JP2021129167A - 光無線伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】装置構成を簡素化することができ，低コスト化，高効率化（すなわち低電力化）を達成できる光無線伝送システムを提供すること。
【解決手段】光無線伝送システム１０は，複数のデジタルoutphasing信号を生成するデジタルベースバンド処理部１０１と，デジタルoutphasing信号を中間周波数にて直交変調する直交変調器１０４−１，１０４−２を備える伝送装置１００と，直交変調されたデジタル電気信号を光信号に変換し，光ファイバで伝達し，光信号をデジタル電気信号に変換する光ファイバモジュール１１０と，光ファイバモジュール１１０により伝達されたデジタル電気信号同士を合成し，合成後の信号を無線信号として送信する子機１２０と，を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は光無線伝送システムに関する。

モバイルネットワークのアクセス網において，屋外基地局の電波が届きにくい，地下街やビル内のような弱電エリアには，低コストで電波を供給するシステムが検討されている。このようなシステムとして，特許文献１及び特許文献２に示すような光ファイバを用いた光無線伝送システムが配置されている。

特開２００５−７９８５５号公報 特許第５４５０７９５号公報

しかしながら，特許文献１及び特許文献２の光無線伝送システムは，伝送装置側が複雑な構成となるという問題があった。具体的には，outphasing信号を生成するため，特殊なアナログ回路による変調が必要になるため，伝送装置側の大幅なコストアップを招くという問題があった。

本発明の目的は，上述した課題を鑑み，装置構成を減らすことができ，低コスト化，高効率化（すなわち低電力化）を達成できる光無線伝送システムを提供することにある。

一実施形態の光無線伝送システムは，複数のデジタルoutphasing信号を生成するデジタルベースバンド処理部と，前記デジタルoutphasing信号を中間周波数にて直交変調する直交変調器を備える伝送装置と，直交変調されたデジタル電気信号を光信号に変換し，光ファイバで伝達し，前記光信号をデジタル電気信号に変換する光ファイバモジュールと，前記光ファイバモジュールにより伝達されたデジタル電気信号同士を合成し，合成後の信号を無線信号として送信する子機と，を備えるようにした。

一実施形態の伝送装置は，複数のデジタルoutphasing信号を生成するデジタルベースバンド処理部と，前記デジタルoutphasing信号を中間周波数にて直交変調する直交変調器を備えるようにした。

本発明によれば，装置構成を減らすことができ，低コスト化，高効率化（すなわち低電力化）を達成できる光無線伝送システムを提供することができる。

実施の形態１に係る光無線伝送システムの一例を示すブロック図である。 ＯＰ１（ｔ）とＲｅｃ（ＯＰ１（ｔ））のスペクトルである。 周波数設定器１０３で設定される中間周波数f_IFが,図2の場合より低く設定された場合のスペクトルを示す。 周波数設定器１０３で設定される中間周波数f_IFを変化させたときの,所望帯域における歪量,および,信号対歪電力比をプロットしたグラフである。 矩形化器の入力信号及び出力信号を示すグラフである。 実施の形態２に係る光無線伝送システムの一例を示すブロック図である。 実施の形態３に係る子機の一例を示すブロック図である。 実施の形態４に係る子機の一例を示すブロック図である。 合成器１２１の出力スペクトルの一例を示すグラフである。 合成器１２１の出力スペクトルの一例を示すグラフである。 実施の形態４に係る子機の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態５に係る子機の一例を示すブロック図である。 実施の形態６に係る子機の一例を示すブロック図である。

以下,本発明を適用した具体的な実施形態について,図面を参照しながら詳細に説明する。但し,本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また,説明を明確にするため,以下の記載及び図面は,適宜,簡略化されている。また，各図面において，同一の要素には同一の符号が付されており，必要に応じて重複説明は省略されている。

以下，図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

実施の形態１
図１は，実施の形態１に係る光無線伝送システムの一例を示すブロック図である。図１において，光無線伝送システム１０は，伝送装置１００と，光ファイバモジュール１１０と，子機１２０と，を備える。

伝送装置１００は，デジタルベースバンド信号処理器（DBB）１０１と，直交outphasing信号生成器１０２と，周波数設定器１０３と，直交変調器１０４−１と，直交変調器１０４−２と，矩形化器１０５−１と，矩形化器１０５−２とを備える。

デジタルベースバンド信号処理器１０１は，２つの直交無線信号I,Qを生成する。そして，デジタルベースバンド信号処理器１０１は，直交無線信号I,Qを直交outphasing信号生成器１０２に出力する。ここで，直交無線信号I,Qは，互いに直交するベースバンド周波数の電気信号である。

直交outphasing信号生成器１０２は，直交無線信号I,Qから，outphasing信号の元となる２組の直交outphasing信号I1’,Q1’およびI2’, Q2’を生成する。そして，直交outphasing信号生成器１０２は，信号I1’,Q1’を直交変調器１０４−１に出力する。また，直交outphasing信号生成器１０２は，信号I2’, Q2’を直交変調器１０４−２に出力する。

