JP2008091984A - 光伝送システム - Google Patents

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Abstract

【課題】上り回線における雑音加算を防止する光伝送システムを得る。
【解決手段】無線端末3との間でそれぞれ無線通信を行う複数の子局2と、複数の子局2とそれぞれ光ファイバで接続された基地局1とを備えた光伝送システムにおいて、子局2は、受信した無線信号を光信号に変換して、基地局1に伝送する電気光変換部22を備え、基地局1は、複数の子局2から伝送された光信号を、それぞれ無線信号に変換する光電気変換部19と、無線信号の受信レベルを検出する受信信号認識部18と、無線信号が入力され、受信信号認識部18で検出された受信レベルに基づき、当該無線信号を出力するスイッチ部17と、スイッチ部17から出力された無線信号を合成する合波部16とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、光伝送システムに関し、特に、複数の子局とそれぞれ光ファイバで接続された基地局とを備えた光伝送システムに関する。
従来の光伝送システムは、例えば「子局である複数の無線基地局が幹線光ファイバを介して親局と接続されてなる信号伝送装置において、前記無線基地局は、複数の無線基地局と共に無線基地局群を作り、1つの無線基地局群は、複数の無線受信部と、前記無線受信部で受信した無線信号を周波数変換する複数の周波数変換部と、前記周波数変換部で周波数変換された出力信号を光信号に変換する複数の光信号変換部と、前記複数の光信号変換部からの出力信号を合成する光カプラと、前記光カプラの出力信号を幹線光ファイバに供給する合波器とを備え、前記親局は、前記幹線光ファイバを介して前記合波器から供給された光信号を分波する分波器と、前記分波器と接続され、分波された光信号を電気信号に変換する光受信器と、前記光受信器と接続され、変換された電気信号を互いに異なる周波数の電気信号に分離する分離手段とを備え、前記1つの無線基地局群の各光信号変換部で変換される光信号の波長は互いに異なると共に前記合波器の光透過特性を考慮した1つの波長幅の中に含まれており、前記親局内の前記分離手段で分離された信号の各周波数は、前記無線基地局群の各周波数変換部で周波数変換された後の信号の周波数に対応することを特徴とする信号伝送装置。」が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−364029号公報(請求項1)
しかしながら、従来の光伝送システムにおいては、複数の子局から伝送された信号を合成する際、それぞれの子局から受信した信号の雑音も合成され、子局数に応じた雑音加算が起こり、CNR(Carrier to Noise Ratio:搬送波対雑音比)が低下する、という問題点があった。
また、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、雑音加算によるCNRの低下により、光伝送システムにおける基地局に対する子局の接続数が制限される、という問題点があった。
本発明に係る光伝送システムは、端末との間でそれぞれ無線通信を行う複数の子局と、前記複数の子局とそれぞれ光ファイバで接続された基地局とを備えた光伝送システムにおいて、前記子局は、受信した無線信号を光信号に変換して、前記基地局に伝送する電気光変換部を備え、前記基地局は、複数の前記子局から伝送された光信号を、それぞれ無線信号に変換する光電気変換部と、前記無線信号の受信レベルを検出する受信信号認識部と、前記無線信号が入力され、前記受信信号認識部で検出された受信レベルに基づき、該無線信号を出力するスイッチ部と、前記スイッチ部から出力された無線信号を合成する合波部とを備えたものである。
また、前記スイッチ部は、入力された前記無線信号の受信レベルが、第1の設定値以上となり、前記第1の設定値より低い第2の設定値以下となるまでの間、当該無線信号を出力するものである。
また、前記受信信号認識部は、入力された前記無線信号の受信レベルを平滑化する積分回路を備えたものである。
また、前記スイッチ部は、入力された前記無線信号の受信レベルが、第1の設定値以上となり、第2の所定時間を経過し且つ前記第2の設定値以下となるまでの間、当該無線信号を出力するものである。
本発明は、子局が受信した無線信号の受信レベルに基づいて、スイッチ部から出力された無線信号を合成することにより、子局が無線端末と無線通信を行っていないときの雑音加算を防止し、CNRの低下を抑制することができる。
実施の形態1.
