WO2006001362A1 - 光－無線融合通信システムおよび光－無線融合通信方法 - Google Patents

光－無線融合通信システムおよび光－無線融合通信方法 Download PDF

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receiver
radio base
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Tomohiro Taniguchi
Naoya Sakurai
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Nippon Telegraph And Telephone Corporation
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    • H04J2014/0253—Allocation of downstream wavelengths for upstream transmission

Definitions

  • the present invention relates to an optical-to-radio fusion communication system and an optical-to-radio fusion communication method for converting a high-frequency radio signal received by a radio base station into an optical signal and transmitting the optical signal to a receiving station.
  • the optical-to-wireless integrated communication system of the present invention transmits an optical carrier signal from an optical transmitter of a receiving station to a wireless base station via an optical transmission line, and an optical carrier wave signal is transmitted by the wireless signal received by the wireless base station.
  • the optical modulation is performed, and the optical modulation signal is transmitted from the radio base station to the optical receiver of the accommodation station via the optical transmission path and received by the optical receiver.
  • FIG. 27 shows an example of the configuration of a conventional optical-one wireless fusion communication system.
  • FIG. 28 shows a configuration example of the optical receiver.
  • FIG. 29 shows an example of the frequency spectrum of each signal in the conventional optical / wireless fusion communication system.
  • the accommodating station 100 includes an optical transmitter 10 and a plurality of optical receivers 20.
  • the optical transmitter 10 receives a single spectrum optical signal (center frequency f) 0a output from the single spectrum light source 11.
  • Each branched optical signal Oa is transmitted as an optical carrier signal to the plurality of radio base stations 300 via the optical transmission path 201 and input to the optical modulator 301.
  • the optical modulator 301 Here, only one radio base station 300 is shown.
  • the radio terminal 400 is an electric carrier signal input from the oscillator 401 to the modulator 402.
  • (Frequency f) 0c is intensity-modulated with the transmission data Ob, and the radio signal Od is transmitted from the antenna 403.
  • the radio base station 300 receives the radio signal Od modulated with the transmission data Ob by the antenna 302 and inputs it to the optical modulator 301.
  • the optical modulator 301 optically modulates the optical carrier signal 0a supplied from the optical transmitter 10 with the received radio signal, optically amplifies the optical modulated signal 0e with the optical amplifier 303, and passes through the optical transmission line 202.
  • the plurality of optical receivers 20 are connected to the corresponding radio base stations 300, respectively.
  • optical amplifier 21 transmits optical modulation signal 0e transmitted from radio base station 300.
  • Optical carrier signal with frequency f / 2 that is optically amplified and input from oscillator 22 to optical modulator 23
  • the optical modulation signal Oe is subjected to carrier-suppressed double-sideband optical modulation. From the output optical signal Og of the optical modulator 23, only the predetermined two-wave optical signal Oh is extracted by the optical filter 24 and square-detected by the light receiver 25.
  • the frequency f / 2 of the electric carrier signal Of output from the oscillator 22 is a radio signal
  • An electric signal Oi of an arbitrary intermediate frequency f is obtained as an output of the photoreceiver 25, and an electric detector 2
  • reception data Oj corresponding to transmission data Ob transmitted from wireless terminal 400 without using a receiver in the frequency band of the wireless signal is obtained (see Non-Patent Document 1).
  • Non-Patent Document 1 Toshiaki Hisaji, Kenichi Kitayama, “New Photonic Downconversion Technique wit h Optical Frequency Bhifter for 60—GHz—Band Fiber-Radio Uplink Systems”, Proceedings of the 2002 IEICE General Conference, Japan IEICE, March 7, 2002, C-14-14
  • the present invention uses complex and expensive components such as optical amplifiers, high frequency band light, and electrical circuits. It is an object of the present invention to provide an optical-to-radio fusion communication system and an optical-to-radio fusion communication method capable of receiving optical signals transmitted from a radio base station with high sensitivity with a simple and inexpensive system configuration.
  • the accommodation station includes an optical transmitter and an optical receiver, the optical transmitter transmits an optical carrier signal to the radio base station via the optical transmission path, and the radio base station is modulated with the transmission data.
  • Radio signal (frequency f
  • the optical transmitter and the optical receiver have the following configurations.
  • the optical transmitter outputs a first single spectrum optical signal (center frequency f).
  • a second light source that outputs a single-spectrum light source and a second single-spectrum optical signal (center frequency f)
  • a polarization beam combining unit that adjusts the wave directions to be orthogonal and have equal light intensity, and combines the two waves with orthogonal polarization to output as a polarization combined optical signal.
  • the center frequency f f f of the first, second and third single spectrum optical signals is the frequency f of the radio signal
  • the optical transmitter is configured to transmit the first single-spectrum optical signal as an optical carrier signal to the radio base station, and output the polarization combined optical signal to the optical receiver.
  • the optical receiver is an optical multiplexer that combines the optical modulation signal transmitted from the radio base station and the polarization-combined optical signal output from the optical transmitter, and is combined by the optical multiplexer Receives an optical signal and outputs an intermediate frequency f, f
  • IF1 IF2 A receiver that outputs electrical signals, an electrical detector that detects electrical signals at the intermediate frequencies f and f output by the receiver, and a low-frequency output signal from the electrical detector A low-pass filter for filtering and outputting transmission data.
  • the optical transmitter transmits the first single spectrum optical signal as an optical carrier signal to the radio base station, and the second single spectrum optical signal and the third single spectrum optical signal are transmitted.
  • a polarization-combined optical signal obtained by orthogonally combining two waves of a single-spectrum optical signal is output to the optical receiver.
  • the optical transmitter performs frequency stabilization control based on an unmodulated and non-attenuated optical signal
  • the optical receiver is attenuated by transmission loss like the conventional high-sensitivity optical receiver. Compared with the case where the frequency stability control is performed based on the optical modulation signal, the frequency stability control can be easily performed.
  • the electric field E of the optical signal transmitted to the radio base station and the electric field E of the polarization combined optical signal output to the optical receiver can be expressed as follows.
  • a and A are the electric field amplitude
  • ⁇ (t), ⁇ (t), and ⁇ (t) are the output signals of the single spectrum light source.
  • Equation (2) The phase noise component of the signal.
  • the first term and the second term on the right side of Equation (2) have polarization directions orthogonal to each other and are of equal amplitude.
  • the optical signal (formula (1)) transmitted from the optical transmitter is modulated with the radio signal transmitted from the radio terminal and then transmitted to the optical receiver.
  • the electric field E of the optical modulation signal transmitted to the optical receiver by binary digital intensity modulation is expressed as follows:
  • m is the optical modulation degree
  • T is the time required for the optical transmission of the optical signal between the accommodating station and the radio base station.
  • the combined polarization optical signal (formula (2)) output from the optical transmitter and the optical modulation signal (formula (3)) transmitted from the radio base station are combined. Later, square detection is performed with a light receiver.
  • the electric field E of the combined optical signal can be expressed as follows.
  • y represents the total loss such as the optical transmission loss of the one optical receiver link of the radio base station and the insertion loss of the optical modulator in the radio base station, and ⁇ >> 1.
  • optical signals of the first term and the second term on the right side of the equation (4) have sufficient light intensity with no loss because they are directly input to the optical transmitter power receiver. For this reason, the optical signal of equation (4) is square-detected by a photoreceiver, so that the optical modulation signal (equation (3)) transmitted from the radio base station can be detected in the same way as heterodyne detection known as a high-sensitivity reception method. It becomes possible to receive with high sensitivity.
  • G is a coefficient depending on the gain of the heterodyne detection
  • ⁇ and ⁇ are
  • ⁇ is the polarization direction of the optical modulation signal (Equation (3)) transmitted from the radio base station and the polarization combined optical signal output from the optical transmitter power (2 The angle between the polarization direction of the optical signal expressed by the first term of the equation (1).
  • the optical transmitter controls the center frequency of the first, second, and third single-spectrum optical signals to be a set value. Therefore, the optical receiver has a complicated wireless configuration. It is possible to obtain a stable intermediate frequency signal without using a frequency band component or an intermediate frequency stabilization circuit.
  • the low-pass filter After the envelope detection of the electric signal of two intermediate frequencies f 1 and f 2, the low-pass filter is
  • the output signal intensity of the low-pass filter is Wireless base station Force It is divided that it is insensitive to the polarization direction of the transmitted optical modulation signal (Equation (3)).
  • the accommodation station includes an optical transmitter and an optical receiver, the optical transmitter transmits an optical carrier signal to the radio base station via the optical transmission path, and the radio base station is modulated with the transmission data.
  • Radio signal (frequency f)
  • an optical transmitter and an optical receiver have the following configurations.
  • the optical transmitter outputs a first single spectrum optical signal (center frequency f).
  • a second light source that outputs a single-spectrum light source and a second single-spectrum optical signal (center frequency f)
  • a polarization beam combining unit that adjusts the wave directions to be orthogonal and have equal light intensity, and combines the two waves with orthogonal polarization to output as a polarization combined optical signal.
  • the center frequency f f f of the first, second and third single spectrum optical signals is the frequency f of the radio signal
  • the optical transmitter is configured to transmit a polarization-combined optical signal as an optical carrier signal to a radio base station and output a first single-spectrum optical signal to the optical receiver.
  • the optical receiver includes an optical multiplexer that multiplexes the optical modulation signal transmitted from the radio base station and the first single spectrum optical signal output from the optical transmitter, and an optical multiplexer.
  • the combined optical signal is received and the intermediate frequencies f and f are
  • An electric detector for detecting the electric signal of IF2 and a low-pass filter for filtering the output signal of the electric detector and outputting the transmission data are provided.
  • the optical transmitter is a polarization-combined optical signal obtained by orthogonally combining two waves of the second single-spectrum optical signal and the third single-svector optical signal.
  • an optical carrier signal Transmit to the radio base station, and output the first single spectrum optical signal to the optical receiver.
  • the electric field E of the polarization-combined optical signal transmitted to the radio base station and the electric field E of the optical signal output to the optical receiver can be expressed as follows.
  • a and A are the electric field amplitude
  • ⁇ (t), ⁇ (t), and ⁇ (t) are the output signals of the single spectrum light source.
  • Equation (7) Represents the phase noise component of the signal.
  • the first and second terms on the right side of Equation (7) have orthogonal polarization directions and equal amplitudes.
  • the optical signal (formula (7)) transmitted from the optical transmitter is modulated with the radio signal transmitted from the radio terminal and then transmitted to the optical receiver.
  • the electric field E of the optical modulation signal transmitted to the optical receiver by binary digital intensity modulation is expressed as follows:
  • m is the optical modulation degree
  • T is the time required for the optical transmission of the optical signal between the accommodating station and the radio base station.
  • the optical receiver combines the optical signal output from the optical transmitter (equation (8)) with the optical modulation signal transmitted from the radio base station (expression (9)), and then receives the light. Square detection with the instrument.
  • the electric field E of the combined optical signal can be expressed as follows.
  • ⁇ represents the total loss such as the optical transmission loss of the one optical receiver link in the radio base station and the insertion loss of the optical modulator in the radio base station, and ⁇ >> 1.
  • the optical signal of the first term on the right side of the equation (10) has a sufficient light intensity with no loss because it is directly input to the optical receiver in addition to the optical transmitter power. For this reason, the optical signal of equation (10) is square-detected by a photoreceiver, so that the radio base is detected in the same manner as heterodyne detection known as a high-sensitivity reception method. It becomes possible to receive the optical modulation signal (Equation (9)) transmitted from the ground station with high sensitivity.
  • the electric field E of the electrical signal with two intermediate frequencies f and f output from the receiver is given by
  • G is a coefficient depending on the gain of the heterodyne detection
  • ⁇ and ⁇ are
  • ⁇ is output from the optical transmitter and the polarization direction of the optical signal expressed by the first term of equation (9) among the optical modulation signals transmitted from the radio base station.
  • the optical transmitter controls the center frequency of the first, second, and third single spectrum optical signals to be a set value, so that the optical receiver has a complicated configuration of wireless signals. It is possible to obtain a stable intermediate frequency signal without using a frequency band component or an intermediate frequency stabilization circuit.