周波数設定器１０３は，中間周波数f_IFを制御する。具体的には，周波数設定器１０３は，設定した中間周波数f_IFを直交変調器１０４−１及び直交変調器１０４−２に指示する。また，周波数設定器１０３は，子機内部のＬＯ信号生成器で生成するローカル信号（ＬＯ信号）の周波数を制御する，ＬＯ調整信号を生成する。具体的には，周波数設定器１０３は，設定したローカル信号の周波数を子機１２０のＬＯ信号生成器１２２に指示する。ＬＯ調整信号は，無線信号に比較すると十分低速であるので，ＬＯ調整信号の伝送装置１００から子機１２０への伝送媒体には，同軸ケーブル等の金属線を用いてもよいし，光モジュールを用いてもよい。
これらの制御の詳細は，後述する。

直交変調器１０４−１は，入力される１組の直交信号I1’,Q1’を，中間周波数f_IFにて直交変調する。そして，直交変調器１０４−１は，直交変調された信号OP1を矩形化器１０５−１に出力する。直交変調器１０４−１の出力信号OP1は，下記の式（１）で記載される。
OP1 = cosω_IF t ・I1’+ sinω_IF t・Q1’ （１）
ここで，ω_IFは，中間周波数ｆ_IFに2πを掛け合わせた角周波数である。

直交変調器１０４−２も同様に，入力される１組の直交信号I2’, Q2’を，中間周波数f_IFにて直交変調する。そして，直交変調器１０４−２は，直交変調された信号OP2を矩形化器１０５−２に出力する。ＯＰ２は,下記の式（１−２）で記載される。
OP2 = cosω_IF t ・I2’+ sinω_IF t・Q2’ （１−２）

矩形化器１０５−１は，入力される信号OP1をゼロ比較にて，矩形化する。そして，矩形化器１０５−１は，矩形化された信号S1をＥ／Ｏ変換器１１１−１に出力する。同様に，矩形化器１０５−２は，入力される信号OP2をゼロ比較にて，矩形化する。そして，矩形化器１０５−２は，矩形化された信号S2をＥ／Ｏ変換器１１１−２に出力する。

上述した伝送装置１００を構成する回路ブロックは，すべてデジタル回路として実装されており，クロック信号に同期して動作する。

次に，光ファイバモジュール１１０の構成について説明する。光ファイバモジュール１１０は，Ｅ／Ｏ変換器１１１−１と，Ｅ／Ｏ変換器１１１−２と，光ファイバ１１２−１と，光ファイバ１１２−２と，Ｏ／Ｅ変換器１１３−１と，Ｏ／Ｅ変換器１１３−２と，を備える。

Ｅ／Ｏ変換器１１１−１は，電気信号である信号S1を光信号に変換する。そして，Ｅ／Ｏ変換器１１１−１は，光ファイバ１１２−１を介して光信号をＯ／Ｅ変換器１１３−１に送信する。

Ｅ／Ｏ変換器１１１−２は，電気信号である信号S2を光信号に変換する。そして，Ｅ／Ｏ変換器１１１−２は，光ファイバ１１２−２を介して光信号をＯ／Ｅ変換器１１３−２に送信する。

Ｏ／Ｅ変換器１１３−１は，Ｅ／Ｏ変換器１１１−１から送信された光信号を電気信号に変換する。そして，Ｏ／Ｅ変換器１１３−１は，変換された電気信号を子機１２０の合成器１２１に出力する。

Ｏ／Ｅ変換器１１３−２は，Ｅ／Ｏ変換器１１１−２から送信された光信号を電気信号に変換する。そして，Ｏ／Ｅ変換器１１３−２は，変換された電気信号を子機１２０の合成器１２１に出力する。

また，子機１２０は，合成器１２１と，ＬＯ信号生成器１２２と，ミキサ回路１２３と，電力増幅器１２４と，アンテナ１２５と，を備える。

合成器１２１は，Ｏ／Ｅ変換器１１３−１から送信された電気信号と，Ｏ／Ｅ変換器１１３−２から送信された電気信号を合成する。そして，合成器１２１は，合成後の信号をミキサ回路１２３に出力する。

ＬＯ信号生成器１２２は，周波数設定器１０３から指示された周波数のローカル信号を生成する。そして，ＬＯ信号生成器１２２は，ローカル信号をミキサ回路１２３に出力する。

ミキサ回路１２３は，合成器１２１で合成された信号にローカル信号を混合することにより，周波数変換を行う。そしてミキサ回路１２３は，周波数変換された信号を電力増幅器１２４に出力する。ミキサ回路１２３においては，出力信号の周波数は，入力信号の周波数と，ＬＯ信号の周波数の和，もしくは，差に等しい。ＬＯ信号の周波数は，周波数設定器１０３からのＬＯ調整信号にて，制御することができる。

