JP3841793B2 - 無線光融合通信システムにおける周波数変換方法及び基地局 - Google Patents
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Description
そして、無線通信経路では、光信号を光電気変換して無変調キャリアと無線変調信号を生成し、受信の際に両者の乗積成分を生成することで中間周波数帯変換信号を取り出して信号を復調するものである。
このときの無線信号のスペクトラム(144)は図の通りであり、キャリア周波数がf1-f2(Hz)(例えばミリ波周波数)のイメージ抑圧型信号である。
すなわち、請求項1に記載の発明は、無線変調信号を基地局で生成し、該無線変調信号を電気光変換することで変調形態を維持したまま光信号に変換してリモートアンテナ局まで光ファイバ伝送し、該リモートアンテナ局では該伝送された光信号を光電気変換することで無線変調信号を取り出してアンテナより無線送信する無線光融合通信システムに係る。
すなわち、本発明によるとレーザー光源からの光周波数を変更することにより、任意に周波数の変換が可能であり、無線周波数チャネルを切り換えることができる。特に、光周波数シフタを用いると、光源において複雑な光周波数制御機能を搭載する必要がなく、高速かつ高安定な無線周波数チャネルの切り換えに寄与する。その際、光周波数シフタを駆動する回路にはミリ波帯仕様の部品を用いることがないため、回路の低コスト化を図ることもできる。
さらに、簡便に周波数ホッピングが実現できるため、無線伝搬路がマルチパス環境である場合に、周波数ダイバーシチ効果によって高品位な通信が可能となる。
図1に本発明に係る無線光融合通信システムの全体構成を示す。図10に示した構成と基本的な要素は同一であり、すなわち基地局(10)、リモートアンテナ局(20)、受信端末(30)が、それぞれ光ファイバ伝送路(40)、無線伝搬路(41)で接続されている。
すなわち、本発明では無線周波数として主にミリ波帯を想定しているが、ミリ波帯の機器は高額であり、特に高安定な機器は開発が困難である問題があり、高速かつ安定的に無線周波数チャネルを切り換える技術が必要であった。
図8及び図9は各光導波路(63)(64)(72)(73)(52)(53)、さらに光導波路(52)(53)を合成した光導波路(54)における光成分の様子を示した図である。図8の光成分図は、上記の光導波路に対応して、順に(81)(82)(83)(84)(85)(86)(87)で示されており、同様に図9では(91)(92)(93)(94)(95)(96)(97)で示されている。
また、DC電極(51)の印加電圧の調整により、図8の場合には光成分(85)と(86)ではπ/2の位相差、図9の場合には光成分(95)と(96)では−π/2の位相差となるように設定する。
一方、図9の場合には、光成分図(97)のように図8とJ0成分を中心に左右反転した配置となるので、J−1成分が強調されることになる。
すなわち、上記の原理を用いることにより、DC電極(51)に印加する電圧が図8の場合と図9の場合になるように切り換えれば、図2のようにRF周波数f_sの2倍の周波数シフト量を容易に得ることができる。
すなわち、上記では図8と図9においては両方のサブマッハツェンダ(60)(70)で共にπの位相差となるように設定したが、これを一方では−π、他方では+πになるように設定し、メインマッハツェンダでは位相差を|π/2|となるように設定してもよい。
11 第1レーザ光源
12 第2レーザ光源
13 中間周波数帯信号発生器
14 光変調器
15 周波数シフタ
16 DC電源器
17 マイクロ波発振器
18 光混合器
20 リモートアンテナ局
21 光電気変換器
22 増幅器
23 アンテナ
30 受信端末
31 アンテナ
32 検波器
33 信号復調器
40 光ファイバ伝送路
41 無線伝搬路
Claims (12)
- 無線変調信号を基地局で生成し、該無線変調信号を電気光変換することで変調形態を維持したまま光信号に変換してリモートアンテナ局まで光ファイバ伝送し、該リモートアンテナ局では該伝送された光信号を光電気変換することで無線変調信号を取り出してアンテナより無線送信する無線光融合通信システムにおいて、
基地局が、異なる周波数の光信号を発生する第1光源及び第2光源と、該第1光源・前記第2光源の少なくともいずれかの後段に設けて前記光源からの光信号の周波数をシフトさせる光周波数シフタと、中間周波数帯で変調信号を生成する中間周波数帯信号発生手段と、該中間周波数帯信号で該第1光源からの光信号をキャリア非抑圧型の単側波帯(SSB)光変調信号、もしくは両側波帯(DSB)光変調信号に変調する変調器と、該変調された光信号と該第2光源からの光信号とを混合して光送信する光混合器とを少なくとも備える構成を用い、
該第1光源・該第2光源からの光信号の両方又はいずれかの周波数について、該光周波数シフタを用いて当該光源からの光信号の周波数をシフトさせ、両光信号の周波数の差が所望の無線変調信号周波数になるように調整することにより、
該リモートアンテナ局で取り出される無線変調信号の周波数チャネルを切り換える