  • the low-pass filter After the envelope detection of the electric signal of the two intermediate frequencies f 1 and f 2, the low-pass filter is
  • the third aspect of the invention shows another configuration of the optical receiver in the optical one-wire fusion communication system of the first or second aspect of the invention.
  • a filter that separates the electrical signal of frequency f and an intermediate frequency f output from the filter Electrical signal and intermediate frequency f
  • the first and second electric detectors which detect the IF2 electric signal, and the output signal of the first electric detector and the output signal of the second electric detector are added together to obtain the transmission data. And an adder for outputting.
  • the power of the intermediate frequency f 1, f 2 of formula (5) or (11) is used.
  • the polarization combined optical signal (equation (2)) output to the optical receiver from the power of the optical transmitter has an optical intensity equal to the polarization direction orthogonal to each other
  • the adder of the optical receiver in the third invention Output is insensitive to the polarization direction of the optical modulation signal (Equations (3) and (9)) transmitted from the radio base station.
  • the optical receiver there is one band having an intermediate frequency band without using the radio frequency band component, the intermediate frequency stability circuit, and the polarization diversity circuit.
  • High-sensitivity optical reception is possible with a simple configuration consisting of a photoreceiver and two electric detectors.
  • the fourth invention shows another configuration of the optical receiver in the optical one-wire fusion communication system of the first or second invention.
  • the optical receiver is configured to replace the electric detector and the low-pass filter of the optical receiver according to the first or second invention with an electric signal having an intermediate frequency f output from the optical receiver and an intermediate signal.
  • the optical receiver in the fourth invention as in the optical receiver in the third invention, a received signal with a constant output insensitive to the polarization direction of the optical modulation signal transmitted from the radio base station is received.
  • the following functions are added. By aligning and adding the phases of the output signal of the first electric detector and the output signal of the second electric detector, the output signal of the first electric detector and the second electric detector are dispersed due to dispersion of the optical transmission line. It is possible to compensate for the time difference that occurs with the output signal of the instrument.
  • the fourth invention high-sensitivity optical reception is possible as in the third invention, and the output signal of the first electric detector is affected by the dispersion of the optical transmission line.
  • Optical compensation that is not affected by dispersion can be realized by compensating for the time difference that occurs with the output electrical signal of the second electrical detector.
  • a single-wave optical signal (formula (2)) is transmitted to the optical base station with the optical transmitter power, and the optical base station power is also transmitted to the optical receiver with the optical modulation signal ((3) When transmitting (Equation), the effect of dispersion in the optical transmission line appears on the optical modulation signal having two sideband components.
  • a two-wave polarization combined optical signal (Equation (7)) is transmitted to the optical base station with the optical transmitter power, and the optical modulation signal (Equation (7)) is transmitted from the wireless base station to the optical receiver.
  • the effect of dispersion in the optical transmission path appears on both optical signals.
  • the plurality of optical base stations and the plurality of optical receivers respectively receiving the optical modulation signals transmitted to the accommodating station by the plurality of radio base stations.
  • a first optical branching device that divides the first single-spectrum optical signal into a plurality of signals and transmits them as optical carrier signals to a plurality of radio base stations,
  • a second optical splitter that branches the signal into a plurality of signals and outputs the signals to a plurality of optical receivers.
  • a plurality of optical base stations and a plurality of optical receivers that respectively receive the optical modulation signals transmitted from the plurality of radio base stations to the accommodating station.
  • the optical transmitter includes a first optical splitter that splits the polarization-combined optical signal into a plurality of signals and transmits them to a plurality of radio base stations as optical carrier wave signals, and a first single-spectrum optical signal.
  • a second optical splitter that branches the signal into a plurality of signals and outputs the signals to a plurality of optical receivers.
  • the configuration of the entire system can be greatly simplified without the need to use radio frequency band components, an intermediate frequency stabilization circuit, and a polarization diversity circuit. it can.
  • the optical intensities of the optical carrier signals transmitted to the plurality of radio base stations are individually set.
  • An output control optical branching device that can be set to be used.
  • the optical transmitter transmits the first single-spectrum optical signal (optical carrier signal) to each of the plurality of radio base stations with a predetermined optical intensity, and the second single unit.
  • Two-wave polarization combined optical signal of one spectrum optical signal and the third single spectrum optical signal is output to multiple optical receivers.
  • the electric field E (0 of the optical signal transmitted to the radio base station and the electric field E (0 of the polarization combined optical signal output to the optical receiver) can be expressed as follows.
  • the electric field amplitude, ⁇ (t), ⁇ (t), and ⁇ (t) are phase noise components of the output optical signal of the single spectrum light source.
  • first and second terms on the right side of equation (17) have polarization directions orthogonal to each other and are of equal amplitude.
  • the optical signal transmitted from the optical transmitter (equation (16)) is transmitted from the wireless terminal.
  • the optical signal is modulated with the radio signal thus transmitted, and then transmitted to the optical receiver.
  • the electric field E of the optical modulation signal transmitted to the optical receiver by binary digital intensity modulation (0 is the table opt-moa
  • m (i) is the degree of optical modulation, which depends on the signal strength of the radio signal input to the optical modulator and depends on the radio propagation distance between radio base stations and radio terminals in each link.
  • the optical receiver After combining the polarization combined optical signal (equation (17)) output from the optical transmitter and the optical modulation signal (expression (18)) transmitted from the radio base station, Square detection with the receiver.
  • the electric field E (0 of the combined optical signal can be expressed as follows.
  • ⁇ ( ⁇ ) represents the total loss such as the optical transmission line loss of each optical base station optical receiver link and the optical modulator insertion loss in the wireless base station
  • ⁇ ( ⁇ ) >> 1 .
  • the optical signals of the first and second terms on the right side of Equation (19) have a sufficient light intensity with no loss because they are directly input from the optical transmitter to the optical receiver.
  • the optical signal of Eq. (19) is square-detected by a photoreceiver, and the optical modulation signal (Eq. (18)) transmitted by the radio base station is transmitted in the same way as heterodyne detection known as a high-sensitivity reception method. It is possible to receive with high sensitivity.
  • IF1 IF2 IF can be expressed as
  • ⁇ and ⁇ are the phase components of the electrical signals of the intermediate frequencies f and f, and 0 is
  • Equation (18) The polarization direction of the optical modulation signal (Equation (18)) transmitted from the wireless base station and the light represented by the first term of Equation (17) out of the polarization combined optical signal output from the optical transmitter power It represents the angle between the signal polarization direction.
  • K (i) depends on the optical transmission path length and the radio propagation distance in each link, and is a coefficient representing the electric field component of the optical modulation signal and satisfies the following equation.
  • the center frequencies of the first, second, and third single spectrum optical signals are controlled to be set values.
  • Stable intermediate frequency f without using complex frequency components or intermediate frequency stabilization circuit
  • An IF2 electrical signal can be obtained.
  • the ability to control the signal strength of the IF1 and IF2 electrical signals is important.
  • the electric field E (0 of the electric signal obtained as described above can be expressed as the following equation.
  • the low-pass filtering is performed in any optical receiver. It can be seen that the output signal strength of the filter is insensitive to the polarization direction of the optical modulation signal (Eq. (18)) transmitted from the radio base station.
  • the eighth aspect of the invention is the optical-to-wireless communication system according to the fifth aspect of the present invention, wherein the optical intensity of the polarization-combined optical signal output to each of the plurality of optical receivers is substituted for the second optical splitter of the optical transmitter.
  • the first single spectrum optical signal (optical carrier signal) is transmitted to the plurality of radio base stations, and the second single spectrum optical signal and the third single spectrum are transmitted.
  • Two polarization-combined optical signals of one spectrum optical signal are output to multiple optical receivers with a predetermined optical intensity.
  • the electric field E (0 of the optical signal to be transmitted to the radio base station and the electric field E (0 of the polarization combined optical signal to be output to the optical receiver) can be expressed as follows.
  • E (i) A (i) cos (2 ⁇ f t + ⁇ (t)) + A (i) (cos2 f t + ⁇ (t)) ⁇ (24) opt-LO LO c2 2 LO c3 3
  • i is an identification number representing each radio base station-optical receiver link, A, A (i)
  • ⁇ (t), ⁇ (t), and ⁇ (t) are the phase noise components of the output optical signal of the single spectrum light source.
  • the optical signal (formula (23)) transmitted from the optical transmitter is modulated with the radio signal transmitted from the radio terminal and then transmitted to the optical receiver.
  • the electric field E of the optical modulation signal transmitted to the optical receiver by binary digital intensity modulation (0 is the table opt-mod
  • m (i) is the degree of optical modulation, which depends on the signal strength of the radio signal input to the optical modulator and depends on the radio propagation distance between radio base stations and radio terminals in each link.
  • the optical receiver After combining the polarization combined optical signal (formula (24)) output from the optical transmitter and the optical modulation signal (formula (25)) transmitted from the radio base station, Square detection with the receiver.
  • the electric field E (0 of the combined optical signal can be expressed as follows.
  • ⁇ ( ⁇ ) represents the total loss such as the optical transmission line loss of each radio base station optical receiver link and the optical modulator insertion loss in the radio base station, and ⁇ (0 >> 1) .
  • optical signals of the first and second terms on the right side of the equation (26) have a sufficient light intensity with no loss because they are directly input from the optical transmitter to the optical receiver. For this reason, the optical signal of Eq. (26) is square-detected by a photoreceiver, and the optical modulation signal (Eq. (25)) transmitted by the radio base station is transmitted in the same way as heterodyne detection known as a high-sensitivity reception method. It is possible to receive with high sensitivity.
  • IF can be expressed as:
  • 1 2 is the intermediate frequency f, f
  • 0 is the polarization direction of the optical modulation signal (Equation (25)) transmitted from the radio base station and the polarization combined optical signal output from the optical transmitter power (25).
  • K (i) depends on the optical transmission path length and the radio propagation distance in each link, and is a coefficient representing the electric field component of the optical modulation signal and satisfies the following equation.
  • control is performed so that the center frequencies of the first, second, and third single-spectrum optical signals become set values.
  • Stable intermediate frequency f without using complex frequency components or intermediate frequency stabilization circuit
  • An IF2 electrical signal can be obtained.
  • the optical intensity of the polarization combined optical signal output to each optical receiver by controlling the optical intensity of the polarization combined optical signal output to each optical receiver by the output control optical splitter of the optical transmitter, it can be obtained as the output of the light receiver of each optical receiver. It can be seen that the signal intensity of the electrical signal of the intermediate frequency f 1, f can be controlled. [0068] After detecting the electric signal of the two intermediate frequencies f 1 and f 2 by envelope detection, it passes through a low-pass filter.
  • BB (0 can be expressed as:
  • the combined polarization optical signal (formula (24)) output from the optical transmitter has the same optical intensity as the polarization directions orthogonal to each other, low-pass filtering is performed in any optical receiver. It can be seen that the output signal strength of the filter is insensitive to the polarization direction of the optical modulation signal (Equation (25)) transmitted by the radio base station.
  • a ninth aspect of the invention is the optical one wireless communication system according to the fifth aspect of the invention, wherein the optical intensity of each optical carrier signal transmitted to each of a plurality of radio base stations is individually determined in place of the first optical splitter of the optical transmitter.
  • Output control optical branching unit that can be set to, and instead of the second optical branching unit, output control optical branching that can individually set the optical intensity of the polarization-combined optical signal to be output to multiple optical receivers. Use a vessel.
  • the first single-spectrum optical signal is transmitted to the plurality of radio base stations at a predetermined optical intensity, and the second single-spectrum optical signal and the third single-spectrum optical signal are transmitted.
  • a single-spectrum optical signal with two polarizations is output to multiple optical receivers with a predetermined optical intensity.
  • E (i) A (i) cos (2 ⁇ f t + (t) + A ( ⁇ ) ( ⁇ 82 ⁇ ⁇ t + (t)) "-(31) opt-LO LO c2 2 LO c3 3
  • the optical signal (formula (30)) transmitted from the optical transmitter is modulated with the radio signal transmitted from the radio terminal, and then transmitted to the optical receiver.