図1は実施の形態1に係る光伝送システムの構成図である。光伝送システムは、例えば、無線信号を光信号に変換した後、光ファイバーで伝送し、その光信号を無線信号に復元する光無線融合システム(ROF:Radio on Fiber)により無線伝送通信を行うものである。図に示すように、本実施の形態における光伝送システムは、基地局1と、この基地局1とそれぞれ光ファイバで接続された複数の子局2−1〜2−4(以下、区別しないときは単に子局2という)とにより構成され、子局2は、本発明における端末である無線端末3と無線通信が可能な通信エリア4−1〜4−4(以下、区別しないときは単に通信エリア4という)内において、1又は複数の無線端末3と無線通信を行い、受信した無線信号を光信号に変換し、光ファイバを介して基地局1へ伝送し、基地局1は、それぞれの子局2から伝送された光信号を無線信号に変換し、変換された無線信号を合成する。
尚、本実施の形態1では、子局2の数が4つの場合を説明するが、これに限らず、任意の子局数でよい。また、無線端末3は、例えばパーソナルコンピュータなどの情報処理端末、又は、列車などの移動体に構築された無線機器などを含み、子局2と無線端末3との無線通信方式は、例えばLAN(Local Area Network:IEEE802.11a/b/g準拠)、Bluetooth(登録商標)など、又は、高速大容量伝送に適したミリ波の周波数帯域の電波を用いて広帯域無線通信を行うミリ波無線通信など、任意の無線通信方式でよい。
基地局1は、ベースバンド信号を入出力するベースバンド部11と、このベースバンド部11から出力されたベースバンド信号を、無線伝送するための無線信号に変調する無線部12と、無線部12から入力された無線信号(電気信号)を光信号に変換する電気光変換器13(E/O)と、電気光変換器13により変換された光信号を分配する光分配器14とを備え、分配された光信号が光ファイバを介して子局2に伝送される(下り回線)。さらに、基地局1は、複数の子局2から光ファイバを介して伝送(上り回線)された光信号を、それぞれ無線信号(電気信号)に変換する光電気変換器19−1〜19−4(O/E)と、例えばRSSI(Received Signal Strength Indicator)を用いて無線信号の受信レベルを検出する受信信号認識部18と、光電気変換器19−1〜19−4で変換された無線信号が受信信号認識部18を介してそれぞれ入力され、受信信号認識部18で検出された受信レベルに基づき、受信信号認識部18と無線部合波器16(後述)とを接続する信号ラインをON/OFFして、各無線信号を出力するスイッチ部17と、スイッチ部17から出力された各無線信号を合成する合波部である無線部合波器16と、入力された無線信号をベースバンド信号に復調してベースバンド部11に入力する無線部15とにより構成される。
子局2は、基地局1から光ファイバを介して伝送された光信号を無線信号に変換する光電気変換器21(O/E)と、送信する無線信号又は受信した無線信号を増幅する高周波AMP23と、無線信号を送受信するアンテナ部24と、受信した無線信号を光信号に変換して、基地局1に伝送する電気光変換器22(E/O)とにより構成される。
このような構成により、無線端末3は、各子局2が無線通信可能な通信エリア4内に設置され又は通信エリア4内を移動しながら、子局2と無線通信を行う。
次に、無線端末3が、子局2−1の通信エリア4−1外から通信エリア4−1内に移動(エリアイン)し、再び、通信エリア4−1外へ移動(エリアアウト)した場合における動作について説明する。尚、他の子局2は無線端末3と通信を行っていないものとする。
図2は実施の形態1に係る受信レベルに対するスイッチ部の動作を示す図である。
まず、子局2−1は、エリアインした無線端末3から送信された無線信号をアンテナ部24により受信し、高周波AMP23により増幅した無線信号を、電気光変換器22により光信号に変換し、光ファイバを介して、基地局1へ伝送する。基地局1の光電気変換器19−1は、子局2−1の電気光変換器22から伝送された光信号を無線信号に変換して受信信号認識部18へ入力する。図2に示すように、無線信号が入力された受信信号認識部18は、当該無線信号の受信レベルを検出して、スイッチ部17は、この受信レベルが第1の設定値である設定値A以上となったとき、光電気変換器19−1からの入力に対する出力をONにする。スイッチ部17から出力された無線信号は、無線部合波器16を介して、無線部15によりベースバンド信号に復調されてベースバンド部11に入力される。次に、無線端末3がエリアアウトした場合、図2に示すように、スイッチ部17は、子局2−1からの無線信号の受信レベルが第2の設定値である設定値B以下となったとき、光電気変換器19−1からの入力に対する出力をOFFにする。
