JP2006527572A - 高周波光伝送システム及び装置並びに方法 - Google Patents

高周波光伝送システム及び装置並びに方法 Download PDF

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Abstract

非常に高い調整精度を必要とせず、簡単な構成において波長分散の影響によるミリ波帯の信号消失を回避することが可能な高周波光伝送システムを提供する。制御局（１０）の光強度変調部（１４）は、光源（１２）で発生する光信号を高周波信号で強度変調し、強度変調した光信号を２つに分配して一方をそのままで他方を位相反転（位相差１８０°）させて出力する。この２つの光信号は、独立した２つの光ファイバ（３１、３２）で各基地局（２１〜２ｎ）まで伝送される。各基地局（２１〜２ｎ）では、２本の光ファイバ（３１、３２）で伝送されてきたいずれか一方の光信号を受信する。

Description

本発明は、高周波光伝送システム及び装置並びに方法に関し、より特定的には、変調された高周波信号（特に、ミリ波帯の信号）を光伝送するサブキャリア光伝送システム、及びそのシステムに用いられる装置（制御局）、並びにそのシステムが行う高周波光伝送方法に関する。
マイクロ波帯やミリ波帯等の高周波信号を用いて無線通信を行うシステムにおいて、制御局と基地局との間の信号伝送には、伝送帯域が広くかつ損失が小さい光ファイバを用いた光伝送方式の採用が有望視されている。また、無線通信において使用される周波数帯は、マイクロ波帯からミリ波帯へ移行することが予想される。従って、特にミリ波帯の高周波信号を用いた無線通信システムの必要性が高まりつつある。
図２３は、高周波信号を用いた従来の無線通信システムの概要を示す図である。図２３において、従来の無線通信システムは、光信号を送信する制御局１００と、光信号を受信して無線通信を行うｎ個の基地局１２１〜１２ｎ（ｎ≧１、以下同じ）と、光信号を伝送する光ファイバ１３０とで構成される。制御局１００は、マイクロ波帯やミリ波帯等の高周波信号によって変調された光信号を送信する。制御局１００から送信された光信号は、光ファイバ１３０を経て、基地局１２１〜１２ｎに設置されている光受信器（図示せず）で光電変換される。この光電変換された信号は、マイクロ波帯やミリ波帯等の高周波無線信号として受信端末（図示せず）に向けて送信される。
しかしながら、例えば高周波無線信号で変調された１．５５μｍ帯の光は、１．３１μｍ帯零分散ファイバ中を伝送する場合には、ある伝送距離毎に周期的に信号電力強度が減衰する。この信号電力強度が周期的に減衰する現象は、光信号が高周波信号で強度変調される際に生じる上下側波帯成分が、光ファイバ中で波長分散の影響を受けることによって発生する。
詳説すれば、光信号を高周波信号で強度変調した場合、光搬送波の上下周波数帯に生じる上側波帯成分と下側波帯成分とは、互いに変調信号の周波数の２倍の間隔だけ離れた周波数となる。従って、光ファイバ中を伝送する際に生じる位相の変化量は、上側波帯成分と下側波帯成分とで大きく異なる。このため、光信号が伝送される距離によって、上下側波帯の位相差が１８０°異なる場合が発生する。この上下側波帯の位相関係が１８０°異なった光信号を光受信器で光電変換すると、光搬送波と上下側波帯のそれぞれのビート成分とが相殺し合い、その結果、光電変換された変調信号が消失してしまうことになる。
図２４は、伝送距離と伝送後の受信信号電力との関係の一例を表した図である。図２４に示されるように、光電変換された変調信号が消失する伝送距離は、ある一定の間隔となる。また、この間隔は、変調信号の周波数が高くなるほど狭くなる。特に、ミリ波帯信号を変調信号とする場合には、ある伝送距離毎に信号が消失してしまうため、光伝送における障害となる。
そこで、上記障害を回避する方法の１つとして、波長分散の影響を受け難くして、光電変換された変調信号が消失してしまう現象を回避するために、片側波帯光変調（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｉｎｇｌｅ Ｓｉｄｅ Ｂａｎｄ：以下、ＳＳＢと記す）変調方式を用いることが検討されている。この技術については、例えば、文献「Ｏｖｅｒｃｏｍｉｎｇ Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｎ Ｆｉｂｅｒ−Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ」（Ｇｒａｈａｍ Ｈ．Ｓｍｉｔｈ ｅｔ．ａｌ．，ＩＥＩＣＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．８，ｐｐ１４１０−１４１５，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，１９９７）に詳しく記述されている。
図２５は、上記文献に記載されている従来の光送信器１１０の構成を示すブロック図である。この光送信器１１０は、図２３の制御局１００に対応する。
図２５において、光送信器１１０は、ＤＦＢレーザ１１１と、アイソレータ１１２と、偏波コントローラ１１３と、信号発生器１１４と、増幅部１１５と、分配器１１６と、位相調整部１１７と、マッハツェンダ型光強度変調器１１８とを備える。
ＤＦＢレーザ１１１は、搬送波となる光信号を送出する。ＤＦＢレーザ１１１から出力された光信号は、アイソレータ１１２及び偏波コントローラ１１３を介して、マッハツェンダ型光強度変調器１１８に入力される。アイソレータ１１２は、偏波コントローラ１１３による反射光が、ＤＦＢレーザ１１１に戻入することを防ぐために設置されている。このアイソレータ１１２は、ＤＦＢレーザ１１１に内蔵されているのが一般的である。偏波コントローラ１１３は、出力される光の偏波面を一定の偏波面に調整するための構成である。一方、信号発生器１１４は、伝送すべき高周波信号を出力する。この高周波信号は、増幅部１１５によって所定のレベルまで増幅されて、分配器１１６によって２つの信号に分岐される。分岐された一方の信号はそのまま、他方の信号は位相調整部１１７で位相が９０°変化させられた後に、マッハツェンダ型光強度変調器１１８にそれぞれ入力される。
このように、位相を９０°変化させた高周波信号を用いて、マッハツェンダ型光強度変調器１１８に入力される光信号を強度変調すると、光の搬送波と片側側波帯成分とだけが生じる。このように、位相を９０°変化させた信号、具体的には位相が９０°進んだ信号又は９０°遅れた信号を用いてＳＳＢ変調を行う方法が用いられている。
上記のような搬送波と片側側波帯成分とだけを有する光信号が、光ファイバを介して長距離伝送された場合、上下側波帯の位相関係が１８０°異なることがないため、光電変換された変調信号が消失してしまうこともない。従って、ＳＳＢ変調を行う方法によれば、波長分散の影響による信号消失の現象を回避することが可能となる。
しかしながら、上述の従来例の方法では、波長分散の影響を回避するために、高周波信号を２つに分岐して片方の信号の位相を９０°進ませるか遅らせるように調整する必要がある。ところが、高周波帯、特にミリ波帯の信号は波長が非常に短いため、位相調整に非常に高い調整精度が要求されるという問題がある。
それ故に、本発明の目的は、非常に高い調整精度を必要とせず、簡単な構成において波長分散の影響によるミリ波帯の信号消失を回避することが可能な高周波光伝送システム及びそのシステムに用いられる装置並びにそのシステムが行う方法を提供することである。
本発明は、高周波信号を光伝送する高周波光伝送システムに向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明の高周波光伝送システムは、高周波信号で強度変調された位相共役となる２つの光信号を生成し、当該生成した２つの光信号を所定の伝送形式で光伝送路を介して送信する制御局と、光伝送路を介して制御局から送信される２つの光信号を所定の伝送形式で受信し、当該受信した２つの光信号から信号電力強度が大きい光信号を選択して処理する少なくとも１つの基地局とを備えている。
典型的な制御局は、光信号を出力する光源と、光源から出力される光信号を高周波信号で強度変調すると共に、当該強度変調された光信号から位相共役となる２つの光信号を生成し、当該生成した２つの光信号を光伝送路を介してそれぞれを送信する光強度変調部とで構成される。
この制御局に対して適用される典型的な基地局としては、光伝送路を介して位相共役となる２つの光信号をそれぞれ受信し、制御局との伝送距離によって予め定められた光信号を選択的に出力する入力切替部と、入力切替部から出力される光信号を高周波信号に変換する受光部とで構成される基地局が考えられる。
また、他の基地局として、光伝送路を介して位相共役となる一方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第１の受光部と、光伝送路を介して位相共役となる他方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第２の受光部と、第１の受光部及び第２の受光部からそれぞれ出力される２つの高周波信号を入力し、制御局との伝送距離によって予め定められた高周波信号を選択的に出力する入力切替部とで構成した基地局でもよい。
