JP2023012257A - 無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基地局装置の制御および光ファイバの距離情報を不要として、送受アンテナのビーム及びビーム幅の制御を行うこと。【解決手段】収容局装置と、収容局装置の制御に従ってビーム形成を行う基地局装置とを備える無線通信システムにおける無線通信方法であって、収容局装置が、光波長、周波数又は光偏波のいずれかの組み合わせ、あるいは、周波数又は光波長を制御することによって、送信対象となる送信信号に基づいて光信号を強度変調して生成した光変調信号を、光伝送路を介して基地局装置に送信して基地局装置のビームフォーミング制御を行い、基地局装置が、光変調信号又は光変調信号に基づく電気信号を１以上の分配器により分配して、複数の入力ポートを有するビーム形成回路に入力することによって、電気信号が入力された入力ポートに応じた方向にビーム形成を行う無線通信方法。【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信方法に関する。

従来、高速伝送が可能なミリ波帯を利用した無線通信が注目されている。しかしながら、ミリ波帯を利用する場合、伝搬損失が大きく長距離伝送が困難であるという問題がある。ＲｏＦ（Radio over Fiber）システムにより、ミリ波帯のＲＦ信号（Radio Frequency 信号）の長距離伝送が可能となるが、アンテナ部のカバーエリアが課題となる。その解決策の１つとして、アレーアンテナを用いたビームフォーミングが挙げられる。ＲｏＦシステム又は光技術を利用したビームフォーミング技術として、特許文献１又は非特許文献１に記載の技術が提案されている。

特許第４２４６７２４号公報

Dennis T. K. Tong，Ming C. Wu，"A Novel Multiwavelength Optically Controlled Phased Array Antenna with a Programmable Dispersion Matrix"，IEEE Photonics Technology Letters，1996年6月，VOL.8，NO.6，p.812-814.

図２９は、特許文献１における無線通信システム１００の概要を説明するための図である。無線通信システム１００は、収容局装置２００と、基地局装置３００とを備える。収容局装置２００と、基地局装置３００とは、光ファイバ４００を介して接続される。収容局装置２００は、多波長可変光源２０１から出力された特定の波長間隔を有する複数の光信号を光変調器２０２により変調して基地局装置３００に送信する。このとき、光ファイバ４００が複数の波長の光変調信号を伝送する際に、波長分散の影響により、波長ごとに異なる遅延差が生じる。

基地局装置３００は、収容局装置２００から送信された光変調信号を光分波器３０１により波長毎に分波して、Ｏ／Ｅ３０２－１～３０２－ｐ（ｐは１以上の整数）により電気信号に変換する。電気信号は、アンテナ３０３－１～３０３－ｐへ給電されるが、光ファイバ４００が伝送する際に生じた波長分散による遅延差のために電気信号間にも遅延差が生じており、電波として放射される際に指向性が形成される。よって、多波長可変光源２０１が出力する光信号の波長を制御することで、ビーム方向を制御することができる。

しかし、ビーム方向や光ファイバ長、ＲＦ信号の周波数によっては、光信号の波長間隔を極めて大きく、または小さくする必要がある。前者の場合は、利用する波長帯が広くなってしまい、波長利用効率の低下が考えられる。一方、後者の場合は、多波長可変光源２０１の制御が困難となってしまう。

また、特許文献１における技術では、ビーム方向を動的に制御するために光波長を動的に制御するため、基地局装置３００の備える光分波器３０１の分波機構も動的に制御する必要がある。よって、基地局装置３００の制御が必要となり、基地局装置３００の簡易化に限界がある。さらに、特許文献１における技術では、各光信号間の遅延差調整のための波長調整に、光ファイバの距離情報を必要とする。一般に、収容局装置２００と基地局装置３００との間の光ファイバ４００の長さは、分からないか、あるいは分かっていても正確な長さまでは分からないことが多い。よって、特許文献１における技術の適用範囲は限定されることになると考えられる。

図３０は、非特許文献１に記載の技術を説明するための図である。図３０に示す装置は、多波長可変光源５０１、光変調器５０２、ＰＤＭ（Programmable Dispersion Matrix）５０３、光分波器５０４、Ｏ／Ｅ５０５－１～５０５－ｐ及びアンテナ５０６－１～５０６－ｐを備える。図３１は、従来のＰＤＭ５０３の構成例を示す図である。図３１に示すように、ＰＤＭ５０３は、複数の光スイッチ５１１－１～５１１－ｑ（ｑは２以上の整数）と、複数の遅延部５１２－１～５１２－ｑを含んで構成される。非特許文献１に記載の技術においては、特許文献１における技術とは異なり、各アンテナに異なる光波長を固定的に対応させている。その上で、ＰＤＭ５０３により分散値を制御し、光波長毎の遅延差を制御し、ビーム方向の制御を行っている。

非特許文献１に記載の技術では、光波長が固定的であるため、波長利用効率は特許文献１の場合よりも良くなる。また、光分波も固定的であり、光分波器を制御する必要がない。しかし、分散を制御するためのＰＤＭの設計・製作に高い精度が求められると考えられ、装置の大型化・高コスト化の恐れがある。

また、非特許文献１に記載の技術では、ＲｏＦへの適用に関する言及はない。非特許文献１に記載の技術に対してＲｏＦを適用して長距離光ファイバ伝送する際には、ＰＤＭによる分散制御以外に、光ファイバ伝送時の波長分散の影響も考慮する必要がある。さらに、特許文献１および非特許文献１の技術では、ともに送信アンテナのビームフォーミングのみ言及しており、受信アンテナのビームフォーミングには言及されていない。さらに従来の構成では、ビーム幅の制御について言及されておらず、さらに各アンテナ素子に給電される信号の位相だけでなく振幅を制御することが困難であり、基地局装置から送出されるビームの幅の制御を遠隔で行うことが困難であった。

上記事情に鑑み、本発明は、基地局装置の制御および光ファイバの距離情報を不要として、送受アンテナのビーム及びビーム幅の制御を行うことができる技術の提供を目的としている。

本発明の一態様は、収容局装置と、前記収容局装置の制御に従ってビーム形成を行う基地局装置とを備える無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記収容局装置が、光波長、周波数又は光偏波のいずれかの組み合わせ、あるいは、前記周波数又は前記光波長を制御することによって、送信対象となる送信信号に基づいて光信号を強度変調して生成した光変調信号を、光伝送路を介して前記基地局装置に送信して前記基地局装置のビームフォーミング制御を行い、前記基地局装置が、前記光変調信号又は前記光変調信号に基づく電気信号を１以上の分配器により分配して、複数の入力ポートを有するビーム形成回路に入力することによって、前記電気信号が入力された前記入力ポートに応じた方向にビーム形成を行う無線通信方法である。

本発明により、基地局装置の制御および光ファイバの距離情報を不要として、送受アンテナのビーム及びビーム幅の制御を行うことが可能となる。

第１の実施形態における無線通信システムの構成例を示す図である。 第１の実施形態における無線通信システムの処理の流れを示すシーケンス図である。 第１の実施形態の変形例における無線通信システムの構成例を示す図である。 第２の実施形態における無線通信システムの構成例を示す図である。 第２の実施形態における無線通信システムの処理の流れを示すシーケンス図である。 第３の実施形態における無線通信システムの構成例を示す図である。 第３の実施形態における無線通信システムの処理の流れを示すシーケンス図である。 第４の実施形態における無線通信システムの構成例を示す図である。 第４の実施形態における無線通信システムの処理の流れを示すシーケンス図である。 第５の実施形態における無線通信システムの構成例を示す図である。 第５の実施形態における無線通信システムの処理の流れを示すシーケンス図である。 第５の実施形態の第１変形例における無線通信システムの構成例を示す図である。 第５の実施形態の第２変形例における無線通信システムの構成例を示す図である。 第５の実施形態の第３変形例における無線通信システムの構成例を示す図である。 第６の実施形態における無線通信システムの構成例を示す図である。 第６の実施形態における無線通信システムの処理の流れを示すシーケンス図である。 第６の実施形態の変形例における無線通信システムの構成例を示す図である。 第７の実施形態における無線通信システムの構成例を示す図である。 第７の実施形態における無線通信システムの処理の流れを示すシーケンス図である。 第８の実施形態における無線通信システムの構成例を示す図である。 第８の実施形態における無線通信システムの処理の流れを示すシーケンス図である。 第９の実施形態における無線通信システムの構成例を示す図である。 第９の実施形態における無線通信システムの処理の流れを示すシーケンス図である。 第１０の実施形態における無線通信システムの構成例を示す図である。 第１０の実施形態における無線通信システムの処理の流れを示すシーケンス図である。 第１０の実施形態の第１変形例における無線通信システムの構成例を示す図である。 第１０の実施形態の第２変形例における無線通信システムの構成例を示す図である。 第１０の実施形態の第３変形例における無線通信システムの構成例を示す図である。 特許文献１における無線通信システムの概要を説明するための図である。 非特許文献１に記載の技術を説明するための図である。 従来のＰＤＭの構成例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
（概要）
本発明では、光伝送路で接続される収容局装置と基地局装置とを備えるシステムにおいて、基地局装置にビーム形成回路としてバトラーマトリクスを備える。収容局装置は、バトラーマトリクスの１つ入力ポート又は複数の入力ポートに対して、１つの光波長、周波数又は光偏波を割り当てる。ここで、１つの光波長、周波数又は光偏波を割り当てるとは、例えば、基地局装置が分配器を備えることにより、１つの光波長、周波数又は光偏波に応じた信号を複数に分配してバトラーマトリクスの１つ入力ポート又は複数の入力ポートに対して信号を出力することを意味する。さらに、収容局装置は、光波長、周波数又は光偏波のいずれかの組み合わせ、あるいは、周波数又は光波長を切り替えることで、基地局装置のビーム及びビーム幅を遠隔で制御する。これにより、基地局装置の制御および光ファイバの距離情報を不要として、送受アンテナのビーム及びビーム幅の制御を行うことを可能にする。以下、具体的な構成について実施形態を例に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における無線通信システム１の構成例を示す図である。無線通信システム１は、収容局装置１０と、基地局装置２０とを備える。収容局装置１０と、基地局装置２０とは、光伝送路３０を介して接続されている。光伝送路３０は、例えば光ファイバである。光伝送路３０は、１以上のシングルコアファイバでもよいし、１以上のコアを有するマルチコアファイバでもよい。以下の説明では、収容局装置１０から基地局装置２０へ向かう方向を下り方向、基地局装置２０から収容局装置１０へ向かう方向を上り方向とする。

図１では、基地局装置２０が１台の場合を示しているが、無線通信システム１は複数の基地局装置２０を備えてもよい。この場合、収容局装置１０と複数の基地局装置２０とは、パッシブ光ネットワーク（Passive Optical Network : PON）で接続されていてもよい。収容局装置１０と複数の基地局装置２０とが、ＰＯＮで接続される場合には、収容局装置１０と複数の基地局装置２０との間に光スプリッタ（分岐部）が設けられる。光スプリッタは、収容局装置１０から出力された光信号を分岐して基地局装置２０に出力する。パッシブ光ネットワークは、例えば、ＷＤＭ－ＰＯＮ（Wavelength Division. Multiplexing - Passive Optical Network）、又は、ＴＤＭ－ＰＯＮ（Time Division Multiplexing - Passive Optical Network）である。

収容局装置１０は、送信信号の光波長を切り替えることによって、基地局装置２０のビームを遠隔で制御する。収容局装置１０は、アナログＲｏＦ技術を用いて基地局装置２０のビームを遠隔で制御する。なお、第１の実施形態における送信信号は、ＲＦ信号（Radio Frequency信号）である。

