JP2022040904A - Beam control device - Google Patents

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Abstract

To provide a technique for suppressing an increase in the bandwidth of an optical signal transmitted from a control site.SOLUTION: A beam control device includes determining means that determines the phase of each of a plurality of modulated signals and a plurality of sine wave signals, phase control means that controls the phase of each of the plurality of modulated signals and the plurality of sine wave signals according to the determination of the determination means, and generation means that generates an optical signal including a plurality of modulated light beams corresponding to the plurality of modulated signals and a plurality of optical tone signals corresponding to the plurality of sine wave signals, in which modulated light beams and optical tone signals are alternately arranged at equal intervals in a frequency region, on the basis of the plurality of modulated signals and the plurality of sine wave signals after phase control, and the determination means pairs one optical tone signal and one modulated light beam adjacent in the frequency region in the optical signal, and determines the phase of each of the plurality of modulated signals and the plurality of sinusoidal signals such that the phase of each electric signal obtained by photoelectric conversion of each pair of signals included in the optical signal becomes a target value.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、無線信号を送信するアンテナサイトとは異なるサイトから送信ビームを制御する技術に関する。 The present invention relates to a technique for controlling a transmission beam from a site different from an antenna site that transmits a radio signal.

複数のアンテナ(又は、複数のアンテナ素子を有する1つのアレイアンテナ)から送信される無線信号のビームを電気的に制御するビームフォーミング技術が無線通信において使用されている。ビームフォーミングのために、情報を搬送する無線周波数の変調信号(電気信号)は、アンテナの数だけ分岐される。分岐後の各変調信号の位相(又は、振幅及び位相)を調整し、対応するアンテナから無線信号として送信することで所望のビームが形成される。 Beamforming technology that electrically controls the beam of a radio signal transmitted from a plurality of antennas (or one array antenna having a plurality of antenna elements) is used in wireless communication. For beamforming, the radio frequency modulation signal (electrical signal) that carries the information is branched by the number of antennas. The desired beam is formed by adjusting the phase (or amplitude and phase) of each modulated signal after branching and transmitting as a radio signal from the corresponding antenna.

非特許文献1~非特許文献3は、アンテナが設置され、無線信号を送受信するアンテナサイトに各変調信号の位相を独立して制御するためのデバイスを設けることなく、アンテナサイトとは異なるサイト(以下、制御サイト)から送信ビームを制御する構成を開示している。図1は、非特許文献1~非特許文献3が開示するビーム制御構成の説明図である。なお、図1においては、アンテナサイトに6つのアンテナが設置されているものとしている。 Non-Patent Document 1 to Non-Patent Document 3 are sites different from the antenna site without providing a device for independently controlling the phase of each modulated signal at the antenna site where the antenna is installed and the radio signal is transmitted / received. Hereinafter, the configuration for controlling the transmission beam from the control site) is disclosed. FIG. 1 is an explanatory diagram of a beam control configuration disclosed in Non-Patent Documents 1 to 3. In FIG. 1, it is assumed that six antennas are installed at the antenna site.

制御サイトは、図1に示す光信号をアンテナサイトに送信する。光信号は、6つの光トーン信号(連続光)と、6つの変調光と、を周波数多重(波長多重)したものである。なお、図1においては、矢印が光トーン信号を示し、四角形が変調光を示している。6つの変調光は、それぞれ、連続光を、同じ情報を搬送する同じ電気信号により同じ変調方式で変調したものである。例えば、6つの変調光は、同じ変調光それぞれを異なる周波数に周波数変換することで生成され得る。1つの変調光は、1つの光トーン信号に対応付けられてペアを形成している。本例では、アンテナサイトの6つのアンテナに対応して6つのペア#1~ペア#6が存在する。同じペア内の光トーン信号と、変調光の中心周波数との周波数差は、いずれも同じ値(本例ではfm)である。 The control site transmits the optical signal shown in FIG. 1 to the antenna site. The optical signal is a frequency-multiplexed (wavelength-multiplexed) of six optical tone signals (continuous light) and six modulated lights. In FIG. 1, an arrow indicates an optical tone signal, and a quadrangle indicates a modulated light. Each of the six modulated lights is a continuous light modulated by the same modulation method by the same electric signal carrying the same information. For example, the six modulated lights can be generated by frequency-converting each of the same modulated lights to a different frequency. One modulated light is associated with one optical tone signal to form a pair. In this example, there are 6 pairs # 1 to # 6 corresponding to the 6 antennas at the antenna site. The frequency difference between the optical tone signal in the same pair and the center frequency of the modulated light is the same value (fm in this example).

