JP4696270B2 - 通信システム及び通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバを用いた基地局・アクセスポイント間の通信システム及び通信方法に関し、より詳しくは無線アクセス用ネットワークと融合した通信システム及び方法におけるアクセスポイントの構成に係るものである。

コンピュータ通信をはじめとする近年の無線通信需要の拡大に伴い、広帯域なディジタル信号やアナログ信号を高品質に伝送する技術が求められている。そして、その占有帯域の広さと現状でのマイクロ波帯における周波数の不足から、特にＳＨＦ帯以上の高周波数帯が用いられ、例えば６０ＧＨｚ帯などのミリ波を用いた映像多重伝送システムや、無線ＬＡＮ 、無線ホームリンク、無線路車間（車車間）通信システムにおける活用が図られている。

このようなシステムにおいて端末へのサービス範囲の拡大などを目的として、１基の基地局に接続される単数又は複数の中継基地局（アクセスポイント）を設け、アクセスポイントと端末との間で通信を行う通信システムが知られている。基地局とアクセスポイントの間の伝送路としては損失が少なく、長距離の伝送が行える点で光ファイバを用いるのが好適である。例えば本件出願人が提案した特許文献１に開示される無線光融合通信システムが開示されている。

該開示は図１２に示されるような構成をとり、基地局（１００）と、アクセスポイント（１１０）、無線端末（１２０）、基地局とアクセスポイントとを接続する光ファイバ伝送路（１３０）から構成されている。
基地局（１００）では送信するデータ信号を中間周波数帯信号（ＩＦ信号）として発生するＩＦ信号発生手段（１０１）を備える。そして、単一モードで発振し、第１の周波数のレーザ光を発生する第１レーザ光源（１０２）を変調器（１０３）において上記のＩＦ信号で変調し、電気光変換を行う。

このとき、該開示によると第１の周波数とは異なる第２の周波数のレーザ光を発生する第２レーザ光源（１０４）を用い、そのレーザ光と、上記の変調器（１０３）からの光変調信号と混合器（１０５）で混合する。
上記変調器（１０３）は、キャリア非抑圧型（キャリア残留型）の変調器であり、単側波帯（ＳＳＢ）光変調信号か、両側波帯（ＤＳＢ）光変調信号に変調する。

この混合信号は光ファイバ伝送路（１３０）で伝送され、アクセスポイント（１１０）において光検波器（１１１）で検波し、無変調キャリアと無線変調信号を生成した後、増幅器（１１２）によって増幅し、アンテナ（１１３）から空中に放射する。

無線端末（１２０）においては、アンテナ（１２１）によって上記の信号を受信し、増幅器（１２２）で増幅する。さらに、帯域濾波器（フィルタ）（１２３）で不要成分が除去された後に、二乗検波器（１２４）で無変調キャリアと無線変調信号成分の乗積成分を生成し、ＩＦ信号が再生される。
ＩＦ信号はＩＦ復調回路（１２５）により復調されてデータ信号として出力される。

該開示において、アクセスポイントと無線端末との間においては、無変調キャリアと無線変調信号を送信して、その乗積成分を生成することでＩＦ信号を再生できることから、本件出願人らによって提案されている自己ヘテロダイン原理に基づく高品質な検波を実現することができる。

一方、該発明において基地局とアクセスポイントとの間の通信においてアクセスポイントで行っている光ヘテロダイン検波は自己ヘテロダイン原理に基づくものではない。
すなわち、無線変調信号が重畳された光信号と、検波に用いる局発光の特性とはコヒーレント性を有する必要がないため、必ずしも基地局から上記混合信号を併せて供給するメリットはない。むしろ、基地局から供給することで伝搬路減衰を受ける問題がある。

なお、自己ヘテロダイン技術については、特許文献２に開示されている。
該開示において、局部発振信号を用いて送信信号を中間周波数帯から無線周波数帯に変換し、該局部発振信号と該無線周波数帯変調信号とを同時に無線送信する一方、受信時に該両信号の乗積成分を生成することで中間周波数帯に変換する自己へテロダイン方式の無線通信システムが提案されている。該自己へテロダイン方式によれば簡易な受信機の構成で、高品質な信号伝送を実現でき、無線通信システムの低廉化に寄与することができた。

その他、光へテロダイン技術に関しては特許文献３ないし５が開示されている。
特許文献３では、単一光源より生成された等周波数間隔の複数の光波を、周波数の異なる２つずつの光波の組に分離して取り出し、光波の各組を情報信号で個別に変調してからすべての光波を光周波数多重して一括伝送する。
一方、受信した光周波数多重化信号から光周波数毎に多重分離した２つの光波の組をそれぞれ光自己ヘテロダイン検波して、光周波数差に相当するミリ波信号を発生させる。

