JP2005354336A - 信号伝送システムおよび信号伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成で子局装置の接続数を増加させることが可能な信号伝送システムを提供すること。
【解決手段】 親局装置１０はアンテナ２５を有する複数の子局２０との通信を行う。子局装置２０は、アンテナを介して受信した無線周波数帯の信号を中間周波数帯に変換する周波数変換器２６と、電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換器２７を有する。親局装置１０は、子局装置２０から受信した信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器１４ａ〜１４ｃと、それぞれ電気信号に変換された信号を合成する合成器１７と、合成された信号を無線周波数帯に変換する周波数変換器１８とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、携帯端末等と無線通信を行う子局装置と、複数の子局装置と光伝送路を介して接続される親局装置とを備える信号伝送システムおよび信号伝送方法に関する。

近年、移動体通信システム等の、無線通信システムにおいて、無線信号が届かない不感地エリアへの対策として、無線基地局側に親局装置を設け、その親局装置から複数のアンテナ装置（以下、子局装置）を光伝送路で接続して、その複数の子局装置により、それぞれ不感地エリアの通信をカバーする信号伝送システム（アンテナ分配システム）がある。

このような信号伝送システムの用途として、マンションやビルの構内等に用いられることが考えられるため、安価で、かつ、子局装置の接続数の多いものが望まれる。

無線通信を行う複数の子局と、親局との間で光通信を行う光伝送システムは、例えば特許文献１に記載されている。

しかしながら、このようなシステムでは、複数の子局装置からの信号を合成するため、それぞれの子局装置から受信する信号の雑音が合成され、ＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio：搬送波対雑音比）が悪化してしまう。

そして、通信品質を保つためには、このＣＮＲが所定値以上に保つ必要があるため、システムにおける子局装置の収容数、すなわち、親局装置に対する子局装置の接続数が限定されてしまうといった事情があった。
特願２００１−１５６７２０号公報

本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で子局装置の接続数を増加させることが可能な信号伝送システムを提供することを目的とする。

本発明の信号伝送システムにおける親局装置は、通信を行うことを目的とした子局装置と、複数の前記子局装置と光伝送路で接続された親局装置とを含む信号伝送システムの親局装置であって、前記複数の子局装置から受信した中間周波数帯の上り信号を、それぞれ光信号から電気信号に変換する複数の電気光変換手段と、前記複数の上り信号を合成する合成手段と、前記中間周波数帯の上り信号を、所定の周波数の基準信号を用いて所望周波数帯に変換する周波数変換手段と、を備える。

この構成により、光伝送の特性を向上させることができるので、子局装置の接続数を増やすことができる。

また、前記基準信号を生成する基準信号生成手段を更に備えることが好ましい。この構成により、親局装置において基準信号を生成することができる。

また、前記基準信号生成手段は、第１の周波数の信号を発生する信号発生手段と、前記第１の周波数信号を前記所定の周波数に変換する基準信号周波数変換手段を有することが好ましい。この構成により、所定周波数信号を発生できない場合にも、上り信号の所望周波数への周波数変換のための基準信号を生成することができる。

また、前記基準信号を外部より受信する手段を更に備えることが好ましい。この構成により、親局装置の外部から基準信号を受信するので、装置の小型化が可能となる。

また、前記子局装置に対する下り信号に、前記基準信号を周波数多重して結合する結合手段を更に備えることが好ましい。この構成により、子局装置に対して基準信号を多重して送信することができる。

また、前記基準信号を逓倍する手段と、前記子局装置に対する下り信号に、逓倍された前記基準信号を周波数多重して結合する結合手段と、を更に備えることが好ましい。

また、前記中間周波数帯の信号を所望周波数帯に変換する周波数変換手段が、前記複数の上り信号を合成する合成手段の後段に設置されていることが好ましい。この構成により、上り信号合成後に周波数変換を行うので、周波数変換手段の数を減らすことができる。

また、前記子局装置から受信した上り信号には前記基準信号が周波数多重されており、前記上り信号から前記基準信号を分離する分離手段を更に備えることが好ましい。この構成により、子局装置から受信した上り信号に重畳された基準信号によって、上り信号を所望周波数への周波数変換を行うことができる。

また、前記子局装置から受信した上り信号には第２の周波数の信号が周波数多重されており、前記上り信号から前記第２の周波数信号を分離する分離手段と、前記第２の周波数信号を前記所定の周波数に変換して前記基準信号として出力する基準信号周波数変換手段と、を更に備えることが好ましい。この構成により、子局装置において所定周波数信号を発生できない場合にも、上り信号の所望周波数への周波数変換のための基準信号を生成することができる。

また、前記中間周波数帯の信号を所望周波数帯に変換する周波数変換手段が、前記複数の上り信号を合成する合成手段の前段に設置されていることが好ましい。この構成により、各々の子局装置から受信した上り信号に重畳された基準信号によって、上り信号を所望周波数への周波数変換を行うことができる。

また、前記子局装置から受信した上り信号を各々増幅または減衰する手段と、前記上り信号の信号レベルを検出する検出手段と、前記検出手段によって前記上り信号を検出しない場合には、前記増幅または減衰する手段の利得を制御する利得制御手段とを更に備えることが好ましい。この構成により、信号を受信していない増幅または減衰手段を制御することにより、省電力化や、信号品質の向上が可能となる。

また、前記上り信号の信号レベルを検出し、前記上り信号を検出しない場合に子局が異常である事を認識する異常検出手段を更に有することが好ましい。この構成により、子局装置の異常を検出することができる。

