JP4624603B2 - 無線アクセス用光伝送システム及び高周波光送信器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線アクセス用光伝送システム及び高周波光送信器に関し、より特定的には、センタ局と複数の加入者端末とを無線信号（マイクロ波帯やミリ波帯等の高周波無線信号）によって接続する無線アクセスにおいて、センタ局と無線基地局とを光ファイバで接続するための光伝送システム、及び当該システムに用いられる高周波光送信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線信号を送受信する無線基地局を介して、センタ局と加入者端末との間を接続する無線アクセスに使用される従来の光伝送システムの構成例を、図１７に示す。
図１７に示す従来の光伝送システムは、センタ局６００と複数の無線基地局７０１〜７０ｎ（ｎは２以上の整数、以下本明細書において同じ）とが、複数の下り系光ファイバ８０１〜８０ｎを介してそれぞれ接続される構成である。センタ局６００は、複数の無線基地局７０１〜７０ｎにそれぞれ対応した複数の電気光変換部６１１〜６１ｎを備える。各無線基地局７０１〜７０ｎは、光電気変換部７１１〜７１ｎと、変調部７２１〜７２ｎと、周波数変換部７３１〜７３ｎと、局発信号源７４１〜７４ｎと、アンテナ部７５１〜７５ｎとを、それぞれ備える。以下、この従来の光伝送システムの動作を説明する。
【０００３】
センタ局６００において、入力端子６ｋ（ｋ＝１〜ｎ、以下本明細書において同じ）には、無線基地局７０ｋを介して加入者端末へ伝送される情報が、ベースバンド信号の形態で入力される。電気光変換部６１ｋは、入力端子６ｋから入力されるベースバンド信号を、光信号に変換する。電気光変換部６１ｋから出力される光信号は、下り系光ファイバ８０ｋを介して、センタ局６００から無線基地局７０ｋへ伝送される。
無線基地局７０ｋにおいて、センタ局６００から伝送された光信号は、光電気変換部７１ｋに入力される。光電気変換部７１ｋは、入力する光信号を電気信号に変換する。変調部７２ｋは、この変換された電気信号を中間周波数の信号（ＩＦ信号）に変換する。局発信号源７４ｋは、予め定めた周波数の局発信号を出力する。周波数変換部７３ｋは、ＩＦ信号と局発信号とを入力し、局発信号によってＩＦ信号を無線周波数の信号（ＲＦ信号）に変換する。このＲＦ信号は、アンテナ部７５ｋを介して空間へ放出される。
【０００４】
また、図１８に、センタ局６００と複数の無線基地局７０１〜７０７とが接続された場合において、無線基地局がカバーするサービスエリアの概念を示す。なお、図１８におけるエリア９０１〜９０７は、無線基地局７０１〜７０７がそれぞれカバーするサービスエリアを示している。
それぞれ異なる情報を有する光信号が、各下り系光ファイバ８０１〜８０７を介して、センタ局６００から各無線基地局７０１〜７０７へそれぞれ伝送される。複数の無線基地局７０１〜７０７は、隣接するサービスエリア間の干渉を避けるため、各々が備える局発信号源７４１〜７４７から出力される局発信号の周波数を変え、ＩＦ信号をそれぞれ異なる周波数（ｆｄ１〜ｆｄ７）のＲＦ信号に変換して、加入者端末への無線伝送を行う。なお、隣接しないサービスエリアをカバーしている無線基地局（図１８の例では、無線基地局７０１、７０５及び７０６が該当）に関しては、同一の無線周波数（ｆｄ１＝ｆｄ５＝ｆｄ６）が設定されても構わない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１７及び図１８のように、センタ局６００と複数の無線基地局７０１〜７０ｎとの間をベースバンド信号によって光伝送して、多数の加入者端末へ異なる情報を送信する場合、以下に示すような様々な課題が生じる。
第１の課題は、無線基地局７０１〜７０ｎの数（＝ｎ）だけ、センタ局６００に電気光変換部６１１〜６１ｎが必要となることである。
第２の課題は、複数の無線基地局７０１〜７０ｎのそれぞれに、ＩＦ信号をＲＦ信号に周波数変換するための高価な周波数変換部７３１〜７３ｎが必要となることである。
第３の課題は、多数の加入者端末へ伝送する情報を時分割多重して送信する場合、センタ局６００に多重部が必要となることである。また、この場合、各無線基地局７０１〜７０ｎに分離部がそれぞれ必要となると共に、各変調部７２１〜７２ｎには、高速な変調処理が要求されることである。
第４の課題は、新たな加入者端末を追加するため、１つの無線基地局７０ｋの容量（アンテナ部７５ｋから加入者端末へ伝送できる情報量）を増やして、周波数分割多重によって多数の加入者端末へ異なる情報を送信する場合、無線基地局７０ｋ内にアンテナ部７５ｋ以外の各構成を追加設置する必要があると共に、各ＲＦ信号を合波するための合波部が必要となることである。特に、追加される加入者端末の位置が、既設の無線基地局７０ｋから見通し伝搬路を確保できない位置にある場合には、見通し伝搬路を確保できるように図１７に示した構成を全て新規に設置する必要がある。
第５の課題は、隣接するサービスエリア間の干渉を避けるため、該当する無線基地局７０ｋの局発信号源７４ｋが出力する局発信号の周波数を異ならせる必要があるので、無線基地局７０ｋ毎に個別の部品又は（同一の部品であっても）個別の調整が必要となることである。
【０００６】
また、各無線基地局７０１〜７０ｎの構成を簡素化した従来の他の光伝送システムの構成を、図１９に示す。
図１９に示す従来の他の光伝送システムは、センタ局６００と複数の無線基地局７０１〜７０ｎとが、複数の下り用光ファイバ８０１〜８０ｎを介してそれぞれ接続される構成である。センタ局６００は、各無線基地局７０１〜７０ｎにそれぞれ対応して、変調部６２１〜６２ｎと、周波数変換部６３１〜６３ｎと、局発信号源６４１〜６４ｎと、外部変調部６５１〜６５ｎと、光源６６１〜６６ｎとを、それぞれ備える。各無線基地局７０１〜７０ｎは、光電気変換部７１１〜７１ｎと、アンテナ部７５１〜７５ｎとを、それぞれ備える。以下、この従来の光伝送システムの動作について説明する。
【０００７】
センタ局６００において、入力端子６ｋには、無線基地局７０ｋへ伝送される情報が、ベースバンド信号の形態で入力される。変調部６２ｋは、入力端子６ｋから入力されるベースバンド信号を、ＩＦ信号に変調する。局発信号源６４ｋは、予め定めた周波数の局発信号を出力する。周波数変換部６３ｋは、変調部６２ｋで変調されたＩＦ信号と局発信号源６４ｋから出力される局発信号とを入力し、局発信号によってＩＦ信号をＲＦ信号に周波数変換する。光源６６ｋは、予め定めた波長の光信号を発生させる。外部変調部６５ｋは、周波数変換部６３ｋで変換されたＲＦ信号と光源６６ｋから出力される光信号とを入力し、ＲＦ信号によって光信号の強度を変調する。この強度変調された光信号は、下り用光ファイバ８０ｋを介して、無線基地局７０ｋへ伝送される。
【０００８】
センタ局６００から伝送された光信号は、下り用光ファイバ８０ｋを伝搬し、無線基地局７０ｋへ入力される。
無線基地局７０ｋにおいて、光電気変換部７１ｋは、入力される光信号を電気信号に変換して、ＲＦ信号を出力する。この出力されたＲＦ信号は、無線信号として、アンテナ部７５ｋから加入者端末に向けて空間へ放出される。
【０００９】
このように、従来の光伝送システムでは、センタ局６００においてＩＦ信号からＲＦ信号への周波数変換を行っているので、各無線基地局７０１〜７０ｎには、光電気変換部７１１〜７１ｎだけをそれぞれ設置すればよい。従って、上記従来の光伝送システムでは、各無線基地局７０１〜７０ｎを小型化して提供することができるという効果がある。
【００１０】
しかしながら、図１９に示した従来の他の光伝送システムの構成では、周波数変換部６３１〜６３ｎ、外部変調部６５１〜６５ｎ及び光電気変換部７１１〜７１ｎが、各無線周波数帯で動作する高周波デバイス（アクティブデバイス）であることが要求される。このような高周波デバイスは、コストが高い。従って、上述した従来の他の光伝送システムのように、センタ局６００が複数の無線基地局７０１〜７０ｎを管理するような構成では、高価なデバイスがｎ個必要となり、システム全体が非常に高価になるという課題があった。
【００１１】
それ故に、本発明の目的は、複数の無線基地局に向けた伝送信号をセンタ局で一括して周波数変換する構成とし、ＩＦ信号からＲＦ信号への周波数変換（さらには、その逆の周波数変換）を光伝送路上で光学的に行うことによって、上記課題の解決を図った無線アクセス用光伝送システム及び高周波光送信器を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、無線信号をアンテナ部から送受信する無線基地局を介して、センタ局と加入者端末との間の情報伝送を行う無線アクセスに用いられ、各々異なるサービスエリアをカバーする複数の無線基地局とセンタ局との間を複数の光ファイバでそれぞれ接続して、無線信号を双方向に光伝送する光伝送システムであって、
センタ局は、
１つ以上のベースバンド信号が、それぞれ予め定めた中間周波数を有する１つ以上の変調された電気信号として入力され、当該電気信号を強度変調により光信号に変換する電気光変換部と、
予め定めた局発信号を出力する局発信号源と、
電気光変換部で変換された光信号を、局発信号源から出力される局発信号で強度変調する外部変調部と、
外部変調部で強度変調された光信号を分岐し、複数の光ファイバにそれぞれ出力する光分岐部とを少なくとも備え、
複数の無線基地局は、それぞれ、
光ファイバを介して伝送される光信号を、無線周波数帯域の電気信号に変換する光電気変換部と、
光電気変換部で変換された電気信号から、所望する周波数帯域の電気信号のみを抽出し、アンテナ部へ供給する帯域フィルタ部とを少なくとも備える。
【００１３】
上記のように、第１の発明によれば、下り系について、電気光変換部を共有できると共に、電気的な周波数変換部が不要となり、光学的な周波数変換を行う外部変調部を共有することができる。また、従来に比べ、容易に信号の多重化が可能となり、加入者端末の増加に伴う伝送容量の増加も容易に行うことができる。
【００１４】
第２の発明は、無線信号をアンテナ部から送受信する無線基地局を介して、センタ局と加入者端末との間の情報伝送を行う無線アクセスに用いられ、各々異なるサービスエリアをカバーする複数の無線基地局とセンタ局との間を複数の光ファイバでそれぞれ接続して、無線信号を双方向に光伝送する光伝送システムであって、
センタ局は、
予め定めた光を出力する光源と、
予め定めた局発信号を出力する局発信号源と、
光源から出力される光を、局発信号源から出力される局発信号で強度変調する外部変調部と、
外部変調部で強度変調された光信号を、複数の無線基地局の数に分岐する光分岐部と、
１つ以上のベースバンド信号が、それぞれ予め定めた中間周波数を有する１つ以上の変調された電気信号として、伝送すべき無線基地局毎にそれぞれ入力され、光分岐部で分岐された光信号を当該電気信号でそれぞれ強度変調し、変調された光信号を複数の光ファイバへそれぞれ出力する複数のＩＦ変調部とを少なくとも備え、
複数の無線基地局は、それぞれ、光ファイバを介して伝送される光信号を、無線周波数帯域の電気信号に変換し、アンテナ部へ供給する光電気変換部を少なくとも備える。
【００１５】
上記のように、第２の発明によれば、下り系について、電気的な周波数変換部が不要となり、光学的な周波数変換を行う外部変調部を共有することができる。また、従来に比べ、容易に信号の多重化が可能となり、加入者端末の増加に伴う伝送容量の増加も容易に行うことができる。加えて、帯域フィルタが不要となるため、カバーするサービスエリアが異なる場合でも、同一構成の無線基地局を設置することができる。
【００１６】
第３の発明は、無線信号をアンテナ部から送受信する無線基地局を介して、センタ局と加入者端末との間の情報伝送を行う無線アクセスに用いられ、各々異なるサービスエリアをカバーする複数の無線基地局とセンタ局との間を複数の光ファイバでそれぞれ接続して、無線信号を双方向に光伝送する光伝送システムであって、
センタ局は、
１つ以上のベースバンド信号が、それぞれ予め定めた中間周波数を有する１つ以上の変調された電気信号として入力され、当該電気信号を強度変調により光信号に変換する電気光変換部と、
予め定めた局発信号を出力する局発信号源と、
電気光変換部で変換された光信号を、局発信号源から出力される局発信号で強度変調する第１の外部変調部と、
第１の外部変調部で強度変調された光信号を分岐し、複数の下り系光ファイバにそれぞれ出力する第１の光分岐部と、
複数の上り系光ファイバを介して複数の無線基地局からそれぞれ伝送される光信号を、中間周波数帯の電気信号にそれぞれ変換する複数の第１の光電気変換部と、
複数の第１の光電気変換部でそれぞれ変換された電気信号を、ベースバンド信号にそれぞれ復調する複数の復調部とを少なくとも備え、
複数の無線基地局は、それぞれ、
下り系光ファイバを介して伝送される光信号を、２分岐する第２の光分岐部と、
第２の光分岐部で分岐された一方の光信号を、無線周波数帯域の電気信号に変換する第２の光電気変換部と、
第２の光電気変換部で変換された電気信号から、所望する周波数帯域の電気信号のみを抽出する帯域フィルタ部と、
帯域フィルタ部で抽出された電気信号をアンテナ部へ、アンテナ部で受信された無線信号を第２の外部変調部へ、出力するサーキュレータ部と、
第２の光分岐部で分岐された他方の光信号を、サーキュレータ部から出力される無線信号により強度変調して、上り系光ファイバに出力する第２の外部変調部とを少なくとも備える。
【００１７】
上記のように、第３の発明によれば、上り系及び下り系の双方について、電気光変換部を共有できると共に、電気的な周波数変換部が不要となり、光学的な周波数変換を行う外部変調部を共有することができる。また、従来に比べ、容易に信号の多重化が可能となり、加入者端末の増加に伴う伝送容量の増加も容易に行うことができる。
【００１８】
第４の発明は、無線信号をアンテナ部から送受信する無線基地局を介して、センタ局と加入者端末との間の情報伝送を行う無線アクセスに用いられ、各々異なるサービスエリアをカバーする複数の無線基地局とセンタ局との間を複数の光ファイバでそれぞれ接続して、無線信号を双方向に光伝送する光伝送システムであって、
センタ局は、
予め定めた光を出力する光源と、
予め定めた局発信号を出力する局発信号源と、
光源から出力される光を、局発信号源から出力される局発信号で強度変調する第１の外部変調部と、
第１の外部変調部で強度変調された光信号を、複数の無線基地局の数に分岐する第１の光分岐部と、
１つ以上のベースバンド信号が、それぞれ予め定めた中間周波数を有する１つ以上の変調された電気信号として、伝送すべき無線基地局毎にそれぞれ入力され、第１の光分岐部で分岐された光信号を当該電気信号でそれぞれ強度変調し、変調された光信号を複数の下り系光ファイバへそれぞれ出力する複数のＩＦ変調部と、
複数の上り系光ファイバを介して複数の無線基地局からそれぞれ伝送される光信号を、中間周波数帯の電気信号にそれぞれ変換する複数の第１の光電気変換部と、
複数の第１の光電気変換部でそれぞれ変換された電気信号を、ベースバンド信号にそれぞれ復調する複数の復調部とを少なくとも備え、
複数の無線基地局は、それぞれ、
下り系光ファイバを介して伝送される光信号を、２分岐する第２の光分岐部と、
第２の光分岐部で分岐された一方の光信号を、無線周波数帯域の電気信号に変換する第２の光電気変換部と、
第２の光電気変換部で変換された電気信号をアンテナ部へ、アンテナ部で受信された無線信号を第２の外部変調部へ、出力するサーキュレータ部と、
第２の光分岐部で分岐された他方の光信号を、サーキュレータ部から出力される無線信号により強度変調して、上り系光ファイバに出力する第２の外部変調部とを少なくとも備える。
【００１９】
上記のように、第４の発明によれば、上り系及び下り系の双方について、電気的な周波数変換部が不要となり、光学的な周波数変換を行う外部変調部を共有することができる。また、従来に比べ、容易に信号の多重化が可能となり、加入者端末の増加に伴う伝送容量の増加も容易に行うことができる。加えて、帯域フィルタが不要となるため、カバーするサービスエリアが異なる場合でも、同一構成の無線基地局を設置することができる。
【００２０】
第５の発明は、第３及び第４の発明に従属する発明であって、
無線基地局から加入者端末へ向けて無線伝送する下り系と、加入者端末から無線基地局へ無線伝送する上り系とで、使用する無線周波数を異ならせることを特徴とする。
【００２１】
上記のように、第５の発明によれば、上り系と下り系とで無線信号が干渉する恐れがなくなる。
【００２２】
第６の発明は、第１〜第４の発明に従属する発明であって、
各々の無線基地局で使用される無線信号の周波数は、それぞれ異なるように設定されることを特徴とする。
【００２３】
第７の発明は、第２及び第４の発明に従属する発明であって、
各々の無線基地局で使用される無線信号の周波数は、カバーするサービスエリアが隣接する無線基地局間で異なるように設定されることを特徴とする。
【００２４】
上記のように、第６及び第７の発明によれば、隣接するサービスエリア間で無線信号が干渉する恐れがなくなる。
【００２５】
第８の発明は、第１〜第４の発明に従属する発明であって、
外部変調部（第１又は第２の外部変調部）から出力される光信号が、搬送波と片側帯波成分とからなる光シングルサイドバンド信号であることを特徴とする。
【００２６】
上記のように、第８の発明によれば、従来、光ファイバに分散性がある場合に生じていた光電気変換後の電気信号レベルの減少を、回避することが可能となる。
【００２７】
第９の発明は、第１〜第４の発明に従属する発明であって、
外部変調部（第１又は第２の外部変調部）に、マッハツェンダー型の外部変調器を使用し、当該外部変調器におけるバイアス点を、光出力が最小又は最大となる点に設定して、局発信号の周波数の２倍の成分で光信号が強度変調されるようにすることを特徴とする。
【００２８】
上記のように、第９の発明によれば、従来、光ファイバに分散性がある場合に生じていた光電気変換後の電気信号レベルの減少を、回避することが可能となる。
【００２９】
第１０の発明は、第１及び第３の発明に従属する発明であって、
電気光変換部に、直接変調方式を用いて電気信号を光信号に変換する半導体レーザを使用することを特徴とする。
【００３０】
上記のように、第１０の発明によれば、合波された中間周波数帯の電気信号を直接変調方式により光信号に変換することによって、簡易かつ低コストで電気光変換を行うことができる。
【００３１】
第１１の発明は、第１０の発明に従属する発明であって、
光ファイバ（下り系光ファイバ）に、電気光変換部から出力される光信号の波長と、零分散波長とが略一致した光ファイバを使用することを特徴とする。
【００３２】
上記のように、第１１の発明によれば、光信号波長と光ファイバの零分散波長とを略一致させることにより、分散によって生じる歪を回避でき、高品質な伝送を実現することができる。
【００３３】
第１２の発明は、無線信号をアンテナ部から送受信する無線基地局を介して、センタ局と加入者端末との間の情報伝送を行う無線アクセスに用いられ、各々異なるサービスエリアをカバーする第１〜第ｎの無線基地局とセンタ局との間を、各無線基地局に対応して設けられる第１〜第ｎの上り用及び下り用光ファイバでそれぞれ接続して、無線信号を双方向に光伝送する光伝送システムであって、
センタ局は、
１つ以上の所定の中間周波数信号を、第１〜第ｎの無線基地局に一意に対応した相互に異なる波長λｄ１〜λｄｎの第１〜第ｎの光信号に、それぞれ変換する第１〜第ｎの電気光変換部と、
変換された第１〜第ｎの光信号を多重する波長多重部と、
予め定めた周波数の局発信号を出力する局発信号源と、
波長多重部から出力される多重光信号を、局発信号に基づいて強度変調する光変調部と、
強度変調された多重光信号を、波長λｄ１〜λｄｎの第１〜第ｎの変調光信号にそれぞれ波長分離し、当該第ｋの変調光信号を、第ｋの下り用光ファイバへ送出する波長分離部とを備え、
第ｋの無線基地局は、第ｋの下り用光ファイバを介して伝送される波長λｄｋの第ｋの変調光信号を受信し、当該変調光信号を無線周波数帯域の電気信号に変換して出力する光電気変換部を備える。
【００３４】
上記のように、第１２の発明によれば、波長多重した光信号を一括して外部変調して中間周波数帯の信号を無線周波数帯に周波数変換する。このため、従来必要であった電気的周波数変換部が不要になると共に、光学的周波数変換を行う光変調部を複数の無線基地局で共有できる。また、複数の無線基地局へ伝送すべき無線周波数帯の信号を光波長領域で分離するため、複数の無線基地局から放射する無線周波数が同じであっても、容易に分離を行うことができる。
【００３５】
第１３の発明は、無線信号をアンテナ部から送受信する無線基地局を介して、センタ局と加入者端末との間の情報伝送を行う無線アクセスに用いられ、各々異なるサービスエリアをカバーする第１〜第ｎの無線基地局とセンタ局との間を、各無線基地局に対応して設けられる第１〜第ｎの上り用及び下り用光ファイバでそれぞれ接続して、無線信号を双方向に光伝送する光伝送システムであって、
センタ局は、
１つ以上の所定の中間周波数信号を、第１〜第ｎの無線基地局に一意に対応した相互に異なる波長λｄ１〜λｄｎの第１〜第ｎの下り光信号に、それぞれ変換する第１〜第ｎの電気光変換部と、
波長λｄ１〜λｄｎのいずれとも異なり、かつ、相互に異なる波長λｕ１〜λｕｎの第１〜第ｎの上り光信号を、それぞれ出力する第１〜第ｎの上り用光源と、
変換された第１〜第ｎの下り光信号と、出力される第１〜第ｎの上り光信号とを多重する波長多重部と、
予め定めた周波数の局発信号を出力する局発信号源と、
波長多重部から出力される多重光信号を、局発信号に基づいて強度変調する光変調部と、
強度変調された多重光信号を、波長λｄ１〜λｄｎの第１〜第ｎの変調下り光信号及び波長λｕ１〜λｕｎの第１〜第ｎの変調上り光信号にそれぞれ波長分離し、当該第ｋの変調下り光信号を当該第ｋの変調上り光信号と共に、第ｋの下り用光ファイバへ送出する波長分離部と、
第１〜第ｎの上り用光ファイバを介して伝送される光信号を、電気信号にそれぞれ変換する第１〜第ｎの光電気変換部とを備え、
第ｋの無線基地局は、
第ｋの下り用光ファイバを介して伝送される光信号を受信し、波長λｄｋの第ｋの変調下り光信号と波長λｕｋの第ｋの変調上り光信号とに分離する２波長分離部と、
２波長分離部で分離された第ｋの変調下り光信号を、電気信号に変換して出力する光電気変換部と、
２波長分離部で分離された第ｋの変調上り光信号を、入力された無線信号により強度変調して、第ｋの上り用光ファイバへ送出するＲＦ変調部とを備える。
【００３６】
上記のように、第１３の発明によれば、上り用の信号を伝送するための異なる波長の光を出力する第１〜第ｎの光源を設け、下り光信号と波長多重する。これにより、光変調部を、下り光信号だけでなく上り光信号の局発信号の光変調用として、複数の無線基地局で共用することができる。また、局発信号で変調された上り光信号が、アンテナ部で受信される無線信号で強度変調されることで、局発信号と無線信号とのミキシングが光領域で生じるため、無線基地局は、無線信号を中間周波数に変換する周波数変換機能をも合わせ持つことができる。
【００３７】
第１４の発明は、第１３の発明に従属する発明であって、
第１〜第ｎの下り光信号の波長λｄ１〜λｄｎは、所定の第１の波長帯域に属するように設定され、