アンテナサイトにおいては、図1に示す光信号の周波数分離を行って、各ペアに対応する光信号を取り出して、各光信号を個別に光電変換する。1つの光トーン信号と1つの変調光とを含む光信号を光電変換することで、変調光に対応する変調信号(電気信号)が得られる。この変調信号の中心周波数は、ペア内の光トーン信号と変調光の中心周波数との差である。つまり、図1の例では、6つのペアに対応する6つの光信号それぞれを光電変換して得られる6つの変調信号の中心周波数はいずれも同じfmとなる。fmを無線周波数帯の周波数に設定することで、各変調信号は、無線周波数帯の信号となる。つまり、図1は、所謂、RoF(Radio over Fiber)システムでもある。したがって、光電変換で得られた変調信号は、増幅後、対応するアンテナから無線信号として送信される。ここで、ペアを含む光信号を光電変換して得られる変調信号の位相は、光トーン信号の位相により変化する。したがって、各光トーン信号の位相を制御サイトにおいて制御することで、制御サイトから送信ビームを制御することができる。 At the antenna site, the frequency of the optical signal shown in FIG. 1 is separated, the optical signal corresponding to each pair is taken out, and each optical signal is individually photoelectrically converted. By photoelectric conversion of an optical signal including one optical tone signal and one modulated light, a modulated signal (electric signal) corresponding to the modulated light can be obtained. The center frequency of this modulated signal is the difference between the optical tone signal in the pair and the center frequency of the modulated light. That is, in the example of FIG. 1, the center frequencies of the six modulated signals obtained by photoelectric conversion of each of the six optical signals corresponding to the six pairs are all the same fm. By setting fm to the frequency of the radio frequency band, each modulated signal becomes a signal of the radio frequency band. That is, FIG. 1 is also a so-called RoF (Radio over Fiber) system. Therefore, the modulated signal obtained by photoelectric conversion is amplified and then transmitted as a radio signal from the corresponding antenna. Here, the phase of the modulated signal obtained by photoelectric conversion of the optical signal including the pair changes depending on the phase of the optical tone signal. Therefore, by controlling the phase of each optical tone signal at the control site, the transmission beam can be controlled from the control site.

高橋浩、「RoF伝送における光位相制御を用いた高周波信号の位相シフト法」、電子情報通信学会ソサイエティ大会、C-3-23、2019、2019年9月12日Hiroshi Takahashi, "Phase Shift Method for High Frequency Signals Using Optical Phase Control in RoF Transmission", Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Society Conference, C-3-23, 2019, September 12, 2019 高橋浩、「光位相制御を用いたRoF伝送における高周波信号の位相シフト法」、電子情報通信学会マイクロ波・ミリ波フォトニクス研究会、MWP2019-42、2019年11月27日Hiroshi Takahashi, "Phase Shift Method of High Frequency Signals in RoF Transmission Using Optical Phase Control", Microwave / Millimeter Wave Photonics Study Group, MWP2019-42, November 27, 2019 S.Akiba,et.al.,"Photonic Architecture for Beam Forming of RF Phased Array Antenna",in Optical Fiber Communication Conference,OSA Technical Digest(online)(Optical Society of America,2014),paper W2A.51S. Akiba, et. al. , "Photonic Architecture for Beam Forming of RF Phased Array Antenna", in Optical Fiber Communication Connection, OSA Technical Digital Digital Digital Digital (online) 51

現在、ビームを細かく制御するため、ビームフォーミング技術で使用するアンテナ数が増加している。非特許文献1~非特文献3の構成では、アンテナ数が増加すると、制御サイトとアンテナサイトとを接続する光伝送路に必要な帯域幅が増加する。しかしながら、制御サイトとアンテナサイトとを接続する光伝送路の帯域幅には上限があるため、制御サイトから送信される光信号の帯域幅の増加を抑える必要がある。 Currently, the number of antennas used in beamforming technology is increasing in order to finely control the beam. In the configurations of Non-Patent Documents 1 to 3, as the number of antennas increases, the bandwidth required for the optical transmission line connecting the control site and the antenna site increases. However, since there is an upper limit to the bandwidth of the optical transmission line connecting the control site and the antenna site, it is necessary to suppress an increase in the bandwidth of the optical signal transmitted from the control site.

本発明は、制御サイトから送信される光信号の帯域幅の増加を抑える技術を提供するものである。 The present invention provides a technique for suppressing an increase in the bandwidth of an optical signal transmitted from a control site.

本発明の一態様によると、電気信号を複数のアンテナから無線信号として送信することで形成される送信ビームを制御するビーム制御装置は、複数の変調信号及び複数の正弦波信号それぞれの位相を決定する決定手段と、前記複数の変調信号及び前記複数の正弦波信号それぞれの位相を前記決定手段の決定に従い制御する位相制御手段と、前記位相制御手段による位相制御後の前記複数の変調信号及び前記複数の正弦波信号に基づき、前記複数の変調信号に対応する複数の変調光と、前記複数の正弦波信号に対応する複数の光トーン信号を含む光信号であって、周波数領域において、変調光と光トーン信号が交互に等間隔で配置された前記光信号を生成する生成手段と、を備え、前記決定手段は、前記光信号において周波数領域で隣接する1つの光トーン信号及び1つの変調光をペアとし、前記光信号に含まれる各ペアの信号を光電変換して得られる前記電気信号それぞれの位相が目標値となる様に、前記複数の変調信号及び前記複数の正弦波信号それぞれの位相を決定することを特徴とする。 According to one aspect of the present invention, a beam control device that controls a transmission beam formed by transmitting an electric signal as a radio signal from a plurality of antennas determines the phase of each of a plurality of modulated signals and a plurality of sinusoidal signals. The determination means, the phase control means for controlling the phase of each of the plurality of modulated signals and the plurality of sinusoidal signals according to the determination of the determination means, the plurality of modulated signals after phase control by the phase control means, and the said. An optical signal including a plurality of modulated lights corresponding to the plurality of modulated signals and a plurality of optical tone signals corresponding to the plurality of sine wave signals based on the plurality of sine wave signals, and the modulated light in the frequency region. And the generation means for generating the optical signal in which the optical tone signals are alternately arranged at equal intervals, and the determination means is one optical tone signal and one modulated light adjacent to each other in the frequency region in the optical signal. The phases of the plurality of modulated signals and the phases of the plurality of sinusoidal signals so that the phase of each of the electric signals obtained by photoelectric conversion of the signals of each pair included in the optical signal becomes a target value. It is characterized by determining.