また、前記光伝送路で受信した光信号の受光レベルのばらつきを吸収する補正手段を更に備えることが好ましい。この構成により、送信側の光源素子を最適な特性に調整可能となるので、より品質の高い光伝送を実現することができる。

本発明の信号伝送システムにおける子局装置は、各々通信を行うことを目的とした少なくとも一つの子局装置と、前記子局装置と光伝送路で接続された親局装置とを含む信号伝送システムの子局装置であって、親局装置からの基準信号が周波数多重された下り信号を受信する受信手段と、前記下り信号から前記基準信号を分離する分離手段と、前記基準信号を用いて、受信した上り信号を、中間周波数帯に変換する周波数変換手段と、を備える。

この構成により、光伝送の特性を向上させることができるので、子局装置の接続数を増やすことができる。

また、前記分離した基準信号を周波数変換して第２の基準信号を出力する基準信号周波数変換手段を更に備え、前記周波数変換手段は、前記第２の基準信号を用いて前記上り信号を中間周波数帯に変換することが好ましい。この構成により、親局装置において所定周波数信号を発生できない場合にも、上り信号の中間周波数への周波数変換のための基準信号を生成することができる。

また、前記下り信号を検出する検出手段を更に備えることが好ましい。この構成により、下り信号を検出して異常等の検出を行うことができる。

また、前記受信した下り信号を増幅または減衰する手段と、前記検出手段によって前記下り信号が検出されない場合に前記増幅または減衰する手段の利得を制御する利得制御手段と、を更に備えることが好ましい。この構成により、下り信号を受信していない増幅または減衰手段を制御することにより、省電力化が可能となる。なお、下り信号を検出する代わりに、基準信号を検出して同様の制御をしても良い。

また、本発明の信号伝送システムにおける子局装置は、各々通信を行うことを目的とした少なくとも一つの子局装置と、前記子局装置と光伝送路で接続された親局装置とを含む信号伝送システムの子局装置であって、所定の周波数の基準信号を生成する基準信号生成手段と、前記基準信号を用いて、受信した上り信号を、中間周波数帯に変換する周波数変換手段と、を備える。

この構成により、光伝送の特性を向上させることができるので、子局装置の接続数を増やすことができる。

また、前記基準信号生成手段は、第１の周波数の信号を発生する信号発生手段と、前記第１の周波数信号を前記所定の周波数に変換する基準信号周波数変換手段を有することが好ましい。この構成により、所定周波数信号を発生できない場合にも、上り信号の中間周波数への周波数変換のための基準信号を生成することができる。

また、前記基準信号を逓倍する手段と、前記親局装置に対する上り信号に、逓倍された前記基準信号を周波数多重して結合する結合手段と、を更に備えることが好ましい。

また、前記親局装置に対する上り信号に、前記基準信号を周波数多重して結合する結合手段を更に備えることが好ましい。この構成により、親局装置に対して基準信号を多重して送信することができる。

また、前記中間周波数帯に変換された上り信号を光信号へ変換する電気光変換手段を更に備え、前記電気光変換手段は、光源として半導体レーザーを有することが好ましい。この構成により、光伝送の特性を向上させることができるので、比較的安価な半導体レーザーも用いることができる。

また、前記電気光変換手段は、前記光源の波長を所定の範囲に限定することが好ましい。この構成により、融着型波長多重素子の通過損失を抑えることができるので、より品質の高い光伝送を安価で実現することができる。

本発明の信号伝送システムは、通信を行うことを目的とした子局装置と、複数の前記子局装置と光伝送路を介して通信を行う親局装置とを備える信号伝送システムであって、前記子局装置は、受信した上り信号を中間周波数帯に変換する子局周波数変換手段と、前記中間周波数帯に変換された上り信号を光信号に変換して前記親局装置に出力する子局電気光変換手段と、を有し、前記親局装置は、各々の前記子局装置から前記中間周波数帯信号が伝送された上りの光信号を受信して電気信号へ変換する複数の光電気変換手段と、前記電気信号に変換された複数の上り信号を合成する合成手段と、前記中間周波数帯の上り信号を所望周波数帯に変換する親局周波数変換手段と、を有する。

このシステムにより、光伝送の特性を向上させることができるので、子局装置の接続数を増やすことができる。

本発明の信号伝送システムにおける親局装置は、通信を行うことを目的とした子局装置と、複数の前記子局装置と光伝送路で接続された親局装置とを含む信号伝送システムの親局装置における信号伝送方法であって、前記子局装置から中間周波数帯の上り信号を受信するステップと、前記受信した中間周波数帯の上り信号を、光信号から電気信号に変換するステップと、前記複数の子局装置に対応する、前記複数の上り信号を合成するステップと、前記中間周波数帯の上り信号を、所定の周波数の基準信号を用いて所望周波数帯に変換するステップと、を有する。

この方法により、光伝送の特性を向上させることができるので、子局装置の接続数を増やすことができる。

本発明の信号伝送システムにおける親局装置は、各々通信を行うことを目的とした少なくとも一つの子局装置と、前記子局装置と光伝送路で接続された親局装置とを含む信号伝送システムの子局装置における信号伝送方法であって、親局装置からの基準信号が周波数多重された下り信号を受信するステップと、前記下り信号から前記基準信号を分離するステップと、上り信号を受信するステップと、前記分離された基準信号に基づいて、前記受信した上り信号を、中間周波数帯に変換するステップと、を有する。