  • the electric field E of the optical modulation signal transmitted to the optical receiver by binary digital intensity modulation
  • opt-moa (0 can be expressed as: E (i) oc (l + m (i) a cos2wf t)
  • m (i) is the degree of optical modulation, which depends on the signal strength of the radio signal input to the optical modulator and depends on the radio propagation distance between radio base stations and radio terminals in each link.
  • the combined polarization optical signal (formula (31)) output from the optical transmitter and the optical modulation signal (formula (32)) transmitted from the radio base station car are combined. After that, square detection is performed with a light receiver.
  • the electric field E (0 of the combined optical signal can be expressed as follows.
  • ⁇ ( ⁇ represents the total loss such as the optical transmission line loss of each optical base station optical receiver link and the optical modulator insertion loss in the radio base station, and ⁇ (0 >> 1.
  • optical signals of the first term and the second term on the right side of the equation (33) have sufficient light intensity with no loss because they are directly input from the optical transmitter to the optical receiver. For this reason, the optical signal of Eq. (33) is square-detected by a photoreceiver, and the optical modulation signal (Eq. (32)) transmitted by the radio base station is transmitted in the same way as heterodyne detection known as a high-sensitivity reception method. It is possible to receive with high sensitivity.
  • IF can be expressed as:
  • ⁇ and ⁇ are the phase components of the electrical signals of the intermediate frequencies f and f, and 0 is
  • Equation (32) The polarization direction of the optical modulation signal (Equation (32)) transmitted from the wireless base station and the light represented by the first term of Equation (31) out of the polarization combined optical signal output from the optical transmitter power It represents the angle between the signal polarization direction.
  • K (i) depends on the optical transmission line length and the radio propagation distance in each link, and is a coefficient representing the electric field component of the optical modulation signal, and satisfies the following equation.
  • the frequency of the first, second and third single spectrum optical signals is controlled to be a set value, so that each optical receiver is more complicated.
  • Stable intermediate frequency f, f without using radio frequency band components or intermediate frequency stabilizing circuits
  • the low-pass filter After the envelope detection of the electric signal of the two intermediate frequencies f 1 and f 2, the low-pass filter is
  • the electric field E (0 of the electric signal obtained through this can be expressed as follows.
  • the low-pass filtering is performed in any optical receiver. It can be seen that the output signal strength of the filter is insensitive to the polarization direction of the optical modulation signal transmitted from the radio base station.
  • the optical receiver of the third or fourth invention when used, the electrical signal obtained by the adder or the phase adjustment adder is! The same is true.
  • a tenth aspect of the invention is the optical-wireless integrated communication system of the sixth aspect of the invention, wherein instead of the first optical branching unit of the optical transmitter, an optical carrier signal (polarized combined light) transmitted to each of a plurality of radio base stations
  • the output control optical branching unit capable of individually setting the optical intensity of the signal
  • the optical transmitter includes the second single spectrum optical signal and the third single spectrum.
  • Two polarization-combined optical signals of vector optical signals are transmitted to a plurality of radio base stations at a predetermined optical intensity, and the first single spectrum optical signal is output to a plurality of optical receivers.
  • the electric field E (0 of the optical signal transmitted to the radio base station and the electric field E (0 of the polarization combined optical signal output to the optical receiver) can be expressed as follows.
  • the electric field amplitude, ⁇ (t), ⁇ (t), and ⁇ (t) are phase noise components of the output optical signal of the single spectrum light source.
  • first and second terms on the right side of equation (37) have polarization directions orthogonal to each other and are of equal amplitude.
  • the polarization combined optical signal (Equation (37)) transmitted from the optical transmitter is modulated with the radio signal transmitted from the radio terminal, and then transmitted to the optical receiver.
  • the electric field E of the optical modulation signal transmitted to the optical receiver by binary digital intensity modulation
  • m (i) is the degree of optical modulation, which depends on the signal strength of the radio signal input to the optical modulator and depends on the radio propagation distance between radio base stations and radio terminals in each link.
  • the optical receiver After combining the optical signal (formula (38)) output from the optical transmitter and the optical modulation signal (formula (39)) transmitted from the radio base station, Square detection with a receiver.
  • the electric field E of the combined optical signal can be expressed as follows.
  • ⁇ ( ⁇ ) represents the total loss such as the optical transmission line loss of each radio base station optical receiver link and the optical modulator insertion loss in the radio base station, and ⁇ (0 >> 1) .
  • the optical signal of the first term on the right side of the equation (40) has a sufficient light intensity with no loss because it is directly input to the optical transmitter power optical receiver.
  • the optical modulation signal transmitted from the radio base station (equation (39)) can be detected by square detection of the optical signal of equation (40) by a photoreceiver, similar to the heterodyne detection known as the high sensitivity reception method. Can be received with high sensitivity.
  • 1 2 is the intermediate frequency f, f
  • 0 is the polarization direction of the optical modulation signal (Equation (39)) transmitted from the radio base station and the polarization combined optical signal output from the optical transmitter power (37
  • the angle between the polarization direction of the optical signal expressed by the first term of the equation (1) is expressed.
  • K (i) depends on the optical transmission path length and the radio propagation distance in each link, and is a coefficient representing the electric field component of the optical modulation signal and satisfies the following equation.
  • the optical transmitter control is performed so that the center frequencies of the first, second, and third single-spectrum optical signals become the set values. Therefore, the optical transmitter is more complicated than the optical receiver.
  • the output control optical splitter of the optical transmitter controls the optical intensity of the polarization-combined optical signal transmitted to each optical wireless base station, thereby obtaining the output of the optical receiver of each optical receiver.
  • the signal strength of the IF1 IF2 electrical signal can be controlled.
  • the low-pass filter After the envelope detection of the electric signal of the two intermediate frequencies f 1 and f 2, the low-pass filter is
  • the electric field E (0 of the electric signal obtained through this can be expressed as follows. E (i) cx (l / k (i)) 2 a 2 (A (i) 2 -A 2 -cos 2 0 + A (i) 2 -A 2 -sin 2 0)
  • the output signal intensity of the low-pass filter is wireless. It can be seen that it is insensitive to the polarization direction of the optical modulation signal (Equation (39)) transmitted from the base station. The same applies to the electrical signal obtained by the adder or the phase adjustment adder when the optical receiver of the third or fourth invention is used in the tenth invention.
  • An eleventh aspect of the invention is the optical-wireless fusion communication system of the sixth aspect of the invention, wherein the first single-spectrum light that is output to each of the plurality of optical receivers instead of the second optical splitter of the optical transmitter is provided.
  • An output control light splitter that can individually set the light intensity of the signal is used.
  • an optical transmitter transmits two polarization-combined optical signals of a second single spectrum optical signal and a third single vector optical signal to a plurality of radio base stations.
  • the first single spectrum optical signal is output to a plurality of optical receivers at a predetermined light intensity.
  • the electric field E (0 of the polarization combined optical signal transmitted to the radio base station and the electric field E (0 of the optical signal output to the optical receiver) can be expressed as follows.
  • i is an identification number representing each radio base station-optical receiver link, A, A (i)
  • ⁇ (t), ⁇ (t), and ⁇ (t) are the phase noise components of the output optical signal of the single spectrum light source.
  • first and second terms on the right side of equation (45) have polarization directions orthogonal to each other and are of equal amplitude.
  • the polarization-combined optical signal (formula (44)) transmitted from the optical transmitter is modulated with the radio signal transmitted from the radio terminal and then transmitted to the optical receiver.
  • the electric field E of the optical modulation signal transmitted to the optical receiver by binary digital intensity modulation (0 is the following equation opt-mod
  • m (i) is the degree of optical modulation, which depends on the signal strength of the radio signal input to the optical modulator and depends on the radio propagation distance between radio base stations and radio terminals in each link.
  • the optical receiver After combining the polarization-combined optical signal (formula (44)) output from the optical transmitter and the optical modulation signal (formula (46)) transmitted from the radio base station, Square detection with the receiver.
  • the electric field E of the combined optical signal can be expressed as follows.
  • ⁇ ( ⁇ ) represents the total loss such as the optical transmission line loss of each radio base station optical receiver link and the optical modulator insertion loss in the radio base station, and ⁇ (0 >> 1) .
  • the optical signal of the first term on the right side of the equation (47) has a sufficient light intensity with no loss because it is directly input to the optical transmitter power optical receiver.
  • the optical modulation signal transmitted from the radio base station (equation (46)) can be detected by square detection of the optical signal of equation (47) with a receiver, similar to the heterodyne detection known as a high-sensitivity reception method. Can be received with high sensitivity.
  • the electric field E (i) of the electric signal with two intermediate frequencies f and f output from the receiver is given by
  • IF1 IF2 IF can be expressed as
  • ⁇ and ⁇ are the phase components of the electrical signals of the intermediate frequencies f and f, and 0 is
  • Equation (46) The polarization direction of the optical modulation signal (Equation (46)) transmitted from the wireless base station and the polarization combined optical signal output from the optical transmitter cable are expressed by the first term of Equation (44). Angle between the polarization direction of the optical signal It represents the degree. K (i) depends on the optical transmission line length and the radio propagation distance in each link, and is a coefficient representing the electric field component of the optical modulation signal, and satisfies the following equation.
  • the optical transmitter control is performed so that the center frequencies of the first, second, and third single-spectrum optical signals become the set values. Therefore, the optical transmitter is more complicated than the optical receiver.
  • the output control optical branching unit of the optical transmitter controls the optical intensity of the polarization-combined optical signal transmitted to each optical wireless base station, thereby obtaining the output of the optical receiver of each optical receiver.
  • the signal strength of the IF1 IF2 electrical signal can be controlled.
  • the low-pass filter After the envelope detection of the electric signal of two intermediate frequencies f and f, the low-pass filter
  • the electric field E (0 of the electric signal obtained through this can be expressed as follows.
  • the output signal intensity of the low-pass filter is wireless. It can be seen that it is insensitive to the polarization direction of the optical modulation signal (equation (46)) transmitted from the base station. The same applies to the electrical signal obtained by the adder or the phase adjustment adder when the optical receiver of the third or fourth invention is used in the eleventh invention.
  • a twelfth aspect of the invention is that, in the optical-radio fusion communication system of the sixth aspect of the invention, an optical carrier signal (polarized combined light) to be transmitted to each of a plurality of radio base stations.
  • the optical intensity of the first single spectrum output to each of the multiple optical receivers is used instead of the second optical splitter.
  • the output control optical branching unit can be set individually.
  • an optical transmitter transmits two polarization-combined optical signals of a second single spectrum optical signal and a third single vector optical signal to a plurality of radio base stations. To each station with a predetermined light intensity, and the first single-spectrum optical signal is transmitted to each of the plurality of optical receivers. Output with the light intensity of.
  • the electric field E (0 of the polarization combined optical signal transmitted to the radio base station and the electric field E (0 of the optical signal output to the optical receiver) can be expressed as follows.
  • the polarization combined optical signal (formula (51)) transmitted from the optical transmitter is optically modulated with the radio signal transmitted from the radio terminal and then transmitted to the optical receiver.
  • the electric field E of the optical modulation signal transmitted to the optical receiver by binary digital intensity modulation.
  • m (i) is the degree of optical modulation, which depends on the signal strength of the radio signal input to the optical modulator and depends on the radio propagation distance between radio base stations and radio terminals in each link.
  • the optical signal output from the optical transmitter (Equation (52)) and the optical modulation signal transmitted from the radio base station (Equation 53) are combined, and then the optical receiver To square detection.
  • the electric field E (0 of the combined optical signal can be expressed as follows.
  • ⁇ ( ⁇ ) represents the total loss such as the optical transmission line loss of each radio base station optical receiver link and the optical modulator insertion loss in the radio base station, and ⁇ (0 >> 1) .
  • the optical signal of the first term on the right side of the equation (54) has a sufficient light intensity with no loss because it is directly input to the optical receiver in addition to the optical transmitter power. For this reason, by using the optical receiver to square-detect the optical signal of formula (54), the radio base station is detected in the same manner as the heterodyne detection known as a high-sensitivity reception method. It becomes possible to receive the optical modulation signal (formula (53)) transmitted from the station with high sensitivity.
  • IF can be expressed as:
  • ⁇ and ⁇ are the phase components of the electrical signals of the intermediate frequencies f and f, and 0 is
  • K (i) depends on the optical transmission path length and the radio propagation distance in each link, and is a coefficient representing the electric field component of the optical modulation signal and satisfies the following equation.
