JP6750199B2

JP6750199B2 - 通信装置および通信システム

Info

Publication number: JP6750199B2
Application number: JP2015190356A
Authority: JP
Inventors: アレクサンダーニコラビッチロズキン
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2015-09-28
Publication date: 2020-09-02
Anticipated expiration: 2035-09-28
Also published as: JP2017069648A; US9793995B2; US20170093495A1

Description

本発明は、複数のアンテナを使用して複数の信号を送信する通信装置および通信システムに係わる。

無線通信システムを構築するためのコストを削減する技術の１つとして、分散アンテナシステム（ＤＡＳ：Distributed Antenna System）が実用化されている。分散アンテナシステムにおいては、送信信号を処理する信号処理装置と無線信号を出力する無線装置とが分離されている。以下の記載においては、信号処理装置を「デジタル処理ユニット」と呼ぶことがある。また、無線装置を「遠隔無線ユニット（ＲＲＵ：Remote Radio Unit）」または「遠隔無線ヘッド（ＲＲＨ：Remote Radio Head）」と呼ぶことがある。

デジタル処理ユニットと遠隔無線ユニットとの間の伝送は、たとえば、光ファイバ無線（ＲｏＦ：Radio over Fiber）により実現される。光ファイバ無線においては、光ファイバを介して無線周波数信号または中間周波数信号が伝送される。

デジタル処理ユニットは、例えば、データ信号をアップコンバートして無線周波数信号（以下、ＲＦ信号）を生成する。この場合、デジタル処理ユニットは、このＲＦ信号を光ＲＦ信号に変換し、光ファイバを介して遠隔無線ユニットへ送信する。遠隔無線ユニットは、受信した光ＲＦ信号を電気信号に変換して増幅する。そして、遠隔無線ユニットは、増幅したＲＦ信号をアンテナを介して移動端末へ送信する。

上述の構成において、アンテナを介して移動端末へ送信するＲＦ信号のパワーを十分に大きくするために、遠隔無線ユニットは、ＲＦ信号を増幅する大電力増幅器を備える。ここで、大電力増幅器は、増幅効率を高くするために、利得飽和状態に近い領域で動作するように制御される。このため、増幅器の出力信号の歪みを補償する機能が要求される。一例としては、増幅器の出力信号を表すフィードバック信号がデジタル処理ユニットに送信される。そして、デジタル処理ユニットは、このフィードバック信号を利用して、増幅器の出力信号の歪み成分を抑制または補償するように送信信号を補正する。この結果、遠隔無線ユニットは、歪みが抑制された信号を出力することができる。なお、この機能は、プリディストーションと呼ばれることがある。また、プリディストーションを行う回路は、プリディストータと呼ばれることがある。

上記構成において、信号処理（プリディストーションを含む）は、デジタル処理ユニットにおいて行われる。このため、遠隔無線ユニットの構成を簡単にすることができる。特に、デジタル処理ユニットに複数の遠隔無線ユニットが接続される構成においては、通信システム全体のコストが大きく削減され得る。

なお、プリディストータと電力増幅器とを離れた位置に配置した送信システムは、例えば、特許文献１に記載されている。また、関連する技術が下記の非特許文献１〜３に記載されている。

特開２０１４−１０３５７１号公報

H. S. Chung et al, "Design of RoF based Mobile Fronthaul Link with Multi-IF Carrier for LTE/LTE-A Signal Transmission," IEEE MWP/APMW 2014, Sapporo, Japan. Changyo Han, Seung-Hyun Cho, Hwan Seok Chung, Sang Soo Lee and Jonghyun Lee, "Experimental Comparison of the Multi-IF Carrier Generation Methods in IF-over-Fiber System Using LTE Signals," MWP 2014, Sapporo, Japan. Lei Ding et al., "A Robust Digital Baseband Predistorter Constructed Using Memory Polynomials," IEEE Transaction On Communications, Vol. 52, No 1, Jan. 2004.

無線リンクの容量を大きくするために、複数のアンテナを使用して複数の無線信号を送信するマルチアンテナシステムが実用化されている。マルチアンテナシステムの一例として、例えば、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムにおいては、複数の送信アンテナから送信される複数の無線信号が複数の受信アンテナにより受信される。

さらに、上述した遠隔無線ユニットに複数の送信アンテナを設ける構成が提案されている。この構成においては、複数の信号がデジタル処理ユニットから遠隔無線ユニットへ光ファイバを介して伝送される。そして、遠隔無線ユニットは、各信号をそれぞれ増幅した後にアンテナを介して出力する。しかしながら、この構成において、複数の増幅器の出力信号に対して効率的にプリディストーションを行う方法は知られていない。なお、複数の増幅器の出力信号を表す複数のフィードバック信号を遠隔無線ユニットからデジタル処理ユニットへ伝送するためには、複数の光ファイバが必要であり、通信システムのコストが高くなるおそれがある。

本発明の１つの側面に係わる目的は、信号処理装置から遠隔無線装置へ複数の信号が伝送される通信システムにおいて、遠隔無線装置において増幅された各信号の状態を信号処理装置へ効率的に通知する構成を提供することである。

本発明の１つの態様の通信装置は、信号処理装置において生成される無線周波数の発振信号および複数の送信信号を伝送する光信号を電気信号に変換する変換回路と、前記電気信号から前記発振信号を抽出する抽出器と、前記電気信号から前記複数の送信信号を再生する再生器と、前記抽出器により抽出された発振信号を利用して、前記再生器により再生された複数の送信信号を伝送する複数の無線周波数信号を生成する無線周波数信号生成器と、前記複数の無線周波数信号を増幅する複数の増幅器と、前記複数の増幅器により増幅された複数の無線周波数信号を出力する複数のアンテナと、前記複数の増幅器により増幅された複数の無線周波数信号からフィードバック信号を生成するフィードバック回路と、前記フィードバック信号を光信号に変換して前記信号処理装置へ送信する送信回路と、を有する。

