JP2005191918A - Optical transmitter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、広帯域信号光を利用した光−無線融合通信システムにおける光送信器、特に無線基地局に所望の無線信号を光信号で送信する光送信器に関する。 The present invention relates to an optical transmitter in an optical-radio fusion communication system using broadband signal light, and more particularly to an optical transmitter that transmits a desired radio signal to a radio base station as an optical signal.
図1、図2、図3はそれぞれ従来の光−無線融合通信システムにおける光送信器、無線基地局、無線加入者端末の一例を示したものであり、図4は従来の光−無線融合通信システムにおける電気周波数、光周波数のスペクトルの一例を示したものである。 1, 2, and 3 show examples of an optical transmitter, a radio base station, and a wireless subscriber terminal in a conventional optical-wireless communication system, and FIG. 4 shows a conventional optical-wireless communication. An example of the spectrum of the electrical frequency and optical frequency in a system is shown.
光送信器101により光信号(101g)が光伝送路を経て無線基地局109へ伝送される。ここで、電気発振器105からの出力信号が無線信号の周波数の半値に等しい周波数の電気搬送波信号(101c)となるようにし、単一スペクトル光源103の出力光(101b)に対して光変調器104で電気変調信号(101c)を基に光位相変調を施し、出力光変調信号(101d)を得る。一方、入力端子102に入力されたM個の値を取り得るディジタル信号(101a)を基に、任意の中間周波数帯の出力信号(101e)を発生する電気発振器107及び電気変調器108を用いて生成された中間周波数帯の変調信号(101f)により、多モード光源106を直接変調するが、同時に、上記の出力光変調信号(101d)を多モード光源106に入力し注入同期をかけることで、多モード光源の出力光変調信号のうちの2モードに同期がかかった光信号(101g)が得られる。
An optical signal (101g) is transmitted from the
無線基地局109においては、このような光信号(101g)を1つの受光素子110で同時に自乗検波することにより差周波数成分(101h)が得られるが、この信号からバンドパスフィルタ111を用いて不要な信号を除去して得られる信号(101i)を必要に応じて増幅して、アンテナ112から電波として送出することで、ミリ波帯の電気信号を直接伝送せず、また無線基地局にミリ波帯の電気発振器を用意することなく、ミリ波帯無線信号を伝送することが可能となる。
In the
前記無線基地局109から送出された電波(101i)は無線加入者端末113において、アンテナ114により受信されるが、光送信器101において、電気変調器108により、周波数変調もしくは位相変調を施せば、信号電波(101i)は無変調の搬送波信号を含む両側波帯信号となるため、ミキサダイオードなどの非線形素子を用いた乗算器115により自乗検波し、さらにこの乗算器115の出力電気信号(101j)をローパスフィルタ116に通すことで、ミリ波帯の電気発振器を用意することなく、中間周波数帯の電気変調信号(101k)を得ることができる。また、無線基地局における自乗検波の際に、光信号(101g)の持つ周波数不安定性が相殺されるため、無線加入者端末113において得られる中間周波数帯の電気変調信号(101k)は、非常に周波数安定性が高いものになる(非特許文献1参照)。
図1、図2、図3、図4に挙げた従来例の場合は、光送信器において多モード光源のうちの2モードを安定に同期させるため、無線信号の周波数の帯域を持つ光変調器を用意する必要がある。また、無線基地局においては、受光素子で自乗検波した際に、受信した光信号の組み合わせの差周波数成分を出力するが、この出力信号は信号伝送には不要な信号も複数含むため、これらの不要信号を除去するための無線信号の周波数帯のバンドパスフィルタが必要になる。広帯域信号を伝送する場合には、無線信号の周波数として広い信号帯域が確保できるミリ波帯を用いることが予想されるが、光送信器は、ミリ波帯の光変調器を含むため高価になり、また、ミリ波帯のバンドパスフィルタは設計が困難であるため、基地局の構成が複雑になる。 1, 2, 3, and 4, an optical modulator having a frequency band of a radio signal in order to stably synchronize two modes of a multimode light source in an optical transmitter. It is necessary to prepare. In addition, in the radio base station, when square detection is performed by the light receiving element, the difference frequency component of the combination of the received optical signals is output. Since this output signal includes a plurality of signals unnecessary for signal transmission, A band-pass filter in the frequency band of the radio signal for removing unnecessary signals is required. When transmitting a wideband signal, it is expected to use the millimeter wave band that can secure a wide signal band as the frequency of the radio signal, but the optical transmitter becomes expensive because it includes an optical modulator of the millimeter wave band. In addition, since the millimeter-wave bandpass filter is difficult to design, the configuration of the base station becomes complicated.
本発明は、このような背景に行われたものであって、光送信器自身とともに無線基地局の構成を安価かつ簡易にできる光送信器を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an optical transmitter capable of making the configuration of a radio base station inexpensive and simple together with the optical transmitter itself.