電力増幅器１２４は，ミキサ回路１２３により周波数変換された信号を増幅する。そして，電力増幅器１２４は，増幅後の信号をアンテナ１２５に出力する。
アンテナ１２５は，電力増幅器１２４の出力を空中に電波として放射する。

次に図１に示した光無線伝送システム１０の動作について説明する。
まず，伝送装置１００のデジタルベースバンド信号処理器１０１において，直交無線信号I(t),Q(t)が生成される。ここで，直交無線信号I(t),Q(t)は，振幅信号A(t)，位相信号θ（t）を用いて，下記の式（２）及び式（３）で記載できる。
I(t) = A(t) cosθ(t) （２）
Q(t) = A(t) sinθ(t) （３）
なお，下記の式（４）及び式（５）も成立する。

そして，直交outphasing信号生成器１０２は，直交無線信号Ｉ(t), Ｑ(t)から，下記の式（６）〜（１０）に従って，直交outphasing信号I1’(t),Q1’ (t)およびI2’ (t),Q2’ (t)を生成する。
I1’(t) = cos(θ(t) + θamp(t)) （６）
Q1’(t) = sin(θ(t) + θamp(t)) （７）
I2’(t) = cos(θ(t) - θamp(t)) （８）
Q2’(t) = sin(θ(t) - θamp(t)) （９）
θamp(t)=Arccos(A(t)/2) （１０）

２つの直交変調器１０４−１，１０４−２において，直交変調器１０４−１には，Ｉ１’，Ｑ１’が，直交変調器１０４−２には，Ｉ２’，Q2’が入力される。そして２つの直交変調器１０４−１，１０４−２は，outphasing信号OP1，OP2を出力する。

直交変調器１０４−１の出力OP1(t)は，下記の式（１１）に示される振幅一定の信号である。式（１１）は，式（１）において，Ｉ１’に式（6）の右辺を，Ｑ１’に式（７）の右辺を代入することで得られる。
OP1(t)= cos(ω_ＩＦ・t - θ(t) - θamp(t)) （１１）

同様に，直交変調器１０４−２の出力OP2(t)は，下記の式（１２）に示される，振幅一定の信号である。式（１２）は，式（１−２）において，Ｉ2’に式（8）の右辺を，Ｑ2’に式（9）の右辺を代入することで得られる。
OP2(t)= cos(ω_ＩＦ・t - θ(t) + θamp(t)) （１２）
なお，OP1とOP2の和は，下記の式（１３）に示すように，中間周波数信号IF(t)になる。
IF(t) = A(t) cos(ω_ＩＦ・t - θ(t) ) （１３）
上記式の右辺は，振幅信号A(t)，位相信号θ(t)，キャリア周波数が中間周波数f_IFである無線信号の一般式である。また，式（１）に記載の直交変調器の入出力の関係式において，I1’，Q1’に，I(t)，Q(t)を代入して得られる式に相当する。

以上，信号OP1と信号OP2は，振幅一定の信号である。そして，信号OP1と信号OP2の和をとることにより，直交無線信号I(t) ,Q(t)を直交変調して得られる信号と一致する。

矩形化器１０５−１及び１０５−２は，各々，outphasing信号OP1，OP2を入力とし，outphasing信号OP1，OP2の値がゼロより大きい場合は，1を，ゼロより小さい場合は，-1を出力する。なお，outphasing信号OP1，OP2の値がゼロである場合，1もしくは，-1のいずれかに対応させるが，どちらでも構わない。すなわち，矩形化器１０５−１及び１０５−２の出力信号S1(t)，S2(t)は，1もしくは-1の２値のデジタル信号である。

矩形化器１０５−１及び１０５−２の出力である矩形outphasing信号S1，S2は，下記の式（１３）及び（１４）で記載される。
S1(t) = OP1(t) + Rec(OP1(t)) （１３）
S2(t) = OP2(t) + Rec(OP2(t)) （１４）
ここで，関数Rec(OP1(t)),および,Rec(OP2(t))は，矩形化処理により発生する信号歪成分であり，各々,矩形化器１０５−１または１０５−２の出力信号と入力信号の差分に相当する。

この矩形outphasing信号S1，S2は，光ファイバモジュール１１０を介して，子機１２０へ伝送される。子機１２０では，合成器１２１において，入力信号であるS1，S2の和を出力する。出力信号Scomb(t)は，下記の式（１５）で記載される。
Scomb(t) = S1(t) + S2(t) = OP1(t) + OP2(t) + Rec(OP1(t)) + Rec(OP2(t)) （１５）
式（１５）の右辺において，OP1とOP2の和は,式（１１）,（１２）,（１３）に示すように中間周波数信号IF(t)になる。したがって，Scomb(t)は，下記の式（１６）に示すように，所望成分である中間周波数信号IF(t)が含まれる。
Scomb(t) = IF(t) + Rec(OP1(t)) + Rec(OP2(t)) （１６）
Scomb(t)が入力されるミキサ回路１２３の出力信号には，外部ＬＯ信号の周波数をf_LOとすると，下記２つの周波数成分が含まれる。
f_LO + f_IF
f_LO - f_IF