上述の態様によれば、信号処理装置から遠隔無線装置へ複数の信号が伝送される通信システムにおいて、遠隔無線装置において増幅された各信号の状態を信号処理装置へ効率的に通知することができる。

光ファイバ無線を使用する通信システムの一例を示す図である。第１の実施形態に係わるデジタル処理ユニットの一例を示す図である。デジタル処理ユニットと遠隔無線ユニットとの間で伝送される光信号の周波数配置の一例を示す図である。第１の実施形態に係わる遠隔無線ユニットの一例を示す図である。ダウンリンクおよびアップリンクで光ファイバを共有する構成の一例を示す図である。第２の実施形態に係わるデジタル処理ユニットの一例を示す図である。第２の実施形態に係わる遠隔無線ユニットの一例を示す図である。

図１は、光ファイバ無線（ＲｏＦ：Radio over Fiber）を使用する通信システムの一例を示す。図１に示す通信システムは、デジタル処理ユニット１００、遠隔無線ユニット２００、およびデジタル処理ユニット１００と遠隔無線ユニット２００とを接続する光ファイバケーブル３００を備える。

デジタル処理ユニット１００は、複数の変調器１−１〜１−ｎ、複数の発振器２−１〜２−ｎ、コンバイナ３、Ｅ／Ｏ回路４を備える。変調器１−１〜１−ｎには、それぞれ送信信号１〜ｎが与えられる。送信信号１〜ｎは、この例では、それぞれＩ成分およびＱ成分で表されている。また、変調器１−１〜１−ｎには、それぞれ対応する発振器２−１〜２−ｎにより生成される発振信号ＩＦ１〜ＩＦｎが与えられる。発振信号ＩＦ１〜ＩＦｎの周波数は、互いに異なっている。また、発振信号ＩＦ１〜ＩＦｎは、この実施例では、中間周波数帯に配置されている。

変調器１−１〜１−ｎは、それぞれ送信信号１〜ｎで発振信号ＩＦ１〜ＩＦｎを変調することにより、変調信号１〜ｎを生成する。コンバイナ３は、変調信号１〜ｎを足し合わせる。そして、Ｅ／Ｏ回路４は、コンバイナ３の出力信号を光信号に変換する。なお、Ｅ／Ｏ回路４は、例えば、レーザ素子を含んで構成される。そして、Ｅ／Ｏ回路４から出力される光信号は、光ファイバケーブル３００を介して遠隔無線ユニット２００へ伝送される。即ち、送信信号１〜ｎは、ＩＦｏＦ（Intermediate Frequency over Fiber）により遠隔無線ユニット２００へ伝送される。尚、ＩＦｏＦは、ＲｏＦの１つの形態である。ここで、送信信号１〜ｎのキャリア（発振信号ＩＦ１〜ＩＦｎ）の周波数は、互いに異なっている。したがって、送信信号１〜ｎは、周波数分割多重で遠隔無線ユニット２００へ伝送される。なお、送信信号１〜ｎは、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）モードで多重化されるようにしてもよい。

遠隔無線ユニット２００は、Ｏ／Ｅ回路１１、複数の復調器１２−１〜１２−ｎ、複数の発振器１３−１〜１３−ｎ、複数のミキサ１４−１〜１４−ｎ、複数の増幅器１５−１〜１５−ｎ、複数のアンテナ１６−１〜１６−ｎを備える。そして、遠隔無線ユニット２００は、デジタル処理ユニット１００から出力される光信号を光ファイバケーブル３００を介して受信する。

Ｏ／Ｅ回路１１は、受信した光信号を電気信号に変換する。この電気信号は、変調信号１〜ｎを含んでいる。なお、Ｏ／Ｅ回路１１は、例えば、フォトダイオードを含んで構成される。復調器１２−１〜１２−ｎは、それぞれ、発振器１３−１〜１３−ｎにより生成される発振信号ＩＦ１〜ＩＦｎを利用して、Ｏ／Ｅ回路１１の出力信号に含まれている変調信号１〜ｎを復調する。なお、デジタル処理ユニット１００の発振器２−１〜２−ｎにより生成される発振信号ＩＦ１〜ＩＦｎの周波数と、遠隔無線ユニット２００の発振器１３−１〜１３−ｎにより生成される発振信号ＩＦ１〜ＩＦｎの周波数とは、それぞれ実質的に同じである。よって、復調器１２−１〜１２−ｎによりベースバンド領域の送信信号１〜ｎが再生される。

ミキサ１４−１〜１４−ｎは、それぞれ無線周波数の発振信号ＬＯを用いて送信信号１〜ｎをアップコンバートしてＲＦ信号１〜ｎを生成する。なお、復調器１２−１〜１２−ｎとミキサ１４−１〜１４−ｎとの間にそれぞれ変調器を設けてもよい。この場合、ミキサ１４−１〜１４−ｎは、それぞれ発振信号ＬＯを用いて対応する変調信号をアップコンバートしてＲＦ信号１〜ｎを生成する。発振信号ＬＯは、後で詳しく説明するが、１つの実施例では、デジタル処理ユニット１００において生成され、光ファイバケーブル３００を介して遠隔無線ユニット２００に伝送される。増幅器１５−１〜１５−ｎは、それぞれＲＦ信号１〜ｎを増幅する。増幅器１５−１〜１５−ｎは、この実施例では、大電力増幅器（ＨＰＡ：High Power Amplifier）である。アンテナ１６−１〜１６−ｎは、それぞれ増幅器１５−１〜１５−ｎにより増幅されたＲＦ信号１〜ｎを出力する。

