JP2003046444A

JP2003046444A - 光伝送装置

Info

Publication number: JP2003046444A
Application number: JP2001228397A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kamitsuna; 秀樹上綱; Yukimichi Shibata; 随道柴田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2003-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】周波数安定度の高い超高周波局発信号／搬送
波信号を非常に簡易な構成で生成する。【解決手段】無線制御局１において、ＩＦ信号とサブ
ハーモニック信号を各々光信号に変換してから光合成
し、光ファイバ６にて無線基地局２に伝送する。無線基
地局２では、ＩＦ信号に対応する光信号を電気信号に変
換し、またサブハーモニック信号に同期した局発信号を
光注入同期発振器９で発振してこの局発信号でＩＦ信号
の電気信号を周波数変換器１０によりアップコンバート
して増幅しアンテナから送信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバを用い
て無線信号を伝送する光伝送装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバの広帯域かつ低損失な特徴を
活かして、無線信号を光ファイバで伝送するシステム
は、高速広帯域信号の伝送が可能なミリ波パーソナル無
線通信システムやラストワンマイルとしてのＦＷＡ(Fix
ed Wireless Access)システム応用として注目されてい
る。これまでに検討されている従来例を図７に示す。こ
の従来例では、無線制御局１においてマイクロ波／ミリ
波信号が直接電気／光変換器５にて光信号に変換され、
光ファイバ６により無線基地局２に伝送される。無線基
地局２においては、伝送された光信号は光／電気変換器
８にて電気信号（マイクロ波／ミリ波信号）に変換され
増幅器１２で所定のレベルまで増幅された後、アンテナ
１３から無線端末（図示せず）に無線信号として送信さ
れる。

【０００３】この構成の最大の特徴は、無線信号をサブ
キャリア（副搬送波）として「無線信号」のまま光ファ
イバ６で伝送しているため、変復調器（図示せず）等の
大規模な装置を無線制御局１に置くことができ、無線基
地局２の構成が光／電気変換器８、増幅器１２およびア
ンテナ１３だけで済むという極めて簡易でかつ低コスト
に構成できることである。この構成は数多くの無線基地
局を必要とするマイクロセル／ピコセル無線信号分配シ
ステムの経済化に多大な貢献ができると期待されてい
る。

【０００４】しかしながら、ミリ波のような超高周波無
線信号をそのまま伝送しようとすると、電気／光変換器
（光変調器）５が極めて高コストになることに加えて、
周波数が高くなればなる程、ファイバの分散による伝送
距離の制限が大きくなってしまうという問題点がある。

【０００５】この問題点を解決するため、比較的周波数
の低い中間周波数（ＩＦ）信号を伝送して、無線基地局
に別途備えられた局部発振器により無線周波数信号に周
波数変換する構成が検討されている。この従来例を図８
に示す。この従来例では、無線制御局１においてＩＦ信
号が電気／光変換器５にて光信号に変換され、光ファイ
バ６により無線基地局２に伝送される。無線基地局２に
おいては、伝送された光信号は光／電気変換器８にて電
気信号（ＩＦ信号）に変換された後、無線基地局２に備
えられた局部発振器３Ａおよび周波数変換器１０により
無線周波数帯に周波数変換される。周波数変換された無
線信号はフィルタ１１により不要波を濾波された後、増
幅器１２で所定のレベルまで増幅され、アンテナ１３か
ら無線端末（図示せず）に無線信号として送信される。

【０００６】この構成の特徴は、比較的周波数の低い
（概ね１ＧＨｚ程度以下）ＩＦ信号を光ファイバ６で伝
送していることにより、電気／光変換器５として低コス
トな市販のレーザダイオード直接光変調器を使用でき、
無線基地局２の光／電気変換器８としても低コストな部
品を適用でき、かつファイバ分散の影響を著しく低減で
きるため伝送距離を長くできることである。

【０００７】しかしながら、無線基地局２には局部発振
器３Ａや周波数変換器１０が必要で装置構成が複雑にな
り、無線周波数が高くなればなる程、これらのコストが
高くなるという問題点がある。特に周波数安定度が高い
ことが要求されるミリ波帯の局部発振器は高コストであ
るばかりでなく、Ｑ値の高い誘電体共振器を用いたタイ
プでは装置が大きくなるとともに、周波数が高くなれば
なる程調整が困難であり、基本的に周波数固定発振にな
る。また、ＰＬＬタイプでは数多くの部品が必要で消費
電力が高く、かつ基準信号源となる水晶振動子の安定度
を保つために厳密な温度管理が必要で、局発周波数が高
くなればなる程、水晶振動子の発振周波数変動による局
発周波数の誤差が大きくなるという問題点がある。

【０００８】そこで、この局部発振器の構成を簡易化す
るため、局発信号も光ファイバで併せて伝送するという
方式が考案されている。特願平１１−２２６３８１号に
示された構成を図９に示す。この構成では、無線制御局
１に局発周波数の整数分の１の周波数を有するサブハー
モニック信号を出力する局部発振器３と、ＩＦ信号用の
電気／光変換器５Ａとは別の局発信号用電気／光変換器
５Ｂと、光合成器１４を備えており、波長の異なる光信
号に個別に変換されたＩＦ信号とサブハーモニック信号
が光合成器１４で合成（波長多重）され光ファイバ６で
伝送される。無線基地局２では光／電気変換器８にて一
括して電気信号（ＩＦ信号およびサブハーモニック信
号）に変換され、フィルタ１１ＢにてＩＦ信号が取り出
され、フィルタ１１Ｃにてサブハーモニック信号が取り
出される。このサブハーモニック信号は逓倍器１８にて
局発信号周波数に逓倍され、ＩＦ信号を周波数変換器１
０にて無線周波数帯の信号に変換することに用いられ
る。この無線周波数帯の信号は、フィルタ１１Ａにて不
要波を濾波した後、増幅器１２で所定のレベルまで増幅
され、アンテナ１３から無線端末（図示せず）に無線信
号として送信される。

