JP2007134851A - 光伝送装置のレベル調整 - Google Patents

Abstract

【課題】光伝送路損失の測定値又は計算値の誤差のために、光伝送路からの光信号を受信し高周波信号に変換して子局増幅手段により増幅する子局装置の各部レベル調整が不適当となって、子局増幅手段の動作状態が劣化することがないようなレベル調整方法を実現する。
【解決手段】子局増幅手段５４出力点から送受信増幅端末装置７出力点までの区間利得を仕様で与えられる送受信増幅端末装置７出力レベルＬ５（ｄＢ）から減じたレベルＬ４（ｄＢ）が子局増幅手段５４に良好な動作を保証するレベルとなるような区間利得の値Ｌ５−Ｌ４＝α（ｄＢ）を定め、上記区間利得がαとなるように可変減衰器５５を調整して高周波ケーブル６、増幅器７１等の合成利得補正を行う。続いて送受信増幅端末装置７出力レベルが上記仕様値となるように可変減衰器５３を調整して光ファイバケーブル４を含む光伝送路等の損失補正を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、光伝送装置のレベル調整方法に係わり、特に携帯電話等の無線システム基地局と、アンテナ設置位置に設けられた送受信増幅端末装置との間の中継を行う光伝送装置に適したレベル調整方法に関するものである。

図２は、携帯電話システムの基地局とアンテナ間を光伝送装置で中継するようにしたシステムの構成を示したもので、下り回線の信号は基地局（ＢＴＳ）１から有線伝送路２経由で光伝送親局装置３へ送られ、ここで光信号に変換されて光ファイバケーブル４へ送出される。光伝送子局装置５はこの光信号を受信してこれを無線高周波信号に変換し、高周波ケーブル６を介して送受信増幅端末装置７へ送る。送受信増幅端末装置７で所定レベルに増幅された高周波信号はアンテナ８から放射され、携帯電話機９により受信される。

一方、上り回線の信号は携帯電話機９からアンテナ８を経由して送受信増幅端末装置７で受信され、高周波ケーブル６を介して光伝送子局装置５へ送られる。子局装置５は、受信した高周波信号を光信号に変換して光伝送親局装置３へ光ファイバケーブル４経由で送信し、親局装置３は受信した光信号を電気信号に変換して伝送路２を経由して基地局１へ送る。

図３は、上記図２に示したシステムの下り回線について、各装置の内部構成を示したブロック図である。光伝送親局装置３では、下りの信号が基地局１とのＶＳＷＲ（定在波）特性確保のためのアイソレータ３１を介して入力され、入力レベル調整用の可変減衰器３２でレベル調整され、調整されたレベルが入力レベル検出回路３３で常時検出され、監視されている。その後増幅器３４で増幅され、電気／光信号変換器３５で光信号に変換されて光ファイバケーブル４へ送出される。

光伝送子局装置５では、光ファイバケーブル４が入力された光信号が光／電気信号変換器５１で電気信号に変換され増幅器５２で増幅されたのち可変減衰器５３でレベル調整される。その後再び増幅器５４で増幅され可変減衰器５５でレベル調整される。この出力レベルはレベル検出回路５６で検出され監視されてれおり、アイソレータ５７を介して高周波ケーブル６へ送出される。

送受信増幅端末装置７では、光伝送子局装置５からの高周波信号を増幅器７１で増幅し、アイソレータ７２、レベル検出回路７３を介してアンテナへ送り出す。

上記したような光伝送装置の公知例としては、特許文献１がある。この公知例では、光信号の受信器、即ち光／電気信号変換器への光信号入力レベルが過大とならないようにする信号レベルの調整を、容易かつ確実に、リアルタイム補正によって行えるようにするための技術を開示している。
特開２０００−３０７５１９

図３の構成において、光伝送親局装置３に設けられている可変減衰器３２は、基地局１からの信号の入力レベルを調整し、これによって親局装置３の出力レベルを所定値とするようにするためのもので、その調整にはレベル検出回路３３の検出レベル値が参照される。

光伝送子局装置５に設けられている可変減衰器５３は、光区間、すなわち光ファイバケーブル４等の損失がケーブル長やコネクタの状態で変化するので、その損失を補正するものである。この補正は、光区間の損出をＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectmeter）で測定し、その値を参照して行われる。また可変減衰器５５は、高周波区間、すなわち高周波ケーブル６や増幅器７１等の合計利得がケーブル長や製品ばらつき等で変化するので、その合計利得を補正してアンテナへの出力レベルを所定値とするようにするものである。この可変減衰器５３、５５の調整には、レベル検出回路５６のレベルが、或いはこの検出レベルとレベル検出回路７３の検出レベルとが、参照される。