本発明によると、制御サイトから送信される光信号の帯域幅の増加を抑えることができうる。 According to the present invention, it is possible to suppress an increase in the bandwidth of an optical signal transmitted from a control site.

背景技術の説明図。Explanatory drawing of background technology. 一実施形態による、制御サイトのビーム制御装置がアンテナサイトの無線装置に送信する光信号を示す図。FIG. 6 shows an optical signal transmitted by a beam control device at a control site to a radio device at an antenna site according to an embodiment. 一実施形態によるビーム制御装置の構成図。The block diagram of the beam control apparatus by one Embodiment. 一実施形態による無線装置の構成図。A block diagram of a wireless device according to an embodiment.

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the following embodiments do not limit the invention according to the claims, and not all combinations of features described in the embodiments are essential to the invention. Two or more of the plurality of features described in the embodiments may be arbitrarily combined. In addition, the same or similar configuration will be given the same reference number, and duplicated explanations will be omitted.

図2は、本実施形態によるビーム制御装置が無線装置に送信する光信号を示している。なお、無線装置はアンテナサイトに設置され、ビーム制御装置は、アンテナサイトとは異なる場所の制御サイトに設置される。本実施形態によるRoFシステムは、各アンテナに供給される変調信号の位相を個別に制御するためのデバイスをアンテナサイトに設けることなく、制御サイトから送信ビームを制御する。なお、図2は、図1と同様に、アンテナサイトの無線装置が6つのアンテナを有し、この6つのアンテナによりビームを形成する場合を示している。 FIG. 2 shows an optical signal transmitted by the beam control device according to the present embodiment to the wireless device. The wireless device is installed at the antenna site, and the beam control device is installed at the control site at a place different from the antenna site. The RoF system according to the present embodiment controls the transmission beam from the control site without providing a device for individually controlling the phase of the modulated signal supplied to each antenna at the antenna site. Note that FIG. 2 shows a case where the wireless device at the antenna site has six antennas and a beam is formed by the six antennas, as in FIG. 1.

光信号は、4つの光トーン信号(連続光)51~54と、3つの変調光61~63と、を周波数領域において交互に配置したものである。光トーン信号と、隣接する変調光の中心周波数との差は、いずれも同じfmである。つまり、周波数領域において光トーン信号と変調光は交互に等間隔で配置されている。なお、fmは無線周波数帯の周波数とする。本実施形態でも、変調光は、隣接する光トーン信号に対応付けられてペアを形成している。但し、本実施形態においては、低周波側で隣接する光トーン信号と、高周波側で隣接する光トーン信号の両方が存在する変調光は、低周波側の光トーン信号及び高周波側の光トーン信号それぞれとペアを形成する。つまり、その様な変調光は、2つのペアそれぞれに属することになる。よって、図2の例では、図示する様に、アンテナサイトの無線装置の6つのアンテナに対応して6つのペア#1~ペア#6が形成される。なお、図2では存在しないが、低周波側で隣接する光トーン信号と、高周波側で隣接する光トーン信号のいずれかのみしか存在しない変調光は、1つの隣接する光トーン信号のみとペアを形成する。その様な変調光は、1つのペアのみに属することになる。 The optical signal is one in which four optical tone signals (continuous light) 51 to 54 and three modulated lights 61 to 63 are alternately arranged in the frequency domain. The difference between the optical tone signal and the center frequency of the adjacent modulated light is the same fm. That is, the optical tone signal and the modulated light are alternately arranged at equal intervals in the frequency domain. In addition, fm is a frequency of the radio frequency band. Also in this embodiment, the modulated light is associated with the adjacent optical tone signal to form a pair. However, in the present embodiment, the modulated light in which both the optical tone signal adjacent to each other on the low frequency side and the optical tone signal adjacent to each other on the high frequency side are present is the optical tone signal on the low frequency side and the optical tone signal on the high frequency side. Form a pair with each. That is, such modulated light belongs to each of the two pairs. Therefore, in the example of FIG. 2, as shown in the figure, six pairs # 1 to # 6 are formed corresponding to the six antennas of the radio device at the antenna site. Although not present in FIG. 2, the modulated light in which only one of the adjacent optical tone signal on the low frequency side and the adjacent optical tone signal on the high frequency side exists is paired with only one adjacent optical tone signal. Form. Such modulated light will belong to only one pair.