上記構成の通信システムにおいて、ＲＦ信号１〜ｎが増幅器１５−１〜１５−ｎにより増幅されると、ＲＦ信号１〜ｎの波形が歪むことがある。このため、遠隔無線ユニット２００は、増幅器１５−１〜１５−ｎにより増幅されたＲＦ信号１〜ｎからフィードバック信号を生成し、そのフィードバック信号をデジタル処理ユニット１００へ送信する機能を備える。また、デジタル処理ユニット１００は、このフィードバック信号に基づいて送信信号１〜ｎを補正する機能（すなわち、プリディストーション機能）を備える。

なお、本発明の実施形態に係わる通信システムは、例えば、ＭＩＭＯシステムに適用され得る。ただし、遠隔無線ユニット２００に実装されるアンテナは、特に限定されるものではなく、例えば、ハニカムアンテナ等であってもよい。

＜第１の実施形態＞
図２は、本発明の第１の実施形態に係わるデジタル処理ユニットの一例を示す。この実施例では、デジタル処理ユニット１００は、送信信号１、２を遠隔無線ユニット２００へ送信するものとする。また、送信信号１、２は、それぞれＩ成分およびＱ成分で表されている。ただし、デジタル処理ユニット１００から遠隔無線ユニット２００へ伝送される送信信号の数は、特に限定されるものではなく、３以上の送信信号が伝送されるようにしてもよい。

デジタル処理ユニット１００は、図２に示すように、プリディストータ２１−１、２１−２、変調器２２−１、２２−２、発振器２３−１、２３−２、コンバイナ２４、Ｄ／Ａコンバータ２５、帯域通過フィルタ２６、発振器２７、コンバイナ２８、Ｅ／Ｏ回路２９、Ｏ／Ｅ回路３０、ミキサ３１、Ａ／Ｄコンバータ３２、コントローラ３３を備える。なお、デジタル処理ユニット１００は、図２に示していない他の回路要素を備えていてもよい。

プリディストータ２１−１、２１−２は、それぞれコントローラ３３から与えられる補正指示に従って送信信号１、２の波形に歪みを与える。なお、プリディストータの構成および動作は、公知の技術により実現可能なので説明を省略する。また、プリディストータを用いて送信信号に歪みを与える処理は、送信信号を補正する処理の一例である。

変調器２２−１は、発振器２３−１により生成される発振信号ＩＦ１を利用して、プリディストータ２１−１により補正された送信信号１から変調信号１を生成する。この例では、変調器２２−１および発振器２３−１は、デジタル領域で送信信号１から変調信号１を生成する。この場合、変調器２２−１は、送信信号１のＩ成分に「cos(2πf₁t)」を乗算し、送信信号１のＱ成分に「-sin(2πf₁t)」を乗算することにより、変調信号１を生成してもよい。f₁は、発振信号ＩＦ１の周波数を表す。同様に、変調器２２−２は、発振器２３−２により生成される発振信号ＩＦ２を利用して、プリディストータ２１−２により補正された送信信号２から変調信号２を生成する。ただし、発振信号ＩＦ１、ＩＦ２の周波数は、互いに異なっている。また、発振信号ＩＦ１、ＩＦ２は、中間周波数帯に配置されている。

コンバイナ２４は、変調信号１、２を足し合わせる。Ｄ／Ａコンバータ２５は、コンバイナ２４の出力信号をアナログ信号に変換する。このアナログ信号は、変調信号１および変調信号２を表す。なお、変調器２２−１、２２−２がアナログ変調信号を生成する構成においては、Ｄ／Ａコンバータ２５は不要である。帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２６は、Ｄ／Ａ変換器２５の出力信号をフィルタリングする。帯域通過フィルタ２６は、中間周波数を通過させ、他の周波数成分を遮断する。なお、デジタル処理ユニット１００は、帯域通過フィルタ２６の代わりに、低域通過フィルタを使用してもよい。

発振器２７は、無線周波数の発振信号ＬＯを生成する。コンバイナ２８は、帯域通過フィルタ２６の出力信号に、発振器２７により生成される発振信号ＬＯを足し合わせる。すなわち、変調信号１、変調信号２、発振信号ＬＯを含む信号が生成される。Ｅ／Ｏ回路２９は、コンバイナ２８の出力信号を光信号に変換する。Ｅ／Ｏ回路２９は、例えば、レーザ素子を含んで構成される。そして、Ｅ／Ｏ回路２９から出力される光信号は、光ファイバケーブル３００Ｄを介して遠隔無線ユニット２００へ伝送される。

図３は、デジタル処理ユニット１００と遠隔無線ユニット２００との間で伝送される光信号の周波数配置の一例を示す。デジタル処理ユニット１００から遠隔無線ユニット２００へ送信される光信号は、変調信号１、変調信号２、発振信号ＬＯを伝送する。変調信号１、２は、中間周波数帯に配置されている。発振信号ＬＯは、無線周波数帯に配置されている。なお、フィードバック信号については、後で説明する。

図３に示すように、変調信号１、２のキャリア周波数（ＩＦ１、ＩＦ２）は互いに異なっている。よって、変調信号１、２は、周波数分割多重（或いは、ＦＤＤモード）で遠隔無線ユニット２００へ伝送される。