該開示の技術によると、モードロックレーザ（ＭＬＬＤ）より発生する複数の光波は、光注入によって全体でモード同期が安定しているため、従来の波長多重に比べて高密度な光周波数多重伝送が可能である特徴がある。
しかしながら、該開示技術では以下のようなさまざまな問題を含んでいる。

第１に、所望のミリ波帯周波数間隔で発振するように特別に設計された該レーザが必要であり、システムが高価になる問題があった。
第２に、該レーザの出力光からさらに部分的にモード光を信号伝送に用いるため、十分なＣＮ比が確保できず、光アンプを用いる必要があった。
第３に、外部光変調器（ＥＯＭ）を多数必要とするため、システムが高価がなると同時に、デバイスの挿入損失による信号品質劣化につながる。これを避けるためにも光アンプの挿入が求められる。
光アンプは高価でありシステムのコスト上昇を招くばかりでなく、利用可能な波長帯や帯域が限定される。

第４に、伝送する光ファイバ伝搬長にわたり２モード信号光間のコヒーレント性を保たなければ、検波時に位相雑音の劣化が発生する。従って、短距離のファイバ伝送とするか、一般的な敷設用では通常用いることのない分散補償ファイバを用いる必要があり、システム構成の制約を伴う。
第５に、該構成では、ＡＷＧ等の単一ＷＤＭデバイスにより上下の回線を統合することができず、複数の光ファイバを用いる必要がある。
第６に該レーザの出力光は一様ではないため、使用するチャネルによって信号電力のばらつきが発生する。

このように、特許文献３の技術は大きな効果を奏する革新的な技術であったが、反面でシステムのコスト上昇を招く問題を抱えており、効果を享受する上での障害となっていたことが否めない。また、ＡＷＧの利用ができないなど、構成も複雑になる問題があった。

これらの技術の他、特許文献４では、光送信部側で、複数のベースバンド信号をアップコンバートして相互に占有周波数帯域が重ならないような複数の高周波信号に変換した後、これの各高周波信号を光信号に変換して得られた複数の光信号を光多重化して１つの光信号にし、光受信部側で、光信号を電気信号に変換して周波数多重信号にした後、これを周波数ヘテロダイン検波して複数のベースバンド信号を再生する技術が開示される。

また、特許文献５では、アンテナ基地局と分散の影響を軽減したミリ波無線・光ファイバ伝送装置が開示され、単一光源からの光搬送波を周波数変換量に相当する周波数の正弦波で強度変調して発生させた光パイロット搬送波を、無線副搬送波信号で更に強度変調し、もとの無線信号と同じ情報をもつ光スペクトルのうちの一つと、無変調光搬送波成分の一つとを光ファイバ伝送し、光自己ヘテロダイン検波により、光周波数差の周波数をもつ中間周波数帯信号に変換する。光検波によって得られた信号を復調することで、もとの情報信号を再生することが提案されている。

特開２００４?８０４０９号公報 特開２００１?５３６４０号公報 特許第２８９００３１号 特開平９?２３３０３１号公報 特開２００４?２４４３９７号公報

本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて創出されたものであり、光へテロダイン検波のためのローカル光が光ファイバ伝送路により伝搬路減衰を受けることなく高品質な検波を実現すると共に、コストを抑制し、シンプルな構成を可能とする技術を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために、次のような通信システムを提供する。
すなわち、請求項１に係る通信システムは、光ファイバ伝送路で互いに接続された基地局とアクセスポイントとを有する双方向の通信システムである。
そして、基地局が、第１の周波数である第１光信号を発生する第１レーザ光源と、中間周波数帯信号で該第１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）光変調信号に変調し、光ファイバ伝送路を介して下り光変調信号として送信する第１光変調手段と、光ファイバ伝送路を介して受信した上り光変調信号を検波し中間周波数帯信号に変換する第１光検波手段とを備える。

また、アクセスポイントが、第１の周波数と所定周波数だけ異なる第２の周波数である第２光信号を発生する第２レーザ光源と、光ファイバ伝送路を介して受信した下り光変調信号と、該第２光信号とを混合する光混合手段と、該光混合手段で混合された光信号を光へテロダイン検波して該所定周波数の無線変調信号に変換する第２光検波手段とを備えて、該第２光検波手段が、無線変調信号に変換する際に無変調キャリアと無線変調信号を生成し、アンテナが両信号を放射する。さらに、該アクセスポイントが、アンテナで受信した無変調キャリアと無線変調信号との乗積成分を生成することで中間周波数帯信号に変換する自己ヘテロダイン受信手段と、変換された該中間周波数帯信号で該第２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）光変調信号に変調し、光ファイバ伝送路を介して上り光変調信号として送信する第２光変調手段とを備える。