本発明では、前記目的を達成するため、請求項1では、無線基地局に所望の無線信号を光信号で送信する光送信器において、それぞれの中心周波数の差が前記無線信号の周波数に等しい単一スペクトルの光信号を発生する第1及び第2の単一スペクトル光源と、第1及び第2の単一スペクトル光源から出力された第1及び第2の光信号を合波する光合波器と、任意の中間周波数信号の周波数の半値に等しい周波数を有する電気搬送波信号を発生する電気発振器と、電気発振器から出力された電気搬送波信号に対し、入力されたM個の値を取り得る電気ディジタル信号m(m=1,2,…,M)にて振幅変調もしくは周波数変調を施して電気振幅変調信号もしくは電気周波数変調信号を出力する電気変調器と、前記光合波器から出力された光信号に対し、電気変調器よりの電気振幅変調信号もしくは電気周波数変調信号にて搬送波抑圧両側波帯光変調を施す光変調器とを備えたことを特徴とする光送信器をもって解決手段とする。 In order to achieve the above object, according to the present invention, in an optical transmitter for transmitting a desired radio signal to a radio base station as an optical signal, the difference between the respective center frequencies is simply equal to the frequency of the radio signal. A first and second single spectrum light source that generates an optical signal of one spectrum; and an optical multiplexer that combines the first and second optical signals output from the first and second single spectrum light sources. An electric oscillator that generates an electric carrier signal having a frequency equal to half the frequency of an arbitrary intermediate frequency signal, and an electric digital signal that can take M values inputted to the electric carrier signal output from the electric oscillator an electrical modulator that performs amplitude modulation or frequency modulation at m (m = 1, 2,..., M) and outputs an electrical amplitude modulation signal or an electrical frequency modulation signal; and an optical signal output from the optical multiplexer. Contrast, the optical transmitter with a solving means, characterized in that it comprises at electrical amplitude modulation signal or electrical frequency modulated signal from an electrical modulator and an optical modulator for performing double sideband suppressed carrier light modulation.
請求項1の発明によれば、光送信器から4つの光信号を送信することができ、無線基地局の受光素子の出力として、所望の無線信号周波数帯において、振幅変調信号もしくは周波数変調信号を含み、周波数間隔がそれぞれ中間周波数信号の周波数分だけ異なる3波の無線信号を得ることができる。 According to the first aspect of the present invention, four optical signals can be transmitted from the optical transmitter, and an amplitude modulation signal or a frequency modulation signal is output as an output of the light receiving element of the radio base station in a desired radio signal frequency band. In addition, it is possible to obtain three radio signals having different frequency intervals by the frequency of the intermediate frequency signal.
請求項1の発明において、振幅変調時に伝送する光信号の電界Eoptは次式のように表すことができる。 In the first aspect of the invention, the electric field E opt of the optical signal transmitted at the time of amplitude modulation can be expressed by the following equation.
Eopt=amcos{2π(fc2+fIF/2)t+φ2(t)}
+amcos{2π(fc2−fIF/2)t+φ2(t)}
+amcos{2π(fc1+fIF/2)t+φ1(t)}
+amcos{2π(fc1−fIF/2)t+φ1(t)} …(1)
但し、ここで、amは電界振幅変調成分で、mはM値(Mは2のn乗(nは自然数)であり、M値信号はnビットの信号である)の入力ディジタル信号(m=1,2,…,M)、fc1,fc2は第1,第2の光信号の光周波数、fIFは中間周波数、φ1(t),φ2(t)は第1,第2の単一スペクトル光源の位相雑音を表すものとする。
E opt = a m cos {2π (f c2 + f IF / 2) t + φ 2 (t)}
+ A m cos {2π (f c2 −f IF / 2) t + φ 2 (t)}
+ A m cos {2π (f c1 + f IF / 2) t + φ 1 (t)}
+ A m cos {2π (f c1 -f IF / 2) t + φ 1 (t)} (1)
However, where, a m is a field amplitude modulation component, m is (a M is 2 n (n is a natural number), M value signal is a signal of n bits) M value input digital signal (m of = 1, 2,..., M), f c1 and f c2 are the optical frequencies of the first and second optical signals, f IF is the intermediate frequency, and φ 1 (t) and φ 2 (t) are the first and first optical signals. Let represent the phase noise of two single spectrum light sources.
この光信号を受光素子で自乗検波して得られる無線信号の電界ERFは次式のように表すことができる。 The electric field E RF of the radio signal obtained by square detection of this optical signal with the light receiving element can be expressed as follows.
ERF∝am 2cos{2π(fRF+fIF)t+φ2(t)−φ1(t)}
+2am 2cos{2πfRFt+φ2(t)−φ1(t)}
+am 2cos{2π(fRF−fIF)t+φ2(t)−φ1(t)} …(2)
但し、ここで、fRFは無線信号周波数を表し、fRF=fc2−c1である。
E RF αa m 2 cos {2π (f RF + f IF) t + φ 2 (t) -φ 1 (t)}
+ 2a m 2 cos {2πf RF t + φ 2 (t) -φ 1 (t)}
+ A m 2 cos {2π ( f RF -f IF) t + φ 2 (t) -φ 1 (t)} ... (2)
Here, f RF represents a radio signal frequency, and f RF = f c2 −c1 .
無線加入者端末では、これらの高周波無線信号電波をアンテナで受信した後、ダイオードなどの非線形素子により自乗検波し、ローパスフィルタを通すことで、局部発振器、つまり無線信号の周波数帯の電気発振器を用意することなく、中間周波数信号として、低周波数帯の電気振幅変調を得ることができる。 At the wireless subscriber terminal, after receiving these high-frequency radio signal radio waves with an antenna, square detection is performed by a non-linear element such as a diode, and a low pass filter is used to prepare a local oscillator, that is, an electric oscillator in the radio signal frequency band. Without this, electrical amplitude modulation in the low frequency band can be obtained as the intermediate frequency signal.