また、他の基地局として、光伝送路を介して位相共役となる一方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第１の受光部と、光伝送路を介して位相共役となる他方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第２の受光部と、第１の受光部及び第２の受光部からそれぞれ出力される２つの高周波信号を入力し、いずれか一方の高周波信号を選択的に出力する入力切替部と、第１の受光部及び第２の受光部からそれぞれ出力される２つの高周波信号を入力し、当該２つの高周波信号の信号電力強度を比較するレベル比較部と、レベル比較部の比較結果に基づいて、信号電力強度が大きい高周波信号を選択するように入力切替部を制御する制御部とで構成した基地局でもよい。
さらには、他の基地局として、光伝送路を介して位相共役となる２つの光信号をそれぞれ受信し、いずれか一方の光信号を選択的に出力する入力切替部と、入力切替部から出力される光信号を高周波信号に変換する受光部と、受光部から出力される高周波信号を入力し、当該高周波信号の信号電力強度を以前の信号電力強度と比較するレベル比較部と、レベル比較部の比較結果に基づいて、信号電力強度が大きい高周波信号を選択するように入力切替部を制御する制御部とで構成した基地局でもよい。
また、制御局を、波長λ１の光信号を出力する第１の光源と、波長λ１と異なる波長λ２の光信号を出力する第２の光源と、波長λ１の光信号と波長λ２の光信号とを合波する第１の光合波部と、第１の光合波部から出力される合波光信号を高周波信号で強度変調すると共に、当該強度変調された合波光信号から位相共役となる２つの合波光信号を生成する光強度変調部と、光強度変調部で生成された一方の合波光信号から波長λ１の光信号だけを分離する第１の波長分離部と、光強度変調部で生成された他方の合波光信号から波長λ２の光信号だけを分離する第２の波長分離部と、第１の波長分離部で分離された波長λ１の光信号と第２の波長分離部で分離された波長λ２の光信号とを合波し、当該合波した光信号を光伝送路を介して送信する第２の光合波部とで構成してもよい。
この制御局に対して適用される典型的な基地局としては、光伝送路を介して合波された光信号を受信し、波長λ１の光信号と波長λ２の光信号とに分離する波長分離部と、波長分離部で分離された２つの光信号を入力し、制御局との伝送距離によって予め定められた光信号を選択的に出力する入力切替部と、入力切替部から出力される光信号を高周波信号に変換する受光部とで構成される基地局が考えられる。
また、他の基地局として、光伝送路を介して合波された光信号を受信し、波長λ１の光信号と波長λ２の光信号とに分離する波長分離部と、波長分離部で分離された一方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第１の受光部と、波長分離部で分離された他方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第２の受光部と、第１の受光部及び第２の受光部からそれぞれ出力される２つの高周波信号を入力し、制御局との伝送距離によって予め定められた高周波信号を選択的に出力する入力切替部とで構成した基地局でもよい。
また、他の基地局として、光伝送路を介して合波された光信号を受信し、波長λ１の光信号と波長λ２の光信号とに分離する波長分離部と、波長分離部で分離された一方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第１の受光部と、波長分離部で分離された他方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第２の受光部と、第１の受光部及び第２の受光部からそれぞれ出力される２つの高周波信号を入力し、いずれか一方の高周波信号を選択的に出力する入力切替部と、第１の受光部及び第２の受光部からそれぞれ出力される２つの高周波信号を入力し、当該２つの高周波信号の信号電力強度を比較するレベル比較部と、レベル比較部の比較結果に基づいて、信号電力強度が大きい高周波信号を選択するように入力切替部を制御する制御部とで構成した基地局でもよい。
さらには、他の基地局として、光伝送路を介して合波された光信号を受信し、波長λ１の光信号と波長λ２の光信号とに分離する波長分離部と、波長分離部で分離された２つの光信号を入力し、いずれか一方の光信号を選択的に出力する入力切替部と、入力切替部から出力される光信号を高周波信号に変換する受光部と、受光部から出力される高周波信号を入力し、当該高周波信号の信号電力強度を以前の信号電力強度と比較するレベル比較部と、レベル比較部の比較結果に基づいて、信号電力強度が大きい高周波信号を選択するように入力切替部を制御する制御部とで構成した基地局でもよい。
また、制御局を、光信号を出力する光源と、光源から出力される光信号を高周波信号で強度変調すると共に、当該強度変調された光信号から位相共役となる２つの光信号を生成する光強度変調部と、光強度変調部で生成された一方の光信号の偏波状態を調整する第１の偏波調整部と、光強度変調部で生成された他方の光信号の偏波状態を、一方の光信号の偏波状態と直交する状態に調整する第２の偏波調整部と、第１の偏波調整部で調整された光信号と第２の偏波調整部で調整された光信号とを、偏波状態の直交性を保持したまま合波し、当該合波した光信号を光伝送路を介して送信する偏波合成部とで構成してもよい。
この制御局に対して適用される典型的な基地局としては、光伝送路を介して合波された光信号を受信し、偏波状態が直交する２つの光信号に分離する偏波分離部と、偏波分離部で分離された２つの光信号を入力し、制御局との伝送距離によって予め定められた光信号を選択的に出力する入力切替部と、入力切替部から出力される光信号を高周波信号に変換する受光部とで構成される基地局が考えられる。
また、他の基地局として、光伝送路を介して合波された光信号を受信し、偏波状態が直交する２つの光信号に分離する偏波分離部と、偏波分離部で分離された一方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第１の受光部と、波長分離部で分離された他方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第２の受光部と、第１の受光部及び第２の受光部からそれぞれ出力される２つの高周波信号を入力し、制御局との伝送距離によって予め定められた高周波信号を選択的に出力する入力切替部とで構成した基地局でもよい。
また、他の基地局として、光伝送路を介して合波された光信号を受信し、偏波状態が直交する２つの光信号に分離する偏波分離部と、偏波分離部で分離された一方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第１の受光部と、偏波分離部で分離された他方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第２の受光部と、第１の受光部及び第２の受光部からそれぞれ出力される２つの高周波信号を入力し、いずれか一方の高周波信号を選択的に出力する入力切替部と、第１の受光部及び第２の受光部からそれぞれ出力される２つの高周波信号を入力し、当該２つの高周波信号の信号電力強度を比較するレベル比較部と、レベル比較部の比較結果に基づいて、信号電力強度が大きい高周波信号を選択するように入力切替部を制御する制御部とで構成した基地局でもよい。
さらには、他の基地局として、光伝送路を介して合波された光信号を受信し、偏波状態が直交する２つの光信号に分離する偏波分離部と、偏波分離部で分離された２つの光信号を入力し、いずれか一方の光信号を選択的に出力する入力切替部と、入力切替部から出力される光信号を高周波信号に変換する受光部と、受光部から出力される高周波信号を入力し、当該高周波信号の信号電力強度を以前の信号電力強度と比較するレベル比較部と、レベル比較部の比較結果に基づいて、信号電力強度が大きい高周波信号を選択するように入力切替部を制御する制御部とで構成した基地局でもよい。
ここで、光強度変調部には、マッハツェンダ型干渉計が含まれることが好ましい。また、光強度変調部は、電気光学効果を有する結晶を材料とすることが好ましい。この電気光学効果を有する結晶には、ニオブ酸リチウムを使用すればよい。さらに、光伝送路が光ファイバである場合、当該光ファイバの零分散波長帯と光源の波長帯とが異なることが好ましい。この場合、光ファイバの零分散波長が１．３μｍ帯であり、光源の波長が１．５５μｍ帯であればなお良い。