請求項２に記載の発明によれば、上記アクセスポイントにおいて、送信時と受信時の信号の流れを切り替えるタイミング回路及びスイッチを備え、送信時には前記第２光検波手段からの無線周波数帯信号をアンテナに流す一方、受信時には該アンテナで受信した無線周波数帯信号を前記自己へテロダイン受信手段に入力することもできる。

請求項３に記載の発明によれば、通信システムが、単数又は複数の基地局と、複数のアクセスポイントを有し、基地局と該アクセスポイントとの通信信号を波長分割多重により合波及び分波して前記光ファイバ伝送路を介して伝送する構成をとることができる。
これにより、複数の基地局と、それらに対応する複数のアクセスポイントとを１本の光ファイバ伝送路で接続することが可能であり、大規模な通信システムを実現することができる。
また、１個の基地局から複数のアクセスポイントに伝送する構成も可能である。

請求項４に記載の発明によれば、請求項３の構成において光ファイバ伝送路でアレイ導波路格子（ＡＷＧ）又は薄膜フィルタ（ＴＦＦ）により各基地局及び各アクセスポイント間の上り光変調信号及び下り光変調信号を波長分割多重方式（ＷＤＭ）で通信することができる。

請求項５に記載の発明によれば、上記の基地局に、第１光変調手段からの下り光変調信号と、第１光検波手段に入力される上り光変調信号とを多重分離する第１多重分離手段を備えると共に、アクセスポイントに、光ファイバ伝送路を介して受信した下り光変調信号と、光ファイバ伝送路を介して送信する上り光変調信号とを多重分離する第２多重分離手段を備えることができる。

請求項６に記載の発明によれば、前記通信システムにおける無線変調信号には、ミリ波帯を用いることができる。

請求項７に記載の発明は、光ファイバ伝送路で互いに接続された基地局とアクセスポイントとの間の双方向の通信方法を提供する。
このとき、基地局において、第１の周波数である第１光信号を発生する第１レーザ光源を用い、中間周波数帯信号で該第１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）光変調信号に変調し、光ファイバ伝送路を介してそれを下り光変調信号として送信する。また、光ファイバ伝送路を介して受信した上り光変調信号を検波し、中間周波数帯信号に変換する。

一方、アクセスポイントにおいては、第１の周波数と所定周波数だけ異なる第２の周波数である第１光信号を発生する第２レーザ光源を用い、光ファイバ伝送路を介して受信した下り光変調信号と、該第２光信号とを混合し、該混合された光信号を光へテロダイン検波して該所定周波数の無線変調信号に変換し、その際、無変調キャリアと無線変調信号を生成し、アンテナから両信号を放射する。
また、アンテナで受信した無変調キャリアと無線変調信号との乗積成分を生成することで中間周波数帯信号に変換し、該中間周波数帯信号で該第２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）光変調信号に変調し、光ファイバ伝送路を介して上り光変調信号として送信する。

請求項８に記載の発明によれば、上記のアクセスポイントにおいて、送信時と受信時の信号の流れを切り替える構成であって、送信時には前記第２光検波手段からの無線周波数帯信号をアンテナに流す一方、受信時には該アンテナで受信した無線周波数帯信号を前記自己へテロダイン受信手段に入力することもできる。

請求項９に記載の発明では、単数又は複数の基地局と、複数のアクセスポイントとの間の通信方法を提供する。本方法において、基地局と該アクセスポイントとの通信信号を波長分割多重により合波及び分波して前記光ファイバ伝送路を介して伝送する。

請求項１０に記載の発明によれば、上記の光ファイバ伝送路において、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）又は薄膜フィルタ（ＴＦＦ）により各基地局及び各アクセスポイント間の上り光変調信号及び下り光変調信号を波長分割多重方式（ＷＤＭ）で通信することを特徴とする。

請求項１１に記載の発明によれば、請求項１０の構成において、基地局では第１光変調手段からの下り光変調信号と、第１光検波手段に入力される上り光変調信号とを多重分離すると共に、アクセスポイントでは光ファイバ伝送路を介して受信した下り光変調信号と、光ファイバ伝送路を介して送信する上り光変調信号とを多重分離することを特徴とする。