第１〜第ｎの上り光信号の波長λｕ１〜λｕｎは、所定の第２の波長帯域に属するように設定され、
第ｋの無線基地局の２波長分離部は、第ｋの下り用光ファイバを介して伝送される光信号を、第１の波長帯域と第２の波長帯域とに波長分離することにより、波長λｄｋの第ｋの変調下り光信号と波長λｕｋの第ｋの変調上り光信号とに分離することを特徴とする。
【００３８】
上記のように、第１４の発明によれば、第１〜第ｎの電気光変換部から出力される光信号の波長と、第１〜第ｎの光源から出力される光信号の波長とを、それぞれまとまった範囲の波長帯域に属するように設定する。これにより、無線基地局の２波長分離部において、変調下り光信号と変調上り光信号とを容易に分離することができる。
【００３９】
第１５の発明は、無線信号をアンテナ部から送受信する無線基地局を介して、センタ局と加入者端末との間の情報伝送を行う無線アクセスに用いられ、各々異なるサービスエリアをカバーする第１〜第ｎの無線基地局とセンタ局との間を、各無線基地局に対応して設けられる第１〜第ｎの上り用及び下り用光ファイバでそれぞれ接続して、無線信号を双方向に光伝送する光伝送システムであって、
センタ局は、
１つ以上の所定の中間周波数信号を、第１〜第ｎの無線基地局に一意に対応した所定の第１の波長帯域に属する相互に異なる波長λｄ１〜λｄｎの第１〜第ｎの下り光信号に、それぞれ変換する第１〜第ｎの電気光変換部と、
波長λｄ１〜λｄｎのいずれとも異なり、かつ、所定の第２の波長帯域に属する相互に異なる波長λｕ１〜λｕｎの第１〜第ｎの上り光信号を、それぞれ出力する第１〜第ｎの上り用光源と、
変換された第１〜第ｎの下り光信号と、出力される第１〜第ｎの上り光信号とを多重する波長多重部と、
予め定めた周波数の局発信号を出力する局発信号源と、
波長多重部から出力される多重光信号を、局発信号に基づいて強度変調する光変調部と、
強度変調された多重光信号を、波長λｄ１〜λｄｎの第１〜第ｎの変調下り光信号及び波長λｕ１〜λｕｎの第１〜第ｎの変調上り光信号にそれぞれ波長分離し、当該第ｋの変調下り光信号を当該第ｋの変調上り光信号と共に、第ｋの下り用光ファイバへ送出する波長分離部と、
第１〜第ｎの上り用光ファイバを介して伝送される光信号を、電気信号にそれぞれ変換する第１〜第ｎの光電気変換部とを備え、
第ｋの無線基地局は、第ｋの下り用光ファイバを介して伝送される光信号を受信して、波長λｄｋの第ｋの変調下り光信号と波長λｕｋの第ｋの変調上り光信号とに分離し、光電気変換機能を現す第１の波長帯域にある第ｋの変調下り光信号を電気信号に変換して出力すると共に、電気光変換機能を現す第２の波長帯域にある第ｋの変調上り光信号を、入力された無線信号により強度変調して第ｋの上り用光ファイバへ送出する電界吸収型変調部を備える。
【００４０】
上記のように、第１５の発明によれば、第１〜第ｎの電気光変換部から出力される光信号の波長と、第１〜第ｎの光源から出力される光信号の波長とを適切に設定し、上記第１７の発明における２波長分離部、光電気変換部及びＲＦ変調部に代えて、入力される光信号の波長に依存して、光電気変換及び電気光変換を行う電界吸収型変調部を無線基地局に設置する。これにより、上記第１７の発明の構成によって得られる効果に加えて、無線基地局の構成を大幅に簡易化することが可能となる。
【００４１】
第１６の発明は、第１３〜第１５の発明に従属する発明であって、
第１〜第ｎの上り用光源は、第１〜第ｎの下り光信号に一意に対応し、波長λｕ１〜λｕｎが波長λｄ１〜λｄｎに対してそれぞれ所定量ｆｓ異なる第１〜第ｎの上り光信号を出力することを特徴とする。
【００４２】
上記のように、第１６の発明によれば、波長分離部の構成に等波長間隔に多重されたｎ個の光信号を分離するｎ出力波長分離器を用いるだけで、波長λｄｋとλｕｋとを一緒に簡単に分離することが可能となる。
【００４３】
第１７の発明は、第１２〜第１５の発明に従属する発明であって、
センタ局の第１〜第ｎの電気光変換部は、
波長λｄ１〜λｄｎの光信号をそれぞれ出力する第１〜第ｎの光源と、
第１〜第ｎの光源から出力される光信号を、各々の中間周波数信号によりそれぞれ強度変調する第１〜第ｎのＩＦ変調部とで構成されることを特徴とする。
【００４４】
上記のように、第１７の発明によれば、無線基地局へ伝送すべき中間周波数信号を外部変調により光信号に変換する。このため、上記第１６〜第１９の発明の構成によって得られる効果に加えて、分散性を有する光ファイバで光信号を伝送させた場合でも、波長分散歪を生じないという効果が得られる。
【００４５】
第１８の発明は、第１２〜第１７の発明に従属する発明であって、
各々の無線基地局で使用される無線信号の周波数は、それぞれ異なるように設定されることを特徴とする。
【００４６】
第１９の発明は、第１２〜第１７の発明に従属する発明であって、
各々の無線基地局で使用される無線信号の周波数は、カバーするサービスエリアが隣接する無線基地局間で異なるように設定されることを特徴とする。
【００４７】
上記のように、第１８及び第１９の発明によれば、隣接するサービスエリア間で無線信号が干渉する恐れがなくなる。
【００４８】
第２０の発明は、第１２〜第１９の発明に従属する発明であって、
光変調部から出力される光信号が、搬送波と片側帯波成分とからなる光シングルサイドバンド信号であることを特徴とする。
【００４９】
第２１の発明は、第１２〜第１９の発明に従属する発明であって、
光変調部に、マッハツェンダー型の外部変調器を使用し、当該外部変調器におけるバイアス点を、光出力が最小又は最大となる点に設定して、局発信号の周波数の２倍の成分で光信号が強度変調されるようにすることを特徴とする。
【００５０】
上記のように、第２０及び第２１の発明によれば、従来、光ファイバに分散性がある場合に生じていた光電気変換後の電気信号レベルの減少を、回避することが可能となる。また、第２５の発明によれば、局発信号の発振周波数が従来の半分でよく、局発信号源及び外部変調器の動作周波数が半分でよい。
【００５１】
第２２の発明は、各々異なるサービスエリアをカバーする複数の無線基地局との間を複数の光ファイバでそれぞれ接続して無線信号を光伝送するセンタ局に用いられる、高周波光送信器であって、
入力される電気信号を、互いに同相の第１及び第２の電気信号と、当該第１及び第２の電気信号と直交する第３の電気信号とに、３分岐する３分岐部と、
第３の電気信号を光強度変調信号に変換する電気光変換部と、
第１の電気信号の伝搬時間を調整する第１の遅延制御部と、
第２の電気信号の伝搬時間を調整する第２の遅延制御部と、
入力される局発信号を、互いに逆相の第１及び第２の局発信号に２分岐する２分岐部と、
第１の局発信号の伝搬時間を調整する第３の遅延制御部と、
第２の局発信号の伝搬時間を調整する第４の遅延制御部と、
第１の遅延制御部から出力される第１の電気信号と、第３の遅延制御部から出力される第１の局発信号とを、合波する第１の合波部と、
第２の遅延制御部から出力される第２の電気信号と、第４の遅延制御部から出力される第２の局発信号とを、合波する第２の合波部と、
第１及び第２の電極を有し、第１及び第２の合波部で合波された信号を第１及び第２の電極へそれぞれ入力し、電気光変換部から出力される光強度変調信号を変調する差動型の強度変調器とを備え、
差動型の強度変調器の第１及び第２の電極に第１及び第２の合波部を介して入力される第１及び第２の電気信号が互いに同相となるように、第１〜第４の遅延制御部を調整することによって、電気光変換部から出力される光信号に対して位相変調を施し、当該光信号が有する光周波数変調成分の周波数偏位に対して同量かつ逆位相の光変調を施すことを特徴とする。
【００５２】
上記のように、第２２の発明によれば、周波数変換を行うための外部変調部を利用して、電気光変換部に入力する電気信号の一部を用いて、電気光変換部から出力される光信号を位相変調する。これにより、付加的な光学部品を使用することなく、電気光変換時に生じる光周波数変調成分（波長チャープ）を相殺でき、また光周波数変調と光ファイバの波長分散性との作用により生じる波長分散歪を抑圧することができるため、高性能な光伝送が実現できる。
【００５３】
第２３の発明は、各々異なるサービスエリアをカバーする複数の無線基地局との間を複数の光ファイバでそれぞれ接続して無線信号を光伝送するセンタ局に用いられる、高周波光送信器であって、
入力される電気信号を、互いに同相の第１及び第２の電気信号と、当該第１及び第２の電気信号と位相差が９０°である第３の電気信号とに、３分岐する３分岐部と、
第３の電気信号を光強度変調信号に変換する電気光変換部と、
第１の電気信号の伝搬時間を調整する第１の遅延制御部と、
第２の電気信号の伝搬時間を調整する第２の遅延制御部と、
入力される局発信号を、互いに直交の第１及び第２の局発信号に２分岐する２分岐部と、
第１の局発信号の伝搬時間を調整する第３の遅延制御部と、
第２の局発信号の伝搬時間を調整する第４の遅延制御部と、
第１の遅延制御部から出力される第１の電気信号と、第３の遅延制御部から出力される第１の局発信号とを、合波する第１の合波部と、
第２の遅延制御部から出力される第２の電気信号と、第４の遅延制御部から出力される第２の局発信号とを、合波する第２の合波部と、
第１及び第２の電極を有し、第１及び第２の合波部で合波された信号を第１及び第２の電極へそれぞれ入力し、電気光変換部から出力される光強度変調信号を変調する差動型の強度変調器とを備え、
差動型の強度変調器の第１及び第２の電極に第１及び第２の合波部を介して入力される第１及び第２の電気信号の位相差が互いに０となるように、第１及び第２の遅延制御部を調整することによって、電気光変換部から出力される光信号に対して位相変調を施し、当該光信号が有する光周波数変調成分の周波数偏位に対して同量かつ逆位相の光変調を施し、
差動型の強度変調器の第１及び第２の電極に第１及び第２の合波部を介して入力される第１及び第２の局発信号が互いに直交となるように、第３及び第４の遅延制御部を調整することによって、光信号に対して光搬送波を有する光シングルサイドバンド変調を行うことを特徴とする。
【００５４】
上記のように、第２３の発明によれば、光単側帯波変調を行うため、非差動型の外部変調（光両側帯波変調）が施された光信号を長距離伝送させた後に光電気変換させた場合に生じる、波長分散の影響により光強度変調成分の上側帯波と下側帯波が相殺して、電気信号を周波数変換したＲＦ信号成分が大きく減少する問題を、回避することができる。
【００５５】
第２４の発明は、各々異なるサービスエリアをカバーする複数の無線基地局との間を複数の光ファイバでそれぞれ接続して無線信号を光伝送するセンタ局に用いられる、高周波光送信器であって、
入力される電気信号を、互いに直交する第１及び第２の電気信号に２分岐する２分岐部と、
第１の電気信号を光強度変調信号に変換する電気光変換部と、
第２の電気信号の伝搬時間を調整する遅延制御部と、
位相変調部と強度変調部とが同一基板上に形成され、遅延制御部から出力される第２の電気信号を当該位相変調部に入力し、入力される局発信号を当該強度変調部へ入力し、電気光変換部から出力される光強度変調信号を変調する集積変調部とを備え、
位相変調部において、電気光変換部から出力される光信号に対して位相変調を施し、当該光信号が有する光周波数変調成分の周波数偏位量（ＦＭ指数）に対して逆位相の光変調を施すことを特徴とする。
【００５６】
上記のように、第２４の発明によれば、光周波数変調成分を相殺するための位相変調部と周波数変換を行うための強度変調部とを集積することにより、光周波数変調成分を相殺するための遅延調整を容易に行うことができる。また、位相変調部に入力する電気信号と強度変調部に入力する局発信号とを合波する必要がないため、強度変調部に入力する電気信号の電力をより小さくすることができる。
【００５７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線アクセス用の光伝送システムの構成を示すブロック図である。図１において、第１の実施形態に係る光伝送システムは、センタ局１００と複数の無線基地局２０１〜２０ｎとが、複数の下り系光ファイバ３０１〜３０ｎを介してそれぞれ接続される構成である。
センタ局１００は、複数の変調部１１０と、合波部１２０と、電気光変換部１３０と、局発信号源１４０と、外部変調部１５０と、光分岐部１６０とを備える。各無線基地局２０１〜２０ｎは、光電気変換部２１１〜２１ｎと、帯域フィルタ部２２１〜２２ｎと、アンテナ部２３１〜２３ｎとを、それぞれ備える。以下、第１の実施形態に係る光伝送システムの動作を説明する。
【００５８】
センタ局１００において、各入力端子１には、加入者端末へ伝送すべき各々異なる情報がベースバンド信号の形態でそれぞれ入力される。複数の変調部１１０は、入力端子１から入力されるベースバンド信号を、各々異なる予め定めた周波数のＩＦ信号にそれぞれ変調する。この周波数は、各無線基地局２０１〜２０ｎから加入者端末へ送信される無線信号の周波数に基づいて、それぞれ決定される。合波部１２０は、複数の変調部１１０から出力される複数のＩＦ信号を合波する。電気光変換部１３０は、合波部１２０で合波されたＩＦ信号を、強度変調方式によって光信号に変換する。局発信号源１４０は、予め定めた周波数の局発信号を出力する。この局発信号の周波数は、変調部１１０の変調周波数と無線信号の周波数とに基づいて決定される。外部変調部１５０は、電気光変換部１３０で変換された光信号と局発信号源１４０から出力される局発信号とを入力し、局発信号によって光信号の強度を変調する。光分岐部１６０は、外部変調部１５０で強度変調された光信号を、無線基地局の数（＝ｎ）だけ分岐し、各下り系光ファイバ３０１〜３０ｎを介して各無線基地局２０１〜２０ｎへそれぞれ出力する。
【００５９】
センタ局１００から出力された光信号は、各下り系光ファイバ３０１〜３０ｎを伝搬し、各無線基地局２０１〜２０ｎへそれぞれ入力される。無線基地局２０ｋにおいて、光電気変換部２１ｋは、入力される光信号を電気信号に変換する。この変換により、ＩＦ信号が周波数変換されたＲＦ信号を得ることができる。これは、センタ局１００の電気光変換部１３０及び外部変調部１５０において、それぞれＩＦ信号及び局発信号によって二重に強度変調が行われるためである。そして、帯域フィルタ部２２ｋは、光電気変換部２１ｋから出力されるＲＦ信号を入力して、そこから所望する無線周波数のＲＦ信号のみを抽出する。この抽出されたＲＦ信号は、アンテナ部２３ｋから加入者端末に向けて空間へ放出される。
【００６０】
このように、本発明では、センタ局１００で二重に強度変調を行うため、各無線基地局２０１〜２０ｎでは、伝搬されてくる光信号を電気信号に変換するだけで、ＩＦ信号が周波数変換されたＲＦ信号を得ることができる。従って、電気光変換部１３０及び周波数変換を行うための外部変調部１５０を、複数の無線基地局２０１〜２０ｎで共用することができる。これにより、各無線基地局２０１〜２０ｎ内の構成部品を、従来に比べ大幅に削減できる。また、各無線基地局２０１〜２０ｎの運搬、設置等が容易になる。
また、センタ局１００は、複数の加入者端末へ伝送する情報を、合波部１２０で周波数分割多重して、アナログ光伝送する。このため、センタ局１００は、多重する情報の数だけ変調部１１０を準備すればよいことになる。従って、従来の技術で述べた多数の加入者端末へ伝送する情報を時分割多重して送信する場合に比べ、本発明の光伝送システムでは、分離／多重部及び高速の変調部が不要となる。
【００６１】
さらに、本発明では、二重に強度変調を行うようにしたので、周波数分割多重されたＩＦ信号の強度変調（電気光変換部１３０）に、比較的低周波信号にしか適用できないが外部変調器と比べて歪特性に優れた半導体レーザを、局発信号の強度変調（外部変調部１５０）に、高周波数まで動作する外部変調器を、それぞれ使用することが可能となる。また、局発信号の周波数は比較的高いので、局発信号の強度変調に、変調用に特定の高周波数帯域で整合がとられた外部変調器を使用することも可能となる。また、局発信号の強度変調に、マッハツェンダー型の外部変調器を使用することも可能である。このマッハツェンダー型の外部変調器を使用する場合、バイアス点を光出力が最大又は最小となる点に設定することによって、局発信号の周波数の２倍の周波数で、光学的な周波数変換を行うことが可能となる。このバイアス点を設定する方法は、２次歪成分が大きくなるため、周波数分割多重されたＩＦ信号の強度変調には使用できないが、局発信号が１キャリアだけなので、局発信号の強度変調には使用することができる。また、この方法では、強度変調に用いる局発信号の周波数は、通常の周波数変換と比べて１／２の周波数でよいため、局発信号源１４０として低コストのものを使用することができる。
【００６２】
一方、光通信等で用いられる光ファイバには、１．３μｍに零分散波長を有するシングルモードファイバ（ＳＭＦ）が、一般的に使用される。通常、光ファイバが敷設される場合には、将来的な使用を考慮して、実際に必要な本数だけではなく、使用されない予備の光ファイバも同時に敷設される。従って、このようにすでに敷設されている未使用のＳＭＦが、本発明における下り系光ファイバ３０ｋとして使用される可能性がある。また、分岐損失や伝送損失を補償するために光増幅器を使用する必要がある場合、電気光変換部１３０に使用される光源の波長としては、１．５μｍの波長が使用される。このとき、外部変調部１５０で行われる変調方式としてダブルサイドバンド変調（ＤＳＢ変調）を用い、マイクロ波帯やミリ波帯の高周波信号をＳＭＦで光伝送すると、ＳＭＦの分散の影響により、伝送距離によっては光伝送後の高周波信号の電力が大きく減少することがある。この分散の影響を回避するためには、外部変調部１５０で行われる変調方式に、搬送波と片側帯波成分とからなる光シングルサイドバンド変調（光ＳＳＢ変調）を用いればよい。また、外部変調部１５０としてマッハツェンダー型の外部変調器を使用し、光出力が最小又は最大となる点をバイアス点に設定して、外部変調を行えばよい。
【００６３】
なお、新規に下り系光ファイバ３０（ｎ＋１）を敷設する場合等、下り系光ファイバ３０（ｎ＋１）の零分散波長と電気光変換部１３０から出力される光の波長とを選択できる場合には、両波長が一致するように選択されることが望ましい。この場合、ＤＳＢ変調であっても、ＳＭＦの分散の影響を受けることがない。また、電気光変換部１３０において、周波数分割多重されたＩＦ信号を直接変調方式により光信号に変換する場合には、局発信号の外部変調方式に関わらず、周波数変換後の周波数に応じた分散歪が生じる。この分散歪の発生を回避する観点からも、下り系光ファイバ３０（ｎ＋１）の零分散波長と電気光変換部１３０から出力される光の波長とが、一致するように選択されることが望ましい。
【００６４】
ここで、光伝送システムにおいて、加入者端末が追加されて伝送容量が増やされる場合を説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係る光伝送システムにおいて、加入者端末が追加された場合の構成を示すブロック図である。
上述のように、センタ局１００は、複数の加入者端末に伝送すべき情報を周波数分割多重している。このため、図１と図２とを比べて分かるように、加入者端末が追加される場合には、対応する追加変調部１０１をセンタ局１００に追加して、その出力信号を合波部１２０に入力させるだけでよい。これにより、追加変調部１０１から出力されるＩＦ信号が、周波数分割多重されて全ての無線基地局２０１〜２０ｎに光伝送されるので、対応する無線基地局は、光伝送される光信号を光電気変換によってＲＦ信号に変換した後、所望の無線周波数のＲＦ信号を帯域フィルタ部２２ｋを通して抽出するだけでよい。従って、本発明では、上述した従来の技術に比べて、加入者端末の追加に伴う伝送容量の増大化を、非常に簡易に実現できることが分かる。
なお、追加される加入者端末の位置が、既設の無線基地局から見通し伝搬路を確保できない位置にある場合、光分岐部１６０の分岐数に余裕があれば、下り系光ファイバ３０（ｎ＋１）及び新たな無線基地局２０（ｎ＋１）を追加で設置するだけでよく、やはり上述した従来の技術に比べて、追加設置が必要な構成部品を大幅に削減することができる。
【００６５】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る光伝送システムによれば、複数のＩＦ信号が周波数分割多重されたＩＦ信号を強度変調によって光信号に変換し、この光信号を局発信号で外部変調することにより、光信号のまま、複数のＩＦ信号を一括してＲＦ信号へ周波数変換させる。そして、センタ局１００から複数の無線基地局２０１〜２０ｎへは、加入者端末に伝送すべき情報をＲＦ信号の形態で光伝送する。これにより、本発明には、以下のような効果がある。
第１に、センタ局１００において複数のＩＦ信号を周波数分割多重して光伝送するため、電気光変換部１３０を複数の無線基地局２０１〜２０ｎで共有することができる。第２に、センタ局１００において外部変調部１５０により光学的に周波数変換を行うため、従来では必須の構成であった電気的な周波数変換部が、各無線基地局２０１〜２０ｎで不要となると共に、外部変調部１５０を各無線基地局２０１〜２０ｎで共有することができる。第３に、従来の構成において、複数の加入者端末へ伝送すべき情報を時分割多重して伝送する場合に必要である多重／分離部及び高速変調機能を有する変調部が、本発明では不要となる。第４に、システム加入者の追加に伴う容量増加を容易に行うことができるので、拡張性に優れた光伝送システムを提供することができる。
【００６６】
（第２の実施形態）
上記第１の実施形態に係る光伝送システムでは、複数のＩＦ信号を周波数分割多重によって合波した後、この周波数分割多重されたＩＦ信号に対して二重に強度変調を行っている。このため、各無線基地局２０１〜２０ｎでは、帯域フィルタ部２２１〜２２ｎをそれぞれ使用して、伝送されるＲＦ信号からそれぞれ所望の無線周波数のＲＦ信号成分を抽出する必要があった。
そこで、この第２の実施形態では、各無線基地局２０１〜２０ｎの構成に帯域フィルタ部２２１〜２２ｎを不要とする光伝送システムを説明する。
【００６７】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る無線アクセス用の光伝送システムの構成を示すブロック図である。図３において、第２の実施形態に係る光伝送システムは、センタ局１００と複数の無線基地局２０１〜２０ｎとが、複数の下り系光ファイバ３０１〜３０ｎを介してそれぞれ接続される構成である。
センタ局１００は、複数の変調部１１０と、複数の合波部１２１〜１２ｎと、複数のＩＦ変調部１８１〜１８ｎと、光源１７０と、局発信号源１４０と、外部変調部１５０と、光分岐部１６０とを備える。各無線基地局２０１〜２０ｎは、光電気変換部２１１〜２１ｎと、アンテナ部２３１〜２３ｎとを、それぞれ備える。以下、第２の実施形態に係る光伝送システムの動作を説明する。
【００６８】