この方法により、光伝送の特性を向上させることができるので、子局装置の接続数を増やすことができる。

本発明の信号伝送システムにおける親局装置は、各々通信を行うことを目的とした少なくとも一つの子局装置と、前記子局装置と光伝送路で接続された親局装置とを含む信号伝送システムの子局装置における信号伝送方法であって、所定の周波数の基準信号を生成するステップと、前記基準信号を用いて、受信した上り信号を、中間周波数帯に変換するステップと、を有する。

この方法により、光伝送の特性を向上させることができるので、子局装置の接続数を増やすことができる。

本発明の信号伝送システムにおける親局装置は、通信を目的とした子局装置と、複数の前記子局装置と光伝送路を介して通信を行う親局装置とを備える信号伝送システムにおける信号伝送方法であって、前記子局装置において受信した上り信号を中間周波数帯に変換するステップと、前記中間周波数帯に変換された上り信号を光信号に変換して前記親局装置に出力するステップと、前記親局装置において、各々の前記子局装置から前記中間周波数帯信号が伝送された上りの光信号を受信して電気信号へ変換するステップと、前記電気信号に変換された複数の上り信号を合成するステップと、前記中間周波数帯の上り信号を所望周波数帯に変換するステップと、を有する。

この方法により、光伝送の特性を向上させることができるので、子局装置の接続数を増やすことができる。

本発明によれば、簡易な構成で子局装置の接続数を増加させることが可能な信号伝送システムを提供することができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態を説明するための信号伝送システムを示す概略構成図である。なお、本実施形態において、信号伝送システムとして、移動体通信システムに適用されたアンテナ分配システムを例にとって説明する。

図１に示すように、本実施形態の信号伝送システムは、親局装置１０と、光伝送路３０を介して接続された複数の子局装置２０とを備える。親局装置１０は、不図示の無線基地局装置からの下り信号を子局装置２０へ、また、子局装置２０からの上り信号を基地局装置へ伝送する。子局装置２０はアンテナ局としての機能を有し、親局装置１０からの下り信号を、アンテナを介して移動端末に送信し、また、移動端末からの上り信号を親局装置１０に伝送する。

親局装置１０は、ローカル発振器１１と、結合器１２と、Ｅ／Ｏ変換器１３と、Ｏ／Ｅ変換器１４ａ〜１４ｃと、増幅器制御部１５ａ〜１５ｃと、増幅器１６ａ〜１６ｃと、合成器１７と、周波数変換器１８とを備える。

ローカル発振器１１は、所定の周波数の信号である基準信号を生成する。ここで、発振器を装置内部に備える代わりに、外部から信号を受信しても同様の効果が得られる。結合器１２は、子局装置２０に対する無線周波数（ＲＦ：Radio Frequency）帯の下り信号に、ローカル発振器１１からの基準信号を周波数多重して結合する。Ｅ／Ｏ変換器１３は、結合器１２から出力された電気信号を光信号に変換する。ここで、基準信号の周波数が、無線周波数帯域幅よりも小さい場合、例えば基準信号の周波数が１２．８ＭＨｚ、無線周波数帯域幅が２０ＭＨｚの場合、基準信号を無線周波数帯の信号に重畳すると２次歪成分が無線周波数信号の伝送帯域内に発生するため、問題となる。このような場合は、基準信号をローカル発振器１１と結合器１２との間に設けた逓倍器（不図示）等によって周波数変換した後に無線周波数信号に重畳することが望ましい。例えば、基準信号の周波数の２次高調波（２５．６ＭＨｚ）を重畳するなどすれば良い。

また、上り信号の無線周波数信号を中間周波数に周波数変換する際に、例えば、無線周波数が２０００ＭＨｚ、中間周波数が５００ＭＨｚの場合は、周波数変換手段に１５００ＭＨｚまたは２５００ＭＨｚの信号を入力する必要がある。この場合、基準信号に１５００ＭＨｚまたは２５００ＭＨｚを得ることが出来ない場合は、別の周波数の発振器を基準信号とし、その基準信号を位相同期回路等を用いて周波数変換して１５００ＭＨｚ、または２５００ＭＨｚとした後に下り信号と重畳しても良い。なお、ここで、親局装置では基準信号をそのまま重畳し、子局装置内部でその基準信号を位相同期回路等を用いて周波数変換して１５００ＭＨｚ、または２５００ＭＨｚとした後に、無線周波数の上り信号を中間周波数に周波数変換しても同様の効果を得ることができる。

Ｏ／Ｅ変換器１４ａ〜１４ｃは、各々、複数の子局装置からの中間周波数（Intermediate Frequency）帯の上り光信号を電気信号に変換する。増幅器１５ａ〜１５ｃは、Ｏ／Ｅ変換器１４ａ〜１４ｃからの光信号をそれぞれ増幅する。増幅動作制御部１６ａ〜１６ｃは、Ｏ／Ｅ変換器１４ａ〜１４ｃから出力された上り信号に基づいて増幅器１５ａ〜１５ｃの動作をそれぞれ制御する。ここで増幅動作を制御する代わりに減衰動作を制御しても良い。合成器１７は、増幅器１６ａ〜１６ｃで増幅された上り信号を合成する。周波数変換器１８は、合成器１７からの中間周波数帯の上り信号を、基準信号を用いて無線周波数に変換する。