基地局装置２０は、収容局装置１０から送信された信号を無線により放射する。

次に、収容局装置１０及び基地局装置２０の具体的な構成について説明する。
収容局装置１０は、制御部１１と、光変調部１２とを備える。

制御部１１は、基地局装置２０においてビーム形成したい方向に応じた光波長を選択する。例えば、制御部１１は、光変調部１２で利用する光波長として、適用可能な光波長λ_Ｔ１，…，λ_Ｔｎのうちいずれか１つ又は複数を選択する。

光変調部１２は、ＲＦ帯の送信信号を、ある光波長λ_Ｔｊの光信号を用いて強度変調する。これにより、光変調部１２は、光波長λ_Ｔｊの光変調信号を生成する。光変調部１２は、生成した光変調信号を、光伝送路３０を介して基地局装置２０に伝送する。

基地局装置２０は、光分波器２１と、複数の光分配器２２と、複数のＯ／Ｅ２３と、ビーム形成回路２４と、複数のアンテナ２５－１～２５－Ｎとを備える。なお、図１では、説明の簡単化のため記載を省略しているが、光分配器２２は光波長λ_Ｔの数ｎだけ備えられる必要があり、Ｏ／Ｅ２３は光分配器２２の分配数に応じた数だけ備えられる必要がある。

光分波器２１は、光伝送路３０を介して受信した光変調信号を波長に応じて分波する。例えば、光分波器２１は、ＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating）である。光分波器２１により分波された光変調信号は、光分配器２２に入力される。

光分配器２２は、光分波器２１から出力された光変調信号を分配する。なお、光分配器２２の分配数は、２以上であればよい。

Ｏ／Ｅ２３は、光分配器２２から出力された光変調信号を電気信号に変換する光電変換部である。

ビーム形成回路２４は、Ｎ（＝２^ｎ（ｎ∈Ｚ^＋））個の入力ポートと、Ｎ個の出力ポートとを持つ。なお、Ｎは１以上の整数である。ビーム形成回路２４は、例えばバトラーマトリクスである（例えば、参考文献１参照）。なお、光波長λ_Ｔｊは、バトラーマトリクスが形成できるビーム及びセクタビームと一対一に対応している。

（参考文献１：Wei Hong, Zhi Hao Jiang, Chao Yu, Jianyi Zhou, Peng Chen, Zhiqiang Yu, Hui Zhang, Binqi Yang, Xingdong Pang, Mei Jiang, Yujian Cheng, Mustafa K. Taher Al-Nuaimi, Yan Zhang, Jixin Chen, and Shiwen He, “Multibeam antenna technologies for 5G wireless communications”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 65(12), 6231-6249 (2017).）

ビーム形成回路２４であるバトラーマトリクスは、ある１つの入力ポートにＲＦ信号を入力すると、全出力ポートから振幅が等しく、かつ、位相が線形に傾いたＲＦ信号が出力される。入力ポートによって位相の傾きはそれぞれ異なる。出力ポートにアンテナ２５－１～２５－Ｎを備えることで、ビーム形成が可能となる。ＲＦ信号を入力するポートを切り替えることでビーム切替が可能となり、形成されるビーム同士は直交している。

ビーム形成回路２４であるバトラーマトリクスの複数の入力ポートに同じＲＦ信号を同相で入力することで、隣接する直交ビーム同士を合成してセクタビームを形成することが可能になる。すなわち、入力ポートの組み合わせの切替によりセクタビーム切替も可能になる。

ビーム形成回路２４の入力ポートには、複数のＯ／Ｅ２３が接続される。ビーム形成回路２４の出力ポートには、アンテナ２５－１～２５－Ｎが接続される。ビーム形成回路２４のＮ個の入力ポートには、複数のＯ／Ｅ２３から出力された電気信号が同相で入力される。

図２は、第１の実施形態における無線通信システム１の処理の流れを示すシーケンス図である。
制御部１１は、基地局装置２０においてビーム形成したい方向に応じた光波長を選択する（ステップＳ１０１）。例えば、制御部１１は、光波長λ_Ｔ１，…，λ_Ｔｎのうち、１つ光波長λ_Ｔｊを選択する。制御部１１は、選択した光波長λ_Ｔｊの光信号を光強度変調するように光変調部１２を制御する。

光変調部１２は、送信信号を、制御部１１により指定された光波長λ_Ｔｊの光信号を用いて強度変調する（ステップＳ１０２）。これにより、光変調部１２は、光波長λ_Ｔｊの光変調信号を生成する。光変調部１２は、生成した光変調信号を光伝送路３０に送出する（ステップＳ１０３）。

光伝送路３０に送出された光変調信号は、基地局装置２０に入力される。基地局装置２０の光分波器２１は、入力された光変調信号を波長に応じて分波する（ステップＳ１０４）。光分波器２１の出力ポートには、波長数に応じた数の光分配器２２が接続されている。そのため、光分波器２１によって分波された光変調信号は、波長に応じた出力ポートに接続されている光分配器２２に出力される。図２では、光波長λ_Ｔｊの光変調信号が光分波器２１により分波されて、光波長λ_Ｔｊに応じた出力ポートに接続されている光分配器２２に入力されたものとする。

光分配器２２は、入力された光変調信号を分配する（ステップＳ１０５）。光分配器２２の出力ポートには、分配数に応じた数のＯ／Ｅ２３が接続されている。そのため、光分配器２２によって分配された光変調信号は、光分配器２２の出力ポートに接続されているＯ／Ｅ２３に出力される。

Ｏ／Ｅ２３は、入力された光変調信号を電気信号に変換する（ステップＳ１０６）。この処理により、光変調信号は、電気信号に変換される。Ｏ／Ｅ２３は、変換後の電気信号をビーム形成回路２４に出力する。この際、ビーム形成回路２４の入力ポートには、各Ｏ／Ｅ２３から出力された電気信号が同相で入力される。ビーム形成回路２４は、電気信号が入力された入力ポートに応じた方向にビームを形成する。これにより、電気信号を入力した入力ポートに対応する出力ポートに接続されたアンテナ２５から無線信号が発出される。電気信号を入力した入力ポートに対応する出力ポートに接続されたアンテナ２５は、入力された電気信号に応じた無線信号を放射する（ステップＳ１０７）。

以上のように構成された無線通信システム１によれば、収容局装置１０において送信信号の光波長を切り替えることで、遠隔で送信ビームの方向を切り替えることができる。さらに、基地局装置２０は、受信した信号を波長に応じて分波した後に、分配することで同相の信号をビーム形成回路２４に入力する。その結果、基地局装置２０から送出されるビームの幅を制御することができる。そのため、基地局装置の制御および光ファイバの距離情報を不要として、送受アンテナのビーム及びビーム幅の制御を行うことが可能になる。

なお、無線通信システム１では、複数の光波長の組み合わせを同時利用して波長分割多重することでマルチビーム形成も可能になる。

（第１の実施形態の変形例）
図１に示す基地局装置２０において、図３のように光分配器２２に代えて分配器２６を備え、分配器２６とＯ／Ｅ２３の順番を入れ替えて構成されてもよい。図３は、第１の実施形態の変形例における無線通信システム１ａの構成例を示す図である。無線通信システム１ａは、収容局装置１０と、基地局装置２０ａとを備える。収容局装置１０と、基地局装置２０ａとは、光伝送路３０を介して接続されている。図３に示す無線通信システム１ａは、基地局装置２０ａの構成が図１に示す無線通信システム１と異なる。無線通信システム１ａのその他の構成については、無線通信システム１と同様である。

基地局装置２０ａは、光分波器２１と、複数のＯ／Ｅ２３と、ビーム形成回路２４と、複数のアンテナ２５－１～２５－Ｎと、複数の分配器２６とを備える。基地局装置２０ａは、光分波器２１の後段に複数のＯ／Ｅ２３が接続され、各Ｏ／Ｅ２３の後段にそれぞれ分配器２６が備えられる点で基地局装置２０と構成が異なる。そのため、ビーム形成回路２４の入力ポートそれぞれには、分配器２６が接続されることになる。

分配器２６は、入力された電気信号を分配する。分配器２６の出力ポートには、ビーム形成回路２４が接続されている。そのため、分配器２６によって分配された電気信号は、ビーム形成回路２４に出力される。このように、図３に示す基地局装置２０では光伝送路３０を介して受信した光変調信号（光信号）を分波した直後に分配したのに対し、基地局装置２０ａでは光伝送路３０を介して受信した光変調信号を分波して光電変換した後に分配する。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、収容局装置が送信信号の周波数を制御して、基地局装置のビーム形成を遠隔で制御する点が、第１の実施形態との差分である。第２の実施形態では、第１の実施形態との差分を中心に説明する。

図４は、第２の実施形態における無線通信システム１ｂの構成例を示す図である。無線通信システム１ｂは、収容局装置１０ｂと、基地局装置２０ｂとを備える。収容局装置１０ｂと、基地局装置２０ｂとは、光伝送路３０を介して接続されている。

収容局装置１０ｂは、送信信号の周波数を切り替えることによって、基地局装置２０ｂのビームを遠隔で制御する。なお、第２の実施形態における送信信号は、ＢＢ信号（Base Band信号）であってもよいし、ＩＦ信号（Intermediate Frequency信号）であってもよいし、ＲＦ信号であってもよい。

収容局装置１０ｂは、制御部１１ｂと、光変調部１２ｂと、周波数変換部１３とを備える。
制御部１１ｂは、基地局装置２０ｂにおいてビーム形成したい方向に応じた周波数を選択する。例えば、制御部１１ｂは、ｍ（ｍは１以上の整数）個の周波数ｆ_Ｔ１，…，ｆ_Ｔｍのいずれか１つ又は複数を選択する。

周波数変換部１３は、入力された送信信号を、制御部１１ｂにより指定された周波数ｆ_Ｔｉに変換する。なお、ｉは１以上ｍ以下の整数である。

光変調部１２ｂは、周波数ｆ_Ｔｉの信号を用いて、ある波長の光信号を強度変調する。これにより、光変調部１２ｂは、光変調信号を生成する。

基地局装置２０ｂは、Ｏ／Ｅ２３と、分波器２７と、複数の周波数変換部２８－１～２８－Ｎと、複数の分配器２６－１～２６－Ｎと、ビーム形成回路２４と、複数のアンテナ２５－１～２５－Ｎとを備える。

分波器２７は、Ｏ／Ｅ２３により取り出された電気信号を周波数に応じて分波する。

周波数変換部２８－１～２８－Ｎは、入力された電気信号の周波数をＲＦ帯の周波数に変換する。

ビーム形成回路２４の入力ポートには、分配器２６が接続される。ビーム形成回路２４の出力ポートには、アンテナ２５－１～２５－Ｎが接続される。ビーム形成回路２４のＮ個の入力ポートには、分配器２６から出力された電気信号が同相で入力される。なお、ｍ個の周波数ｆ_Ｔ１,…,ｆ_Ｔｍは、バトラーマトリクスが形成できるビーム及びセクタビームと一対一に対応している。

図４は、第２の実施形態における無線通信システム１ｂの処理の流れを示すシーケンス図である。
制御部１１ｂは、基地局装置２０ｂにおいてビーム形成したい方向に応じた周波数を選択する（ステップＳ２０１）。例えば、制御部１１ｂは、Ｎ個の周波数ｆ_Ｔ１，…，ｆ_Ｔｍのうち、１つの周波数ｆ_Ｔｉを選択する。制御部１１ｂは、選択した周波数ｆ_Ｔｉに周波数変換するように周波数変換部１３を制御する。