請求項１２に記載の発明によれば、上記の通信方法における無線変調信号には、ミリ波帯を用いることができる。

請求項１及び７に記載の発明によれば、アクセスポイントにおいて、上り光変調信号に変調するために用いる第２レーザ光源を利用し、下り光変調信号の光へテロダイン検波を行うので、基地局に２基のレーザ光源を設ける必要がない。アクセスポイントでも、本来備えていた上り用のレーザ光源を利用するため機器構成に大きな変更は要しない。そして、第２レーザ光源を分波して光へテロダイン検波を行うことによりローカル光の伝搬路減衰がなく、電力的観点からも有利である。

すなわち、高出力のローカル光を光へテロダイン検波時にアクセスポイントで利用することが可能であり、外部変調器の挿入や光ファイバ伝搬による信号損失を十分に補った高品質な無線信号を得ることができる。
また、その結果として上り下りのいずれにも光アンプを挿入する必要がなく、利用波長帯や帯域の制限を取り除くことができる。

上り光変調信号、下り光変調信号のいずれにおいても、重畳する信号は無線周波数帯ではなく中間周波数帯における搬送波残留型の単側波帯又は両側波帯変調であるから、ファイバ分散による位相雑音の劣化や受信ＣＮ比劣化を最低限に抑圧可能という利点を有する。

請求項２及び８に記載の構成によれば、本発明のアクセスポイントに、自己ヘテロダイン原理による送受信機構を設けるので、前記光ヘテロダイン検波で得られた無変調キャリアと無線変調信号とを無線端末において自己ヘテロダイン検波に用いることができる。また、無線端末からの受信信号を自己ヘテロダイン検波することができる。これにより、高品質な通信に寄与する通信システム及び方法を提供することができる。

請求項３及び９に記載の発明によれば、単数又は複数の基地局と、複数のアクセスポイントとからなる通信システム及び方法を提供することができる。多数のピコセル環境において、光ファイバ伝送路を集約することができ、かつその際に外部変調器や伝搬路における損失を十分に補償することができる。

請求項４及び１０に記載の発明によれば、従来、波長分割多重により伝送すると、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）や薄膜フィルタ（ＴＦＦ）などを用いるため、特に伝搬路損失が大きくなる問題があったが、本発明によればローカル光をアクセスポイントで供給するため、これらと組み合わせても本発明の効果が特に発揮される。
また、上下のリンクについても同様に波長分割多重方式により多重化することができる。

請求項５及び１１に記載の発明によれば、第１光変調手段からの下り光変調信号と、第１光検波手段に入力される上り光変調信号とを多重分離することにより、基地局からＡＷＧやＴＦＦまでも単一の光ファイバ伝送路で伝送することができる。
同様にアクセスポイントにおいて、光ファイバ伝送路を介して受信した下り光変調信号と、光ファイバ伝送路を介して送信する上り光変調信号とを多重分離することで、アクセスポイントとＡＷＧ・ＴＦＦ 間も単一の光ファイバ伝送路で伝送することができる。
これによりシステムの簡素化、低コスト化を図ることができる。

請求項６及び１２に記載の発明によれば、本発明をミリ波帯通信に用いることができるが、ミリ波帯では特にセルサイズの縮小とそれに伴うアクセスポイント数が増加するため、ＷＤＭ多重技術利用の必要性がより高まる。
アクセスポイント数増大に伴って必要となる必要ＷＤＭ多重数の増加に対する対応は、通常はＷＤＭにおける波長チャネル間隔の狭帯域化によって図られる。これにより、例えば近年では２５ＧＨｚチャネル間隔のＷＤＭデバイスなども普及し始めている。その一方で、無線信号でレーザ光を強度変調する場合の光スペクトルは、無線周波数帯相当の帯域を伝送に必要とし、ミリ波帯等の高い周波数帯では、上述したような狭帯域化したＷＤＭチャネルでの伝送が難しくなってしまう。

本発明は中間周波数帯信号で強度変調する一方、光へテロダイン検波により無線周波数帯に変換するものであり、周波数オフセットや位相雑音の劣化にも優れた耐性を有することから、ミリ波帯の利用において特段の効果を奏する。

（実施例１）
以下、本発明の実施形態を、図面に示す実施例を基に説明する。なお、実施形態は下記に限定されるものではない。
本発明では少なくとも１対の基地局とアクセスポイントを用い、その間を光ファイバ伝送路で接続する。図１には本発明の最も簡単な構成をとる通信システム（１）の構成を示す。

基地局である基地局（１０）と、アクセスポイントであるアクセスポイント（２０）は、２本の光ファイバ（３０）により接続されている。
アクセスポイントには通信するデータ信号を入出力するアクセス制御装置（１１）に付設して、下り時にデータ信号を中間周波数帯信号（ＩＦ信号）に変調する変調器（１２）、上り時にＩＦ信号を復調してデータ信号を再生する復調器（１３）が備えられる。