【０００９】従って、高価な局部発振器を無線基地局２
に置かないでよいことに加えて、サブハーモニック次数
（＝逓倍次数）を増大すればする程、「局発信号」とし
て周波数の低い信号を伝送すればよくなるため、電気／
光変換器５Ａ，５Ｂおよび光／電気変換器８に低コスト
な部品を適用できるとともに、ファイバの分散制限を緩
和することも可能になる。

【００１０】しかしながら、無線基地局２の側にフィル
タを多用せざるを得なくなるため、装置の小型化が疎外
されるとともにＩＦまたは局発または無線周波数設定の
汎用性が損なわれるという問題点がある。さらには、ミ
リ波帯無線通信を実現するためには、逓倍器１８の逓倍
次数を非常に大きくせざるを得なくなる。このため、逓
倍器を多段に使用し、かつ複数のスプリアス除去フィル
タが要求され、装置構成の小型化が疎外されることに加
え、周波数変換器１０への所要励振レベル（概ね１０ｄ
Ｂｍ程度）を得るためにはミリ波帯の高利得かつ高出力
の増幅器が要求され、消費電力も増大してしまうという
問題点がある。所要逓倍次数を低減すればこれらの問題
は緩和されるが、光デバイスのコストとファイバ分散制
限のトレードオフとなってしまう。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上のように図７に示
した光伝送装置では、ミリ波等の超高周波無線信号の伝
送において電気／光変換器が高コストとなると共に光フ
ァイバ分散により伝送距離が制約を受けるという問題点
がある。また図８に示した光伝送装置では、無線基地局
の装置構成が複雑になりコスト高を招き、周波数が高く
なれば装置の大型化や局発周波数の安定化対策が必要に
なるという問題点がある。更に図９に示した光伝送装置
では、無線基地局の小型化が困難になり周波数設定の汎
用性が損なわれ、周波数が高くなれば装置構成のより大
型化や消費電力増大を招く等の問題点ある。

【００１２】本発明の目的は上記した問題点を解決し、
非常に簡易で低コストな無線信号分配用の光伝送装置を
提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、電気
信号を光信号に変換して送信する光送信手段と、該光送
信手段から送信された光信号を伝送する光伝送路と、該
光伝送路により伝送された光信号を受信する光受信手段
とを備えた光伝送装置において、前記光送信手段は、中
間周波数信号を第１の光信号に変換する第１の電気光変
換手段と、局部発振器用ローカル信号周波数の整数分の
１の周波数を有するサブハーモニック信号を第２の光信
号に変換する第２の電気光変換手段と、前記第１の光信
号と前記第２の光信号を合成して前記光伝送路に送出す
る光合成手段とを備え、前記光受信手段は、前記光伝送
路により伝送されてきた光信号を前記第１の光信号と前
記第２の光信号に分配する光分配手段と、該光分配手段
により分配された前記第１の光信号を電気信号に変換し
て中間周波数信号を出力する光電気変換手段と、ローカ
ル周波数帯で発振し、前記光分配手段により分配された
前記第２の光信号を入力することにより、前記サブハー
モニック信号に同期した局発信号を出力する光注入同期
発振器と、前記光電気変換手段から出力された中間周波
数信号を前記光注入同期発振器から出力された局発信号
を用いて所望の無線周波数帯の信号にアップコンバート
する周波数変換手段と、該周波数変換手段によりアップ
コンバートされた無線周波数帯の信号を送信するアンテ
ナとを備える、ことを特徴とする光伝送装置とした。

【００１４】請求項２の発明は、電気信号を光信号に変
換して送出すると共に受信した光信号を電気信号に変換
する第１の光送受信手段と、該第１の光送受信手段から
送出する光信号を伝送する第１の光伝送路と、前記第１
の光送受信手段が受信する光信号を伝送する第２の光伝
送路と、前記第１の光伝送路により伝送されてきた光信
号を受信すると共に前記第２の光伝送路に光信号を送出
する第２の光送受信手段とを備えた光伝送装置におい
て、前記第１の光送受信手段は、第１の中間周波数信号
を第１の光信号に変換する第１の電気光変換手段と、局
部発振器用ローカル信号周波数の整数分の１の周波数を
有するサブハーモニック信号を第２の光信号に変換する
第２の電気光変換手段と、前記第１の光信号と前記第２
の光信号を合成して前記第１の光伝送路に送出する光合
成手段と、前記第２の光伝送路から伝送されてきた光信
号を第２の中間周波数信号に変換する第２の光電気変換
手段とを備え、前記第２の光送受信手段は、前記第１の
光伝送路により伝送された光信号を前記第１の光信号と
前記第２の光信号に分配する光分配手段と、該光分配手
段により分配された前記第１の光信号を電気信号に変換
して前記第１の中間周波数信号を出力する光電気変換手
段と、ローカル周波数帯で発振し、前記光分配手段によ
り分配された前記第２の光信号を入力することにより、
前記サブハーモニック信号に同期した局発信号を出力す
る光注入同期発振器と、前記光電気変換手段から出力さ
れた前記第１の中間周波数信号を前記光注入同期発振器
から出力された局発信号を用いて所望の無線周波数帯の
信号にアップコンバートする第１の周波数変換手段と、
該第１の周波数変換手段によりアップコンバートされた
無線周波数帯の信号を入力してアンテナへ送信する送受
分配手段と、前記アンテナで受信され前記送受分配手段
から出力する受信信号を前記光注入同期発振器から出力
された局発信号を用いて前記第２の中間周波数信号にダ
ウンコンバートする第２の周波数変換手段と、該第２の
周波数変換手段によりダウンコンバートされた第２の中
間周波信号を光信号に変換して前記第２の光伝送路に送
出する第３の電気光変換手段とを備える、ことを特徴と
する光伝送装置とした。