周波数変換部１３は、入力された送信信号を、制御部１１ｂにより指定された周波数ｆ_Ｔｉに変換する（ステップＳ２０２）。周波数変換部１３は、周波数ｆ_Ｔｉの送信信号を光変調部１２ｂに出力する。光変調部１２ｂは、周波数変換部１３から出力された周波数ｆ_Ｔｉの送信信号を用いて、ある波長の光信号を強度変調する（ステップＳ２０３）。これにより、光変調部１２ｂは、光変調信号を生成する。光変調部１２ｂは、生成した光変調信号を光伝送路３０に送出する（ステップＳ２０４）。

光伝送路３０に送出された光変調信号は、基地局装置２０ｂに入力される。基地局装置２０ｂのＯ／Ｅ２３は、入力された光変調信号を電気信号に変換する（ステップＳ２０５）。この処理により、光変調信号は、周波数ｆ_Ｔｉの電気信号に変換される。Ｏ／Ｅ２３は、周波数ｆ_Ｔｉの電気信号を分波器２７に出力する。分波器２７に出力された周波数ｆ_Ｔｉの電気信号は、周波数に応じて分波される（ステップＳ２０６）。

分波器２７の出力ポートには、複数の周波数変換部２８－１～２８－Ｎが接続されている。例えば、周波数ｆ_Ｔ１に対応する分波器２７の出力ポートには周波数変換部２８－１が接続され、周波数ｆ_Ｔｉに対応する分波器２７の出力ポートには周波数変換部２８－ｉが接続され、周波数ｆ_Ｔｍに対応する分波器２７の出力ポートには周波数変換部２８－Ｎが接続される。そのため、分波器２７によって周波数毎に分波された電気信号は、周波数に応じた出力ポートに接続されている周波数変換部２８に出力される。図５では、周波数ｆ_Ｔｉの電気信号が分波器２７により分波されて、周波数変換部２８－ｉに入力されたものとする。

周波数変換部２８－ｉは、入力された電気信号の周波数をＲＦ帯の周波数に変換する（ステップＳ２０７）。周波数変換部２８－ｉは、ＲＦ帯の電気信号を分配器２６に出力する。分配器２６は、周波数変換部２８－ｉから出力されたＲＦ帯の電気信号を分配する（ステップＳ２０８）。分配器２６によって分配されたＲＦ帯の電気信号は、ビーム形成回路２４に出力される。ビーム形成回路２４の入力ポートには、分配器２６から出力された電気信号が同相で入力される。ビーム形成回路２４は、電気信号が入力された入力ポートに応じた方向にビームを形成する。これにより、電気信号を入力した入力ポートに対応する出力ポートに接続されたアンテナ２５から無線信号が発出される。電気信号を入力した入力ポートに対応する出力ポートに接続されたアンテナ２５は、入力された電気信号に応じた無線信号を放射する（ステップＳ２０９）。

以上のように構成された無線通信システム１ｂによれば、収容局装置１０ｂにおいて送信信号の周波数を切り替えることで、遠隔で送信ビームの方向を切り替えることができる。さらに、基地局装置２０ｂは、受信した信号を周波数に応じて分波した後に、分配することで同相の信号をビーム形成回路２４に入力する。その結果、基地局装置２０ｂから送出されるビームの幅を制御することができる。そのため、基地局装置の制御および光ファイバの距離情報を不要として、送受アンテナのビーム及びビーム幅の制御を行うことが可能になる。

さらに、無線通信システム１ｂでは、ビーム形成回路２４に周波数を割り当てることで基地局装置２０の制御や光ファイバ距離情報が不要となり、基地局装置２０ｂの簡易化が可能になる。

（第２の実施形態の変形例）
収容局装置１０ｂが、複数の周波数を同時利用してサブキャリア多重（ＳＣＭ：Subcarrier Multiplexing）することで、基地局装置２０ｂにおいてマルチビーム形成するように構成されてもよい。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、収容局装置が光波長及び周波数を制御して、基地局装置のビーム形成を遠隔で制御する点が、第１の実施形態との差分である。第３の実施形態では、第１の実施形態との差分を中心に説明する。

図６は、第３の実施形態における無線通信システム１ｃの構成例を示す図である。無線通信システム１ｃは、収容局装置１０ｃと、基地局装置２０ｃとを備える。収容局装置１０ｃと、基地局装置２０ｃとは、光伝送路３０を介して接続されている。

収容局装置１０ｃは、送信信号の周波数及び光波長を切り替えることによって、基地局装置２０ｃのビームを遠隔で制御する。なお、第３の実施形態における送信信号は、ＢＢ信号であってもよいし、ＩＦ信号であってもよいし、ＲＦ信号であってもよい。

収容局装置１０ｃは、制御部１１ｃと、光変調部１２ｃと、周波数変換部１３とを備える。

制御部１１ｃは、基地局装置２０ｃにおいてビーム形成したい方向に応じた周波数及び光波長を選択する。例えば、制御部１１ｃは、光変調部１２ａで利用する光波長として、適用可能な光波長λ_Ｔ１，…，λ_Ｔｎのうちいずれか１つ又は複数を選択する。例えば、制御部１１ｃは、光波長λ_Ｔｊに対して適用可能な周波数ｆ^ｊ _Ｔ１，…，ｆ^ｊ _Ｔｍｊのうちいずれか１つ又は複数を選択する。ｊは１以上の整数である。

周波数変換部１３は、入力された送信信号を、制御部１１ｃにより指定された周波数ｆ^ｊ _Ｔｉに変換する。

光変調部１２ｃは、周波数ｆ^ｊ _Ｔｉの信号を用いて、制御部１１ｃにより指定されたある波長λ_Ｔｊの光信号を強度変調する。これにより、光変調部１２ｃは、波長λ_Ｔｊの光変調信号を生成する。

基地局装置２０ｃは、光分波器２１と、複数のＯ／Ｅ２３と、複数の分波器２７と、複数の周波数変換部２８と、複数の分配器２６と、ビーム形成回路２４と、複数のアンテナ２５－１～２５－Ｎとを備える。なお、図６では、説明の簡単化のため記載を省略しているが、Ｏ／Ｅ２３及び分波器２７は光波長λ_Ｔの数ｎだけ備えられる必要があり、周波数変換部２８及び分配器２６は光波長λ_Ｔｊが利用する周波数の数ｍ_ｊだけ備えられる必要がある。

ビーム形成回路２４の入力ポートには、複数の分配器２６が接続される。ビーム形成回路２４の出力ポートには、アンテナ２５－１～２５－Ｎが接続される。ビーム形成回路２４のＮ個の入力ポートには、分配器２６から出力された電気信号が同相で入力される。なお、光波長λ_Ｔｊと周波数ｆ^ｊ _ＴｉのΣ^ｎ _ｊ＝１ｍ_ｊ通りの組み合わせは、バトラーマトリクスが形成できるビーム及びセクタビームと一対一に対応している。

図７は、第３の実施形態における無線通信システム１ｃの処理の流れを示すシーケンス図である。
制御部１１ｃは、基地局装置２０ｃにおいてビーム形成したい方向に応じた周波数及び光波長を選択する（ステップＳ３０１）。例えば、制御部１１ｃは、周波数ｆ^ｊ _Ｔ１，…，ｆ^ｊ _Ｔｍｊのうち、１つの周波数ｆ^ｊ _Ｔｉを選択する。さらに、制御部１１ｃは、光波長λ_Ｔ１，…，λ_Ｔｎのうち、１つ光波長λ_Ｔｊを選択する。制御部１１ｃは、選択した周波数ｆ^ｊ _Ｔｉに周波数変換するように周波数変換部１３を制御する。さらに制御部１１ｃは、選択した光波長λ_Ｔｊで光強度変調するように光変調部１２ｃを制御する。

周波数変換部１３は、入力された送信信号を、制御部１１ｃにより指定された周波数ｆ^ｊ _Ｔｉに変換する（ステップＳ３０２）。周波数変換部１３は、周波数ｆ^ｊ _Ｔｉの送信信号を光変調部１２ｃに出力する。光変調部１２ｃは、制御部１１ｃにより指定された光波長λ_Ｔｊに対して、周波数変換部１３から出力された周波数ｆ^ｊ _Ｔｉの送信信号を用いて強度変調する（ステップＳ３０３）。これにより、光変調部１２ｃは、光波長λ_Ｔｊの光変調信号を生成する。光変調部１２ｃは、生成した光変調信号を光伝送路３０に送出する（ステップＳ３０４）。

光伝送路３０に送出された光変調信号は、基地局装置２０ｃに入力される。基地局装置２０ｃの光分波器２１は、入力された光波長λ_Ｔｊの光変調信号を分波する（ステップＳ３０５）。光分波器２１の出力ポートには、光波長の数に応じてＯ／Ｅ２３が接続されている。そのため、光分波器２１によって波長毎に分波された光変調信号は、波長に応じた出力ポートに接続されているＯ／Ｅ２３に出力される。図７では、光波長λ_Ｔｊの光変調信号が光分波器２１により分波されて、Ｏ／Ｅ２３に入力されたものとする。

Ｏ／Ｅ２３は、入力された光変調信号を電気信号に変換する（ステップＳ３０６）。この処理により、光変調信号は、周波数ｆ^ｊ _Ｔｉの電気信号に変換される。Ｏ／Ｅ２３は、周波数ｆ^ｊ _Ｔｉの電気信号を分波器２７に出力する。分波器２７に出力された周波数ｆ^ｊ _Ｔｉの電気信号は、周波数に応じて分波される（ステップＳ３０７）。分波器２７で分波された電気信号は、周波数変換部２８に入力される。

周波数変換部２８は、入力された電気信号の周波数をＲＦ帯の周波数に変換する（ステップＳ３０８）。周波数変換部２８は、ＲＦ帯の電気信号を分配器２６に出力する。分配器２６は、周波数変換部２８から出力されたＲＦ帯の電気信号を分配する（ステップＳ３０９）。分配器２６によって分配されたＲＦ帯の電気信号は、ビーム形成回路２４に出力される。ビーム形成回路２４の入力ポートには、分配器２６から出力された電気信号が同相で入力される。ビーム形成回路２４は、電気信号が入力された入力ポートに応じた方向にビームを形成する。これにより、電気信号を入力した入力ポートに対応する出力ポートに接続されたアンテナ２５から無線信号が発出される。電気信号を入力した入力ポートに対応する出力ポートに接続されたアンテナ２５は、入力された電気信号に応じた無線信号を放射する（ステップＳ３１０）。

以上のように構成された無線通信システム１ｃによれば、収容局装置１０ｃにおいて送信信号の周波数及び光波長の組み合わせを切り替えることで、遠隔で送信ビームの方向を切り替えることができる。さらに、基地局装置２０ｃは、受信した信号を光波長に応じて分波して周波数に応じて分波した後に、分配することで同相の信号をビーム形成回路２４に入力する。その結果、基地局装置２０ｃから送出されるビームの幅を制御することができる。そのため、基地局装置の制御および光ファイバの距離情報を不要として、送受アンテナのビーム及びビーム幅の制御を行うことが可能になる。

（第３の実施形態の変形例）
収容局装置１０ｃが、複数の光波長と、複数の周波数とを同時利用して、サブキャリア多重と波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）することで、基地局装置２０ｃにおいてマルチビーム形成するように構成されてもよい。

（第４の実施形態）
第４の実施形態では、収容局装置が送信信号の光偏波及び周波数を制御して、基地局装置のビーム形成を遠隔で制御する点が、第１の実施形態との差分である。第４の実施形態では、第１の実施形態との差分を中心に説明する。

図８は、第４の実施形態における無線通信システム１ｄの構成例を示す図である。無線通信システム１ｄは、収容局装置１０ｄと、基地局装置２０ｄとを備える。収容局装置１０ｄと、基地局装置２０ｄとは、光伝送路３０を介して接続されている。