なお、本発明は、制御局から少なくとも１つの基地局へ高周波信号を光伝送する高周波信号伝送方法にも向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明の高周波信号伝送方法は、制御局が、所定の光信号を高周波信号で強度変調するステップと、強度変調された光信号から位相共役となる２つの光信号を生成するステップと、生成した２つの光信号を所定の伝送形式で光伝送路を介して送信するステップとを備え、基地局が、光伝送路を介して制御局から送信される２つの光信号を所定の伝送形式で受信するステップと、受信した２つの光信号から信号電力強度が大きい光信号を選択するステップと、選択した光信号を高周波信号に変換するステップとを備えている。
このように、本発明によれば、位相共役となる２つの光信号を制御局から基地局へ伝送する。そして、基地局は、制御局からの伝送距離に基づいて予め定められているか、又は信号電力強度のレベル比較によって決定された、一方の光信号を受信する。これにより、基地局は、非常に高い調整精度を必要とすることなく、容易に高い電力強度で高周波信号を受信することが可能となる。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る高周波光伝送システムの概要を示す図である。図１において、第１の実施形態に係る高周波光伝送システムは、制御局１０と、ｎ個の基地局２１〜２ｎとが、光伝送路である２本の光ファイバ３１及び３２で接続される構成である。図２は、制御局１０に設置される光送信部１１の構成を示すブロック図である。図２において、光送信部１１は、光源１２と、駆動部１３と、光強度変調部１４と、ＤＣ制御部１５と、増幅部１６とを備える。図３は、基地局２１の構成を示すブロック図である。図３において、基地局２１は、入力切替部２１１と、受光部２１２と、増幅部２１３と、アンテナ部２１４とで構成されている。他の基地局２２〜２ｎも基地局２１と同様の構成であるので、以下の説明では基地局２１について説明する。
まず、第１の実施形態に係る高周波光伝送システムの動作を説明する。
光送信部１１において、光源１２は、駆動部１３の制御に従って所定の光信号を出力する。増幅部１６は、外部から入力される伝送すべき高周波信号（ＲＦ信号）を、所望のレベルまで増幅する。ＤＣ制御部１５は、光強度変調部１４へ供給する直流バイアス電圧を制御する。光強度変調部１４は、まず、光源１２から出力される光信号を増幅部１６で増幅された高周波信号で強度変調する。そして、光強度変調部１４は、この強度変調された光信号を２つに分配し、一方の光信号をそのままポートＡ（又はポートＢ）に、他方の光信号を反転させてポートＢ（又はポートＡ）に出力する。これにより、２つのポートＡ及びポートＢから、位相共役となる２つの光信号（位相差が１８０°）が出力されることになる。図４は、光強度変調部１４の２つのポートＡ及びポートＢから出力される光信号のバイアス電圧−強度特性（バイアス電圧依存性）の一例を示す図である。光強度変調部１４のポートＡ及びポートＢから出力される光信号は、光ファイバ３１及び３２をそれぞれ通って各基地局２１〜２ｎまで伝送される。
基地局２１において、光ファイバ３１及び３２を通って制御局１０から送信されてきた２つの光信号は、入力切替部２１１の入力端にそれぞれ入力される。入力切替部２１１は、例えば２入力１出力の光スイッチであり、制御局１０と基地局２１との距離に基づいて入力端に入力される光信号のいずれか一方を選択的に出力する。受光部２１２は、入力切替部２１１から出力される光信号を受光して高周波信号に変換する。増幅部２１３は、受光部２１２で変換された高周波信号を所望のレベルまで増幅する。増幅された高周波信号は、アンテナ部２１４から空間に放射される。
次に、本発明の高周波光伝送システムが奏する効果を、従来のシステムと比較して説明する。図５は、出力ポートが１つである従来の光信号のバイアス電圧−強度特性の一例を示す図である。図５中の電圧Ｖａ及びＶｂにバイアス電圧を設定して高周波信号による強度変調を施した光信号を、光ファイバで伝送させた場合の伝送後の受信信号Ｐａ及びＰｂは、次の式（１）及び式（２）で表記される。
Figure 2006527572
 但し、ｋ＝πＶｄ／２Ｖπ、Ｖπは光強度変調部の半波長電圧、Ｖｄは高周波信号電圧を示している。
この式（１）及び式（２）に基づいて、光信号を伝送させる光ファイバを１．３μｍ帯零分散ファイバとした場合の高周波信号の電力強度は、図６に示すような伝送距離依存性を示す。図６では、高周波信号の周波数を４０ＧＨｚに、受信時の受光電力は伝送距離によらず一定と仮定して計算した。また、高周波信号の電力強度は、伝送距離を０とした場合の電力強度によって規格化している。図６からわかるように、伝送後における高周波信号の電力強度は、両方のバイアス電圧とも一定の周期で高周波信号が極端に減衰する特性を示している。ところが、この２つの特性は、相反する特性であるので、どちらかのバイアス電圧を最適に選択することによって、規格化された高周波信号の電力強度を０ｄＢ以上確保することは可能である。
制御局と基地局とが１対１で接続されるような無線通信システムにおいては、設定するバイアス電圧を変更することによって、０ｄＢ以上の電力強度による高周波信号を得ることができる。しかし、制御局とｎ個の基地局とが１対ｎで接続されるような無線通信システムにおいては、制御局と各基地局との間の伝送距離が規則性もなく異なっている。このため、全ての基地局において０ｄＢ以上の電力強度による高周波信号が得られるバイアス電圧を設けることは非常に困難であると考えられる。
この問題を解決させるために、本発明の第１の実施形態に係る高周波光伝送システムでは、制御局１０において、高周波信号による光信号の強度変調機能と共に、強度変調信号の２分配機能及び位相反転機能を備えた光強度変調部１４を備え、２つの出力ポートから位相共役となる２つの光信号を出力する。そして、基地局２１〜２ｎにおいて、位相共役となる２つの光信号を同時に入力して、入力切替部２１１によって自局に適した光信号を選択する。
例えば、バイアス電圧を図４に示した電圧Ｖ１に設定した場合、ポートＡから出力される光信号は、図５のバイアス電圧Ｖａに設定した場合に相当し、同じくポートＢから出力される光信号は、図５のバイアス電圧Ｖｂに設定した場合に相当することが、図４及び図５から容易に理解できる。このため、両方のポートＡ及びポートＢから得られる光信号を異なる光ファイバを用いて各基地局２１〜２ｎまで伝送し、各基地局２１〜２ｎにおいてポートＡ又はポートＢから出力された光信号を適宜選択及び受信する。図６で説明すれば、制御局からの伝送距離が０〜２．３ｋｍ、４．６〜６．９ｋｍである基地局は、ポートＡの光信号を選択受信し、制御局からの伝送距離が２．３〜４．６ｋｍ、６．９〜９．２ｋｍである基地局は、ポートＢの光信号を選択受信することになる。これにより、図７に示すように全ての伝送距離において高周波信号電力強度として０ｄＢ以上の信号を得ることができる。つまり、受光電力を同一とした場合、伝送した場合に得られる高周波信号電力の方が、伝送距離０の場合よりも大きな信号を得ることが可能となる。
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る高周波光伝送システムによれば、位相共役となる２つの光信号を制御局からそれぞれを伝送する。そして、基地局は、制御局からの伝送距離に基づいて予め定められた一方の光信号を受信する。これにより、基地局は、非常に高い調整精度を必要とすることなく、容易に高い電力強度で高周波信号を受信することが可能となる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、上記第１の実施形態に係る高周波光伝送システムに用いられる基地局２１〜２ｎに、図３に示した構成と異なる構成を使用した実施形態である。図８は、本発明の第２の実施形態に係る基地局２１の構成を示すブロック図である。図８において、第２の実施形態の基地局２１は、第１の受光部２２１と、第２の受光部２２２と、入力切替部２２３と、増幅部２２４と、アンテナ部２２５とで構成されている。
光ファイバ３１及び３２を通って制御局１０から送信されてきた２つの光信号は、第１の受光部２２１及び第２の受光部２２２にそれぞれ入力される。第１の受光部２２１及び第２の受光部２２２は、入力される光信号を受光して高周波信号にそれぞれ変換する。入力切替部２２３は、第１の受光部２２１及び第２の受光部２２２で変換された高周波信号をそれぞれ入力し、制御局１０と基地局２１との距離に基づいて、いずれか一方の高周波信号を選択して出力する。増幅部２２４は、入力切替部２２３から出力される高周波信号を所望のレベルまで増幅する。増幅された高周波信号は、アンテナ部２２５から空間に放射される。
なお、上記第２の実施形態では、増幅部２２４を入力切替部２２３とアンテナ部２２５との間に１つ備えた構成を説明した。しかし、これ以外にも、第１の受光部２２１と入力切替部２２３との間、及び第２の受光部２２２と入力切替部２２３との間に、増幅部２２４をそれぞれ１つ以上備える構成であっても構わない。