【００１５】請求項３の発明は、電気信号を光信号に変
換して送信する光送信手段と、該光送信手段から送信さ
れた光信号を伝送する光伝送路と、該光伝送路により伝
送された光信号を受信する光受信手段とを備えた光伝送
装置において、前記光送信手段は、べースバンド信号と
無線搬送波周波数帯の整数分の１の周波数を有するサブ
ハーモニック信号を合成する合成回路と、該合成回路の
出力信号を光信号に変換して前記光伝送路に送出する電
気光変換手段とを備え、前記光受信手段は、前記光伝送
路により伝送されてきた光信号を分配する光分配手段
と、該光分配手段により分配された一方の光信号を電気
信号に変換し、ベースバンド信号を出力する光電気変換
手段と、無線搬送波周波数帯で発振し、前記光分配手段
により分配された他方の光信号を入力することにより、
前記サブハーモニック信号に同期した無線搬送波信号を
出力する光注入同期発振器と、該光注入同期発振器から
出力された無線搬送波信号を前記光電気変換手段から出
力されたベースバンド信号により変調することにより所
望の無線周波数帯の信号を生成する変調手段と、該変調
手段から出力する信号を送信するアンテナとを備える、
ことを特徴とする光伝送装置とした。

【００１６】請求項４の発明は、電気信号を光信号に変
換して送信する光送信手段と、該光送信手段から送信さ
れた光信号を伝送する光伝送路と、該光伝送路により伝
送された光信号を受信する光受信手段とを備えた光伝送
装置において、前記光送信手段は、べースバンド信号と
無線搬送波周波数帯の整数分の１の周波数を有するサブ
ハーモニック信号を合成する合成回路と、該合成回路の
出力信号を光信号に変換して前記光伝送路に送出する電
気光変換手段とを備え、前記光受信手段は、前記光伝送
路により伝送されてきた光信号を分配する光分配手段
と、該光分配手段により分配された一方の光信号を電気
信号に変換してベースバンド信号を出力する光電気変換
手段と、無線搬送波周波数帯で発振し、前記光分配手段
により分配された他方の光信号を入力して、前記サブハ
ーモニック信号に同期した無線搬送波信号を生成し、前
記光電気変換手段から出力するベースバンド信号を電気
入力端子に入力することにより周波数変調された無線周
波数帯の信号を出力する光注入同期発振器と、該光注入
同期発振器から出力された無線周波数帯の信号を送信す
るアンテナとを備える、ことを特徴とする光伝送装置と
した。

【００１７】請求項５の発明は、請求項１又は２に記載
の光伝送装置において、前記周波数変換手段として高調
波ミキサを使用し、前記光注入同期発振器としてローカ
ル周波数の１／２の周波数帯で発振する別の光注入同期
発振器を使用することを特徴とする光伝送装置とした。

【００１８】請求項６の発明は、請求項３に記載の光伝
送装置において、前記光注入同期発振器に代えて、無線
搬送波周波数の１／２の周波数帯で発振する別の光注入
同期発振器と該別の光注入同期発振器の出力信号を２逓
倍する２逓倍器とを備える構成を使用することを特徴と
する光伝送装置とした。

【００１９】請求項７の発明は、請求項３又は４に記載
の光伝送装置において、前記光送信手段に代えて、前記
ベースバンド信号を第１の光信号に変換する第１の電気
光変換手段と、前記サブハーモニック信号を第２の光信
号に変換する第２の電気光変換手段と、前記第１の光信
号と前記第２の光信号を合成して前記光伝送路に送出す
る光合成手段とを備える構成を使用することを特徴とす
る光伝送装置とした。

【００２０】請求項８の発明は、請求項３、４又は６に
記載の光伝送装置において、前記光電気変換手段は、ベ
ースバンド信号を濾波する構成であることを特徴とする
光伝送装置とした。

【００２１】請求項９の発明は、請求項３、４又は６に
記載の光伝送装置において、前記合成回路と前記電気光
変換手段からなる構成を、２電極構成のマッハツェンダ
型光変調器に置換したことを特徴とする光伝送装置とし
た。

【００２２】請求項１０の発明は、請求項１乃至９のい
ずれか１つに記載の光伝送装置において、前記光注入同
期発振器は、フォトトランジスタを用いて構成したこと
を特徴とする光伝送装置とした。

【００２３】

【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］図１は、本
発明の第１の実施の形態に係わる光伝送装置を示す図で
ある。本実施の形態は請求項１、５および１０に関わ
る。本光伝送装置は、電気信号を光信号に変換して送信
する無線制御局１（光送信手段）と、無線制御局から送
信された光信号を伝送する光ファイバ６（光伝送路）
と、伝送された光信号を受信し無線信号に変換して送信
する無線基地局２（光受信手段）とで構成されている。