中間周波数帯信号の電界EIFは次式のように表すことができる。 The electric field E IF of the intermediate frequency band signal can be expressed as:
EIF∝4am 4cos(2πfIFt) …(3)
(3)式から、無線加入者端末における電気の自乗検波の際に、第1及び第2の単一光スペクトル光源の位相雑音が相殺され、周波数安定性の高い中間周波数信号が得られることが分かる。
E IF α4a m 4 cos (2πf IF t) ... (3)
From equation (3), the phase noise of the first and second single optical spectrum light sources is canceled during the square detection of electricity at the wireless subscriber terminal, and an intermediate frequency signal with high frequency stability can be obtained. I understand.
請求項2では、無線基地局に所望の無線信号を光信号で送信する光送信器において、それぞれの中心周波数の差が前記無線信号の周波数に等しい単一スペクトルの光信号を発生する第1及び第2の単一スペクトル光源と、第1及び第2の単一スペクトル光源から出力された第1及び第2の光信号を合波する光合波器と、任意の中間周波数信号の周波数の半値に等しい周波数を有する電気搬送波信号を発生する電気発振器と、電気発振器から出力された電気搬送波信号に対し、入力されたM個の値を取り得る電気ディジタル信号m(m=1,2,…,M)にて位相変調を施して電気位相変調信号を出力する電気位相変調器であって、電気ディジタル信号(m+1)に対する出力電気位相変調信号の位相と、電気ディジタル信号mに対する出力電気位相変調信号の位相との位相差がπ/Mとなるような位相変調を施す電気位相変調器と、前記光合波器から出力された光信号に対し、電気変調器よりの電気位相変調信号にて搬送波抑圧両側波帯光変調を施す光変調器とを備えたことを特徴とする光送信器をもって解決手段とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical transmitter for transmitting a desired radio signal as an optical signal to a radio base station. A second single-spectrum light source, an optical multiplexer that combines the first and second optical signals output from the first and second single-spectrum light sources, and half the frequency of any intermediate frequency signal An electric oscillator that generates an electric carrier signal having an equal frequency, and an electric digital signal m (m = 1, 2,..., M) that can take M values inputted to the electric carrier signal output from the electric oscillator. ) To output an electric phase modulation signal, and the phase of the output electric phase modulation signal with respect to the electric digital signal (m + 1) and the output electric power with respect to the electric digital signal m. An electrical phase modulator that performs phase modulation such that the phase difference from the phase of the phase modulation signal is π / M, and an optical phase modulation signal from the electrical modulator with respect to the optical signal output from the optical multiplexer An optical transmitter characterized by comprising an optical modulator for performing carrier wave suppression double-sideband optical modulation.
請求項2の発明によれば、光送信器から4つの光信号を送信することができ、無線基地局の受光素子の出力として、所望の無線信号周波数帯において、位相変調信号を含み、周波数間隔がそれぞれ中間周波数信号の周波数分だけ異なる3波の無線信号を得ることができる。 According to the second aspect of the present invention, four optical signals can be transmitted from the optical transmitter, and the output of the light receiving element of the radio base station includes the phase modulation signal in the desired radio signal frequency band, and the frequency interval However, it is possible to obtain three-wave radio signals different from each other by the frequency of the intermediate frequency signal.
請求項2の発明において、伝送する光信号の電界Eoptは次式のように表すことができる。
In the invention of
Eopt=Acos{2π(fc2+fIF/2)t+φm+φ2(t)}
+Acos{2π(fc2−fIF/2)t−φm+φ2(t)}
+Acos{2π(fc1+fIF/2)t+φm+φ1(t)}
+Acos{2π(fc1−fIF/2)t−φm+φ1(t)} …(4)
但し、ここで、Aは電界振幅、fc1,fc2は第1,第2の光信号の光周波数、fIFは中間周波数、mはM値(Mは2のn乗(nは自然数)であり、M値信号はnビットの信号である)の入力ディジタル信号(m=1,2,…,M)、φ1(t),φ2(t)は第1,第2の単一スペクトル光源の位相雑音を表し、φmはφ=φm+1−φm=π/Mを満たすものとする。
E opt = A cos {2π (f c2 + f IF / 2) t + φ m + φ 2 (t)}
+ A cos {2π (f c2 −f IF / 2) t−φ m + φ 2 (t)}
+ A cos {2π (f c1 + f IF / 2) t + φ m + φ 1 (t)}
+ A cos {2π (f c1 −f IF / 2) t−φ m + φ 1 (t)} (4)
Where A is the electric field amplitude, f c1 and f c2 are the optical frequencies of the first and second optical signals, f IF is the intermediate frequency, and m is the M value (M is the nth power of 2 (n is a natural number)) , M value signal is an n-bit signal), input digital signals (m = 1, 2,..., M), φ 1 (t), φ 2 (t) are first and second single signals. It represents the phase noise of the spectrum light source, and φ m satisfies φ = φ m + 1 −φ m = π / M.
この光信号を受光素子で自乗検波して得られる無線信号の電界ERFは次式のように表すことができる。 The electric field E RF of the radio signal obtained by square detection of this optical signal with the light receiving element can be expressed as follows.