センタ局１００において、各入力端子１には、加入者端末へ伝送すべき各々異なる情報がベースバンド信号の形態でそれぞれ入力される。複数の変調部１１０は、入力端子１から入力されるベースバンド信号を、各々異なる予め定めた周波数のＩＦ信号にそれぞれ変調する。この周波数は、各無線基地局２０１〜２０ｎから加入者端末へ送信される無線信号の周波数に基づいて、それぞれ決定される。各合波部１２１〜１２ｎは、無線基地局２０１〜２０ｎ毎に、複数の変調部１１０から出力される複数のＩＦ信号をそれぞれ合波する。光源１７０は、予め定めた波長の光信号を発生する。局発信号源１４０は、予め定めた周波数の局発信号を出力する。この局発信号の周波数は、変調部１１０の変調周波数と無線信号の周波数とに基づいて決定される。外部変調部１５０は、光源１７０から出力される光信号と局発信号源１４０から出力される局発信号とを入力し、局発信号によって光信号の強度を変調する。光分岐部１６０は、外部変調部１５０で強度変調された光信号を無線基地局の数（＝ｎ）だけ分岐し、複数のＩＦ変調部１８１〜１８ｎへそれぞれ出力する。各ＩＦ変調部１８１〜１８ｎは、分岐された光信号と合波されたＩＦ信号とをそれぞれ入力し、ＩＦ信号に応じて光信号を強度変調する。ここで、ＩＦ変調部１８１〜１８ｎは、無線基地局２０１〜２０ｎに各々対応しており、この対応する無線基地局２０１〜２０ｎがそれぞれカバーするサービスエリア内で使用されるＲＦ信号成分のみが伝送されるように、ＩＦ信号に応じて光信号を強度変調する。この各ＩＦ変調部１８１〜１８ｎで強度変調された光信号は、各下り系光ファイバ３０１〜３０ｎを介して各無線基地局２０１〜２０ｎへ伝送される。
【００６９】
センタ局１００から出力された光信号は、各下り系光ファイバ３０１〜３０ｎを伝搬し、各無線基地局２０１〜２０ｎへそれぞれ入力される。無線基地局２０ｋにおいて、光電気変換部２１ｋは、入力される光信号を電気信号に変換する。この変換により、ＩＦ信号が周波数変換されたＲＦ信号であり、かつ、所望する無線周波数のＲＦ信号を得ることができる。これは、センタ局１００の外部変調部１５０及びＩＦ変調部１８ｋにおいて、それぞれ局発信号及びＩＦ信号によって二重に強度変調が行われるためである。この変換されたＲＦ信号は、アンテナ部２３ｋから加入者端末に向けて空間へ放出される。
【００７０】
以上のように、本発明の第２の実施形態に係る光伝送システムによれば、無線基地局２０１〜２０ｎ毎にＩＦ変調部１８１〜１８ｎをセンタ局１００に設置し、無線基地局２０１〜２０ｎが各々カバーするサービスエリア内で使用されるＲＦ信号成分のみを、各無線基地局２０１〜２０ｎへそれぞれ伝送する。従って、上記第１の実施形態で述べたように、無線基地局２０ｋにおいて、所望の無線周波数のＲＦ信号を抽出するための帯域フィルタ部２２ｋを使用することなく、隣接するサービスエリア毎に異なる周波数の無線伝送を行うことができる。なお、構成上、同一の周波数でも光伝送可能である。また、無線基地局２０ｋに帯域フィルタ部２２ｋを使用しないため、サービスエリア毎に所望の無線周波数が出力可能な無線基地局を選別して使用する必要がなくなる、又は、サービスエリア毎に所望の無線周波数が出力可能なように無線基地局を調整する必要がなくなる（すなわち、各サービスエリアにおいて、同一構成の無線基地局を使用することができる）。これにより、光伝送システムの低コスト化を実現することができる。
【００７１】
（第３の実施形態）
上記第１及び第２の実施形態では、センタ局１００から加入者端末へ（下り方向で）情報を伝送する場合に特徴があったため、下り方向のみの構成を備えた光伝送システムを説明した。
次に、この第３の実施形態では、ＩＦ信号が周波数変換された光信号状態のＲＦ信号を、加入者端末からセンタ局１００へ（上り方向で）情報を伝送する場合にも利用することで、上り方向の伝送に必要な構成を簡素化した光伝送システムを説明する。
【００７２】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る無線アクセス用の光伝送システムの構成を示すブロック図である。図４において、第３の実施形態に係る光伝送システムは、センタ局１００と複数の無線基地局２０１〜２０ｎとが、複数の下り系光ファイバ３０１〜３０ｎ及び複数の上り系光ファイバ３５１〜３５ｎを介してそれぞれ接続される構成である。
センタ局１００は、複数の変調部１１０と、複数の復調部１０２と、合波部１２０と、電気光変換部１３０と、局発信号源１４０と、外部変調部１５０と、光分岐部１６０と、複数の光電気変換部１９１〜１９ｎとを備える。各無線基地局２０１〜２０ｎは、光分岐部２６１〜２６ｎと、光電気変換部２１１〜２１ｎと、外部変調部２５１〜２５ｎと、帯域フィルタ部２２１〜２２ｎと、サーキュレータ部２４１〜２４ｎと、アンテナ部２３１〜２３ｎとを、それぞれ備える。以下、第３の実施形態に係る光伝送システムの動作を説明する。
【００７３】
まず、センタ局１００から各無線基地局２０１〜２０ｎへの下り方向の伝送について説明する。
この下り方向の伝送の内、センタ局１００において、複数のベースバンド信号が各入力端子１に入力されてから、光信号が各下り系光ファイバ３０１〜３０ｎを伝搬して各無線基地局２０１〜２０ｎへ出力されるまでの処理は、上記第１の実施形態で説明した処理と同様であるので、その説明は省略する。
無線基地局２０ｋにおいて、光分岐部２６ｋは、入力される光信号を２つに分岐し、分岐した光信号の一方を光電気変換部２１ｋに、他方を外部変調部２５ｋに出力する。光電気変換部２１ｋは、光分岐部２６ｋから分岐出力される光信号を電気信号に変換する。この変換により、ＩＦ信号が周波数変換されたＲＦ信号を得ることができる。そして、帯域フィルタ部２２ｋは、光電気変換部２１ｋから出力されるＲＦ信号を入力して、そこから所望する無線周波数のＲＦ信号のみを抽出する。この抽出されたＲＦ信号は、サーキュレータ部２４ｋを通って、アンテナ部２３ｋから加入者端末に向けて空間へ放出される。
【００７４】
次に、各無線基地局２０１〜２０ｎからセンタ局１００への上り方向の伝送について説明する。
加入者端末から送信されるＲＦ信号は、アンテナ部２３ｋで受信される。この受信されたＲＦ信号は、サーキュレータ部２４ｋを通って、外部変調部２５ｋへ出力される。このように、本発明では、光電気変換部２１ｋとアンテナ部２３ｋとの間にサーキュレータ部２４ｋを設けることで、上り方向と下り方向とでアンテナ部２３ｋを共用する。外部変調部２５ｋは、光分岐部２６ｋから分岐出力される光信号とアンテナ部２３ｋで受信されたＲＦ信号とを入力し、光信号をＲＦ信号に応じて強度変調する。外部変調部２５ｋで強度変調された光信号は、上り系光ファイバ３５ｋを介して、センタ局１００へ出力される。
各無線基地局２０１〜２０ｎからそれぞれ出力された光信号は、各上り系光ファイバ３５１〜３５ｎを伝搬し、センタ局１００へ入力される。センタ局１００において、各光電気変換部１９１〜１９ｎは、入力される光信号を電気信号にそれぞれ変換する。この変換により、ＲＦ信号が周波数変換されたＩＦ信号を得ることができる。そして、各復調部１０２は、各光電気変換部１９１〜１９ｎで変換されたＩＦ信号を、それぞれベースバンド信号に復調して、出力端子２から出力する。
【００７５】
ここで、無線基地局２０ｋにおいて、外部変調部２５ｋへ分岐出力される光信号は、センタ局１００に設けられた外部変調部１５０で、局発信号源１４０が発生させる局発信号により強度変調されている。従って、外部変調部２５ｋにおいて、分岐出力される光信号を、アンテナ部２３ｋで受信されたＲＦ信号で強度変調することによって、局発信号とこのＲＦ信号とで二重に強度変調されることになる。よって、無線基地局２０ｋの外部変調部２５ｋから伝搬される光信号を、センタ局１００の光電気変換部１９ｋで電気信号に変換することで、ＲＦ信号が周波数変換されたＩＦ信号を得ることができるのである。なお、加入者端末から伝送される上り方向とセンタ局１００から伝送される下り方向との間の信号干渉を避けるためには、各方向で使用するＲＦ信号の周波数を異ならせておく必要がある。
【００７６】
このように、本発明では、すでに局発信号で強度変調されている下り方向用の光信号を、無線基地局２０ｋに設置された光分岐部２６ｋを用いて２つに分岐し、その１つを外部変調部２５ｋに入力する上り方向用の光信号として利用する。これにより、外部変調部２５ｋにおいて、加入者端末から送信されたＲＦ信号がＩＦ信号に光学的に周波数変換されるため、局発信号源１４０及び変調部１１０をセンタ局１００へ設置することが可能となる。その結果、本発明では、各無線基地局２０１〜２０ｎの小型化が図れる。
【００７７】
さらに、第３の実施形態に係る光伝送システムで行われる処理を、図５を参照して具体的に説明する。
図５（ａ）は、光電気変換部２１ｋから出力される下り系信号のスペクトルの一例を示す図である。この例では、ＩＦ信号１（周波数：ｆIF1 ）が、ＬＯ信号（周波数：ｆLO）によって、下り系のＲＦ信号１（周波数：ｆRF1 ）に変換されていることを示している。図５（ｂ）は、アンテナ部２３ｋで受信される上り系信号のスペクトルの一例を示す図である。この例では、下り系のＲＦ信号１との周波数差がΔｆである上り系のＲＦ信号２（周波数：ｆRF2 ）が、アンテナ部２３ｋで受信された場合を示している。外部変調部２５ｋにおいて、センタ局１００から送信された光信号をＲＦ信号２で強度変調することにより、図５（ａ）及び（ｂ）で示すスペクトルを有する信号のミキシングが、光の状態で行われる。このミキシングされた光信号を光電気変換部１９ｋで電気信号に変換した場合の信号スペクトルは、図５（ｃ）のようになる。すなわち、外部変調部２５ｋにおけるＬＯ信号とＲＦ信号２とのミキシングにより、周波数がｆIF2 であるＩＦ信号２が得られる。従って、この周波数ｆIF2 の成分のみを帯域フィルタによって分離させることで、ＲＦ信号２をダウンコンバートとしたＩＦ信号２のみを抽出することができるのである。このとき、ＩＦ信号１とＩＦ信号２との周波数差は、Δｆとなっている。
このように、上り系のＲＦ信号２の周波数を、下り系のＲＦ信号１の周波数からΔｆだけ離調させておくことによって、上り系信号と下り系信号とが互いに悪影響を及ぼすことなく、低周波数にダウンコンバートすることができる。
【００７８】
以上のように、本発明の第３の実施形態に係る光伝送システムによれば、上記第１の実施形態で述べた下り系に関して得られる効果に加え、上り系に関しても、各無線基地局２０１〜２０ｎを小型化できる効果を有し、屋外での設置が容易となる。
【００７９】
なお、上記第１〜第３の実施形態においては、入力されるベースバンド信号を異なる周波数の複数のＩＦ信号に変調するため、複数の変調部１１０を設けた。しかし、ベースバンド信号を単一周波数のＩＦ信号に変調するだけでよい場合には、変調部１１０を１つ設けるだけでよい。この場合には、合波部１２０を設けることなく、変調部１１０から出力されるＩＦ信号を電気光変換部１３０へ直接入力すればよい。
【００８０】
（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態に係る無線アクセス用の光伝送システムの構成を示すブロック図である。図６において、第４の実施形態に係る光伝送システムは、センタ局１００と複数の無線基地局２０１〜２０ｎとが、複数の下り用光ファイバ３０１〜３０ｎを介してそれぞれ接続される構成である。
センタ局１００は、複数の無線基地局２０１〜２０ｎにそれぞれ対応した複数の変調部１１１〜１１ｎ及び複数の電気光変換部１３１〜１３ｎと、波長多重部４３０と、局発信号源１４０と、光変調部４５０と、波長分離部４６０とを備える。各無線基地局２０１〜２０ｎは、光電気変換部２１１〜２１ｎと、アンテナ部２３１〜２３ｎとを、それぞれ備える。以下、第４の実施形態に係る光伝送システムの動作について説明する。
【００８１】
センタ局１００において、入力端子１ｋには、無線基地局２０ｋへ伝送される情報が、ベースバンド信号の形態で入力される。変調部１１ｋは、入力端子１ｋから入力されるベースバンド信号を、予め定められた周波数のＩＦ信号に変調する。この周波数は、無線基地局２０ｋから加入者端末へ送信される無線信号の周波数に基づいて、決定される。電気光変換部１３ｋは、直接変調方式によって、変調部１１ｋで変調されたＩＦ信号を光信号に変換する。ここで、各電気光変換部１３１〜１３ｎで変換された光信号の波長は、相互に異なるように予め割り当てられている。例えば、各光信号の波長が等間隔になるように、電気光変換部１３１〜１３ｎが設定される。波長多重部４３０は、電気光変換部１３１〜１３ｎからそれぞれ出力される異なる波長の光信号を、波長多重する。局発信号源１４０は、予め定めた周波数ｆLOの局発信号を出力する。この局発信号の周波数ｆLOは、変調部１１１〜１１ｎの変調周波数と、各無線基地局２０１〜２０ｎから加入者端末へ送信される無線信号の周波数とに基づいて、決定される。光変調部４５０は、波長多重部４３０で波長多重された光信号と局発信号源１４０から出力される局発信号とを入力し、局発信号によって波長多重された光信号を一括して強度変調する。この強度変調によって、ＩＦ成分がＲＦ成分へ光学的に変換された光信号を得ることができる。波長分離部４６０は、光変調部４５０で強度変調された光信号を波長に応じて複数の光信号に分離し、各下り用光ファイバ３０１〜３０ｎを介して、対応する光信号を各無線基地局２０１〜２０ｎへそれぞれ伝送する。
【００８２】
センタ局１００から伝送された光信号は、各下り用光ファイバ３０１〜３０ｎをそれぞれ伝搬し、各無線基地局２０１〜２０ｎへ入力される。
無線基地局２０ｋにおいて、光電気変換部２１ｋは、入力される光信号を電気信号に変換して、ＲＦ信号を出力する。この変換により、ＩＦ信号が周波数変換されたＲＦ信号を得ることができる。この出力されたＲＦ信号は、所望の周波数成分のみが抽出された後、無線信号としてアンテナ部２３ｋから加入者端末に向けて空間へ放出される。
【００８３】
以上のように、本発明の第４の実施形態に係る光伝送システムによれば、近接又は同一の周波数を有するＩＦ信号を、それぞれ異なる波長の光強度変調信号に変換する。そして、この各光強度変調信号を波長多重した後、外部変調方式により局発信号で一括して強度変調する。従って、複数のＩＦ信号からＲＦ信号への周波数変換を光学的に一括して行うため、電気的周波数変換部が不要になると共に、光学的周波数変換を行う光変調部を複数の無線基地局で共有できるので、低コストな周波数変換を実現することができる。
また、一括して外部強度変調された光信号を、波長に応じて分離した後で各無線基地局へ光伝送するため、複数のＲＦ信号の周波数が同一である場合でも、互いに干渉することなく伝送することができる。加えて、光信号を光波長領域で容易に分離できるので、低コストな無線アクセス用光伝送システムを提供することができる。
【００８４】
なお、上記第４の実施形態では、波長分離部４６０をセンタ局１００内に設置する構成を説明したが、必ずしもその必要はない。例えば、波長分離部４６０は、独立した中継局のように分離して設置されてもよいし、各無線基地局２０１〜２０ｎ内に設置されてもよいし。ただし、後者の場合、光変調部４５０から出力される光信号を分岐して各無線基地局２０１〜２０ｎへ出力する構成を、センタ局１００内に新たに設ける必要がある。
また、上記第４の実施形態では、電気光変換部１３１〜１３ｎに入力されるＩＦ信号が１チャネルである場合を説明したが、それぞれマルチチャネルのＩＦ信号が入力される場合でも、同様の効果が得られる。この場合、各チャネルのＩＦ信号が周波数分割多重により合波された後、電気光変換部１３１〜１３ｎに入力されるようにするとよい。
【００８５】
さらに、本第４の実施形態では、二重に強度変調を行うようにしたので、波長多重されたＩＦ信号の強度変調（電気光変換部１３１〜１３ｎ）に、比較的低周波信号にしか適用できないが外部変調器と比べて歪特性に優れた半導体レーザを、局発信号の強度変調（光変調部４５０）に、高周波数まで動作する外部変調器を、使用することが可能となる。また、局発信号の周波数は比較的高いので、局発信号の強度変調に、変調用に特定の高周波数帯域で整合がとられた外部変調器を使用することも可能となる。また、局発信号の強度変調に、マッハツェンダー型の外部変調器を使用することも可能である。このマッハツェンダー型の外部変調器を使用する場合、バイアス点を光出力が最大又は最小となる点に設定することによって、局発信号の周波数の２倍の周波数で、光学的な周波数変換を行うことが可能となる。このバイアス点を設定する方法は、２次歪成分が大きくなるため、波長多重されたＩＦ信号の強度変調には使用できないが、局発信号が１キャリアだけなので、局発信号の強度変調には使用することができる。また、この方法では、強度変調に用いる局発信号の周波数は、通常の周波数変換と比べて１／２の周波数でよいため、局発信号源１４０及び光変調部４５０として低コストのものを使用することができる。
【００８６】
なお、分岐損失や伝送損失を補償するために光増幅器を使用する必要がある場合、電気光変換部１３１〜１３ｎに使用される光源の波長としては、１．５μｍの波長が使用される。このとき、すでに敷設済みの光ファイバがＳＭＦであって、光変調部４５０で行われる変調方式としてＤＳＢ変調を用い、マイクロ波帯やミリ波帯の高周波信号をＳＭＦで光伝送すると、ＳＭＦの分散の影響により、伝送距離によっては光伝送後の高周波信号の電力が大きく減少することがある。この分散の影響を回避するためには、光変調部４５０で行われる変調方式に、搬送波と片側帯波成分とからなる光ＳＳＢ変調を用いればよい。また、光変調部４５０としてマッハツェンダー型の外部変調器を使用し、光出力が最小又は最大となる点をバイアス点に設定して、外部変調を行えばよい。
【００８７】
（第５の実施形態）
上記第４の実施形態に係る光伝送システムでは、電気光変換部１３１〜１３ｎにおいて、ＩＦ信号を直接変調方式によって光信号にそれぞれ変換している。従って、マルチチャネルのＩＦ信号を電気光変換すると、波長チャープが発生する。このため、下り用光ファイバ３０１〜３０ｎの波長分散がある場合、波長分散歪が生じて伝送特性が劣化してしまう。
そこで、この第５の実施形態では、波長チャープが発生しない光伝送システムを説明する。
【００８８】
図７は、本発明の第５の実施形態に係る無線アクセス用の光伝送システムの構成を示すブロック図である。図７において、第５の実施形態に係る光伝送システムは、センタ局１００と複数の無線基地局２０１〜２０ｎとが、複数の下り用光ファイバ３０１〜３０ｎを介してそれぞれ接続される構成である。
センタ局１００は、複数の無線基地局２０１〜２０ｎにそれぞれ対応した複数の変調部１１１〜１１ｎ、複数の光源１７１〜１７ｎ及び複数のＩＦ変調部４８１〜４８ｎと、波長多重部４３０と、局発信号源１４０と、光変調部４５０と、波長分離部４６０とを備える。各無線基地局２０１〜２０ｎは、光電気変換部２１１〜２１ｎと、アンテナ部２３１〜２３ｎとを、それぞれ備える。なお、本第５の実施形態に係る光伝送システムにおいて、上記第４の実施形態に係る光伝送システムと同一である構成部分については、同一の参照番号を付してその説明を省略する。以下、第５の実施形態に係る光伝送システムで、異なる構成部分の動作を中心に説明する。
【００８９】
光源１７１〜１７ｎは、それぞれ異なる波長の光信号を出力する。例えば、光源１７１〜１７ｎは、各波長が等間隔となるように光信号をそれぞれ出力する。
ＩＦ変調部４８ｋは、変調部１１ｋで変調されたＩＦ信号と光源１７ｋから出力される光信号とをそれぞれ入力し、ＩＦ信号によって光信号を強度変調する。これらの強度変調された光信号は、波長多重部４３０において波長多重され、その後上述した処理が施されて各無線基地局２０１〜２０ｎへ光伝送される。
【００９０】
このように、図７に示す第５の実施形態に係る光伝送システムでは、光源１７１〜１７ｎ及びＩＦ変調部４８１〜４８ｎを使用して、外部変調方式によってＩＦ信号を光信号に変換するため、波長チャープが発生しない。従って、下り用光ファイバ３０１〜３０ｎの波長分散がある場合でも、伝送特性を劣化させることなく伝送することができる。この第５の実施形態のような構成は、光ファイバ側で特性を変更できない場合、例えば、すでに敷設済みの光ファイバを使用して新たにシステムを構築する場合に、特に有用である。
【００９１】
（第６の実施形態）
上記第４及び第５の実施形態では、センタ局１００から加入者端末へ（下り方向で）情報を伝送する場合に特徴があったため、下り方向のみの構成を備えた光伝送システムを説明した。
次に、この第６の実施形態では、ＩＦ信号が周波数変換された光信号状態のＲＦ信号を、加入者端末からセンタ局１００へ（上り方向で）情報を伝送する場合にも利用することで、上り方向の伝送に必要な構成を簡素化した光伝送システムを説明する。
【００９２】
図８は、本発明の第６の実施形態に係る無線アクセス用の光伝送システムの構成を示すブロック図である。図８において、第６の実施形態に係る光伝送システムは、センタ局１００と複数の無線基地局２０１〜２０ｎとが、複数の下り用光ファイバ３０１〜３０ｎ及び複数の上り用光ファイバ３５１〜３５ｎを介してそれぞれ接続される構成である。
センタ局１００は、複数の無線基地局２０１〜２０ｎにそれぞれ対応した複数の変調部１１１〜１１ｎ、複数の電気光変換部１３１〜１３ｎ、複数の上り用光源４７１〜４７ｎ、複数の光電気変換部４２１〜４２ｎ及び複数の復調部４１１〜４１ｎと、波長多重部４３１と、局発信号源１４０と、光変調部４５０と、波長分離部４６０とを備える。各無線基地局２０１〜２０ｎは、２波長分離部２７１〜２７ｎと、ＲＦ変調部２８１〜２８ｎと、光電気変換部２１１〜２１ｎと、サーキュレータ部２４１〜２４ｎと、アンテナ部２３１〜２３ｎとを、それぞれ備える。なお、本第６の実施形態に係る光伝送システムにおいて、上記第４の実施形態に係る光伝送システムと同一である構成部分については、同一の参照番号を付してその説明を省略する。以下、第６の実施形態に係る光伝送システムで、異なる構成部分の動作を中心に説明する。
【００９３】
まず、センタ局１００から各無線基地局２０１〜２０ｎへの下り方向の伝送について説明する。
上り用光源４７１〜４７ｎは、各無線基地局２０１〜２０ｎからセンタ局１００へ上り信号を伝送するために用いる光信号を、それぞれ出力する。ここで、各上り用光源４７１〜４７ｎは、出力する光信号の波長が、それぞれ互いに異なり、かつ各電気光変換部１３１〜１３ｎに予め割り当てられている波長とも異なるように、設定される。波長多重部４３１は、電気光変換部１３１〜１３ｎからそれぞれ出力される異なる波長の光信号と、上り用光源４７１〜４７ｎからそれぞれ出力される異なる波長の光信号とを、波長多重する。光変調部４５０は、波長多重部４３１で波長多重された光信号と局発信号源１４０から出力される局発信号とを入力し、局発信号によって波長多重された光信号を一括して強度変調する。波長分離部４６０は、光変調部４５０で強度変調された光信号を波長に応じて複数の光信号に分離し、各下り用光ファイバ３０１〜３０ｎを介して、対応する光信号を各無線基地局２０１〜２０ｎへそれぞれ伝送する。すなわち、波長分離部４６０は、電気光変換部１３ｋから出力される光信号と、上り用光源４７ｋから出力される光信号とを、下り用光ファイバ３０ｋを介して無線基地局２０ｋへ伝送する。
【００９４】
無線基地局２０ｋにおいて、２波長分離部２７ｋは、センタ局１００から伝送された光信号を波長分離し、電気光変換部１３ｋから出力された光信号を光電気変換部２１ｋへ、上り用光源４７ｋから出力された光信号をＲＦ変調部２８ｋへ出力する。光電気変換部２１ｋは、２波長分離部２７ｋで波長分離された光信号を電気信号に変換する。この変換により、ＩＦ信号が周波数変換されたＲＦ信号を得ることができる。このＲＦ信号は、サーキュレータ部２４ｋを通って、アンテナ部２３ｋから加入者端末に向けて空間へ放出される。