そして、基地局（１０）には１基のレーザ光源（１４）を設けて、光変調器（１５）に入力し、該光変調器では変調器（１２）からのＩＦ信号によりレーザ光を光変調する。
該光変調器（１５）では、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。

このときの光スペクトラムは図２（Ａ）に示す通りであり、レーザ光源（１４）から発する波長λ1の無変調キャリア（４０）と中間周波数に相当する波長だけ離れた側波帯光変調信号（４１）（この場合はＳＳＢ）からなる信号光を見ることができる。
従来は、基地局にさらに第２のレーザ光源（波長λ2）を設けて、その第２のレーザ光と上記信号光を混合し、光ファイバ伝送路に送信していたが、本発明ではこのような構成をとる必要がない。

このとき、下りの光ファイバ（３０）で伝送するのは波長λ1の無変調キャリア（４０）と中間周波数に相当する波長だけ離れた側波帯光変調信号（４１）であるから、その帯域幅はおよそ中間周波数相当の帯域幅となり、従来の無線周波数相当（λ1からλ2の帯域）の帯域幅が要求されない。従って、使用帯域を大幅に抑制することができる。

そして、該光変調信号は、光ファイバ伝送路を経てアクセスポイント（２０）に至り、その光検波器（２１）に入力される。その際、本発明ではアクセスポイント（２０）に備えるレーザ光源（２２）からの波長λ2のレーザ光を、カプラ（２３）を用いて受信した信号光と混合する。
このときレーザ光源（２２）から出力される光スペクトラムは図２（Ｂ）のように波長λ2のローカル光である。また、カプラ（２３）により混合された結果は図３（Ａ）のように波長λ1（４０）と波長λ2（４２）の無変調光と、側波帯光変調信号（４１）である。

その結果、光検波器（２１）においては、光へテロダイン検波を行い、λ1とλ2の各レーザ光の周波数の差分の周波数をとる無線信号を得ることができる。本発明では、特に周波数の安定性を保つのが困難なミリ波帯（特に６０ＧＨｚ帯以上）において適用することも可能であり、例えば両者の差を６０ＧＨｚとなるようにレーザ光源（１４）（２２）をどちらか、あるいはいずれも調整することができる。

得られた無線信号は、フィルタ（２４）、アンプ（２５）を経て、アンテナ（２６）から空間に放射される。
アンテナの直前には電気的に送受信を切り替えるスイッチ（２７）が設けられる。また、本実施例ではＴＤＤ(Time Division Duplex)方式により無線通信が行われている。なお、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式など他の時分割方式でもよい。

無線通信の通信方式については任意であるが、例えば自己ヘテロダイン方式を用いると好適である。
すなわち、光検波器（２１）が無線変調信号に変換する際に、無変調キャリアと無線変調信号を生成し、アンテナ（２６）から両者をあわせた無線信号を送信する。図示しない無線端末では公知の自己ヘテロダイン方式に従って復調する。

無線端末から送信された無線信号は、アンテナ（２６）が受信し、スイッチの切り替えによって自己ヘテロダイン受信回路（２８）に入力する。該回路（２８）では自己ヘテロダイン方式に従ってＩＦ帯に変換する。ＩＦ信号で下りリンクでも用いたレーザ光源（２２）のレーザ光を変調し、上りリンクとして光ファイバ伝送路（３０）に送信する。

このときの光スペクトラムを図３（Ｂ）に示す。図示のように波長λ2の無変調キャリア（４２）と中間周波数に相当する波長だけ離れた側波帯光変調信号（４３）（この場合はＤＳＢ）からなる。
上りリンクにおいても、上記と同様に使用帯域幅は中間周波数相当である。

基地局（１０）には光検波器（１６）を設けて、上りリンクの光信号を検波し、ＩＦ信号に変換した上で、復調器（１３）によりデータ信号に再生する。
本発明の基本的な構成は以上の通りであり、基地局（１０）に２基のレーザ光源を設けなくともよいことに加え、アクセスポイント（２０）でも既存のレーザ光源を用いて光へテロダイン検波を行うことができる。これにより光ファイバ伝搬ロスなどを十分に補い高品質無線信号を得ることが可能である。

（実施例２）
次に、本発明を適用する上で特に好適な例である複数の基地局及びアクセスポイントを用いた通信システムの実施例を示す。
図４は本システムの構成図である。本発明では基地局（５０）及びアクセスポイント（５１）を以下に説述するように構成し、伝送路（５２）には光ファイバ線路を用いる。