送受信増幅端末装置７からアンテナを介してサービスエリアへ送出される高周波信号のレベルは、そのサービスエリアの広さ等に応じた所定値に保つ必要がある。また１つの装置や高周波ケーブルを考えると、子局装置５のアイソレータ５７から送受信増幅端末装置７の出力端に至る信号経路の合計利得は一定で、可変減衰器５３、５５の設定値による影響を受けないから、可変減衰器５５の出力レベル、即ちレベル検出回路５６の検出レベルは一定となるように可変減衰器５３及び可変減衰器５５は設定される必要がある。

そこで増幅器５２出力レベルをＬ１（ｄＢｍ）可変減衰器５３の減衰率をα１（ｄＢ）、増幅器５４の増幅率をβ（ｄＢ）、可変減衰器５５減衰率をα２（ｄＢ）、可変減衰器出力レベルをＬ３（ｄＢｍ）とすると、

〔数１〕
Ｌ１＋β−α１−α２＝Ｌ３：所定値
となるように減衰率α１、α２は設定される。このとき、増幅器５４の入力レベルＬ２は

〔数２〕
Ｌ２＝Ｌ１−α１（ｄＢｍ）
で与えられる。

光伝送親局装置３中の可変減衰器３２が設定された後では、光ファイバケーブル４などの光区間の損失によりレベルＬ１が決まるから各装置が与えられていればレベルＬ１は光ファイバケーブル４や光コネクタで発生する光損失で決まる。また増幅器５２の増幅率βは装置が与えられれば一定であるから、２つの可変減衰器５３、５５の減衰率α１，α２は、その和α１＋α２が（数１）を満たすようにすればよく、その設定値には自由度がある。しかし、増幅器５４がその線形動作を保証されるためには、（数２）で示される入力レベルＬ２が適切な値でなければならない。従って、従来のレベル調整方法では、光区間の伝送損失測定値から、まず増幅器５４の入力レベルＬ２が適切な値となるように可変減衰器５３の減衰率α１を調整し、続いて（数１）の条件が満たされるように可変減衰器５５の減衰率α２を調整して送信出力が所定値となるようにしていた。

ところが、光伝送損失の測定値には誤差がさけられない。そして光伝送損失の測定値がΔ（ｄＢ）だけ実際の損失よりも大きかったときは、可変減衰器５３の減衰率α１はΔ＝０のときに比べてΔ（ｄＢ）だけ小さめに設定することになるから、実際の増幅器５４への入力レベルＬ２はΔ＝０の時に比べて大きくなる。このため誤差Δの値が大きいと、増幅器５４の線形動作が保証されず、歪み成分が大きくなる。逆に光伝送損失の測定値が実際の損失よりもΔ（ｄＢ）だけ小さかったときは、可変減衰器５３の減衰率α１はΔ＝０のときに比べてΔ（ｄＢ）だけ大きめに設定することになるから、実際の増幅器５４への入力レベルＬ２はΔ＝０のときに比べて小さくなる。このためΔが大きいと増幅器５４の入力レベルが全体として低レベルへ移動し、ＮＦ（Noise Fiqure）の低下を招くことになる。

本発明の目的は、光伝送損失の測定誤差による可変減衰器の設定誤差、従って装置の特性劣化を生じないようにし、また可変減衰器の設定操作を容易・確実に行えるようにした光伝送装置のレベル調整方法を提供することにある。

本発明は、入力信号を光信号に変換して光伝送路へ送出する親局装置と、この親局装置からの光信号を受信して高周波信号に変換したのちレベル調整を行って送信増幅手段へ高周波ケーブルを介して送出する子局装置とを有した光伝送装置のレベル調整方法であって、
子局装置は、親局装置から光伝送路を介して送信されてきた光信号を電気信号である高周波信号に変換する光／電気信号変換器と、その光／電気信号変換器から出力された高周波信号のレベルを調整する第１のレベル調整手段と、この手段によりレベル調整された高周波信号を増幅する子局増幅手段と、この手段で増幅された高周波信号のレベルを調整して高周波ケーブルへ送出する第２のレベル調整手段とを備えるとともに、
前記子局増幅手段出力点より前記送信増幅手段出力点までの信号経路の区間利得を仕様によって与えられた送信増幅手段出力レベルより減じた値である前記子局増幅手段出力レベルが、当該子局増幅手段が低歪みかつ低雑音の状態で動作するレベルとなるように前記区間利得の値を所定利得として定めておき、
レベル調整を行うときには、まず前記区間利得が前記所定利得となるように前記第２の可変減衰器を調整し、次に前記送信増幅手段の出力レベルが前記仕様によって与えられたレベルとなるように前記第１の可変減衰器を調整するようにした光伝送装置のレベル調整方法を開示する。