上記２つの周波数成分は，フィルタ等を用いて，いずれかが選択される。そして，選択された周波数成分はアンテナ１２５から放射される。

アンテナ１２５から放射する無線信号の周波数として，ターゲット値をf_DESとすると，外部ＬＯ信号の周波数f_LOは，f_DES-f_IF，もしくは，f_DES + f_IFに設定される必要がある。

伝送装置１００の周波数設定器１０３は，直交変調器１０４−１及び１０４−２で使用される中間周波数f_IFを，下記に示すように，信号対歪特性が所定の値以上になるように設定する。そして，周波数設定器１０３は，この設定と同時に，外部ＬＯ信号の周波数f_LOを，アンテナ１２５から照射する無線信号の周波数がターゲット値となるように，設定する。

次に，信号歪みについて図２を用いて説明する。図２は，ＯＰ１（ｔ）とＲｅｃ（ＯＰ１（ｔ））のスペクトルである。図２において，縦軸は信号強度を示す。また横軸は周波数を示す。

前述したように，OP1(t)は，outphasing信号であり，所望信号の位置づけである。一方，Rec(OP1(t))は，矩形化器１０５−１で矩形処理した際に発生する信号歪であり，不要信号の位置づけである。一般的に，矩形化処理を行うと，矩形化前の信号が占める周波数帯の奇数倍付近に歪が発生する。特に，３倍の周波数付近に強い歪成分が発生する。

Rec(OP1(t))は，f_IFの３倍付近にピークを持った広帯域成分であり，所望帯域であるf_IF近傍まで，裾野を引くように広がる。また，本歪成分は，矩形化前の信号帯域が広いほど，強い強度を持って広範囲に広がり，信号チャネル，および，隣接チャネル帯域での強度も大きくなる。

図３に，周波数設定器１０３で設定される中間周波数f_IFが,図2の場合より低く設定された場合のスペクトルを示す。図３において，縦軸は信号強度を示す。また横軸は周波数を示す。

図３に示すように，同じ帯域の信号に対して，f_IFを低く設定すると，Rec(OP1(t))のピークが，f_IFに近づくため，所望チャネル，および，隣接チャネルにおける本Rec(OP1(t))の成分は増加する。
図4は,周波数設定器１０３で設定される中間周波数f_IFを変化させたときの,所望帯域における歪量,および,信号対歪電力比をプロットしたグラフである。図４における歪Ａは,所望帯域におけるRec(OP1(t))の強度であり,f_IFを小さくするほど，大きくなる。

次に，矩形化器１０５−１の信号処理について図５を用いて説明する。図５は，矩形化器の入力信号及び出力信号を示すグラフである。図５において，縦軸は信号の電圧値を示す。また横軸は時刻を示す。図５では，矩形化器１０５−１の入出力信号である，outphasing信号OP1(t)，矩形outphasing信号S1(t)の時間波形を示す。伝送装置１００は，クロック信号に同期して動作しているため，OP1(t)，S1(t)ともに，クロックエッジに同期して値が更新される。なお，クロック周波数をf_CLKと表記し，f_CLKの逆数であるクロック周期をT_CLKと表記する。また，理想波形として，連続時間の理想outphasing信号，および，理想矩形outphasing信号を，各々，OP1(t)，S1(t)に重ねて示す。なお，ここでいう連続時間波形とは，クロック周波数を無限に高く設定した波形と同一である。OP1(t)，S1（t）は，該当する理想波形をゼロ次ホールドでサンプリングした波形と同一である。

ここで，S1(t)と，理想矩形outphasing信号の波形において，high/low遷移点の時間差をT_errとする。S1(t)は，理想矩形outphasing信号をゼロ次ホールドでサンプリングした波形であることを考慮すると，T_errは，ゼロ以上T_CLK未満の値である。また，T_errの取りうる値について，確率密度関数は一定であると考えられるので，平均値は，ゼロとT_CLKの中間値であるT_CLK/2である。また，S1のキャリア周波数は，中間周波数f_IFであるので，矩形化器１０５−１で発生する位相歪は，近似的に2π・f_IF・T_CLK/2である。すなわち，位相歪は，f_IFが大きくなるほど，増加する。図４では，本歪量を歪Ｂとし，プロットしている。

図４に示したように，歪Ａと歪Ｂは，f_IＦに対して，逆の依存性を示す。具体的には，歪Ａは,f_IFが小さくなるほど増加し,歪Ｂは,f_IFが大きくなるほど増加する。よって,信号対歪電力比は，極端にf_IFが小さい場合は，歪Ａが支配的となって減少し，逆に，極端にf_IFが高い場合は，歪Ｂが支配的となって減少する。したがって，f_IFとしては，信号対歪電力比が最大となる中間値f_{IF_OPT}が存在する。