【００９５】
次に、各無線基地局２０１〜２０ｎからセンタ局１００への上り方向の伝送について説明する。
加入者端末から送信されるＲＦ信号は、アンテナ部２３ｋで受信される。この受信されたＲＦ信号は、サーキュレータ部２４ｋを通って、ＲＦ変調部２８ｋへ出力される。このように、本発明では、光電気変換部２１ｋとアンテナ部２３ｋとの間にサーキュレータ部２４ｋを設けることで、上り方向と下り方向とでアンテナ部２３ｋを共用する。ＲＦ変調部２８ｋは、２波長分離部２７ｋで波長分離された光信号とアンテナ部２３ｋで受信されたＲＦ信号とを入力し、光信号をＲＦ信号によって強度変調する。ＲＦ変調部２８ｋで強度変調された光信号は、上り用光ファイバ３５ｋを介して、センタ局１００へ出力される。
【００９６】
無線基地局２０ｋから出力された光信号は、上り用光ファイバ３５ｋを伝搬し、センタ局１００へ入力される。
センタ局１００において、光電気変換部４２ｋは、入力される光信号を電気信号に変換する。この変換により、ＲＦ信号が周波数変換されたＩＦ信号を得ることができる。そして、復調部４１ｋは、光電気変換部４２ｋで変換されたＩＦ信号を、ベースバンド信号に復調して、出力端子４ｋから出力する。
【００９７】
ここで、無線基地局２０ｋにおいて、ＲＦ変調部２８ｋへ出力される上り用光源４７ｋの光信号は、センタ局１００に設けられた光変調部４５０で、局発信号源１４０が発生させる局発信号により強度変調されている。従って、ＲＦ変調部２８ｋにおいて、波長分離された光信号を受信されたＲＦ信号によって強度変調することによって、局発信号とこのＲＦ信号とで二重に強度変調されることになる。よって、無線基地局２０ｋのＲＦ変調部２８ｋから伝搬される光信号を、センタ局１００の光電気変換部４２ｋで受信して検波することにより、両信号間でのミキシングが発生し、ＲＦ信号がＩＦ信号に周波数変換されるのである。
このように、本第６の実施形態では、アンテナ部２３ｋで受信された無線信号を光伝送するために、上り用光源４７ｋから出力される光信号を、電気光変換部１３ｋから出力される光信号と共に、光変調部４５０で強度変調させた後、ＲＦ変調部２８ｋでの強度変調に用いる構成とした。これにより、光電気変換部４２ｋにおいてＲＦ信号がＩＦ信号に周波数変換されるため、高周波信号処理用のデバイスが削減できるといった利点がある。
【００９８】
次に、図９を参照して、センタ局１００の波長分離部４６０で行われる波長分離動作を、具体例を挙げて説明する。
波長分離部４６０には、例えば、等波長間隔に多重されたｎ個の光信号を分離するｎ出力波長分離器を用いることができる。例えば、このｎ出力波長分離器には、１９９７年１１月に発行された雑誌「Ｏ ｐｌｕｓ Ｅ」に掲載されている“波長多重用光半導体部品”（吉國他著）に紹介されているアレイ導波路格子（ＡＷＧ）のものが使用できる。ＡＷＧ構成を有するｎ出力波長分離器は、１つの出力端子側からみると、周期的な通過波長帯域を有する。
従って、このようなｎ出力波長分離器を用いる場合、図９（ａ）に示すように、電気光変換部１３ｋから出力される光信号の波長λｄｋと、上り用光源４７ｋから出力される光信号の波長λｕｋとを、対応する出力端子の周期的な通過波長帯域に一致させるように予め調整しておく。これにより、電気光変換部１３ｋと上り用光源４７ｋとからそれぞれ出力される２つの異なる波長λｄｋ及びλｕｋの光信号を、同一の出力端子から一緒に取り出すことができる。
【００９９】
一方、上述した周期的な通過波長帯域を有するｎ出力波長分離器ではなく、１つの出力端子側からみると、一定幅の通過波長帯域を有する分離器を、波長分離部４６０として用いることもできる。このような分離器を用いる場合、図９（ｂ）に示すように、電気光変換部１３ｋから出力される光信号の波長λｄｋと、上り用光源４７ｋから出力される光信号の波長λｕｋとを、出力端子の通過波長帯域幅内で近接させるように予め調整しておく。これにより、電気光変換部１３ｋと上り用光源４７ｋとからそれぞれ出力される２つの異なる波長λｄｋ及びλｕｋの光信号を、同一の出力端子から一緒に取り出すことができる。
【０１００】
次に、図１０及び図１１を参照して、各無線基地局２０１〜２０ｎに用いられる他の構成を説明する。
図１０は、図８に示す無線基地局２０ｋの２波長分離部２７ｋ、光電気変換部２１ｋ、サーキュレータ部２４ｋ及びＲＦ変調部２８ｋを、電界吸収型変調器２９ｋに代えた無線基地局２０ｋの構成を示すブロック図である。この電界吸収型変調器２９ｋは、光電気変換機能と電気光変換機能とを合わせ持つ機器であるので、図１０のように無線基地局２０ｋの構成を簡易化することができるのである。なお、電界吸収型変調器２９ｋについては、例えば、１９９９年に発行された文献「IEEE Trans.Microwave Theory Tech.Vol.47,No.7」に掲載されている“Full-Duplex Fiber-Optic RF Subcarrier Transmission Using a Dual-Function Modulator/Demodulator”(Andreas Sto″hr他著)で述べられている。
電界吸収型変調器２９ｋの光電気変換効率及び電気光変換効率は、図１１に点線で示すように、波長依存性を有し、それぞれ異なる波長域において高い効率が得られる特性となる。従って、短波長側に電気光変換部１３１〜１３ｎから出力される光電気変換すべき光信号がそれぞれ配置され、長波長側に上り用光源４７１〜４７ｎから出力される電気光変換すべき光信号がそれぞれ配置されるように、適切な波長設定を行うことで（図１１）、電界吸収型変調器２９ｋを有効に活用することができる。
【０１０１】
以上のように、本発明の第６の実施形態に係る光伝送システムによれば、無線基地局で受信した無線信号をセンタ局へ伝送するために、波長の異なる複数の無変調光を下り用の光信号に波長多重し、予め局発信号で外部変調しておくことによって、光信号のまま無線信号をＩＦ信号に周波数変換できる。従って、無線基地局に電気的周波数変換部が不要となり、かつ光学的に周波数変換を行う光変調部を複数の無線基地局で共有することができる。また、光源を無線基地局に設置する必要がなく、メンテナンスが容易になる。さらに、電界吸収型変調器を光受信及び光変調に使用することによって、無線基地局内の構成を簡素化することができる。
【０１０２】
（第７の実施形態）
さて、上述したように、本発明の光伝送システムのセンタ局１００では、入力されるＩＦ信号を電気光変換部（例えば、半導体レーザ）において直接変調方式によって光信号に変換し、さらにこの光信号を外部変調部において局発信号によって再び強度変調する。
【０１０３】
ここで、ＩＦ信号をｃｏｓ（ωｔ）と、光信号をｓｉｎ（ω０ｔ）と、直接変調時の光変調度をｍと、ＩＦ信号による光周波数変調指数をβ１とし、外部変調時の光位相変調指数をβLOとすると、二重変調された光信号（電界表現：Ｅ（ｔ））は、次式（１）で与えられる。
上記式（１）から、二重変調された光信号Ｅ（ｔ）は、電気光変換部による変調周波数（ω）を、外部変調部による変調周波数（ωLO）だけ周波数変換した光強度変調成分を有していることが分かる。
【０１０４】
一般に、半導体レーザ等の電気光変換部は、外部変調部に比べ低歪特性を有するが比較的周波数帯域が狭い。逆に、外部変調部は、広帯域特性を有するが歪特性が悪い。従って、電気光変換部と外部変調部とを縦続接続させた構成をとることにより、電気光変換部の低歪特性と外部変調部の広帯域特性とを活かすことができ、高周波信号の低歪伝送が実現できる。
【０１０５】
しかし、電気光変換部と外部変調部とを単純に縦続接続させた構成を用いた場合、直接変調用光源から出力される光信号には、光周波数変調成分（波長チャープ）と波長分散性とが作用することが原因で波形歪が生じる。特に、長距離伝送時には光信号の伝送特性が大きく劣化する問題があった。
そこで、この第７の実施形態では、直接変調光信号が有する光周波数変調成分を抑圧し、長距離伝送時においても伝送特性が劣化しない、センタ局１００に適用可能な高周波光送信器を説明する。
【０１０６】
図１２は、本発明の第７の実施形態に係る高周波光送信器の構成を示すブロック図である。図１２において、第７の実施形態に係る高周波光送信器は、３分岐部５１０と、第１〜第４の遅延制御部５２１〜５２４と、第１及び第２の合波部５３１及び５３２と、電気光変換部５４０と、差動型光強度変調部５５０と、局発信号源５６０と、２分岐部５７０とを備える。
この高周波光送信器は、上述した第１及び第３の実施形態のセンタ局１００では、電気光変換部１３０、局発信号源１４０及び外部変調部１５０の構成に代えて適用可能であり、第２の実施形態のセンタ局１００では、光源１７０、局発信号源１４０、外部変調部１５０、光分岐部１６０及び対応するＩＦ変調部１８ｋの構成にそれぞれ代えて適用可能である。また、第４〜第６の実施形態のセンタ局１００では、複数の変調部１１１〜１１ｎが出力するＩＦ信号を合波した信号をＩＦ入力端子５１へ入力すると共に、波長多重部４３０又は４３１が出力する光信号を電気光変換部５４０から出力される光信号として差動型光強度変調部５５０へ入力し、出力端子５４の出力信号を波長分離部４６０へ入力することで適用可能である。以下、本発明の第７の実施形態に係る高周波光送信器の動作を説明する。
【０１０７】
ＩＦ入力端子５１から入力される中間周波数のＩＦ信号は、３分岐部５１０において第１〜第３のＩＦ信号に３分岐される。第１及び第２のＩＦ信号は、それぞれ第１及び第２の遅延制御部５２１及び５２２へ、第３のＩＦ信号は、電気光変換部５４０へ入力される。ここで、第１及び第２のＩＦ信号の位相は、互いに同相かつ第３のＩＦ信号に対して９０°異なるように設定される。
第３のＩＦ信号は、電気光変換部５４０において直接変調により光信号に変換されて出力される。このとき、電気光変換部５４０から出力される直接変調光信号は、光強度変調と共に光周波数変調が施され、その電界表現：ＥLD（ｔ）は、ＩＦ信号をｃｏｓ（ωｔ）と、光信号をｓｉｎ（ω０ｔ）と、光変調度をｍと、ＩＦ信号による周波数変調指数をβ１とすると、次式（２）で与えられる。
ＥLD（ｔ）＝√[１＋ｍcos(ωｔ)]sin[ω0ｔ＋β1sin(ωｔ)] …（２）
【０１０８】
一方、第１のＩＦ信号は、第１の遅延制御部５２１により伝搬遅延量が所定の値に調整された後、第１の合波部５３１の一方端子へ出力される。同様に、第２のＩＦ信号は、第２の遅延制御部５２２により伝搬遅延量が所定の値に調整された後、第２の合波部５３２の一方端子へ出力される。
局発信号源５６０から出力される局発信号は、２分岐部５７０において位相が１８０°異なる第１及び第２の局発信号に分岐される。この第１の局発信号は、第１のＩＦ信号と伝搬時間が等しくなるように、第３の遅延制御部５２３において伝搬遅延量が調整された後、第１の合波部５３１の他方端子へ出力される。また、第２の局発信号は、第２のＩＦ信号と伝搬時間が等しくなるように、第４の遅延制御部５２４において伝搬遅延量が調整された後、第２の合波部５３２の他方端子へ出力される。そして、第１の合波部５３１は、第１のＩＦ信号と第１の局発信号とを合波して、第２の合波部５３２は、第２のＩＦ信号と第２の局発信号とを合波して、差動型光強度変調部５５０へそれぞれ出力する。
【０１０９】
差動型光強度変調部５５０は、図１３に例示するように、２つの光導波路を有するマッハツェンダー型の変調器であって、各光導波路に対応して設けられた電極にそれぞれ電圧信号を印加し、各光導波路の屈折率を変化させることによって光の伝搬時間差を与えた後、これを合成する構成である。このとき、２つの光導波路を通過する光の伝搬時間差を、光位相に換算してπ／２となるように各電極にバイアス電圧を印加すると共に、第１及び第２の局発信号を各電極に逆相で印加する。
【０１１０】
ここで、局発信号をｃｏｓ（ωLOｔ）と、差動型光強度変調部５５０における第１及び第２の局発信号による光位相変調指数を共にβLOとすると、ＩＦ信号が入力されない場合に差動型光強度変調部５５０から出力される光信号 (電界表現：ＥEMi(ｔ))は、次式（３）で表される。
上記式（３）から、差動型光強度変調部５５０から出力される光信号は、電気光変換部５４０による変調周波数（ω）を、差動型光強度変調部５５０による変調周波数（ωLO）だけ周波数変換させた光強度変調成分を有していることが分かる。
【０１１１】
次に、差動型光強度変調部５５０にＩＦ信号のみが入力される場合を考える。
この場合、第１及び第２のＩＦ信号は、差動型光強度変調部５５０の各電極に同位相で印加される。ここで、第３のＩＦ信号が、３分岐部５１０の出力から、電気光変換部５４０で光信号に変換された後に差動型光強度変調部５５０まで伝搬する時間をτ１と、第１及び第２の電気信号が、３分岐部５１０の出力から、差動型光強度変調部５５０において光信号を変調するまで伝搬する時間を共にτ２とし、差動型光強度変調部５５０における第１及び第２のＩＦ信号による光位相変調指数を共にβ２とすると、局発信号が入力されない場合に差動型光強度変調部５５０から出力される光信号 (電界表現：ＥEMp(ｔ))は、次式（４）で表される。
【０１１２】
ここで、第１及び第２の遅延制御部５２１及び５２２において、τ２＝τ１となるように遅延量を調整すると、上記式（４）は、次式（５）となる。
上記式（５）から分かるように、直接変調により生じる光周波数変調指数β１を、差動型光強度変調部５５０による二重変調によって、β１−β２に減少させることができる。また、位相変調指数β２をβ１と等しく設定することによって、光信号の周波数変調成分を完全に除去することができる。
【０１１３】
以上のことから、差動型光強度変調部５５０に局発信号とＩＦ信号とを共に入力すると、出力端子５４から出力される光信号（電界表現：ＥEM（ｔ））は、β２＝β１の時、次式（６）で与えられる。
上記式（６）から、差動型光強度変調部５５０から出力される光信号は、電気光変換部５４０において生じた光周波数変調成分が除去されると同時に、電気光変換部５４０による変調周波数（ω）を、差動型光強度変調部５５０による変調周波数（ωLO）だけ周波数変換させた光強度変調成分を有していることが分かる。
【０１１４】
実際に、直接変調により生じた光周波数変調成分を外部変調により抑圧させた例を、図１４に示す。図１４（ａ）は、直接変調により光周波数変調成分を伴った光スペクトルであり、図１４（ｂ）は、外部変調により光周波数変調成分を相殺した光スペクトルである。ただし、図１４では、局発信号は差動型光強度変調部５５０に入力されていない。図１４（ａ）及び（ｂ）から、本第７の実施形態に係る高周波光送信器を用いることによって、光周波数変調成分が抑圧できていることが確認できる。
【０１１５】
以上の説明では、２つの局発入力端子５２及び５３に、位相差１８０°の同一の局発信号を入力した例について示した。この時、光スペクトルは、図１５（ａ）に示すように、上下両側帯波を有する光両側帯波（ＤＳＢ）信号となる。一般に、光ファイバは、光波長（光周波数）に依存して群速度が異なるという波長分散性を有している。このため、このような光ＤＳＢ信号を伝送すると、上側帯波と下側帯波との群速度が一致せず、光受信器による自乗検波時に上側帯波と光搬送波及び下側帯波と光搬送波のビート成分として得られる各電気信号成分に位相差が生じ、特に長距離伝送時においては、双方の電気信号が逆相となって互いに相殺する可能性がある。
【０１１６】
この現象を回避する手法として、図１５（ｂ）に示す片側側帯波のみを有する光単側帯波（ＳＳＢ）変調方式、又は図１５（ｃ）に示す光搬送波を抑圧した光両側帯波（ＤＳＢ−ＳＣ）変調方式等がある。上述した第７の実施形態の構成においては、位相差９０°の局発信号を第１及び第２の局発入力端子５２及び５３に入力することにより、光ＳＳＢ変調を容易に実現できる。また、差動型光強度変調部５５０の２つの光導波路を通過する光の伝搬時間差が光位相に換算してπとなるようにバイアス電圧を印加し、かつ、位相差１８０°の局発信号を第１及び第２の局発入力端子５２及び５３に入力することにより、光ＤＳＢ−ＳＣ変調を容易に実現できる。なお、光ＤＳＢ変調及び光ＤＳＢ−ＳＣ変調の場合は、差動型光強度変調部５５０の２つの端子の内、片側のみに局発信号を入力する構成としても同様の効果が得られる。
【０１１７】
以上のように、本発明の第７の実施形態に係る高周波光送信器によれば、差動型光強度変調部５５０を光位相変調動作させることによって、ＩＦ信号による直接変調時に発生する光周波数変調成分を相殺させると同時に、局発信号による光強度変調動作によって、電気信号を高周波信号に周波数変換することができる。
これにより、差動型光強度変調部５５０に光学的な周波数変換及び周波数変調の相殺の２つの機能を持たせることができ、高周波信号を分散性のある光ファイバで長距離伝送した場合にも、良好な伝送特性を得ることができる。
【０１１８】
（第８の実施形態）
図１６は、本発明の第８の実施形態に係る高周波光送信器の構成を示すブロック図である。図１６において、第８の実施形態に係る高周波光送信器は、２分岐部５７５と、電気光変換部５４０と、遅延制御部５２５と、局発信号源５６０と、集積変調部５８０を構成する位相変調部５８１及び強度変調部５８２とを備える。以下、本発明の第８の実施形態に係る高周波光送信器の動作を説明する。
【０１１９】
ＩＦ入力端子５１から入力されるＩＦ信号は、２分岐部５７５において互いに９０°の位相差を有する第１及び第２のＩＦ信号に２分岐される。第１のＩＦ信号は、電気光変換部５４０へ、第２のＩＦ信号は、遅延制御部５２５へ入力される。第１のＩＦ信号は、電気光変換部５４０において直接変調により光信号に変換され、位相変調部５８１へ出力される。第２のＩＦ信号は、遅延制御部５２５を介して位相変調部５８１が有する光導波路に入力される。第１のＩＦ信号が、２分岐部５７５の出力から電気光変換部５４０で光信号に変換された後に位相変調部５８１まで伝搬する時間τ３と、第２のＩＦ信号が、２分岐部５７５の出力から位相変調部５８１において光信号を変調するまでの時間τ４とを、等しくすることによって、直接変調時に発生する光周波数変調成分を低減させることができる。
【０１２０】
一般に、伝送遅延量は、入力した信号レベルと受信した信号レベルとの時間差を測定することで求められる。しかし、位相変調部５８１で電気信号を位相変調する場合、受光側で光信号を電気信号に変換しても電気信号成分が得られないため、伝送遅延量を測定することができない。
そのため、位相変調部５８１と強度変調部５８２とを集積した集積変調部５８０を使用して、ＩＦ信号を強度変調部５８２に入力し、強度変調によりＩＦ信号を伝送した場合の伝送遅延量τ４’を測定する。この結果を元に、まずτ３＝τ４’となるように遅延制御部５２５の遅延量を荒く調整する。その後、強度変調部５８２に入力していたＩＦ信号を本来入力するべき位相変調部５８１に入力し直し、電気光変換部５４０での直接変調と位相変調部５８１での位相変調とを行った後の光スペクトルを、光ヘテロダイン法等により測定し、光周波数変調成分が最小となるように、遅延制御部５２５の遅延量を精密に調整すればよい。
【０１２１】
なお、上記第７の実施形態に対する優位性としては、局発信号を合波部等を介さずに強度変調部５８２へ直接印加することができるため、局発信号に対する損失が小さくて済むという利点がある。
【０１２２】
以上のように、本発明の第８の実施形態に係る高周波光送信器によれば、位相変調部５８１と強度変調部５８２とを集積変調部５８０に集積することにより、光周波数変調成分を相殺するための遅延調整を容易に行うことができる。また、ＩＦ信号と局発信号とを合波することなく、各々位相変調部及び強度変調部に直接入力して直接変調時に生じる光周波数成分を抑圧する光位相変調動作と、局発信号による周波数変換のための光強度変調動作とを行うことにより、各信号に対する損失を低減し、より効率良く光変調を行うことができる。
【０１２３】
なお、上記第７及び第８の実施形態では、センタ局１００から加入者端末への下り方向で情報を伝送する構成に、高周波光送信器を適用させた場合を説明したが、加入者端末からセンタ局１００への上り方向で情報を伝送する構成に、高周波光送信器を同様に適用させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光伝送システムにおいて、加入者端末が追加された場合の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る光伝送システムで処理される信号スペクトルの一例を示す図。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図。
【図８】本発明の第６の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図。
【図９】波長分離部４６０で行われる波長分離動作の一例を説明する図。
【図１０】図８の無線基地局２０１〜２０ｎの他の構成例を示すブロック図。
【図１１】図１０の電界吸収型変調器２９ｋで得られる光電気変換効率及び電気光変換効率の一例を示す図。
【図１２】本発明の第７の実施形態に係る高周波光送信器の構成を示すブロック図。
【図１３】図１２の差動型光強度変調部５５０の具体的な構成を示すブロック図。
【図１４】本発明の第７の実施形態に係る高周波光送信器を用いて測定した光スペクトルの一例を示す図。
【図１５】本発明の第７の実施形態に係る高周波光送信器において異なる外部変調方式を用いた場合の光スペクトルの差異を示す図。
【図１６】本発明の第８の実施形態に係る高周波光送信器の構成を示すブロック図。
【図１７】従来の光伝送システムの構成を示すブロック図。
【図１８】複数の無線基地局７０１〜７０７がカバーするサービスエリア９０１〜９０７の概念を示す図。
【図１９】従来の他の光伝送システムの構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１，１１〜１ｎ，５１〜５３，６１〜６ｎ…入力端子
２，４１〜４ｎ，５４…出力端子
１００，６００…センタ局
１０１，１１０〜１１ｎ，６２１〜６２ｎ，７２１〜７２ｎ…変調部
１０２，４１１〜４１ｎ…復調部
１２０〜１２ｎ…合波部
１３０〜１３ｎ，５４０，６１１〜６１ｎ…電気光変換部
１４０，５６０，６４１〜６４ｎ，７４１〜７４ｎ…局発信号源
１５０，２５１〜２５ｎ，６５１〜６５ｎ…外部変調部
１６０，２６１〜２６ｎ…光分岐部
１７０〜１７ｎ，４７１〜４７ｎ，６６１〜６６ｎ…光源
１８１〜１８ｎ，４８１〜４８ｎ…ＩＦ変調部
１９１〜１９ｎ，２１１〜２１ｎ，４２１〜４２ｎ，７１１〜７１ｎ…光電気変換部
２０１〜２０ｎ，７０１〜７０ｎ…無線基地局
２２１〜２２ｎ…帯域フィルタ部
２３１〜２３ｎ，７５１〜７５ｎ…アンテナ部
２４１〜２４ｎ…サーキュレータ部
２７１〜２７ｎ…２波長分離部
２８１〜２８ｎ…ＲＦ変調部
２９ｋ…電界吸収型変調器
３０１〜３０ｎ，３５１〜３５ｎ，８０１〜８０ｎ…光ファイバ
４３０，４３１…波長多重部
４５０…光変調部
４６０…波長分離部
５１０…３分岐部
５２１〜５２５…遅延制御部
５３１，５３２…合波部
５５０…差動型光強度変調部
５７０，５７５…２分岐部
５８０…集積変調部
５８１…位相変調部
５８２…強度変調部
６３１〜６３ｎ，７３１〜７３ｎ…周波数変換部
９０１〜９０７…サービスエリア