このような動作により、子局2から伝送された無線信号の受信レベルが設定値A以上となったとき、無線部合波器16へ無線信号が入力され、受信レベルが設定値B以下となったとき、無線部合波器16への入力が遮断されるので、無線端末3と無線通信を行っていない子局2から伝送される上り回線での雑音加算を防ぐことが可能となる。
尚、上記説明では、通信エリア4−1内において子局2−1と無線端末3とが通信する場合を説明したが、他の子局2においても同様の動作を行う。
次に、無線端末3が各子局2の通信エリア4−1〜4−4内を移動しながら無線通信を行う場合の動作を説明する。
図3は実施の形態1に係る無線端末の移動に伴う受信レベルに対するスイッチ部の動作を示す図である。また、図3(a)は、各子局2からの無線信号が入力された受信信号認識部18が検出した受信レベルを示す図、図3(b)は、スイッチ部17の、各子局2に対応する信号ラインのスイッチ状態を示す図である。まず、通信エリア4−1にエリアインした無線端末3は、上述した動作により、子局2−1に対する受信レベルが設定値A以上となったとき、子局2−1に対応する信号ラインがONとなり、当該無線信号が出力される。次に、無線端末3が、通信エリア4−1から通信エリア4−2へ移動するのに伴い、図3(a)に示すように、子局2−1に対する受信レベルが降下すると共に、子局2−2に対する受信レベルが上昇し、子局2−2に対する受信レベルが設定値A以上となったとき、子局2−2に対応する信号ラインがONとなる。さらに、無線端末3の移動に伴い、子局2−1に対する受信レベルが降下して、設定値B以下となったとき、子局2−1に対する信号ラインがOFFとなる。同様に、通信エリア4−2から通信エリア4−3、通信エリア4−3から通信エリア4−4へ移動したとき、図3(b)に示すように、順次、対応する信号ラインがON又はOFFし、無線端末3が無線通信を行っている子局2に対応する信号ラインの無線信号の出力が無線部合波器16に入力される。
このような動作により、無線端末3が、各子局2の通信エリア4を移動しながら無線通信を行う場合、無線端末3と通信を行っている子局2に対応する信号ラインが順次ONとなり、当該無線信号が無線部合波器16に入力され、無線端末3と無線通信を行っていない子局2の信号ラインはOFFとなり、無線部合波器16への入力が遮断されるので、雑音加算を防ぐことが可能となる。
次に、無線端末3との無線通信において、バースト送受信など、フレーム毎に一旦通信が途切れる場合における本実施の形態1の動作について説明する。
図4は実施の形態1に係るフレーム間隔と受信信号認識部のスイッチング動作を示す図である。図に示すように、フレーム毎に一旦通信が途切れる間隔(本発明では、フレーム間隔と称する)においては、受信信号認識部18が検出する受信レベルは低下し、上述の動作と同様に、受信レベルが設定値B以下となったとき、当該受信信号に対応する信号ラインがOFFとなり、次フレームの送信により受信レベルが上昇して設定値A以上となったときに、再度、信号ラインがONとなり、無線部合波器16に当該無線信号が入力される。
このような動作により、バースト送受信など、フレーム毎に一旦通信が途切れる場合において、1フレーム毎に当該無線信号の信号ラインのON/OFFを切り替えを行うことにより、フレーム間隔での雑音加算を防ぐことが可能となる。
以上のように本実施の形態1においては、子局2は、無線端末3から受信した無線信号を光信号に変換して基地局1に伝送し、基地局は、複数の子局2から伝送された光信号を、それぞれ無線信号に変換し、この無線信号の受信レベルに基づいて、無線部合波器16へ入力する信号ラインをON/OFF切換することにより、無線端末3と無線通信を行っていない子局2から伝送される上り回線での雑音加算を防止し、CNRの低下を抑制することができる。
また、1フレームごとに一旦通信が途切れるバースト送受信などの場合、1フレーム毎に信号ラインのON/OFFの切換を行うので、フレーム間隔での雑音加算を防ぐと共に、複数の無線端末3が通信エリア4内に存在するとき、1台の無線端末3が1フレーム伝送後、他の無線端末3への切換を速やかに行うことができる。
さらに、CNRの低下を抑制することにより、上り回線での合波による通信劣化を抑制することができるので、子局2の接続数を増加させることが可能となる。即ち、ROF分配数の拡大を図ることができ、ROF光ファイバ長の長距離化やROF無線区間での通信エリアの拡大を図ることができる。
実施の形態2.