ERF∝A2cos{2π(fRF+fIF)t+2φm+φ2(t)−φ1(t)}
+2A2cos{2πfRFt+φ2(t)−φ1(t)}
+A2cos{2π(fRF−fIF)t−2φm+φ2(t)−φ1(t)} …(5)
但し、ここで、fRFは無線信号周波数を表し、fRF=fc2−fc1である。
E RF ∝A 2 cos {2π (f RF + f IF ) t + 2φ m + φ 2 (t) −φ 1 (t)}
+ 2A 2 cos {2πf RF t + φ 2 (t) −φ 1 (t)}
+ A 2 cos {2π (f RF −f IF ) t−2φ m + φ 2 (t) −φ 1 (t)} (5)
Here, f RF represents a radio signal frequency, and f RF = f c2 −f c1 .
無線加入者端末では、これらの高周波無線信号電波をアンテナで受信した後、ダイオードなどの非線形素子により自乗検波し、ローパスフィルタを通すことで、局部発振器、つまり無線信号の周波数帯の電気発振器を用意することなく、中間周波数信号として、入力端子に入力された電気ディジタル信号のM値の信号に対する位相差φ’(=2φm+1−2φm)が2π/Mとなる低周波数帯の電気位相信号を得ることができる。 At the wireless subscriber terminal, after receiving these high-frequency radio signal radio waves with an antenna, square detection is performed by a non-linear element such as a diode and a low-pass filter is prepared, thereby preparing a local oscillator, that is, an electric oscillator in the radio signal frequency band. Without being performed, the electrical phase in the low frequency band where the phase difference φ ′ (= 2φ m + 1 −2φ m ) with respect to the M-value signal of the electrical digital signal input to the input terminal is 2π / M as the intermediate frequency signal. A signal can be obtained.
中間周波数帯信号の電界EIFは次式のように表すことができる。 The electric field E IF of the intermediate frequency band signal can be expressed as:
EIF∝4A4cos(2πfIFt+2φm) …(6)
(6)式から、無線加入者端末における電気の自乗検波の際に、第1及び第2の単一光スペクトル光源の位相雑音が相殺され、周波数安定性の高い中間周波数信号が得られることが分かる。
E IF ∝4A 4 cos (2πf IF t + 2φ m ) (6)
From the equation (6), the phase noise of the first and second single optical spectrum light sources is canceled during the square detection of electricity at the wireless subscriber terminal, and an intermediate frequency signal with high frequency stability can be obtained. I understand.
請求項3では、無線基地局に所望の無線信号を光信号で送信する光送信器において、それぞれの中心周波数の差が前記無線信号の周波数に等しい単一スペクトルの光信号を発生する第1及び第2の単一スペクトル光源と、第1及び第2の単一スペクトル光源から出力された第1及び第2の光信号を合波する光合波器と、任意の中間周波数信号の周波数に等しい周波数を有する電気搬送波信号を発生する電気発振器と、電気発振器から出力された電気搬送波信号に対し、入力されたM個の値を取り得る電気ディジタル信号m(m=1,2,…,M)にて振幅変調もしくは周波数変調もしくは位相変調を施して電気振幅変調信号もしくは電気周波数変調信号もしくは電気位相変調信号を出力する電気変調器と、前記光合波器から出力された光信号に対し、電気変調器よりの電気振幅変調信号もしくは電気周波数変調信号もしくは電気位相変調信号にて単側波帯光変調を施す光単側波帯変調器とを備えたことを特徴とする光送信器をもって解決手段とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical transmitter for transmitting a desired radio signal as an optical signal to a radio base station. A second single-spectrum light source, an optical multiplexer for combining the first and second optical signals output from the first and second single-spectrum light sources, and a frequency equal to the frequency of any intermediate frequency signal And an electric digital signal m (m = 1, 2,..., M) that can take M values with respect to the electric carrier signal output from the electric oscillator. An electric modulator that performs amplitude modulation, frequency modulation, or phase modulation and outputs an electric amplitude modulation signal, electric frequency modulation signal, or electric phase modulation signal, and an optical signal output from the optical multiplexer An optical transmitter comprising: an optical single sideband modulator that performs single sideband optical modulation with an electric amplitude modulation signal, electric frequency modulation signal, or electric phase modulation signal from an electric modulator Is the solution.
請求項3の発明によれば、光送信器から4つの光信号を送信することができ、無線基地局の受光素子の出力として、所望の無線信号周波数帯において、振幅変調信号もしくは周波数変調信号もしくは位相変調信号を含み、周波数間隔がそれぞれ中間周波数信号の周波数分だけ異なる3波の無線信号を得ることができる。 According to the third aspect of the present invention, four optical signals can be transmitted from the optical transmitter, and the output of the light receiving element of the wireless base station is an amplitude modulated signal or a frequency modulated signal in the desired wireless signal frequency band. It is possible to obtain three-wave radio signals including the phase modulation signal and having different frequency intervals by the frequency of the intermediate frequency signal.