Ｏ／Ｅ回路３０、ミキサ３１、Ａ／Ｄコンバータ３２、コントローラ３３は、遠隔無線ユニット２００から光ファイバケーブル３００Ｕを介して受信する光信号を処理する。したがって、Ｏ／Ｅ回路３０、ミキサ３１、Ａ／Ｄコンバータ３２、コントローラ３３については後で説明する。

図４は、本発明の第１の実施形態に係わる遠隔無線ユニットの一例を示す。この実施例では、遠隔無線ユニット２００は、デジタル処理ユニット１００から送信される光信号を光ファイバケーブル３００Ｄを介して受信する。

遠隔無線ユニット２００は、図４に示すように、Ｏ／Ｅ回路４１、発振器４２−１、４２−２、復調器４３−１、４３−２、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）４４−１、４４−２、発振器４５、変調器４６−１、４６−２、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）４７、ミキサ４８−１、４８−２、増幅器４９−１、４９−２、分岐器５０−１、５０−２、アンテナ５１−１、５１−２、スイッチ回路５２、Ｅ／Ｏ回路５３を備える。なお、遠隔無線ユニット２００は、図４に示していない他の回路要素を備えていてもよい。

Ｏ／Ｅ回路４１は、デジタル処理ユニット１００から光ファイバケーブル３００Ｄを介して受信する光信号を電気信号に変換する。この電気信号は、図３に示す発振信号ＬＯ、変調信号１、変調信号２を含む。ここで、変調信号１のキャリア周波数はＩＦ１であり、変調信号２のキャリア周波数はＩＦ２である。なお、Ｏ／Ｅ回路４１は、例えば、フォトダイオードを含んで構成される。

発振器４２−１は、発振信号ＩＦ１を生成する。発信器４２−１により生成される発振信号ＩＦ１の周波数は、デジタル処理ユニット１００の発振器２３−１により生成される発振信号と実質的に同じである。すなわち、発信器４２−１により生成される発振信号ＩＦ１の周波数は、変調信号１のキャリア周波数と同じである。

復調器４３−１は、発信器４２−１により生成される発振信号ＩＦ１を利用して変調信号１を復調する。この例では、復調器４３−１は、位相回路４３ｐ、ミキサ４３ｉ、４３ｑを備える。この場合、位相回路４３ｐは、発振器４２−１により生成される発振信号ＩＦ１から互いに位相が９０度異なる１組の発振信号を生成する。ミキサ４３ｉは、Ｏ／Ｅ回路４１の出力信号に一方の発振信号を掛け合わせることにより、ベースバンド送信信号１のＩ成分を再生する。また、ミキサ４３ｑは、Ｏ／Ｅ回路４１の出力信号に他方の発振信号を掛け合わせることにより、ベースバンド送信信号１のＱ成分を再生する。

発振器４２−２および復調器４３−２の構成および動作は、実質的に発振器４２−１および復調器４３−１と同じである。ただし、発振器４２−１により生成される発振信号ＩＦ２の周波数は、変調信号２のキャリア周波数と実質的に同じである。したがって、復調器４３−２は、ベースバンド送信信号２のＩ成分およびＱ成分を再生する。

低域通過フィルタ４４−１は、復調器４３−１により再生されたベースバンド送信信号１のＩ成分およびＱ成分から高周波成分を除去する。同様に、低域通過フィルタ４４−２は、復調器４３−２により再生されたベースバンド送信信号２のＩ成分およびＱ成分から高周波成分を除去する。

発振器４５は、所定の中間周波数の発振信号ＩＦ０を生成する。発振信号ＩＦ０の周波数は、ＩＦ１およびＩＦ２に近似していることが好ましい。一例としては、ＩＦ０は、ＩＦ１およびＩＦ２の平均であってもよい。

変調器４６−１は、復調器４３−１により再生されるベースバンド送信信号１で発振信号ＩＦ０を変調することにより再変調信号１を生成する。この実施例では、変調器４６−１は、位相回路４６ｐ、ミキサ４６ｉ、４６ｑ、コンバイナ４６ｃを備える。この場合、位相回路４６ｐは、発振器４５により生成される発振信号ＩＦ０から互いに位相が９０度異なる１組の発振信号を生成する。ミキサ４６ｉは、ベースバンド送信信号１のＩ成分に一方の発振信号を掛け合わせることにより、再変調信号１のＩ成分を生成する。また、ミキサ４６ｑは、ベースバンド送信信号１のＱ成分に他方の発振信号を掛け合わせることにより、再変調信号１のＱ成分を生成する。そして、コンバイナ４６ｃは、再変調信号１のＩ成分およびＱ成分を足し合わせて出力する。すなわち、変調器４６−１は、再変調信号１を生成する。

変調器４６−２の構成および動作は、実質的に変調器４６−１と同じである。ただし、変調器４６−２は、復調器４３−２により再生されるベースバンド送信信号２で発振信号ＩＦ０を変調することにより再変調信号２を生成する。なお、この実施例では、再変調信号１、２のキャリア周波数は互いに同じである。すなわち、再変調信号１、２のキャリア周波数は、いずれもＩＦ０である。

帯域通過フィルタ４７は、Ｏ／Ｅ回路４１の出力信号をフィルタリングする。ここで、帯域通過フィルタ４７の通過帯の中心周波数は、発振信号ＬＯの周波数と実質的に同じである。すなわち、帯域通過フィルタ４７は、受信光信号から発振信号ＬＯを抽出する。