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線アクセス用光伝送システム及び高周波光送信器に関し、より特定的には、センタ局と複数の加入者端末とを無線信号（マイクロ波帯やミリ波帯等の高周波無線信号）によって接続する無線アクセスにおいて、センタ局と無線基地局とを光ファイバで接続するための光伝送システム、及び当該システムに用いられる高周波光送信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線信号を送受信する無線基地局を介して、センタ局と加入者端末との間を接続する無線アクセスに使用される従来の光伝送システムの構成例を、図１７に示す。
図１７に示す従来の光伝送システムは、センタ局６００と複数の無線基地局７０１〜７０ｎ（ｎは２以上の整数、以下本明細書において同じ）とが、複数の下り系光ファイバ８０１〜８０ｎを介してそれぞれ接続される構成である。センタ局６００は、複数の無線基地局７０１〜７０ｎにそれぞれ対応した複数の電気光変換部６１１〜６１ｎを備える。各無線基地局７０１〜７０ｎは、光電気変換部７１１〜７１ｎと、変調部７２１〜７２ｎと、周波数変換部７３１〜７３ｎと、局発信号源７４１〜７４ｎと、アンテナ部７５１〜７５ｎとを、それぞれ備える。以下、この従来の光伝送システムの動作を説明する。
【０００３】
センタ局６００において、入力端子６ｋ（ｋ＝１〜ｎ、以下本明細書において同じ）には、無線基地局７０ｋを介して加入者端末へ伝送される情報が、ベースバンド信号の形態で入力される。電気光変換部６１ｋは、入力端子６ｋから入力されるベースバンド信号を、光信号に変換する。電気光変換部６１ｋから出力される光信号は、下り系光ファイバ８０ｋを介して、センタ局６００から無線基地局７０ｋへ伝送される。
無線基地局７０ｋにおいて、センタ局６００から伝送された光信号は、光電気変換部７１ｋに入力される。光電気変換部７１ｋは、入力する光信号を電気信号に変換する。変調部７２ｋは、この変換された電気信号を中間周波数の信号（ＩＦ信号）に変換する。局発信号源７４ｋは、予め定めた周波数の局発信号を出力する。周波数変換部７３ｋは、ＩＦ信号と局発信号とを入力し、局発信号によってＩＦ信号を無線周波数の信号（ＲＦ信号）に変換する。このＲＦ信号は、アンテナ部７５ｋを介して空間へ放出される。
【０００４】
また、図１８に、センタ局６００と複数の無線基地局７０１〜７０７とが接続された場合において、無線基地局がカバーするサービスエリアの概念を示す。なお、図１８におけるエリア９０１〜９０７は、無線基地局７０１〜７０７がそれぞれカバーするサービスエリアを示している。
それぞれ異なる情報を有する光信号が、各下り系光ファイバ８０１〜８０７を介して、センタ局６００から各無線基地局７０１〜７０７へそれぞれ伝送される。複数の無線基地局７０１〜７０７は、隣接するサービスエリア間の干渉を避けるため、各々が備える局発信号源７４１〜７４７から出力される局発信号の周波数を変え、ＩＦ信号をそれぞれ異なる周波数（ｆｄ１〜ｆｄ７）のＲＦ信号に変換して、加入者端末への無線伝送を行う。なお、隣接しないサービスエリアをカバーしている無線基地局（図１８の例では、無線基地局７０１、７０５及び７０６が該当）に関しては、同一の無線周波数（ｆｄ１＝ｆｄ５＝ｆｄ６）が設定されても構わない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１７及び図１８のように、センタ局６００と複数の無線基地局７０１〜７０ｎとの間をベースバンド信号によって光伝送して、多数の加入者端末へ異なる情報を送信する場合、以下に示すような様々な課題が生じる。
第１の課題は、無線基地局７０１〜７０ｎの数（＝ｎ）だけ、センタ局６００に電気光変換部６１１〜６１ｎが必要となることである。
第２の課題は、複数の無線基地局７０１〜７０ｎのそれぞれに、ＩＦ信号をＲＦ信号に周波数変換するための高価な周波数変換部７３１〜７３ｎが必要となることである。
第３の課題は、多数の加入者端末へ伝送する情報を時分割多重して送信する場合、センタ局６００に多重部が必要となることである。また、この場合、各無線基地局７０１〜７０ｎに分離部がそれぞれ必要となると共に、各変調部７２１〜７２ｎには、高速な変調処理が要求されることである。
第４の課題は、新たな加入者端末を追加するため、１つの無線基地局７０ｋの容量（アンテナ部７５ｋから加入者端末へ伝送できる情報量）を増やして、周波数分割多重によって多数の加入者端末へ異なる情報を送信する場合、無線基地局７０ｋ内にアンテナ部７５ｋ以外の各構成を追加設置する必要があると共に、各ＲＦ信号を合波するための合波部が必要となることである。特に、追加される加入者端末の位置が、既設の無線基地局７０ｋから見通し伝搬路を確保できない位置にある場合には、見通し伝搬路を確保できるように図１７に示した構成を全て新規に設置する必要がある。
第５の課題は、隣接するサービスエリア間の干渉を避けるため、該当する無線基地局７０ｋの局発信号源７４ｋが出力する局発信号の周波数を異ならせる必要があるので、無線基地局７０ｋ毎に個別の部品又は（同一の部品であっても）個別の調整が必要となることである。
【０００６】
また、各無線基地局７０１〜７０ｎの構成を簡素化した従来の他の光伝送システムの構成を、図１９に示す。
図１９に示す従来の他の光伝送システムは、センタ局６００と複数の無線基地局７０１〜７０ｎとが、複数の下り用光ファイバ８０１〜８０ｎを介してそれぞれ接続される構成である。センタ局６００は、各無線基地局７０１〜７０ｎにそれぞれ対応して、変調部６２１〜６２ｎと、周波数変換部６３１〜６３ｎと、局発信号源６４１〜６４ｎと、外部変調部６５１〜６５ｎと、光源６６１〜６６ｎとを、それぞれ備える。各無線基地局７０１〜７０ｎは、光電気変換部７１１〜７１ｎと、アンテナ部７５１〜７５ｎとを、それぞれ備える。以下、この従来の光伝送システムの動作について説明する。
【０００７】
センタ局６００において、入力端子６ｋには、無線基地局７０ｋへ伝送される情報が、ベースバンド信号の形態で入力される。変調部６２ｋは、入力端子６ｋから入力されるベースバンド信号を、ＩＦ信号に変調する。局発信号源６４ｋは、予め定めた周波数の局発信号を出力する。周波数変換部６３ｋは、変調部６２ｋで変調されたＩＦ信号と局発信号源６４ｋから出力される局発信号とを入力し、局発信号によってＩＦ信号をＲＦ信号に周波数変換する。光源６６ｋは、予め定めた波長の光信号を発生させる。外部変調部６５ｋは、周波数変換部６３ｋで変換されたＲＦ信号と光源６６ｋから出力される光信号とを入力し、ＲＦ信号によって光信号の強度を変調する。この強度変調された光信号は、下り用光ファイバ８０ｋを介して、無線基地局７０ｋへ伝送される。
【０００８】
センタ局６００から伝送された光信号は、下り用光ファイバ８０ｋを伝搬し、無線基地局７０ｋへ入力される。
無線基地局７０ｋにおいて、光電気変換部７１ｋは、入力される光信号を電気信号に変換して、ＲＦ信号を出力する。この出力されたＲＦ信号は、無線信号として、アンテナ部７５ｋから加入者端末に向けて空間へ放出される。
【０００９】
このように、従来の光伝送システムでは、センタ局６００においてＩＦ信号からＲＦ信号への周波数変換を行っているので、各無線基地局７０１〜７０ｎには、光電気変換部７１１〜７１ｎだけをそれぞれ設置すればよい。従って、上記従来の光伝送システムでは、各無線基地局７０１〜７０ｎを小型化して提供することができるという効果がある。
【００１０】
しかしながら、図１９に示した従来の他の光伝送システムの構成では、周波数変換部６３１〜６３ｎ、外部変調部６５１〜６５ｎ及び光電気変換部７１１〜７１ｎが、各無線周波数帯で動作する高周波デバイス（アクティブデバイス）であることが要求される。このような高周波デバイスは、コストが高い。従って、上述した従来の他の光伝送システムのように、センタ局６００が複数の無線基地局７０１〜７０ｎを管理するような構成では、高価なデバイスがｎ個必要となり、システム全体が非常に高価になるという課題があった。
【００１１】
それ故に、本発明の目的は、複数の無線基地局に向けた伝送信号をセンタ局で一括して周波数変換する構成とし、ＩＦ信号からＲＦ信号への周波数変換（さらには、その逆の周波数変換）を光伝送路上で光学的に行うことによって、上記課題の解決を図った無線アクセス用光伝送システム及び高周波光送信器を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、無線信号をアンテナ部から送受信する無線基地局を介して、センタ局と加入者端末との間の情報伝送を行う無線アクセスに用いられ、各々異なるサービスエリアをカバーする複数の無線基地局とセンタ局との間を複数の光ファイバでそれぞれ接続して、無線信号を双方向に光伝送する光伝送システムであって、
センタ局は、
１つ以上のベースバンド信号が、それぞれ予め定めた中間周波数を有する１つ以上の変調された電気信号として入力され、当該電気信号を強度変調により光信号に変換する電気光変換部と、
予め定めた局発信号を出力する局発信号源と、
電気光変換部で変換された光信号を、局発信号源から出力される局発信号で強度変調する外部変調部と、
外部変調部で強度変調された光信号を分岐し、複数の光ファイバにそれぞれ出力する光分岐部とを少なくとも備え、
複数の無線基地局は、それぞれ、
光ファイバを介して伝送される光信号を、無線周波数帯域の電気信号に変換する光電気変換部と、
光電気変換部で変換された電気信号から、所望する周波数帯域の電気信号のみを抽出し、アンテナ部へ供給する帯域フィルタ部とを少なくとも備える。
【００１３】
上記のように、第１の発明によれば、下り系について、電気光変換部を共有できると共に、電気的な周波数変換部が不要となり、光学的な周波数変換を行う外部変調部を共有することができる。また、従来に比べ、容易に信号の多重化が可能となり、加入者端末の増加に伴う伝送容量の増加も容易に行うことができる。
【００１４】
第２の発明は、無線信号をアンテナ部から送受信する無線基地局を介して、センタ局と加入者端末との間の情報伝送を行う無線アクセスに用いられ、各々異なるサービスエリアをカバーする複数の無線基地局とセンタ局との間を複数の光ファイバでそれぞれ接続して、無線信号を双方向に光伝送する光伝送システムであって、
センタ局は、
予め定めた光を出力する光源と、
予め定めた局発信号を出力する局発信号源と、
光源から出力される光を、局発信号源から出力される局発信号で強度変調する外部変調部と、
外部変調部で強度変調された光信号を、複数の無線基地局の数に分岐する光分岐部と、
１つ以上のベースバンド信号が、それぞれ予め定めた中間周波数を有する１つ以上の変調された電気信号として、伝送すべき無線基地局毎にそれぞれ入力され、光分岐部で分岐された光信号を当該電気信号でそれぞれ強度変調し、変調された光信号を複数の光ファイバへそれぞれ出力する複数のＩＦ変調部とを少なくとも備え、
複数の無線基地局は、それぞれ、光ファイバを介して伝送される光信号を、無線周波数帯域の電気信号に変換し、アンテナ部へ供給する光電気変換部を少なくとも備える。
【００１５】
上記のように、第２の発明によれば、下り系について、電気的な周波数変換部が不要となり、光学的な周波数変換を行う外部変調部を共有することができる。また、従来に比べ、容易に信号の多重化が可能となり、加入者端末の増加に伴う伝送容量の増加も容易に行うことができる。加えて、帯域フィルタが不要となるため、カバーするサービスエリアが異なる場合でも、同一構成の無線基地局を設置することができる。
【００１６】
第３の発明は、無線信号をアンテナ部から送受信する無線基地局を介して、センタ局と加入者端末との間の情報伝送を行う無線アクセスに用いられ、各々異なるサービスエリアをカバーする複数の無線基地局とセンタ局との間を複数の光ファイバでそれぞれ接続して、無線信号を双方向に光伝送する光伝送システムであって、
センタ局は、
１つ以上のベースバンド信号が、それぞれ予め定めた中間周波数を有する１つ以上の変調された電気信号として入力され、当該電気信号を強度変調により光信号に変換する電気光変換部と、
予め定めた局発信号を出力する局発信号源と、
電気光変換部で変換された光信号を、局発信号源から出力される局発信号で強度変調する第１の外部変調部と、
第１の外部変調部で強度変調された光信号を分岐し、複数の下り系光ファイバにそれぞれ出力する第１の光分岐部と、
複数の上り系光ファイバを介して複数の無線基地局からそれぞれ伝送される光信号を、中間周波数帯の電気信号にそれぞれ変換する複数の第１の光電気変換部と、
複数の第１の光電気変換部でそれぞれ変換された電気信号を、ベースバンド信号にそれぞれ復調する複数の復調部とを少なくとも備え、
複数の無線基地局は、それぞれ、
下り系光ファイバを介して伝送される光信号を、２分岐する第２の光分岐部と、
第２の光分岐部で分岐された一方の光信号を、無線周波数帯域の電気信号に変換する第２の光電気変換部と、
第２の光電気変換部で変換された電気信号から、所望する周波数帯域の電気信号のみを抽出する帯域フィルタ部と、
帯域フィルタ部で抽出された電気信号をアンテナ部へ、アンテナ部で受信された無線信号を第２の外部変調部へ、出力するサーキュレータ部と、
第２の光分岐部で分岐された他方の光信号を、サーキュレータ部から出力される無線信号により強度変調して、上り系光ファイバに出力する第２の外部変調部とを少なくとも備える。
【００１７】
上記のように、第３の発明によれば、上り系及び下り系の双方について、電気光変換部を共有できると共に、電気的な周波数変換部が不要となり、光学的な周波数変換を行う外部変調部を共有することができる。また、従来に比べ、容易に信号の多重化が可能となり、加入者端末の増加に伴う伝送容量の増加も容易に行うことができる。
【００１８】
第４の発明は、無線信号をアンテナ部から送受信する無線基地局を介して、センタ局と加入者端末との間の情報伝送を行う無線アクセスに用いられ、各々異なるサービスエリアをカバーする複数の無線基地局とセンタ局との間を複数の光ファイバでそれぞれ接続して、無線信号を双方向に光伝送する光伝送システムであって、
センタ局は、
予め定めた光を出力する光源と、
予め定めた局発信号を出力する局発信号源と、
光源から出力される光を、局発信号源から出力される局発信号で強度変調する第１の外部変調部と、
第１の外部変調部で強度変調された光信号を、複数の無線基地局の数に分岐する第１の光分岐部と、
１つ以上のベースバンド信号が、それぞれ予め定めた中間周波数を有する１つ以上の変調された電気信号として、伝送すべき無線基地局毎にそれぞれ入力され、第１の光分岐部で分岐された光信号を当該電気信号でそれぞれ強度変調し、変調された光信号を複数の下り系光ファイバへそれぞれ出力する複数のＩＦ変調部と、
複数の上り系光ファイバを介して複数の無線基地局からそれぞれ伝送される光信号を、中間周波数帯の電気信号にそれぞれ変換する複数の第１の光電気変換部と、
複数の第１の光電気変換部でそれぞれ変換された電気信号を、ベースバンド信号にそれぞれ復調する複数の復調部とを少なくとも備え、
複数の無線基地局は、それぞれ、
下り系光ファイバを介して伝送される光信号を、２分岐する第２の光分岐部と、
第２の光分岐部で分岐された一方の光信号を、無線周波数帯域の電気信号に変換する第２の光電気変換部と、
第２の光電気変換部で変換された電気信号をアンテナ部へ、アンテナ部で受信された無線信号を第２の外部変調部へ、出力するサーキュレータ部と、
第２の光分岐部で分岐された他方の光信号を、サーキュレータ部から出力される無線信号により強度変調して、上り系光ファイバに出力する第２の外部変調部とを少なくとも備える。
【００１９】
上記のように、第４の発明によれば、上り系及び下り系の双方について、電気的な周波数変換部が不要となり、光学的な周波数変換を行う外部変調部を共有することができる。また、従来に比べ、容易に信号の多重化が可能となり、加入者端末の増加に伴う伝送容量の増加も容易に行うことができる。加えて、帯域フィルタが不要となるため、カバーするサービスエリアが異なる場合でも、同一構成の無線基地局を設置することができる。
【００２０】
第５の発明は、第３及び第４の発明に従属する発明であって、
無線基地局から加入者端末へ向けて無線伝送する下り系と、加入者端末から無線基地局へ無線伝送する上り系とで、使用する無線周波数を異ならせることを特徴とする。
【００２１】
上記のように、第５の発明によれば、上り系と下り系とで無線信号が干渉する恐れがなくなる。
【００２２】
第６の発明は、第１〜第４の発明に従属する発明であって、
各々の無線基地局で使用される無線信号の周波数は、それぞれ異なるように設定されることを特徴とする。
【００２３】
第７の発明は、第２及び第４の発明に従属する発明であって、
各々の無線基地局で使用される無線信号の周波数は、カバーするサービスエリアが隣接する無線基地局間で異なるように設定されることを特徴とする。
【００２４】
上記のように、第６及び第７の発明によれば、隣接するサービスエリア間で無線信号が干渉する恐れがなくなる。
【００２５】
第８の発明は、第１〜第４の発明に従属する発明であって、
外部変調部（第１又は第２の外部変調部）から出力される光信号が、搬送波と片側帯波成分とからなる光シングルサイドバンド信号であることを特徴とする。
【００２６】
上記のように、第８の発明によれば、従来、光ファイバに分散性がある場合に生じていた光電気変換後の電気信号レベルの減少を、回避することが可能となる。
【００２７】
第９の発明は、第１〜第４の発明に従属する発明であって、
外部変調部（第１又は第２の外部変調部）に、マッハツェンダー型の外部変調器を使用し、当該外部変調器におけるバイアス点を、光出力が最小又は最大となる点に設定して、局発信号の周波数の２倍の成分で光信号が強度変調されるようにすることを特徴とする。
【００２８】
上記のように、第９の発明によれば、従来、光ファイバに分散性がある場合に生じていた光電気変換後の電気信号レベルの減少を、回避することが可能となる。
【００２９】
第１０の発明は、第１及び第３の発明に従属する発明であって、
電気光変換部に、直接変調方式を用いて電気信号を光信号に変換する半導体レーザを使用することを特徴とする。
【００３０】
上記のように、第１０の発明によれば、合波された中間周波数帯の電気信号を直接変調方式により光信号に変換することによって、簡易かつ低コストで電気光変換を行うことができる。
【００３１】
第１１の発明は、第１０の発明に従属する発明であって、
光ファイバ（下り系光ファイバ）に、電気光変換部から出力される光信号の波長と、零分散波長とが略一致した光ファイバを使用することを特徴とする。
【００３２】
上記のように、第１１の発明によれば、光信号波長と光ファイバの零分散波長とを略一致させることにより、分散によって生じる歪を回避でき、高品質な伝送を実現することができる。
【００３３】
第１２の発明は、無線信号をアンテナ部から送受信する無線基地局を介して、センタ局と加入者端末との間の情報伝送を行う無線アクセスに用いられ、各々異なるサービスエリアをカバーする第１〜第ｎの無線基地局とセンタ局との間を、各無線基地局に対応して設けられる第１〜第ｎの上り用及び下り用光ファイバでそれぞれ接続して、無線信号を双方向に光伝送する光伝送システムであって、
センタ局は、
１つ以上の所定の中間周波数信号を、第１〜第ｎの無線基地局に一意に対応した相互に異なる波長λｄ１〜λｄｎの第１〜第ｎの光信号に、それぞれ変換する第１〜第ｎの電気光変換部と、
変換された第１〜第ｎの光信号を多重する波長多重部と、
予め定めた周波数の局発信号を出力する局発信号源と、
波長多重部から出力される多重光信号を、局発信号に基づいて強度変調する光変調部と、
強度変調された多重光信号を、波長λｄ１〜λｄｎの第１〜第ｎの変調光信号にそれぞれ波長分離し、当該第ｋの変調光信号を、第ｋの下り用光ファイバへ送出する波長分離部とを備え、
第ｋの無線基地局は、第ｋの下り用光ファイバを介して伝送される波長λｄｋの第ｋの変調光信号を受信し、当該変調光信号を無線周波数帯域の電気信号に変換して出力する光電気変換部を備える。
【００３４】
上記のように、第１２の発明によれば、波長多重した光信号を一括して外部変調して中間周波数帯の信号を無線周波数帯に周波数変換する。このため、従来必要であった電気的周波数変換部が不要になると共に、光学的周波数変換を行う光変調部を複数の無線基地局で共有できる。また、複数の無線基地局へ伝送すべき無線周波数帯の信号を光波長領域で分離するため、複数の無線基地局から放射する無線周波数が同じであっても、容易に分離を行うことができる。
【００３５】
第１３の発明は、無線信号をアンテナ部から送受信する無線基地局を介して、センタ局と加入者端末との間の情報伝送を行う無線アクセスに用いられ、各々異なるサービスエリアをカバーする第１〜第ｎの無線基地局とセンタ局との間を、各無線基地局に対応して設けられる第１〜第ｎの上り用及び下り用光ファイバでそれぞれ接続して、無線信号を双方向に光伝送する光伝送システムであって、
センタ局は、
１つ以上の所定の中間周波数信号を、第１〜第ｎの無線基地局に一意に対応した相互に異なる波長λｄ１〜λｄｎの第１〜第ｎの下り光信号に、それぞれ変換する第１〜第ｎの電気光変換部と、
波長λｄ１〜λｄｎのいずれとも異なり、かつ、相互に異なる波長λｕ１〜λｕｎの第１〜第ｎの上り光信号を、それぞれ出力する第１〜第ｎの上り用光源と、
変換された第１〜第ｎの下り光信号と、出力される第１〜第ｎの上り光信号とを多重する波長多重部と、
予め定めた周波数の局発信号を出力する局発信号源と、
波長多重部から出力される多重光信号を、局発信号に基づいて強度変調する光変調部と、
強度変調された多重光信号を、波長λｄ１〜λｄｎの第１〜第ｎの変調下り光信号及び波長λｕ１〜λｕｎの第１〜第ｎの変調上り光信号にそれぞれ波長分離し、当該第ｋの変調下り光信号を当該第ｋの変調上り光信号と共に、第ｋの下り用光ファイバへ送出する波長分離部と、
第１〜第ｎの上り用光ファイバを介して伝送される光信号を、電気信号にそれぞれ変換する第１〜第ｎの光電気変換部とを備え、
第ｋの無線基地局は、
第ｋの下り用光ファイバを介して伝送される光信号を受信し、波長λｄｋの第ｋの変調下り光信号と波長λｕｋの第ｋの変調上り光信号とに分離する２波長分離部と、
２波長分離部で分離された第ｋの変調下り光信号を、電気信号に変換して出力する光電気変換部と、
２波長分離部で分離された第ｋの変調上り光信号を、入力された無線信号により強度変調して、第ｋの上り用光ファイバへ送出するＲＦ変調部とを備える。
【００３６】
上記のように、第１３の発明によれば、上り用の信号を伝送するための異なる波長の光を出力する第１〜第ｎの光源を設け、下り光信号と波長多重する。これにより、光変調部を、下り光信号だけでなく上り光信号の局発信号の光変調用として、複数の無線基地局で共用することができる。また、局発信号で変調された上り光信号が、アンテナ部で受信される無線信号で強度変調されることで、局発信号と無線信号とのミキシングが光領域で生じるため、無線基地局は、無線信号を中間周波数に変換する周波数変換機能をも合わせ持つことができる。
【００３７】
第１４の発明は、第１３の発明に従属する発明であって、
第１〜第ｎの下り光信号の波長λｄ１〜λｄｎは、所定の第１の波長帯域に属するように設定され、