収容局装置１０ｄは、送信信号の周波数及び光波長を切り替えることによって、基地局装置２０ｄのビームを遠隔で制御する。なお、第４の実施形態における送信信号は、ＢＢ信号であってもよいし、ＩＦ信号であってもよいし、ＲＦ信号であってもよい。

収容局装置１０ｄは、制御部１１ｄと、光変調部１２ｄと、周波数変換部１３とを備える。
制御部１１ｄは、基地局装置２０ｄにおいてビーム形成したい方向に応じた周波数及び光偏波を選択する。例えば、制御部１１ｄは、光変調部１２ｂで利用する光偏波として、適用可能な光偏波Ｘ，Ｙのうちいずれか１つ又は複数を選択する。ここで、Ｘ，Ｙは、それぞれ水平偏波と、垂直偏波を表す。例えば、制御部１１ｄは、光偏波ｋ（ｋはＸ又はＹ）に対して適用可能な周波数ｆ^ｋ _Ｔ１，…，ｆ^ｋ _Ｔｍｋのうちいずれか１つ又は複数を選択する。

周波数変換部１３ｄは、入力された送信信号を、制御部１１ｄにより指定された周波数ｆ^ｋ _Ｔｉに変換する。

光変調部１２ｄは、周波数ｆ^ｋ _Ｔｉの信号を用いて、制御部１１ｄにより指定されたある光偏波ｋの光信号を強度変調する。これにより、光変調部１２ｄは、光偏波ｋの光変調信号を生成する。

基地局装置２０ｄは、偏波分離部２９と、複数のＯ／Ｅ２３－Ｘ，２３－Ｙと、複数の分波器２７と、複数の周波数変換部２８と、複数の分配器２６と、ビーム形成回路２４と、複数のアンテナ２５－１～２５－Ｎとを備える。なお、図８では、説明の簡単化のため記載を省略しているが、分波器２７は光偏波の数（例えば、２）だけ備えられる必要があり、周波数変換部２８は光偏波Ｘが利用する周波数の数ｍ_Ｘと光偏波Ｙが利用する周波数の数ｍ_Ｙの合計数（ｍ_Ｘ＋ｍ_Ｙ個）だけ備えられる必要がある。

偏波分離部２９は、光伝送路３０を介して受信した光変調信号の光偏波ｋ成分を分離する。

ビーム形成回路２４の入力ポートには、分配器２６が接続される。ビーム形成回路２４の出力ポートには、アンテナ２５－１～２５－Ｎが接続される。ビーム形成回路２４のＮ個の入力ポートには、分配器２６から出力された電気信号が同相で入力される。なお、光偏波ｋと周波数ｆ^ｋ _Ｔｉの（ｍ_Ｘ＋ｍ_Ｙ）通りの組み合わせは、バトラーマトリクスが形成できるビーム及びセクタビームと一対一に対応している。

図９は、第４の実施形態における無線通信システム１ｄの処理の流れを示すシーケンス図である。
制御部１１ｄは、基地局装置２０ｄにおいてビーム形成したい方向に応じた周波数及び光偏波を選択する（ステップＳ４０１）。例えば、制御部１１ｄは、周波数ｆ^Ｘ _Ｔ１，…，ｆ^Ｘ _Ｔｍｊのうち、１つの周波数ｆ^Ｘ _Ｔｉを選択する。さらに、制御部１１ｄは、光偏波ｋのうち、１つ光偏波Ｘを選択する。制御部１１ｄは、選択した周波数ｆ^Ｘ _Ｔｉに周波数変換するように周波数変換部１３を制御する。さらに制御部１１ｄは、選択した光偏波Ｘの光信号を光強度変調するように光変調部１２ｄを制御する。

周波数変換部１３は、入力された送信信号を、制御部１１ｄにより指定された周波数ｆ^Ｘ _Ｔｉに変換する（ステップＳ４０２）。周波数変換部１３は、周波数ｆ^Ｘ _Ｔｉの送信信号を光変調部１２ｄに出力する。光変調部１２ｄは、制御部１１ｄにより指定された光偏波Ｘの光信号に対して、周波数変換部１３から出力された周波数ｆ^Ｘ _Ｔｉの送信信号を用いて強度変調する（ステップＳ４０３）。これにより、光変調部１２ｄは、光偏波Ｘの光変調信号を生成する。光変調部１２ｄは、生成した光変調信号を光伝送路３０に送出する（ステップＳ４０４）。

光伝送路３０に送出された光変調信号は、基地局装置２０ｄに入力される。基地局装置２０ｄの偏波分離部２９は、入力された光偏波Ｘの光変調信号の光偏波ｋ成分を分離する（ステップＳ４０５）。偏波分離部２９の出力ポートには、偏波数に応じてＯ／Ｅ２３－Ｘ，２３－Ｙが接続されている。そのため、偏波分離部２９によって分離された光変調信号は、光偏波成分に応じた出力ポートに接続されているＯ／Ｅ２３－Ｘ，２３－Ｙに出力される。図９では、光偏波Ｘの光変調信号が偏波分離部２９により分離されて、Ｏ／Ｅ２３－Ｘに入力されたものとする。

Ｏ／Ｅ２３－Ｘは、入力された光変調信号を電気信号に変換する（ステップＳ４０６）。この処理により、光変調信号は、周波数ｆ^Ｘ _Ｔｉの電気信号に変換される。Ｏ／Ｅ２３－Ｘは、周波数ｆ^Ｘ _Ｔｉの電気信号を分波器２７に出力する。分波器２７に出力された周波数ｆ^Ｘ _Ｔｉの電気信号は、周波数に応じて分波される（ステップＳ４０７）。分波器２７で分波された電気信号は、周波数変換部２８に入力される。

周波数変換部２８は、入力された電気信号の周波数をＲＦ帯の周波数に変換する（ステップＳ４０８）。周波数変換部２８は、ＲＦ帯の電気信号を分配器２６に出力する。分配器２６は、周波数変換部２８から出力されたＲＦ帯の電気信号を分配する（ステップＳ４０９）。分配器２６によって分配されたＲＦ帯の電気信号は、ビーム形成回路２４に出力される。ビーム形成回路２４の入力ポートには、分配器２６から出力された電気信号が同相で入力される。ビーム形成回路２４は、電気信号が入力された入力ポートに応じた方向にビームを形成する。これにより、電気信号を入力した入力ポートに対応する出力ポートに接続されたアンテナ２５から無線信号が発出される。電気信号を入力した入力ポートに対応する出力ポートに接続されたアンテナ２５は、入力された電気信号に応じた無線信号を放射する（ステップＳ４１０）。

以上のように構成された無線通信システム１ｄによれば、収容局装置１０ｄにおいて送信信号の光偏波及び周波数の組み合わせを切り替えることで、遠隔で送信ビームの方向を切り替えることができる。さらに、基地局装置２０ｄは、受信した信号を偏波に応じて分離して周波数に応じて分波した後に、分配することで同相の信号をビーム形成回路２４に入力する。その結果、基地局装置２０ｄから送出されるビームの幅を制御することができる。そのため、基地局装置の制御および光ファイバの距離情報を不要として、送受アンテナのビーム及びビーム幅の制御を行うことが可能になる。

（第４の実施形態の変形例）
収容局装置１０ｄが、複数の光偏波と、複数の周波数とを同時利用して、サブキャリア多重と偏波分割多重（ＰＤＭ：Polarization Division Multiplexing）を行うことで、基地局装置２０ｄにおいてマルチビーム形成するように構成されてもよい。

（第５の実施形態）
第５の実施形態では、収容局装置が送信信号の光波長及び光偏波を制御して、基地局装置のビーム形成を遠隔で制御する点が、第１の実施形態との差分である。第４の実施形態では、第１の実施形態との差分を中心に説明する。

図１０は、第５の実施形態における無線通信システム１ｅの構成例を示す図である。無線通信システム１ｅは、収容局装置１０ｅと、基地局装置２０ｅとを備える。収容局装置１０ｅと、基地局装置２０ｅとは、光伝送路３０を介して接続されている。

収容局装置１０ｅは、送信信号の光波長及び光偏波を切り替えることによって、基地局装置２０ｅのビームを遠隔で制御する。なお、第５の実施形態における送信信号は、ＲＦ信号である。

収容局装置１０ｅは、制御部１１ｅと、光変調部１２ｅとを備える。
制御部１１ｅは、基地局装置２０ｅにおいてビーム形成したい方向に応じた光波長及び光偏波を選択する。例えば、制御部１１ｅは、光変調部１２ｂで利用する光偏波として、適用可能な光偏波Ｘ，Ｙのうちいずれか１つ又は複数を選択する。例えば、制御部１１ｅは、光変調部１２ｅで利用する光波長として、適用可能な光波長λ_Ｔ１，…，λ_Ｔｎのうちいずれか１つ又は複数を選択する。

光変調部１２ｅは、ＲＦ帯の送信信号を、ある光波長λ_Ｔｊである光偏波ｋの光信号を用いて強度変調する。これにより、光変調部１２ｅは、光波長λ_Ｔｊである光偏波ｋの光変調信号を生成する。

基地局装置２０ｅは、光分波器２１と、複数の偏波分離部２９と、複数の光分配器２２と、複数のＯ／Ｅ２３と、ビーム形成回路２４と、複数のアンテナ２５－１～２５－Ｎとを備える。なお、図１０では、説明の簡単化のため記載を省略しているが、偏波分離部２９は光波長λ_Ｔの数ｎだけ備えられる必要がある。

ビーム形成回路２４の入力ポートには、複数のＯ／Ｅ２３が接続される。ビーム形成回路２４の出力ポートには、アンテナ２５－１～２５－Ｎが接続される。ビーム形成回路２４のＮ個の入力ポートには、複数のＯ／Ｅ２３から出力された電気信号が同相で入力される。なお、光波長λ_Ｔｊと光偏波ｋとの２ｎ通りの組み合わせは、バトラーマトリクスが形成できるビーム及びセクタビームと一対一に対応している。

図１１は、第５の実施形態における無線通信システム１ｅの処理の流れを示すシーケンス図である。
制御部１１ｅは、基地局装置２０ｅにおいてビーム形成したい方向に応じた光偏波及び光波長を選択する（ステップＳ５０１）。例えば、制御部１１ｅは、光波長λ_Ｔ１，…，λ_Ｔｎのうち、１つ光波長λ_Ｔｊを選択する。さらに、制御部１１ｅは、光偏波ｋのうち、１つ光偏波Ｘを選択する。制御部１１ｅは、選択した光波長λ_Ｔｊである光偏波Ｘの光信号を光強度変調するように光変調部１２ｅを制御する。

光変調部１２ｅは、送信信号を、制御部１１ｅにより指定された光波長λ_Ｔｊである光偏波Ｘの光信号を用いて強度変調する（ステップＳ５０２）。これにより、光変調部１２ｅは、光波長λ_Ｔｊである光偏波Ｘの光変調信号を生成する。光変調部１２ｅは、生成した光変調信号を光伝送路３０に送出する（ステップＳ５０３）。

光伝送路３０に送出された光変調信号は、基地局装置２０ｅに入力される。基地局装置２０ｅの光分波器２１は、入力された光変調信号を波長に応じて分波する（ステップＳ５０４）。光分波器２１の出力ポートには、波長数に応じて偏波分離部２９が接続されている。そのため、光分波器２１によって分波された光変調信号は、波長に応じた出力ポートに接続されている偏波分離部２９に出力される。図１１では、光波長λ_Ｔｊの光変調信号が光分波器２１により分波されて、光波長λ_Ｔｊに応じた出力ポートに接続されている偏波分離部２９に入力されたものとする。