アンテナサイトの無線装置は、図2に示す光信号の周波数分離を行って、各ペアに対応する光信号を取り出して、各光信号を個別に光電変換する。1つの光トーン信号と1つの変調光とを含む光信号を光電変換することで、変調光に対応する変調信号(電気信号)が得られる。この変調信号の中心周波数は、ペア内の光トーン信号と変調光の中心周波数との差である。つまり、図2の例では、6つのペアに対応する6つの光信号それぞれを光電変換して得られる6つの変調信号の中心周波数はいずれも同じfmとなる。無線装置は、この6つの変調信号に対して、増幅やフィルタ処理等を行い、処理後の変調信号を対応するアンテナに出力する。6つの変調信号の位相を制御サイトから個別に制御することができれば、各変調信号の位相を独立して調整するデバイスを無線装置に設けることなく、制御サイトから送信ビームを制御することができる。 The radio device at the antenna site performs frequency separation of the optical signals shown in FIG. 2, extracts the optical signals corresponding to each pair, and performs photoelectric conversion of each optical signal individually. By photoelectric conversion of an optical signal including one optical tone signal and one modulated light, a modulated signal (electric signal) corresponding to the modulated light can be obtained. The center frequency of this modulated signal is the difference between the optical tone signal in the pair and the center frequency of the modulated light. That is, in the example of FIG. 2, the center frequencies of the six modulated signals obtained by photoelectric conversion of each of the six optical signals corresponding to the six pairs are all the same fm. The wireless device performs amplification, filtering, and the like on these six modulated signals, and outputs the processed modulated signal to the corresponding antenna. If the phases of the six modulated signals can be individually controlled from the control site, the transmitted beam can be controlled from the control site without providing a device for independently adjusting the phase of each modulated signal in the wireless device.

ここで、図1の構成では、光トーン信号及び変調光は1つのペアのみに属し、よって、各ペアは独立していた。したがって、各ペアの変調光の位相を同じとした上で、ペア内の光トーン信号の位相を制御サイトにおいて任意に調整することで、アンテナサイトで得られる各変調信号の位相を任意に制御することが可能であった。しかしながら、本実施形態の構成では、複数のペアに属する光トーン信号又は変調光が存在する。例えば、図2の構成において光トーン信号52は、ペア#2とペア#3の両方に属している。したがって、図1の構成に様に、各変調信号61~63の位相を同じとすると、ペア#2に対応する光信号を光電変換して得た変調信号と、ペア#3に対応する光信号を光電変換して得た変調信号は、共に、光トーン信号52の位相のみにより決定され、同じとなる。したがって、図2の構成では、変調光61~63の位相も、送信ビームに応じて制御する必要がある。以下、具体的に説明する。 Here, in the configuration of FIG. 1, the optical tone signal and the modulated light belong to only one pair, and therefore each pair is independent. Therefore, the phase of each modulated signal obtained at the antenna site is arbitrarily controlled by arbitrarily adjusting the phase of the optical tone signal in the pair at the control site while keeping the phase of the modulated light of each pair the same. It was possible. However, in the configuration of this embodiment, there are optical tone signals or modulated light belonging to a plurality of pairs. For example, in the configuration of FIG. 2, the optical tone signal 52 belongs to both pair # 2 and pair # 3. Therefore, assuming that the phases of the modulated signals 61 to 63 are the same as in the configuration of FIG. 1, the modulated signal obtained by photoelectric conversion of the optical signal corresponding to pair # 2 and the optical signal corresponding to pair # 3 The modulation signals obtained by photoelectric conversion of the above are both determined only by the phase of the optical tone signal 52 and are the same. Therefore, in the configuration of FIG. 2, it is necessary to control the phase of the modulated light 61 to 63 according to the transmission beam. Hereinafter, a specific description will be given.

まず、光トーン信号51~54の位相をθ51~θ54とし、変調光61~63の位相をθ61~θ63とし、ペア#1~ペア#6を光電変換して得られる変調信号を変調信号#1~#6とする。この場合、変調信号#1~#6の位相θ#1~θ#6は、以下の式(1)~(6)で与えられる。
θ#1=θ61-θ51 (1)
θ#2=θ52-θ61 (2)
θ#3=θ62-θ52 (3)
θ#4=θ53-θ62 (4)
θ#5=θ63-θ53 (5)
θ#6=θ54-θ63 (6)
なお、位相θ#1~θ#6は、形成する送信ビームにより決まる値、つまり、所望の送信ビームを形成するための目標値であり、よって、ビーム制御装置には既知の値である。また、位相θ#1~θ#6は、光トーン信号と変調光の位相差により決まるため、位相θ51~θ54及び位相θ61~θ63の内の1つは、任意の位相とすることができる。つまり、例えば、ビーム制御装置は、位相θ51の値を任意に決定することができる。そうすると、未知数は、位相θ52~θ54及び位相θ61~θ63の計6つとなり、式が6つあるため、ビーム制御装置は、所望の送信ビームを形成するための位相θ#1~θ#6と、任意に決定した位相θ51とに基づき、位相θ52~θ54及び位相θ61~θ63の値を決定することができる。
First, the phases of the optical tone signals 51 to 54 are set to θ 51 to θ 54 , the phases of the modulated lights 61 to 63 are set to θ 61 to θ 63 , and the modulated signals obtained by photoelectric conversion of pairs # 1 to pair # 6 are obtained. Modulated signals # 1 to # 6. In this case, the phases θ # 1 to θ # 6 of the modulation signals # 1 to # 6 are given by the following equations (1) to (6).
θ # 1 = θ 6151 (1)
θ # 2 = θ 5261 (2)
θ # 3 = θ 6252 (3)
θ # 4 = θ 5362 (4)
θ # 5 = θ 6353 (5)
θ # 6 = θ 5463 (6)
The phases θ # 1 to θ # 6 are values determined by the transmitted beam to be formed, that is, target values for forming a desired transmitted beam, and are therefore known to the beam control device. Further, since the phases θ # 1 to θ # 6 are determined by the phase difference between the optical tone signal and the modulated light, one of the phases θ 51 to θ 54 and the phases θ 61 to θ 63 is an arbitrary phase. be able to. That is, for example, the beam control device can arbitrarily determine the value of the phase θ 51 . Then, there are a total of six unknowns, that is, phases θ 52 to θ 54 and phases θ 61 to θ 63 , and since there are six equations, the beam control device has a phase θ # 1 to form a desired transmission beam. Based on θ # 6 and the arbitrarily determined phase θ 51 , the values of the phases θ 52 to θ 54 and the phases θ 61 to θ 63 can be determined.