基地局（５０）からの上りリンク・下りリンクと、アクセスポイント（５１）からの上り・下りリンクはそれぞれ波長分割多重を行うアレイ導波路格子（ＡＷＧ）（５３）に入力され、１本の光ファイバ（５２）により伝送が実現される。

図５に示すＡＷＧの構成は公知であるが、ＡＷＧによると波長の違うｎチャンネルの光信号を同時に利用して光ファイバ伝送路を多重的に利用することができる。各チャンネルはそれぞれ１対１に対応しており、図示では下りリンクの１チャンネル同士、上りリンクの２チャンネル同士、ように対応する。
ほかに、薄膜フィルタ（ＴＦＦ）を用いて波長分割多重を行うこともできる。

アクセスポイント（５１）の構成は、図６に示すように、下り光信号はレーザ光源（６８）からの無変調光を合波するカプラ（６０）を経て光検波器（６１）により無線周波数帯信号に検波され、フィルタ（６２）、２段のアンプ（６３）により無線信号としてアンテナ（６４）から放射する。本構成については実施例１で述べた通りである。
Ｔｘタイミング回路（６５）がスイッチ（６６）を制御し、送信時と受信時の信号の流れを切り替える。

受信時には前記同様、自己ヘテロダイン受信回路（６７）によりＩＦ信号に変調され、さらにレーザ光源（６８）のレーザ光を変調し、上りリンクとして送信する。
なお、カプラ（６９）を設けてレーザ光源（６８）からのレーザ光を下りリンクに入力するための光路（７０）を構成している。

図７（Ａ）は図６の光変調器λ1から出力された信号の光スペクトラムであり、本図において波長λ1の無変調キャリア（４０）と中間周波数に相当する波長だけ離れた側波帯光変調信号（４１）（この場合はＳＳＢ）からなる信号光が、ＡＷＧで下りリンクに割り当てたウィンドウ（４４）の帯域に収まっていることがわかる。

そして、図７（Ｂ）はレーザ光源（６８）から出力される波長λ2のローカル光（４２）であり、上りリンクに割り当てたウィンドウ（４５）の帯域に収まる。
本発明による光路（７０）とカプラによりローカル光（４２）がアクセスポイントにおいて合波され、その光スペクトルは図８（Ｃ）のように波長λ1（４０）と波長λ2（４２）の無変調光と、側波帯光変調信号（４１）である。

無線端末から送信された無線信号は、アンテナ（６４）が受信し、スイッチ（６６）の切り替えによって自己ヘテロダイン受信回路（６７）に入力する。該回路（６７）では自己ヘテロダイン方式に従ってＩＦ帯に変換する。ＩＦ信号で下りリンクでも用いたレーザ光源（６８）のレーザ光を変調し、上りリンクとしてＡＷＧ（５３）に向けて送信する。

カプラ（６９）出力における光スペクトラムを図８（Ｄ）に示す。図示のように波長λ2の無変調キャリア（４２）と中間周波数に相当する波長だけ離れた側波帯光変調信号（４３）（この場合はＤＳＢ）からなる。
上りリンクにおいても、送信信号は上りリンクのウィンドウ（４５）の帯域に収まっていることがわかる。

本発明は以上の構成を備えることによって、様々な効果を奏する。
まず、従来ではこのようにＡＷＧやＴＦＦを用いた場合、伝搬路損失が特に大きい問題があるが、本発明ではローカル光の伝搬路減衰がなく、電力的観点からも有利である。

また、上述したようにレーザ光を無線信号で強度変調する方法では使用帯域幅が広くなり、例えば６０ＧＨｚ帯の無線周波数をアクセスポイントで発生させる場合に６０ＧＨｚ以上の帯域幅が必要になる。
ところが、ＷＤＭ?ＭＵＸ（ＷＤＭ多重器）・ＷＤＭ?ＤＥＭＵＸ（ＷＤＭ逆多重器）の多重チャネル数増加に伴って、１チャネルあたりの通過帯域は通常狭まり、チャネル間隔が１００ＧＨｚ間隔から５０ＧＨｚ間隔、さらに２５ＧＨｚ間隔といったように狭帯域になる。

５０ＧＨｚ間隔以下のＷＤＭ多重器では６０ＧＨｚ帯以上の帯域幅の信号は通過させることができないから、従来の方法ではＡＷＧ等を用いたＷＤＭは非常に困難であった。
これに対して、本発明は中間周波数帯信号で変調するため、帯域幅は極めて狭く、ＡＷＧのウィンドウにも十分に収まるものである。