図5は実施の形態2に係る光伝送システムの構成図である。図に示すように、本実施の形態2では、上記実施の形態1の構成に加え、受信信号認識部18に積分回路181を設け、入力された無線信号の受信レベルを平滑化する。尚、その他の構成は上記実施の形態1の構成と同様である。
上記実施の形態1で説明した、バースト送受信など、フレーム毎に一旦通信が途切れる場合における本実施の形態2の動作について説明する。
図6は実施の形態2に係る受信レベルに対するスイッチ部の動作を示す図である。図に示すように、積分回路181がない場合は、上述の通り、フレーム間隔で受信レベルが設定値B以下となるが、積分回路181により、受信信号認識部18により検出した受信レベルを平滑化することにより、フレーム間隔において設定値B以上に保持され、フレーム間隔においても継続して信号ラインがON状態を維持する。また、無線端末3がエリアアウトしたときには、積分回路181の時定数により定まる所定時間経過により、受信レベルが設定値B以下となり当該信号ラインをOFFとなる。ここで、積分回路181は、受信レベルが設定値A以上となった後、無線信号の入力が停止したとき、第1の所定時間であるフレーム間隔時間の間、受信レベルが設定値B以上のレベルを保持する時定数が設定される。
以上のように本実施の形態2においては、バースト送受信など、フレーム毎に一旦通信が途切れる場合において、フレーム間隔で受信レベルが低下しても、当該信号ラインのON状態が保持され、信号ラインのON/OFFの頻度が多くなりすぎることがなく、安定的に光伝送を行うことができる。
また、無線端末3がエリアアウトした場合など、所定時間の間、無線信号が受信信号認識部18に入力されない場合には、当該信号ラインをOFFにすることができ、雑音加算を防ぐことが可能となり、CNRの低下を抑制することができる。
実施の形態3.
本実施の形態3におけるスイッチ部17は、所定のフレーム数が伝送されるまでの間は、継続して無線信号を出力する。即ち、入力された無線信号の受信レベルが、設定値A以上となり、伝送する情報の任意のフレーム数を伝送する時間である第2の所定時間を経過し、且つ、設定値B以下となるまでの間、無線信号を出力する。尚、その他の構成は上記実施の形態1の構成と同様である。
図7は実施の形態3に係る受信信号認識部のスイッチング動作を示す図である。図に示すように、スイッチ部17は、受信レベルが設定値A以上となった後、所定のフレーム数が伝送されるまでの間は、受信レベルが設定値B以下となった場合であっても、当該信号ラインをOFFとせず、継続して無線信号を出力する。ここで、フレーム数は任意のフレーム数とし、例えばタイマにより任意のフレーム数が伝送される迄の時間をカウントする。尚、任意のフレーム数が伝送されるまでの判断は、これに限らず、フレームカウンタにより任意のフレーム数の伝送が完了したことを判断しても良い。
以上のように本実施の形態3においては、上記実施の形態1及び2の効果に加え、と同線信号を出力されるので、信号ラインのON/OFFの頻度が多くなりすぎることがなく、安定的に光伝送を行うことができると共に、複数の無線端末3が通信エリア4内に存在するとき、1台の無線端末3が所定のフレーム数を伝送後、他の無線端末3への切換を速やかに行うことができる。
尚、上記説明では、受信信号認識部18に積分回路181を備えていない場合を説明したが、本発明はこれに限らず、受信信号認識部18に積分回路181を備えて、受信レベルを平滑化すると共に、所定のフレーム数が伝送されるまでの間は、継続して無線信号を出力するようにしても良い。
実施の形態4.