更に本発明は、光伝送装置のレベル調整方法において、前記高周波ケーブルの損失もしくは当該高周波ケーブルの長さと前記送信増幅手段の増幅率を含むパラメータを入力したときに、前記区間利得が前記所定利得となるようにするための前記第２の可変減衰器の減衰率を算出し、さらにこの減衰率を実現するための制御信号を生成して前記第２の可変減衰器へ印加する制御手段を設け、この手段によって前記送信増幅手段出力レベルを参照することなくレベル調整を行うようにした光伝送装置のレベル調整方法を開示する。

請求項１の発明によれば、第２のレベル調整手段の減衰率調整により高周波ケーブル損失のばらつきや送信増幅手段増幅率のばらつきを補正し、かつ第１のレベル調整手段の減衰率調整により、光ファイバケーブルや光コネクタを含む光伝送路の損失ばらつきを補正して、非線型歪みが少なくかつ雑音指数の低い良好な動作状態で子局増幅手段を動作させることができ、光伝送路の損失測定を必要としないからその測定誤差によるレベルの誤調整を生じることもない。

また請求項２の発明によれば、送信増幅手段の出力レベルを参照しなくても所要のパラメータを制御手段へ入力することにより、ＰＩＮダイオード等で構成される可変減衰器への制御信号を自動生成して可変減衰器の調整を行えるから、送信増幅手段が子局装置から離れた位置や柱上等の作業が困難な場所に設置されている場合でも、人偽的ミスを防いで正確なレベル調整を効率よく行える効果がある。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の光伝送装置のレベル調整方法を具備した光伝送装置下り回線の構成例を示すブロック図で、図３の従来構成と異なっているのは、光伝送子局装置５００内の可変減衰器５５とレベル検出回路５６の位置が図３の光伝送子局装置５の場合と、逆になっている点のみであり、光伝送子局装置内の他の諸回路及び光伝送親局装置３（図示省略）と送受信増幅端末装置７の構成は同じである。

図１の構成をもとにした本発明のレベル調整方法では、まず子局装置５００内のレベル検出回路５６出力点から送受信増幅端末装置７の出力点までの利得α（ｄＢ）を定めておき、レベル検出回路７３の検出レベルＬ５（＝送信出力レベル）とレベル検出回路５６の検出レベルＬ４とのデシベル差がαとなるように可変減衰器５５を調整する。この調整によって、高周波ケーブル６、増幅器７１等の特性ばらつきが補正される。

可変減衰器５５の調整が終わると、次にレベル検出回路７３の検出レベルＬ５、すなわち送信出力レベルが、当該装置が提供するサービスエリアの広さ等で定められる所定の値なるように、可変減衰器５３を調整する。この調整によって、光伝送親局装置からの送出信号レベル、光ファイバケーブル４の損失、光伝送子局装置５００内の増幅器５４に至るまでの利得のばらつきが一括して補正される。

以上に説明した本発明のレベル調整方法によると、レベル検出回路５６の検出レベル、すなわち増幅器５４出力レベルは、送信出力レベルＬ５と前述の利得αが与えられると一意に決まり、光伝送路部の損失や高周波ケーブルの損失等には影響されないレベル値となるから、利得αが適当に定められていれば増幅器５４の入出力レベルは適切な範囲の値となり、増幅器５４の非線型歪みが大きくなることも、あるいはＮ・Ｆが低下することもない。勿論、従来技術のように光ファイバケーブルの損失測定値を用いることもないので、損失測定作業が省略できる上に、誤設定による非線型歪みの増大やＮ・Ｆ劣化をひきおこすこともなくなる。

尚、上記のように、増幅器５４出力レベルは〔送信出力レベル〕−α（ｄＢ）で与えられるから、レベル検出回路５６の検出レベルＬ４がこの値となるように可変減衰器５３の調整を行うようにしてもよいことはいうまでもない。

次に、送受信増幅端末装置７と光伝送子局装置５００とが離れて設置されている、あるいは送受信増幅端末装置７が柱上などに設置されている場合等、可変減衰器５５調整のためにレベル検出回路７３出力、即ち送信出力のレベルを直接計測するのに困難を伴う場合があり、このような場合には、調整作業に大きな手間がかかる。

このような場合の、可変減衰器５５調整作業を簡略化、効率化する方法としては、高周波ケーブル６の損失を測定するか又はケーブル長から算出しておき、また増幅器７１の増幅率も予め計測しておき、これらの値とコネクタ等の若干の損失を加算した利得から可変減衰器５５の減衰率を（デシベル値で）差し引いた値が所定値α（ｄＢ）となるように可変減衰器５５の減衰率を求めて調整を行う方法を用いることができる。光ケーブルコネクタと違って高周波ケーブル（同軸ケーブル）のコネクタの損失は装着状態で変化することは小さいから、このような方法によっても実用的な誤差範囲での設定が可能である。