ここで、例えば、無線周波数が２０００ＭＨｚ、中間周波数が５００ＭＨｚの場合は、周波数変換器１８に１５００ＭＨｚまたは２５００ＭＨｚの信号を入力する必要がある。この場合、基準信号に１５００ＭＨｚまたは２５００ＭＨｚを得ることが出来ない場合は、別の周波数の発振器を基準信号とし、その基準信号を位相同期回路等を用いて周波数変換して１５００ＭＨｚ、または２５００ＭＨｚとして周波数変換器１８に入力すれば良い。この際、周波数変換器１８に入力される信号の周波数は子局装置の周波数変換器２６に入力される信号の周波数と同一とする。

子局装置２０は、Ｏ／Ｅ変換器２１と、増幅器２２と、分波器２３と、サーキュレータ２４と、アンテナ２５と、周波数変換器２６と、Ｅ／Ｏ変換器２７と、基準信号検出器２８と、増幅制御部２９とを備える。

Ｏ／Ｅ変換器２１は、親局装置１０から光伝送路３０ｄを介して受信した、基準信号が多重された無線周波数の下り信号を光信号から電気信号へ変換する。増幅器２２は、Ｏ／Ｅ変換部２１から出力された下りの電気信号を増幅する。分波器２３は、Ｏ／Ｅ変換器２１からの電気信号を、無線信号と基準信号とを分波する。サーキュレータ２４は、分波器２３から出力された無線信号である下り信号をアンテナ２５へ送出し、また、アンテナ２５からの上り信号を周波数変換器２６へ送出する。

周波数変換器２６は、アンテナ２５からの上りの無線信号を中間周波数帯に周波数変換を行う。このとき、中間周波数帯への変換は、分波器２３で分波された基準信号を用いて行われる。ここで、例えば、無線周波数が２０００ＭＨｚ、中間周波数が５００ＭＨｚの場合は、周波数変換器２６に１５００ＭＨｚまたは２５００ＭＨｚの信号を入力する必要がある。この場合、分波器２３で分波された基準信号が１５００ＭＨｚまたは２５００ＭＨｚで無い場合は、その基準信号を位相同期回路等を用いて周波数変換して１５００ＭＨｚ、または２５００ＭＨｚとして周波数変換器２６に入力すれば良い。この際、周波数変換器２６に入力される信号の周波数は、親局装置の周波数変換器１８に入力される信号の周波数と同一とする。Ｅ／Ｏ変換器２７は、周波数変換器２７から出力された電気信号を光信号に変換して、光伝送路３０ｕに送出する。

このように、本実施形態の信号伝送システムでは、子局装置２０において、周波数変換器２６が、上り信号を無線周波数帯から中間周波数帯へ変換している。すなわち、子局装置２０から親局装置１０への上りの光伝送路３０ｕでは中間周波数帯の信号で信号伝送を行っている。

ここで、光伝送における光信号の周波数特性について説明する。図２は、光伝送における３次歪みの周波数特性例を示す図である。図２に示すように、光伝送において、周波数が高いほど歪みも大きくなる傾向にある。したがって、周波数の高い無線周波数（例えば、２ＧＨｚ程度）を伝送する場合より、周波数の低い中間周波数帯（例えば、５００ＭＨｚ程度）を伝送する場合の方が良好な歪特性を得ることができることになる。それゆえ、中間周波数帯の方が光変調度を大きくできるのでＣＮＲを改善することが可能である。

本実施形態の子局装置２０から親局装置１０への光伝送は上述したように中間周波数帯で行われているので、親局装置１０は、各子局装置２０からＣＮＲの良好な信号を受信することができる。そして、子局装置２０の一台あたりにおけるＣＮＲが良好であるので、その後、合成器１７によって合成される信号数を大きくすることができる。

すなわち、子局装置２０からの光伝送を中間周波数帯で行うことで、無線周波数帯で光伝送を行った場合の合成後の信号品質と同等の信号品質で、より多くの子局装置２０との接続を行うことが可能となる。

次に、合成器１７は、Ｏ／Ｅ変換器１４ａ〜１４ｃによって電気信号に変換された後の各々の子局装置２０からの上り信号を合成している。電気信号で合成するので、光信号で合成した場合に懸念されるビート雑音の発生を防ぐことができる。更に、光信号で合成する場合には、それぞれの光源の波長を離す必要があるが、電気信号に変換後に合成するので、それぞれの子局装置に対する光源波長の種類を変える必要がない。

また、合成器１７は、周波数変換器１８の前段に設けられている。増幅器等の電気部品は、一般的に周波数が低い方が、歪み特性等の良好な特性を示す。したがって、それぞれの子局装置２０から受信した信号について増幅等の電気的な処理を行って合成し、その後に無線周波数帯に変換することで、良好な信号特性を得ることができる。

更に、合成前に周波数変換を行う場合には、各々の子局装置からの受信信号に対して周波数変換器を設けて周波数変換を行う必要があるが、合成後に周波数変換を行うことで、周波数変換のためのミキサ等の数を低減させることが可能となり、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。

周波数変換器１８は、ローカル発振器１１で生成された基準信号を用いて周波数変換を行っている。そして、この基準信号は、子局装置２０に対する下り信号に結合器１２によって多重されている。なお、この基準信号はローカル発振器１１で発生させる代わりに、外部から入力しても問題無い。子局装置２０の周波数変換部２６は、その基準信号を用いて、中間周波数信号へ変換している。従って、子局装置２０に、周波数変換用のローカル発振器を設ける必要がないため、子局装置の構成の簡素化を図ることができる。

更に、親局装置１０と子局装置２０とにおける周波数変換に用いられる基準信号の周波数が共通したものとなる。親局装置と子局装置とで別々のローカル発振器を用いた場合には、これらの基準信号の周波数を厳密に合わせる必要があるため、高い精度のローカル発振器を設けなければならない。一方、本実施形態の構成によれば、基準信号の周波数は共通であるので、親局装置と子局装置との間の基準周波数のずれによる不都合を防止することができる。