前述した周波数設定器１０３は，伝送装置１００において，f_{IF_OPT}を含め，所定の値以上の信号対歪電力比が得られるf_IFを選択する。

歪Ａおよび歪Ｂの歪量と，信号対歪電力比の関係は，パラメータが与えられれば，理論解析，シミュレーション解析により求めることができる。これらのパラメータは，用いる無線信号の種類（LTE,5GNR,WiFiなど）や信号帯域幅，伝送装置に提供されるクロック周波数，中間周波数等である。周波数設定器１０３では，これらのパラメータと信号対歪電力量のテーブルを持つことで，信号対歪電力比が所定の値以上となる，中間周波数を選択することができる。

このように実施の形態１の光無線伝送システムによれば，outphasing信号を全てデジタル回路構成で実現できるため，子機のみならず，伝送装置にもデジタル-アナログ変換機（ＤＡＣ）を含めたアナログブロックを備える必要がない。この結果は，装置構成を簡素化することができ，低コスト化，高効率化（すなわち低電力化）を達成できる。また，周波数設定器により，所定の値以上の信号対歪電力比となる中間周波数を選択することができる。

また，実施の形態１の光無線伝送システムによれば，伝送装置で生成したデジタルベースバンド信号は，パラシリ変換されたのち，光ファイバを経由して，弱電エリアに設置される子機に送信される。そして，子機にて，シリパラ変換，デジタルアナログ変換及び高周波変換されて，アンテナより放射される。実施の形態１の光無線伝送システムによれば，伝送装置を集約局に配置することで，地下街などの弱電エリアに配置するネットワーク装置は，小型・軽量な子機のみに限定することができる。この結果，比較的，多くの場所で設置できることや，場所レンタル費用や工事費用の抑制ができるなどのメリットが得られる。

実施の形態２
実施の形態２では，複数の電気信号を波長の異なる光信号で波長多重する例について説明する。図６は，実施の形態２に係る光無線伝送システムの一例を示すブロック図である。図６において，図１と同一の構成は，同じ番号を付して説明を省略する。図６において，光無線伝送システム６０は，伝送装置１００と，波長多重対応光ファイバモジュール６１０と，子機１２０と，を備える。

波長多重対応光ファイバモジュール６１０は，波長多重対応Ｅ／Ｏ変換器６１１と，１本の光ファイバ６１２と，波長多重対応Ｏ／Ｅ変換器６１３とを備える。

波長多重対応Ｅ／Ｏ変換器６１１は，複数の電気信号を入力とし，各電気信号を，波長の異なる光信号に変換し，１本の光ファイバ６１２に出力する。すなわち，波長多重対応Ｅ／Ｏ変換器６１１は，矩形化器１０５−１及び矩形化器１０５−２の電気信号を互いに波長の異なる光信号に変換する。そして，波長多重対応Ｅ／Ｏ変換器６１１は，光信号を１本の光ファイバ６１２に出力する。

波長多重対応Ｏ／Ｅ変換器６１３は，１本の光ファイバ６１２から伝送されてくる，複数の波長の異なる光信号を，波長ごとに分離し，各々電気信号として出力する。

実施の形態２では，伝送装置１００で生成される矩形outphasing信号S1，S2が，波長多重対応光ファイバモジュール６１０を介して，子機１２０に伝送される。また，伝送装置１００の周波数設定器１０３で生成されるＬＯ調整信号は，実施の形態１と同様に，同軸ケーブル等の金属線や，波長多重対応光ファイバモジュール６１０を介して，伝送装置から子機に伝送される。

このように，実施の形態２の光無線伝送システムによれば，矩形outphasing信号S1，S2を，伝送装置と子機の間において，１本の光ファイバで伝送することができる。実施の形態１では，光ファイバを２本必要になったことを考慮すると，実施の形態２は，光ファイバ配線の本数を低減できる。この結果，実施の形態２の光無線伝送システムは，ケーブル配線の部材コストのほか，配線工事のコスト低減に貢献する。

実施の形態３
実施の形態３では，実施の形態１または２に係る光無線伝送システムの子機の一例について説明する。図７は，実施の形態３に係る子機の一例を示すブロック図である。図７において，子機７２０は，リミッタアンプ７２１−１と，リミッタアンプ７２１−２と，合成器１２１と，ＬＯ信号生成器１２２と，ミキサ回路１２３と，電力増幅器１２４と，アンテナ１２５と，を備える。

リミッタアンプ７２１−１は，入力される矩形信号の振幅レベルに依存することなく，出力信号の矩形信号の振幅レベルを所定値に変換する。そしてリミッタアンプ７２１−１は，変換後の矩形信号を合成器１２１に出力する。