請求項3の発明において、電気変調器により位相変調し、光単側波帯変調器により上側波帯を残留させる単側波帯光変調する際に伝送する光信号の電界Eoptは次式のように表すことができる。 In the invention of claim 3, the electric field E opt of the optical signal transmitted when performing phase modulation by the electric modulator and single sideband optical modulation in which the upper sideband remains by the optical single sideband modulator is given by Can be expressed as:
Eopt=Acos{2π(fc2+fIF)t+φm+φ2(t)}
+Acos{2π(fc2)t+φ2(t)}
+Acos{2π(fc1+fIF)t+φm+φ1(t)}
+Acos{2π(fc1)t+φ1(t)} …(7)
但し、ここで、Aは電界振幅、fc1,fc2は第1,第2の光信号の光周波数、fIFは中間周波数、mはM値(Mは2のn乗(nは自然数)であり、M値信号はnビットの信号である)の入力ディジタル信号(m=1,2,…,M)、φ1(t),φ2(t)は第1,第2の単一スペクトル光源の位相雑音を表し、φmはφ=φm+1−φm=2π/Mを満たすものとする。
E opt = A cos {2π (f c2 + f IF ) t + φ m + φ 2 (t)}
+ Acos {2π (f c2 ) t + φ 2 (t)}
+ A cos {2π (f c1 + f IF ) t + φ m + φ 1 (t)}
+ Acos {2π (f c1 ) t + φ 1 (t)} (7)
Where A is the electric field amplitude, f c1 and f c2 are the optical frequencies of the first and second optical signals, f IF is the intermediate frequency, and m is the M value (M is the nth power of 2 (n is a natural number)) , M value signal is an n-bit signal), input digital signals (m = 1, 2,..., M), φ 1 (t), φ 2 (t) are first and second single signals. It represents the phase noise of the spectrum light source, and φ m satisfies φ = φ m + 1 −φ m = 2π / M.
この光信号を受光素子で自乗検波して得られる無線信号の電界ERFは次式のように表すことができる。 The electric field E RF of the radio signal obtained by square detection of this optical signal with the light receiving element can be expressed as follows.
ERF∝A2cos{2π(fRF+fIF)t+φm+φ2(t)−φ1(t)}
+2A2cos{2πfRFt+φ2(t)−φ1(t)}
+A2cos{2π(fRF−fIF)t−φm+φ2(t)−φ1(t)} …(8)
但し、ここで、fRFは無線信号周波数を表し、fRF=fc2−fc1である。
E RF ∝A 2 cos {2π (f RF + f IF ) t + φ m + φ 2 (t) −φ 1 (t)}
+ 2A 2 cos {2πf RF t + φ 2 (t) −φ 1 (t)}
+ A 2 cos {2π (f RF −f IF ) t−φ m + φ 2 (t) −φ 1 (t)} (8)
Here, f RF represents a radio signal frequency, and f RF = f c2 −f c1 .
無線加入者端末では、これらの高周波無線信号電波をアンテナで受信した後、ダイオードなどの非線形素子により自乗検波し、ローパスフィルタを通すことで、局部発振器、つまり無線信号の周波数帯の電気発振器を用意することなく、中間周波数信号として、低周波数帯の電気位相信号を得ることができる。 At the wireless subscriber terminal, after receiving these high-frequency radio signal radio waves with an antenna, square detection is performed by a non-linear element such as a diode, and a low pass filter is used to prepare a local oscillator, that is, an electric oscillator in the radio signal frequency band. Without doing so, an electrical phase signal in a low frequency band can be obtained as the intermediate frequency signal.
中間周波数帯信号の電界EIFは次式のように表すことができる。 The electric field E IF of the intermediate frequency band signal can be expressed as:
EIF∝4A4cos(2πfIFt+φm) …(9)
(9)式から、無線加入者端末における電気の自乗検波の際に、第1及び第2の単一光スペクトル光源の位相雑音が相殺され、周波数安定性の高い中間周波数信号が得られることが分かる。
E IF ∝4A 4 cos (2πf IF t + φ m ) (9)
From the equation (9), the phase noise of the first and second single optical spectrum light sources is canceled during the square detection of electricity at the wireless subscriber terminal, and an intermediate frequency signal with high frequency stability can be obtained. I understand.
以上説明したように、本発明の光送信器により、無線基地局に光信号を送信する広帯域光−無線融合通信システムの光送信器において無線信号の周波数帯の光変調器を用意することなく、また、無線基地局において無線信号の周波数帯のフィルタを用意することなく、周波数安定性の高い中間周波数変調信号を得ることが可能となる。これにより、光送信器とともに無線基地局を安価かつ単純なハードウェア構成にすることが可能となる。 As described above, the optical transmitter of the present invention can be used in an optical transmitter of a broadband optical-radio fusion communication system that transmits an optical signal to a radio base station without preparing an optical modulator in the frequency band of the radio signal. In addition, it is possible to obtain an intermediate frequency modulation signal with high frequency stability without preparing a filter in the frequency band of the radio signal in the radio base station. Thereby, it becomes possible to make a wireless base station into an inexpensive and simple hardware configuration together with an optical transmitter.
<実施の形態1>
本発明の第1の実施の形態について、図5、図6、図7のブロック図と、図8の電気周波数、光周波数のスペクトル図を参照して説明する。
<
The first embodiment of the present invention will be described with reference to the block diagrams of FIGS. 5, 6, and 7, and the spectrum diagrams of the electrical frequency and optical frequency in FIG.