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、上記第１の実施形態に係る高周波光伝送システムに用いられる基地局２１〜２ｎに、図３及び図８に示した構成と異なる構成を使用した実施形態である。図９は、本発明の第３の実施形態に係る基地局２１の構成を示すブロック図である。図９において、第３の実施形態の基地局２１は、第１の受光部２３１と、第２の受光部２３２と、レベル比較部２３３と、制御部２３４と、入力切替部２３５と、増幅部２３６と、アンテナ部２３７とで構成されている。
光ファイバ３１及び３２を通って制御局１０から送信されてきた２つの光信号は、第１の受光部２３１及び第２の受光部２３２にそれぞれ入力される。第１の受光部２３１及び第２の受光部２３２は、入力される光信号を受光して高周波信号にそれぞれ変換する。レベル比較部２３３は、第１の受光部２３１で変換された高周波信号の電力強度と、第２の受光部２３２で変換された高周波信号の電力強度とを比較する。制御部２３４は、レベル比較部２３３での比較結果に基づいて電力強度が高い方の高周波信号を判断し、判断した高周波信号が増幅部２３６へ出力されるように入力切替部２３５を制御する。入力切替部２３５は、第１の受光部２３１及び第２の受光部２３２で変換された高周波信号をそれぞれ入力し、制御部２３４からの制御に従っていずれか一方の高周波信号を選択して出力する。増幅部２３６は、入力切替部２３５から出力される高周波信号を所望のレベルまで増幅する。増幅された高周波信号は、アンテナ部２３７から空間に放射される。
この構成により、基地局２１が、最適な光信号、すなわち高信号強度の高周波信号を自動的に選択することができる。なお、上記第３の実施形態では、増幅部２３６を入力切替部２３５とアンテナ部２３７との間に１つ備えた構成を説明した。しかし、これ以外にも、第１の受光部２３１から入力切替部２３５までの間、及び第２の受光部２３２から入力切替部２３５までの間のどこかに、増幅部２３６をそれぞれ１つ以上備える構成であっても構わない。
（第４の実施形態）
第４の実施形態は、上記第１の実施形態に係る高周波光伝送システムに用いられる基地局２１〜２ｎに、図３、図８及び図９に示した構成と異なる構成を使用した実施形態である。図１０は、本発明の第４の実施形態に係る基地局２１の構成を示すブロック図である。図１０において、第４の実施形態の基地局２１は、入力切替部２４１と、受光部２４２と、レベル比較部２４３と、制御部２４４と、増幅部２４５と、アンテナ部２４６とで構成されている。
光ファイバ３１及び３２を通って制御局１０から送信されてきた２つの光信号は、入力切替部２４１に入力される。入力切替部２４１は、制御部２４４からの制御に従っていずれか一方の光信号を選択して出力する。なお、基地局設置時には、初期設定された光信号を選択出力する。受光部２４２は、入力切替部２４１から出力される光信号を受光して高周波信号に変換する。レベル比較部２４３は、受光部２４２で変換された高周波信号の電力強度を検出し、保持している基準値と比較する。そして、比較の結果、検出した電力強度が基準値よりも小さい場合、レベル比較部２４３は、制御部２４４に対して入力切替部２４１の選択を切り替えるように指示する。検出した電力強度が基準値よりも大きい場合には、レベル比較部２４３は、何ら指示を行わない。制御部２４４は、レベル比較部２４３からの指示に応じて、入力切替部２４１の切り替えを制御する。増幅部２４５は、受光部２４２で変換された高周波信号を入力し、所望のレベルまで増幅する。増幅された高周波信号は、アンテナ部２４６から空間に放射される。
この構成により、基地局２１が、最適な光信号、すなわち高信号強度の高周波信号を自動的に選択することができる。なお、上記第４の実施形態では、増幅部２４５を受光部２４２とアンテナ部２４６との間に備えた構成を説明した。しかし、これ以外にも、入力切替部２４１と受光部２４２との間や、受光部２４２とレベル比較部２４３との間に、増幅部２４５を備える構成であっても構わない。
（第５の実施形態）
図１１は、本発明の第５の実施形態に係る高周波光伝送システムの概要を示す図である。図１１において、第５の実施形態に係る高周波光伝送システムは、制御局４０と、ｎ個の基地局５１〜５ｎとが、光伝送路である１本の光ファイバ６０で接続される構成である。図１２は、制御局４０に設置される光送信部４１の構成を示すブロック図である。図１２において、光送信部４１は、第１の光源４２ａと、第２の光源４２ｂと、第１の駆動部４３ａと、第２の駆動部４３ｂと、光強度変調部４４と、ＤＣ制御部４５と、増幅部４６と、波長多重部４７と、第１の波長分離部４８ａと、第２の波長分離部４８ｂと、光合波部４９とを備える。図１３は、基地局５１の構成を示すブロック図である。図１３において、基地局５１は、波長分離部５１１と、入力切替部５１２と、受光部５１３と、増幅部５１４と、アンテナ部５１５とで構成されている。他の基地局５２〜５ｎも基地局５１と同様の構成であるので、以下の説明では基地局５１について説明する。
光送信部４１において、第１の光源４２ａは、第１の駆動部４３ａの制御に従って波長λ１の光信号を出力する。第２の光源４２ｂは、第２の駆動部４３ｂの制御に従って波長λ２の光信号を出力する。波長λ１は、波長λ２と異なる（λ１≠λ２）。波長多重部４７は、波長λ１の光信号と波長λ２の光信号とを多重する。増幅部４６は、外部から入力される伝送すべき高周波信号（ＲＦ信号）を、所望のレベルまで増幅する。ＤＣ制御部４５は、光強度変調部４４へ供給する直流バイアス電圧を制御する。光強度変調部４４は、まず、波長多重部４７から出力される多重光信号を増幅部４６で増幅された高周波信号で強度変調する。そして、光強度変調部４４は、この強度変調された光信号を２つに分配し、一方の光信号をそのままポートＡ（又はポートＢ）に、他方の光信号を反転させてポートＢ（又はポートＡ）に出力する。これにより、２つのポートＡ及びポートＢから、位相共役となる２つの光信号（位相差が１８０°）が出力されることとなる。第１の波長分離部４８ａは、光強度変調部４４のポートＡから出力される光信号を波長分離して、波長λ１の光信号だけを出力する。第２の波長分離部４８ｂは、光強度変調部４４のポートＢから出力される光信号を波長分離して、波長λ２の光信号だけを出力する。光合波部４９は、第１の波長分離部４８ａで分離された波長λ１の光信号と、第２の波長分離部４８ｂで分離された波長λ２の光信号とを合波し、光ファイバ６０へ送出する。光合波部４９から出力される光信号は、光ファイバ６０を通って各基地局５１〜５ｎまで伝送される。
基地局５１において、光ファイバ６０を通って制御局４０から送信されてきた光信号は、波長分離部５１１に入力される。波長分離部５１１は、入力する合波された光信号を波長λ１の光信号と波長λ２の光信号とに分離して、入力切替部５１２の入力端にそれぞれ入力する。入力切替部５１２は、例えば２入力１出力の光スイッチであり、制御局４０と基地局５１との距離に基づいて、入力端に入力される光信号のいずれか一方を選択的に出力する。受光部５１３は、入力切替部５１２から出力される光信号を受光して高周波信号に変換する。増幅部５１４は、受光部５１３で変換された高周波信号を所望のレベルまで増幅する。増幅された高周波信号は、アンテナ部５１５から空間に放射される。
本発明の第５の実施形態に係る高周波光伝送システムでも、上記第１の実施形態で述べた問題を解決させるために、制御局４０において、高周波信号による光信号の強度変調機能と共に、強度変調信号の２分配機能及び位相反転機能を備えた光強度変調部４４を備え、２つの出力ポートから位相共役となる２つの光信号を出力する。この第５の実施形態が上記第１の実施形態と異なる所は、光ファイバを１本にするために波長多重方式を用いることである。このように、第５の実施形態に係る高周波光伝送システムでも、全ての伝送距離において高周波信号電力強度として０ｄＢ以上の信号を得ることができる（図７を参照）。
以上のように、本発明の第５の実施形態に係る高周波光伝送システムによれば、位相共役となる２つの光信号を異なる波長で生成し、この光信号を波長多重して制御局から伝送する。そして、基地局は、制御局からの伝送距離に基づいて予め定められた一方の波長の光信号を波長分離して受信する。これにより、基地局は、非常に高い調整精度を必要とすることなく、容易に高い電力強度で高周波信号を受信することが可能となる。
（第６の実施形態）
第６の実施形態は、上記第５の実施形態に係る高周波光伝送システムに用いられる基地局５１〜５ｎに、図１３に示した構成と異なる構成を使用した実施形態である。図１４は、本発明の第６の実施形態に係る基地局５１の構成を示すブロック図である。図１４において、第６の実施形態の基地局５１は、波長分離部５２１と、第１の受光部５２２と、第２の受光部５２３と、入力切替部５２４と、増幅部５２５と、アンテナ部５２６とで構成されている。
光ファイバ６０を通って制御局４０から送信されてきた多重光信号は、波長分離部５２１に入力される。波長分離部５２１は、入力する光信号を波長λ１の光信号と波長λ２の光信号とに分離して、第１の受光部５２２及び第２の受光部５２３にそれぞれ入力する。第１の受光部５２２及び第２の受光部５２３は、入力される光信号を受光して高周波信号にそれぞれ変換する。入力切替部５２４は、第１の受光部５２２及び第２の受光部５２３で変換された高周波信号をそれぞれ入力し、制御局４０と基地局５１との距離に基づいて、いずれか一方の高周波信号を選択して出力する。増幅部５２５は、入力切替部５２４から出力される高周波信号を所望のレベルまで増幅する。増幅された高周波信号は、アンテナ部５２６から空間に放射される。