【００２４】無線制御局１は、ＩＦ信号を光信号に変換
する電気／光変換器５Ａと、局部発振器用ローカル信号
周波数の整数分の１の周波数を有するサブハーモニック
信号を出力する局部発振器３と、これを光信号に変換す
る電気／光変換器５Ｂと、これらの光信号を合成する光
合成器１４で構成されている。ここで電気／光変換器５
Ａと５Ｂは異なる波長の光信号を出力し、光合成器１４
はこれらを波長多重して光ファイバ６に送出する。

【００２５】また、無線基地局２は、波長多重されて伝
送された光信号を波長毎に分配する光分配器７と、ＩＦ
信号で変調された光信号を電気信号に変換する光／電気
変換器８と、ローカル周波数帯で発振し、サブハーモニ
ック周波数で変調された光信号を入力し、このサブハー
モニック信号に同期したサブハーモニック周波数の整数
倍の周波数を有する局発信号を出力する光注入同期発振
器９と、周波数変換器１０と、フィルタ１１と、増幅器
１２と、アンテナ１３とで構成されている。ここで、周
波数変換器１０は、そこに光注入同期発振器９からの局
発信号と光／電気変換器８からのＩＦ信号が入力される
ことにより、ＩＦ信号を無線周波数帯にアップコンバー
トした信号を生成する。この信号から不要波をフィルタ
１１で濾波し、増幅器１２にて所定のレベルに増幅した
後に、無線信号としてアンテナ１３から送信する。

【００２６】例えば、サブハーモニック周波数を2.5Ｇ
Ｈｚとし、発振周波数が６０ＧＨｚで２４次サブハーモ
ニック周波数に同期する光注入同期発振器９を適用した
場合、その光注入同期発振器９からは光信号にて伝送さ
れたサブハーモニック信号に同期した６０ＧＨｚの局発
信号が出力される。なお、このような機能を有する光注
入同期発振器は例えば「IEEE Trans.MTT,vol.41,No.6,p
p.998-1004,1993.」に記されている。またＩＦ信号周波
数を１ＧＨｚとすると、光／電気変換器８から出力され
たＩＦ信号は周波数変換器１０にて局発信号により周波
数変換され、６０ＧＨｚ帯の無線信号が得られる。

【００２７】従って、無線基地局２に備えた局部発振
器、つまり光注入同期発振器９を極めて簡易に構成でき
るとともに、ミリ波帯に至る超高周波領域まで周波数安
定度が高い局発信号を得ることができ、電気／光変換器
５Ａ，５Ｂおよび光／電気変換器８には低コストのデバ
イスを適用できることに加えて、フィルタ１１は１個で
済むのでその数を削減でき、さらに光注入同期発振器９
から比較的レベルの高い局発周波数の出力を周波数変換
器１０に入力できるため、局発用増幅器（図示せず）な
しに構成することも可能となり、従来例と比較して大幅
な装置の小型化／低消費電力化／経済化が達成できる。

【００２８】なお、周波数変換器１０に偶高調波ミキサ
を適用した場合（請求項５）には、光注入同期発振器９
の発振周波数を１／２倍に低減可能となるため、光注入
同期発振器９への負担を軽減できることになる。例えば
６０ＧＨｚ帯と比較して容易に実現可能な３０ＧＨｚ帯
光注入同期発振器からの３０ＧＨｚ出力を局発信号とし
て偶高調波ミキサに入力することにより、６０ＧＨｚ帯
の無線信号を得ることができる。この場合、伝送サブハ
ーモニック周波数を2.5ＧＨｚと同じにした場合には、
サブハーモニック次数を１２に低減できるため同期範囲
を広くすることが可能となり、またサブハーモニック次
数を２４のままにした場合には伝送サブハーモニック周
波数を1.25ＧＨｚに低減することができるため、さらに
低コストな電気／光変換器が適用可能となる。また、偶
高調波ミキサでは入力局発信号周波数の２倍の成分（こ
の場合６０ＧＨｚ）は出力端で抑圧されているため、フ
ィルタ１１への要求条件を大幅に緩和することができ
る。また、偶高調波ミキサを使用する代わりに、２逓倍
器とミキサで構成することも可能である。この場合でも
従来例と比較してサブハーモニックの逓倍次数を著しく
低減でき、装置構成を簡易化できるという利点がある。

【００２９】図２は、第１の実施の形態の変形例であ
り、請求項２、５および１０に関わる。ここでは、無線
制御局１を第１の光送受信手段として、無線基地局２を
第２の光送受信手段として各々機能させ、光伝送路を送
信用光ファイバ６Ａからなる第１の光伝送路と受信用光
ファイバ６Ｂからなる第２の光伝送路としたものであ
る。すなわち、図１の実施の形態と異なる点は、無線基
地極２に送受分配器１５を備えることによりアンテナ１
３を送受共用とし、下り回線（無線制御局１→無線基地
局２）側の光／電気変換器８Ａと送信用周波数変換器１
０Ａとフィルタ１１Ａと増幅器１２Ａの他に、上り回線
（無線基地局２→無線制御局１）用装置として、増幅器
１２Ｂと受信用周波数変換器１０Ｂとフィルタ１１Ｂと
電気／光変換器５Ｃを備え、送信用光ファイバ６Ａの他
に受信用光ファイバ６Ｂを備え、さらに無線制御局１に
おいて光／電気変換器８Ｂを備えたことである。ここ
で、光注入同期発振器９の出力である局発信号は、送信
用周波数変換器１０Ａと受信用周波数変換器１０Ｂの両
方に供給されている。