第１〜第ｎの上り光信号の波長λｕ１〜λｕｎは、所定の第２の波長帯域に属するように設定され、
第ｋの無線基地局の２波長分離部は、第ｋの下り用光ファイバを介して伝送される光信号を、第１の波長帯域と第２の波長帯域とに波長分離することにより、波長λｄｋの第ｋの変調下り光信号と波長λｕｋの第ｋの変調上り光信号とに分離することを特徴とする。
【００３８】
上記のように、第１４の発明によれば、第１〜第ｎの電気光変換部から出力される光信号の波長と、第１〜第ｎの光源から出力される光信号の波長とを、それぞれまとまった範囲の波長帯域に属するように設定する。これにより、無線基地局の２波長分離部において、変調下り光信号と変調上り光信号とを容易に分離することができる。
【００３９】
第１５の発明は、無線信号をアンテナ部から送受信する無線基地局を介して、センタ局と加入者端末との間の情報伝送を行う無線アクセスに用いられ、各々異なるサービスエリアをカバーする第１〜第ｎの無線基地局とセンタ局との間を、各無線基地局に対応して設けられる第１〜第ｎの上り用及び下り用光ファイバでそれぞれ接続して、無線信号を双方向に光伝送する光伝送システムであって、
センタ局は、
１つ以上の所定の中間周波数信号を、第１〜第ｎの無線基地局に一意に対応した所定の第１の波長帯域に属する相互に異なる波長λｄ１〜λｄｎの第１〜第ｎの下り光信号に、それぞれ変換する第１〜第ｎの電気光変換部と、
波長λｄ１〜λｄｎのいずれとも異なり、かつ、所定の第２の波長帯域に属する相互に異なる波長λｕ１〜λｕｎの第１〜第ｎの上り光信号を、それぞれ出力する第１〜第ｎの上り用光源と、
変換された第１〜第ｎの下り光信号と、出力される第１〜第ｎの上り光信号とを多重する波長多重部と、
予め定めた周波数の局発信号を出力する局発信号源と、
波長多重部から出力される多重光信号を、局発信号に基づいて強度変調する光変調部と、
強度変調された多重光信号を、波長λｄ１〜λｄｎの第１〜第ｎの変調下り光信号及び波長λｕ１〜λｕｎの第１〜第ｎの変調上り光信号にそれぞれ波長分離し、当該第ｋの変調下り光信号を当該第ｋの変調上り光信号と共に、第ｋの下り用光ファイバへ送出する波長分離部と、
第１〜第ｎの上り用光ファイバを介して伝送される光信号を、電気信号にそれぞれ変換する第１〜第ｎの光電気変換部とを備え、
第ｋの無線基地局は、第ｋの下り用光ファイバを介して伝送される光信号を受信して、波長λｄｋの第ｋの変調下り光信号と波長λｕｋの第ｋの変調上り光信号とに分離し、光電気変換機能を現す第１の波長帯域にある第ｋの変調下り光信号を電気信号に変換して出力すると共に、電気光変換機能を現す第２の波長帯域にある第ｋの変調上り光信号を、入力された無線信号により強度変調して第ｋの上り用光ファイバへ送出する電界吸収型変調部を備える。
【００４０】
上記のように、第１５の発明によれば、第１〜第ｎの電気光変換部から出力される光信号の波長と、第１〜第ｎの光源から出力される光信号の波長とを適切に設定し、上記第１７の発明における２波長分離部、光電気変換部及びＲＦ変調部に代えて、入力される光信号の波長に依存して、光電気変換及び電気光変換を行う電界吸収型変調部を無線基地局に設置する。これにより、上記第１７の発明の構成によって得られる効果に加えて、無線基地局の構成を大幅に簡易化することが可能となる。
【００４１】
第１６の発明は、第１３〜第１５の発明に従属する発明であって、
第１〜第ｎの上り用光源は、第１〜第ｎの下り光信号に一意に対応し、波長λｕ１〜λｕｎが波長λｄ１〜λｄｎに対してそれぞれ所定量ｆｓ異なる第１〜第ｎの上り光信号を出力することを特徴とする。
【００４２】
上記のように、第１６の発明によれば、波長分離部の構成に等波長間隔に多重されたｎ個の光信号を分離するｎ出力波長分離器を用いるだけで、波長λｄｋとλｕｋとを一緒に簡単に分離することが可能となる。
【００４３】
第１７の発明は、第１２〜第１５の発明に従属する発明であって、
センタ局の第１〜第ｎの電気光変換部は、
波長λｄ１〜λｄｎの光信号をそれぞれ出力する第１〜第ｎの光源と、
第１〜第ｎの光源から出力される光信号を、各々の中間周波数信号によりそれぞれ強度変調する第１〜第ｎのＩＦ変調部とで構成されることを特徴とする。
【００４４】
上記のように、第１７の発明によれば、無線基地局へ伝送すべき中間周波数信号を外部変調により光信号に変換する。このため、上記第１６〜第１９の発明の構成によって得られる効果に加えて、分散性を有する光ファイバで光信号を伝送させた場合でも、波長分散歪を生じないという効果が得られる。
【００４５】
第１８の発明は、第１２〜第１７の発明に従属する発明であって、
各々の無線基地局で使用される無線信号の周波数は、それぞれ異なるように設定されることを特徴とする。
【００４６】
第１９の発明は、第１２〜第１７の発明に従属する発明であって、
各々の無線基地局で使用される無線信号の周波数は、カバーするサービスエリアが隣接する無線基地局間で異なるように設定されることを特徴とする。
【００４７】
上記のように、第１８及び第１９の発明によれば、隣接するサービスエリア間で無線信号が干渉する恐れがなくなる。
【００４８】
第２０の発明は、第１２〜第１９の発明に従属する発明であって、
光変調部から出力される光信号が、搬送波と片側帯波成分とからなる光シングルサイドバンド信号であることを特徴とする。
【００４９】
第２１の発明は、第１２〜第１９の発明に従属する発明であって、
光変調部に、マッハツェンダー型の外部変調器を使用し、当該外部変調器におけるバイアス点を、光出力が最小又は最大となる点に設定して、局発信号の周波数の２倍の成分で光信号が強度変調されるようにすることを特徴とする。
【００５０】
上記のように、第２０及び第２１の発明によれば、従来、光ファイバに分散性がある場合に生じていた光電気変換後の電気信号レベルの減少を、回避することが可能となる。また、第２５の発明によれば、局発信号の発振周波数が従来の半分でよく、局発信号源及び外部変調器の動作周波数が半分でよい。
【００５１】
第２２の発明は、各々異なるサービスエリアをカバーする複数の無線基地局との間を複数の光ファイバでそれぞれ接続して無線信号を光伝送するセンタ局に用いられる、高周波光送信器であって、
入力される電気信号を、互いに同相の第１及び第２の電気信号と、当該第１及び第２の電気信号と直交する第３の電気信号とに、３分岐する３分岐部と、
第３の電気信号を光強度変調信号に変換する電気光変換部と、
第１の電気信号の伝搬時間を調整する第１の遅延制御部と、
第２の電気信号の伝搬時間を調整する第２の遅延制御部と、
入力される局発信号を、互いに逆相の第１及び第２の局発信号に２分岐する２分岐部と、
第１の局発信号の伝搬時間を調整する第３の遅延制御部と、
第２の局発信号の伝搬時間を調整する第４の遅延制御部と、
第１の遅延制御部から出力される第１の電気信号と、第３の遅延制御部から出力される第１の局発信号とを、合波する第１の合波部と、
第２の遅延制御部から出力される第２の電気信号と、第４の遅延制御部から出力される第２の局発信号とを、合波する第２の合波部と、
第１及び第２の電極を有し、第１及び第２の合波部で合波された信号を第１及び第２の電極へそれぞれ入力し、電気光変換部から出力される光強度変調信号を変調する差動型の強度変調器とを備え、
差動型の強度変調器の第１及び第２の電極に第１及び第２の合波部を介して入力される第１及び第２の電気信号が互いに同相となるように、第１〜第４の遅延制御部を調整することによって、電気光変換部から出力される光信号に対して位相変調を施し、当該光信号が有する光周波数変調成分の周波数偏位に対して同量かつ逆位相の光変調を施すことを特徴とする。
【００５２】
上記のように、第２２の発明によれば、周波数変換を行うための外部変調部を利用して、電気光変換部に入力する電気信号の一部を用いて、電気光変換部から出力される光信号を位相変調する。これにより、付加的な光学部品を使用することなく、電気光変換時に生じる光周波数変調成分（波長チャープ）を相殺でき、また光周波数変調と光ファイバの波長分散性との作用により生じる波長分散歪を抑圧することができるため、高性能な光伝送が実現できる。
【００５３】
第２３の発明は、各々異なるサービスエリアをカバーする複数の無線基地局との間を複数の光ファイバでそれぞれ接続して無線信号を光伝送するセンタ局に用いられる、高周波光送信器であって、
入力される電気信号を、互いに同相の第１及び第２の電気信号と、当該第１及び第２の電気信号と位相差が９０°である第３の電気信号とに、３分岐する３分岐部と、
第３の電気信号を光強度変調信号に変換する電気光変換部と、
第１の電気信号の伝搬時間を調整する第１の遅延制御部と、
第２の電気信号の伝搬時間を調整する第２の遅延制御部と、
入力される局発信号を、互いに直交の第１及び第２の局発信号に２分岐する２分岐部と、
第１の局発信号の伝搬時間を調整する第３の遅延制御部と、
第２の局発信号の伝搬時間を調整する第４の遅延制御部と、
第１の遅延制御部から出力される第１の電気信号と、第３の遅延制御部から出力される第１の局発信号とを、合波する第１の合波部と、
第２の遅延制御部から出力される第２の電気信号と、第４の遅延制御部から出力される第２の局発信号とを、合波する第２の合波部と、
第１及び第２の電極を有し、第１及び第２の合波部で合波された信号を第１及び第２の電極へそれぞれ入力し、電気光変換部から出力される光強度変調信号を変調する差動型の強度変調器とを備え、
差動型の強度変調器の第１及び第２の電極に第１及び第２の合波部を介して入力される第１及び第２の電気信号の位相差が互いに０となるように、第１及び第２の遅延制御部を調整することによって、電気光変換部から出力される光信号に対して位相変調を施し、当該光信号が有する光周波数変調成分の周波数偏位に対して同量かつ逆位相の光変調を施し、
差動型の強度変調器の第１及び第２の電極に第１及び第２の合波部を介して入力される第１及び第２の局発信号が互いに直交となるように、第３及び第４の遅延制御部を調整することによって、光信号に対して光搬送波を有する光シングルサイドバンド変調を行うことを特徴とする。
【００５４】
上記のように、第２３の発明によれば、光単側帯波変調を行うため、非差動型の外部変調（光両側帯波変調）が施された光信号を長距離伝送させた後に光電気変換させた場合に生じる、波長分散の影響により光強度変調成分の上側帯波と下側帯波が相殺して、電気信号を周波数変換したＲＦ信号成分が大きく減少する問題を、回避することができる。
【００５５】
第２４の発明は、各々異なるサービスエリアをカバーする複数の無線基地局との間を複数の光ファイバでそれぞれ接続して無線信号を光伝送するセンタ局に用いられる、高周波光送信器であって、
入力される電気信号を、互いに直交する第１及び第２の電気信号に２分岐する２分岐部と、
第１の電気信号を光強度変調信号に変換する電気光変換部と、
第２の電気信号の伝搬時間を調整する遅延制御部と、
位相変調部と強度変調部とが同一基板上に形成され、遅延制御部から出力される第２の電気信号を当該位相変調部に入力し、入力される局発信号を当該強度変調部へ入力し、電気光変換部から出力される光強度変調信号を変調する集積変調部とを備え、
位相変調部において、電気光変換部から出力される光信号に対して位相変調を施し、当該光信号が有する光周波数変調成分の周波数偏位量（ＦＭ指数）に対して逆位相の光変調を施すことを特徴とする。
【００５６】
上記のように、第２４の発明によれば、光周波数変調成分を相殺するための位相変調部と周波数変換を行うための強度変調部とを集積することにより、光周波数変調成分を相殺するための遅延調整を容易に行うことができる。また、位相変調部に入力する電気信号と強度変調部に入力する局発信号とを合波する必要がないため、強度変調部に入力する電気信号の電力をより小さくすることができる。
【００５７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線アクセス用の光伝送システムの構成を示すブロック図である。図１において、第１の実施形態に係る光伝送システムは、センタ局１００と複数の無線基地局２０１〜２０ｎとが、複数の下り系光ファイバ３０１〜３０ｎを介してそれぞれ接続される構成である。
センタ局１００は、複数の変調部１１０と、合波部１２０と、電気光変換部１３０と、局発信号源１４０と、外部変調部１５０と、光分岐部１６０とを備える。各無線基地局２０１〜２０ｎは、光電気変換部２１１〜２１ｎと、帯域フィルタ部２２１〜２２ｎと、アンテナ部２３１〜２３ｎとを、それぞれ備える。以下、第１の実施形態に係る光伝送システムの動作を説明する。
【００５８】
センタ局１００において、各入力端子１には、加入者端末へ伝送すべき各々異なる情報がベースバンド信号の形態でそれぞれ入力される。複数の変調部１１０は、入力端子１から入力されるベースバンド信号を、各々異なる予め定めた周波数のＩＦ信号にそれぞれ変調する。この周波数は、各無線基地局２０１〜２０ｎから加入者端末へ送信される無線信号の周波数に基づいて、それぞれ決定される。合波部１２０は、複数の変調部１１０から出力される複数のＩＦ信号を合波する。電気光変換部１３０は、合波部１２０で合波されたＩＦ信号を、強度変調方式によって光信号に変換する。局発信号源１４０は、予め定めた周波数の局発信号を出力する。この局発信号の周波数は、変調部１１０の変調周波数と無線信号の周波数とに基づいて決定される。外部変調部１５０は、電気光変換部１３０で変換された光信号と局発信号源１４０から出力される局発信号とを入力し、局発信号によって光信号の強度を変調する。光分岐部１６０は、外部変調部１５０で強度変調された光信号を、無線基地局の数（＝ｎ）だけ分岐し、各下り系光ファイバ３０１〜３０ｎを介して各無線基地局２０１〜２０ｎへそれぞれ出力する。
【００５９】
センタ局１００から出力された光信号は、各下り系光ファイバ３０１〜３０ｎを伝搬し、各無線基地局２０１〜２０ｎへそれぞれ入力される。無線基地局２０ｋにおいて、光電気変換部２１ｋは、入力される光信号を電気信号に変換する。この変換により、ＩＦ信号が周波数変換されたＲＦ信号を得ることができる。これは、センタ局１００の電気光変換部１３０及び外部変調部１５０において、それぞれＩＦ信号及び局発信号によって二重に強度変調が行われるためである。そして、帯域フィルタ部２２ｋは、光電気変換部２１ｋから出力されるＲＦ信号を入力して、そこから所望する無線周波数のＲＦ信号のみを抽出する。この抽出されたＲＦ信号は、アンテナ部２３ｋから加入者端末に向けて空間へ放出される。
【００６０】
このように、本発明では、センタ局１００で二重に強度変調を行うため、各無線基地局２０１〜２０ｎでは、伝搬されてくる光信号を電気信号に変換するだけで、ＩＦ信号が周波数変換されたＲＦ信号を得ることができる。従って、電気光変換部１３０及び周波数変換を行うための外部変調部１５０を、複数の無線基地局２０１〜２０ｎで共用することができる。これにより、各無線基地局２０１〜２０ｎ内の構成部品を、従来に比べ大幅に削減できる。また、各無線基地局２０１〜２０ｎの運搬、設置等が容易になる。
また、センタ局１００は、複数の加入者端末へ伝送する情報を、合波部１２０で周波数分割多重して、アナログ光伝送する。このため、センタ局１００は、多重する情報の数だけ変調部１１０を準備すればよいことになる。従って、従来の技術で述べた多数の加入者端末へ伝送する情報を時分割多重して送信する場合に比べ、本発明の光伝送システムでは、分離／多重部及び高速の変調部が不要となる。
【００６１】
さらに、本発明では、二重に強度変調を行うようにしたので、周波数分割多重されたＩＦ信号の強度変調（電気光変換部１３０）に、比較的低周波信号にしか適用できないが外部変調器と比べて歪特性に優れた半導体レーザを、局発信号の強度変調（外部変調部１５０）に、高周波数まで動作する外部変調器を、それぞれ使用することが可能となる。また、局発信号の周波数は比較的高いので、局発信号の強度変調に、変調用に特定の高周波数帯域で整合がとられた外部変調器を使用することも可能となる。また、局発信号の強度変調に、マッハツェンダー型の外部変調器を使用することも可能である。このマッハツェンダー型の外部変調器を使用する場合、バイアス点を光出力が最大又は最小となる点に設定することによって、局発信号の周波数の２倍の周波数で、光学的な周波数変換を行うことが可能となる。このバイアス点を設定する方法は、２次歪成分が大きくなるため、周波数分割多重されたＩＦ信号の強度変調には使用できないが、局発信号が１キャリアだけなので、局発信号の強度変調には使用することができる。また、この方法では、強度変調に用いる局発信号の周波数は、通常の周波数変換と比べて１／２の周波数でよいため、局発信号源１４０として低コストのものを使用することができる。
【００６２】
一方、光通信等で用いられる光ファイバには、１．３μｍに零分散波長を有するシングルモードファイバ（ＳＭＦ）が、一般的に使用される。通常、光ファイバが敷設される場合には、将来的な使用を考慮して、実際に必要な本数だけではなく、使用されない予備の光ファイバも同時に敷設される。従って、このようにすでに敷設されている未使用のＳＭＦが、本発明における下り系光ファイバ３０ｋとして使用される可能性がある。また、分岐損失や伝送損失を補償するために光増幅器を使用する必要がある場合、電気光変換部１３０に使用される光源の波長としては、１．５μｍの波長が使用される。このとき、外部変調部１５０で行われる変調方式としてダブルサイドバンド変調（ＤＳＢ変調）を用い、マイクロ波帯やミリ波帯の高周波信号をＳＭＦで光伝送すると、ＳＭＦの分散の影響により、伝送距離によっては光伝送後の高周波信号の電力が大きく減少することがある。この分散の影響を回避するためには、外部変調部１５０で行われる変調方式に、搬送波と片側帯波成分とからなる光シングルサイドバンド変調（光ＳＳＢ変調）を用いればよい。また、外部変調部１５０としてマッハツェンダー型の外部変調器を使用し、光出力が最小又は最大となる点をバイアス点に設定して、外部変調を行えばよい。
【００６３】
なお、新規に下り系光ファイバ３０（ｎ＋１）を敷設する場合等、下り系光ファイバ３０（ｎ＋１）の零分散波長と電気光変換部１３０から出力される光の波長とを選択できる場合には、両波長が一致するように選択されることが望ましい。この場合、ＤＳＢ変調であっても、ＳＭＦの分散の影響を受けることがない。また、電気光変換部１３０において、周波数分割多重されたＩＦ信号を直接変調方式により光信号に変換する場合には、局発信号の外部変調方式に関わらず、周波数変換後の周波数に応じた分散歪が生じる。この分散歪の発生を回避する観点からも、下り系光ファイバ３０（ｎ＋１）の零分散波長と電気光変換部１３０から出力される光の波長とが、一致するように選択されることが望ましい。
【００６４】
ここで、光伝送システムにおいて、加入者端末が追加されて伝送容量が増やされる場合を説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係る光伝送システムにおいて、加入者端末が追加された場合の構成を示すブロック図である。
上述のように、センタ局１００は、複数の加入者端末に伝送すべき情報を周波数分割多重している。このため、図１と図２とを比べて分かるように、加入者端末が追加される場合には、対応する追加変調部１０１をセンタ局１００に追加して、その出力信号を合波部１２０に入力させるだけでよい。これにより、追加変調部１０１から出力されるＩＦ信号が、周波数分割多重されて全ての無線基地局２０１〜２０ｎに光伝送されるので、対応する無線基地局は、光伝送される光信号を光電気変換によってＲＦ信号に変換した後、所望の無線周波数のＲＦ信号を帯域フィルタ部２２ｋを通して抽出するだけでよい。従って、本発明では、上述した従来の技術に比べて、加入者端末の追加に伴う伝送容量の増大化を、非常に簡易に実現できることが分かる。
なお、追加される加入者端末の位置が、既設の無線基地局から見通し伝搬路を確保できない位置にある場合、光分岐部１６０の分岐数に余裕があれば、下り系光ファイバ３０（ｎ＋１）及び新たな無線基地局２０（ｎ＋１）を追加で設置するだけでよく、やはり上述した従来の技術に比べて、追加設置が必要な構成部品を大幅に削減することができる。
【００６５】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る光伝送システムによれば、複数のＩＦ信号が周波数分割多重されたＩＦ信号を強度変調によって光信号に変換し、この光信号を局発信号で外部変調することにより、光信号のまま、複数のＩＦ信号を一括してＲＦ信号へ周波数変換させる。そして、センタ局１００から複数の無線基地局２０１〜２０ｎへは、加入者端末に伝送すべき情報をＲＦ信号の形態で光伝送する。これにより、本発明には、以下のような効果がある。
第１に、センタ局１００において複数のＩＦ信号を周波数分割多重して光伝送するため、電気光変換部１３０を複数の無線基地局２０１〜２０ｎで共有することができる。第２に、センタ局１００において外部変調部１５０により光学的に周波数変換を行うため、従来では必須の構成であった電気的な周波数変換部が、各無線基地局２０１〜２０ｎで不要となると共に、外部変調部１５０を各無線基地局２０１〜２０ｎで共有することができる。第３に、従来の構成において、複数の加入者端末へ伝送すべき情報を時分割多重して伝送する場合に必要である多重／分離部及び高速変調機能を有する変調部が、本発明では不要となる。第４に、システム加入者の追加に伴う容量増加を容易に行うことができるので、拡張性に優れた光伝送システムを提供することができる。
【００６６】
（第２の実施形態）
上記第１の実施形態に係る光伝送システムでは、複数のＩＦ信号を周波数分割多重によって合波した後、この周波数分割多重されたＩＦ信号に対して二重に強度変調を行っている。このため、各無線基地局２０１〜２０ｎでは、帯域フィルタ部２２１〜２２ｎをそれぞれ使用して、伝送されるＲＦ信号からそれぞれ所望の無線周波数のＲＦ信号成分を抽出する必要があった。
そこで、この第２の実施形態では、各無線基地局２０１〜２０ｎの構成に帯域フィルタ部２２１〜２２ｎを不要とする光伝送システムを説明する。
【００６７】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る無線アクセス用の光伝送システムの構成を示すブロック図である。図３において、第２の実施形態に係る光伝送システムは、センタ局１００と複数の無線基地局２０１〜２０ｎとが、複数の下り系光ファイバ３０１〜３０ｎを介してそれぞれ接続される構成である。
センタ局１００は、複数の変調部１１０と、複数の合波部１２１〜１２ｎと、複数のＩＦ変調部１８１〜１８ｎと、光源１７０と、局発信号源１４０と、外部変調部１５０と、光分岐部１６０とを備える。各無線基地局２０１〜２０ｎは、光電気変換部２１１〜２１ｎと、アンテナ部２３１〜２３ｎとを、それぞれ備える。以下、第２の実施形態に係る光伝送システムの動作を説明する。
【００６８】