同様に，リミッタアンプ７２１−２は，入力される矩形信号の振幅レベルに依存することなく，出力信号の矩形信号の振幅レベルを所定値に変換する。そしてリミッタアンプ７２１−２は，変換後の矩形信号を合成器１２１に出力する。

合成器１２１は，リミッタアンプ７２１−１から送信された電気信号と，リミッタアンプ７２１−２から送信された電気信号を合成する。そして，合成器１２１は，合成後の信号をミキサ回路１２３に出力する。

リミッタアンプ７２１−１及びリミッタアンプ７２１−２の詳細について以下に説明する。
伝送装置１００から出力される矩形outphasing信号S1，S2は，理想的に同レベルの振幅値として出力された場合においても，光ファイバモジュールを介して子機に入力されるまでの経路中で，信号劣化により，振幅値が変化する場合がある。S1(t)，およびS2(t)が，子機内部の合成器１２１に到達するまでに，振幅値が，各々，a倍,b倍となった場合，合成器の出力Scomb(t)は，下記の式（１７）で記載される。また，入力信号が理想状態（a=b=1）の場合の，合成器の出力であるScomb_ideal(t)は下記の式（１８）で記載される。
Scomb(t) = a・S1(t) + b・S2(t) = a・（S1(t) + S2(t)）- (a-b)・S2(t)
= a・Scomb_ideal(t) - (a-b)・S2(t) （１７）
Scomb_ideal(t) = OP1(t) + OP2(t) + Rec(OP1(t)) + Rec(OP2(t)) （１８）

式（１７）からわかるように，aとbが等しくない場合においては，S2(t)の信号が，合成器１２１の出力に漏洩する。すなわち，子機のアンテナ１２５から，S2(t)が放射される。このことは，不要信号が放射されることを意味し，高周波無線信号の信号対雑音電力比が劣化することを意味する。

このように，実施の形態３の子機によれば，リミッタアンプ７２１−１及びリミッタアンプ７２１−２の出力の振幅レベルを揃えることができるため，矩形信号S1,S2の振幅レベルを，合成器１２１の入力点で揃えることができる。すなわち，理想的にはa=bとなり，上記S2(t)の不要波が漏洩しない。また，aとbが厳密に一致しなくても，不要波S2(t)のレベルは小さくなる。よって，高周波無線信号の信号対雑音電力比の劣化を大幅に抑えることができる。

実施の形態４
実施の形態４では，実施の形態１または２に係る光無線伝送システムの子機の一例について説明する。図８は，実施の形態４に係る子機の一例を示すブロック図である。図８において，子機８２０は，遅延器８２１−１と，遅延器８２１−２と，モニタ８２２と，合成器１２１と，ＬＯ信号生成器１２２と，ミキサ回路１２３と，電力増幅器１２４と，アンテナ１２５と，を備える。

遅延器８２１−１は，Ｏ／Ｅ変換器１１３−１から送信された電気信号をモニタ８２２が指示する遅延量で遅延させた後，合成器１２１に出力する。

同様に遅延器８２１−２は，Ｏ／Ｅ変換器１１３−２から送信された電気信号をモニタ８２２が指示する遅延量で遅延させた後，合成器１２１に出力する。

モニタ８２２は，合成器１２１において合成された電気信号の歪成分に基づいて遅延器８２１−１及び遅延器８２１−２に指示する遅延量を算出する。そして，モニタ８２２は，各々の遅延量を遅延器８２１−１及び遅延器８２１−２に指示する。

合成器１２１は，遅延器８２１−１から出力された電気信号と，遅延器８２１−２から出力された電気信号を合成する。そして，合成器１２１は，合成後の信号をＬＯ信号生成器１２２及びモニタ８２２に出力する。

子機８２０の詳細な動作について以下に説明する。図９及び図１０は，合成器１２１の出力スペクトルの一例を示すグラフである。図９及び図１０において縦軸は，合成器１２１の出力信号の強度を示す。また横軸は周波数を示す。

伝送装置１００から出力される２つの矩形outphasing信号S1とS2が，タイミングが一致して合成器１２１に入力された場合，合成器１２１の出力信号は，所望のスペクトルとなる。中間周波数近傍の本スペクトルを図９に示す。一方で，S1とS2のタイミングが不一致の場合，図１０に示すように，所望のスペクトル近傍から遠方に向け，スカート特性を持った歪成分が発生する。この歪成分は，S1とS2のタイミングずれが大きいほど強くなる。モニタ８２２は，本歪成分の強度を検出する機能を有する。

実施の形態４における遅延量の制御方法を，フローチャートを用いて説明する。図１１は，実施の形態４に係る子機の動作の一例を示すフローチャートである。図１１では，S1向けに遅延量を調整する遅延器８２１−１をφ１，S2向け遅延量を調整する遅延器８２１−２をφ２とする。