図5は本発明の第1の実施の形態の光送信器1の構成を示すブロック図であるが、2は伝送する電気ディジタル信号(1a)を入力する入力端子、3,4は第1及び第2の単一スペクトル光源、5は第1の単一スペクトル光源3及び第2の単一スペクトル光源4からの第1及び第2の出力光信号(1b,1c)を合波する光合波器、6は電気発振器7からの出力信号(1e)を電気変調器8で入力電気ディジタル信号(1a)を基に振幅変調もしくは周波数変調した電気変調信号(1f)によって光合波器5の出力光(1d)を搬送波抑圧両側波帯光変調する光変調器である。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the
この光送信器1において、第1の単一スペクトル光源3からの出力光信号(1b)の光周波数(fc1)と第2の単一スペクトル光源4からの出力光信号(1c)の光周波数(fc2)との差(fc2−fc1)が、ミリ波帯などの無線信号周波数(fRF)と等しくなるようにし、電気発振器7からの出力信号(1e)が中間周波数信号の周波数(fIF)の半値の周波数(fIF/2)を持つ電気搬送波信号となるようにする。また、電気変調器8の出力電気変調信号(1f)の占有周波数帯域(B)が中間周波数信号の周波数(fIF)よりも小さくなるようにする。
In this
上記のようにして光送信器1から送信された光信号(1g)は、図6に示す無線基地局9で受信される。
The optical signal (1g) transmitted from the
無線基地局9は、光信号(1g)を自乗検波して電気信号に変換する受光素子10と、この受光素子10の出力電気信号(1h)であるミリ波帯無線信号を電波として送出するアンテナ11によって構成される。
The
光送信器1で、第1の単一スペクトル光源3からの出力光信号(1b)の光周波数(fc1)と第2の単一スペクトル光源4からの出力光信号(1c)の光周波数(fc2)との差(fc2−fc1)が、ミリ波帯などの無線信号周波数(fRF)と等しくなるようにし、さらに、電気発振器8からの出力信号(1e)が中間周波数信号の周波数(fIF)の半値の周波数(fIF/2)を持つ電気搬送波信号となるようにすることで、無線基地局9において、周波数間隔がそれぞれ中間周波数信号の周波数分(fIF)だけ異なる3波のミリ波帯無線信号(1h:fRF+fIF,fRF,fRF−fIF)を得ることができる。
In the
図7は本発明の第1の実施の形態の無線加入者端末12の構成を示すブロック図である。無線基地局9から送出されたミリ波帯無線信号(1h)はアンテナ13により受信された後、ミキサダイオードなどの非線形素子を用いた乗算器14により自乗検波され、さらにこの乗算器14の出力電気信号(1i)をローパスフィルタ15に通すことで、ミリ波帯の電気発振器を用意することなく、周波数安定性の高い中間周波数帯の電気変調信号(1j)を得ることができる。
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the
<実施の形態2>
本発明の第2の実施の形態について、図9、図10、図11のブロック図と、図12の電気周波数、光周波数のスペクトル図を参照して説明する。
<
The second embodiment of the present invention will be described with reference to the block diagrams of FIGS. 9, 10, and 11 and the spectrum diagrams of the electrical frequency and the optical frequency in FIG.
図9は本発明の第2の実施の形態の光送信器18の構成を示すブロック図であるが、19は伝送する電気ディジタル信号(2a)を入力する入力端子、20,21は第1及び第2の単一スペクトル光瀬、22は第1の単一スペクトル光源20及び第2の単一スペクトル光源21からの第1及び第2の出力光信号(2b,2c)を合波する光合波器、23は電気発振器24からの出力信号(2e)を電気位相変調器25で入力電気ディジタル信号(2a)を基に位相変調した電気位相変調信号(2f)によって光合波器5の出力光(2d)を搬送波抑圧両側波帯光変調する光変調器である。
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the
この光送信器18において、第1の単一スペクトル光源20からの出力光信号(2b)の光周波数(fc1)と第2の単一スペクトル光源21からの出力光信号(2c)の光周波数(fc2)との差(fc2−fc1)が、ミリ波帯などの無線信号周波数(fRF)と等しくなるようにし、電気発振器24からの出力信号(2e)が中間周波数信号の周波数(fIF)の半値の周波数(fIF/2)を持つ電気搬送波信号となるようにする。また、電気位相変調器25において、入力されたM個の値を取り得る電気ディジタル信号m(m=1,2,…,M)に対して、電気ディジタル信号(m+1)に対する出力電気位相変調信号(2f)の位相と、電気ディジタル信号mに対する出力電気位相変調信号(2f)の位相との位相差がπ/Mとなるように位相変調を施し、さらに、電気位相変調器25の出力電気位相変調信号(2f)の占有周波数帯域(B)が中間周波数信号の周波数(fIF)よりも小さくなるようにする。
In this
上記のようにして光送信器18から送信された光信号(2g)は、図10に示す無線基地局26で受信される。
The optical signal (2g) transmitted from the
無線基地局26は、光信号(2g)を自乗検波して電気信号に変換する受光素子27と、この受光素子27の出力電気信号(2h)であるミリ波帯無線信号を電波として送出するアンテナ28によって構成される。
The
光送信器18で、第1の単一スペクトル光源20からの出力光信号(2b)の光周波数(fc1)と第2の単一スペクトル光源21からの出力光信号(2c)の光周波数(fc2)との差(fc2−fc1)が、ミリ波帯などの無線信号周波数(fRF)と等しくなるようにし、さらに、電気発振器24からの出力信号(2e)が中間周波数信号の周波数(fIF)の半値の周波数(fIF/2)を持つ電気搬送波信号となるようにすることで、無線基地局26において、周波数間隔がそれぞれ中間周波数信号の周波数分(fIF)だけ異なる3波のミリ波帯無線信号(2h:fRF+fIF,fRF,fRF−fIF)を得ることができる。
In the
図11は本発明の第2の実施の形態の無線加入者端末29の構成を示すブロック図である。無線基地局26から送出されたミリ波帯無線信号(2h)はアンテナ30により受信された後、ミキサダイオードなどの非線形素子を用いた乗算器31により自乗検波され、さらにこの乗算器31の出力電気信号(2i)をローパスフィルタ32に通すことで、ミリ波帯の電気発振器を用意することなく、周波数安定性の中間周波数帯の電気変調信号(2j)を得ることができる。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of the
また、本発明では、光送信器において、入力電気ディジタル信号のM値の信号に対する位相差φがπ/Mとなるように変調されているので、無線加入者端末29における中間周波数帯信号として、入力電気ディジタル信号のM値の信号に対する位相差φ’が2π/Mとなるような変調信号(2j)を得ることができ、検波のSN特性が最適となる。
Further, in the present invention, in the optical transmitter, the phase difference φ with respect to the M-value signal of the input electrical digital signal is modulated to be π / M. Therefore, as an intermediate frequency band signal in the
<実施の形態3>
本発明の第3の実施の形態について、図13、図14、図15のブロック図と、図16の電気周波数、光周波数のスペクトル図を参照して説明する。
<Embodiment 3>
The third embodiment of the present invention will be described with reference to the block diagrams of FIGS. 13, 14, and 15 and the spectrum diagrams of the electrical frequency and the optical frequency in FIG.