なお、上記第６の実施形態では、増幅部５２５を入力切替部５２４とアンテナ部５２６との間に１つ備えた構成を説明した。しかし、これ以外にも、第１の受光部５２２と入力切替部５２４との間、及び第２の受光部５２３と入力切替部５２４との間に、増幅部５２５をそれぞれ１つ以上備える構成であっても構わない。
（第７の実施形態）
第７の実施形態は、上記第５の実施形態に係る高周波光伝送システムに用いられる基地局５１〜５ｎに、図１３及び図１４に示した構成と異なる構成を使用した実施形態である。図１５は、本発明の第７の実施形態に係る基地局５１の構成を示すブロック図である。図１５において、第７の実施形態の基地局５１は、波長分離部５３１と、第１の受光部５３２と、第２の受光部５３３と、レベル比較部５３４と、制御部５３５と、入力切替部５３６と、増幅部５３７と、アンテナ部５３８とで構成されている。
光ファイバ６０を通って制御局４０から送信されてきた多重光信号は、波長分離部５３１に入力される。波長分離部５３１は、入力する光信号を波長λ１の光信号と波長λ２の光信号とに分離して、第１の受光部５３２及び第２の受光部５３３にそれぞれ入力する。第１の受光部５３２及び第２の受光部５３３は、入力される光信号を受光して高周波信号にそれぞれ変換する。レベル比較部５３４は、第１の受光部５３２で変換された高周波信号の電力強度と、第２の受光部５３３で変換された高周波信号の電力強度とを比較する。制御部５３５は、レベル比較部５３４での比較結果に基づいて電力強度が高い方の高周波信号を判断し、判断した高周波信号が増幅部５３７へ出力されるように入力切替部５３６を制御する。入力切替部５３６は、第１の受光部５３２及び第２の受光部５３３で変換された高周波信号をそれぞれ入力し、制御部５３５からの制御に従っていずれか一方の高周波信号を選択的に出力する。増幅部５３７は、入力切替部５３６から出力される高周波信号を所望のレベルまで増幅する。増幅された高周波信号は、アンテナ部５３８から空間に放射される。
この構成により、基地局５１が、最適な光信号、すなわち高信号強度の高周波信号を自動的に選択することができる。なお、上記第７の実施形態では、増幅部５３７を入力切替部５３６とアンテナ部５３８との間に１つ備えた構成を説明した。しかし、これ以外にも、第１の受光部５３２から入力切替部５３６までの間、及び第２の受光部５３３から入力切替部５３６までの間のどこかに、増幅部５３７をそれぞれ１つ以上備える構成であっても構わない。
（第８の実施形態）
第８の実施形態は、上記第５の実施形態に係る高周波光伝送システムに用いられる基地局５１〜５ｎに、図１３〜図１５に示した構成と異なる構成を使用した実施形態である。図１６は、本発明の第８の実施形態に係る基地局５１の構成を示すブロック図である。図１６において、第８の実施形態の基地局５１は、波長分離部５４１と、入力切替部５４２と、受光部５４３と、レベル比較部５４４と、制御部５４５と、増幅部５４６と、アンテナ部５４７とで構成されている。
光ファイバ６０を通って制御局４０から送信されてきた多重光信号は、波長分離部５４１に入力される。波長分離部５４１は、入力する光信号を波長λ１の光信号と波長λ２の光信号とに分離して、入力切替部５４２の入力端にそれぞれ入力する。入力切替部５４２は、制御部５４５からの制御に従っていずれか一方の波長の光信号を選択的に出力する。なお、基地局設置時には、初期設定された波長の光信号を選択出力する。受光部５４３は、入力切替部５４２から出力される光信号を高周波信号に変換する。レベル比較部５４４は、受光部５４３で変換された高周波信号の電力強度を検出し、保持している基準値と比較する。比較の結果、検出した電力強度が基準値よりも小さい場合には、制御部５４５に対して入力切替部５４２の選択を切り替えるように指示する。検出した電力強度が基準値よりも大きい場合には、レベル比較部５４４は、何ら指示を行わない。制御部５４５は、レベル比較部５４４からの指示に応じて、入力切替部５４２の切り替えを制御する。増幅部５４６は、受光部５４３で変換された高周波信号を入力し、所望のレベルまで増幅する。増幅された高周波信号は、アンテナ部５４７から空間に放射される。
この構成により、基地局５１が、最適な光信号、すなわち高信号強度の高周波信号を自動的に選択することができる。なお、上記第８の実施形態では、増幅部５４６を受光部５４３とアンテナ部５４７との間に備えた構成を説明した。しかし、これ以外にも、入力切替部５４２と受光部５４３との間や、受光部５４３とレベル比較部５４４との間に、増幅部５４６を備える構成であっても構わない。
（第９の実施形態）
図１７は、本発明の第９の実施形態に係る高周波光伝送システムの概要を示す図である。図１７において、第９の実施形態に係る高周波光伝送システムは、制御局７０と、ｎ個の基地局８１〜８ｎとが、光伝送路である１本の光ファイバ９０で接続される構成である。図１８は、制御局７０に設置される光送信部７１の構成を示すブロック図である。図１８において、光送信部７１は、光源７２と、駆動部７３と、光強度変調部７４と、ＤＣ制御部７５と、増幅部７６と、第１の偏波調整部７７ａと、第２の偏波調整部７７ｂと、偏波合成部７８とを備える。図１９は、基地局８１の構成を示すブロック図である。図１９において、基地局８１は、偏波分離部８１１と、入力切替部８１２と、受光部８１３と、増幅部８１４と、アンテナ部８１５とで構成されている。他の基地局８２〜８ｎも基地局８１と同様の構成であるので、以下の説明では基地局８１について説明する。
光送信部７１において、光源７２は、駆動部７３の制御に従って所定の光信号を出力する。増幅部７６は、外部から入力される伝送すべき高周波信号（ＲＦ信号）を、所望のレベルまで増幅する。ＤＣ制御部７５は、光強度変調部７４へ供給する直流バイアス電圧を制御する。光強度変調部７４は、まず、光源７２から出力される光信号を増幅部７６で増幅された高周波信号で強度変調する。そして、光強度変調部７４は、この強度変調された光信号を２つに分配し、一方の光信号をそのままポートＡ（又はポートＢ）に、他方の光信号を反転させてポートＢ（又はポートＡ）に出力する。これにより、２つのポートＡ及びポートＢから、位相共役となる２つの光信号（位相差が１８０°）が出力されることとなる。第１の偏波調整部７７ａは、光強度変調部７４のポートＡから出力される光信号の偏波状態を調整する。第２の偏波調整部７７ｂは、光強度変調部７４のポートＢから出力される光信号の偏波状態を調整する。このとき、第１及び第２の偏波調整部７７ａ及び７７ｂは、２つの光信号の偏波状態が直交するように調整する。偏波合成部７８は、第１の偏波調整部７７ａで調整された光信号と、第２の偏波調整部７７ｂで調整された光信号とを合成し、光ファイバ９０へ送出する。偏波合成部７８から出力される光信号は、光ファイバ９０を通って各基地局８１〜８ｎまで伝送される。
基地局８１において、光ファイバ９０を通って制御局７０から送信されてきた光信号は、偏波分離部８１１に入力される。偏波分離部８１１は、入力する偏波状態が直交する光信号を各偏波状態の光信号に分離して、入力切替部８１２の入力端にそれぞれ入力する。入力切替部８１２は、例えば２入力１出力の光スイッチであり、制御局７０と基地局８１との距離に基づいて、入力端に入力される光信号のいずれか一方を選択的に出力する。受光部８１３は、入力切替部８１２から出力される光信号を受光して高周波信号に変換する。増幅部８１４は、受光部８１３で変換された高周波信号を所望のレベルまで増幅する。増幅された高周波信号は、アンテナ部８１５から空間に放射される。
本発明の第９の実施形態に係る高周波光伝送システムでも、上記第１の実施形態で述べた問題を解決させるために、制御局７０において、高周波信号による光信号の強度変調機能と共に、強度変調信号の２分配機能及び位相反転機能を備えた光強度変調部７４を備え、２つの出力ポートから位相共役となる２つの光信号を出力する。この第９の実施形態が上記第１の実施形態と異なる所は、光ファイバを１本にするために偏波合成方式を用いることである。このように、第９の実施形態に係る高周波光伝送システムでも、全ての伝送距離において高周波信号電力強度として０ｄＢ以上の信号を得ることができる（図７を参照）。
以上のように、本発明の第９の実施形態に係る高周波光伝送システムによれば、位相共役となる２つの光信号を生成し、この光信号の偏波状態を調整かつ合成して制御局から伝送する。そして、基地局は、制御局からの伝送距離に基づいて予め定められた一方の偏波状態の光信号を偏波分離して受信する。これにより、基地局は、非常に高い調整精度を必要とすることなく、容易に高い電力強度で高周波信号を受信することが可能となる。
（第１０の実施形態）