偏波分離部２９は、光偏波Ｘの光変調信号の光偏波ｋ成分を分離する（ステップＳ５０５）。偏波分離部２９の出力ポートには、光偏波数に応じた数の光分配器２２が接続されている。そのため、偏波分離部２９によって分離された光変調信号は、光偏波成分に応じた出力ポートに接続されている光分配器２２に出力される。図１１では、光偏波Ｘの光変調信号が偏波分離部２９により分離されて、光偏波Ｘの出力ポートに接続されている光分配器２２－Ｘに入力されたものとする。

光分配器２２－Ｘは、入力された光変調信号を分配する（ステップＳ５０６）。光分配器２２－Ｘの出力ポートには、分配数に応じた数のＯ／Ｅ２３が接続されている。そのため、光分配器２２－Ｘによって分配された光変調信号は、光分配器２２－Ｘの出力ポートに接続されているＯ／Ｅ２３に出力される。

Ｏ／Ｅ２３は、入力された光変調信号を電気信号に変換する（ステップＳ５０７）。この処理により、光変調信号は、電気信号に変換される。Ｏ／Ｅ２３は、変換後の電気信号をビーム形成回路２４に出力する。ビーム形成回路２４の入力ポートには、Ｏ／Ｅ２３から出力された電気信号が同相で入力される。ビーム形成回路２４は、電気信号が入力された入力ポートに応じた方向にビームを形成する。これにより、電気信号を入力した入力ポートに対応する出力ポートに接続されたアンテナ２５から無線信号が発出される。電気信号を入力した入力ポートに対応する出力ポートに接続されたアンテナ２５は、入力された電気信号に応じた無線信号を放射する（ステップＳ５０８）。

以上のように構成された無線通信システム１ｅによれば、収容局装置１０ｅにおいて送信信号の光波長及び光偏波の組み合わせを切り替えることで、遠隔で送信ビームの方向を切り替えることができる。さらに、基地局装置２０ｅは、受信した信号を光波長に応じて分波して偏波に応じて分離した後に、分配することで同相の信号をビーム形成回路２４に入力する。その結果、基地局装置２０ｅから送出されるビームの幅を制御することができる。そのため、基地局装置の制御および光ファイバの距離情報を不要として、送受アンテナのビーム及びビーム幅の制御を行うことが可能になる。

（第５の実施形態の変形例）
収容局装置１０ｅが、複数の光偏波と、複数の光波長とを同時利用して、波長分割多重と偏波分割多重を行うことで、基地局装置２０ｅにおいてマルチビーム形成するように構成されてもよい。

図１０に示す基地局装置２０ｅの構成において、図１２のように光分配器２２に代えて分配器２６を備え、分配器２６とＯ／Ｅ２３の順番を入れ替えて構成されてもよい。図１２は、第５の実施形態の第１変形例における無線通信システム１ｆの構成例を示す図である。無線通信システム１ｆは、収容局装置１０ｅと、基地局装置２０ｆとを備える。収容局装置１０ｅと、基地局装置２０ｆとは、光伝送路３０を介して接続されている。図１２に示す無線通信システム１ｆは、基地局装置２０ｆの構成が図１０に示す無線通信システム１ｅと異なる。無線通信システム１ｆのその他の構成については、無線通信システム１ｅと同様である。

基地局装置２０ｆは、光分波器２１と、複数の偏波分離部２９と、複数の光分配器２２と、複数のＯ／Ｅ２３と、ビーム形成回路２４と、複数のアンテナ２５－１～２５－Ｎとを備える。基地局装置２０ｆは、偏波分離部２９の後段に複数のＯ／Ｅ２３が備えられ、各Ｏ／Ｅ２３の後段にそれぞれ分配器２６が備えられる点で基地局装置２０ｅと構成が異なる。そのため、ビーム形成回路２４の入力ポートそれぞれには、分配器２６が接続されることになる。

分配器２６は、入力された電気信号を分配する。分配器２６の出力ポートには、ビーム形成回路２４が接続されている。そのため、分配器２６によって分配された電気信号は、ビーム形成回路２４に出力される。このように、図１０に示す基地局装置２０ｅでは光伝送路３０を介して受信した光変調信号（光信号）を偏波分離した直後に分配したのに対し、基地局装置２０ｆでは光伝送路３０を介して受信した光変調信号を偏波分離して光電変換した後に分配する。

さらに、図１０に示す基地局装置２０ｅの構成において、図１３のように光分波器２１と偏波分離部２９の順番を入れ替えて構成されてもよい。図１３は、第５の実施形態の第２変形例における無線通信システム１ｇの構成例を示す図である。無線通信システム１ｇは、収容局装置１０ｅと、基地局装置２０ｇとを備える。収容局装置１０ｅと、基地局装置２０ｇとは、光伝送路３０を介して接続されている。図１３に示す無線通信システム１ｇは、基地局装置２０ｇの構成が図１０に示す無線通信システム１ｅと異なる。無線通信システム１ｇのその他の構成については、無線通信システム１ｅと同様である。

基地局装置２０ｇは、光分波器２１と、偏波分離部２９と、複数の光分配器２２と、複数のＯ／Ｅ２３と、ビーム形成回路２４と、複数のアンテナ２５－１～２５－Ｎとを備える。基地局装置２０ｇは、偏波分離部２９の後段に複数の光分波器２１が接続され、各光分波器２１の後段にそれぞれ光分配器２２が備えられる点で基地局装置２０ｅと構成が異なる。

偏波分離部２９は、光伝送路３０を介して受信した光変調信号の光偏波ｋ成分を分離する。偏波分離部２９は、成分毎に分離した光変調信号をそれぞれ光分波器２１に出力する。光分波器２１は、入力された光変調信号を分配する。このように、図１０に示す基地局装置２０ｅでは光伝送路３０を介して受信した光変調信号（光信号）を光分波器２１により分波した直後に偏波分離したのに対し、基地局装置２０ｇでは光伝送路３０を介して受信した光変調信号を偏波分離した直後に分波する。

さらに、図１３に示す基地局装置２０ｇの構成において、図１４のように光分配器２２に代えて分配器２６を備え、分配器２６とＯ／Ｅ２３の順番を入れ替えて構成されてもよい。図１４は、第５の実施形態の第３変形例における無線通信システム１ｈの構成例を示す図である。無線通信システム１ｈは、収容局装置１０ｅと、基地局装置２０ｈとを備える。収容局装置１０ｅと、基地局装置２０ｈとは、光伝送路３０を介して接続されている。図１４に示す無線通信システム１ｈは、基地局装置２０ｈの構成が図１３に示す無線通信システム１ｇと異なる。無線通信システム１ｈのその他の構成については、無線通信システム１ｇと同様である。

基地局装置２０ｈは、偏波分離部２９と、光分波器２１と、複数のＯ／Ｅ２３と、複数の分配器２６と、ビーム形成回路２４と、複数のアンテナ２５－１～２５－Ｎとを備える。基地局装置２０ｈは、光分波器２１の後段に複数のＯ／Ｅ２３が接続され、各Ｏ／Ｅ２３の後段にそれぞれ分配器２６が備えられる点で基地局装置２０ｇと構成が異なる。そのため、ビーム形成回路２４の入力ポートそれぞれには、分配器２６が接続されることになる。

このように、図１３に示す基地局装置２０ｇでは光伝送路３０を介して受信した光変調信号（光信号）を偏波分離及び分波した直後に分配して光電変換したのに対し、図１４に示す基地局装置２０ｈでは光伝送路３０を介して受信した光変調信号を偏波分離及び分波した直後にした偏波分離した直後に光電変換して分波する。

なお、図１２～図１４に示す構成において、収容局装置１０ｅが、複数の光偏波と、複数の光波長とを同時利用して、波長分割多重と偏波分割多重を行うことで、基地局装置２０ｅにおいてマルチビーム形成するように構成されてもよい。

（第６の実施形態）
第１の実施形態から第５の実施形態では、下り方向に対する信号送信の構成について説明した。第６の実施形態では、上り方向に対する信号送信の構成について説明する。なお、第６の実施形態では、基地局装置において波長多重して収容局装置に信号を送信する構成について説明する。

図１５は、第６の実施形態における無線通信システム１ｉの構成例を示す図である。無線通信システム１ｉは、収容局装置１０ｉと、基地局装置２０ｉとを備える。収容局装置１０ｉと、基地局装置２０ｉとは、光伝送路３０を介して接続されている。

基地局装置２０ｉは、複数のアンテナ３１－１～３１－Ｎと、ビーム形成回路３２と、複数の分配器３３と、複数の合成器３４と、複数の光変調部３５と、光合波器３６とを備える。

アンテナ３１－１～３１－Ｎは、外部の装置から送信された無線信号を受信する。外部の装置とは、例えば基地局装置２０ｉが通信を行う対象となる無線装置である。アンテナ３１－１～３１－Ｎは、受信した無線信号を電気信号に変換してビーム形成回路３２に出力する。

ビーム形成回路３２は、第１の実施形態におけるビーム形成回路２４と同様に、Ｎ個の入力ポートと、Ｎ個の出力ポートとを持つ。ビーム形成回路３２の入力ポートには、複数の分配器３３が接続される。ビーム形成回路３２の出力ポートには、アンテナ３１－１～３１－Ｎが接続される。ビーム形成回路３２は、アンテナ３１－１～３１－Ｎから出力された電気信号を出力ポートから入力し、入力ポートに接続される複数の分配器３３に出力する。

分配器３３は、ビーム形成回路３２から出力された電気信号を分配する。

合成器３４は、各分配器３３により分配された電気信号を合成する。

光変調部３５は、合成器３４により合成された電気信号を用いて、ある波長の光信号を強度変調する。これにより、光変調部３５は、光変調信号を生成する。

光合波器３６は、各光変調部３５により生成された各光変調信号を合波して波長分割多重する。これにより、光合波器３６は、波長多重信号を生成する。

収容局装置１０ｉは、光分波器１４と、複数のＯ／Ｅ１５と、出力部１６とを備える。

光分波器１４は、光伝送路３０を介して受信した波長多重信号を波長に応じて分波する。例えば、光分波器１４は、ＡＷＧである。光分波器１４により波長毎に分波された光信号は、Ｏ／Ｅ１５に入力される。

Ｏ／Ｅ１５は、光分波器１４により波長毎に分波された光信号を電気信号に変換する光電変換部である。

出力部１６は、入力された波長λ_Ｒ１，…，λ_Ｒｍに対応する電気信号を復調する。例えば、出力部１６は、入力された波長λ_Ｒ１，…，λ_Ｒｍに対応する電気信号のうち、１つを選択して復調してもよい。これは、Ｎ個の受信ビームのうち、１つのビームを選択することと同値である。なお、出力部１６は、複数波長を選択し、同時利用することでマルチビーム形成も可能である。出力部１６は、入力された波長λ_Ｒ１，…，λ_Ｒｍに対応する電気信号の複数を復調した後にＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）信号処理を行ってもよい。

図１６は、第６の実施形態における無線通信システム１ｉの処理の流れを示すシーケンス図である。
アンテナ３１は、外部の装置から送信された無線信号を受信する（ステップＳ６０１）。アンテナ３１は、受信した無線信号を電気信号に変換してビーム形成回路３２に出力する。ビーム形成回路３２は、電気信号が入力された出力ポートに対応する入力ポートに接続された分配器３３に電気信号を出力する。図１５では、例えば、ビーム形成回路３２の入力ポートｉから電気信号が出力されたものとする。

ビーム形成回路３２の入力ポートｉに接続されている分配器３３は、ビーム形成回路３２から出力された電気信号を分配する（ステップＳ６０２）。分配器３３により分配された電気信号は、合成器３４に入力される。合成器３４は、各分配器３３から出力された電気信号を合成する（ステップＳ６０３）。合成器３４によって合成された電気信号は、光変調部３５に出力される。