なお、ローカル発振器を親局装置に備える代わりに子局装置に備え、ローカル発振器から発生した基準信号を用いて上り無線周波数を中間周波数に周波数変換すると共に、上り中間周波数と多重して伝送し、親局装置側で前記基準信号を分波した後に前記基準信号を用いて前記中間周波数を無線周波数に周波数変換しても同様の効果が得られる。

また、親局装置１０において、受信信号を増幅する増幅器１５の動作を制御する増幅動作制御部１６ａ〜１６ｃが設けられている。

図３は、増幅動作制御部の概略構成の一例を示す図である。増幅動作制御部１６は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１６１と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１６２と、動作切換え部１６３とを有する。Ｏ／Ｅ変換器１４から出力された上りの電気信号は、ハイパスフィルタ１６１で低周波成分を取り除くとともに、直流成分検出用に設けられたローパスフィルタ（ＬＰＦ）１６２により直流成分を抽出する。動作切換え部１６３は、例えば増幅器１５の電源切換えを行う機能等を有し、この直流成分の有無を確認して、子局装置２０からの信号が来ていない場合、増幅器１５の動作（電源）をオフにする制御を行う。これにより、例えば、使用されていない子局装置が存在する場合、その子局装置用の増幅器の動作を停止させることで、省電力化を図ることができる。また、合成器１７で合成した後のＣＮＲの劣化を抑えることができる。この際、増幅器を用いる代わりに減衰器を用いて、使用されていない子局装置が存在する場合、その子局装置用の減衰器の減衰量を増大しても合成器１７で合成した後のＣＮＲの劣化を抑えることができる。

子局装置からの信号の検出は他の種々の形態が適用可能であり、例えば、子局装置２０において上り信号にパイロット信号を重畳し、増幅動作制御部１６は、そのパイロット信号が検出されなければ増幅器１５の電源をオフにするといった構成にしてもよい。

次に、子局装置２０では、基準信号検出器２８を有し、下り信号に多重された基準信号を検出可能としている。この基準信号は、周波数変換に用いられると共に、パイロット信号としての機能を兼用してもよい。基準信号検出器２８は、この基準信号を監視し、基準信号の有無によって、光伝送路の切断等の検知を行い、図示しない警報報知部（表示部、音声出力部）等で警報報知を行うことが可能となる。なお、基準信号を検出する代わりに下り信号（例えば、その直流成分）を検出しても良い。

また、増幅動作制御部２９は、基準信号検出器２８、基準信号の検出に応じて、子局装置２０の増幅器２２の電源を制御する。例えば、子局装置を設置するものの、使用されていない状態であったり、光伝送路切断等の異常が有った場合、子局装置２０は基準信号を検出しないことから、増幅動作制御部２９は増幅器２２の電源をオフにすることにより、その子局装置の電源消費を低減させることができる。また、アンテナ２５より送信される雑音信号を低減できる。この際、増幅器を用いる代わりに減衰器を用いて、使用されていない状態であったり、光伝送路切断等の異常が有り、基準信号が検出されない場合に減衰器の減衰量を増大しても、アンテナ２５より送信される雑音信号を低減できる。なお、この場合も同様に、基準信号を検出する代わりに下り信号（例えば、その直流成分）を検出して制御を行っても良い。

子局装置のＥ／Ｏ変換器２７に用いられる光源としては、例えばファブリペローレーザー等の半導体レーザーが用いられる。このファブリペローレーザーは、比較的安価である反面、そのスペクトルの中心波長が、比較的広い幅を有するレーザー光源であり、ＤＦＢ（Distributed Feedback）レーザーよりも特性が劣るものである。しかしながら、本実施形態の信号伝送システムでは、中間周波数で伝送することにより優れた歪み特性を有しているので、ＲＦ信号の光変調度を大きくしてＣＮＲを改善することができ、このようなレーザーを用いたとしても、十分な品質を得ることが可能である。

次に、光伝送路３０を一本の光ファイバを用いて上り及び下りの通信を行うＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex：波長分割多重）を行う場合について説明する。この場合、上りと下りで異なる周波数（波長）が用いられる。このＷＤＭにおける波長多重のタイプとして、融着型とフィルタ型とがある。

図４は、それぞれの波長多重タイプにおける波長の通過特性を示す図であり、図４（ａ）は融着型、図４（ｂ）はフィルタ型を示す図である。融着型は、図４（ａ）に示すように、波長通過特性が緩やかな特性を有し、波長範囲が広がると損失が大きくなる反面、比較的安価であるといった特徴がある。フィルタ型は、図４（ｂ）に示すように、波長通過特性が急峻な特性を有し、広い波長範囲にわたって低損失である反面、高価であるといった特徴がある。

そして、このＷＤＭにおいて、上述のファブリペローレーザーを用いた場合、先に述べたように、そのスペクトルの中心波長範囲が広いため、融着型にそのままその光源を用いた場合に、損失が大きくなってしまう。そこで、ファブリペローレーザーからの波長範囲を所定の範囲に限定して使用することで、比較的安価な融着型のＷＤＭを、比較的安価なファブリペローレーザーで実現することができる。この限定される波長範囲としては、例えばレーザーの中心波長±２０ｎｍ程度である。