なお、アンテナ数が7の場合には、例えば、光トーン信号51より低周波側、又は、光トーン信号54より高周波側に変調光を配置してペア#7を形成する。より、一般的には、アンテナ数をM(Mは2以上の整数)とすると、Mが偶数の場合、光トーン信号の数はM/2+1となり、変調光の数はM/2となる。また、Mが奇数の場合、光トーン信号及び変調光の数は共に(M+1)/2となる。なお、Mが偶数の場合、光トーン信号の数をM/2とし、変調光の数をM/2+1とすることもできる。つまり、図2の光トーン信号と変調光とを逆転させる構成とすることができる。但し、ビーム制御装置が送信する光信号の帯域幅は、図2の様に配置した方が狭くなる。 When the number of antennas is 7, for example, the modulated light is arranged on the low frequency side of the optical tone signal 51 or on the high frequency side of the optical tone signal 54 to form pair # 7. More generally, assuming that the number of antennas is M (M is an integer of 2 or more), when M is an even number, the number of optical tone signals is M / 2 + 1, and the number of modulated lights is M / 2. When M is an odd number, the number of optical tone signals and modulated light is both (M + 1) / 2. When M is an even number, the number of optical tone signals may be M / 2, and the number of modulated lights may be M / 2 + 1. That is, the optical tone signal of FIG. 2 and the modulated light can be reversed. However, the bandwidth of the optical signal transmitted by the beam control device is narrower when arranged as shown in FIG.

図3は、本実施形態によるビーム制御装置の構成図である。なお、以下の説明において、ビーム制御装置が無線装置に送信する光信号に含まれる光トーン信号の数をNとし、変調光の数をNとし、ペア数をMとする。分岐部14は、他の装置又はビーム制御装置の図示しない変調部から受信する、情報を搬送する変調信号(電気信号)をN個に分岐し、それぞれを、位相制御部15に出力する。このN個の変調信号は、それぞれ、光信号に含まれるN個の変調光に対応する。また、局所発振部12は、正弦波信号(電気信号)を生成し、分岐部13に出力する。分岐部13は、正弦波信号をN個に分岐し、それぞれを、位相制御部15に出力する。このN個の正弦波信号は、それぞれ、光信号に含まれるN個の光トーン信号に対応する。 FIG. 3 is a configuration diagram of a beam control device according to the present embodiment. In the following description, the number of optical tone signals included in the optical signal transmitted by the beam control device to the wireless device is NT , the number of modulated lights is NM, and the number of pairs is M. The branching unit 14 branches the modulation signals (electrical signals) that carry information received from a modulation unit (not shown) of another device or beam control device into NM pieces, and outputs each to the phase control unit 15. Each of the NM modulated signals corresponds to the NM modulated light contained in the optical signal. Further, the local oscillation unit 12 generates a sine wave signal (electrical signal) and outputs it to the branch unit 13. The branching unit 13 branches the sine wave signal into NT pieces, and outputs each to the phase control unit 15. Each of the NT sine wave signals corresponds to the NT optical tone signals included in the optical signal.

制御部11は、形成する送信ビームに応じて、上述した様に各光トーン信号の位相及び各変調光の位相を決定する。なお、形成する送信ビームは固定的であっても、動的に変化するものであっても良い。形成する送信ビームが固定的である場合、送信ビームを示す情報が制御部11に設定される。形成する送信ビームが動的に変化する場合には、例えば、制御部11には、形成する送信ビームを指定する情報が図示しない装置から入力される。例えば、移動通信システム等においては、無線装置の通信相手であるUEから、例えば、PMIの形式で送信ビームが指定され、この指定された送信ビームが制御部11に入力される。なお、形成する送信ビームが動的に変化する場合、制御部11は、送信ビームが変化する度に、各光トーン信号の位相及び各変調光の位相を決定する。なお、各光トーン信号の位相及び各変調光の位相は、対応する正弦波信号及び対応する変調信号の位相でもある。制御部11は、決定した各光トーン信号及び各変調光の位相、つまり、各正弦波信号及び各変調信号の位相を位相制御部15に通知する。 The control unit 11 determines the phase of each optical tone signal and the phase of each modulated light as described above according to the transmitted beam to be formed. The transmitted beam to be formed may be fixed or dynamically changing. When the transmitted beam to be formed is fixed, information indicating the transmitted beam is set in the control unit 11. When the transmitted beam to be formed changes dynamically, for example, information specifying the transmitted beam to be formed is input to the control unit 11 from a device (not shown). For example, in a mobile communication system or the like, a transmission beam is designated, for example, in the form of PMI from a UE that is a communication partner of a wireless device, and the designated transmission beam is input to the control unit 11. When the transmitted beam to be formed changes dynamically, the control unit 11 determines the phase of each optical tone signal and the phase of each modulated light each time the transmitted beam changes. The phase of each optical tone signal and the phase of each modulated light are also the phases of the corresponding sine wave signal and the corresponding modulated signal. The control unit 11 notifies the phase control unit 15 of the phase of each determined optical tone signal and each modulated light, that is, the phase of each sine wave signal and each modulated signal.