図13は本発明の第3の実施の形態の光送信器35の構成を示すブロック図であるが、36は伝送する電気ディジタル信号(3a)を入力する入力端子、37,38は第1及び第2の単一スペクトル光源、39は第1の単一スペクトル光源37及び第2の単一スペクトル光源38からの第1及び第2の出力光信号(3b,3c)を合波する光合波器、40は電気発振器41からの出力信号(3e)を電気変調器42で入力電気ディジタル信号(3a)を基に振幅変調もしくは周波数変調もしくは位相変調した電気変調信号(3f)によって光合波器39の出力光(3d)を単側波帯光変調する光単側波帯変調器である。
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of an
この光送信器35において、第1の単一スペクトル光源37からの出力光信号(3b)の光周波数(fc1)と第2の単一スペクトル光源38からの出力光信号(3c)の光周波数(fc2)との差(fc2−fc1)が、ミリ波帯などの無線信号周波数(fRF)と等しくなるようにし、電気発振器41からの出力信号(3e)が中間周波数信号の周波数(fIF)を持つ電気搬送波信号となるようにする。また、電気変調器42の出力電気変調信号(3f)の占有周波数帯域(B)が中間周波数信号の周波数(fIF)の2倍値よりも小さくなるようにする。
In this
上記のようにして光送信器35から送信された光信号(3g)は、図14に示す無線基地局43で受信される。
The optical signal (3g) transmitted from the
無線基地局43は、光信号(3g)を自乗検波して電気信号に変換する受光素子44と、この受光素子44の出力電気信号(3h)であるミリ波帯無線信号を電波として送出するアンテナ45によって構成される。
The
光送信器35で、第1の単一スペクトル光源37からの出力光信号(3b)の光周波数(fc1)と第2の単一スペクトル光源38からの出力光信号(3c)の光周波数(fc2)との差(fc2−fc1)が、ミリ波帯などの無線信号周波数(fRF)と等しくなるようにし、さらに、電気発振器41からの出力信号(3e)が中間周波数信号の周波数(fIF)を持つ電気搬送波信号となるようにすることで、無線基地局43において、周波数間隔がそれぞれ中間周波数信号の周波数分(fIF)だけ異なる3波のミリ波帯無線信号(3h:fRF+fIF,fRF,fRF−fIF)を得ることができる。
In the
図15は本発明の第3の実施の形態の無線加入者端末46の構成を示すブロック図である。無線基地局43から送出されたミリ波帯無線信号(3h)はアンテナ47により受信された後、ミキサダイオードなどの非線形素子を用いた乗算器48により自乗検波され、さらにこの乗算器48の出力電気信号(3i)をローパスフィルタ49に通すことで、ミリ波帯の電気発振器を用意することなく、周波数安定性の高い中間周波数帯の電気変調信号(3j)を得ることができる。
FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of the
1,18,35:光送信器、2,19,36:入力端子、3,4,20,21,37,38:単一スペクトル光源、5,22,39:光合波器、6,23…光変調器、40…光単側波帯変調器、7,24,41…電気発振器、8,42:電気変調器、25…電気位相変調器、9,26,43:無線基地局、10,27,44:受光素子、11,13,28,30,45,47…アンテナ、12,29,46:無線加入者端末、14,31,48…乗算器、15,32,49:ローパスフィルタ、16,33,50:検波器、17,34,51…出力端子。 1, 18, 35: Optical transmitter, 2, 19, 36: Input terminal, 3, 4, 20, 21, 37, 38: Single spectrum light source, 5, 22, 39: Optical multiplexer, 6, 23,. Optical modulator, 40 ... optical single sideband modulator, 7, 24, 41 ... electric oscillator, 8, 42: electric modulator, 25 ... electric phase modulator, 9, 26, 43: radio base station, 10, 27, 44: light receiving element, 11, 13, 28, 30, 45, 47 ... antenna, 12, 29, 46: wireless subscriber terminal, 14, 31, 48 ... multiplier, 15, 32, 49: low-pass filter, 16, 33, 50: detector, 17, 34, 51... Output terminal.