ミキサ４８−１は、変調器４６−１により生成される再変調信号１に、帯域通過フィルタ４７により抽出された発振信号ＬＯを掛け合わせる。同様に、ミキサ４８−２は、変調器４６−２により生成される再変調信号２に発振信号ＬＯを掛け合わせる。この結果、再変調信号１、２は、それぞれ無線周波数帯にアップコンバートされる。以下の記載では、アップコンバードされた再変調信号１、２をそれぞれＲＦ１、ＲＦ２と表記することがある。尚、この実施例では、再変調信号ＲＦ１、ＲＦ２のキャリア周波数は互いに同じである。具体的には、再変調信号ＲＦ１、ＲＦ２のキャリア周波数は、いずれもＬＯ＋ＩＦ０である。ＬＯは、デジタル処理ユニット１００の発振器２７の発振周波数である。また、ＩＦ０は、発振器４５の発振周波数である。

増幅器４９−１は、再変調信号ＲＦ１を増幅する。分岐器５０−１は、増幅器４９−１により増幅された再変調信号ＲＦ１を分岐してアンテナ５１−１およびスイッチ回路５２に導く。よって、再変調信号ＲＦ１は、アンテナ５１−１を介して出力される。同様に、増幅器４９−２は、再変調信号ＲＦ２を増幅する。分岐器５０−２は、増幅器４９−２により増幅された再変調信号ＲＦ２を分岐してアンテナ５１−２およびスイッチ回路５２に導く。よって、再変調信号ＲＦ２は、アンテナ５１−２を介して出力される。なお、この実施例では、増幅器４９−１、４９−２は大電力増幅器である。また、分岐器５０−１、５０−２は、例えば、方向性結合器で実現してもよい。

スイッチ回路５２は、スイッチ制御信号に従って、増幅器４９−１から出力される再変調信号ＲＦ１または増幅器４９−２から出力される再変調信号ＲＦ２を交互に選択する。この結果、再変調信号ＲＦ１および再変調信号ＲＦ２が時間分割多重されたフィードバック信号が生成される。ここで、再変調信号ＲＦ１および再変調信号ＲＦ２のキャリア周波数は、図３に示すように、互いに同じである。ただし、再変調信号ＲＦ１または再変調信号ＲＦ２は、異なる時間スロットに配置される。なお、スイッチ制御信号は、デジタル処理ユニット１００のコントローラ３３により生成される。

Ｅ／Ｏ回路５３は、スイッチ回路５２から出力されるフィードバック信号を光信号に変換する。Ｅ／Ｏ回路５３は、例えば、レーザ素子を含んで構成される。そして、Ｅ／Ｏ回路５３により生成される光信号は、光ファイバケーブル３００Ｕを介してデジタル処理ユニット１００へ伝送される。この光信号は、時間分割多重で多重化された再変調信号ＲＦ１および再変調信号ＲＦ２を伝送する。再変調信号ＲＦ１および再変調信号ＲＦ２は、ＴＤＤ（Time Division Duplex）モードで多重化されるようにしてもよい。

遠隔無線ユニット２００のＥ／Ｏ回路５３により生成される光信号は、光ファイバケーブル３００Ｕを介して伝送され、図２に示すデジタル処理ユニット１００のＯ／Ｅ回路３０により電気信号に変換される。Ｏ／Ｅ回路３０は、例えば、フォトダイオードを含んで構成される。

ミキサ３１は、Ｏ／Ｅ回路３０の出力信号（すなわち、遠隔無線ユニット２００により生成されるフィードバック信号）に、発振器２７により生成される発振信号ＬＯを掛け合わせる。ここで、フィードバック信号に多重化されている再変調信号ＲＦ１および再変調信号ＲＦ２は、遠隔無線ユニット２００において発振信号ＬＯを利用して無線帯域にアップコンバートされている。したがって、この発振信号ＬＯを利用して受信フィードバック信号をダウンコンバートすれば、中間周波数帯の再変調信号１、２が再生される。このように、遠隔無線ユニット２００におけるアップコンバートおよびデジタル処理ユニット１００におけるダウンコンバートにおいて同じ発振信号ＬＯが使用されるので、デジタル処理ユニット１００は、周波数オフセットなしで、再変調信号１、２を再生することができる。

Ａ／Ｄコンバータ３２は、ミキサ３１の出力信号をデジタル信号に変換する。このデジタル信号は、ダウンコンバートされた再変調信号１、２が多重化されたフィードバック信号を表す。

コントローラ３３は、スイッチ制御信号を生成する。スイッチ制御信号は、たとえば、所定の周期で再変調信号ＲＦ１または再変調信号ＲＦ２を交互に選択する指示を表す。また、スイッチ制御信号は、遠隔無線ユニット２００に伝送され、スイッチ回路５２に与えられる。ここで、デジタル処理ユニット１００から遠隔無線ユニット２００へのスイッチ制御信号の伝送は、任意の方法で実現することができる。例えば、スイッチ制御信号は、送信信号１または送信信号２に重畳されて遠隔無線ユニット２００に伝送されるようにしてもよい。この場合、遠隔無線ユニット２００は、送信信号１または送信信号２に重畳されているスイッチ制御信号を検出してスイッチ回路５２に与える検出回路を備える。

コントローラ３３は、フィードバック信号に基づいて、プリディストータ２１−１、２１−２に与える補正指示を生成する。例えば、スイッチ制御信号が再変調信号ＲＦ１を指定するときは、コントローラ３３は、フィードバック信号として、中間周波数にダウンコンバートされた再変調信号１を受信する。この場合、コントローラ３３は、フィードバック信号の波形を好適な状態に制御するための補正指示を生成し、プリディストータ２１−１に与える。これにより、遠隔無線ユニット２００において増幅器４９−１から出力される再変調信号ＲＦ１の歪みが補償または抑制される。一方、スイッチ制御信号が再変調信号ＲＦ２を指定するときは、コントローラ３３は、フィードバック信号として、中間周波数にダウンコンバートされた再変調信号２を受信する。この場合、コントローラ３３は、フィードバック信号の波形を好適な状態に制御するための補正指示を生成し、プリディストータ２１−２に与える。これにより、遠隔無線ユニット２００において増幅器４９−２から出力される再変調信号ＲＦ２の歪みが補償または抑制される。なお、コントローラ３３は、中間周波数のフィードバック信号をベースバンド信号に変換した後に補正指示を生成してもよい。