ことを特徴とする無線光融合通信システムにおける周波数変換方法。 - 前記光周波数シフタが、メインマッハツェンダの中に2つのサブマッハツェンダを含む光導波路を備え、周波数シフト量を決定する所定の周波数の発振信号で駆動する構成において、印加する電圧を変じて各導波路間で所定の位相差を生じさせることにより前記発振信号周波数に応じた周波数シフトを行う
請求項1に記載の無線光融合通信システムにおける周波数変換方法。 - 前記所定の位相差について、サブマッハツェンダの導波路間位相差を+π若しくは−πに設定する一方、メインマッハツェンダの導波路間位相差が+π/2と−π/2とで反転するように電圧を印加することにより、光源からの光信号の周波数から上側波帯成分及び下側波帯成分にそれぞれ上記所定の周波数分だけシフトさせ、該所定の周波数の2倍に相当する周波数シフト量を得る
請求項2に記載の無線光融合通信システムにおける周波数変換方法。 - 前記所定の位相差について、メインマッハツェンダの導波路間位相差を+π/2若しくは−π/2に設定する一方、サブマッハツェンダの導波路間位相差が+πと−πとで反転するように電圧を印加することにより、光源からの光信号の周波数から上側波帯成分及び下側波帯成分にそれぞれ上記所定の周波数分だけシフトさせ、該所定の周波数の2倍に相当する周波数シフト量を得る
請求項2に記載の無線光融合通信システムにおける周波数変換方法。 - 前記印加する電圧を所定のパルス周波数・パルスパターン・パルス電圧にしたパルス列で構成し、前記無線変調周波数をホッピングさせる
請求項2ないし4のいずれかに記載の無線光融合通信システムにおける周波数変換方法。 - 前記周波数シフト量を決定する所定の周波数の発振信号において、該周波数をホッピングさせることにより前記無線変調周波数をホッピングさせる
請求項2ないし4のいずれかに記載の無線光融合通信システムにおける周波数変換方法。 - 無線変調信号を基地局で生成し、該無線変調信号を電気光変換することで変調形態を維持したまま光信号に変換してリモートアンテナ局まで光ファイバ伝送し、該リモートアンテナ局では該伝送された光信号を光電気変換することで無線変調信号を取り出してアンテナより無線送信する無線光融合通信システムにおける基地局であって、
異なる周波数の光信号を発生する第1光源及び第2光源と、該第1光源・前記第2光源の少なくともいずれかの後段に設けて前記光源からの光信号の周波数をシフトさせる光周波数シフタと、中間周波数帯で変調信号を生成する中間周波数帯信号発生手段と、該中間周波数帯信号で該第1光源からの光信号をキャリア非抑圧型の単側波帯(SSB)光変調信号、もしくは両側波帯(DSB)光変調信号に変調する変調器と、該変調された光信号と該第2光源からの光信号とを混合して光送信する光混合器と共に、
該第1光源・該第2光源からの光信号の両方又はいずれかの周波数について、該光周波数シフタを用いて当該光源からの光信号の周波数をシフトさせ、両光信号の周波数の差が所望の無線変調信号周波数になるように調整可能な調整手段を備えた
ことを特徴とする無線光融合通信システムにおける基地局。 - 前記光周波数シフタが、メインマッハツェンダの中に2つのサブマッハツェンダを含む光導波路と共に、該各サブマッハツェンダには周波数シフト量を決定する所定の発振信号及び印加電圧を入力する電極と、メインマッハツェンダには所定の印加電圧を入力する電極とを備え、周波数シフト量を決定する所定の周波数の発振信号で駆動する構成において、印加する電圧を変じて各導波路間で所定の位相差を生じさせることにより前記発振信号周波数に応じた周波数シフトを行う
請求項7に記載の無線光融合通信システムにおける基地局。 - 前記所定の位相差について、サブマッハツェンダの導波路間位相差を+π若しくは−πに設定する一方、メインマッハツェンダの導波路間位相差が+π/2と−π/2とで反転するように電圧を印加することにより、光源からの光信号の周波数から上側波帯成分及び下側波帯成分にそれぞれ上記所定の周波数分だけシフトさせ、該所定の周波数の2倍に相当する周波数シフト量を得る
請求項8に記載の無線光融合通信システムにおける基地局。 - 前記所定の位相差について、メインマッハツェンダの導波路間位相差を+π/2若しくは−π/2に設定する一方、サブマッハツェンダの導波路間位相差が+πと−πとで反転するように電圧を印加することにより、光源からの光信号の周波数から上側波帯成分及び下側波帯成分にそれぞれ上記所定の周波数分だけシフトさせ、該所定の周波数の2倍に相当する周波数シフト量を得る
請求項8に記載の無線光融合通信システムにおける基地局。 - 前記印加する電圧を所定のパルス周波数・パルスパターン・パルス電圧にしたパルス列で構成し、前記無線変調周波数をホッピングさせる
請求項8ないし10のいずれかに記載の無線光融合通信システムにおける基地局。 - 前記周波数シフト量を決定する所定の周波数の発振信号において、該周波数をホッピングさせることにより前記無線変調周波数をホッピングさせる
請求項8ないし10のいずれかに記載の無線光融合通信システムにおける基地局。
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