  • the frequencies of the optical signals of the first, second, and third single spectra are controlled to be set values, so that each optical receiver is more complicated.
  • Stable intermediate frequency f, f without using radio frequency band components or intermediate frequency stabilizing circuits
  • the electric field E (0 of the electric signal obtained through this can be expressed as follows.
  • the polarization-combined optical signals (formula (51)) transmitted from the optical transmitter are orthogonal to each other. Therefore, in any optical receiver, the output signal strength of the low-pass filter is not the same as the polarization direction of the optical modulation signal (Equation (53)) transmitted by the radio base station. It turns out that it is sensitive. In the twelfth invention, the same applies to the electrical signal obtained by the adder or the phase adjustment adder when the optical receiver of the third or fourth invention is used.
  • the optical receiver power of the optical receiver is determined for the optical intensity of each optical signal to be branched and output Output intermediate frequency f, f
  • IF1 IF2 is set so that the signal strength of the electrical signal of IF2 is constant regardless of the light strength of the optical signal received from the wireless base station.
  • the receiver of the optical receiver can be used regardless of the optical transmission path length and the wireless propagation distance.
  • IF1 IF2 electrical signal strength can be kept constant.
  • an intermediate-frequency electrical signal with a constant intensity is output, eliminating the need to adjust the gain of the amplifier at the intermediate frequency, and ensuring a wide and dynamic range without being limited by the performance of gain adjustment at this intermediate frequency. it can.
  • the fourteenth invention is an optical transmission in the optical-wireless fusion communication system of the seventh to twelfth inventions.
  • f IF1 and f IF2 signal strength of the electrical signal The configuration is set so that all optical receivers are uniform.
  • the first single-spectrum optical signal is branched and transmitted to a plurality of radio base stations, and the polarization-combined optical signal is transmitted to a plurality of optical receivers.
  • the conditions for receiving a transmission signal with high power at a good quality are defined as follows, corresponding to Eq. (59).
  • the optical transmitter power is equal to the optical signal strength distributed to each optical receiver. Therefore, in order for Equation (64) to hold for any link, Even when the optical signal intensity transmitted from the radio base station is the minimum, the optical signal intensity is distributed so that good reception characteristics can be obtained.
  • the total optical signal intensity P ′ supplied to all optical receivers is
  • the same number of links can be accommodated with a smaller optical signal intensity than in the first to sixth inventions.
  • the effect is expressed by the following equation as a shared effect coefficient ⁇ .
  • the number of radio base station optical receiver links can be accommodated as many as that of the first to sixth inventions.
  • the modulated optical signal loss coefficient k (i) power in each radio base station single optical receiver link is calculated for an example represented by the following equation.
  • Equation (72) holds when, for example, N radio base stations are arranged at equal intervals from the accommodating station, and the radio propagation distances in all the radio base stations are equal.
  • the gain for the first to sixth inventions changes according to the value of N, and the value is less than 3 dB. That is, according to the present invention, it is possible to accommodate almost twice as many radio base station optical receiver links as in the prior art.
  • the fifteenth aspect of the present invention is an optical carrier signal to be transmitted to each radio base station and a Z-band as an output control optical branching unit of the optical transmitter in the optical-radio fusion communication system of the seventh to twelfth aspects of the invention.
  • the intermediate frequency f, f For the optical intensity of the optical signal output to each optical receiver, the intermediate frequency f, f
  • IF1 IF2 is configured so that the signal-to-noise ratio of the electrical signal of IF2 is uniform in all optical receivers.
  • the first single-spectrum optical signal is branched and transmitted to a plurality of radio base stations, and the polarization-combined optical signal is transmitted to a plurality of optical receivers.
  • the signal-to-noise ratio SNR of the electrical signal output from the optical receiver of the optical receiver can be expressed as follows.
  • a condition for receiving a transmission signal of wireless terminal power with good quality is defined as follows.
  • SNR represents the required signal-to-noise ratio
  • the optical transmitter power and the optical signal strength distributed to the respective optical receivers are equal. Therefore, in order to satisfy the equation (76) in any link, Even when the optical signal intensity transmitted from the radio base station is the minimum, the optical signal intensity is distributed so that good reception characteristics can be obtained.
  • the same number of links can be accommodated with a smaller optical signal strength than the first to sixth inventions, so that the cost of the entire system can be reduced.
  • the accommodation station includes an optical transmitter and an optical receiver, the optical transmitter transmits an optical carrier signal to the radio base station via the optical transmission path, and the radio base station is modulated with transmission data.
  • Radio signal (frequency f
  • the optical modulation signal is transmitted to the accommodating station via the optical transmission line, and the optical receiver receives the optical modulation signal, and detects and reproduces the transmission data.
  • the optical receiver receives the optical modulation signal, and detects and reproduces the transmission data.
  • the optical transmitter has a first single-span optical signal (center frequency f)
  • C1 is transmitted as an optical carrier signal to the radio base station, and the second single spectrum optical signal (center frequency f) and the third single spectrum are transmitted.
  • the polarization direction of an optical signal of one spectrum (center frequency f) is orthogonal and equal in intensity.
  • a polarization-combined optical signal obtained by combining two waves with orthogonal polarization is output to the optical receiver, and the center frequency fff of the first, second, and third single-spectrum optical signals is the frequency of the radio signal.
  • the optical receiver is obtained by combining the optical modulation signal transmitted from the radio base station and the polarization combined optical signal output from the optical transmitter, and receiving the combined optical signal.
  • the electrical signal is detected, and the output signal is low-pass filtered to generate transmission data.
  • the accommodation station includes an optical transmitter and an optical receiver, the optical transmitter transmits an optical carrier signal to the radio base station via the optical transmission path, and the radio base station is modulated with transmission data.
  • the optical modulation signal is transmitted to the accommodating station via the optical transmission line, and the optical receiver receives the optical modulation signal, and detects and reproduces the transmission data.
  • the optical receiver receives the optical modulation signal, and detects and reproduces the transmission data.
  • the optical transmitter transmits the first single-spectrum optical signal (center frequency f)
  • Two waves are orthogonally polarized so that the polarization directions of the center frequency f) are orthogonal and equal in intensity.
  • the center frequencies f f f of the first, second and third single spectrum optical signals are
  • the optical receiver combines the optical modulation signal transmitted from the radio base station and the optical signal output from the optical transmitter power, and receives the combined optical signal to obtain an intermediate frequency f , f
  • IF1 IF2 Electric signal is detected and the output signal is low-pass filtered to generate transmission data.
  • the optical receiver has an intermediate frequency f, f
  • IF2 electrical signal Are respectively detected and added to each output signal to generate transmission data.
  • the optical receiver has the intermediate frequencies f, f
  • Each IF2 electrical signal is detected, and the phase of each output signal is aligned and added to generate transmission data.
  • An optical-to-wireless communication system transmits an optical modulation signal modulated by a radio signal at a radio base station and receives it at an optical receiver of a receiving station.
  • a stable intermediate frequency modulation signal can be obtained with one optical receiver without using an optical modulator, an optical amplifier, an intermediate frequency stabilization circuit, a polarization fluctuation compensation circuit, or the like.
  • the optical-to-radio fusion communication system can receive an optical modulation signal transmitted from a radio base station with high sensitivity with a low-cost and simple configuration, so that the radio area can be expanded and the system cost can be reduced.
  • the optical-to-wireless integrated communication system of the present invention suppresses fluctuations in the output of the optical receiver by controlling the optical intensity of the optical signal supplied from the optical transmitter of the accommodating station to the wireless base station and the optical receiver.
  • the dynamic range can be expanded.
  • by controlling the light intensity allocated to the radio base station-optical receiver link it is possible to avoid a situation in which some of the links have excessive or insufficient optical intensity, and more can be achieved with a single optical transmitter.
  • Many radio base stations can accommodate optical receiver links.
  • FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an optical / wireless fusion communication system according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of polarization combining means.
  • FIG. 3 is a diagram showing a first configuration example of an optical receiver 120 (A).
  • FIG. 4 is a diagram showing a second configuration example of the optical receiver 120 (A).
  • FIG. 5 is a diagram showing a third configuration example of the optical receiver 120 (A).
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a frequency spectrum of each signal in the first embodiment and the first configuration example of the optical receiver 120 (A).
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the frequency spectrum of each signal in the second embodiment and the second and third configuration examples of the first embodiment and the optical receiver 120 (A).
  • FIG. 8 is a time chart of each signal in the first embodiment and a third configuration example of the optical receiver 120 (A).
  • FIG. 9 is a diagram showing a second embodiment of the optical-wireless fusion communication system of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of polarization combining means.
  • FIG. 11 A diagram showing a first configuration example of the optical receiver 120 (B).
  • FIG. 12 is a diagram showing a second configuration example of the optical receiver 120 (B).
  • FIG. 13 is a diagram showing a third configuration example of the optical receiver 120 (B).
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of a frequency spectrum of each signal in the second embodiment and the first configuration example of the optical receiver 120 (B).
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of the frequency spectrum of each signal in the second embodiment and second and third configuration examples of the optical receiver 120 (B).
  • FIG. 16 is a timing chart of each signal in the second embodiment and the third configuration example of the optical receiver 120 (B).
  • FIG. 17 is a diagram showing a third embodiment of the optical-radio fusion communication system of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram showing a fourth embodiment of the optical-radio fusion communication system of the present invention.
  • FIG. 19 is a diagram showing a fifth embodiment of the optical-radio fusion communication system of the present invention.
  • FIG. 20 is a diagram showing a sixth embodiment of the optical-wireless fusion communication system of the present invention.
  • FIG. 21 is a diagram showing a seventh embodiment of the optical-radio fusion communication system of the present invention.
  • FIG. 23 is a diagram showing an eighth embodiment of the optical-radio fusion communication system of the present invention.
  • FIG. 24 is a diagram showing a ninth embodiment of the optical-radio fusion communication system of the present invention.
  • FIG. 25 is a diagram showing a tenth embodiment of the optical-radio fusion communication system of the present invention.
  • ⁇ 26 A diagram showing an example of the frequency spectrum of each signal in the eighth to tenth embodiments.
  • FIG. 27 is a diagram showing a configuration example of a conventional optical-one wireless fusion communication system.
  • ⁇ 28] A diagram showing a configuration example of an optical receiver.
  • FIG.29 An example of the frequency spectrum of each signal in a conventional optical-wireless fusion communication system
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the optical one-wire fusion communication system of the present invention.
  • a description will be given based on a configuration example in which one radio base station 300 is connected to the accommodation station 100 and one radio terminal 400 is connected to the radio base station 300.
  • the accommodating station 100 includes an optical transmitter 110 (A1) and an optical receiver 120 (A).
  • Each of the optical transmitters 110 (A1) has an optical signal having a single spectrum (center frequencies f 1, f 2, f) la
  • the single-spectrum optical signal la is transmitted as an optical carrier signal to the radio base station 300 via the optical transmission line 201 and input to the optical modulator 301 of the radio base station 300.
  • the radio terminal 400 is an electric carrier wave signal input from the oscillator 401 to the modulator 402.
  • Radio base station 300 receives radio signal If modulated by transmission data le by antenna 302 and inputs the signal to optical modulator 301.
  • the optical modulator 301 modulates the optical intensity of the optical signal la transmitted from the optical transmitter 110 (A1) with the received radio signal, and the optical modulation signal lg is transmitted to the accommodating station 100 via the optical transmission line 202. Transmit to optical receiver 120 (A).
  • the optical receiver 120 (A) includes the optical modulation signal lg transmitted from the optical transmitter 301 of the radio base station 300 and the polarization combining unit 114 of the optical transmitter 110 (A1) in the accommodating station 100.
  • the configuration is such that the output polarization combined optical signal Id is input and the transmission data lk corresponding to the transmission data le transmitted from the wireless terminal 400 via the wireless base station 300 is reproduced.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the polarization beam combining unit 114.
  • single-spectrum optical signals lb and lc are adjusted by the polarization adjusters 1141 and 1142 so that their polarization directions are orthogonal to each other, and the output adjusters 1143 and 1144 are set so that their optical intensities are equal. And are orthogonally polarized by the polarization maintaining optical multiplexer 145 and output as a polarization combined optical signal Id.