このように、第１の実施形態の通信システムにおいては、遠隔無線ユニット２００において生成される複数の無線周波数信号（実施例では、再変調信号ＲＦ１、ＲＦ２）が時間分割多重（或いは、ＴＤＤモード）で多重化されてデジタル処理ユニット１００へ送信される。すなわち、フィードバック信号は、１本の回線を介して遠隔無線ユニット２００からデジタル処理ユニット１００へ伝送される。したがって、遠隔無線ユニット２００が複数のアンテナを備える構成であっても、フィードバック信号を伝送するために複数の光ファイバケーブルを設ける必要はない。

また、送信信号と共に発振信号ＬＯがＲｏＦでデジタル処理ユニット１００から遠隔無線ユニット２００へ伝送され、遠隔無線ユニット２００は、その発振信号ＬＯを使用して複数の送信信号をそれぞれ無線周波数帯へアップコンバートして複数の無線周波数信号を生成する。遠隔無線ユニット２００は、複数の無線周波数信号が多重化されたフィードバック信号をデジタル処理ユニット１００へ送信する。そして、デジタル処理ユニット１００は、発振信号ＬＯを使用してフィードバック信号をダウンコンバートし、ダウンコンバードされたフィードバック信号に基づいて送信信号を補正する。したがって、デジタル処理ユニット１００は、遠隔無線ユニット２００に設けられている増幅器の出力信号を、周波数オフセットなしで精度よくダウンコンバートできる。この結果、遠隔無線ユニット２００に設けられる増幅器の出力信号の歪みが十分に補償または抑制される。

なお、図２および図４に示す実施例では、デジタル処理ユニット１００と遠隔無線ユニット２００との間にフィードバック信号を伝送するための光ファイバケーブル３００Ｕが設けられるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、第１の実施形態の通信システムは、フィードバック信号を伝送するための専用の光ファイバケーブルを備えていなくてもよい。

図５は、ダウンリンクおよびアップリンクで光ファイバを共有する構成の一例を示す。なお、ダウンリンクは、デジタル処理ユニット１００から遠隔無線ユニット２００へ信号を伝送し、アップリンクは、遠隔無線ユニット２００からデジタル処理ユニット１００へ信号を伝送する。

デジタル処理ユニット１００と遠隔無線ユニット２００との間には、光ファイバケーブル３００が設けられている。デジタル処理ユニット１００は、図２に示す構成に加えて光サーキュレータ３４を備える。光サーキュレータ３４は、ポートＰ１を介して入力される光信号をポートＰ２へ導き、ポートＰ２を介して入力される光信号をポートＰ３へ導き、ポートＰ３を介して入力される光信号をポートＰ１へ導く。同様に、遠隔無線ユニット２００は、図４に示す構成に加えて光サーキュレータ５４を備える。光サーキュレータ５４も、ポートＰ１を介して入力される光信号をポートＰ２へ導き、ポートＰ２を介して入力される光信号をポートＰ３へ導き、ポートＰ３を介して入力される光信号をポートＰ１へ導く。

デジタル処理ユニット１００において生成される光信号は、光サーキュレータ３４のポートＰ１に入力される。したがって、この光信号は、光サーキュレータ３４のポートＰ２を介して出力され、光ファイバケーブル３００を介して遠隔無線ユニット２００へ伝送される。さらに、この光信号は、光サーキュレータ５４のポートＰ１に入力され、ポートＰ２を介してＯ／Ｅ回路４１に導かれる。

遠隔無線ユニット２００において生成されるフィードバック信号は、光サーキュレータ５４のポートＰ３に入力される。したがって、フィードバック信号は、光サーキュレータ５４のポートＰ１を介して出力され、光ファイバケーブル３００を介してデジタル処理ユニット１００へ伝送される。さらに、フィードバック信号は、光サーキュレータ３４のポートＰ２に入力され、ポートＰ３を介してＯ／Ｅ回路３０に導かれる。

このように、図５に示す構成においては、ダウンリンク信号およびアップリンク信号が１本の光ファイバケーブルを介して伝送される。したがって、デジタル処理ユニット１００と遠隔無線ユニット２００との間に敷設する光ファイバの本数をさらに削減できる。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、遠隔無線ユニットにおいて複数の増幅器により増幅された複数の信号が時間分割多重で多重化されてデジタル処理ユニットへ伝送される。これに対して、第２の実施形態では、無線ユニットにおいて増幅された複数の信号が周波数分割多重で多重化されてデジタル処理ユニットへ伝送される。無線ユニットにおいて増幅された複数の信号は、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）モードで多重化されるようにしてもよい。

図６は、第２の実施形態に係わるデジタル処理ユニットの一例を示す図である。また、図７は、第２の実施形態に係わる遠隔無線ユニットの一例を示す図である。

デジタル処理ユニット１００において光信号を生成する構成および動作は、第１および第２の実施形態において実質的に同じである。即ち、デジタル処理ユニット１００は、図３に示す変調信号１、変調信号２、発振信号ＬＯを含む光信号を生成してＲｏＦで遠隔無線ユニット２００へ送信する。