上記実施の形態1〜3では、基地局1に受信信号認識部18及びスイッチ部17を備える構成を説明したが、本実施の形態4では、各子局2にそれぞれ、受信信号認識部及びスイッチ部を設ける構成とする。
図8は実施の形態4に係る光伝送システムの構成図である。図8において図1と同じ構成要素に対応するものには同一の符号を付して説明を省略する。図に示すように、子局2は、それぞれ、当該子局2が受信した無線信号の受信レベルを検出する受信信号認識部27と、この受信信号認識部27で検出された受信レベルに基づき、信号ラインをON/OFFして当該子局が受信した無線信号を電気光変換器22へ出力するスイッチ部26とを備え、基地局1は、光電気変換器19の出力が直接、無線部合波器16に入力される。その他の構成は上記実施の形態1と同様である。
このような構成により、子局2にそれぞれ設けられた受信信号認識部27により無線信号の受信レベルを検出して、上記実施の形態1と同様の動作により、受信レベルが設定値A以上となり設定値B以下となるまでの間、当該無線信号を電気光変換器22へ出力する。
以上のように本実施の形態4においては、上記実施の形態1の効果に加え、子局2側に設けた受信信号認識部27及びスイッチ部26により、無線信号の出力を制御するので、子局2が無線端末3と無線通信を行っていないときに、子局2における電気光変換、光ファイバによる光伝送及び基地局1による光電気変換を行う必要がなく、省電力化を図ることができる。
尚、上記構成に加え、上述した実施の形態2及び3と同様に、受信信号認識部27に積分回路を設けても良く、また、所定のフレーム数が伝送されるまでの間は継続して無線信号を出力するようにしても良い。
実施の形態5.
上記実施の形態1〜4では、基地局1に子局2に対応する光電気変換器19−1〜19−4を備え、光信号を無線信号に変換した後、無線部合波器16により合成する構成を説明したが、本実施の形態5では、基地局1の光電気変換器19により光信号を合成して、合成した光信号を無線信号に変換する。
図9は実施の形態5に係る光伝送システムの構成図である。図9において図1又は図8と同じ構成要素に対応するものには同一の符号を付して説明を省略する。図に示すように、基地局1は、複数の子局2から伝送された光信号がそれぞれ入力され、入力された光信号を合成して無線信号に変換する光電気変換器19を備え、この光電気変換器19の出力が無線部15へ入力される。その他の構成は上記実施の形態1又は4と同様である。
このような構成により、上述した実施の形態4と同様の動作により、子局2にそれぞれ設けられた受信信号認識部27で検出された受信レベルが、設定値A以上となり設定値B以下となるまでの間、各子局2が無線端末3から受信した無線信号が基地局1に伝送され、各子局から伝送された光信号が光電気変換器19にそれぞれ入力される。光電気変換器19は、入力された各光信号を合成した後、無線信号に変換して無線部15に入力する。
以上のように本実施の形態5においては、上記実施の形態1〜4の効果に加え、基地局1に設けられた光電気変換器19に各子局2から伝送された光信号がそれぞれ入力されるので、回路構成が簡略化することができる。
尚、上記構成に加え、上述した実施の形態2及び3と同様に、受信信号認識部27に積分回路を設けても良く、また、所定のフレーム数が伝送されるまでの間は継続して無線信号を出力するようにしても良い。
実施の形態1に係る光伝送システムの構成図である。 実施の形態1に係る受信レベルに対するスイッチ部の動作を示す図である。 実施の形態1に係る無線端末の移動に伴う受信レベルに対するスイッチ部の動作を示す図である。 実施の形態1に係るフレーム間隔と受信信号認識部のスイッチング動作を示す図である。 実施の形態2に係る光伝送システムの構成図である。 実施の形態2に係る受信レベルに対するスイッチ部の動作を示す図である。 実施の形態3に係る受信レベルに対するスイッチ部の動作を示す図である。 実施の形態4に係る光伝送システムの構成図である。 実施の形態5に係る光伝送システムの構成図である。
符号の説明