光変調部３５は、合成器３４によって合成された電気信号を用いて、ある波長の光信号を強度変調する（ステップＳ６０４）。これにより、光変調部３５は、光変調信号を生成する。各光変調部３５は、生成した光変調信号を光合波器３６に出力する。光合波器３６は、各光変調部３５により生成された光変調信号を合波して波長分割多重する（ステップＳ６０５）。これにより、光合波器３６は、波長多重信号を生成する。光合波器３６は、生成した波長多重信号を、光伝送路３０を介して収容局装置１０ｉに送出する（ステップＳ６０６）。

光伝送路３０に送出された波長多重信号は、収容局装置１０ｉに入力される。収容局装置１０ｉの光分波器１４は、入力された波長多重信号を波長に応じて分波する（ステップＳ６０７）。これにより、波長多重信号は、対応するＯ／Ｅ１５に出力される。光分波器１４には、波長数に応じた数のＯ／Ｅ１５が接続されている。Ｏ／Ｅ１５は、光分波器１４により分波された光変調信号を電気信号に変換する（ステップＳ６０８）。Ｏ／Ｅ１５は、電気信号を出力部１６に出力する。出力部１６は、入力された電気信号を復調する（ステップＳ６０９）。

以上のように構成された無線通信システム１ｉによれば、上り方向においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第６の実施形態の変形例）
図１５に示す基地局装置２０ｉにおいて、図１７のように合成器３４に代えて光合成器３７を備え、光合成器３７を光変調部３５と光合波器３６との間に備えるように構成されてもよい。図１７は、第６の実施形態の変形例における無線通信システム１ｊの構成例を示す図である。無線通信システム１ｊは、収容局装置１０ｉと、基地局装置２０ｊとを備える。収容局装置１０ｉと、基地局装置２０ｊとは、光伝送路３０を介して接続されている。図１７に示す無線通信システム１ｊは、基地局装置２０ｊの構成が図１５に示す無線通信システム１ｉと異なる。無線通信システム１ｊのその他の構成については、無線通信システム１ｉと同様である。

基地局装置２０ｊは、複数のアンテナ３１－１～３１－Ｎと、ビーム形成回路３２と、複数の分配器３３と、複数の光変調部３５と、複数の光合成器３７と、光合波器３６とを備える。基地局装置２０ｊは、合成器３４に代えて光合成器３７を備え、光合成器３７が光変調部３５と光合波器３６との間に備えられる点で基地局装置２０ｉと構成が異なる。

光合成器３７は、各光変調部３５により生成された光変調信号を合成する。光合成器３７の出力ポートには、光合波器３６が接続されている。そのため、光合成器３７によって合成された光変調信号は、光合波器３６に出力される。光合波器３６は、各光合成器３７によって合成された各光変調信号を波長分割多重する。このように、図１５に示す基地局装置２０ｉでは電気信号を合成したのに対し、基地局装置２０ｊでは光信号を合成する。

（第７の実施形態）
第７の実施形態では、基地局装置においてサブキャリア多重して収容局装置に信号を送信する点が、第６の実施形態との差分である。第７の実施形態では、第６の実施形態との差分を中心に説明する。

図１８は、第７の実施形態における無線通信システム１ｋの構成例を示す図である。無線通信システム１ｋは、収容局装置１０ｋと、基地局装置２０ｋとを備える。収容局装置１０ｋと、基地局装置２０ｋとは、光伝送路３０を介して接続されている。

基地局装置２０ｋは、複数のアンテナ３１－１～３１－Ｎと、ビーム形成回路３２と、複数の分配器３３と、複数の合成器３４と、複数の周波数変換部３８と、合波器３９と、光変調部３５とを備える。

周波数変換部３８は、ビーム形成回路３２から出力された電気信号の周波数を変換する。

合波器３９は、各周波数変換部３８から出力された電気信号を合波する。

光変調部３５は、合波器３９により合波された電気信号を用いて、ある波長の光信号を強度変調してサブキャリア多重する。これにより、光変調部３５は、多重信号を生成する。

収容局装置１０ｋは、Ｏ／Ｅ１５と、分波器１７と、出力部１６とを備える。

分波器１７は、Ｏ／Ｅ１５により出力された電気信号を周波数に応じて分波する。例えば、分波器１７は、周波数ｆ_Ｒ１，…，ｆ_Ｒｍの電気信号を分波する。

図１９は、第７の実施形態における無線通信システム１ｋの処理の流れを示すシーケンス図である。
アンテナ３１は、外部の装置から送信された無線信号を受信する（ステップＳ７０１）。アンテナ３１は、受信した無線信号を電気信号に変換してビーム形成回路３２に出力する。ビーム形成回路３２は、電気信号が入力された出力ポートに対応する入力ポートに接続された分配器３３に電気信号を出力する。図１９では、例えば、ビーム形成回路３２の入力ポートｉから電気信号が出力されたものとする。

ビーム形成回路３２の入力ポートｉに接続されている分配器３３は、ビーム形成回路３２から出力された電気信号を分配する（ステップＳ７０２）。分配器３３により分配された電気信号は、合成器３４に入力される。合成器３４は、各分配器３３から出力された電気信号を合成する（ステップＳ７０３）。合成器３４によって合成された電気信号は、周波数変換部３８に出力される。

周波数変換部３８は、合成器３４によって合成された電気信号を周波数変換する（ステップＳ７０４）。これにより、電気信号の周波数は、周波数ｆ_Ｒｉに変換される。周波数変換部３８は、周波数ｆ_Ｒｉの電気信号を合波器３９に出力する。合波器３９は、各周波数変換部３８から出力された電気信号を合波する（ステップＳ７０５）。合波器３９によって合波された電気信号は、光変調部３５に出力される。

光変調部３５は、合波器３９により合波された電気信号を用いて、ある波長の光信号を強度変調してサブキャリア多重する（ステップＳ７０６）。これにより、光変調部３５は、多重信号を生成する。光変調部３５は、生成した多重信号を、光伝送路３０を介して収容局装置１０ｋに送出する（ステップＳ７０７）。

光伝送路３０に送出された多重信号は、収容局装置１０ｋに入力される。収容局装置１０ｋのＯ／Ｅ１５は、入力された多重信号を電気信号に変換する（ステップＳ７０８）。この処理により、多重信号は、周波数多重された電気信号に変換される。Ｏ／Ｅ１５は、周波数多重された電気信号を分波器１７に出力する。分波器１７に入力された周波数多重された電気信号は、周波数に応じて分波される（ステップＳ７０９）。分波器１７で分波された周波数ｆ_Ｒｉの電気信号は出力部１６に入力される。出力部１６は、入力された周波数ｆ_Ｒｉの電気信号を復調する（ステップＳ７１０）。

以上のように構成された無線通信システム１ｋによれば、上り方向においても第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第８の実施形態）
第８の実施形態では、基地局装置においてサブキャリア多重及び波長分割多重して収容局装置に信号を送信する点が、第６の実施形態との差分である。第８の実施形態では、第６の実施形態との差分を中心に説明する。

図２０は、第８の実施形態における無線通信システム１ｌの構成例を示す図である。無線通信システム１ｌは、収容局装置１０ｌと、基地局装置２０ｌとを備える。収容局装置１０ｌと、基地局装置２０ｌとは、光伝送路３０を介して接続されている。

基地局装置２０ｌは、複数のアンテナ３１－１～３１－Ｎと、ビーム形成回路３２と、複数の分配器３３と、複数の合成器３４と、複数の周波数変換部３８と、複数の合波器３９と、複数の光変調部３５と、光合波器３６とを備える。なお、図２０では、説明の簡単化のため記載を省略しているが、合波器３９及び光変調部３５は光波長λ_Ｒの数ｎだけ備えられる必要があり、周波数変換部３８は光波長λ_Ｒｊが利用する周波数の数ｍ_ｊだけ備えられる必要がある。

光合波器３６は、光変調部３５によりサブキャリア多重された信号を合波して波長分割多重する。これにより、光合波器３６は、波長多重信号を生成する。

収容局装置１０ｌは、光分波器１４と、複数のＯ／Ｅ１５と、複数の分波器１７と、出力部１６とを備える。なお、図２０では、説明の簡単化のため記載を省略しているが、Ｏ／Ｅ１５及び分波器１７は光波長λ_Ｒの数ｎだけ備えられる必要がある。

図２１は、第８の実施形態における無線通信システム１ｌの処理の流れを示すシーケンス図である。
アンテナ３１は、外部の装置から送信された無線信号を受信する（ステップＳ８０１）。アンテナ３１は、受信した無線信号を電気信号に変換してビーム形成回路３２に出力する。ビーム形成回路３２は、電気信号が入力された出力ポートに対応する入力ポートに接続された分配器３３に電気信号を出力する。

分配器３３は、ビーム形成回路３２から出力された電気信号を分配する（ステップＳ８０２）。分配器３３により分配された電気信号は、合成器３４に入力される。合成器３４は、各分配器３３から出力された電気信号を合成する（ステップＳ８０３）。合成器３４によって合成された電気信号は、周波数変換部３８に出力される。

各周波数変換部３８は、合成器３４から出力された電気信号を光波長λ_Ｒｊに対応した周波数ｆ^ｊ _Ｒｉに変換する（ステップＳ８０４）。周波数変換部３８は、周波数ｆ^ｊ _Ｒｉの電気信号を合波器３９に出力する。合波器３９は、各周波数変換部３８から出力された電気信号を合波する（ステップＳ８０５）。合波器３９によって合波された電気信号は、光変調部３５に出力される。

光変調部３５は、合波器３９により合波された電気信号を用いて、ある波長の光信号を強度変調してサブキャリア多重する（ステップＳ８０６）。これにより、光変調部３５は、多重信号を生成する。光変調部３５は、生成した多重信号を、光合波器３６に出力する。光合波器３６は、各光変調部３５により生成された多重信号を合波して波長分割多重する（ステップＳ８０７）。これにより、光合波器３６は、波長多重信号を生成する。光合波器３６は、生成した波長多重信号を、光伝送路３０を介して収容局装置１０ｆに送出する（ステップＳ８０８）。

光伝送路３０に送出された波長多重信号は、収容局装置１０ｌに入力される。収容局装置１０ｌの光分波器１４は、入力された波長多重信号を波長に応じて分波する（ステップＳ８０９）。これにより、波長多重信号は、光波長λ_Ｒｊの光変調信号となり、対応するＯ／Ｅ１５に出力される。光分波器１４には、波長数に応じた数のＯ／Ｅ１５が接続されている。Ｏ／Ｅ１５は、光分波器１４により分波された光波長λ_Ｒｊの光変調信号を電気信号に変換する（ステップＳ８１０）。この処理により、光波長λ_Ｒｊの光変調信号は、周波数ｆ^ｊ _Ｒｉの電気信号に変換される。Ｏ／Ｅ１５は、周波数ｆ^ｊ _Ｒｉの電気信号を分波器１７に出力する。

分波器１７に出力された周波数ｆ^ｊ _Ｒｉの電気信号は、周波数に応じて分波される（ステップＳ８１１）。分波器１７で分波された周波数ｆ^ｊ _Ｒｉの電気信号は出力部１６に入力される。出力部１６は、入力された周波数ｆ^ｊ _Ｒｉの電気信号を復調する（ステップＳ８１２）。例えば、出力部１６は、光波長λ_Ｒｊと周波数ｆ^ｊ _ＲｉのΣ^ｎ _ｊ＝１ｍ_ｊ通りの組み合わせのうち、１つを選択して復調してもよい。これは、Σ^ｎ _ｊ＝１ｍ_ｊ個の受信ビームのうち、１つのビームを選択することと同値である。なお、出力部１６は、複数の周波数及び複数の光波長を選択し、同時利用することでマルチビーム形成も可能である。出力部１６は、入力された周波数ｆ^ｊ _Ｒ１，…，ｆ^ｊ _Ｒｍの電気信号の複数を復調した後にＭＩＭＯ信号処理を行ってもよい。