センタ局１００において、各入力端子１には、加入者端末へ伝送すべき各々異なる情報がベースバンド信号の形態でそれぞれ入力される。複数の変調部１１０は、入力端子１から入力されるベースバンド信号を、各々異なる予め定めた周波数のＩＦ信号にそれぞれ変調する。この周波数は、各無線基地局２０１〜２０ｎから加入者端末へ送信される無線信号の周波数に基づいて、それぞれ決定される。各合波部１２１〜１２ｎは、無線基地局２０１〜２０ｎ毎に、複数の変調部１１０から出力される複数のＩＦ信号をそれぞれ合波する。光源１７０は、予め定めた波長の光信号を発生する。局発信号源１４０は、予め定めた周波数の局発信号を出力する。この局発信号の周波数は、変調部１１０の変調周波数と無線信号の周波数とに基づいて決定される。外部変調部１５０は、光源１７０から出力される光信号と局発信号源１４０から出力される局発信号とを入力し、局発信号によって光信号の強度を変調する。光分岐部１６０は、外部変調部１５０で強度変調された光信号を無線基地局の数（＝ｎ）だけ分岐し、複数のＩＦ変調部１８１〜１８ｎへそれぞれ出力する。各ＩＦ変調部１８１〜１８ｎは、分岐された光信号と合波されたＩＦ信号とをそれぞれ入力し、ＩＦ信号に応じて光信号を強度変調する。ここで、ＩＦ変調部１８１〜１８ｎは、無線基地局２０１〜２０ｎに各々対応しており、この対応する無線基地局２０１〜２０ｎがそれぞれカバーするサービスエリア内で使用されるＲＦ信号成分のみが伝送されるように、ＩＦ信号に応じて光信号を強度変調する。この各ＩＦ変調部１８１〜１８ｎで強度変調された光信号は、各下り系光ファイバ３０１〜３０ｎを介して各無線基地局２０１〜２０ｎへ伝送される。
【００６９】
センタ局１００から出力された光信号は、各下り系光ファイバ３０１〜３０ｎを伝搬し、各無線基地局２０１〜２０ｎへそれぞれ入力される。無線基地局２０ｋにおいて、光電気変換部２１ｋは、入力される光信号を電気信号に変換する。この変換により、ＩＦ信号が周波数変換されたＲＦ信号であり、かつ、所望する無線周波数のＲＦ信号を得ることができる。これは、センタ局１００の外部変調部１５０及びＩＦ変調部１８ｋにおいて、それぞれ局発信号及びＩＦ信号によって二重に強度変調が行われるためである。この変換されたＲＦ信号は、アンテナ部２３ｋから加入者端末に向けて空間へ放出される。
【００７０】
以上のように、本発明の第２の実施形態に係る光伝送システムによれば、無線基地局２０１〜２０ｎ毎にＩＦ変調部１８１〜１８ｎをセンタ局１００に設置し、無線基地局２０１〜２０ｎが各々カバーするサービスエリア内で使用されるＲＦ信号成分のみを、各無線基地局２０１〜２０ｎへそれぞれ伝送する。従って、上記第１の実施形態で述べたように、無線基地局２０ｋにおいて、所望の無線周波数のＲＦ信号を抽出するための帯域フィルタ部２２ｋを使用することなく、隣接するサービスエリア毎に異なる周波数の無線伝送を行うことができる。なお、構成上、同一の周波数でも光伝送可能である。また、無線基地局２０ｋに帯域フィルタ部２２ｋを使用しないため、サービスエリア毎に所望の無線周波数が出力可能な無線基地局を選別して使用する必要がなくなる、又は、サービスエリア毎に所望の無線周波数が出力可能なように無線基地局を調整する必要がなくなる（すなわち、各サービスエリアにおいて、同一構成の無線基地局を使用することができる）。これにより、光伝送システムの低コスト化を実現することができる。
【００７１】
（第３の実施形態）
上記第１及び第２の実施形態では、センタ局１００から加入者端末へ（下り方向で）情報を伝送する場合に特徴があったため、下り方向のみの構成を備えた光伝送システムを説明した。
次に、この第３の実施形態では、ＩＦ信号が周波数変換された光信号状態のＲＦ信号を、加入者端末からセンタ局１００へ（上り方向で）情報を伝送する場合にも利用することで、上り方向の伝送に必要な構成を簡素化した光伝送システムを説明する。
【００７２】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る無線アクセス用の光伝送システムの構成を示すブロック図である。図４において、第３の実施形態に係る光伝送システムは、センタ局１００と複数の無線基地局２０１〜２０ｎとが、複数の下り系光ファイバ３０１〜３０ｎ及び複数の上り系光ファイバ３５１〜３５ｎを介してそれぞれ接続される構成である。
センタ局１００は、複数の変調部１１０と、複数の復調部１０２と、合波部１２０と、電気光変換部１３０と、局発信号源１４０と、外部変調部１５０と、光分岐部１６０と、複数の光電気変換部１９１〜１９ｎとを備える。各無線基地局２０１〜２０ｎは、光分岐部２６１〜２６ｎと、光電気変換部２１１〜２１ｎと、外部変調部２５１〜２５ｎと、帯域フィルタ部２２１〜２２ｎと、サーキュレータ部２４１〜２４ｎと、アンテナ部２３１〜２３ｎとを、それぞれ備える。以下、第３の実施形態に係る光伝送システムの動作を説明する。
【００７３】
まず、センタ局１００から各無線基地局２０１〜２０ｎへの下り方向の伝送について説明する。
この下り方向の伝送の内、センタ局１００において、複数のベースバンド信号が各入力端子１に入力されてから、光信号が各下り系光ファイバ３０１〜３０ｎを伝搬して各無線基地局２０１〜２０ｎへ出力されるまでの処理は、上記第１の実施形態で説明した処理と同様であるので、その説明は省略する。
無線基地局２０ｋにおいて、光分岐部２６ｋは、入力される光信号を２つに分岐し、分岐した光信号の一方を光電気変換部２１ｋに、他方を外部変調部２５ｋに出力する。光電気変換部２１ｋは、光分岐部２６ｋから分岐出力される光信号を電気信号に変換する。この変換により、ＩＦ信号が周波数変換されたＲＦ信号を得ることができる。そして、帯域フィルタ部２２ｋは、光電気変換部２１ｋから出力されるＲＦ信号を入力して、そこから所望する無線周波数のＲＦ信号のみを抽出する。この抽出されたＲＦ信号は、サーキュレータ部２４ｋを通って、アンテナ部２３ｋから加入者端末に向けて空間へ放出される。
【００７４】
次に、各無線基地局２０１〜２０ｎからセンタ局１００への上り方向の伝送について説明する。
加入者端末から送信されるＲＦ信号は、アンテナ部２３ｋで受信される。この受信されたＲＦ信号は、サーキュレータ部２４ｋを通って、外部変調部２５ｋへ出力される。このように、本発明では、光電気変換部２１ｋとアンテナ部２３ｋとの間にサーキュレータ部２４ｋを設けることで、上り方向と下り方向とでアンテナ部２３ｋを共用する。外部変調部２５ｋは、光分岐部２６ｋから分岐出力される光信号とアンテナ部２３ｋで受信されたＲＦ信号とを入力し、光信号をＲＦ信号に応じて強度変調する。外部変調部２５ｋで強度変調された光信号は、上り系光ファイバ３５ｋを介して、センタ局１００へ出力される。
各無線基地局２０１〜２０ｎからそれぞれ出力された光信号は、各上り系光ファイバ３５１〜３５ｎを伝搬し、センタ局１００へ入力される。センタ局１００において、各光電気変換部１９１〜１９ｎは、入力される光信号を電気信号にそれぞれ変換する。この変換により、ＲＦ信号が周波数変換されたＩＦ信号を得ることができる。そして、各復調部１０２は、各光電気変換部１９１〜１９ｎで変換されたＩＦ信号を、それぞれベースバンド信号に復調して、出力端子２から出力する。
【００７５】
ここで、無線基地局２０ｋにおいて、外部変調部２５ｋへ分岐出力される光信号は、センタ局１００に設けられた外部変調部１５０で、局発信号源１４０が発生させる局発信号により強度変調されている。従って、外部変調部２５ｋにおいて、分岐出力される光信号を、アンテナ部２３ｋで受信されたＲＦ信号で強度変調することによって、局発信号とこのＲＦ信号とで二重に強度変調されることになる。よって、無線基地局２０ｋの外部変調部２５ｋから伝搬される光信号を、センタ局１００の光電気変換部１９ｋで電気信号に変換することで、ＲＦ信号が周波数変換されたＩＦ信号を得ることができるのである。なお、加入者端末から伝送される上り方向とセンタ局１００から伝送される下り方向との間の信号干渉を避けるためには、各方向で使用するＲＦ信号の周波数を異ならせておく必要がある。
【００７６】
このように、本発明では、すでに局発信号で強度変調されている下り方向用の光信号を、無線基地局２０ｋに設置された光分岐部２６ｋを用いて２つに分岐し、その１つを外部変調部２５ｋに入力する上り方向用の光信号として利用する。これにより、外部変調部２５ｋにおいて、加入者端末から送信されたＲＦ信号がＩＦ信号に光学的に周波数変換されるため、局発信号源１４０及び変調部１１０をセンタ局１００へ設置することが可能となる。その結果、本発明では、各無線基地局２０１〜２０ｎの小型化が図れる。
【００７７】
さらに、第３の実施形態に係る光伝送システムで行われる処理を、図５を参照して具体的に説明する。
図５（ａ）は、光電気変換部２１ｋから出力される下り系信号のスペクトルの一例を示す図である。この例では、ＩＦ信号１（周波数：ｆIF1 ）が、ＬＯ信号（周波数：ｆLO）によって、下り系のＲＦ信号１（周波数：ｆRF1 ）に変換されていることを示している。図５（ｂ）は、アンテナ部２３ｋで受信される上り系信号のスペクトルの一例を示す図である。この例では、下り系のＲＦ信号１との周波数差がΔｆである上り系のＲＦ信号２（周波数：ｆRF2 ）が、アンテナ部２３ｋで受信された場合を示している。外部変調部２５ｋにおいて、センタ局１００から送信された光信号をＲＦ信号２で強度変調することにより、図５（ａ）及び（ｂ）で示すスペクトルを有する信号のミキシングが、光の状態で行われる。このミキシングされた光信号を光電気変換部１９ｋで電気信号に変換した場合の信号スペクトルは、図５（ｃ）のようになる。すなわち、外部変調部２５ｋにおけるＬＯ信号とＲＦ信号２とのミキシングにより、周波数がｆIF2 であるＩＦ信号２が得られる。従って、この周波数ｆIF2 の成分のみを帯域フィルタによって分離させることで、ＲＦ信号２をダウンコンバートとしたＩＦ信号２のみを抽出することができるのである。このとき、ＩＦ信号１とＩＦ信号２との周波数差は、Δｆとなっている。
このように、上り系のＲＦ信号２の周波数を、下り系のＲＦ信号１の周波数からΔｆだけ離調させておくことによって、上り系信号と下り系信号とが互いに悪影響を及ぼすことなく、低周波数にダウンコンバートすることができる。
【００７８】
以上のように、本発明の第３の実施形態に係る光伝送システムによれば、上記第１の実施形態で述べた下り系に関して得られる効果に加え、上り系に関しても、各無線基地局２０１〜２０ｎを小型化できる効果を有し、屋外での設置が容易となる。
【００７９】
なお、上記第１〜第３の実施形態においては、入力されるベースバンド信号を異なる周波数の複数のＩＦ信号に変調するため、複数の変調部１１０を設けた。しかし、ベースバンド信号を単一周波数のＩＦ信号に変調するだけでよい場合には、変調部１１０を１つ設けるだけでよい。この場合には、合波部１２０を設けることなく、変調部１１０から出力されるＩＦ信号を電気光変換部１３０へ直接入力すればよい。
【００８０】
（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態に係る無線アクセス用の光伝送システムの構成を示すブロック図である。図６において、第４の実施形態に係る光伝送システムは、センタ局１００と複数の無線基地局２０１〜２０ｎとが、複数の下り用光ファイバ３０１〜３０ｎを介してそれぞれ接続される構成である。
センタ局１００は、複数の無線基地局２０１〜２０ｎにそれぞれ対応した複数の変調部１１１〜１１ｎ及び複数の電気光変換部１３１〜１３ｎと、波長多重部４３０と、局発信号源１４０と、光変調部４５０と、波長分離部４６０とを備える。各無線基地局２０１〜２０ｎは、光電気変換部２１１〜２１ｎと、アンテナ部２３１〜２３ｎとを、それぞれ備える。以下、第４の実施形態に係る光伝送システムの動作について説明する。
【００８１】
センタ局１００において、入力端子１ｋには、無線基地局２０ｋへ伝送される情報が、ベースバンド信号の形態で入力される。変調部１１ｋは、入力端子１ｋから入力されるベースバンド信号を、予め定められた周波数のＩＦ信号に変調する。この周波数は、無線基地局２０ｋから加入者端末へ送信される無線信号の周波数に基づいて、決定される。電気光変換部１３ｋは、直接変調方式によって、変調部１１ｋで変調されたＩＦ信号を光信号に変換する。ここで、各電気光変換部１３１〜１３ｎで変換された光信号の波長は、相互に異なるように予め割り当てられている。例えば、各光信号の波長が等間隔になるように、電気光変換部１３１〜１３ｎが設定される。波長多重部４３０は、電気光変換部１３１〜１３ｎからそれぞれ出力される異なる波長の光信号を、波長多重する。局発信号源１４０は、予め定めた周波数ｆLOの局発信号を出力する。この局発信号の周波数ｆLOは、変調部１１１〜１１ｎの変調周波数と、各無線基地局２０１〜２０ｎから加入者端末へ送信される無線信号の周波数とに基づいて、決定される。光変調部４５０は、波長多重部４３０で波長多重された光信号と局発信号源１４０から出力される局発信号とを入力し、局発信号によって波長多重された光信号を一括して強度変調する。この強度変調によって、ＩＦ成分がＲＦ成分へ光学的に変換された光信号を得ることができる。波長分離部４６０は、光変調部４５０で強度変調された光信号を波長に応じて複数の光信号に分離し、各下り用光ファイバ３０１〜３０ｎを介して、対応する光信号を各無線基地局２０１〜２０ｎへそれぞれ伝送する。
【００８２】
センタ局１００から伝送された光信号は、各下り用光ファイバ３０１〜３０ｎをそれぞれ伝搬し、各無線基地局２０１〜２０ｎへ入力される。
無線基地局２０ｋにおいて、光電気変換部２１ｋは、入力される光信号を電気信号に変換して、ＲＦ信号を出力する。この変換により、ＩＦ信号が周波数変換されたＲＦ信号を得ることができる。この出力されたＲＦ信号は、所望の周波数成分のみが抽出された後、無線信号としてアンテナ部２３ｋから加入者端末に向けて空間へ放出される。
【００８３】
以上のように、本発明の第４の実施形態に係る光伝送システムによれば、近接又は同一の周波数を有するＩＦ信号を、それぞれ異なる波長の光強度変調信号に変換する。そして、この各光強度変調信号を波長多重した後、外部変調方式により局発信号で一括して強度変調する。従って、複数のＩＦ信号からＲＦ信号への周波数変換を光学的に一括して行うため、電気的周波数変換部が不要になると共に、光学的周波数変換を行う光変調部を複数の無線基地局で共有できるので、低コストな周波数変換を実現することができる。
また、一括して外部強度変調された光信号を、波長に応じて分離した後で各無線基地局へ光伝送するため、複数のＲＦ信号の周波数が同一である場合でも、互いに干渉することなく伝送することができる。加えて、光信号を光波長領域で容易に分離できるので、低コストな無線アクセス用光伝送システムを提供することができる。
【００８４】
なお、上記第４の実施形態では、波長分離部４６０をセンタ局１００内に設置する構成を説明したが、必ずしもその必要はない。例えば、波長分離部４６０は、独立した中継局のように分離して設置されてもよいし、各無線基地局２０１〜２０ｎ内に設置されてもよいし。ただし、後者の場合、光変調部４５０から出力される光信号を分岐して各無線基地局２０１〜２０ｎへ出力する構成を、センタ局１００内に新たに設ける必要がある。
また、上記第４の実施形態では、電気光変換部１３１〜１３ｎに入力されるＩＦ信号が１チャネルである場合を説明したが、それぞれマルチチャネルのＩＦ信号が入力される場合でも、同様の効果が得られる。この場合、各チャネルのＩＦ信号が周波数分割多重により合波された後、電気光変換部１３１〜１３ｎに入力されるようにするとよい。
【００８５】
さらに、本第４の実施形態では、二重に強度変調を行うようにしたので、波長多重されたＩＦ信号の強度変調（電気光変換部１３１〜１３ｎ）に、比較的低周波信号にしか適用できないが外部変調器と比べて歪特性に優れた半導体レーザを、局発信号の強度変調（光変調部４５０）に、高周波数まで動作する外部変調器を、使用することが可能となる。また、局発信号の周波数は比較的高いので、局発信号の強度変調に、変調用に特定の高周波数帯域で整合がとられた外部変調器を使用することも可能となる。また、局発信号の強度変調に、マッハツェンダー型の外部変調器を使用することも可能である。このマッハツェンダー型の外部変調器を使用する場合、バイアス点を光出力が最大又は最小となる点に設定することによって、局発信号の周波数の２倍の周波数で、光学的な周波数変換を行うことが可能となる。このバイアス点を設定する方法は、２次歪成分が大きくなるため、波長多重されたＩＦ信号の強度変調には使用できないが、局発信号が１キャリアだけなので、局発信号の強度変調には使用することができる。また、この方法では、強度変調に用いる局発信号の周波数は、通常の周波数変換と比べて１／２の周波数でよいため、局発信号源１４０及び光変調部４５０として低コストのものを使用することができる。
【００８６】
なお、分岐損失や伝送損失を補償するために光増幅器を使用する必要がある場合、電気光変換部１３１〜１３ｎに使用される光源の波長としては、１．５μｍの波長が使用される。このとき、すでに敷設済みの光ファイバがＳＭＦであって、光変調部４５０で行われる変調方式としてＤＳＢ変調を用い、マイクロ波帯やミリ波帯の高周波信号をＳＭＦで光伝送すると、ＳＭＦの分散の影響により、伝送距離によっては光伝送後の高周波信号の電力が大きく減少することがある。この分散の影響を回避するためには、光変調部４５０で行われる変調方式に、搬送波と片側帯波成分とからなる光ＳＳＢ変調を用いればよい。また、光変調部４５０としてマッハツェンダー型の外部変調器を使用し、光出力が最小又は最大となる点をバイアス点に設定して、外部変調を行えばよい。
【００８７】
（第５の実施形態）
上記第４の実施形態に係る光伝送システムでは、電気光変換部１３１〜１３ｎにおいて、ＩＦ信号を直接変調方式によって光信号にそれぞれ変換している。従って、マルチチャネルのＩＦ信号を電気光変換すると、波長チャープが発生する。このため、下り用光ファイバ３０１〜３０ｎの波長分散がある場合、波長分散歪が生じて伝送特性が劣化してしまう。
そこで、この第５の実施形態では、波長チャープが発生しない光伝送システムを説明する。
【００８８】
図７は、本発明の第５の実施形態に係る無線アクセス用の光伝送システムの構成を示すブロック図である。図７において、第５の実施形態に係る光伝送システムは、センタ局１００と複数の無線基地局２０１〜２０ｎとが、複数の下り用光ファイバ３０１〜３０ｎを介してそれぞれ接続される構成である。
センタ局１００は、複数の無線基地局２０１〜２０ｎにそれぞれ対応した複数の変調部１１１〜１１ｎ、複数の光源１７１〜１７ｎ及び複数のＩＦ変調部４８１〜４８ｎと、波長多重部４３０と、局発信号源１４０と、光変調部４５０と、波長分離部４６０とを備える。各無線基地局２０１〜２０ｎは、光電気変換部２１１〜２１ｎと、アンテナ部２３１〜２３ｎとを、それぞれ備える。なお、本第５の実施形態に係る光伝送システムにおいて、上記第４の実施形態に係る光伝送システムと同一である構成部分については、同一の参照番号を付してその説明を省略する。以下、第５の実施形態に係る光伝送システムで、異なる構成部分の動作を中心に説明する。
【００８９】
光源１７１〜１７ｎは、それぞれ異なる波長の光信号を出力する。例えば、光源１７１〜１７ｎは、各波長が等間隔となるように光信号をそれぞれ出力する。
ＩＦ変調部４８ｋは、変調部１１ｋで変調されたＩＦ信号と光源１７ｋから出力される光信号とをそれぞれ入力し、ＩＦ信号によって光信号を強度変調する。これらの強度変調された光信号は、波長多重部４３０において波長多重され、その後上述した処理が施されて各無線基地局２０１〜２０ｎへ光伝送される。
【００９０】
このように、図７に示す第５の実施形態に係る光伝送システムでは、光源１７１〜１７ｎ及びＩＦ変調部４８１〜４８ｎを使用して、外部変調方式によってＩＦ信号を光信号に変換するため、波長チャープが発生しない。従って、下り用光ファイバ３０１〜３０ｎの波長分散がある場合でも、伝送特性を劣化させることなく伝送することができる。この第５の実施形態のような構成は、光ファイバ側で特性を変更できない場合、例えば、すでに敷設済みの光ファイバを使用して新たにシステムを構築する場合に、特に有用である。
【００９１】
（第６の実施形態）
上記第４及び第５の実施形態では、センタ局１００から加入者端末へ（下り方向で）情報を伝送する場合に特徴があったため、下り方向のみの構成を備えた光伝送システムを説明した。
次に、この第６の実施形態では、ＩＦ信号が周波数変換された光信号状態のＲＦ信号を、加入者端末からセンタ局１００へ（上り方向で）情報を伝送する場合にも利用することで、上り方向の伝送に必要な構成を簡素化した光伝送システムを説明する。
【００９２】
図８は、本発明の第６の実施形態に係る無線アクセス用の光伝送システムの構成を示すブロック図である。図８において、第６の実施形態に係る光伝送システムは、センタ局１００と複数の無線基地局２０１〜２０ｎとが、複数の下り用光ファイバ３０１〜３０ｎ及び複数の上り用光ファイバ３５１〜３５ｎを介してそれぞれ接続される構成である。
センタ局１００は、複数の無線基地局２０１〜２０ｎにそれぞれ対応した複数の変調部１１１〜１１ｎ、複数の電気光変換部１３１〜１３ｎ、複数の上り用光源４７１〜４７ｎ、複数の光電気変換部４２１〜４２ｎ及び複数の復調部４１１〜４１ｎと、波長多重部４３１と、局発信号源１４０と、光変調部４５０と、波長分離部４６０とを備える。各無線基地局２０１〜２０ｎは、２波長分離部２７１〜２７ｎと、ＲＦ変調部２８１〜２８ｎと、光電気変換部２１１〜２１ｎと、サーキュレータ部２４１〜２４ｎと、アンテナ部２３１〜２３ｎとを、それぞれ備える。なお、本第６の実施形態に係る光伝送システムにおいて、上記第４の実施形態に係る光伝送システムと同一である構成部分については、同一の参照番号を付してその説明を省略する。以下、第６の実施形態に係る光伝送システムで、異なる構成部分の動作を中心に説明する。
【００９３】
まず、センタ局１００から各無線基地局２０１〜２０ｎへの下り方向の伝送について説明する。
上り用光源４７１〜４７ｎは、各無線基地局２０１〜２０ｎからセンタ局１００へ上り信号を伝送するために用いる光信号を、それぞれ出力する。ここで、各上り用光源４７１〜４７ｎは、出力する光信号の波長が、それぞれ互いに異なり、かつ各電気光変換部１３１〜１３ｎに予め割り当てられている波長とも異なるように、設定される。波長多重部４３１は、電気光変換部１３１〜１３ｎからそれぞれ出力される異なる波長の光信号と、上り用光源４７１〜４７ｎからそれぞれ出力される異なる波長の光信号とを、波長多重する。光変調部４５０は、波長多重部４３１で波長多重された光信号と局発信号源１４０から出力される局発信号とを入力し、局発信号によって波長多重された光信号を一括して強度変調する。波長分離部４６０は、光変調部４５０で強度変調された光信号を波長に応じて複数の光信号に分離し、各下り用光ファイバ３０１〜３０ｎを介して、対応する光信号を各無線基地局２０１〜２０ｎへそれぞれ伝送する。すなわち、波長分離部４６０は、電気光変換部１３ｋから出力される光信号と、上り用光源４７ｋから出力される光信号とを、下り用光ファイバ３０ｋを介して無線基地局２０ｋへ伝送する。
【００９４】
無線基地局２０ｋにおいて、２波長分離部２７ｋは、センタ局１００から伝送された光信号を波長分離し、電気光変換部１３ｋから出力された光信号を光電気変換部２１ｋへ、上り用光源４７ｋから出力された光信号をＲＦ変調部２８ｋへ出力する。光電気変換部２１ｋは、２波長分離部２７ｋで波長分離された光信号を電気信号に変換する。この変換により、ＩＦ信号が周波数変換されたＲＦ信号を得ることができる。このＲＦ信号は、サーキュレータ部２４ｋを通って、アンテナ部２３ｋから加入者端末に向けて空間へ放出される。