第１０の実施形態は、上記第９の実施形態に係る高周波光伝送システムに用いられる基地局８１〜８ｎに、図１９に示した構成と異なる構成を使用した実施形態である。図２０は、本発明の第１０の実施形態に係る基地局８１の構成を示すブロック図である。図２０において、第１０の実施形態の基地局８１は、偏波分離部８２１と、第１の受光部８２２と、第２の受光部８２３と、入力切替部８２４と、増幅部８２５と、アンテナ部８２６とで構成されている。
光ファイバ９０を通って制御局７０から送信されてきた光信号は、偏波分離部８２１に入力される。偏波分離部８２１は、入力する偏波状態が直交する光信号を各偏波状態の光信号に分離して、第１の受光部８２２及び第２の受光部８２３にそれぞれ入力する。第１の受光部８２２及び第２の受光部８２３は、入力される光信号を受光して高周波信号にそれぞれ変換する。入力切替部８２４は、第１の受光部８２２及び第２の受光部８２３で変換された高周波信号をそれぞれ入力し、制御局７０と基地局８１との距離に基づいて、いずれか一方の高周波信号を選択的に出力する。増幅部８２５は、入力切替部８２４から出力される高周波信号を所望のレベルまで増幅する。増幅された高周波信号は、アンテナ部８２６から空間に放射される。
なお、上記第１０の実施形態では、増幅部８２５を入力切替部８２４とアンテナ部８２６との間に１つ備えた構成を説明した。しかし、これ以外にも、第１の受光部８２２と入力切替部８２４との間、及び第２の受光部８２３と入力切替部８２４との間に、増幅部８２５をそれぞれ１つ以上備える構成であっても構わない。
（第１１の実施形態）
第１１の実施形態は、上記第９の実施形態に係る高周波光伝送システムに用いられる基地局８１〜８ｎに、図１９及び図２０に示した構成と異なる構成を使用した実施形態である。図２１は、本発明の第１１の実施形態に係る基地局８１の構成を示すブロック図である。図２１において、第１１の実施形態の基地局８１は、偏波分離部８３１と、第１の受光部８３２と、第２の受光部８３３と、レベル比較部８３４と、制御部８３５と、入力切替部８３６と、増幅部８３７と、アンテナ部８３８とで構成されている。
光ファイバ９０を通って制御局７０から送信されてきた光信号は、偏波分離部８３１に入力される。偏波分離部８３１は、入力する偏波状態が直交する光信号を各偏波状態の光信号に分離して、第１の受光部８３２及び第２の受光部８３３にそれぞれ入力する。第１の受光部８３２及び第２の受光部８３３は、入力される光信号を受光して高周波信号にそれぞれ変換する。レベル比較部８３４は、第１の受光部８３２で変換された高周波信号の電力強度と、第２の受光部８３３で変換された高周波信号の電力強度とを比較する。制御部８３５は、レベル比較部８３４での比較結果に基づいて電力強度が高い方の高周波信号を判断し、判断した高周波信号が増幅部８３７へ出力されるように入力切替部８３６を制御する。入力切替部８３６は、第１の受光部８３２及び第２の受光部８３３で変換された高周波信号をそれぞれ入力し、制御部８３５からの制御に従っていずれか一方の高周波信号を選択的に出力する。増幅部８３７は、入力切替部８３６から出力される高周波信号を所望のレベルまで増幅する。増幅された高周波信号は、アンテナ部８３８から空間に放射される。
この構成により、基地局８１が、最適な光信号、すなわち高信号強度の高周波信号を自動的に選択することができる。なお、上記第１１の実施形態では、増幅部８３７を入力切替部８３６とアンテナ部８３８との間に１つ備えた構成を説明した。しかし、これ以外にも、第１の受光部８３２から入力切替部８３６までの間、及び第２の受光部８３３から入力切替部８３６までの間のどこかに、増幅部８３７をそれぞれ１つ以上備える構成であっても構わない。
（第１２の実施形態）
第１２の実施形態は、上記第９の実施形態に係る高周波光伝送システムに用いられる基地局８１〜８ｎに、図１９〜図２１に示した構成と異なる構成を使用した実施形態である。図２２は、本発明の第１２の実施形態に係る基地局８１の構成を示すブロック図である。図２２において、第１２の実施形態の基地局８１は、偏波分離部８４１と、入力切替部８４２と、受光部８４３と、レベル比較部８４４と、制御部８４５と、増幅部８４６と、アンテナ部８４７とで構成されている。
光ファイバ９０を通って制御局７０から送信されてきた光信号は、偏波分離部８４１に入力される。偏波分離部８４１は、入力する偏波状態が直交する光信号を各偏波状態の光信号に分離して、入力切替部８４２の入力端にそれぞれ入力する。入力切替部８４２は、制御部８４５からの制御に従っていずれか一方の偏波状態の光信号を選択的に出力する。なお、基地局設置時には、初期設定された偏波状態の光信号を選択出力する。受光部８４３は、入力切替部８４２から出力される光信号を高周波信号に変換する。レベル比較部８４４は、受光部８４３で変換された高周波信号の電力強度を検出し、保持している基準値と比較する。比較の結果、検出した電力強度が基準値よりも小さい場合には、制御部８４５に対して入力切替部８４２の選択を切り替えるように指示する。検出した電力強度が基準値よりも大きい場合には、レベル比較部８４４は、何ら指示を行わない。制御部８４５は、レベル比較部８４４からの指示に応じて、入力切替部８４２の切り替えを制御する。増幅部８４６は、受光部８４３で変換された高周波信号を入力し、所望のレベルまで増幅する。増幅された高周波信号は、アンテナ部８４７から空間に放射される。
この構成により、基地局８１が、最適な光信号、すなわち高信号強度の高周波信号を自動的に選択することができる。なお、上記第１２の実施形態では、増幅部８４６を受光部８４３とアンテナ部８４７との間に備えた構成を説明した。しかし、これ以外にも、入力切替部８４２と受光部８４３との間や、受光部８４３とレベル比較部８４４との間に、増幅部８４６を備える構成であっても構わない。
なお、上記第１〜第１２の実施形態で説明した光強度変調部１４、４４及び７４は、電気光学効果を有する結晶（例えば、ニオブ酸リチウム等）上にマッハツェンダ型干渉計を構成することによって実現できる。
また、光ファイバの零分散波長と光源の波長とは、ずれているものとする。例えば、光ファイバとして１．３μｍ帯零分散ファイバ、光源として１．５５μｍ帯との組み合せ、又は光ファイバとして１．５５μｍ帯零分散ファイバ、光源として１．３μｍ帯との組み合せが考えられる。特に、最近ではＣＷＤＭとして広範囲の波長帯域の使用が検討されているため、同一波長帯を含め様々な組合せが考えられる。
さらに、上記第１〜第１２の実施形態では、制御局から基地局へ向かう下り系の光伝送について説明したが、基地局から制御局へ向かう上り系の光伝送につても同様に構築することが可能である。
本発明は、変調された高周波信号を光伝送するサブキャリア光伝送システム等に利用可能であり、特に、光ファイバの波長分散の影響によるミリ波帯の信号消失を回避する場合等に有用である。
本発明の第１〜第４の実施形態に係る高周波光伝送システムの概要を示す図 第１〜第４の実施形態の光送信部の構成を示すブロック図 第１の実施形態の基地局の構成を示すブロック図 本発明の光送信部を構成する光強度変調部から出力される光信号強度のバイアス電圧依存性示す図 従来の光送信部を構成する光強度変調部から出力される光信号強度のバイアス電圧依存性示す図 従来のシステムにおける高周波信号電力強度の伝送距離依存性示す図 本発明の高周波光伝送システムにおける高周波信号電力強度の伝送距離依存性示す図 第２の実施形態の基地局の構成を示すブロック図 第３の実施形態の基地局の構成を示すブロック図 第４の実施形態の基地局の構成を示すブロック図 本発明の第５〜第８の実施形態に係る高周波光伝送システムの概要を示す図 第５〜第８の実施形態の光送信部の構成を示すブロック図 第５の実施形態の基地局の構成を示すブロック図 第６の実施形態の基地局の構成を示すブロック図 第７の実施形態の基地局の構成を示すブロック図 第８の実施形態の基地局の構成を示すブロック図 本発明の第９〜第１２の実施形態に係る高周波光伝送システムの概要を示す図 第９〜第１２の実施形態の光送信部の構成を示すブロック図 第９の実施形態の基地局の構成を示すブロック図 第１０の実施形態の基地局の構成を示すブロック図 第１１の実施形態の基地局の構成を示すブロック図 第１２の実施形態の基地局の構成を示すブロック図 高周波信号を用いた従来の無線通信システムの概要を示す図 伝送距離と伝送後の受信信号電力との関係の一例を表した図 従来の光送信器の構成例を示す図

Claims (35)

  1. 高周波信号を光伝送する高周波光伝送システムであって、
    前記高周波信号で強度変調された位相共役となる２つの光信号を生成し、当該生成した２つの光信号を所定の伝送形式で光伝送路を介して送信する制御局と、
    前記光伝送路を介して前記制御局から送信される前記２つの光信号を所定の伝送形式で受信し、当該受信した２つの光信号から信号電力強度が大きい光信号を選択して処理する少なくとも１つの基地局とを備える。
  2. 請求項１に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記制御局は、
    光信号を出力する光源と、