以上のように構成された無線通信システム１ｌによれば、上り方向においても第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第９の実施形態）
第９の実施形態では、基地局装置においてサブキャリア多重及び偏波分割多重して収容局装置に信号を送信する点が、第６の実施形態との差分である。第９の実施形態では、第６の実施形態との差分を中心に説明する。

図２２は、第９の実施形態における無線通信システム１ｍの構成例を示す図である。無線通信システム１ｍは、収容局装置１０ｍと、基地局装置２０ｍとを備える。収容局装置１０ｍと、基地局装置２０ｍとは、光伝送路３０を介して接続されている。

基地局装置２０ｍは、複数のアンテナ３１－１～３１－Ｎと、ビーム形成回路３２と、複数の分配器３３と、複数の合成器３４と、複数の周波数変換部３８と、複数の合波器３９と、複数の光変調部３５と、偏波合波部４０とを備える。なお、図２２では、説明の簡単化のため記載を省略しているが、光変調部３５及び合波器３９は光偏波の数（例えば、２）だけ備えられる必要があり、周波数変換部３８は光偏波Ｘが利用する周波数の数ｍ_Ｘと光偏波Ｙが利用する周波数の数ｍ_Ｙの合計数（ｍ_Ｘ＋ｍ_Ｙ個）だけ備えられる必要がある。

偏波合波部４０は、複数の光変調部３５によりサブキャリア多重された信号を合波して偏波分割多重する。これにより、偏波合波部４０は、偏波多重信号を生成する。

収容局装置１０ｍは、偏波分離部１８と、複数のＯ／Ｅ１５－Ｘ，１５－Ｙと、複数の分波器１７と、出力部１６とを備える。なお、図２２では、説明の簡単化のため記載を省略しているが、Ｏ／Ｅ１５及び分波器１７は光偏波の数（例えば、２）だけ備えられる必要がある。

偏波分離部１８は、光伝送路３０を介して受信した偏波多重信号の光偏波ｋ成分を分離する。

図２３は、第９の実施形態における無線通信システム１ｍの処理の流れを示すシーケンス図である。
アンテナ３１は、外部の装置から送信された無線信号を受信する（ステップＳ９０１）。アンテナ３１は、受信した無線信号を電気信号に変換してビーム形成回路３２に出力する。ビーム形成回路３２は、電気信号が入力された出力ポートに対応する入力ポートに接続された分配器３３に電気信号を出力する。

分配器３３は、ビーム形成回路３２から出力された電気信号を分配する（ステップＳ９０２）。分配器３３により分配された電気信号は、合成器３４に入力される。合成器３４は、各分配器３３から出力された電気信号を合成する（ステップＳ９０３）。合成器３４によって合成された電気信号は、周波数変換部３８に出力される。

周波数変換部３８は、合成器３４によって合成された電気信号を光偏波ｋに対応した周波数ｆ^ｋ _Ｒｉに変換する（ステップＳ９０４）。周波数変換部３８は、ｆ^ｋ _Ｒｉの電気信号を合波器３９に出力する。合波器３９は、各周波数変換部３８から出力された電気信号を合波する（ステップＳ９０５）。合波器３９によって合波された電気信号は、光変調部３５に出力される。

光変調部３５は、合波器３９により合波された電気信号を用いて、光偏波ｋの光信号を強度変調してサブキャリア多重する（ステップＳ９０６）。これにより、光変調部３５は、多重信号を生成する。光変調部３５は、生成した多重信号を、偏波合波部４０に出力する。偏波合波部４０は、各光変調部３５により生成された多重信号を合波して偏波分割多重する（ステップＳ９０７）。これにより、偏波合波部４０は、偏波多重信号を生成する。偏波合波部４０は、生成した偏波多重信号を、光伝送路３０を介して収容局装置１０ｍに送出する（ステップＳ９０８）。

光伝送路３０に送出された偏波多重信号は、収容局装置１０ｍに入力される。収容局装置１０ｍの偏波分離部１８は、入力された偏波多重信号の光偏波ｋを分離する（ステップＳ９０９）。これにより、偏波多重信号は、光偏波ｋの光変調信号となり、対応するＯ／Ｅ１５に出力される。Ｏ／Ｅ１５は、偏波分離部１８により分離された光偏波ｋの光変調信号を電気信号に変換する（ステップＳ９１０）。この処理により、光偏波ｋの光変調信号は、周波数ｆ^ｋ _Ｒｉの電気信号に変換される。Ｏ／Ｅ１５は、周波数ｆ^ｋ _Ｒｉの電気信号を分波器１７に出力する。

分波器１７に出力された周波数ｆ^ｋ _Ｒｉの電気信号は、周波数に応じて分波される（ステップＳ９１１）。分波器１７で分波された周波数ｆ^ｋ _Ｒｉの電気信号は出力部１６に入力される。出力部１６は、入力された周波数ｆ^ｋ _Ｒｉの電気信号を復調する（ステップＳ９１２）。例えば、出力部１６は、光偏波ｋと周波数ｆ^ｋ _Ｒｉの（ｍ_Ｘ＋ｍ_Ｙ）通りの組み合わせのうち、１つを選択して復調してもよい。これは、（ｍ_Ｘ＋ｍ_Ｙ）個の受信ビームのうち、１つのビームを選択することと同値である。なお、出力部１６は、複数の周波数及び複数の光偏波を選択し、同時利用することでマルチビーム形成も可能である。出力部１６は、入力された周波数ｆ^ｋ _Ｒ１，…，ｆ^ｋ _Ｒｍの電気信号の複数を復調した後にＭＩＭＯ信号処理を行ってもよい。

以上のように構成された無線通信システム１ｍによれば、上り方向においても第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第１０の実施形態）
第１０の実施形態では、基地局装置において波長分割多重及び偏波分割多重して収容局装置に信号を送信する点が、第６の実施形態との差分である。第１０の実施形態では、第６の実施形態との差分を中心に説明する。

図２４は、第１０の実施形態における無線通信システム１ｎの構成例を示す図である。無線通信システム１ｎは、収容局装置１０ｎと、基地局装置２０ｎとを備える。収容局装置１０ｎと、基地局装置２０ｎとは、光伝送路３０を介して接続されている。

基地局装置２０ｎは、複数のアンテナ３１－１～３１－Ｎと、ビーム形成回路３２と、複数の分配器３３と、複数の合成器３４と、複数の光変調部３５と、複数の偏波合波部４０と、光合波器３６とを備える。なお、図２４では、説明の簡単化のため記載を省略しているが、偏波合波部４０は光波長λ_Ｒの数ｎだけ備えられる必要があり、光変調部３５は光波長λ_Ｒｊが利用する偏波の数（例えば、２）だけ備えられる必要がある。

偏波合波部４０は、複数の光変調部３５によりサブキャリア多重された信号を合波して偏波分割多重する。これにより、偏波合波部４０は、偏波多重信号を生成する。

光合波器３６は、偏波合波部４０により偏波分割多重された信号を合波して波長分割多重する。これにより、光合波器３６は、波長多重信号を生成する。

収容局装置１０ｎは、光分波器１４と、複数の偏波分離部１８と、複数のＯ／Ｅ１５と、出力部１６とを備える。なお、図２４では、説明の簡単化のため記載を省略しているが、偏波分離部１８は光波長λ_Ｒの数ｎだけ備えられる必要があり、Ｏ／Ｅ１５は光波長λ_Ｒｊが利用する光偏波の数（例えば、２）だけ備えられる必要がある。

図２５は、第１０の実施形態における無線通信システム１ｎの処理の流れを示すシーケンス図である。
アンテナ３１は、外部の装置から送信された無線信号を受信する（ステップＳ１００１）。アンテナ３１は、受信した無線信号を電気信号に変換してビーム形成回路３２に出力する。ビーム形成回路３２は、電気信号が入力された出力ポートに対応する入力ポートに接続された分配器３３に電気信号を出力する。

分配器３３は、ビーム形成回路３２から出力された電気信号を分配する（ステップＳ１００２）。分配器３３により分配された電気信号は、合成器３４に入力される。合成器３４は、各分配器３３から出力された電気信号を合成する（ステップＳ１００３）。合成器３４によって合成された電気信号は、光変調部３５に出力される。

光変調部３５は、合成器３４によって合成された電気信号を光波長λ_Ｒｊで光偏波ｋの光信号を強度変調する（ステップＳ１００４）。光変調部３５は、光偏波ｋの光変調信号を偏波合波部４０に出力する。

偏波合波部４０は、各光変調部３５により生成された光変調信号を合波して偏波分割多重する（ステップＳ１００５）。これにより、偏波合波部４０は、偏波多重信号を生成する。偏波合波部４０は、生成した偏波多重信号を、光合波器３６に出力する。光合波器３６は、各偏波合波部４０から出力された偏波多重信号を合波して波長分割多重する（ステップＳ１００６）。これにより、光合波器３６は、波長多重信号を生成する。光合波器３６は、生成した波長多重信号を、光伝送路３０を介して収容局装置１０ｎに送出する（ステップＳ１００７）。

光伝送路３０に送出された波長多重信号は、収容局装置１０ｎに入力される。収容局装置１０ｎの光分波器１４は、入力された波長多重信号を波長に応じて分波する（ステップＳ１００８）これにより、波長多重信号は、光波長λ_Ｒｊの光変調信号となり、対応する偏波分離部１８に出力される。偏波分離部１８は、入力された光波長λ_Ｒｊの光変調信号の光偏波ｋを分離する（ステップＳ１００９）。これにより、光波長λ_Ｒｊの光変調信号は、光偏波ｋの光変調信号となり、対応するＯ／Ｅ１５に出力される。Ｏ／Ｅ１５は、偏波分離部１８により分離された光偏波ｋの光変調信号を電気信号に変換する（ステップＳ１０１０）。この処理により、光偏波ｋの光変調信号は、電気信号に変換される。Ｏ／Ｅ１５は、電気信号を出力部１６に出力する。

出力部１６は、入力された電気信号を復調する（ステップＳ１０１１）。例えば、出力部１６は、光波長λ_Ｒｊと光偏波ｋの２ｎ通りの組み合わせのうち、１つを選択して復調してもよい。これは、２ｎ個の受信ビームのうち、１つのビームを選択することと同値である。なお、出力部１６は、複数の光波長及び複数の光偏波を選択し、同時利用することでマルチビーム形成も可能である。出力部１６は、入力された電気信号の複数を復調した後にＭＩＭＯ信号処理を行ってもよい。

以上のように構成された無線通信システム１ｎによれば、上り方向においても第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第１０の実施形態の変形例）
図２４に示す基地局装置２０ｎの構成において、図２６のように合成器３４に代えて光合成器３７を備えるように構成されてもよい。図２６は、第１０の実施形態の第１変形例における無線通信システム１ｏの構成例を示す図である。無線通信システム１ｏは、収容局装置１０ｎと、基地局装置２０ｏとを備える。収容局装置１０ｎと、基地局装置２０ｏとは、光伝送路３０を介して接続されている。図２６に示す無線通信システム１ｏは、基地局装置２０ｏの構成が図２４に示す無線通信システム１ｎと異なる。無線通信システム１ｏのその他の構成については、無線通信システム１ｎと同様である。