【００３０】したがって、無線端末（図示せず）から受
信された無線信号は、送受分配器１５を経由して増幅器
１２Ｂにて所定のレベルまで増幅され周波数変換器１０
Ｂへ入力されて、光注入同期発振器９からの局発信号に
よりダウンコンバートされた信号となる。この信号から
不要波をフィルタ１１Ｂで濾波して無線周波数と比較し
て大幅に周波数の低いＩＦ信号に変換してから、電気／
光変換器５Ｃで光信号に変換し、光ファイバ６Ｂにて無
線制御局１へ送信する。ここで、ＩＦ信号に変換してか
ら光信号に変換しているため、電気／光変換器５Ｃに加
えて無線制御局１に備えた光／電気変換器８Ｂも低コス
トな部品を使用することができ、光ファイバを用いた無
線信号送受信装置の経済化を図ることができる。

【００３１】［第２の実施の形態］図３は、本発明の第
２の実施の形態に係わる光伝送装置を示す図である。本
実施の形態は請求項３、６、８、９および１０に関わ
る。本光伝送装置の実施の形態を第１の実施の形態との
相違を中心に説明する。

【００３２】無線制御局１は、無線搬送波信号周波数の
整数分の１の周波数を有するサブハーモニック信号を出
力する局部発振器３と、このサブハーモニック信号とべ
ースバンド信号を合成する合成回路４と、これらの合成
された信号を光信号に変換する電気／光変換器５とで構
成されている。

【００３３】また、無線基地局２は、伝送された光信号
を２分配する光分配器７と、光分配器７で分配された光
信号の一方を電気信号に変換する光／電気変換器８と、
無線搬送波周波数帯で発振し、分配された他方の光信号
を入力し、光信号に変換されて伝送されてきたサブハー
モニック信号に同期したサブハーモニック周波数の整数
倍の周波数を有する無線搬送波信号を出力する光注入同
期発振器９と、変調器１６と、フィルタ１１と、増幅器
１２と、アンテナ１３とで構成されている。

【００３４】光注入同期発振器９から出力された無線搬
送波信号は、変調器１６にて、光／電気変換器８から出
力されたベースバンド信号により変調される。この信号
から不要波をフィルタ１１で濾波し、増幅器１２にて所
定のレベルに増幅した後、無線信号としてアンテナ１３
から送信する。

【００３５】ここで、光／電気変換器８は、受光素子の
みあるいは受光素子と電気回路で構成され、受光素子の
受光帯域、または受光素子の受光帯域および電気回路の
帯域の一方または両方が、サブハーモニック周波数未満
に設定され、ベースバンド信号のみを出力することがで
きるようになっている。また、光注入同期発振器９とし
て、例えば「IEICE Trans.Electron.,vol.E79-C,No.1,p
p.40-45,1996.」に示されているように、フォトトラン
ジスタを受光素子兼発振用負性抵抗素子として使用する
直接型を採用することにより、発振周波数の整数分の１
のサブハーモニック信号のみに選択的に同調可能な一種
の高Ｑフィルタ機能も備えさせることができるため、ベ
ースバンド信号とサブハーモニック信号が一括して変調
されている光信号を入力してもサブハーモニック信号に
同期した無線搬送波信号を出力することが可能となる。

【００３６】例えば、ベースバンド信号のビットレート
を５００Ｍbit/s、サブハーモニック周波数を2.5ＧＨｚ
とし、それらを無線制御局１にて光信号に一括して変換
し、無線基地局２の光注入同期発振器９として、発振周
波数が６０ＧＨｚで２４次サブハーモニック周波数に同
期する光注入同期発振器を適用した場合、光ファイバ６
により伝送され光分配器７で分配された一方の光信号を
その光注入同期発振器に入力すると、サブハーモニック
信号に同期した６０ＧＨｚの無線搬送波信号が得られ
る。また、光／電気変換器８を2.5ＧＨｚ帯を濾波する
低域通過型として、他方の光信号をその光／電気変換器
８へ入力すると、５００Ｍbit/sのベースバンド信号の
みが出力されることになる。よって、無線搬送波信号を
変調器１６にてべースバンド信号で変調することにより
６０ＧＨｚ帯の無線信号が得られる。

【００３７】従って、ベースバンド信号と無線搬送波用
サブハーモニック信号を電気段で合成して光信号に変換
し送信していることから、光伝送路帯域の有効利用を図
ることができることに加えて、レーザ、光変調器等で構
成される光／電気変換器８も１系統で済むため無線制御
局１の装置の小型化／経済化／低消費電力化が達成され
る。さらに、無線基地局２の光分配器７も波長分配機能
が要求されないため小型で低コストな部品を使用でき、
無線基地局１の装置のより一層の小型化／経済化も達成
できる。なお、変調器１６からの無線信号出力レベルが
高く不要波レベルが小さい場合にはフィルタ１１および
増幅器１２は必ずしも必要ではない。

【００３８】図４は、第２の実施の形態の変形例であ
り、請求項７および１０に関わる。図３の実施の形態と
異なる点は無線制御局１においてベースバンド信号と無
線搬送波用サブハーモニック信号を波長の異なる光信号
を出力する電気／光変換器５Ａ、電気／光変換器５Ｂで
それぞれ光信号に変換し、光合成器１４にて合成してか
ら送信している点である。このため、無線基地局２の光
分配器７には波長分配機能が要求されことになるが、サ
ブハーモニック周波数がベースバンド信号のビットレー
トと独立に設定できる（ベースバンド信号のビットレー
トが１Ｇbit/sであった場合、例えばサブハーモニック
周波数として６００ＭＨｚを設定可能）こと、および光
／電気変換器８に濾波機能が不要になるという利点が生
じる。