図４の例において、上りの周波数を１．３１μｍ、下り信号の周波数を１．５５μｍとすると、ファブリペローレーザーの波長範囲を、上り信号では１．３１μｍ±２０ｎｍ、下り信号では１．５５μｍ±２０ｎｍに限定して、信号伝送に用いる。

図５は、Ｏ／Ｅ変換部から光伝送路への、光源としてのレーザーダイオードから、光伝送路としての光ファイバとの結合系を示す説明図である。図５に示すように、レーザーダイオード６１は、流れる電流に応じてレーザー光を発する。こうして発光したレーザー光は、レンズ６２により光ファイバー６３に集光され、光ファイバー６３がその集光された光を伝送する。

ここで、レーザーダイオードの性能は、かけられるバイアス電流の大きさに依存する。図６は、レーザーダイオードのバイアス電流特性の例を示す図であり、図６（ａ）はバイアス電流−歪み（相互（３次）歪み特性）特性、図６（ｂ）はバイアス電流−ノイズ（ＲＩＮ：Relative Intensity Noise）特性例をそれぞれ示す。

図６（ａ）、（ｂ）に示すように、歪み特性はバイアス電流の上昇と共に歪みも高くなる傾向を有するが、ノイズ特性はこれとは逆にバイアス電流の上昇と共にノイズは低くなっている。バイアス電流と歪み特性、及びノイズ特性の相関はレーザの種類により図６（ａ）、（ｂ）と多少異なる場合も存在するが、いずれにせよ何らかのバイアス電流依存は存在するため、レーザーのバイアス依存性に応じてバイアス電流の範囲を限定して光源素子の特性を調整することで、光伝送特性を向上させることが好ましい。

しかしながら、図５に示す結合系において、レンズ６２からの光ファイバー６３への集光位置のばらつき等、実際には結合効率がばらついてしまう。その結果、光ファイバー６３に出力される発光レベルにばらつきが生じてしまう。そこで、受信側の装置において、その光のばらつきを吸収する構成を設けるのが好ましい。例えば、親局装置１０においてはＯ／Ｅ変換器１４ａ、子局装置においてはＯ／Ｅ変換器２１の前段に光減衰器を設け、その光減衰器によってばらつきを吸収する。また、電気信号に変換後に、電気的な処理によって、ばらつきを吸収してもよい。

これにより、発光バラツキ（受信側においては、受光ばらつき）を補正する手段を設けることで、光源素子を最適な特性に調整可能となるので、より品質の高い光伝送を実現することができる。

このような本発明の第１の実施形態の信号伝送システムによれば、中間周波数帯で光伝送を行うことにより、光伝送特性が向上し、子局装置の接続数を増やすことができる。

（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態を説明するための信号伝送システムの上り信号伝送系を示す概略構成図である。なお、本実施形態において、信号伝送システムとして、移動体通信システムに適用されたアンテナ分配システムを例にとって説明する。

図７に示すように、本実施形態の信号伝送システムは、親局装置１１０と、光伝送路３０を介して接続された複数の子局装置１２０とを備える。親局装置１１０は、子局装置１２０からの上り信号を基地局装置へ伝送する。子局装置１２０はアンテナ局としての機能を有し、移動端末からの上り信号を親局装置１１０に伝送する。

親局装置１１０は、周波数変換器１１１ａ〜１１１ｃと、位相同期回路１１２ａ〜１１２ｃと、分波器１１３ａ〜１１３ｃと、Ｏ／Ｅ変換器１１４ａ〜１１４ｃと、合成器１１５とを備える。

Ｏ／Ｅ変換器１１４ａ〜１１４ｃは、各々、複数の子局装置からの中間周波数（Intermediate Frequency）帯及び子局装置１２０に設けられたローカル発振器１２３からの基準信号が伝送された上り光信号を電気信号に変換する。位相同期回路１１２ａ〜１１２ｃは、分波器１１３ａ〜１１３ｃで分波されたローカル発振器からの信号を入力し、入力信号に同期した発振器出力を得るためのものである。周波数変換器１１１ａ〜１１１ｃは位相同期回路１１２ａ〜１１２ｃから出力された発振器出力を用いて、中間周波数帯の上り信号を無線周波数に変換する。合成器１１５は、周波数変換器１１１ａ〜１１１ｃにおいて周波数変換された無線周波数帯信号を合成するものである。

子局装置１２０は、Ｅ／Ｏ変換器１２１と、合波器１２２と、ローカル発振器１２３と、位相同期回路１２４と、周波数変換器１２５とを備える。

Ｅ／Ｏ変換器１２１は、合波器１２２から出力された電気信号を光信号に変換する。合波器１２２はローカル発振器１２３からの基準信号と周波数変換器１２５で生成された中間周波数を合波する。ローカル発振器１２３は、所定の周波数の信号である基準信号を生成する。位相同期回路１２４はローカル発振器１２３からの基準信号を入力し、入力信号に同期した発振器出力を得るためのものである。周波数変換器１２５は位相同期回路１２４から出力された発振器出力を用いて、無線周波数帯の上り信号を中間周波数に変換する。

ここで、基準信号の周波数が、無線周波数帯域幅よりも小さい場合、例えば基準信号の周波数が１２．８ＭＨｚ、無線周波数帯域幅が２０ＭＨｚの場合、基準信号を無線周波数帯の信号に重畳すると２次歪成分が無線周波数信号の伝送帯域内に発生するため、問題となる。このような場合は、基準信号をローカル発振器１２３と合波器１２２との間に設けた逓倍器（不図示）等によって周波数変換した後に無線周波数信号に重畳することが望ましい。例えば、基準信号の周波数の２次高調波（２５．６ＭＨｚ）を重畳するなどすれば良い。