ところで高周波信号の可変減衰器としては、ＰＩＮダイオードがよく用いられる。このＰＩＮダイオードの減衰率は、それに印加される制御電圧により決まるから、上記のようにレベル検出回路７３検出レベルを参照するのではなく、可変減衰器５５の減衰率を求めてその減衰率となるような調整を行うためには、与えられた高周波ケーブル６やコネクタの損失、増幅器７１の増幅率と所定の利得αから可変減衰器５５の減衰率を算出し、その減衰率が実現するＰＩＮダイオードへの制御電圧をダイオード特性から決定し、決定した制御電圧を用意した制御電源から実際にＰＩＮダイオードに与えるという作業を伴う。このような作業はかなりの作業量となり、また誤調整を招きやすい。

そこで本発明では、可変減衰器５５の調整を、ソフトウェア制御によって自動的に実行する方法を提供する。例えば図１に示したように、パソコン（ＰＣ）１０を用意してこのパソコンにアナログ電圧生成回路を付加しておくとともに、高周波ケーブル６やコネクタの損失、増幅器７１の増幅率、利得αを入力すると可変減衰器５５の所要減衰率を算出するプログラムと、使用しているＰＩＮダイオードの特性の制御電圧対減衰率特性を記憶していて上記所要減衰率に対する制御電圧を算出するプログラムと、算出した制御電圧を上記アナログ電圧生成回路に付加発生させるプログラムとを搭載しておく。また、高周波ケーブル６の損失をケーブル長から算出する場合は、ケーブル長対損失特性をパソコンに格納しておき、ケーブル損失の代わりにケーブル長を入力するとケーブル損失を算出するプログラムを付加しておいてもよい。

以上のようなパソコン等の演算処理手段を用意すれば、送信出力レベルを直接参照しない可変減衰器５５の調整作業の多くを自動化でき、作業効率を大幅に改善できるとともに人偽的ミスの発生を抑止できる効果がある。尚、可変減衰器５３の調整は、上記の可変減衰器５５の調整の後に行うから、送信出力を直接参照できなくてもレベル検出回路５６の検出レベルを参照しながら実行できるので、ＰＩＮダイオードの特性を参照しなくてもよく、特別な困難を生じることはない。

下り回線の装置構成例（本発明） 携帯電話システムのシステム説明図である。 下り回線の装置構成例（従来）

符号の説明

１ 基地局
３ 光伝送親局装置
４ 光ファイバケーブル
５ 光伝送子局装置
６ 高周波ケーブル
７ 送受信増幅端末装置
１０ パソコン
５１ 光／電気信号変換器
５２、５４、７１ 増幅器
５３、５５ 可変減衰器
５６、７３ レベル検出回路
５００ 光伝送子局装置

Claims (2)

1. 入力信号を光信号に変換して光伝送路へ送出する親局装置と、この親局装置からの光信号を受信して高周波信号に変換したのちレベル調整を行って送信増幅手段へ高周波ケーブルを介して送出する子局装置とを有した光伝送装置のレベル調整方法であって、
   子局装置は、親局装置から光伝送路を介して送信されてきた光信号を電気信号である高周波信号に変換する光／電気信号変換器と、その光／電気信号変換器から出力された高周波信号のレベルを調整する第１のレベル調整手段と、この手段によりレベル調整された高周波信号を増幅する子局増幅手段と、この手段で増幅された高周波信号のレベルを調整して高周波ケーブルへ送出する第２のレベル調整手段とを備えるとともに、
   前記子局増幅手段出力点より前記送信増幅手段出力点までの信号経路の区間利得を仕様によって与えられた送信増幅手段出力レベルより減じた値である前記子局増幅手段出力レベルが、当該子局増幅手段が低歪みかつ低雑音の状態で動作するレベルとなるように前記区間利得の値を所定利得として定めておき、
   レベル調整を行うときには、まず前記区間利得が前記所定利得となるように前記第２の可変減衰器を調整し、次に前記送信増幅手段の出力レベルが前記仕様によって与えられたレベルとなるように前記第１の可変減衰器を調整するようにした光伝送装置のレベル調整方法。
2. 請求項１に記載の光伝送装置のレベル調整方法において、前記高周波ケーブルの損失もしくは当該高周波ケーブルの長さと前記送信増幅手段の増幅率を含むパラメータを入力したときに、前記区間利得が前記所定利得となるようにするための前記第２の可変減衰器の減衰率を算出し、さらにこの減衰率を実現するための制御信号を生成して前記第２の可変減衰器へ印加する制御手段を設け、この手段によって前記送信増幅手段出力レベルを参照することなくレベル調整を行うようにした光伝送装置のレベル調整方法。
   

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