    前記光源から出力される光信号を前記高周波信号で強度変調すると共に、当該強度変調された光信号から前記位相共役となる２つの光信号を生成し、当該生成した２つの光信号を前記光伝送路を介してそれぞれを送信する光強度変調部とを備える。
  3. 請求項２に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記少なくとも１つの基地局は、
    前記光伝送路を介して前記位相共役となる２つの光信号をそれぞれ受信し、前記制御局との伝送距離によって予め定められた光信号を選択的に出力する入力切替部と、
    前記入力切替部から出力される光信号を高周波信号に変換する受光部とを備える。
  4. 請求項２に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記少なくとも１つの基地局は、
    前記光伝送路を介して前記位相共役となる一方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第１の受光部と、
    前記光伝送路を介して前記位相共役となる他方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第２の受光部と、
    前記第１の受光部及び前記第２の受光部からそれぞれ出力される２つの高周波信号を入力し、前記制御局との伝送距離によって予め定められた高周波信号を選択的に出力する入力切替部とを備える。
  5. 請求項２に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記少なくとも１つの基地局は、
    前記光伝送路を介して前記位相共役となる一方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第１の受光部と、
    前記光伝送路を介して前記位相共役となる他方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第２の受光部と、
    前記第１の受光部及び前記第２の受光部からそれぞれ出力される２つの高周波信号を入力し、いずれか一方の高周波信号を選択的に出力する入力切替部と、
    前記第１の受光部及び前記第２の受光部からそれぞれ出力される２つの高周波信号を入力し、当該２つの高周波信号の信号電力強度を比較するレベル比較部と、
    前記レベル比較部の比較結果に基づいて、信号電力強度が大きい高周波信号を選択するように前記入力切替部を制御する制御部とを備える。
  6. 請求項２に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記少なくとも１つの基地局は、
    前記光伝送路を介して前記位相共役となる２つの光信号をそれぞれ受信し、いずれか一方の光信号を選択的に出力する入力切替部と、
    前記入力切替部から出力される光信号を高周波信号に変換する受光部と、
    前記受光部から出力される高周波信号を入力し、当該高周波信号の信号電力強度を以前の信号電力強度と比較するレベル比較部と、
    前記レベル比較部の比較結果に基づいて、信号電力強度が大きい高周波信号を選択するように前記入力切替部を制御する制御部とを備える。
  7. 請求項１に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記制御局は、
    波長λ１の光信号を出力する第１の光源と、
    波長λ１と異なる波長λ２の光信号を出力する第２の光源と、
    前記波長λ１の光信号と前記波長λ２の光信号とを合波する第１の光合波部と、
    前記第１の光合波部から出力される合波光信号を前記高周波信号で強度変調すると共に、当該強度変調された合波光信号から前記位相共役となる２つの合波光信号を生成する光強度変調部と、
    前記光強度変調部で生成された一方の合波光信号から波長λ１の光信号だけを分離する第１の波長分離部と、
    前記光強度変調部で生成された他方の合波光信号から波長λ２の光信号だけを分離する第２の波長分離部と、
    前記第１の波長分離部で分離された波長λ１の光信号と前記第２の波長分離部で分離された波長λ２の光信号とを合波し、当該合波した光信号を前記光伝送路を介して送信する第２の光合波部とを備える。
  8. 請求項７に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記少なくとも１つの基地局は、
    前記光伝送路を介して前記合波された光信号を受信し、波長λ１の光信号と波長λ２の光信号とに分離する波長分離部と、
    前記波長分離部で分離された２つの光信号を入力し、前記制御局との伝送距離によって予め定められた光信号を選択的に出力する入力切替部と、
    前記入力切替部から出力される光信号を高周波信号に変換する受光部とを備える。
  9. 請求項７に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記少なくとも１つの基地局は、
    前記光伝送路を介して前記合波された光信号を受信し、波長λ１の光信号と波長λ２の光信号とに分離する波長分離部と、
    前記波長分離部で分離された一方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第１の受光部と、
    前記波長分離部で分離された他方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第２の受光部と、
    前記第１の受光部及び前記第２の受光部からそれぞれ出力される２つの高周波信号を入力し、前記制御局との伝送距離によって予め定められた高周波信号を選択的に出力する入力切替部とを備える。
  10. 請求項７に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記少なくとも１つの基地局は、
    前記光伝送路を介して前記合波された光信号を受信し、波長λ１の光信号と波長λ２の光信号とに分離する波長分離部と、
    前記波長分離部で分離された一方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第１の受光部と、
    前記波長分離部で分離された他方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第２の受光部と、
    前記第１の受光部及び前記第２の受光部からそれぞれ出力される２つの高周波信号を入力し、いずれか一方の高周波信号を選択的に出力する入力切替部と、
    前記第１の受光部及び前記第２の受光部からそれぞれ出力される２つの高周波信号を入力し、当該２つの高周波信号の信号電力強度を比較するレベル比較部と、
    前記レベル比較部の比較結果に基づいて、信号電力強度が大きい高周波信号を選択するように前記入力切替部を制御する制御部とを備える。
  11. 請求項７に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記少なくとも１つの基地局は、
    前記光伝送路を介して前記合波された光信号を受信し、波長λ１の光信号と波長λ２の光信号とに分離する波長分離部と、
    前記波長分離部で分離された２つの光信号を入力し、いずれか一方の光信号を選択的に出力する入力切替部と、
    前記入力切替部から出力される光信号を高周波信号に変換する受光部と、
    前記受光部から出力される高周波信号を入力し、当該高周波信号の信号電力強度を以前の信号電力強度と比較するレベル比較部と、
    前記レベル比較部の比較結果に基づいて、信号電力強度が大きい高周波信号を選択するように前記入力切替部を制御する制御部とを備える。
  12. 請求項１に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記制御局は、
    光信号を出力する光源と、
    前記光源から出力される光信号を前記高周波信号で強度変調すると共に、当該強度変調された光信号から前記位相共役となる２つの光信号を生成する光強度変調部と、
    前記光強度変調部で生成された一方の光信号の偏波状態を調整する第１の偏波調整部と、
    前記光強度変調部で生成された他方の光信号の偏波状態を、前記一方の光信号の偏波状態と直交する状態に調整する第２の偏波調整部と、
    前記第１の偏波調整部で調整された光信号と前記第２の偏波調整部で調整された光信号とを、偏波状態の直交性を保持したまま合波し、当該合波した光信号を前記光伝送路を介して送信する偏波合成部とを備える。
  13. 請求項１２に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記少なくとも１つの基地局は、
    前記光伝送路を介して前記合波された光信号を受信し、偏波状態が直交する２つの光信号に分離する偏波分離部と、
    前記偏波分離部で分離された２つの光信号を入力し、前記制御局との伝送距離によって予め定められた光信号を選択的に出力する入力切替部と、