【００３９】なお、図３および図４に示した変調器１６
はＩＦ帯変調器＋周波数変換器で構成することもでき、
このＩＦ帯変調器用の信号は、例えば光／電気変換器８
の濾波機能を取り除くことにより、出力されるサブハー
モニック信号をそのまま使用することができる。また、
ベースバンド信号とサブハーモニック信号を合成回路４
にて合成してから電気／光変換器５で電気／光変換を行
うことに代えて、例えば、「IEEE Photonics Tech.Let
t.,vol.9,No.10,pp.1397-1399,1997.」に記された２電
極構成のマッハツェンダ型光変調器を使用することも可
能である。

【００４０】さらに第１の実施の形態に記載したのと同
様の考えから、光注入同期発振器９に代えて、発振周波
数を無線搬送波周波数帯の１／２に低減した光注入同期
発振器と２逓倍器の組合せを使用することも可能であ
る。この場合でも従来例と比較して逓倍次数を著しく低
減でき、装置構成を簡易化できるという利点に加えて、
サブハーモニック次数あるいは伝送サブハーモニック周
波数を半減できるという利点が生じる。

【００４１】［第３の実施の形態］図５は、本発明の第
３の実施の形態に係わる光伝送装置を示す図である。本
実施の形態は請求項４、７、９および１０に関わる。本
実施の形態と図３に示した第２の実施の形態との最も主
要な相違点は、光注入同期発振器９に代えて、電気入力
端子を備え、その電気入力端子に入力された電気信号に
応じて発振周波数を可変にできる光注入同期ＶＣＯ１７
を備えたことである。本光伝送装置の実施の形態を第２
の実施の形態との相違を中心に説明する。

【００４２】無線基地局２は、伝送された光信号を２分
配する光分配器７と、伝送された光信号を電気信号に変
換する光／電気変換器８と、サブハーモニック周波数で
変調された光信号を入力しこのサブハーモニック信号に
同期したサブハーモニック周波数の整数倍の周波数を有
する無線搬送波信号を出力する光注入同期ＶＣＯ１７
と、アンテナ１３とで構成されている。ここで、必要に
応じて光注入同期ＶＣＯ１７とアンテナ１３の間にフィ
ルタ、増幅器等を使用してもよい。なお、無線制御局１
の構成は図３に示した第２の実施の形態と同一である。

【００４３】ここで、光／電気変換器８は受光素子と電
気回路で構成され、受光素子の受光帯域および電気回路
の帯域の一方または両方が、サブハーモニック周波数未
満に設定され、ベースバンド信号のみを出力することが
できるようになっている。また、光注入同期ＶＣＯ１７
は例えばフォトトランジスタを受光素子兼発振用負性抵
抗素子として利用する直接型であることに加えて、可変
容量素子等を帰還回路に適用し、電気入力端子への印加
電圧に応じて周波数を可変にできる電圧制御発振器（Ｖ
ＣＯ）構成ともなっていることにより、ベースバンド信
号とサブハーモニック信号が一括して変調された光信号
を入力してもサブハーモニック信号に同期した無線搬送
波信号を出力でき、さらに、電気入力端子へ信号を入力
することによりＦＭ変調器またはＦＳＫ変調器としても
動作可能になる。

【００４４】例えば、ベースバンド信号のビットレート
を５００Ｍbit/s、サブハーモニック周波数を2.5ＧＨｚ
とし、無線制御局１にて光信号に一括して変換し、無線
基地局２に発振周波数が６０ＧＨｚで２４次サブハーモ
ニック周波数に同期する光注入同期ＶＣＯを適用した場
合、光ファイバ６にて伝送され光分配器７で分配された
一方の光信号を光注入同期ＶＣＯ１７に入力すると、サ
ブハーモニック信号に同期した６０ＧＨｚの無線搬送波
信号が得られる。また、光／電気変換器８を2.5ＧＨｚ
帯を濾波する低域通過型として、他方の光信号をその光
／電気変換器８へ入力すると、５００Ｍbit/sのベース
バンド信号のみが出力される。よって、このべースバン
ド信号を光注入同期ＶＣＯ１７の電気入力端子に入力す
ることにより、ベースバンド信号で変調された６０ＧＨ
ｚ帯の無線信号が光注入同期ＶＣＯ１７から出力される
ことになる。

【００４５】従って、光注入同期ＶＣＯ１７に、光電変
換機能、周波数安定度の高い無線搬送波生成機能、変調
機能を集約可能になるため、無線基地局２の装置の著し
い簡易化を達成することができる。なお、光注入同期Ｖ
ＣＯ１７をべースバンド信号受信用の光／電気変換器８
と合わせてモノリシック集積化することにより装置の大
幅な小型化／経済化も達成される。

【００４６】図６は、第３の実施の形態の変形例であ
り、請求項７および１０に関わる。図５の実施の形態と
異なる点は、無線制御局１においてべースバンド信号と
無線搬送波用サブハーモニック信号を波長の異なる光信
号を出力する電気／光変換器５Ａ、電気／光変換器５Ｂ
で光信号に変換し、光合成器１４にて合成してから送信
している点である。このため、無線基地局２の光分配器
７には波長分配機能が要求されことになるが、サブハー
モニック周波数がべースバンド信号のビットレートと独
立に設定できる（ベースバンド信号のビットレートが１
Ｇbit/sであった場合、例えば、サブハーモニック周波
数として６００ＭＨｚを設定可能）こと、および光／電
気変換器８に濾波機能が不要になるという利点が生じ
る。