  • This configuration is an example.
  • the single spectrum light sources 112 and 113 have the functions of the polarization adjusters 1141 and 1142 and the output adjusters 1143 and 1144. It may consist only of vessel 145.
  • FIG. 3 shows a first configuration example of the optical receiver 120 (A).
  • FIG. 6 shows an example of the frequency spectrum of each signal in the first embodiment and the first configuration example of the optical receiver 120 (A).
  • the optical receiver 120 (A 1) includes an optical multiplexer 121, a light receiver 122, an electric detector 123, and a low-pass filter (LPF) 124.
  • the optical multiplexer 121 combines the optical modulation signal lg transmitted from the radio base station 300 and the polarization combined optical signal Id output from the optical transmitter 110 (A1), and combines the optical signal lh ( (Equation (4)) is converted into an electrical signal by the light receiver 122.
  • CI, C2, C3 are the frequencies f of the radio signal
  • the electrical signal li (2) of the intermediate frequency f, f of two stable waves can be directly output as the output of the receiver 122 without using the millimeter-wave band components or the intermediate frequency stability circuit in the optical receiver 120 (A1). (Equation 5) can be obtained. In addition, the power of the optical transmitter 110 (A1) is sufficient.
  • the combined polarization optical signal Id output from the optical transmitter 110 (A1) has orthogonal polarization directions and equal light intensity, it is output from the low-pass filter 124.
  • the data signal lk is a constant value that does not depend on the polarization direction of the optical modulation signal lg transmitted from the radio base station 300.
  • FIG. 4 shows a second configuration example of the optical receiver 120 (A).
  • FIG. 7 shows an example of the frequency spectrum of each signal in the first embodiment and the second configuration example of the optical receiver 120 (A).
  • the optical receiver 120 (A 2) includes an optical multiplexer 121, a light receiver 122, a filter 125, electric detectors 123-1 and 123-2, and an adder 126.
  • the optical multiplexer 121 combines the optical modulation signal lg transmitted from the radio base station 300 and the polarized combined optical signal Id output from the optical transmitter 110 (A1), and combines the optical signal lh. (Equation (4)) is converted into an electrical signal by the light receiver 122. Then, according to the above frequency relationship, it is possible to obtain a stable electric signal li (equation (5)) of two intermediate frequencies f 1 and f 2 directly as the output of the light receiver 122.
  • the filter 125 receives the electric signal li (equation (5)) of the intermediate frequency f 1, f and receives the intermediate frequency f
  • the electric signals li and li are detected by electric detectors 123-1 and 123-2, respectively.
  • the data signal output from the adder 126 is The signal lk is a constant value that does not depend on the polarization direction of the optical modulation signal lg transmitted from the radio base station 300.
  • FIG. 5 shows a third configuration example of the optical receiver 120 (A).
  • FIGS. 7 and 8 show an example of the frequency spectrum and time chart of each signal in the first embodiment and the third configuration example of the optical receiver 120 (A).
  • the optical receiver 120 (A 3) includes an optical multiplexer 121, a light receiver 122, a filter 125, electric detectors 123-1 and 123-2, and a phase adjustment adder 127.
  • the optical combiner 12 1, the receiver 122, and the filter 125 allow an intermediate frequency f electric signal li (Equation (13)) and
  • the configuration detected at -2 is the same as that of the optical receiver 120 (A2).
  • the time difference between the output signal lj of the first electric detector and the output signal lj of the second electric detector is caused by the dispersion of the optical transmission lines 201 and 202.
  • phase adjustment adder 127 aligns the phases of the output signals lj and lj.
  • FIG. 9 shows a second embodiment of the optical-wireless fusion communication system of the present invention.
  • a description will be given based on a configuration example in which one radio base station 300 is connected to the accommodation station 100 and one radio terminal 400 is connected to the radio base station 300.
  • the accommodating station 100 includes an optical transmitter 110 (B 1) and an optical receiver 120 (B).
  • Each of the optical transmitters 110 (B1) has a single-spectrum optical signal (center frequency f 1, f 2, f 2) 2a
  • Polarization combining means 114 for outputting the combined polarization combined optical signal 2d is provided.
  • This polarization-combined optical signal 2d is transmitted as an optical carrier signal to the radio base station 300 via the optical transmission line 201 and input to the optical modulator 301 of the radio base station 300.
  • the radio terminal 400 is an electric carrier wave signal input from the oscillator 401 to the modulator 402.
  • Frequency f is amplitude-modulated with the transmission data 2e, for example, as a radio signal 2f in the millimeter wave band.
  • the radio base station 300 receives the radio signal 2f modulated by the transmission data 2e by the antenna 302 and inputs it to the optical modulator 301.
  • the optical modulator 301 optically modulates the polarization combined optical signal 2d transmitted from the optical transmitter 110 (B1) with the received radio signal, and accommodates the optical modulated signal 2g via the optical transmission line 202. Transmit to the optical receiver 120 (B) of station 100.
  • the optical receiver 120 (B) includes the optical modulation signal 2g transmitted from the optical transmitter 301 of the radio base station 300 and the single spectrum light source 111 of the optical transmitter 110 (A1) in the accommodating station 100. Input the output optical signal 2a of optical frequency f and transmit it from the wireless terminal 400 through the wireless base station 300.
  • the transmission data 2k corresponding to the transmitted data 2e is reproduced.
  • FIG. 10 shows a configuration example of the polarization beam combining unit 114.
  • single spectrum optical signals 2b and 2c are adjusted by the polarization adjusters 1141 and 1142 so that their polarization directions are orthogonal to each other, and the output adjusters 1143 and 1144 are set so that the mutual light intensity becomes equal. And is orthogonally polarized by the polarization maintaining optical multiplexer 145 and output as a polarization combined optical signal 2d.
  • This configuration is an example.
  • the single-spectrum light sources 112 and 113 are polarization controllers 1141, 1 142 and the output regulators 1143 and 1144, and the polarization beam combining means 114 may be constituted only by the polarization maintaining type optical multiplexer 145.
  • FIG. 11 shows a first configuration example of the optical receiver 120 (B).
  • FIG. 14 shows an example of the frequency spectrum of each signal in the second embodiment and the first configuration example of the optical receiver 120 (B).
  • the optical receiver 120 (B 1) includes an optical multiplexer 121, a light receiver 122, an electric detector 123, and a low-pass filter (LPF) 124.
  • the optical multiplexer 121 combines the optical modulation signal 2g transmitted from the radio base station 300 and the optical signal 2a output from the optical transmitter 110 (B1), and combines the optical signal 2h ((10) Is converted into an electrical signal by the light receiver 122.
  • the center frequency fff of the optical signal 2a, 2b, 2c of the single spectrum is equal to the frequency f of the radio signal 2f and the predetermined intermediate frequency f 1, f 2
  • the optical receiver 120 (B1) directly outputs the stable two-wave electric signal 2i (f, f) of the intermediate frequency f, f as the output of the receiver 122 without using millimeter-wave band components or an intermediate frequency stability circuit. (11)) can be obtained. Furthermore, from optical transmitter 110 (B1)
  • optical heterodyne detection By inputting an optical signal 2a having sufficient light intensity to the optical receiver 120 (B1), a gain by optical heterodyne detection can be obtained.
  • the electric signal 2i output from the photoreceiver 122 is collectively detected by the electric detector 123, and the transmission signal 2k (Equation (12)) is obtained by passing the detected signal 3 ⁇ 4 through the low-pass filter 124. Can do.
  • the optical carrier signal (polarization combined optical signal 2d) transmitted from the optical transmitter 110 (B1) has polarization directions orthogonal to each other and has equal optical intensity
  • the data signal 2k output from the low-pass filter 124 has a constant value that does not depend on the polarization direction of the optical modulation signal 2g transmitted from the radio base station 300.
  • FIG. 12 shows a second configuration example of the optical receiver 120 (B).
  • FIG. 15 shows an example of the frequency spectrum of each signal in the second embodiment and the second configuration example of the optical receiver 120 (B).
  • the optical receiver 120 includes an optical multiplexer 121, a light receiver 122, a filter 125, It comprises electric detectors 123-1, 123-2 and an adder 126.
  • the optical multiplexer 121 combines the optical modulation signal 2g transmitted from the radio base station 300 and the optical signal 2a output from the optical transmitter 110 (B1), and combines the optical signal 2h ((10) Equation) is converted into an electrical signal by the light receiver 122. Then, according to the above frequency relationship, it is possible to obtain a stable electric signal 2i (equation (11)) of two intermediate frequencies f 1 and f 2 directly as the output of the light receiver 122.
  • the filter 125 inputs the electric signal 2i (equation (11)) of the intermediate frequency f 1, f, and outputs the intermediate frequency
  • the electric signals 2i and 2i are detected by electric detectors 123-1 and 123-2, respectively.
  • transmission data 2k (Equation (15)) can be obtained.
  • optical carrier signal (polarization combined optical signal 2d) transmitted from the optical transmitter 110 (B1) has a polarization direction orthogonal to each other and equal optical intensity
  • the data signal 2k output from 126 is a constant value that does not depend on the polarization direction of the optical modulation signal 2g transmitted from the radio base station 300.
  • FIG. 13 shows a third configuration example of the optical receiver 120 (B).
  • FIG. 15 and FIG. 16 show an example of the frequency spectrum and time chart of each signal in the second embodiment and the third configuration example of the optical receiver 120 (B).
  • the optical receiver 120 (B 3) includes an optical multiplexer 121, a light receiver 122, a filter 125, electric detectors 123-1 and 123-2, and a phase adjustment adder 127. From optical combiner 121, receiver 122, filter 125 mm, electric signal 2i (equation (13)) with intermediate frequency f and
  • the configuration detected by 123-2 is the same as that of the optical receiver 120 (B2).
  • phase adjustment adder 127 aligns the phases of the output signals 3 ⁇ 4 and 3 ⁇ 4.
  • FIG. 17 shows a third embodiment of the optical-wireless fusion communication system of the present invention.
  • a plurality of radio base stations 300-1 to 300-3 are connected to the accommodating station 100, and a radio terminal (not shown in the figure) is connected to each radio base station 300.
  • a radio terminal (not shown in the figure) is connected to each radio base station 300.
  • the accommodating station 100 includes an optical transmitter 110 (A2) and a plurality of optical receivers 120 (A) -1 to 120 (A) -3.
  • the optical transmitter 110 (A2) includes single spectrum light sources 111, 112, 113 that output single-spectrum optical signals (center frequencies f, f, f) la, lb, lc, respectively.
  • Polarization combining means for inputting a single-spectrum optical signal lb, lc and outputting a polarization-combined optical signal Id that is orthogonally polarized so that their polarization directions are orthogonal and equal in intensity.
  • an optical branching device 115 for branching the single-spectrum optical signal la into a plurality, and an optical branching device 116 for branching the polarization combined optical signal Id into a plurality.
  • the single-spectrum optical signal la branched into a plurality of signals is transmitted as an optical carrier signal to the plurality of radio base stations 300-1 to 300-3 via the optical transmission line 201, and optical modulation of each radio base station 300 is performed. Input to the unit 301.
  • the radio base stations 300-1 to 300-3 receive the radio signal modulated with the transmission data by the antenna 302 and input it to the optical modulator 301.
  • the optical modulator 301 optically modulates the optical signal la transmitted from the optical transmitter 110 (A2) with the received radio signal, and the optical modulation signals lgl to lg3 are transmitted to the accommodating station 100 via the optical transmission path 202. Transmit to each optical receiver 120 (A) -1 to 120 (A) -3.
  • the optical receivers 120 (A) -1 to 120 (A) -3 are optical modulation signals lgl to lg3 transmitted from the optical transmitters 301-1 to 301-3 of the radio base station 300, and the accommodating station.
  • the polarization combined optical signal Id branched by the optical branching unit 116 of the optical transmitter 110 (A2) in 100 is input, and the transmission data lkl ⁇ : Lk3 is reproduced.
  • the present embodiment is characterized in that, in the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, the optical branching device 115 that branches the optical signal la to the optical transmitter 110 (A2) and the polarization combined optical signal Id are branched.