Claims (3)
それぞれの中心周波数の差が前記無線信号の周波数に等しい単一スペクトルの光信号を発生する第1及び第2の単一スペクトル光源と、
第1及び第2の単一スペクトル光源から出力された第1及び第2の光信号を合波する光合波器と、
任意の中間周波数信号の周波数の半値に等しい周波数を有する電気搬送波信号を発生する電気発振器と、
電気発振器から出力された電気搬送波信号に対し、入力されたM個の値を取り得る電気ディジタル信号m(m=1,2,…,M)にて振幅変調もしくは周波数変調を施して電気振幅変調信号もしくは電気周波数変調信号を出力する電気変調器と、
前記光合波器から出力された光信号に対し、電気変調器よりの電気振幅変調信号もしくは電気周波数変調信号にて搬送波抑圧両側波帯光変調を施す光変調器とを備えた
ことを特徴とする光送信器。 In an optical transmitter that transmits a desired radio signal as an optical signal to a radio base station,
First and second single-spectrum light sources that generate single-spectrum optical signals each having a difference in center frequency equal to the frequency of the wireless signal;
An optical multiplexer that combines the first and second optical signals output from the first and second single spectrum light sources;
An electrical oscillator that generates an electrical carrier signal having a frequency equal to half the frequency of any intermediate frequency signal;
The electric carrier wave signal outputted from the electric oscillator is subjected to amplitude modulation or frequency modulation by an electric digital signal m (m = 1, 2,..., M) that can take M values, and electric amplitude modulation is performed. An electrical modulator for outputting a signal or an electrical frequency modulation signal;
An optical modulator for performing carrier-suppressed double-sideband optical modulation on an optical signal output from the optical multiplexer with an electric amplitude modulation signal or an electric frequency modulation signal from the electric modulator. Optical transmitter.
それぞれの中心周波数の差が前記無線信号の周波数に等しい単一スペクトルの光信号を発生する第1及び第2の単一スペクトル光源と、
第1及び第2の単一スペクトル光源から出力された第1及び第2の光信号を合波する光合波器と、
任意の中間周波数信号の周波数の半値に等しい周波数を有する電気搬送波信号を発生する電気発振器と、
電気発振器から出力された電気搬送波信号に対し、入力されたM個の値を取り得る電気ディジタル信号m(m=1,2,…,M)にて位相変調を施して電気位相変調信号を出力する電気位相変調器であって、電気ディジタル信号(m+1)に対する出力電気位相変調信号の位相と、電気ディジタル信号mに対する出力電気位相変調信号の位相との位相差がπ/Mとなるような位相変調を施す電気位相変調器と、
前記光合波器から出力された光信号に対し、電気変調器よりの電気位相変調信号にて搬送波抑圧両側波帯光変調を施す光変調器とを備えた
ことを特徴とする光送信器。 In an optical transmitter that transmits a desired radio signal as an optical signal to a radio base station,
First and second single-spectrum light sources that generate single-spectrum optical signals each having a difference in center frequency equal to the frequency of the wireless signal;
An optical multiplexer that combines the first and second optical signals output from the first and second single spectrum light sources;
An electrical oscillator that generates an electrical carrier signal having a frequency equal to half the frequency of any intermediate frequency signal;
The electric carrier wave signal output from the electric oscillator is subjected to phase modulation by an electric digital signal m (m = 1, 2,..., M) that can take M values, and an electric phase modulation signal is output. And a phase difference between the phase of the output electrical phase modulation signal with respect to the electrical digital signal (m + 1) and the phase of the output electrical phase modulation signal with respect to the electrical digital signal m is π / M. An electrical phase modulator for modulation;
An optical transmitter comprising: an optical modulator that subjects the optical signal output from the optical multiplexer to carrier-suppressed double-sideband optical modulation with an electrical phase modulation signal from the electrical modulator.
それぞれの中心周波数の差が前記無線信号の周波数に等しい単一スペクトルの光信号を発生する第1及び第2の単一スペクトル光源と、
第1及び第2の単一スペクトル光源から出力された第1及び第2の光信号を合波する光合波器と、
任意の中間周波数信号の周波数に等しい周波数を有する電気搬送波信号を発生する電気発振器と、
電気発振器から出力された電気搬送波信号に対し、入力されたM個の値を取り得る電気ディジタル信号m(m=1,2,…,M)にて振幅変調もしくは周波数変調もしくは位相変調を施して電気振幅変調信号もしくは電気周波数変調信号もしくは電気位相変調信号を出力する電気変調器と、
前記光合波器から出力された光信号に対し、電気変調器よりの電気振幅変調信号もしくは電気周波数変調信号もしくは電気位相変調信号にて単側波帯光変調を施す光単側波帯変調器とを備えた
ことを特徴とする光送信器。 In an optical transmitter that transmits a desired radio signal as an optical signal to a radio base station,
First and second single-spectrum light sources that generate single-spectrum optical signals each having a difference in center frequency equal to the frequency of the wireless signal;
An optical multiplexer that combines the first and second optical signals output from the first and second single spectrum light sources;
An electrical oscillator that generates an electrical carrier signal having a frequency equal to the frequency of any intermediate frequency signal;
The electric carrier wave signal output from the electric oscillator is subjected to amplitude modulation, frequency modulation, or phase modulation by an electric digital signal m (m = 1, 2,..., M) that can take M values. An electrical modulator that outputs an electrical amplitude modulation signal or electrical frequency modulation signal or electrical phase modulation signal;
An optical single sideband modulator that performs single sideband optical modulation on an optical signal output from the optical multiplexer with an electric amplitude modulation signal, electric frequency modulation signal, or electric phase modulation signal from an electric modulator; An optical transmitter characterized by comprising:
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