（実施例３）
図９は上記実施例２の別実施例である。概ねの構成は同一であるが、基地局の光変調器（レーザ光源を含む）（１４・１５）からの出力信号と光検波器（１６）への入力信号とを光サーキュレータ（８０）を用いて多重分離する。
光サーキュレータは伝達可能方向特性を有する３端子デバイスであり、公知のように上り・下りの信号を多重分離する際に用いられる。本発明で複信方式にＴＤＤ（時分割）方式を用いる場合には特に好適である。なお、光スイッチを用いても良い。

光サーキュレータ（８０）とＡＷＧ（５３）の１つのチャネルを１本の光ファイバ（８１）で接続する。
同様に、アクセスポイント側にも光サーキュレータ（８２）を設けて、カプラ（６０）に入力する信号と、カプラ（６９）から出力される信号（上りリンク）とを多重分離してＡＷＧ（５３）と１本の光ファイバ（８３）で接続する。
光サーキュレータ（８０）を用いることで全２重通信が可能となることから、基地局の入出力光信号を１本の光ファイバによってＡＷＧ（５３）と通信することが可能であり、ＡＷＧのチャネル数を半減することができる。

実施例３における各光スペクトラムを図１０（Ａ）（Ｂ）、図１１（Ｃ）（Ｄ）に示す。
図１０（Ａ）は図０の光変調器λ1から出力された信号の光スペクトラムであり、波長λ1の無変調キャリア（４０）、側波帯光変調信号（４１）が、ＡＷＧで上り及び下りリンクに割り当てたウィンドウ（４６）の帯域に収まっていることがわかる。

そして、図１０（Ｂ）はレーザ光源（６８）から出力される波長λ2のローカル光（４２）であり、図１１（Ａ）は光路（７０）とカプラによりローカル光（４２）がアクセスポイントにおいて合波された光スペクトラムである。
また、カプラ（６９）における光スペクトラムが図１１（Ｄ）であり、このようにいずれのスペクトラムもＡＷＧのウィンドウの帯域に収めることができる。

なお、図６および９では基地局、アクセスポイントをそれぞれ１基ずつ表示したが、本実施例は基地局は１基以上の任意の基数、アクセスポイントは複数からなる任意の構成をとることができる。特に、ミリ波帯等において高密度にアクセスポイントを設置しなければならない場合に、本発明の通信システムは好適である。

本発明は通信システムを提供するものであり、特にミリ波帯等の高い周波数帯を利用する無線通信ネットワークと、光ファイバ伝送路を融合した光無線融合通信システムに用いることができる。無線通信ネットワークとしては広域の無線ＬＡＮシステム、映像多重伝送システム、無線ホームリンク、無線路車間（車車間）通信システムなどに用いると好適である。

本発明第１実施例の全体構成図である。 各変調器から出力された光スペクトラムの説明図である。 各検波器に入力される光スペクトラムの説明図である。 本発明第２実施例の全体構成図である。 本発明に係るＡＷＧの説明図である。 第２実施例における基地局及びアクセスポイント各１基からなるシステムの構成図である。 第２実施例における各変調器から出力された光スペクトラムの説明図である。 第２実施例における各検波器に入力される光スペクトラムの説明図である。 第３実施例における基地局及びアクセスポイント各１基からなるシステムの構成図である。 第３実施例における各変調器から出力された光スペクトラムの説明図である。 第３実施例における各検波器に入力される光スペクトラムの説明図である。 従来の実施例の説明図である。

符号の説明

１ 通信システム
１０ 基地局
１１ アクセス制御装置
１２ 変調器
１３ 復調器
１４ レーザ光源
１５ 光変調器
１６ 光検波器
２０ 中継基地局（アクセスポイント）
２１ 光検波器
２２ レーザ光源
２３ カプラ
２４ フィルタ
２５ アンプ
２６ アンテナ
２７ スイッチ
２８ 自己ヘテロダイン受信回路
３０ 光ファイバ伝送路

Claims (12)