  • the optical branching device 116 is provided and is expanded to a relationship between a plurality of radio base stations 300-1 to 300-3 and a plurality of optical receivers 120 (A) -1 to 120 (A) -3.
  • the relationship between a set of the radio base station 300 and the optical receiver 120 (A), in particular, the configuration of the optical receiver 120 (A) and the function of reproducing the optical modulation signal lg force transmission data lk transmitted from the radio base station 300 is This is the same as in the first embodiment.
  • FIG. 18 shows a fourth embodiment of the optical-wireless fusion communication system of the present invention.
  • a plurality of radio base stations 300-1 to 300-3 are connected to the accommodating station 100, and a radio terminal (not shown in the figure) is connected to each radio base station 300.
  • a radio terminal (not shown in the figure) is connected to each radio base station 300.
  • the accommodating station 100 includes an optical transmitter 110 (B2) and a plurality of optical receivers 120 (B) -1 to 120 (B) -3.
  • the optical transmitter 110 (B2) includes single-spectrum light sources 111, 112, and 113 that output single-spectrum optical signals (central frequencies f, f, f) 2a, 2b, and 2c, respectively.
  • Polarization combining means for inputting single-spectrum optical signals 2b and 2c and outputting a polarization-combined optical signal 2d obtained by orthogonally combining the polarization directions so that their polarization directions are orthogonal and equal in intensity 11 4
  • an optical branching device 115 for branching the single spectrum optical signal 2a into a plurality
  • an optical branching device 116 for branching the polarization combined optical signal 2d into a plurality.
  • the polarization-combined optical signal 2d branched into a plurality is transmitted as an optical carrier signal to the plurality of radio base stations 300-1 to 300-3 via the optical transmission line 201, and the optical modulator of each radio base station 300 is transmitted. Enter in 301.
  • the radio base stations 300-1 to 300-3 receive the radio signal modulated with the transmission data by the antenna 302 and input it to the optical modulator 301.
  • the optical modulator 301 optically modulates the polarization combined optical signal 2d transmitted from the optical transmitter 110 (B2) with the received radio signal, and transmits the optical modulated signals 2gl to 2g3 via the optical transmission line 202. And transmitted to each optical receiver 120 (B) -1 to 120 (B) -3 of the accommodation station 100.
  • the optical receivers 120 (B) -1 to 120 (B) -3 transmit the optical modulation signals 2gl to 2g3 transmitted from the optical transmitter 301 of the radio base station 300 and the optical transmission in the accommodating station 100.
  • the optical signal 2a branched by the optical branching device 115 of the optical device 110 (B2) is input, respectively, and the transmission data 2kl to 2k3 are reproduced respectively.
  • the feature of this embodiment is that in the configuration of the second embodiment shown in FIG. 9, the optical branching device 115 for branching the optical signal 2a and the polarization-combined optical signal 2d are branched to the optical transmitter 110 (B2).
  • the optical branch 116 is provided and is expanded to a relationship between a plurality of radio base stations 300-1 to 300-3 and a plurality of optical receivers 120 (B) -1 to 120 (B) -3.
  • the function of reproducing the transmission data 2k from the modulated signal 2g is the same as in the second embodiment.
  • FIG. 19 shows a fifth embodiment of the optical-wireless fusion communication system of the present invention.
  • the feature of this embodiment is that, in the configuration of the third embodiment shown in FIG. 17, a single spectrum optical signal la is branched and transmitted to a plurality of radio base stations 300-1 to 300-3 as an optical carrier signal.
  • an output control optical branching device 117 capable of individually setting the light intensity of each branched optical signal la is used.
  • Other configurations of the optical transmitter 110 (A3) of the present embodiment are the same as those of the optical transmitter 110 (A2) of the third embodiment.
  • the light intensity (f, f, f component) of the optical signal lh combined by the optical multiplexer 121 in A) is
  • the signal strength is adjusted, and a favorable reception operation described later can be realized.
  • FIG. 20 shows a sixth embodiment of the optical-wireless fusion communication system of the present invention.
  • the feature of this embodiment is that in the configuration of the third embodiment shown in FIG. 17, the optical branching that outputs the polarization combined optical signal Id to the plurality of optical receivers 120 (A) -1 to 120 (A) -3
  • an output control optical splitter 118 that can individually set the optical intensity of each polarization-combined optical signal Id to be branched is used.
  • Other configurations of the optical transmitter 110 (A4) of the present embodiment are the same as those of the optical transmitter 110 (A2) of the third embodiment.
  • each optical receiver 120 (A) -1 to 120 (A) -3 receives the signal due to the difference in wireless signal strength according to the wireless transmission distance to the wireless terminal.
  • Light modulation signal lgl ⁇ It is assumed that a difference in light intensity occurs in Lg3. According to this situation, the output control optical splitter 118 adjusts the optical intensity of the polarization-combined optical signal Id output to each receiver 120 (A) -1 to 120 (A) -3. Thereby, as shown in FIG. 22, the light intensity (f, f component) of the optical signal lh multiplexed by the optical multiplexer 121 of the optical receiver 120 (A) is adjusted. And
  • the signal strength of the electric signal li of the intermediate frequency f, f in the optical receiver 120 (A) is adjusted.
  • FIG. 21 shows a seventh embodiment of the optical-wireless fusion communication system of the present invention.
  • the feature of the present embodiment is that the configuration of the third embodiment shown in FIG. 17 includes the output control optical splitter 117 of the fifth embodiment and the output control optical splitter 118 of the sixth embodiment. It is in.
  • Other configurations of the optical transmitter 110 (A5) of the present embodiment are the same as those of the optical transmitter 110 (A2) of the third embodiment.
  • the light intensity (f, f, f component) of the optical signal lh combined by the optical multiplexer 121 in A) is
  • the output control optical splitter 118 adjusts the optical intensity of the polarization-combined optical signal Id output to each of the receivers 120 (A) -1 to 120 (A) -3.
  • the light intensity (f, f component) of the optical signal lh multiplexed by the optical multiplexer 121 of the optical receiver 120 (A) is adjusted.
  • the intensity is adjusted, and a good receiving operation described later can be realized.
  • FIG. 23 shows an eighth embodiment of the optical-wireless fusion communication system of the present invention.
  • the feature of this embodiment is that the polarization-combined optical signal 2d in the configuration of the fourth embodiment shown in FIG. Output control that can individually set the optical intensity of each polarization-combined optical signal 2d to be branched, instead of the optical splitter 116 that branches and transmits it as an optical carrier signal to multiple radio base stations 300-l to 300-3 There is an optical splitter 118.
  • Other configurations of the optical transmitter 110 (B3) of the present embodiment are the same as those of the optical transmitter 110 (B2) of the fourth embodiment.
  • the optical loss according to the optical transmission path length between the accommodating station 100 and each of the radio base stations 300-1 to 300-3, and the radio base stations 300-1 to 300-3 Due to the difference in the wireless signal intensity according to the wireless transmission distance to the wireless terminal, the optical intensity difference between the optical modulation signals 2gl to 2g3 received by the optical receivers 120 (B) -1 to 120 (B) -3 It is assumed that it will occur.
  • the output control optical splitter 118 adjusts the optical intensity of the optical carrier signal (polarization combined optical signal 2d) transmitted to each of the radio base stations 300-1 to 300-3.
  • the light intensity (f, f ⁇ f, f, f ⁇ f components) of the optical modulation signal 2g transmitted from the radio base station 300 the light intensity (f, f ⁇ f, f, f ⁇ f components) of the optical modulation signal 2g transmitted from the radio base station 300,
  • the signal strength of the electrical signal 2i of frequency f and f is adjusted, and the good reception operation described later is performed.
  • FIG. 24 shows a ninth embodiment of the optical-wireless fusion communication system of the present invention.
  • the feature of the present embodiment is that light that outputs a single spectrum optical signal 2a to a plurality of optical receivers 120 (B) -1 to 120 (B) -3 in the configuration of the fourth embodiment shown in FIG.
  • an output control optical branching unit 117 capable of individually setting the optical intensity of each optical signal 2a to be branched is used.
  • Other configurations of the optical transmitter 110 (B4) of the present embodiment are the same as those of the optical transmitter 110 (B2) of the fourth embodiment.
  • optical loss according to the optical transmission path length between the accommodating station 100 and each of the radio base stations 300-1 to 300-3, and each radio base station 300-1 to 300-3 Due to the difference in the wireless signal intensity according to the wireless transmission distance to the wireless terminal, the optical intensity difference between the optical modulation signals 2gl to 2g3 received by the optical receivers 120 (B) -1 to 120 (B) -3 It is assumed that it will occur. According to this situation, the output control optical splitter 117 adjusts the optical intensity of the optical signal 2a output to each of the receivers 120 (A) -1 to 120 (A) -3. As a result, as shown in FIG. 26, the optical multiplexer of the optical receiver 120 (B). The light intensity (f component) of the optical signal 2h combined at 121 is adjusted. And the optical receiver 12
  • FIG. 25 shows a tenth embodiment of the optical-wireless fusion communication system of the present invention.
  • the feature of this embodiment is that the configuration of the fourth embodiment shown in FIG. 18 includes the output control light splitter 118 of the eighth embodiment and the output control light splitter 117 of the ninth embodiment. It is in.
  • Other configurations of the optical transmitter 110 (B5) of the present embodiment are the same as those of the optical transmitter 110 (B2) of the fourth embodiment.
  • the optical loss according to the optical transmission path length between the accommodating station 100 and each of the radio base stations 300-1 to 300-3, and the radio base stations 300-1 to 300-3 Due to the difference in the wireless signal intensity according to the wireless transmission distance to the wireless terminal, the optical intensity difference between the optical modulation signals 2gl to 2g3 received by the optical receivers 120 (B) -1 to 120 (B) -3 It is assumed that it will occur.
  • the output control optical splitter 118 adjusts the optical intensity of the optical carrier signal (polarization combined optical signal 2d) transmitted to each of the radio base stations 300-1 to 300-3.
  • the optical intensity of the optical modulation signal 2g transmitted from the radio base station 300 (f, f ⁇ f, f, f ⁇ f components)
  • the light intensity of the optical signal 2a output to each receiver 120 (A) -1 to 120 (A) -3 is adjusted.
  • the light intensity (f component) of the optical signal 2h multiplexed by the optical multiplexer 121 of the optical receiver 120 (B) is adjusted.
  • the signal strength of the IF2 electric signal is adjusted, and a satisfactory reception operation described later can be realized.
  • the first control form is the electrical of intermediate frequency f, f output from the optical receiver of the optical receiver.
  • IF1 IF2 Control the optical intensity of the optical carrier signal transmitted to each radio base station and the optical signal output to Z or each optical receiver so that the signal intensity of the IF2 signal is constant.
  • the second control form is an electric of intermediate frequency f 1, f 2 output from the optical receiver of the optical receiver.
  • optical intensity of the optical carrier signal transmitted to each radio base station and the optical signal output to each optical receiver or Z is controlled so that the signal intensity of the signal is uniform in all optical receivers.
  • the electric power of the intermediate frequencies f and f output from the optical receiver of the optical receiver is used.
  • IF1 IF2 Controls the optical carrier signal transmitted to each radio base station and the optical intensity of the optical signal output to each optical receiver and Z so that the signal-to-noise ratio of the signal is uniform in all optical receivers. .
  • the present invention transmits a high-frequency radio signal such as a millimeter wave between a radio base station and a radio terminal via a radio channel, and an optical transmission line from the radio base station that receives the radio signal to the accommodating station It is used as an optical-to-radio fusion communication system that transmits optical signals through the network and its accommodating station.