1 基地局、2 子局、3 無線端末、4 通信エリア、11 ベースバンド部、12 無線部、13 電気光変換器、14 光分配器、15 無線部、16 無線部合波器、17 スイッチ部、18 受信信号認識部、19 光電気変換器、21 光電気変換器、22 電気光変換器、23 高周波AMP、24 アンテナ部、26 スイッチ部、27 受信信号認識部、181 積分回路。

Claims (9)

  1. 端末との間でそれぞれ無線通信を行う複数の子局と、前記複数の子局とそれぞれ光ファイバで接続された基地局とを備えた光伝送システムにおいて、
    前記子局は、
    受信した無線信号を光信号に変換して、前記基地局に伝送する電気光変換部を備え、
    前記基地局は、
    複数の前記子局から伝送された光信号を、それぞれ無線信号に変換する光電気変換部と、
    前記無線信号の受信レベルを検出する受信信号認識部と、
    前記無線信号が入力され、前記受信信号認識部で検出された受信レベルに基づき、該無線信号を出力するスイッチ部と、
    前記スイッチ部から出力された無線信号を合成する合波部と
    を備えたことを特徴とする光伝送システム。
  2. 端末との間でそれぞれ無線通信を行う複数の子局と、前記複数の子局とそれぞれ光ファイバで接続された基地局とを備えた光伝送システムにおいて、
    前記子局は、
    受信した無線信号の受信レベルを検出する受信信号認識部と、
    前記無線信号が入力され、前記受信信号認識部で検出された受信レベルに基づき、該無線信号を出力するスイッチ部と、
    前記スイッチ部から出力された無線信号を光信号に変換して、前記光ファイバに出力する電気光変換部と
    を備え、
    前記基地局は、
    前記複数の子局から伝送された光信号を、それぞれ無線信号に変換する光電気変換部と、
    前記光電気変換部から出力された無線信号を合成する合波部と
    を備えたことを特徴とする光伝送システム。
  3. 端末との間でそれぞれ無線通信を行う複数の子局と、前記複数の子局とそれぞれ光ファイバで接続された基地局とを備えた光伝送システムにおいて、
    前記子局は、
    受信した無線信号の受信レベルを検出する受信信号認識部と、
    前記無線信号が入力され、前記受信信号認識部で検出された受信レベルに基づき、該無線信号を出力するスイッチ部と、
    前記スイッチ部から出力された無線信号を光信号に変換して、前記光ファイバにする電気光変換部と
    を備え、
    前記基地局は、
    前記複数の子局から伝送された光信号がそれぞれ入力され、入力された光信号を合成して無線信号に変換する光電気変換部と
    を備えたことを特徴とする光伝送システム。
  4. 前記スイッチ部は、入力された前記無線信号の受信レベルが、
    第1の設定値以上となり、前記第1の設定値より低い第2の設定値以下となるまでの間、当該無線信号を出力することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の光伝送システム。
  5. 前記受信信号認識部は、入力された前記無線信号の受信レベルを平滑化する積分回路を備えたことを特徴とする請求項4記載の光伝送システム。
  6. 前記積分回路は、前記受信レベルが第1の設定値以上となった後、前記無線信号の入力が停止したとき、第1の所定時間の間、該受信レベルが前記第2の設定値以上のレベルを保持する時定数が設定されることを特徴とする請求項5記載の光伝送システム。
  7. 前記積分回路は、前記第1の所定時間を、伝送する情報のフレーム間隔時間とすることを特徴とする請求項6記載の光伝送システム。
  8. 前記スイッチ部は、入力された前記無線信号の受信レベルが、
    第1の設定値以上となり、第2の所定時間を経過し且つ前記第2の設定値以下となるまでの間、当該無線信号を出力することを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の光伝送システム。
  9. 前記スイッチ部は、前記第2の所定時間を、伝送する情報の任意のフレーム数を伝送する時間とすることを特徴とする請求項8記載の光伝送システム。
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