1. 光ファイバ伝送路で互いに接続された基地局とアクセスポイントとを有する双方向の通信システムにおいて、
   基地局が、
   第１の周波数である第１光信号を発生する第１レーザ光源と、
   中間周波数帯信号で該第１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）光変調信号に変調し、光ファイバ伝送路を介して下り光変調信号として送信する第１光変調手段と、
   光ファイバ伝送路を介して受信した上り光変調信号を検波し中間周波数帯信号に変換する第１光検波手段とを備え、
   アクセスポイントが、
   第１の周波数と所定周波数だけ異なる第２の周波数である第２光信号を発生する第２レーザ光源と、
   光ファイバ伝送路を介して受信した下り光変調信号と、該第２光信号とを混合する光混合手段と、
   該光混合手段で混合された光信号を光へテロダイン検波して該所定周波数の無線変調信号に変換する第２光検波手段とを備えて、
   該第２光検波手段が、無線変調信号に変換する際に無変調キャリアと無線変調信号を生成し、アンテナが両信号を放射すると共に、
   該アクセスポイントが、
   アンテナで受信した無変調キャリアと無線変調信号との乗積成分を生成することで中間周波数帯信号に変換する自己ヘテロダイン受信手段と、
   変換された該中間周波数帯信号で該第２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）光変調信号に変調し、光ファイバ伝送路を介して上り光変調信号として送信する第２光変調手段とをさらに備える
   ことを特徴とする通信システム。
2. 前記アクセスポイントにおいて、
   送信時と受信時の信号の流れを切り替えるタイミング回路及びスイッチを備え、
   送信時には前記第２光検波手段からの無線周波数帯信号をアンテナに流す一方、
   受信時には該アンテナで受信した無線周波数帯信号を前記自己へテロダイン受信手段に入力する
   請求項１に記載の通信システム
3. 前記通信システムが、単数又は複数の基地局と、複数のアクセスポイントを有し、
   該基地局と該アクセスポイントとの通信信号を波長分割多重により合波及び分波して前記光ファイバ伝送路を介して伝送する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
4. 前記光ファイバ伝送路において、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）又は薄膜フィルタ（ＴＦＦ）により各基地局及び各アクセスポイント間の上り光変調信号及び下り光変調信号を波長分割多重方式（ＷＤＭ）で通信する
   ことを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
5. 前記基地局に、
   第１光変調手段からの下り光変調信号と、第１光検波手段に入力される上り光変調信号とを多重分離する第１多重分離手段を備え、
   前記アクセスポイントに、
   光ファイバ伝送路を介して受信した下り光変調信号と、光ファイバ伝送路を介して送信する上り光変調信号とを多重分離する第２多重分離手段を備えた
   ことを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
6. 前記通信システムにおける無線変調信号が、ミリ波帯である
   請求項１ないし５のいずれかに記載の通信システム。
7. 光ファイバ伝送路で互いに接続された基地局とアクセスポイントとの間の双方向の通信方法であって、
   基地局において、
   第１の周波数である第１光信号を発生する第１レーザ光源を用い、
   中間周波数帯信号で該第１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）光変調信号に変調し、
   光ファイバ伝送路を介してそれを下り光変調信号として送信すると共に、
   光ファイバ伝送路を介して受信した上り光変調信号を検波し、中間周波数帯信号に変換する一方、
   アクセスポイントにおいて、
   第１の周波数と所定周波数だけ異なる第２の周波数である第２光信号を発生する第２レーザ光源を用い、
   光ファイバ伝送路を介して受信した下り光変調信号と、該第２光信号とを混合し、
   該混合された光信号を光へテロダイン検波して該所定周波数の無線変調信号に変換し、その際、無変調キャリアと無線変調信号を生成し、アンテナから両信号を放射すると共に、
   アンテナで受信した無変調キャリアと無線変調信号との乗積成分を生成することで中間周波数帯信号に変換し、該中間周波数帯信号で該第２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）光変調信号に変調し、光ファイバ伝送路を介して上り光変調信号として送信する
   ことを特徴とする通信方法。
8. 前記アクセスポイントにおいて、
   送信時と受信時の信号の流れを切り替える構成であって、
   送信時には前記第２光検波手段からの無線周波数帯信号をアンテナに流す一方、
   受信時には該アンテナで受信した無線周波数帯信号を前記自己へテロダイン受信手段に入力する
   ことを特徴とする請求項７に記載の通信方法。
9. 前記通信方法が、単数又は複数の基地局と、複数のアクセスポイントとの間の通信方法であって、
   該基地局と該アクセスポイントとの通信信号を波長分割多重により合波及び分波して前記光ファイバ伝送路を介して伝送する
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載の通信方法。
10. 前記光ファイバ伝送路において、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）又は薄膜フィルタ（ＴＦＦ）により各基地局及び各アクセスポイント間の上り光変調信号及び下り光変調信号を波長分割多重方式（ＷＤＭ）で通信する
    ことを特徴とする請求項９に記載の通信方法。
11. 前記基地局において、
    下り光変調信号と、上り光変調信号とを多重分離すると共に、
    前記アクセスポイントにおいて、
    下り光変調信号と、上り光変調信号とを多重分離する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の通信方法。
12. 前記通信方法における無線変調信号が、ミリ波帯である
    請求項７ないし１１のいずれかに記載の通信方法。

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