位相制御部15は、制御部11からの通知に従い、N個の正弦波信号及びN個の変調信号それぞれの位相を制御し、位相制御後の正弦波信号及び変調信号それぞれを周波数変換部16に出力する。周波数変換部16は、N個の正弦波信号及びN個の変調信号それぞれを、図2に示す様な光信号における光トーン信号及び変調光の配置に従って周波数変換し、周波数変換後の正弦波信号及び変調信号を周波数多重部17に出力する。周波数多重部17は、N個の正弦波信号及びN個の変調信号を周波数多重した周波数多重信号を光変調部18に出力する。光変調部18は、連続光を生成する光源を有し、周波数多重部17からの周波数多重信号で連続光を変調することで、図2に示す様な光信号を生成する。当該光信号は、増幅等の処理が行われた後、アンテナサイトの無線装置に送信される。 The phase control unit 15 controls the phase of each of the NT sine wave signal and the NM modulated signal according to the notification from the control unit 11, and converts each of the phase-controlled sine wave signal and the modulated signal into a frequency conversion unit. Output to 16. The frequency conversion unit 16 frequency-converts each of the NT sine wave signal and the NM -modulated signal according to the arrangement of the optical tone signal and the modulated light in the optical signal as shown in FIG. 2, and the frequency-converted sine wave signal. The wave signal and the modulated signal are output to the frequency multiplexing unit 17. The frequency multiplexing unit 17 outputs a frequency-multiplexed signal obtained by frequency-multiplexing an NT sine wave signal and an NM -modulated signal to the optical modulation unit 18. The optical modulation unit 18 has a light source that generates continuous light, and modulates the continuous light with the frequency multiplexing signal from the frequency multiplexing unit 17 to generate an optical signal as shown in FIG. The optical signal is transmitted to the wireless device at the antenna site after processing such as amplification.

図4は、本実施形態による無線装置の構成図である。なお、アンテナ部23は、M個のアンテナを有している。周波数分離部21は、ビーム制御装置から図2に示す様な光信号を受信し、ペア毎に周波数分離し、各ペアに対応する光信号を光電変換部22に出力する。つまり、周波数分離部21は、M個のペアそれぞれに対応する、1つの光トーン信号と1つの変調光を含む光信号を出力する。例えば、受信する、図2に示す様な光信号を2分岐するカップラと、一方の光信号から奇数番号のペア(図2のペア#1、#3及び#5)を取り出す周波数分離器と、他方から偶数番号のペア(図2のペア#2、#4及び#6)を取り出す周波数分離器と、により周波数分離部21を構成することができる。 FIG. 4 is a configuration diagram of a wireless device according to the present embodiment. The antenna unit 23 has M antennas. The frequency separation unit 21 receives an optical signal as shown in FIG. 2 from the beam control device, frequency-separates each pair, and outputs an optical signal corresponding to each pair to the photoelectric conversion unit 22. That is, the frequency separation unit 21 outputs an optical signal including one optical tone signal and one modulated light corresponding to each of the M pairs. For example, a coupler that splits an optical signal as shown in FIG. 2 into two, and a frequency separator that extracts an odd-numbered pair (pairs # 1, # 3, and # 5 in FIG. 2) from one of the optical signals. The frequency separator 21 can be configured by a frequency separator that takes out even-numbered pairs (pairs # 2, # 4, and # 6 in FIG. 2) from the other.

光電変変換部22は、各ペアに対応する光信号を個別に光電変換する。したがって、光電変換部22は、M個の変調信号をアンテナ部23の対応するアンテナに出力する。このM個の変調信号は、ビーム制御装置に入力される変調信号に対応し、その位相は、所望の送信ビームを形成するための値(目標値)となっている。したがって、アンテナ部23からは、所望の送信ビームで無線信号が送信される。 The photoelectric change conversion unit 22 individually photoelectrically converts the optical signals corresponding to each pair. Therefore, the photoelectric conversion unit 22 outputs M modulated signals to the corresponding antenna of the antenna unit 23. The M modulation signals correspond to the modulation signals input to the beam control device, and the phase thereof is a value (target value) for forming a desired transmission beam. Therefore, a radio signal is transmitted from the antenna unit 23 with a desired transmission beam.