まず，ステップＳ１１０１において，φ１に遅延量を与え，ステップＳ１１０２に進む。
次に，ステップＳ１１０２において，モニタ８２２にて，歪成分が減少するかをモニタする。ステップＳ１１０２において，歪成分が減少する場合，ステップＳ１１０３に進む。また，歪成分が減少しない場合，ステップＳ１１０４に進む。

ステップＳ１１０３において，さらに降下法を用いて，歪成分が最小となるφ１の遅延量を探索し，その値に固定し，動作を終了する。

ステップＳ１１０４においてφ１の遅延量を初期値に戻し，ステップＳ１１０５に進む。
ステップＳ１１０５において，φ２のみを遅延させ，ステップＳ１１０６に進む。

ステップＳ１１０６において，モニタ８２２にて，歪成分が減少するかをモニタする。ステップＳ１１０６において，歪成分が減少する場合，ステップＳ１１０７に進む。また，歪成分が減少しない場合，ステップＳ１１０８に進む。

ステップＳ１１０７において，さらに降下法を用いて，歪成分が最小となるφ２の遅延量を探索し，その値に固定し，動作を終了する。
ステップＳ１１０８において，φ２の遅延量を初期値に戻し，動作を終了する。

このように実施の形態４の子機によれば，信号の遅延量を調節することにより合成器の入力点では，タイミングを一致させた状態にすることができる。すなわち，タイミングずれによる，信号対歪比を改善することができる。

実施の形態５
図１２は，実施の形態５に係る子機の一例を示すブロック図である。図１２において，子機１２２０は，ＣＤＲ１２２１−１と，ＣＤＲ１２２１−２と，合成器１２１と，ミキサ回路１１２３と，電力増幅器１２４と，アンテナ１２５と，を備える。

ＣＤＲ１２２１−１及びＣＤＲ１２２１−２は，クロックに同期された電気信号（データ信号）から，クロック信号を抽出するＣＤＲ(clock data recovery)回路である。そして，ＣＤＲ１２２１−１は，クロック信号をミキサ回路１１２３に出力する。また，ＣＤＲ１２２１−１は，Ｏ／Ｅ変換器１１３−１から出力された電気信号を合成器１２１に出力する。同様にＣＤＲ１２２１−２は，Ｏ／Ｅ変換器１１３−２から出力された電気信号を合成器１２１に出力する。

合成器１２１は，ＣＤＲ１２２１−１から出力された電気信号と，ＣＤＲ１２２１−２から出力された電気信号を合成する。そして，合成器１２１は，合成後の信号をミキサ回路１１２３に出力する。

ミキサ回路１１２３は，合成器１２１で合成された信号にクロック信号を混合することにより，周波数変換を行う。そしてミキサ回路１１２３は，周波数変換された信号を電力増幅器１２４に出力する。

実施の形態５の子機では，伝送装置から出力される矩形信号S1およびS2に用いられている中間周波数をf_IF，クロック信号をf_CLKとすると，ミキサ回路の出力信号の周波数は，f_IFとf_CLKの和，もしくは，差となる。

このように実施の形態５の子機は，ＬＯ信号生成器が搭載されていないため，実施の形態１の子機に比べ，子機の小型化・低コスト化ができる。

実施の形態６
図１３は，実施の形態６に係る子機の一例を示すブロック図である。図１３において，子機１３２０は，合成器１２１と，電力増幅器１２４と，アンテナ１２５と，を備える。

合成器１２１は，Ｏ／Ｅ変換器１１３−１から送信された電気信号と，Ｏ／Ｅ変換器１１３−２から送信された電気信号を合成する。そして，合成器１２１は，合成後の信号を電力増幅器１２４に出力する。

電力増幅器１２４は，合成器１２１において合成された信号を増幅する。そして，電力増幅器１２４は，増幅後の信号をアンテナ１２５に出力する。

アンテナ１２５は，電力増幅器１２４の出力を空中に電波として放射する。すなわち，アンテナ１２５から放射される無線信号は，矩形outphasing信号S1，S2に用いられている，中間周波数に相当する。

このように実施の形態６の子機によれば，子機にＬＯ信号生成器・ミキサ回路が搭載されていないため，実施の形態１の子機に比べ，子機の小型化・低コスト化ができる。

なお，本発明は上記実施の形態に限られたものではなく，趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば，実施の形態１〜６は２つ以上の実施の形態の構成を組み合わせてもよい。

また，様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は,ハードウェア的には,ＣＰＵ,メモリ,その他の回路で構成することができ,ソフトウェア的には,メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって,これらの機能ブロックがハードウェアのみ,ソフトウェアのみ,またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり,いずれかに限定されるものではない。

また,上述したプログラムは,様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体を用いて格納され,コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は,様々なタイプの実体のある記録媒体を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は,磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク,磁気テープ,ハードディスクドライブ）,光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）,ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）,ＣＤ−Ｒ,ＣＤ−Ｒ／Ｗ,半導体メモリ（例えば,マスクＲＯＭ,ＰＲＯＭ（Programmable ROM）,ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）,フラッシュＲＯＭ,ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また,プログラムは,様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は,電気信号,光信号,及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は,電線及び光ファイバ等の有線通信路,又は無線通信路を介して,プログラムをコンピュータに供給できる。