遠隔無線ユニット２００において受信光信号から再変調信号ＲＦ１、ＲＦ２を生成する構成および動作は、第１および第２の実施形態においてほぼ同じである。ただし、図７に示す実施例では、復調器４３−１、４３−２により再生されたベースバンド信号に対してダイレクトコンバージョンが行われる。すなわち、変調器４６−１は、復調器４３−１により再生されるベースバンド送信信号１で発振信号ＬＯを変調することにより再変調信号ＲＦ１を生成する。同様に、変調器４６−２は、復調器４３−２により再生されるベースバンド送信信号２で発振信号ＬＯを変調することにより再変調信号ＲＦ２を生成する。

なお、第１の実施形態と同様に、第２の実施形態においても、中間周波数を介してベースバンド信号から無線周波数信号への変換を行ってもよい。また、第１の実施形態において、ダイレクトコンバージョンでベースバンド信号から無線周波数信号への変換を行ってもよい。

第２の実施形態においてフィードバック信号を生成する回路は、図７に示すように、発振器６１−１、６１−２、ミキサ６２−１、６２−２、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）６３−１、６３−２、コンバイナ６４を備える。

発振器６１−１は、発振信号ＬＯ＿ＦＢ１を生成する。発振信号ＬＯ＿ＦＢ１の周波数は、デジタル処理ユニット１００において生成される発振信号ＬＯに対してＩＦ３だけシフトしている。ＩＦ３は、中間周波数である。ミキサ６２−１は、増幅器４９−１から出力される再変調信号ＲＦ１に発振信号ＬＯ＿ＦＢ１を掛け合わせる。すなわち、再変調信号ＲＦ１は、発振信号ＬＯ＿ＦＢ１を使用してダウンコンバードされる。ここで、再変調信号ＲＦ１のキャリア周波数はＬＯである。したがって、ミキサ６２−１から出力される再変調信号１の周波数はＩＦ３である。

同様に、発振器６１−２は、発振信号ＬＯ＿ＦＢ２を生成する。発振信号ＬＯ＿ＦＢ２の周波数は、デジタル処理ユニット１００において生成される発振信号ＬＯに対してＩＦ４だけシフトしている。ＩＦ４は、ＩＦ３とは異なる中間周波数である。ミキサ６２−２は、増幅器４９−２から出力される再変調信号ＲＦ２に発振信号ＬＯ＿ＦＢ２を掛け合わせる。すなわち、再変調信号ＲＦ２は、発振信号ＬＯ＿ＦＢ２を使用してダウンコンバードされる。ここで、再変調信号ＲＦ２のキャリア周波数もＬＯである。したがって、ミキサ６２−２から出力される再変調信号２の周波数はＩＦ４である。

帯域通過フィルタ６３−１、６３−２の通過帯の中心周波数は、それぞれＩＦ３、ＩＦ４である。そして、帯域通過フィルタ６３−１、６３−２は、それぞれミキサ６２−１、６２−２の出力信号をフィルタリングする。コンバイナ６４は、フィルタリングされた再変調信号１、２を足し合わせることによりフィードバック信号を生成する。すなわち、第２の実施形態では、中間周波数の再変調信号１、２が周波数分割多重で多重化されたフィードバック信号が生成される。

Ｅ／Ｏ回路５３は、上記フィードバック信号を光信号に変換する。よって、再変調信号１、２が周波数分割多重で多重化されたフィードバック信号がＲｏＦでデジタル処理ユニット１００へ送信される。

デジタル処理ユニット１００は、受信光信号に含まれているフィードバック信号に基づいて、送信信号１、２を補正する。このとき、デジタル処理ユニット１００は、フィードバック信号から再変調信号１、２を抽出し、再変調信号１、２に基づいてそれぞれ送信信号を補正する。なお、デジタル処理ユニット１００は、アナログ領域において、中間周波数の再変調信号１、２をベースバンド信号に変換してもよい。また、デジタル処理ユニット１００は、デジタル領域で中間周波数の再変調信号１、２をベースバンド信号に変換してもよい。

このように、第２の実施形態では、遠隔無線ユニット２００において生成される複数の信号は、周波数分割多重で多重化されてデジタル処理ユニット１００へ送信される。したがって、第２の実施形態でも、遠隔無線ユニット２００が複数のアンテナを備える構成であっても、フィードバック信号を伝送するために複数の光ファイバケーブルを設ける必要はない。