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Abstract

　本発明の光－無線融合通信システムの光送信器は、第１の単一スペクトルの光信号（中心周波数ｆC1）を光受信器へ出力し、第２の単一スペクトルの光信号（中心周波数ｆC2）と第３の単一スペクトルの光信号（中心周波数ｆC3）の偏波方向が直交しかつ等しい光強度になるように２波を直交偏波合成して偏波合成光信号を生成し、光搬送波信号として無線基地局へ送信する。光受信器は、無線基地局から送信された光変調信号と光送信器から出力された光信号とを合波し、合波された光信号を受光して得られた中間周波数ｆIF1 ，ｆIF2 の電気信号を検波し、その出力信号を低域濾過して送信データを生成する。

Description

光一無線融合通信システムおよび光一無線融合通信方法 技術分野
[0001] 本発明は、無線基地局で受信した高周波無線信号を光信号に変換して収容局に 伝送する光一無線融合通信システムおよび光 無線融合通信方法に関する。特に 、本発明の光一無線融合通信システムは、収容局の光送信器から無線基地局に光 伝送路を介して光搬送波信号を送信し、無線基地局で受信した無線信号で光搬送 波信号を光変調し、その光変調信号を無線基地局から収容局の光受信器に光伝送 路を介して送信し、光受信器で受信する構成である。
背景技術
[0002] 図 27は、従来の光一無線融合通信システムの構成例を示す。図 28は、光受信器 の構成例を示す。図 29は、従来の光一無線融合通信システムにおける各信号の周 波数スぺクトルの一例を示す。
[0003] 収容局 100は、光送信器 10および複数の光受信器 20を備える。光送信器 10は、 単一スペクトル光源 11から出力された単一スペクトルの光信号（中心周波数 f ) 0aを
C
光分岐器 12で複数に分岐する。分岐された各光信号 Oaは、光搬送波信号としてそ れぞれ光伝送路 201を介して複数の無線基地局 300に伝送され、光変調器 301に 入力する。なお、ここでは、 1つの無線基地局 300のみを示す。
[0004] 一方、無線端末 400は、発振器 401から変調器 402に入力される電気搬送波信号
(周波数 f ) 0cを送信データ Obで強度変調し、無線信号 Odとしてアンテナ 403から
F1
無線基地局 300へ送信する。無線基地局 300は、送信データ Obで変調された無線 信号 Odをアンテナ 302で受信し、光変調器 301に入力する。光変調器 301は、受信 した無線信号で光送信器 10から供給された光搬送波信号 0aを光強度変調し、その 光変調信号 0eを光増幅器 303で光増幅し、光伝送路 202を介して収容局 100の光 受信器 20へ送信する。なお、複数の光受信器 20は、それぞれ対応する無線基地局 300に接続される。
[0005] 光受信器 20では、無線基地局 300から送信された光変調信号 0eを光増幅器 21で 光増幅し、発振器 22から光変調器 23に入力される周波数 f /2の電気搬送波信号
RF2
Ofを用いて光変調信号 Oeを搬送波抑圧両側波帯光変調する。光変調器 23の出力 光信号 Ogは、光フィルタ 24で所定の 2波の光信号 Ohのみが抽出され、受光器 25で 自乗検波される。
[0006] ここで、発振器 22から出力される電気搬送波信号 Ofの周波数 f /2は、無線信号
RF2
Odの周波数 f より任意の中間周波数 f だけ小さい周波数の半値とすることにより、
F1 IF
受光器 25の出力として、任意の中間周波数 f の電気信号 Oiが得られ、電気検波器 2
IF
6で検波される。これにより、無線信号の周波数帯域の受信器を用いることなぐ無線 端末 400から送信された送信データ Obに対応する受信データ Ojが得られる（非特許 文献 1参照)。
非特許文献 1：久禾 IJ敏明、北山研一、「New Photonic Downconversion Technique wit h Optical Frequency bhifter for 60— GHz— Band Fiber-Radio Uplink Systems」、 2002 年電子情報通信学会総合大会講演論文集、社団法人電子情報通信学会、 2002年 3 月 7日、 C— 14— 13
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 従来の光一無線融合通信システムでは、各無線基地局に対応した全ての光受信 器にお！ヽて、無線基地局から送信された光信号を搬送波抑圧両側波帯光変調する 。そのため、無線信号の周波数帯域を有する光変調器を用意する必要があり、構成 が複雑になる。特に、端末装置と無線基地局との間で広帯域信号を伝送する場合に は、無線信号の周波数として広い信号帯域が確保できるミリ波帯を用いることが予想 される力 これに対応する高周波帯の光変調器は高価であり、システム全体の構成 が複雑かつ高価になる。
[0008] また、全ての光受信器では、光ファイバ伝送による損失が大き!、とき、無線基地局 内の光変調器の挿入損失が大きいとき、さらに光変調器の変調度が小さいときに、光 信号への変換損失を補償するための光増幅器が必要になり、システム全体の構成が 複雑かつ高価になる。
[0009] 本発明は、光増幅器や高周波帯の光，電気回路などの複雑かつ高価な部品を用 いることなぐ簡単かつ安価なシステム構成により、無線基地局から送信された光信 号を高感度受信することができる光一無線融合通信システムおよび光 無線融合通 信方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0010] (第 1の発明）
第 1の発明は、収容局に光送信器および光受信器を備え、光送信器は光伝送路を 介して無線基地局に光搬送波信号を送信し、無線基地局は送信データで変調され た無線信号 (周波数 f
RF )を受信し、受信した無線信号で光搬送波信号を光変調し、 その光変調信号を光伝送路を介して収容局に送信し、光受信器は光変調信号を受 信し、検波して送信データを再生する光一無線融合通信システムにおいて、光送信 器および光受信器はそれぞれ次のような構成である。
[0011] 光送信器は、第 1の単一スペクトルの光信号（中心周波数 f )を出力する第 1の単
C1
一スペクトル光源と、第 2の単一スペクトルの光信号（中心周波数 f )を出力する第 2
C2
の単一スペクトル光源と、第 3の単一スペクトルの光信号（中心周波数 f )を出力する
C3 第 3の単一スペクトル光源と、第 2の単一スペクトルの光信号の偏波方向および光強 度と、第 3の単一スペクトルの光信号の偏波方向および光強度について、互いの偏 波方向が直交しかつ等しい光強度になるように調整し、 2波を直交偏波合成して偏 波合成光信号として出力する偏波合成手段とを備える。第 1,第 2および第 3の単一 スペクトルの光信号の中心周波数 f f f は、無線信号の周波数 f 、所定の中間
CI, C2, C3 F
周波数 f , f に対して、
IF1 IF2
I f f
CI C2 I =f ±f
RF IF1
I f f ±f
CI C3 I =f
RF IF2
となるように制御される。光送信器は、第 1の単一スペクトルの光信号を光搬送波信 号として無線基地局へ送信し、偏波合成光信号を光受信器へ出力する構成である。
[0012] 光受信器は、無線基地局から送信された光変調信号と、光送信器から出力された 偏波合成光信号とを合波する光合波器と、光合波器で合波された光信号を受光し、 中間周波数 f , f の
IF1 IF2 電気信号を出力する受光器と、受光器力 出力された中間周 波数 f , f の電気信号を検波する電気検波器と、電気検波器の出力信号を低域 濾過し、送信データを出力する低域濾過フィルタとを備える。
[0013] 第 1の発明によれば、光送信器は、第 1の単一スペクトルの光信号を光搬送波信号 として無線基地局へ送信し、第 2の単一スペクトルの光信号と第 3の単一スペクトルの 光信号の 2波を直交偏波合成した偏波合成光信号を光受信器へ出力する。このとき 光送信器では、無変調かつ減衰の無!ヽ光信号を基に周波数安定化制御を行うため 、従来の高感度光受信のように光受信器にお!、て伝送損失により減衰した光変調信 号を基に周波数安定ィ匕制御を行う場合と比較して、容易に周波数安定ィ匕制御が可 能となる。
[0014] 無線基地局へ送信する光信号の電界 E と、光受信器へ出力する偏波合成光信 号の電界 E は、それぞれ次のように表すことができる。
opt-LO
E =Acos(2 f t+ φ (t)) · ' ·(1)
opt-c CI 1
E =A cos(2 π f t+ φ (t)) + A cos(2 π f t+ φ (t)) · ' ·(2)
opt-LO LO C2 2 LO C3 3
ここで、 A, A は電界振幅、 φ (t), φ (t), φ (t)は単一スペクトル光源の出力光信
LO 1 2 3
号の位相雑音成分とする。また、 （2)式の右辺の第 1項と第 2項は、互いに直交した 偏波方向を有し、等振幅である。
[0015] 無線基地局では、光送信器から送信された光信号 ((1)式)を、無線端末から送信さ れた無線信号で光強度変調した後に、光受信器へ送信する。 2値ディジタル強度変 調により、光受信器へ送信される光変調信号の電界 E は、次式のように表すこと
opt-mod
ができる。
Figure imgf000006_0001
•Αοοδ(2 π ί (t+T) + φ (t+T)) · ' ·(3)
Cl 1
ここで、 mは光変調度、 a (=0, 1)は電界強度変調成分、 Tは光信号が収容局 無 線基地局間の光伝送に要する時間を表す。
[0016] 光受信器では、光送信器から出力された偏波合成光信号 ((2)式)と、無線基地局か ら送信された光変調信号 ((3)式)とを合波した後に、受光器で自乗検波する。合波し た光信号の電界 E は、次式のように表すことができる。
E =A cos(2 π f t+ φ (t)) + A cos(2 π f t+ φ (t))
opt-co LO C2 2 LO C3 3
+ (ΐΖ γ Χΐ+ma cos2 f
i RF t) •Αοοδ(2 π ί (t + 2T)+ (t + 2T)) …(
Cl 1
ここで、 yは無線基地局一光受信器リンクの光伝送損失や無線基地局内の光変調 器の挿入損失などの損失の合計を表し、 γ》1である。
[0017] (4)式の右辺の第 1項および第 2項の光信号は、光送信器力 光受信器に直接入 力されたために損失がなぐ十分な光強度を有している。このため、 （4)式の光信号を 受光器で自乗検波することで、高感度受信法として知られるヘテロダイン検波と同様 に、無線基地局から送信された光変調信号 ((3)式)を高感度に受信することが可能と なる。
[0018] 受光器から出力される 2波の中間周波数 f , f の電気信号の電界 E は、次式の
IF1 IF2 IF
ように表すことができる。
E ^Ga [Α·Α -cos θ · οο8(2 π ί t+ φ )
IF i LO IF1 1
+A-A -sin 0 · οο8(2 π ί t+ φ )] - --(5)
LO IF2 2
( φ = ± [4 π f T+ φ (t + 2T)— φ (t)] )
1 Cl 1 2
( φ = ± [4 π f T+ φ (t + 2T)— φ (t)] )
2 Cl 1 3
ここで、 Gは前記へテロダイン検波の利得に依存する係数、 φ , φ はそれぞれの
1 2
中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号の位相成分、 Θは無線基地局から送信された光変 調信号 ((3)式)の偏波方向と、光送信器力 出力された偏波合成光信号のうち（2)式 の第 1項で表される光信号の偏波方向との間の角度を表すものとする。
[0019] 光送信器では、第 1,第 2および第 3の単一スペクトルの光信号の中心周波数が設 定した値となるよう制御しているため、光受信器では、複雑な構成の無線周波数帯部 品や中間周波数安定ィ匕回路を用いることなぐ安定な中間周波数の信号を得ること ができる。
[0020] 2波の中間周波数 f , f の電気信号を包絡線検波した後に、低域濾過フィルタを
IF1 IF2
通して得られる電気信号の電界 E は、次式のように表すことができる。
BB
E ^G2 a2(A2-A 2cos2 0 +Α2·Α 2sin2 θ )
BB
Figure imgf000007_0001
[0021] ここで、光送信器から出力された偏波合成光信号 ((2)式)が互いに直交した偏波方 向と等しい光強度を有するため、低域濾過フィルタの出力信号強度が、無線基地局 力 送信された光変調信号 ((3)式)の偏波方向に不感応であることが分力る。
[0022] (第 2の発明）