１０，６０ 光無線伝送システム
１００ 伝送装置
１０１ デジタルベースバンド信号処理器
１０２ 直交outphasing信号生成器
１０３ 周波数設定器
１０４−１，１０４−２ 直交変調器
１０５−１，１０５−２ 矩形化器
１１０ 光ファイバモジュール
１１１−１，１１１−２ Ｅ／Ｏ変換器
１１２−１，１１２−２，６１２ 光ファイバ
１１３−１，１１３−２ Ｏ／Ｅ変換器
１２０，７２０，８２０，１２２０，１３２０ 子機
１２１ 合成器
１２２ ＬＯ信号生成器
１２３，１１２３ ミキサ回路
１２４ 電力増幅器
１２５ アンテナ
６１０ 波長多重対応光ファイバモジュール
６１１ 波長多重対応Ｅ／Ｏ変換器
６１３ 波長多重対応Ｏ／Ｅ変換器
７２１−１，７２１−２ リミッタアンプ
８２１−１，８２１−２ 遅延器
８２２ モニタ
１２２１−１，１２２１−２ ＣＤＲ

Claims (8)

1. 複数のデジタルoutphasing信号を生成するデジタルベースバンド処理部と，前記デジタルoutphasing信号を中間周波数にて直交変調する直交変調器と，サンプリング周波数に基づいて,所定の信号対歪電力比を満たす中間周波数を設定する周波数設定器を備え，前記直交変調器は，前記周波数設定器が設定する中間周波数にて前記デジタルoutphasing信号を直交変調する伝送装置と，
   直交変調されたデジタル電気信号を光信号に変換し，光ファイバで伝達し，前記光信号をデジタル電気信号に変換する光ファイバモジュールと，
   前記光ファイバモジュールにより伝達されたデジタル電気信号同士を合成し，合成後の信号を無線信号として送信する子機と，を備える光無線伝送システム。
2. 前記光ファイバモジュールは，直交変調された複数のデジタル電気信号を波長多重化して光ファイバで伝達する，請求項１に記載の光無線伝送システム。
3. 前記子機は，前記光ファイバモジュールにより伝達されたデジタル電気信号の振幅レベルを所定値に変換し，変換後のデジタル電気信号同士を合成し，合成後の信号を無線信号として送信する請求項１に記載の光無線伝送システム。
4. 前記伝送装置は，
   前記無線信号の周波数を前記中間周波数で加算または減算したLO周波数を前記子機に指示する周波数設定器を備え，
   前記子機は，
   前記光ファイバモジュールにより伝達されたデジタル電気信号の振幅レベルを所定値に変換するリミッタアンプと，
   変換後のデジタル電気信号同士を合成する合成器と，
   前記LO周波数の信号を生成するLO信号生成器と，
   合成後の信号に前記LO周波数の信号を混合する混合器と，
   混合後の信号を無線信号として送信するアンテナとを，備える請求項３に記載の光無線伝送システム。
5. 前記子機は，前記光ファイバモジュールにより伝達されたデジタル電気信号のタイミングを一致させ，タイミングを一致させたデジタル電気信号同士を合成し，合成後の信号を無線信号として送信する請求項１に記載の光無線伝送システム。
6. 前記伝送装置は，
   前記無線信号の周波数を前記中間周波数で加算または減算したLO周波数を前記子機に指示する周波数設定器を備え，
   前記子機は，前記光ファイバモジュールにより伝達されたデジタル電気信号を遅延させる遅延器と，
   デジタル電気信号同士のタイミングを一致させる遅延量を算出し，前記遅延器に指示するモニタと，
   タイミングを一致させたデジタル電気信号同士を合成する合成器と，
   前記LO周波数の信号を生成するLO信号生成器と，
   合成後の信号に前記LO周波数の信号を混合する混合器と，
   混合後の信号を無線信号として送信するアンテナと，を備え，
   前記モニタは，合成後の信号に基づいて遅延量を算出する請求項５に記載の光無線伝送システム。
7. 前記子機は，前記光ファイバモジュールにより伝達されたデジタル電気信号からクロック信号を抽出し，デジタル電気信号同士を合成し，合成後の信号に前記クロック信号を混合し，混合後の信号を無線信号として送信する請求項１に記載の光無線伝送システム。
8. 前記子機は，
   前記光ファイバモジュールにより伝達されたデジタル電気信号からクロック信号を抽出するＣＤＲと，
   デジタル電気信号同士を合成する合成器と，
   合成後の信号に前記クロック信号を混合する混合器と，
   混合後の信号を無線信号として送信するアンテナと，を備える請求項７に記載の光無線伝送システム。

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