基地局装置２０ｏは、複数のアンテナ３１－１～３１－Ｎと、ビーム形成回路３２と、複数の分配器３３と、複数の光変調部３５と、複数の光合成器３７と、複数の偏波合波部４０と、光合波器３６とを備える。基地局装置２０ｏは、各分配器３３の後段に複数の光変調部３５が備えられ、光変調部３５の後段に光合成器３７が備えられ、光合成器３７の後段に偏波合波部４０が備えられる点で基地局装置２０ｎと構成が異なる。

各分配器３３は、入力された電気信号を分配する。各分配器３３により分配された電気信号は、光変調部３５により光変調される。光変調部３５は、光変調により生成した光変調信号を光合成器３７に出力する。各光合成器３７は、複数の光変調部３５から出力された光変調信号を合成する。偏波合波部４０は、各光合成器３７により合成された光変調信号を偏波分割多重する。光合波器３６は、各偏波合波部４０により偏波分割多重された光変調信号を合波する。

さらに図２４に示す収容局装置１０ｎ及び基地局装置２０ｈは、図２７のように構成されてもよい。図２７は、第１０の実施形態の第２変形例における無線通信システム１ｐの構成例を示す図である。無線通信システム１ｐは、収容局装置１０ｐと、基地局装置２０ｐとを備える。収容局装置１０ｐと、基地局装置２０ｐとは、光伝送路３０を介して接続されている。

基地局装置２０ｐは、複数のアンテナ３１－１～３１－Ｎと、ビーム形成回路３２と、複数の分配器３３と、複数の合成器３４と、複数の光変調部３５と、複数の光合波器３６と、偏波合波部４０とを備える。基地局装置２０ｐは、光合波器３６と偏波合波部４０との順番が入れ替わっている点で基地局装置２０ｎと構成が異なる。この場合、基地局装置２０ｐは、複数の光合波器３６と、１つの偏波合波部４０を備える。

光合波器３６は、複数の光変調部３５から出力された光変調信号を合波する。偏波合波部４０は、各光合波器３６により合波された光変調信号を偏波分割多重する。

収容局装置１０ｐは、偏波分離部１８と、複数の光分波器１４と、複数のＯ／Ｅ１５と、出力部１６とを備える。なお、図２７では、説明の簡単化のため記載を省略しているが、Ｏ／Ｅ１５は光波長λ_Ｒの数ｎだけ備えられる必要があり、光分波器１４は光波長λ_Ｒｊが利用する光偏波の数（例えば、２）だけ備えられる必要がある。

図２４に示す基地局装置２０ｎでは偏波分割多重した後に合波したのに対し、基地局装置２０ｐでは光変調信号を合波した後に偏波分割多重する。収容局装置１０ｎでは、光伝送路３０を介して受信した偏波多重信号の光偏波ｋ成分を偏波分離部１８により分離した後に、光分波器１４により波長に応じて分波する。

さらに図２７に示す収容局装置１０ｐ及び基地局装置２０ｐは、図２８のように構成されてもよい。図２８は、第１０の実施形態の第３変形例における無線通信システム１ｑの構成例を示す図である。無線通信システム１ｑは、収容局装置１０ｐと、基地局装置２０ｑとを備える。収容局装置１０ｐと、基地局装置２０ｑとは、光伝送路３０を介して接続されている。図２８に示す無線通信システム１ｑは、基地局装置２０ｑの構成が図２７に示す無線通信システム１ｐと異なる。無線通信システム１ｑのその他の構成については、無線通信システム１ｐと同様である。

基地局装置２０ｑは、複数のアンテナ３１－１～３１－Ｎと、ビーム形成回路３２と、複数の分配器３３と、複数の光変調部３５と、複数の光合成器３７と、複数の光合波器３６と、偏波合波部４０とを備える。基地局装置２０ｑは、各分配器３３の後段に複数の光変調部３５が備えられ、光変調部３５の後段に光合成器３７が備えられ、光合成器３７の後段に光合波器３６が備えられる点で基地局装置２０ｐと構成が異なる。

このように、図２７に示す基地局装置２０ｐでは電気信号を合成した後に光変調したのに対し、基地局装置２０ｑでは光変調した後に光変調信号を合成する。

（第１の実施形態から第１０の実施形態における変形例）
第１の実施形態から第５の実施形態における構成と、第６の実施形態から第１０の実施形態における構成とが組み合わされてもよい。例えば、第１の実施形態（下り方向の制御）と、第６の実施形態（上り方向の制御）とが組み合わせされてもよい。この場合、収容局装置として収容局装置１０と収容局装置１０ｉとが組み合わされ、基地局装置として基地局装置２０と基地局装置２０ｉとが組み合わされる。例えば、第２の実施形態と、第７の実施形態とが組み合わせされてもよい。例えば、第３の実施形態と、第８の実施形態とが組み合わせされてもよい。例えば、第４の実施形態と、第９の実施形態とが組み合わせされてもよい。例えば、第５の実施形態と、第１０の実施形態とが組み合わせされてもよい。

第１の実施形態から第１０の実施形態では、波長のみ制御、周波数のみ制御、周波数と光波長を制御、周波数と光偏波を制御、光偏波と光波長を制御する構成を示した。第１の実施形態から第１０の実施形態において、光偏波と、光波長と、周波数との全てを制御するように構成されてもよい。このように構成される場合、例えば、下り方向への送信の場合には、第１の実施形態に示す構成（波長制御）と第４の実施形態に示す構成（周波数及び光偏波制御）とを組み合わせて、光偏波と、光波長と、周波数との全てを制御するように構成すればよい。上り方向への送信の場合には、例えば、第６の実施形態（波長制御）に示す構成と第９の実施形態（周波数及び光偏波制御）に示す構成とを組み合わせて、光偏波と、光波長と、周波数との全てを制御するように構成すればよい。

上述した実施形態における収容局装置１０、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｉ、１０ｊ、１０ｋ、１０ｌ、１０ｍ、１０ｎ、１０ｏ、１０ｐ、１０ｑや基地局装置２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ、２０ｉ、２０ｊ、２０ｋ、２０ｌ、２０ｍ、２０ｎ、２０ｏ、２０ｐ、２０ｑの一部の機能部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本発明は、アナログＲｏＦ伝送を行う無線通信システムに適用可能である。

１０、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｉ、１０ｊ、１０ｋ、１０ｌ、１０ｍ、１０ｎ、１０ｏ、１０ｐ、１０ｑ…収容局装置， １１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ…制御部， １２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ…光変調部， １３…周波数変換部， １４…光分波器， １５…Ｏ／Ｅ， １６…出力部， １７…分波器， １８…偏波分離部， ２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ、２０ｉ、２０ｊ、２０ｋ、２０ｌ、２０ｍ、２０ｎ、２０ｏ、２０ｐ、２０ｑ…基地局装置， ２１…光分波器， ２２…光分配器， ２３…Ｏ／Ｅ， ２４…ビーム形成回路， ２５－１～２５－Ｎ、３１－１～３１－Ｎ…アンテナ， ２６…分配器， ２７…分波器， ２８…周波数変換部， ２９…偏波分離部， ３２…ビーム形成回路， ３３…分配器， ３４…合成器， ３５…光変調部， ３６…光合波器， ３７…光合成器， ３８…周波数変換部， ３９…合波器， ４０…偏波合波部

Claims (8)

1. 収容局装置と、前記収容局装置の制御に従ってビーム形成を行う基地局装置とを備える無線通信システムにおける無線通信方法であって、
   前記収容局装置が、光波長、周波数又は光偏波のいずれかの組み合わせ、あるいは、前記周波数又は前記光波長を制御することによって、送信対象となる送信信号に基づいて光信号を強度変調して生成した光変調信号を、光伝送路を介して前記基地局装置に送信して前記基地局装置のビームフォーミング制御を行い、
   前記基地局装置が、前記光変調信号又は前記光変調信号に基づく電気信号を１以上の分配器により分配して、複数の入力ポートを有するビーム形成回路に入力することによって、前記電気信号が入力された前記入力ポートに応じた方向にビーム形成を行う無線通信方法。
2. 前記収容局装置が、前記光波長を制御することによって、制御された前記光波長の光信号を前記送信信号に基づいて強度変調して生成した前記光変調信号を前記基地局装置に送信して前記基地局装置のビームフォーミング制御を行い、
   前記基地局装置が、前記光変調信号を前記分配器により分配した後に電気信号に変換する、又は、前記光変調信号を電気信号に変換した後に前記分配器により分配することによって前記ビーム形成回路に電気信号を入力してビーム形成を行う、
   請求項１に記載の無線通信方法。
3. 前記収容局装置が、前記周波数を制御することによって前記送信信号の周波数を変換し、変換後の周波数の送信信号に基づいて光信号を強度変調して生成した前記光変調信号を前記基地局装置に送信して前記基地局装置のビームフォーミング制御を行い、
   前記基地局装置が、前記光変調信号を電気信号に変換した後に前記分配器により分配することによって前記ビーム形成回路に電気信号を入力してビーム形成を行う、
   請求項１に記載の無線通信方法。
4. 前記収容局装置が、前記光波長と前記周波数の組み合わせを制御することによって前記送信信号の周波数を変換し、変換後の周波数の送信信号に基づいて、制御された前記光波長の光信号を強度変調して生成した前記光変調信号を前記基地局装置に送信して前記基地局装置のビームフォーミング制御を行い、
   前記基地局装置が、前記光変調信号を電気信号に変換した後に前記分配器により分配することによって前記ビーム形成回路に電気信号を入力してビーム形成を行う、
   請求項１に記載の無線通信方法。
5. 前記収容局装置が、前記光偏波と前記周波数の組み合わせを制御することによって前記送信信号の周波数を変換し、変換後の周波数の送信信号に基づいて、制御された前記光偏波の光信号を強度変調して生成した前記光変調信号を前記基地局装置に送信して前記基地局装置のビームフォーミング制御を行い、
   前記基地局装置が、前記光変調信号を電気信号に変換した後に前記分配器により分配することによって前記ビーム形成回路に電気信号を入力してビーム形成を行う、
   請求項１に記載の無線通信方法。
6. 前記収容局装置が、前記光偏波と前記光波長の組み合わせを制御することによって前記送信信号を用いて、制御された前記光波長である前記光偏波の光信号を強度変調して生成した前記光変調信号を前記基地局装置に送信して前記基地局装置のビームフォーミング制御を行い、
   前記基地局装置が、前記光変調信号を前記分配器により分配した後に電気信号に変換する、又は、前記光変調信号を電気信号に変換した後に前記分配器により分配することによって前記ビーム形成回路に電気信号を入力してビーム形成を行う、
   請求項１に記載の無線通信方法。
7. 前記収容局装置が、前記光偏波と前記周波数と前記光波長との組み合わせを制御することによって前記送信信号の周波数を変換し、変換後の周波数の送信信号に基づいて、制御された前記光波長である前記光偏波の光信号を強度変調して生成した前記光変調信号を前記基地局装置に送信して前記基地局装置のビームフォーミング制御を行い、
   前記基地局装置が、前記光変調信号を前記分配器により分配した後に電気信号に変換する、又は、前記光変調信号を電気信号に変換した後に前記分配器により分配することによって前記ビーム形成回路に電気信号を入力してビーム形成を行う、
   請求項１に記載の無線通信方法。
8. 前記基地局装置が、外部の装置から送信された無線信号を電気信号に変換して前記ビーム形成回路の出力ポートに入力し、前記出力ポートに応じた前記ビーム形成回路の前記入力ポートから前記電気信号を出力し、前記電気信号を前記分配器により分配した後に、前記無線信号に基づく光信号を生成して、前記光信号を前記収容局装置に送出し、
   前記収容局装置が、前記基地局装置から送出された前記光信号を復調する、
   請求項１から７のいずれか一項に記載の無線通信方法。

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