【００９５】
次に、各無線基地局２０１〜２０ｎからセンタ局１００への上り方向の伝送について説明する。
加入者端末から送信されるＲＦ信号は、アンテナ部２３ｋで受信される。この受信されたＲＦ信号は、サーキュレータ部２４ｋを通って、ＲＦ変調部２８ｋへ出力される。このように、本発明では、光電気変換部２１ｋとアンテナ部２３ｋとの間にサーキュレータ部２４ｋを設けることで、上り方向と下り方向とでアンテナ部２３ｋを共用する。ＲＦ変調部２８ｋは、２波長分離部２７ｋで波長分離された光信号とアンテナ部２３ｋで受信されたＲＦ信号とを入力し、光信号をＲＦ信号によって強度変調する。ＲＦ変調部２８ｋで強度変調された光信号は、上り用光ファイバ３５ｋを介して、センタ局１００へ出力される。
【００９６】
無線基地局２０ｋから出力された光信号は、上り用光ファイバ３５ｋを伝搬し、センタ局１００へ入力される。
センタ局１００において、光電気変換部４２ｋは、入力される光信号を電気信号に変換する。この変換により、ＲＦ信号が周波数変換されたＩＦ信号を得ることができる。そして、復調部４１ｋは、光電気変換部４２ｋで変換されたＩＦ信号を、ベースバンド信号に復調して、出力端子４ｋから出力する。
【００９７】
ここで、無線基地局２０ｋにおいて、ＲＦ変調部２８ｋへ出力される上り用光源４７ｋの光信号は、センタ局１００に設けられた光変調部４５０で、局発信号源１４０が発生させる局発信号により強度変調されている。従って、ＲＦ変調部２８ｋにおいて、波長分離された光信号を受信されたＲＦ信号によって強度変調することによって、局発信号とこのＲＦ信号とで二重に強度変調されることになる。よって、無線基地局２０ｋのＲＦ変調部２８ｋから伝搬される光信号を、センタ局１００の光電気変換部４２ｋで受信して検波することにより、両信号間でのミキシングが発生し、ＲＦ信号がＩＦ信号に周波数変換されるのである。
このように、本第６の実施形態では、アンテナ部２３ｋで受信された無線信号を光伝送するために、上り用光源４７ｋから出力される光信号を、電気光変換部１３ｋから出力される光信号と共に、光変調部４５０で強度変調させた後、ＲＦ変調部２８ｋでの強度変調に用いる構成とした。これにより、光電気変換部４２ｋにおいてＲＦ信号がＩＦ信号に周波数変換されるため、高周波信号処理用のデバイスが削減できるといった利点がある。
【００９８】
次に、図９を参照して、センタ局１００の波長分離部４６０で行われる波長分離動作を、具体例を挙げて説明する。
波長分離部４６０には、例えば、等波長間隔に多重されたｎ個の光信号を分離するｎ出力波長分離器を用いることができる。例えば、このｎ出力波長分離器には、１９９７年１１月に発行された雑誌「Ｏ ｐｌｕｓ Ｅ」に掲載されている“波長多重用光半導体部品”（吉國他著）に紹介されているアレイ導波路格子（ＡＷＧ）のものが使用できる。ＡＷＧ構成を有するｎ出力波長分離器は、１つの出力端子側からみると、周期的な通過波長帯域を有する。
従って、このようなｎ出力波長分離器を用いる場合、図９（ａ）に示すように、電気光変換部１３ｋから出力される光信号の波長λｄｋと、上り用光源４７ｋから出力される光信号の波長λｕｋとを、対応する出力端子の周期的な通過波長帯域に一致させるように予め調整しておく。これにより、電気光変換部１３ｋと上り用光源４７ｋとからそれぞれ出力される２つの異なる波長λｄｋ及びλｕｋの光信号を、同一の出力端子から一緒に取り出すことができる。
【００９９】
一方、上述した周期的な通過波長帯域を有するｎ出力波長分離器ではなく、１つの出力端子側からみると、一定幅の通過波長帯域を有する分離器を、波長分離部４６０として用いることもできる。このような分離器を用いる場合、図９（ｂ）に示すように、電気光変換部１３ｋから出力される光信号の波長λｄｋと、上り用光源４７ｋから出力される光信号の波長λｕｋとを、出力端子の通過波長帯域幅内で近接させるように予め調整しておく。これにより、電気光変換部１３ｋと上り用光源４７ｋとからそれぞれ出力される２つの異なる波長λｄｋ及びλｕｋの光信号を、同一の出力端子から一緒に取り出すことができる。
【０１００】
次に、図１０及び図１１を参照して、各無線基地局２０１〜２０ｎに用いられる他の構成を説明する。
図１０は、図８に示す無線基地局２０ｋの２波長分離部２７ｋ、光電気変換部２１ｋ、サーキュレータ部２４ｋ及びＲＦ変調部２８ｋを、電界吸収型変調器２９ｋに代えた無線基地局２０ｋの構成を示すブロック図である。この電界吸収型変調器２９ｋは、光電気変換機能と電気光変換機能とを合わせ持つ機器であるので、図１０のように無線基地局２０ｋの構成を簡易化することができるのである。なお、電界吸収型変調器２９ｋについては、例えば、１９９９年に発行された文献「IEEE Trans.Microwave Theory Tech.Vol.47,No.7」に掲載されている“Full-Duplex Fiber-Optic RF Subcarrier Transmission Using a Dual-Function Modulator/Demodulator”(Andreas Sto″hr他著)で述べられている。
電界吸収型変調器２９ｋの光電気変換効率及び電気光変換効率は、図１１に点線で示すように、波長依存性を有し、それぞれ異なる波長域において高い効率が得られる特性となる。従って、短波長側に電気光変換部１３１〜１３ｎから出力される光電気変換すべき光信号がそれぞれ配置され、長波長側に上り用光源４７１〜４７ｎから出力される電気光変換すべき光信号がそれぞれ配置されるように、適切な波長設定を行うことで（図１１）、電界吸収型変調器２９ｋを有効に活用することができる。
【０１０１】
以上のように、本発明の第６の実施形態に係る光伝送システムによれば、無線基地局で受信した無線信号をセンタ局へ伝送するために、波長の異なる複数の無変調光を下り用の光信号に波長多重し、予め局発信号で外部変調しておくことによって、光信号のまま無線信号をＩＦ信号に周波数変換できる。従って、無線基地局に電気的周波数変換部が不要となり、かつ光学的に周波数変換を行う光変調部を複数の無線基地局で共有することができる。また、光源を無線基地局に設置する必要がなく、メンテナンスが容易になる。さらに、電界吸収型変調器を光受信及び光変調に使用することによって、無線基地局内の構成を簡素化することができる。
【０１０２】
（第７の実施形態）
さて、上述したように、本発明の光伝送システムのセンタ局１００では、入力されるＩＦ信号を電気光変換部（例えば、半導体レーザ）において直接変調方式によって光信号に変換し、さらにこの光信号を外部変調部において局発信号によって再び強度変調する。
【０１０３】
ここで、ＩＦ信号をｃｏｓ（ωｔ）と、光信号をｓｉｎ（ω０ｔ）と、直接変調時の光変調度をｍと、ＩＦ信号による光周波数変調指数をβ１とし、外部変調時の光位相変調指数をβLOとすると、二重変調された光信号（電界表現：Ｅ（ｔ））は、次式（１）で与えられる。
【０１０４】
一般に、半導体レーザ等の電気光変換部は、外部変調部に比べ低歪特性を有するが比較的周波数帯域が狭い。逆に、外部変調部は、広帯域特性を有するが歪特性が悪い。従って、電気光変換部と外部変調部とを縦続接続させた構成をとることにより、電気光変換部の低歪特性と外部変調部の広帯域特性とを活かすことができ、高周波信号の低歪伝送が実現できる。
【０１０５】
しかし、電気光変換部と外部変調部とを単純に縦続接続させた構成を用いた場合、直接変調用光源から出力される光信号には、光周波数変調成分（波長チャープ）と波長分散性とが作用することが原因で波形歪が生じる。特に、長距離伝送時には光信号の伝送特性が大きく劣化する問題があった。
そこで、この第７の実施形態では、直接変調光信号が有する光周波数変調成分を抑圧し、長距離伝送時においても伝送特性が劣化しない、センタ局１００に適用可能な高周波光送信器を説明する。
【０１０６】
図１２は、本発明の第７の実施形態に係る高周波光送信器の構成を示すブロック図である。図１２において、第７の実施形態に係る高周波光送信器は、３分岐部５１０と、第１〜第４の遅延制御部５２１〜５２４と、第１及び第２の合波部５３１及び５３２と、電気光変換部５４０と、差動型光強度変調部５５０と、局発信号源５６０と、２分岐部５７０とを備える。
この高周波光送信器は、上述した第１及び第３の実施形態のセンタ局１００では、電気光変換部１３０、局発信号源１４０及び外部変調部１５０の構成に代えて適用可能であり、第２の実施形態のセンタ局１００では、光源１７０、局発信号源１４０、外部変調部１５０、光分岐部１６０及び対応するＩＦ変調部１８ｋの構成にそれぞれ代えて適用可能である。また、第４〜第６の実施形態のセンタ局１００では、複数の変調部１１１〜１１ｎが出力するＩＦ信号を合波した信号をＩＦ入力端子５１へ入力すると共に、波長多重部４３０又は４３１が出力する光信号を電気光変換部５４０から出力される光信号として差動型光強度変調部５５０へ入力し、出力端子５４の出力信号を波長分離部４６０へ入力することで適用可能である。以下、本発明の第７の実施形態に係る高周波光送信器の動作を説明する。
【０１０７】
ＩＦ入力端子５１から入力される中間周波数のＩＦ信号は、３分岐部５１０において第１〜第３のＩＦ信号に３分岐される。第１及び第２のＩＦ信号は、それぞれ第１及び第２の遅延制御部５２１及び５２２へ、第３のＩＦ信号は、電気光変換部５４０へ入力される。ここで、第１及び第２のＩＦ信号の位相は、互いに同相かつ第３のＩＦ信号に対して９０°異なるように設定される。
第３のＩＦ信号は、電気光変換部５４０において直接変調により光信号に変換されて出力される。このとき、電気光変換部５４０から出力される直接変調光信号は、光強度変調と共に光周波数変調が施され、その電界表現：ＥLD（ｔ）は、ＩＦ信号をｃｏｓ（ωｔ）と、光信号をｓｉｎ（ω０ｔ）と、光変調度をｍと、ＩＦ信号による周波数変調指数をβ１とすると、次式（２）で与えられる。
ＥLD（ｔ）＝√[１＋ｍcos(ωｔ)]sin[ω0ｔ＋β1sin(ωｔ)] …（２）
【０１０８】
一方、第１のＩＦ信号は、第１の遅延制御部５２１により伝搬遅延量が所定の値に調整された後、第１の合波部５３１の一方端子へ出力される。同様に、第２のＩＦ信号は、第２の遅延制御部５２２により伝搬遅延量が所定の値に調整された後、第２の合波部５３２の一方端子へ出力される。
局発信号源５６０から出力される局発信号は、２分岐部５７０において位相が１８０°異なる第１及び第２の局発信号に分岐される。この第１の局発信号は、第１のＩＦ信号と伝搬時間が等しくなるように、第３の遅延制御部５２３において伝搬遅延量が調整された後、第１の合波部５３１の他方端子へ出力される。また、第２の局発信号は、第２のＩＦ信号と伝搬時間が等しくなるように、第４の遅延制御部５２４において伝搬遅延量が調整された後、第２の合波部５３２の他方端子へ出力される。そして、第１の合波部５３１は、第１のＩＦ信号と第１の局発信号とを合波して、第２の合波部５３２は、第２のＩＦ信号と第２の局発信号とを合波して、差動型光強度変調部５５０へそれぞれ出力する。
【０１０９】
差動型光強度変調部５５０は、図１３に例示するように、２つの光導波路を有するマッハツェンダー型の変調器であって、各光導波路に対応して設けられた電極にそれぞれ電圧信号を印加し、各光導波路の屈折率を変化させることによって光の伝搬時間差を与えた後、これを合成する構成である。このとき、２つの光導波路を通過する光の伝搬時間差を、光位相に換算してπ／２となるように各電極にバイアス電圧を印加すると共に、第１及び第２の局発信号を各電極に逆相で印加する。
【０１１０】
ここで、局発信号をｃｏｓ（ωLOｔ）と、差動型光強度変調部５５０における第１及び第２の局発信号による光位相変調指数を共にβLOとすると、ＩＦ信号が入力されない場合に差動型光強度変調部５５０から出力される光信号 (電界表現：ＥEMi(ｔ))は、次式（３）で表される。
【０１１１】
次に、差動型光強度変調部５５０にＩＦ信号のみが入力される場合を考える。
この場合、第１及び第２のＩＦ信号は、差動型光強度変調部５５０の各電極に同位相で印加される。ここで、第３のＩＦ信号が、３分岐部５１０の出力から、電気光変換部５４０で光信号に変換された後に差動型光強度変調部５５０まで伝搬する時間をτ１と、第１及び第２の電気信号が、３分岐部５１０の出力から、差動型光強度変調部５５０において光信号を変調するまで伝搬する時間を共にτ２とし、差動型光強度変調部５５０における第１及び第２のＩＦ信号による光位相変調指数を共にβ２とすると、局発信号が入力されない場合に差動型光強度変調部５５０から出力される光信号 (電界表現：ＥEMp(ｔ))は、次式（４）で表される。
ここで、第１及び第２の遅延制御部５２１及び５２２において、τ２＝τ１となるように遅延量を調整すると、上記式（４）は、次式（５）となる。
【０１１３】
以上のことから、差動型光強度変調部５５０に局発信号とＩＦ信号とを共に入力すると、出力端子５４から出力される光信号（電界表現：ＥEM（ｔ））は、β２＝β１の時、次式（６）で与えられる。
【０１１４】
実際に、直接変調により生じた光周波数変調成分を外部変調により抑圧させた例を、図１４に示す。図１４（ａ）は、直接変調により光周波数変調成分を伴った光スペクトルであり、図１４（ｂ）は、外部変調により光周波数変調成分を相殺した光スペクトルである。ただし、図１４では、局発信号は差動型光強度変調部５５０に入力されていない。図１４（ａ）及び（ｂ）から、本第７の実施形態に係る高周波光送信器を用いることによって、光周波数変調成分が抑圧できていることが確認できる。
【０１１５】
以上の説明では、２つの局発入力端子５２及び５３に、位相差１８０°の同一の局発信号を入力した例について示した。この時、光スペクトルは、図１５（ａ）に示すように、上下両側帯波を有する光両側帯波（ＤＳＢ）信号となる。一般に、光ファイバは、光波長（光周波数）に依存して群速度が異なるという波長分散性を有している。このため、このような光ＤＳＢ信号を伝送すると、上側帯波と下側帯波との群速度が一致せず、光受信器による自乗検波時に上側帯波と光搬送波及び下側帯波と光搬送波のビート成分として得られる各電気信号成分に位相差が生じ、特に長距離伝送時においては、双方の電気信号が逆相となって互いに相殺する可能性がある。
【０１１６】
この現象を回避する手法として、図１５（ｂ）に示す片側側帯波のみを有する光単側帯波（ＳＳＢ）変調方式、又は図１５（ｃ）に示す光搬送波を抑圧した光両側帯波（ＤＳＢ−ＳＣ）変調方式等がある。上述した第７の実施形態の構成においては、位相差９０°の局発信号を第１及び第２の局発入力端子５２及び５３に入力することにより、光ＳＳＢ変調を容易に実現できる。また、差動型光強度変調部５５０の２つの光導波路を通過する光の伝搬時間差が光位相に換算してπとなるようにバイアス電圧を印加し、かつ、位相差１８０°の局発信号を第１及び第２の局発入力端子５２及び５３に入力することにより、光ＤＳＢ−ＳＣ変調を容易に実現できる。なお、光ＤＳＢ変調及び光ＤＳＢ−ＳＣ変調の場合は、差動型光強度変調部５５０の２つの端子の内、片側のみに局発信号を入力する構成としても同様の効果が得られる。
【０１１７】
以上のように、本発明の第７の実施形態に係る高周波光送信器によれば、差動型光強度変調部５５０を光位相変調動作させることによって、ＩＦ信号による直接変調時に発生する光周波数変調成分を相殺させると同時に、局発信号による光強度変調動作によって、電気信号を高周波信号に周波数変換することができる。
これにより、差動型光強度変調部５５０に光学的な周波数変換及び周波数変調の相殺の２つの機能を持たせることができ、高周波信号を分散性のある光ファイバで長距離伝送した場合にも、良好な伝送特性を得ることができる。
【０１１８】
（第８の実施形態）
図１６は、本発明の第８の実施形態に係る高周波光送信器の構成を示すブロック図である。図１６において、第８の実施形態に係る高周波光送信器は、２分岐部５７５と、電気光変換部５４０と、遅延制御部５２５と、局発信号源５６０と、集積変調部５８０を構成する位相変調部５８１及び強度変調部５８２とを備える。以下、本発明の第８の実施形態に係る高周波光送信器の動作を説明する。
【０１１９】
ＩＦ入力端子５１から入力されるＩＦ信号は、２分岐部５７５において互いに９０°の位相差を有する第１及び第２のＩＦ信号に２分岐される。第１のＩＦ信号は、電気光変換部５４０へ、第２のＩＦ信号は、遅延制御部５２５へ入力される。第１のＩＦ信号は、電気光変換部５４０において直接変調により光信号に変換され、位相変調部５８１へ出力される。第２のＩＦ信号は、遅延制御部５２５を介して位相変調部５８１が有する光導波路に入力される。第１のＩＦ信号が、２分岐部５７５の出力から電気光変換部５４０で光信号に変換された後に位相変調部５８１まで伝搬する時間τ３と、第２のＩＦ信号が、２分岐部５７５の出力から位相変調部５８１において光信号を変調するまでの時間τ４とを、等しくすることによって、直接変調時に発生する光周波数変調成分を低減させることができる。
【０１２０】
一般に、伝送遅延量は、入力した信号レベルと受信した信号レベルとの時間差を測定することで求められる。しかし、位相変調部５８１で電気信号を位相変調する場合、受光側で光信号を電気信号に変換しても電気信号成分が得られないため、伝送遅延量を測定することができない。
そのため、位相変調部５８１と強度変調部５８２とを集積した集積変調部５８０を使用して、ＩＦ信号を強度変調部５８２に入力し、強度変調によりＩＦ信号を伝送した場合の伝送遅延量τ４’を測定する。この結果を元に、まずτ３＝τ４’となるように遅延制御部５２５の遅延量を荒く調整する。その後、強度変調部５８２に入力していたＩＦ信号を本来入力するべき位相変調部５８１に入力し直し、電気光変換部５４０での直接変調と位相変調部５８１での位相変調とを行った後の光スペクトルを、光ヘテロダイン法等により測定し、光周波数変調成分が最小となるように、遅延制御部５２５の遅延量を精密に調整すればよい。
【０１２１】
なお、上記第７の実施形態に対する優位性としては、局発信号を合波部等を介さずに強度変調部５８２へ直接印加することができるため、局発信号に対する損失が小さくて済むという利点がある。
【０１２２】
以上のように、本発明の第８の実施形態に係る高周波光送信器によれば、位相変調部５８１と強度変調部５８２とを集積変調部５８０に集積することにより、光周波数変調成分を相殺するための遅延調整を容易に行うことができる。また、ＩＦ信号と局発信号とを合波することなく、各々位相変調部及び強度変調部に直接入力して直接変調時に生じる光周波数成分を抑圧する光位相変調動作と、局発信号による周波数変換のための光強度変調動作とを行うことにより、各信号に対する損失を低減し、より効率良く光変調を行うことができる。
【０１２３】
なお、上記第７及び第８の実施形態では、センタ局１００から加入者端末への下り方向で情報を伝送する構成に、高周波光送信器を適用させた場合を説明したが、加入者端末からセンタ局１００への上り方向で情報を伝送する構成に、高周波光送信器を同様に適用させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光伝送システムにおいて、加入者端末が追加された場合の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る光伝送システムで処理される信号スペクトルの一例を示す図。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図。
【図８】本発明の第６の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図。
【図９】波長分離部４６０で行われる波長分離動作の一例を説明する図。
【図１０】図８の無線基地局２０１〜２０ｎの他の構成例を示すブロック図。
【図１１】図１０の電界吸収型変調器２９ｋで得られる光電気変換効率及び電気光変換効率の一例を示す図。
【図１２】本発明の第７の実施形態に係る高周波光送信器の構成を示すブロック図。
【図１３】図１２の差動型光強度変調部５５０の具体的な構成を示すブロック図。
【図１４】本発明の第７の実施形態に係る高周波光送信器を用いて測定した光スペクトルの一例を示す図。
【図１５】本発明の第７の実施形態に係る高周波光送信器において異なる外部変調方式を用いた場合の光スペクトルの差異を示す図。
【図１６】本発明の第８の実施形態に係る高周波光送信器の構成を示すブロック図。
【図１７】従来の光伝送システムの構成を示すブロック図。
【図１８】複数の無線基地局７０１〜７０７がカバーするサービスエリア９０１〜９０７の概念を示す図。
【図１９】従来の他の光伝送システムの構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１，１１〜１ｎ，５１〜５３，６１〜６ｎ…入力端子
２，４１〜４ｎ，５４…出力端子
１００，６００…センタ局
１０１，１１０〜１１ｎ，６２１〜６２ｎ，７２１〜７２ｎ…変調部
１０２，４１１〜４１ｎ…復調部
１２０〜１２ｎ…合波部
１３０〜１３ｎ，５４０，６１１〜６１ｎ…電気光変換部
１４０，５６０，６４１〜６４ｎ，７４１〜７４ｎ…局発信号源
１５０，２５１〜２５ｎ，６５１〜６５ｎ…外部変調部
１６０，２６１〜２６ｎ…光分岐部
１７０〜１７ｎ，４７１〜４７ｎ，６６１〜６６ｎ…光源
１８１〜１８ｎ，４８１〜４８ｎ…ＩＦ変調部
１９１〜１９ｎ，２１１〜２１ｎ，４２１〜４２ｎ，７１１〜７１ｎ…光電気変換部
２０１〜２０ｎ，７０１〜７０ｎ…無線基地局
２２１〜２２ｎ…帯域フィルタ部
２３１〜２３ｎ，７５１〜７５ｎ…アンテナ部
２４１〜２４ｎ…サーキュレータ部
２７１〜２７ｎ…２波長分離部
２８１〜２８ｎ…ＲＦ変調部
２９ｋ…電界吸収型変調器
３０１〜３０ｎ，３５１〜３５ｎ，８０１〜８０ｎ…光ファイバ
４３０，４３１…波長多重部
４５０…光変調部
４６０…波長分離部
５１０…３分岐部
５２１〜５２５…遅延制御部
５３１，５３２…合波部
５５０…差動型光強度変調部
５７０，５７５…２分岐部
５８０…集積変調部
５８１…位相変調部
５８２…強度変調部
６３１〜６３ｎ，７３１〜７３ｎ…周波数変換部
９０１〜９０７…サービスエリア
Claims (1)
- 無線信号をアンテナ部から送受信する無線基地局を介して、センタ局と加入者端末との間の情報伝送を行う無線アクセスに用いられ、各々異なるサービスエリアをカバーする複数の無線基地局とセンタ局との間を複数の光ファイバでそれぞれ接続して、無線信号を双方向に光伝送する光伝送システムであって、
前記センタ局は、
予め定めた光を出力する光源と、
予め定めた局発信号を出力する局発信号源と、
前記光源から出力される光を、前記局発信号源から出力される局発信号で強度変調する外部変調部と、
前記外部変調部で強度変調された光信号を、複数に分岐する光分岐部と、
前記光分岐部で分岐された複数の光信号の一つを入力される電気信号で強度変調し、当該強度変調された光信号を対応する前記無線基地局と接続された光ファイバに出力する複数のＩＦ変調部とを備え、
複数の前記無線基地局は、それぞれ、前記光ファイバを介して伝送される光信号を無線周波数帯域の電気信号に変換し、当該変換された電気信号を前記アンテナ部へ供給する光電気変換部を備える、光伝送システム。
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