なお、図示していないが、光電変換部22とアンテナ部23との間には、増幅部やフィルタ部が設けられる。ここで、送信ビームの形成のために各変調信号の振幅を異ならせる場合、図示しない増幅部で個別に変調信号を増幅する構成とすることができる。なお、各増幅部における変調信号のゲインは、例えば、ビーム制御装置の制御部11から図示しない制御線により通知される。また、光トーン信号と変調光の振幅を調整することで、光電変換部22が出力する変調信号の振幅を調整することもできる。なお、各光トーン信号と各変調光の振幅の決定方法は、上述した位相の決定方法と同様である。つまり、図3の位相制御部15に振幅を制御する機能を追加して振幅位相制御部とする。そして、ビーム制御装置の制御部11は、アンテナサイトにおいて各ペアに対応する信号を光電変換して得られる信号の振幅が所望の値となる様に、各正弦波信号及び各変調信号の振幅も決定して振幅位相制御部に通知する。そして、振幅位相制御部は、制御部11から通知された位相及び振幅となる様に各正弦波信号及び各変調信号を制御する。この場合、無線装置においては、各変調信号を増幅する増幅部のゲインを同じとすることができ、制御部11が無線装置にゲインを通知する必要はなくなる。 Although not shown, an amplification unit and a filter unit are provided between the photoelectric conversion unit 22 and the antenna unit 23. Here, when the amplitude of each modulated signal is made different for the formation of the transmission beam, the modulated signal can be individually amplified by an amplification unit (not shown). The gain of the modulated signal in each amplification unit is notified by, for example, a control line (not shown) from the control unit 11 of the beam control device. Further, by adjusting the amplitudes of the optical tone signal and the modulated light, the amplitude of the modulated signal output by the photoelectric conversion unit 22 can be adjusted. The method for determining the amplitude of each optical tone signal and each modulated light is the same as the method for determining the phase described above. That is, a function for controlling the amplitude is added to the phase control unit 15 in FIG. 3 to form an amplitude phase control unit. Then, the control unit 11 of the beam control device also increases the amplitude of each sinusoidal signal and each modulated signal so that the amplitude of the signal obtained by photoelectric conversion of the signal corresponding to each pair at the antenna site becomes a desired value. Determine and notify the amplitude phase control unit. Then, the amplitude phase control unit controls each sine wave signal and each modulation signal so as to have the phase and amplitude notified from the control unit 11. In this case, in the wireless device, the gain of the amplification unit that amplifies each modulated signal can be the same, and the control unit 11 does not need to notify the wireless device of the gain.

本実施形態において、Mが偶数であり、かつ、図2に示す様に光トーン信号の数を変調光より多くする場合、制御サイトから送信される光信号のために必要な帯域幅はfm×Mとなる。なお、Mが奇数の場合、変調光の帯域幅を2W(W<fm)とすると、制御サイトから送信される光信号のために必要な帯域幅はfm×M+Wとなる。一方、図1の構成において、ペア間のガード帯域をGとすると、制御サイトから送信される光信号のために必要な帯域幅はfm×M+(G+W)×(M-1)となる。したがって、Mが偶数の場合、制御サイトから送信される光信号の帯域幅を(G+W)×(M-1)だけ減少させることができる。また、Mが奇数の場合、制御サイトから送信される光信号の帯域幅を(G+W)×(M-1)だけ減少させることができる。なお、Mが偶数の場合であって、光トーン信号の数を変調光より少なくすると、光トーン信号の数を変調光より多くした場合より2Wだけ帯域が増えるが、Gの値によらず、M=4以上においては帯域幅を減少させることができる。 In the present embodiment, when M is an even number and the number of optical tone signals is larger than that of the modulated light as shown in FIG. 2, the bandwidth required for the optical signal transmitted from the control site is fm ×. It becomes M. When M is an odd number and the bandwidth of the modulated light is 2 W (W <fm), the bandwidth required for the optical signal transmitted from the control site is fm × M + W. On the other hand, in the configuration of FIG. 1, assuming that the guard band between the pairs is G, the bandwidth required for the optical signal transmitted from the control site is fm × M + (G + W) × (M-1). Therefore, when M is an even number, the bandwidth of the optical signal transmitted from the control site can be reduced by (G + W) × (M-1). Further, when M is an odd number, the bandwidth of the optical signal transmitted from the control site can be reduced by (G + W) × (M-1). When M is an even number and the number of optical tone signals is smaller than that of the modulated light, the band increases by 2 W as compared with the case where the number of optical tone signals is larger than that of the modulated light. Bandwidth can be reduced at M = 4 and above.

なお、本実施形態においてビーム制御装置は、外部装置から受信した変調信号、又は、内部で生成した変調信号を分岐部14で分岐していた。しかしながら、搬送する情報に基づきビーム制御装置内で変調信号を生成する場合、搬送する情報に基づきN個の変調信号を個別に生成する構成とすることもできる。また、本実施形態においてビーム制御装置は、局所発振部12で1つの正弦波信号を生成し分岐部13で分岐していた。しかしながら、個別の局所発振部12によりN個の正弦波信号を生成する構成とすることもできる。 In the present embodiment, the beam control device branches the modulated signal received from the external device or the internally generated modulated signal at the branch portion 14. However, when the modulation signal is generated in the beam control device based on the information to be carried, it is also possible to individually generate NM modulation signals based on the information to be carried. Further, in the present embodiment, the beam control device generates one sine wave signal at the local oscillation unit 12 and branches at the branch unit 13. However, it is also possible to generate NT sinusoidal signals by the individual local oscillators 12.

発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。 The invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the invention.