【００４７】なお、図５において、ベースバンド信号と
サブハーモニック信号を合成回路４にて合成してから電
気／光変換器５で電気／光変換を行うことに代えて、例
えば、「IEEE Photonics Tech.Lett.,vol.9,No.10,pp.1
397-1399,1997.」に記された２電極構成のマッハツェン
ダ型光変調器を使用することも可能である。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係わる光伝
送装置は、無線通信システムに必要な局発信号または無
線搬送波信号を、サブハーモニック周波数で同期可能な
光注入同期発振器にて出力することができるため、周波
数安定度の高い超高周波局発信号／搬送波信号を非常に
簡易な構成で生成できることに大きな特長がある。

【００４９】このため、局発信号をサブハーモニック信
号で伝送し、無線基地局（光受信手段）に備えた逓倍器
にて逓倍する従来構成における利点（安価な光デバイス
を使用可能でファイバ分散制限を緩和可能）に加えて、
（１）無線基地局（光受信手段）に装置規模の大きな高
次逓倍器が不要となり、（２）フィルタや増幅器への要
求条件を大幅に緩和でき、（３）ベースバンド／無線搬
送波一括変調による光伝送帯域の有効利用が可能とな
り、（４）変調機能をも集約した非常に簡易な構成で無
線基地局（光受信手段）を構成可能となる、という特長
があるため、光ファイバでミリ波等の超高周波無線信号
を分配するシステムの経済化に極めて有効であり、特に
無線基地局構成の簡易化ならびに小型化に寄与するとこ
ろが大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の光伝送装置のブ
ロック図である。

【図２】図１の光伝送装置の変形例のブロック図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施の形態の光伝送装置のブ
ロック図である。

【図４】図３の光伝送装置の変形例のブロック図であ
る。

【図５】本発明の第３の実施の形態の光伝送装置のブ
ロック図である。

【図６】図４の光伝送装置の変形例のブロック図であ
る。

【図７】従来の光伝送装置のブロック図である。

【図８】従来の光伝送装置のブロック図である。

【図９】従来の光伝送装置のブロック図である。

【符号の説明】

１：無線制御局（光送信手段、第１の光送受信手段）、
２：無線基地局（光受信手段、第２の光送受信手段）、
３，３Ａ：局部発振器、４：合成回路、５，５Ａ，５
Ｂ，５Ｃ：電気／光変換器、６，６Ａ，６Ｂ：光ファイ
バ（光伝送路）、７：光分配器、８，８Ａ，８Ｂ，８
Ｃ：光／電気変換器、９：光注入同期発振器、１０，１
０Ａ，１０Ｂ：周波数変換器、１１，１１Ａ，１１Ｂ，
１１Ｃ：フィルタ、１２，１２Ａ，１２Ｂ：増幅器、１
３：アンテナ、１４：光合成器、１５：送受分配器、１
６：変調器、１７：光注入同期ＶＣＯ、１８：逓倍器。

フロントページの続きＦターム(参考） 5K002 AA01 AA03 DA02 FA01 5K067 AA23 AA41 DD57 EE10 EE16 EE33 EE34 EE37