    前記入力切替部から出力される光信号を高周波信号に変換する受光部とを備える。
  14. 請求項１２に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記少なくとも１つの基地局は、
    前記光伝送路を介して前記合波された光信号を受信し、偏波状態が直交する２つの光信号に分離する偏波分離部と、
    前記偏波分離部で分離された一方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第１の受光部と、
    前記波長分離部で分離された他方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第２の受光部と、
    前記第１の受光部及び前記第２の受光部からそれぞれ出力される２つの高周波信号を入力し、前記制御局との伝送距離によって予め定められた高周波信号を選択的に出力する入力切替部とを備える。
  15. 請求項１２に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記少なくとも１つの基地局は、
    前記光伝送路を介して前記合波された光信号を受信し、偏波状態が直交する２つの光信号に分離する偏波分離部と、
    前記偏波分離部で分離された一方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第１の受光部と、
    前記偏波分離部で分離された他方の光信号を受信し、高周波信号に変換する第２の受光部と、
    前記第１の受光部及び前記第２の受光部からそれぞれ出力される２つの高周波信号を入力し、いずれか一方の高周波信号を選択的に出力する入力切替部と、
    前記第１の受光部及び前記第２の受光部からそれぞれ出力される２つの高周波信号を入力し、当該２つの高周波信号の信号電力強度を比較するレベル比較部と、
    前記レベル比較部の比較結果に基づいて、信号電力強度が大きい高周波信号を選択するように前記入力切替部を制御する制御部とを備える。
  16. 請求項１２に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記少なくとも１つの基地局は、
    前記光伝送路を介して前記合波された光信号を受信し、偏波状態が直交する２つの光信号に分離する偏波分離部と、
    前記偏波分離部で分離された２つの光信号を入力し、いずれか一方の光信号を選択的に出力する入力切替部と、
    前記入力切替部から出力される光信号を高周波信号に変換する受光部と、
    前記受光部から出力される高周波信号を入力し、当該高周波信号の信号電力強度を以前の信号電力強度と比較するレベル比較部と、
    前記レベル比較部の比較結果に基づいて、信号電力強度が大きい高周波信号を選択するように前記入力切替部を制御する制御部とを備える。
  17. 請求項２に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記光強度変調部は、マッハツェンダ型干渉計を含むことを特徴とする。
  18. 請求項７に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記光強度変調部は、マッハツェンダ型干渉計を含むことを特徴とする。
  19. 請求項１２に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記光強度変調部は、マッハツェンダ型干渉計を含むことを特徴とする。
  20. 請求項２に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記光強度変調部は、電気光学効果を有する結晶を材料とすることを特徴とする。
  21. 請求項７に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記光強度変調部は、電気光学効果を有する結晶を材料とすることを特徴とする。
  22. 請求項１２に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記光強度変調部は、電気光学効果を有する結晶を材料とすることを特徴とする。
  23. 請求項２０に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記電気光学効果を有する結晶としてニオブ酸リチウムを使用していることを特徴とする。
  24. 請求項２１に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記電気光学効果を有する結晶としてニオブ酸リチウムを使用していることを特徴とする。
  25. 請求項２２に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記電気光学効果を有する結晶としてニオブ酸リチウムを使用していることを特徴とする。
  26. 請求項２に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記光伝送路が光ファイバであり、当該光ファイバの零分散波長帯と前記光源の波長帯とが異なることを特徴とする。
  27. 請求項７に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記光伝送路が光ファイバであり、当該光ファイバの零分散波長帯と前記光源の波長帯とが異なることを特徴とする。
  28. 請求項１２に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記光伝送路が光ファイバであり、当該光ファイバの零分散波長帯と前記光源の波長帯とが異なることを特徴とする。
  29. 請求項２６に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記光ファイバの零分散波長が１．３μｍ帯であり、前記光源の波長が１．５５μｍ帯であることを特徴とする。
  30. 請求項２７に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記光ファイバの零分散波長が１．３μｍ帯であり、前記光源の波長が１．５５μｍ帯であることを特徴とする。
  31. 請求項２８に従属する高周波光伝送システムであって、
    前記光ファイバの零分散波長が１．３μｍ帯であり、前記光源の波長が１．５５μｍ帯であることを特徴とする。
  32. 基地局に高周波信号を光伝送する制御局であって、
    波長λ１の光信号を出力する光源と、
    前記光源から出力される光信号を前記高周波信号で強度変調すると共に、当該強度変調された光信号から前記位相共役となる２つの光信号を生成する光強度変調部とを備える。
  33. クレーム３２に従属する制御局であって、
    波長λ１と異なる波長λ２の光信号を出力する第２の光源と、
    前記波長λ１の光信号と前記波長λ２の光信号とを合波する第１の光合波部と、
    前記光強度変調部で生成された一方の合波光信号から波長λ１の光信号だけを分離する第１の波長分離部と、
    前記光強度変調部で生成された他方の合波光信号から波長λ２の光信号だけを分離する第２の波長分離部と、
    前記第１の波長分離部で分離された波長λ１の光信号と前記第２の波長分離部で分離された波長λ２の光信号とを合波する第２の光合波部とをさらに備え、
    前記光強度変調部は、前記光源から出力される光信号に代えて、前記第１の光合波部から出力される合波光信号を前記高周波信号で強度変調する。
  34. クレーム３２に従属する制御局であって、
    前記光強度変調部で生成された一方の光信号の偏波状態を調整する第１の偏波調整部と、
    前記光強度変調部で生成された他方の光信号の偏波状態を、前記一方の光信号の偏波状態と直交する状態に調整する第２の偏波調整部と、
    前記第１の偏波調整部で調整された光信号と前記第２の偏波調整部で調整された光信号とを、偏波状態の直交性を保持したまま合波し、当該合波した光信号を前記光伝送路を介して送信する偏波合成部とをさらに備える。
  35. 制御局から少なくとも１つの基地局へ、高周波信号を光伝送する高周波光伝送方法であって、
    前記制御局が、
    所定の光信号を前記高周波信号で強度変調するステップと、
    前記強度変調された光信号から位相共役となる２つの光信号を生成するステップと、
    前記生成した２つの光信号を所定の伝送形式で光伝送路を介して送信するステップとを備え、
    前記少なくとも１つの基地局が、
    前記光伝送路を介して前記制御局から送信される前記２つの光信号を所定の伝送形式で受信するステップと、
    前記受信した２つの光信号から信号電力強度が大きい光信号を選択するステップと、
    選択した光信号を高周波信号に変換するステップとを備える。

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