11:制御部、15:位相制御部、18:光変調部 11: Control unit, 15: Phase control unit, 18: Optical modulation unit

Claims (7)

電気信号を複数のアンテナから無線信号として送信することで形成される送信ビームを制御するビーム制御装置であって、
複数の変調信号及び複数の正弦波信号それぞれの位相を決定する決定手段と、
前記複数の変調信号及び前記複数の正弦波信号それぞれの位相を前記決定手段の決定に従い制御する位相制御手段と、
前記位相制御手段による位相制御後の前記複数の変調信号及び前記複数の正弦波信号に基づき、前記複数の変調信号に対応する複数の変調光と、前記複数の正弦波信号に対応する複数の光トーン信号を含む光信号であって、周波数領域において、変調光と光トーン信号が交互に等間隔で配置された前記光信号を生成する生成手段と、
を備え、
前記決定手段は、前記光信号において周波数領域で隣接する1つの光トーン信号及び1つの変調光をペアとし、前記光信号に含まれる各ペアの信号を光電変換して得られる前記電気信号それぞれの位相が目標値となる様に、前記複数の変調信号及び前記複数の正弦波信号それぞれの位相を決定することを特徴とするビーム制御装置。
A beam control device that controls a transmission beam formed by transmitting an electric signal as a radio signal from a plurality of antennas.
Determining means for determining the phase of each of a plurality of modulated signals and a plurality of sine wave signals,
A phase control means that controls the phase of each of the plurality of modulated signals and the plurality of sine wave signals according to the determination of the determination means.
Based on the plurality of modulated signals and the plurality of sine wave signals after phase control by the phase control means, a plurality of modulated lights corresponding to the plurality of modulated signals and a plurality of lights corresponding to the plurality of sine wave signals. An optical signal including a tone signal, which is a generation means for generating the optical signal in which modulated light and optical tone signals are alternately arranged at equal intervals in a frequency region.
Equipped with
The determining means is a pair of one optical tone signal and one modulated light adjacent to each other in the frequency region in the optical signal, and each of the electric signals obtained by photoelectric conversion of each pair of signals included in the optical signal. A beam control device comprising determining the phase of each of the plurality of modulated signals and the plurality of sinusoidal signals so that the phase becomes a target value.
各ペアの信号を光電変換して得られる前記電気信号それぞれの位相の前記目標値は、前記送信ビームに基づき決定されることを特徴とする請求項1に記載のビーム制御装置。 The beam control device according to claim 1, wherein the target value of the phase of each of the electric signals obtained by photoelectric conversion of each pair of signals is determined based on the transmission beam. 前記複数のアンテナの数M(Mは2以上の整数)が偶数の場合、前記複数の変調光及び前記複数の光トーン信号の内の一方の数はM/2+1であり、他方の数はM/2であり、
前記複数のアンテナの数M(Mは2以上の整数)が奇数の場合、前記複数の変調光及び前記複数の光トーン信号の数は共に(M+1)/2であることを特徴とする請求項1又は2に記載のビーム制御装置。
When the number M (M is an integer of 2 or more) of the plurality of antennas is an even number, the number of one of the plurality of modulated lights and the plurality of optical tone signals is M / 2 + 1, and the number of the other is M. / 2 and
The claim is characterized in that when the number M (M is an integer of 2 or more) of the plurality of antennas is an odd number, the number of the plurality of modulated lights and the plurality of optical tone signals are both (M + 1) / 2. The beam control device according to 1 or 2.
前記決定手段は、前記複数の変調光の内、高周波側と低周波側の両方に隣接する光トーン信号が配置されている変調光については、当該変調光と、当該変調光に高周波側で隣接する光トーン信号とを1つのペアとし、当該変調光と、当該変調光に低周波側で隣接する光トーン信号とを1つのペアとすることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のビーム制御装置。 The determining means is adjacent to the modulated light and the modulated light on the high frequency side for the modulated light in which the optical tone signal adjacent to both the high frequency side and the low frequency side is arranged among the plurality of modulated lights. One of claims 1 to 3, wherein the optical tone signal to be used is one pair, and the modulated light and an optical tone signal adjacent to the modulated light on the low frequency side are paired. Beam control device according to the section. 前記複数の正弦波信号を生成する手段をさらに備えていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のビーム制御装置。 The beam control device according to any one of claims 1 to 4, further comprising means for generating the plurality of sine wave signals. 情報を搬送する変調信号を分岐して前記複数の変調信号を生成する手段をさらに備えていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のビーム制御装置。 The beam control device according to any one of claims 1 to 5, further comprising means for generating the plurality of modulated signals by branching a modulated signal that carries information. 前記生成手段は、前記位相制御手段による位相制御後の前記複数の変調信号及び前記複数の正弦波信号それぞれを異なる周波数に周波数変換する周波数変換手段と、
前記周波数変換手段による周波数変換後の前記複数の変調信号及び前記複数の正弦波信号を周波数多重して周波数多重信号を出力する周波数多重手段と、
前記周波数多重手段が出力する周波数多重信号に基づき連続光を変調することで前記光信号を生成する光変調手段と、
を備えていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のビーム制御装置。
The generation means includes a frequency conversion means for frequency-converting the plurality of modulated signals and the plurality of sine wave signals after phase control by the phase control means to different frequencies.
A frequency multiplexing means that frequency-multiplexes the plurality of modulated signals and the plurality of sine wave signals after frequency conversion by the frequency converting means and outputs a frequency-multiplexed signal.
An optical modulation means that generates an optical signal by modulating continuous light based on a frequency division signal output by the frequency multiplexing means, and an optical modulation means.
The beam control device according to any one of claims 1 to 6, wherein the beam control device is provided.
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