG. There is a feature that signals can be smoothly transmitted and received between the slave station and the central station without being sent together.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a high-accuracy wireless reference signal source is provided in each base station by providing an optical reference signal composed of a plurality of optical signals arranged at equal intervals on the frequency axis in the central station. An optical wireless system can be configured without using it, and each upstream signal can be photoelectrically converted and captured at the central station without interference.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration diagram of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an optical reference signal source according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the principle of an optical reference signal source according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an optical reference signal source according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an optical reference signal source according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing the principle of an optical reference signal source according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an optical reference signal source according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an optical reference signal source according to the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention, showing a central office.
FIG. 10 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention, and shows an antenna base station.
FIG. 11 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention, and shows a slave station.
FIG. 12 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention, showing an antenna base station.
FIG. 13 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention, and shows a central office.
FIG. 14 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention, and shows an antenna base station.
FIG. 15 is a configuration diagram showing a conventional optical wireless system.
[Explanation of symbols]
1 Central Office
2 Optical reference signal source
4 Antenna base station
5 Photo detector
6 Amplifier
9 Mixer
11 Bandpass filter
12 Light source
13 Optical coupler
14 Uplink signal receiver

Claims

A central station and a plurality of radio base stations connected to the central station by optical fibers. Information on the central station and the plurality of radio base stations by a transmission signal superimposed on a light wave transmitted through the optical fiber. In an optical wireless communication system that performs transmission,
The central office is
A reference optical signal source that generates an optical reference signal composed of a plurality of optical signals that are superimposed on the light wave and transmitted to the radio base station and arranged at equal intervals on the frequency axis;
The radio base station is
A photoelectric converter that converts the optical reference signal transmitted from the central station into an electrical signal, and an uplink that is transmitted to the central station by a plurality of signals arranged at equal intervals on the frequency axis output from the photoelectric converter. A frequency converter that converts the transmission signal into a plurality of frequencies;
A filter that selects an uplink transmission signal having a frequency unique to a radio base station among uplink transmission signals of a plurality of frequencies output from the frequency converter;
An optical wireless system comprising: a light source that generates an upstream optical wave having a frequency unique to a wireless base station that transmits the inside of the optical fiber to the central station using the upstream transmission signal of the selected frequency.

The reference optical signal source includes a pulse light source, an amplifier that amplifies the output of the pulse light source, and an optical fiber to which the amplified optical pulse signal is supplied, and increases the number of optical modes at the output end of the optical fiber. The optical wireless system according to claim 1, wherein the optical reference signal is generated.

The reference optical signal source includes a light source and an optical loop circuit including an optical coupler to which output light from the light source is input, a variable optical delay device, a phase modulator, an optical amplifier, and an optical isolator. 2. The optical wireless system according to claim 1, wherein the optical reference signal is generated by taking out an output.

The reference optical signal source includes a light source, an optical modulator to which output light from the light source is input, and a multitone signal source that generates a plurality of oscillation frequencies, and the multitone signal source is provided to the optical modulator. The optical wireless system according to claim 1, wherein the optical reference signal is generated by a plurality of oscillation signals from.

The reference optical signal source includes a first light source that generates a plurality of higher-order sideband components of an optical signal, and a second light source that generates an optical signal having a plurality of frequencies. 2. The optical wireless system according to claim 1, wherein the optical reference signal is generated by modulating the plurality of optical signals based on a sideband component.

The optical base station distributes the light wave transmitted from the central station to an optical reference signal and a downstream transmission signal, and then supplies the optical reference signal to the photoelectric converter and wirelessly transmits the downstream transmission signal. The optical wireless system according to claim 1, wherein:

In the photoelectric converter of the radio base station, the optical reference signal transmitted from the central station and the downstream transmission signal are converted into electric signals on which the signals are superimposed, and after this photoelectric conversion, at equal intervals on the frequency axis. 2. The optical wireless system according to claim 1, wherein the optical transmission system is divided into a plurality of arranged signals and a downlink transmission signal, and the downlink transmission signal is wirelessly transmitted.

2. The optical radio according to claim 1, wherein the central transmission station superimposes the multi-transmission signal on the optical wave after multiplexing the different downlink transmission signals transmitted to the radio base station to form a multiplexed transmission signal. system.

2. The optical wireless system according to claim 1, wherein the different downlink transmission signals transmitted from the central station to the wireless base station are superimposed on the optical wave together with the optical reference signal for wavelength division multiplexing.

In a radio base station connected to a central station by an optical fiber and performing information transmission with the central station by a transmission signal superimposed on a light wave transmitted through the optical fiber,
A photoelectric converter that converts an optical reference signal composed of a plurality of optical signals transmitted from the central station and arranged at equal intervals on the frequency axis generated by the central station into an electrical signal;
A frequency converter for frequency-converting an upstream transmission signal to be transmitted to the central station by a plurality of signals arranged at equal intervals on the frequency axis output from the photoelectric converter;
A filter that selects an uplink transmission signal having a frequency unique to a radio base station among uplink transmission signals of a plurality of frequencies output from the frequency converter;
A radio base station comprising: a light source that generates an upstream optical wave having a frequency unique to a radio base station that transmits the optical fiber to the central station using the uplink transmission signal having the selected frequency.