以上記載した各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
信号処理装置において生成される無線周波数の発振信号および複数の送信信号を伝送する光信号を電気信号に変換する変換回路と、
前記電気信号から前記発振信号を抽出する抽出器と、
前記電気信号から前記複数の送信信号を再生する再生器と、
前記抽出器により抽出された発振信号を利用して、前記再生器により再生された複数の送信信号を伝送する複数の無線周波数信号を生成する無線周波数信号生成器と、
前記複数の無線周波数信号を増幅する複数の増幅器と、
前記複数の増幅器により増幅された複数の無線周波数信号を出力する複数のアンテナと、
前記複数の増幅器により増幅された複数の無線周波数信号からフィードバック信号を生成するフィードバック回路と、
前記フィードバック信号を光信号に変換して前記信号処理装置へ送信する送信回路と、
を有する通信装置。
（付記２）
前記フィードバック回路は、前記複数の増幅器により増幅された複数の無線周波数信号を時間分割多重することにより前記フィードバック信号を生成する
ことを特徴とする付記１に記載の通信装置。
（付記３）
前記フィードバック回路は、前記複数の増幅器により増幅された複数の無線周波数信号を周波数分割多重することにより前記フィードバック信号を生成する
ことを特徴とする付記１に記載の通信装置。
（付記４）
中間周波数発振信号を生成する発振器をさらに備え、
前記無線周波数信号生成器は、前記再生器により再生される複数の送信信号でそれぞれ前記中間周波数発振信号を変調して複数の再変調信号を生成し、前記抽出器により抽出された発振信号で前記複数の再変調信号をそれぞれアップコンバートして前記複数の無線周波数信号を生成する
ことを特徴とする付記１に記載の通信装置。
（付記５）
前記無線周波数信号生成器は、前記再生器により再生された複数の送信信号でそれぞれ前記抽出器により抽出された発振信号を変調して前記複数の無線周波数信号を生成する
ことを特徴とする付記１に記載の通信装置。
（付記６）
信号処理装置および遠隔無線装置を含む通信システムであって、
前記信号処理装置は、
複数の送信信号から互いに異なるキャリア周波数の複数の変調信号を生成する変調信号生成器と、
無線周波数の発振信号を生成する発振器と、
前記複数の変調信号および前記発振信号を伝送する光信号を生成する光信号生成器と、
前記遠隔無線装置から受信するフィードバック信号を前記発振信号でダウンコンバートするダウンコンバート回路と、
前記ダウンコンバート回路によりダウンコンバートされたフィードバック信号に基づいて前記複数の送信信号を補正する補正回路と、を備え、
前記遠隔無線装置は、
前記光信号を電気信号に変換する変換回路と、
前記電気信号から前記発振信号を抽出する抽出器と、
前記電気信号から前記複数の送信信号を再生する再生器と、
前記抽出器により抽出された発振信号を利用して、前記再生器により再生された複数の送信信号を伝送する複数の無線周波数信号を生成する無線周波数信号生成器と、
前記複数の無線周波数信号を増幅する複数の増幅器と、
前記複数の増幅器により増幅された複数の無線周波数信号を出力する複数のアンテナと、
前記複数の増幅器により増幅された複数の無線周波数信号から前記フィードバック信号を生成するフィードバック回路と、を備える
ことを特徴とする通信システム。
（付記７）
前記フィードバック回路は、前記複数の増幅器により増幅された複数の無線周波数信号を時間分割多重することにより前記フィードバック信号を生成する
ことを特徴とする付記６に記載の通信システム。
（付記８）
前記フィードバック回路は、前記複数の増幅器により増幅された複数の無線周波数信号を周波数分割多重することにより前記フィードバック信号を生成する
ことを特徴とする付記６に記載の通信システム。
（付記９）
前記遠隔無線装置は、中間周波数発振信号を生成する発振器をさらに備え、
前記無線周波数信号生成器は、前記再生器により再生される複数の送信信号でそれぞれ前記中間周波数発振信号を変調して複数の再変調信号を生成し、前記抽出器により抽出された発振信号で前記複数の再変調信号をそれぞれアップコンバートして前記複数の無線周波数信号を生成する
ことを特徴とする付記６に記載の通信システム。
（付記１０）
前記無線周波数信号生成器は、前記再生器により再生された複数の送信信号でそれぞれ前記抽出器により抽出された発振信号を変調して前記複数の無線周波数信号を生成する
ことを特徴とする付記６に記載の通信システム。
（付記１１）
前記補正回路は、前記ダウンコンバート回路によりダウンコンバートされたフィードバック信号に基づいて、前記複数の増幅器により増幅された複数の無線周波数信号の歪み成分を抑制するように前記複数の送信信号を補正する
ことを特徴とする付記６に記載の通信システム。

２１−１、２１−２プリディストータ
２２−１、２２−２変調器
２３−１、２３−２、２７発振器
２８コンバイナ
３１ミキサ
３３コントローラ
４２−１、４２−２、４５発振器
４３−１、４３−２復調器
４６−１、４６−２変調器
４７帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
４８−１、４８−２ミキサ
４９−１、４９−２増幅器
５１−１、５１−２アンテナ
５２スイッチ回路
１００デジタル処理ユニット
２００遠隔無線ユニット

Claims

信号処理装置および遠隔無線装置を含む通信システムであって、
前記信号処理装置は、
無線周波数の発振信号を生成する発振器と、
前記発振信号を使用することなく、複数の送信信号から、前記無線周波数より周波数の低い中間周波数帯の互いに異なるキャリア周波数の複数の変調信号を生成する変調信号生成器と、
前記複数の変調信号および前記発振信号を伝送する光信号を生成する光信号生成器と、
前記遠隔無線装置から受信するフィードバック信号を前記発振信号でダウンコンバートするダウンコンバート回路と、
前記ダウンコンバート回路によりダウンコンバートされたフィードバック信号に基づいて前記複数の送信信号を補正する補正回路と、を備え、
前記遠隔無線装置は、
前記光信号を電気信号に変換する変換回路と、
前記電気信号から前記発振信号を抽出する抽出器と、
前記電気信号から前記複数の送信信号を再生する再生器と、
前記抽出器により抽出された発振信号を利用して、前記再生器により再生された複数の送信信号を伝送する複数の無線周波数信号を生成する無線周波数信号生成器と、
前記複数の無線周波数信号を増幅する複数の増幅器と、
前記複数の増幅器により増幅された複数の無線周波数信号を出力する複数のアンテナと、
前記複数の増幅器により増幅された複数の無線周波数信号から前記フィードバック信号を生成するフィードバック回路と、を備える
ことを特徴とする通信システム。
前記補正回路は、前記ダウンコンバート回路によりダウンコンバートされたフィードバック信号に基づいて、前記複数の増幅器により増幅された複数の無線周波数信号の歪み成分を抑制するように前記複数の送信信号を補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。