これにより、親局装置１１０と子局装置１２０とにおける周波数変換に用いられる基準信号の周波数が共通したものとなる。親局装置と子局装置とで別々のローカル発振器を用いた場合には、これらの基準信号の周波数を厳密に合わせる必要があるため、高い精度のローカル発振器を設けなければならない。一方、本実施形態の構成によれば、基準信号の周波数は共通であるので、親局装置と子局装置との間の基準周波数のずれによる不都合を防止することができる。

この構成は、図１に示す本実施形態の信号伝送システムと比較して、ローカル発振器等の部品点数が増加するという課題は有るが、上り信号伝送系と、下り信号伝送系が独立しているため、上り信号伝送系と下り信号伝送系の独立性が重要な場合に有効な構成となる。

本発明の信号伝送システムは、簡易な構成で子局装置の接続数を増加させることが可能な効果を有し、移動体通信システム等のアンテナシステム等に有用である。

本発明の第１の実施形態を説明するための信号伝送システムを示す概略構成図 光伝送における３次歪みの周波数特性例を示す図 増幅動作制御部の概略構成の一例を示す図 それぞれの波長多重タイプにおける波長の通過特性を示す図 光源としてのレーザーダイオードから、光伝送路としての光ファイバとの結合系を示す説明図 レーザーダイオードのバイアス電流特性の例を示す図 本発明の第２の実施形態を説明するための信号伝送システムの上り信号伝送系を示す概略構成図

符号の説明

１０、１１０ 親局装置
１１ ローカル発振器
１２ 結合器
１３ Ｅ／Ｏ変換器
１４ Ｏ／Ｅ変換器
１５ 増幅器
１６ 増幅動作制御部
１７ 合成器
１８ 周波数変換器
２０、１２０ 子局装置
２１ Ｏ／Ｅ変換器
２２ 増幅器
２３ 分波器
２４ サーキュレータ
２５ アンテナ
２６ 周波数変換器
２７ Ｅ／Ｏ変換器
２８ 基準信号検出器
２９ 増幅動作制御器
３０ 光伝送路
１１１ 周波数変換器
１１２ 位相同期回路
１１３ 分波器
１１４ Ｏ／Ｅ変換器
１１５ 合成器
１２１ Ｅ／Ｏ変換器
１２２ 合成器
１２３ ローカル発振器
１２４ 位相同期回路
１２５ 周波数変換器
１６１ ハイパスフィルタ
１６２ ローパスフィルタ
１６３ 切替え部

Claims (28)