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気信号を光信号に変換して送信する光送
信手段と、該光送信手段から送信された光信号を伝送す
る光伝送路と、該光伝送路により伝送された光信号を受
信する光受信手段とを備えた光伝送装置において、前記光送信手段は、中間周波数信号を第１の光信号に変
換する第１の電気光変換手段と、局部発振器用ローカル
信号周波数の整数分の１の周波数を有するサブハーモニ
ック信号を第２の光信号に変換する第２の電気光変換手
段と、前記第１の光信号と前記第２の光信号を合成して
前記光伝送路に送出する光合成手段とを備え、前記光受信手段は、前記光伝送路により伝送されてきた
光信号を前記第１の光信号と前記第２の光信号に分配す
る光分配手段と、該光分配手段により分配された前記第
１の光信号を電気信号に変換して中間周波数信号を出力
する光電気変換手段と、ローカル周波数帯で発振し、前
記光分配手段により分配された前記第２の光信号を入力
することにより、前記サブハーモニック信号に同期した
局発信号を出力する光注入同期発振器と、前記光電気変
換手段から出力された中間周波数信号を前記光注入同期
発振器から出力された局発信号を用いて所望の無線周波
数帯の信号にアップコンバートする周波数変換手段と、
該周波数変換手段によりアップコンバートされた無線周
波数帯の信号を送信するアンテナとを備える、ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項２】電気信号を光信号に変換して送出すると共
に受信した光信号を電気信号に変換する第１の光送受信
手段と、該第１の光送受信手段から送出する光信号を伝
送する第１の光伝送路と、前記第１の光送受信手段が受
信する光信号を伝送する第２の光伝送路と、前記第１の
光伝送路により伝送されてきた光信号を受信すると共に
前記第２の光伝送路に光信号を送出する第２の光送受信
手段とを備えた光伝送装置において、前記第１の光送受信手段は、第１の中間周波数信号を第
１の光信号に変換する第１の電気光変換手段と、局部発
振器用ローカル信号周波数の整数分の１の周波数を有す
るサブハーモニック信号を第２の光信号に変換する第２
の電気光変換手段と、前記第１の光信号と前記第２の光
信号を合成して前記第１の光伝送路に送出する光合成手
段と、前記第２の光伝送路から伝送されてきた光信号を
第２の中間周波数信号に変換する第２の光電気変換手段
とを備え、前記第２の光送受信手段は、前記第１の光伝送路により
伝送された光信号を前記第１の光信号と前記第２の光信
号に分配する光分配手段と、該光分配手段により分配さ
れた前記第１の光信号を電気信号に変換して前記第１の
中間周波数信号を出力する光電気変換手段と、ローカル
周波数帯で発振し、前記光分配手段により分配された前
記第２の光信号を入力することにより、前記サブハーモ
ニック信号に同期した局発信号を出力する光注入同期発
振器と、前記光電気変換手段から出力された前記第１の
中間周波数信号を前記光注入同期発振器から出力された
局発信号を用いて所望の無線周波数帯の信号にアップコ
ンバートする第１の周波数変換手段と、該第１の周波数
変換手段によりアップコンバートされた無線周波数帯の
信号を入力してアンテナへ送信する送受分配手段と、前
記アンテナで受信され前記送受分配手段から出力する受
信信号を前記光注入同期発振器から出力された局発信号
を用いて前記第２の中間周波数信号にダウンコンバート
する第２の周波数変換手段と、該第２の周波数変換手段
によりダウンコンバートされた第２の中間周波信号を光
信号に変換して前記第２の光伝送路に送出する第３の電
気光変換手段とを備える、ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項３】電気信号を光信号に変換して送信する光送
信手段と、該光送信手段から送信された光信号を伝送す
る光伝送路と、該光伝送路により伝送された光信号を受
信する光受信手段とを備えた光伝送装置において、前記光送信手段は、べースバンド信号と無線搬送波周波
数帯の整数分の１の周波数を有するサブハーモニック信
号を合成する合成回路と、該合成回路の出力信号を光信
号に変換して前記光伝送路に送出する電気光変換手段と
を備え、前記光受信手段は、前記光伝送路により伝送されてきた
光信号を分配する光分配手段と、該光分配手段により分
配された一方の光信号を電気信号に変換し、ベースバン
ド信号を出力する光電気変換手段と、無線搬送波周波数
帯で発振し、前記光分配手段により分配された他方の光
信号を入力することにより、前記サブハーモニック信号
に同期した無線搬送波信号を出力する光注入同期発振器
と、該光注入同期発振器から出力された無線搬送波信号
を前記光電気変換手段から出力されたベースバンド信号
により変調することにより所望の無線周波数帯の信号を
生成する変調手段と、該変調手段から出力する信号を送
信するアンテナとを備える、ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項４】電気信号を光信号に変換して送信する光送
信手段と、該光送信手段から送信された光信号を伝送す
る光伝送路と、該光伝送路により伝送された光信号を受
信する光受信手段とを備えた光伝送装置において、前記光送信手段は、べースバンド信号と無線搬送波周波
数帯の整数分の１の周波数を有するサブハーモニック信
号を合成する合成回路と、該合成回路の出力信号を光信
号に変換して前記光伝送路に送出する電気光変換手段と
を備え、前記光受信手段は、前記光伝送路により伝送されてきた
光信号を分配する光分配手段と、該光分配手段により分
配された一方の光信号を電気信号に変換してベースバン
ド信号を出力する光電気変換手段と、無線搬送波周波数
帯で発振し、前記光分配手段により分配された他方の光
信号を入力して、前記サブハーモニック信号に同期した
無線搬送波信号を生成し、前記光電気変換手段から出力
するベースバンド信号を電気入力端子に入力することに
より周波数変調された無線周波数帯の信号を出力する光
注入同期発振器と、該光注入同期発振器から出力された
無線周波数帯の信号を送信するアンテナとを備える、ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項５】請求項１又は２に記載の光伝送装置におい
て、前記周波数変換手段として高調波ミキサを使用し、前記
光注入同期発振器としてローカル周波数の１／２の周波
数帯で発振する別の光注入同期発振器を使用することを
特徴とする光伝送装置。
【請求項６】請求項３に記載の光伝送装置において、前記光注入同期発振器に代えて、無線搬送波周波数の１
／２の周波数帯で発振する別の光注入同期発振器と該別
の光注入同期発振器の出力信号を２逓倍する２逓倍器と
を備える構成を使用することを特徴とする光伝送装置。
【請求項７】請求項３又は４に記載の光伝送装置におい
て、前記光送信手段に代えて、前記ベースバンド信号を第１
の光信号に変換する第１の電気光変換手段と、前記サブ
ハーモニック信号を第２の光信号に変換する第２の電気
光変換手段と、前記第１の光信号と前記第２の光信号を
合成して前記光伝送路に送出する光合成手段とを備える
構成を使用することを特徴とする光伝送装置。
【請求項８】請求項３、４又は６に記載の光伝送装置に
おいて、前記光電気変換手段は、ベースバンド信号を濾波する構
成であることを特徴とする光伝送装置。
【請求項９】請求項３、４又は６に記載の光伝送装置に
おいて、前記合成回路と前記電気光変換手段からなる構成を、２
電極構成のマッハツェンダ型光変調器に置換したことを
特徴とする光伝送装置。
【請求項１０】請求項１乃至９のいずれか１つに記載の
光伝送装置において、前記光注入同期発振器は、フォトトランジスタを用いて
構成したことを特徴とする光伝送装置。