1. 通信を行うことを目的とした子局装置と、複数の前記子局装置と光伝送路で接続された親局装置とを含む信号伝送システムの親局装置であって、
   前記複数の子局装置から受信した中間周波数帯の上り信号を、それぞれ光信号から電気信号に変換する複数の電気光変換手段と、
   前記複数の上り信号を合成する合成手段と、
   前記中間周波数帯の上り信号を、所定の周波数の基準信号を用いて所望周波数帯に変換する周波数変換手段と、
   を備える親局装置。
2. 請求項１記載の親局装置であって、
   前記基準信号を生成する基準信号生成手段を更に備える親局装置。
3. 請求項２記載の親局装置であって、
   前記基準信号生成手段は、第１の周波数の信号を発生する信号発生手段と、前記第１の周波数信号を前記所定の周波数に変換する基準信号周波数変換手段を有する親局装置。
4. 請求項１記載の親局装置であって、
   前記基準信号を外部より受信する手段を更に備える親局装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項記載の親局装置であって、
   前記子局装置に対する下り信号に、前記基準信号を周波数多重して結合する結合手段を更に備える親局装置。
6. 請求項１ないし４のいずれか一項記載の親局装置であって、
   前記基準信号を逓倍する手段と、前記子局装置に対する下り信号に、逓倍された前記基準信号を周波数多重して結合する結合手段と、を更に備える親局装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか一項記載の親局装置であって、
   前記中間周波数帯の信号を所望周波数帯に変換する周波数変換手段が、前記複数の上り信号を合成する合成手段の後段に設置されている親局装置。
8. 請求項１記載の親局装置であって、
   前記子局装置から受信した上り信号には前記基準信号が周波数多重されており、
   前記上り信号から前記基準信号を分離する分離手段を更に備える親局装置。
9. 請求項１記載の親局装置であって、
   前記子局装置から受信した上り信号には第２の周波数の信号が周波数多重されており、
   前記上り信号から前記第２の周波数信号を分離する分離手段と、前記第２の周波数信号を前記所定の周波数に変換して前記基準信号として出力する基準信号周波数変換手段と、を更に備える親局装置。
10. 請求項８または９記載の親局装置であって、
    前記中間周波数帯の信号を所望周波数帯に変換する周波数変換手段が、前記複数の上り信号を合成する合成手段の前段に設置されている親局装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれか一項記載の親局装置であって、
    前記子局装置から受信した上り信号を各々増幅または減衰する手段と、
    前記上り信号の信号レベルを検出する検出手段と、
    前記検出手段によって前記上り信号を検出しない場合には、前記増幅または減衰する手段の利得を制御する利得制御手段とを更に備える親局装置。
12. 請求項１ないし１０のいずれか一項記載の親局装置であって、
    前記上り信号の信号レベルを検出し、前記上り信号を検出しない場合に子局が異常である事を認識する異常検出手段を更に有する親局装置。
13. 請求項１ないし１０のいずれか一項記載の親局装置であって、
    前記光伝送路で受信した光信号の受光レベルのばらつきを吸収する補正手段を更に備える親局装置。
14. 各々通信を行うことを目的とした少なくとも一つの子局装置と、前記子局装置と光伝送路で接続された親局装置とを含む信号伝送システムの子局装置であって、
    親局装置からの基準信号が周波数多重された下り信号を受信する受信手段と、
    前記下り信号から前記基準信号を分離する分離手段と、
    前記基準信号を用いて、受信した上り信号を、中間周波数帯に変換する周波数変換手段と、
    を備える子局装置。
15. 請求項１４記載の子局装置であって、
    前記分離した基準信号を周波数変換して第２の基準信号を出力する基準信号周波数変換手段を更に備え、
    前記周波数変換手段は、前記第２の基準信号を用いて前記上り信号を中間周波数帯に変換する子局装置。
16. 請求項１４または１５記載の子局装置であって、
    前記下り信号を検出する検出手段を更に備える子局装置。
17. 請求項１６記載の子局装置であって、
    前記受信した下り信号を増幅または減衰する手段と、
    前記検出手段によって前記下り信号が検出されない場合に前記増幅または減衰する手段の利得を制御する利得制御手段と、
    を更に備える子局装置。
18. 各々通信を行うことを目的とした少なくとも一つの子局装置と、前記子局装置と光伝送路で接続された親局装置とを含む信号伝送システムの子局装置であって、
    所定の周波数の基準信号を生成する基準信号生成手段と、
    前記基準信号を用いて、受信した上り信号を、中間周波数帯に変換する周波数変換手段と、
    を備える子局装置。
19. 請求項１８記載の子局装置であって、
    前記基準信号生成手段は、第１の周波数の信号を発生する信号発生手段と、前記第１の周波数信号を前記所定の周波数に変換する基準信号周波数変換手段を有する親局装置。
20. 請求項１８または１９記載の子局装置であって、
    前記親局装置に対する上り信号に、前記基準信号を周波数多重して結合する結合手段を更に備える子局装置。
21. 請求項１８または１９記載の子局装置であって、前記基準信号を逓倍する手段と、前記親局装置に対する上り信号に、逓倍された前記基準信号を周波数多重して結合する結合手段と、を更に備える子局装置。
22. 請求項１３ないし２１のいずれか一項記載の子局装置であって、
    前記中間周波数帯に変換された上り信号を光信号へ変換する電気光変換手段を更に備え、
    前記電気光変換手段は、光源として半導体レーザーを有する子局装置。
23. 請求項２２記載の子局装置であって、
    前記電気光変換手段は、前記光源の波長を所定の範囲に限定する子局装置。
24. 通信を行うことを目的とした子局装置と、複数の前記子局装置と光伝送路を介して通信を行う親局装置とを備える信号伝送システムであって、
    前記子局装置は、受信した上り信号を中間周波数帯に変換する子局周波数変換手段と、前記中間周波数帯に変換された上り信号を光信号に変換して前記親局装置に出力する子局電気光変換手段と、を有し、
    前記親局装置は、各々の前記子局装置から前記中間周波数帯信号が伝送された上りの光信号を受信して電気信号へ変換する複数の光電気変換手段と、前記電気信号に変換された複数の上り信号を合成する合成手段と、前記中間周波数帯の上り信号を所望周波数帯に変換する親局周波数変換手段と、を有する信号伝送システム。
25. 通信を行うことを目的とした子局装置と、複数の前記子局装置と光伝送路で接続された親局装置とを含む信号伝送システムの親局装置における信号伝送方法であって、
    前記子局装置から中間周波数帯の上り信号を受信するステップと、
    前記受信した中間周波数帯の上り信号を、光信号から電気信号に変換するステップと、
    前記複数の子局装置に対応する、前記複数の上り信号を合成するステップと、
    前記中間周波数帯の上り信号を、所定の周波数の基準信号を用いて所望周波数帯に変換するステップと、
    を有する信号伝送方法。
26. 各々通信を行うことを目的とした少なくとも一つの子局装置と、前記子局装置と光伝送路で接続された親局装置とを含む信号伝送システムの子局装置における信号伝送方法であって、
    親局装置からの基準信号が周波数多重された下り信号を受信するステップと、
    前記下り信号から前記基準信号を分離するステップと、
    上り信号を受信するステップと、
    前記分離された基準信号に基づいて、前記受信した上り信号を、中間周波数帯に変換するステップと、
    を有する信号伝送方法。
27. 各々通信を行うことを目的とした少なくとも一つの子局装置と、前記子局装置と光伝送路で接続された親局装置とを含む信号伝送システムの子局装置における信号伝送方法であって、
    所定の周波数の基準信号を生成するステップと、
    前記基準信号を用いて、受信した上り信号を、中間周波数帯に変換するステップと、
    を有する子局装置。
28. 通信を目的とした子局装置と、複数の前記子局装置と光伝送路を介して通信を行う親局装置とを備える信号伝送システムにおける信号伝送方法であって、
    前記子局装置において受信した上り信号を中間周波数帯に変換するステップと、
    前記中間周波数帯に変換された上り信号を光信号に変換して前記親局装置に出力するステップと、
    前記親局装置において、各々の前記子局装置から前記中間周波数帯信号が伝送された上りの光信号を受信して電気信号へ変換するステップと、
    前記電気信号に変換された複数の上り信号を合成するステップと、
    前記中間周波数帯の上り信号を所望周波数帯に変換するステップと、
    を有する信号伝送方法。

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