第 2の発明は、収容局に光送信器および光受信器を備え、光送信器は光伝送路を 介して無線基地局に光搬送波信号を送信し、無線基地局は送信データで変調され た無線信号 (周波数 f )
RFを受信し、受信した無線信号で光搬送波信号を光変調し、 その光変調信号を光伝送路を介して収容局に送信し、光受信器は光変調信号を受 信し、検波して送信データを再生する光一無線融合通信システムにおいて、光送信 器および光受信器はそれぞれ次のような構成である。
[0023] 光送信器は、第 1の単一スペクトルの光信号（中心周波数 f )を出力する第 1の単
C1
一スペクトル光源と、第 2の単一スペクトルの光信号（中心周波数 f )を出力する第 2
C2
の単一スペクトル光源と、第 3の単一スペクトルの光信号（中心周波数 f )を出力する
C3 第 3の単一スペクトル光源と、第 2の単一スペクトルの光信号の偏波方向および光強 度と、第 3の単一スペクトルの光信号の偏波方向および光強度について、互いの偏 波方向が直交しかつ等しい光強度になるように調整し、 2波を直交偏波合成して偏 波合成光信号として出力する偏波合成手段とを備える。第 1,第 2および第 3の単一 スペクトルの光信号の中心周波数 f f f は、無線信号の周波数 f 、所定の中間
CI, C2, C3 F
周波数 f , f に対して、
IF1 IF2
I f f
CI C2 I =f ±f
RF IF1
I f f =f ±f
CI C3 I RF IF2
となるように制御される。光送信器は、偏波合成光信号を光搬送波信号として無線基 地局へ送信し、第 1の単一スペクトルの光信号を光受信器へ出力する構成である。
[0024] 光受信器は、無線基地局から送信された光変調信号と、光送信器から出力された 第 1の単一スペクトルの光信号とを合波する光合波器と、光合波器で合波された光信 号を受光し、中間周波数 f , f の
IF1 IF2 電気信号を出力する受光器と、受光器力 出力 された中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号を検波する電気検波器と、電気検波器の出 力信号を低域濾過し、送信データを出力する低域濾過フィルタとを備える。
[0025] 第 2の発明によれば、光送信器は、第 2の単一スペクトルの光信号と第 3の単一ス ベクトルの光信号の 2波を直交偏波合成した偏波合成光信号を光搬送波信号として 無線基地局へ送信し、第 1の単一スペクトルの光信号を光受信器へ出力する。
[0026] 無線基地局へ送信する偏波合成光信号の電界 E と、光受信器へ出力する光信 号の電界 E は、それぞれ次のように表すことができる。
opt-LO
E =Acos(2 f t+ φ (t)) +Acos(2 f t+ φ (t)) … ）
opt-c C2 2 C3 3
E =A cos(2 π f t+ φ (t)) · ' ·(8)
opt-LO LO CI 1
ここで、 A, A は電界振幅、 φ (t), φ (t), φ (t)は単一スペクトル光源の出力光信
LO 1 2 3
号の位相雑音成分を表す。また、 （7)式の右辺の第 1項と第 2項は、互いに直交した 偏波方向を有し、等振幅とする。
[0027] 無線基地局では、光送信器から送信された光信号 ((7)式)を、無線端末から送信さ れた無線信号で光強度変調した後に、光受信器へ送信する。 2値ディジタル強度変 調により、光受信器へ送信される光変調信号の電界 E は、次式のように表すこと
opt-mod
ができる。
Figure imgf000009_0001
•[Acos(2 f (t+T) + φ (t+T))
C2 2
+Αοοδ(2 π ί (t+T) + φ (t+T)) ] · · ·(¾
C3 3
ここで、 mは光変調度、 a (=0, 1)は電界強度変調成分、 Tは光信号が収容局 無 線基地局間の光伝送に要する時間を表す。
[0028] 光受信器では、光送信器から出力された光信号 ((8)式)と、無線基地局から送信さ れた光変調信号 ((9)式)とを合波した後に、受光器で自乗検波する。合波した光信号 の電界 E は、次式のように表すことができる。
E =A cos(2 π f t+ φ (t)) +(l/ y )(l +ma οο82 π ί t)
opt-co LO CI 1 i RF
• [Acos(2 π f (t + 2T) + φ (t + 2T))
C2 2
+Αοοδ(2 π ί (t + 2T) + φ (t + 2T)) ] ー(10)
C3 3
ここで、 γは無線基地局一光受信器リンクの光伝送損失や無線基地局内の光変調 器の挿入損失などの損失の合計を表し、 γ》1である。
[0029] (10)式の右辺の第 1項の光信号は、光送信器力ゝら光受信器に直接入力されたため に損失がなぐ十分な光強度を有している。このため、（10)式の光信号を受光器で自 乗検波することで、高感度受信法として知られるヘテロダイン検波と同様に、無線基 地局から送信された光変調信号 ((9)式)を高感度に受信することが可能となる。 受光器から出力される 2波の中間周波数 f , f の電気信号の電界 E は、次式の
IF1 IF2 IF
ように表すことができる。
E ^Ga [Α·Α -cos θ · οο8(2 π ί t+ φ )
IF
+Α·Α -sin θ · οο8(2 π ί t+ ) ] •(11)
LO IF2 2
( φ = ± [4 π f Τ+ φ (t + 2T)— φ (t)] )
( φ = ± [4 π f Τ+ φ (t + 2T)— φ (t)] )
2 C3 3 1
ここで、 Gは前記へテロダイン検波の利得に依存する係数、 φ , φ はそれぞれの
1 2
中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号の位相成分、 Θは無線基地局から送信された光変 調信号のうち（9)式の第 1項で表される光信号の偏波方向と、光送信器から出力され た光信号 ((8)式)の偏波方向との間の角度を表すものとする。
[0031] 光送信器では、第 1、第 2および第 3の単一スペクトルの光信号の中心周波数を設 定した値となるよう制御しているため、光受信器では、複雑な構成の無線周波数帯部 品や中間周波数安定ィ匕回路を用いることなぐ安定な中間周波数の信号を得ること ができる。
[0032] 2波の中間周波数 f , f の電気信号を包絡線検波した後に、低域濾過フィルタを
IF1 IF2
通して得られる電気信号の電界 E は、次式のように表すことができる。
BB
E ^G2 a2(A2-A 2-cos2 0 +Α2·Α 2-sin2 0 )
BB i し O し O
= G2 a2-A2-A 2 —(12)
i LO
[0033] ここで、光送信器から出力された偏波合成光信号 ((7)式)が互いに直交した偏波方 向と等しい光強度を有するため、低域濾過フィルタの出力信号強度が、無線基地局 力 送信された光変調信号 ((9)式）の偏波方向に不感応であることが分かる。
[0034] (第 3の発明）
第 3の発明は、第 1または第 2の発明の光一無線融合通信システムにおける光受信 器の別の構成を示す。
[0035] 光受信器は、第 1または第 2の発明における光受信器の電気検波器および低域濾 過フィルタに代えて、受光器から出力される中間周波数 f の電気信号および中間
IF1
周波数 f の電気信号を分離するフィルタと、フィルタから出力される中間周波数 f の電気信号および中間周波数 f
IF2の電気信号をそれぞれ検波する第 1の電気検波 器および第 2の電気検波器と、第 1の電気検波器の出力信号と第 2の電気検波器の 出力信号とを加算し、送信データを出力する加算器とを備える。
[0036] 第 3の発明における光受信器では、 （5)式または (11)式の中間周波数 f , f の電
IF1 IF2 気信号をフィルタで分離することにより、次式の 2つの中間周波数 f , f の電気信
IF1 IF2
号 E , E が得られる。
IF1 IF2
E =Ga A-A -cos θ · οο8(2 π ί t+ ) ー（13)
IFl i LO IF1 1
E =Ga A-A -sin 0 · οο8(2 π ί t+ ) ー（14)
IF2 i LO IF2 2
[0037] この中間周波数 f , f の
IFl IF2 電気信号はそれぞれ包絡線検波され、得られた電気信 号は加算器で加算される。加算器で得られる電気信号の電界 E は、次式のように表
BB
すことができる。
E ∞G2 a2 (A2-A 2-cos2 0 +Α2·Α 2-sin2 0 )
BB
^ 2 2
G a ' A -A •(15)
[0038] ここで、第 1の発明では光送信器力ゝら光受信器へ出力された偏波合成光信号 ((2) 式)が互いに直交した偏波方向と等しい光強度を有し、第 2の発明では光送信器力 無線基地局へ送信された光信号 ((7)式)が互いに直交した偏波方向と等しい光強度 を有するため、第 3の発明における光受信器の加算器の出力は、無線基地局から送 信された光変調信号 ((3)式, (9)式）の偏波方向に不感応であることが分力る。
[0039] このように第 3の発明によれば、光受信器において、無線周波数帯部品、中間周波 数安定ィヒ回路および偏波ダイバーシティ回路を用いることなぐ中間周波数帯の帯 域を有する 1つの受光器と 2つの電気検波器力 なる簡易な構成で高感度光受信が 可能となる。
[0040] (第 4の発明）
第 4の発明は、第 1または第 2の発明の光一無線融合通信システムにおける光受信 器の別の構成を示す。
[0041] 光受信器は、第 1または第 2の発明における光受信器の電気検波器および低域濾 過フィルタに代えて、受光器から出力される中間周波数 f の電気信号および中間
IF1
周波数 f
IF2の電気信号を分離するフィルタと、フィルタから出力される中間周波数 f
IFl の電気信号および中間周波数 f の の
IF2 電気信号をそれぞれ検波する第 1 電気検波 器および第 2の電気検波器と、第 1の電気検波器の出力信号と第 2の電気検波器の 出力信号の位相を揃えて加算し、送信データを出力する位相調整加算器とを備える
[0042] 第 4の発明における光受信器では、第 3の発明における光受信器と同様に、無線 基地局から送信された光変調信号の偏波方向に不感応な一定の出力の受信信号を 得ることができるとともに、次の機能が加わる。第 1の電気検波器の出力信号と第 2の 電気検波器の出力信号の位相を揃えて加算することにより、光伝送路の分散により 第 1の電気検波器の出力信号と第 2の電気検波器の出力信号との間に生じる時間差 をネ ΐ償することができる。
[0043] このように、第 4の発明によれば、第 3の発明と同様に高感度光受信が可能になると ともに、光伝送路の分散の影響で第 1の電気検波器の出力信号と第 2の電気検波器 の出力電気信号との間に生じる時間差を補償することにより、分散の影響を受けない 光受信が実現できる。なお、第 1の発明のように、光送信器力 無線基地局に対して 1波の光信号 ((2)式）を送信し、無線基地局力も光受信器に光変調信号 ((3)式）を送 信する場合には、 2つの側帯波成分を有する光変調信号に光伝送路の分散の影響 が現れる。また、第 2の発明のように、光送信器力 無線基地局に対して 2波の偏波 合成光信号 ((7)式）を送信し、無線基地局から光受信器に光変調信号 ((9)式）を送信 する場合には、両光信号に光伝送路の分散の影響が現れる。
[0044] (第 5の発明）
第 5の発明は、第 1の発明の光一無線融合通信システムにおいて、複数の無線基 地局と、収容局に複数の無線基地局力 送信された光変調信号をそれぞれ受信す る複数の光受信器を備え、光送信器は、第 1の単一スペクトルの光信号を複数に分 岐し、光搬送波信号として複数の無線基地局へそれぞれ送信する第 1の光分岐器と 、偏波合成光信号を複数に分岐し、複数の光受信器へそれぞれ出力する第 2の光 分岐器とを備える。
[0045] 第 5の発明によれば、全ての光受信器において、無線周波数帯部品、中間周波数 安定ィ匕回路及び偏波ダイバーシティ回路を用いる必要がなぐシステム全体の構成 の大幅な簡略化が実現できる。
[0046] (第 6の発明）
第 6の発明は、第 2の発明の光一無線融合通信システムにおいて、複数の無線基 地局と、収容局に複数の無線基地局力 送信された光変調信号をそれぞれ受信す る複数の光受信器を備え、光送信器は、偏波合成光信号を複数に分岐し、光搬送 波信号として複数の無線基地局へそれぞれ送信する第 1の光分岐器と、第 1の単一 スペクトルの光信号を複数に分岐し、複数の光受信器へそれぞれ出力する第 2の光 分岐器とを備える。
[0047] 第 6の発明によれば、全ての光受信器において、無線周波数帯部品、中間周波数 安定ィ匕回路及び偏波ダイバーシティ回路を用いる必要がなぐシステム全体の構成 の大幅な簡略化が実現できる。
[0048] (第 7の発明）
第 7の発明は、第 5の発明の光一無線融合通信システムにおいて、光送信器の第 1 の光分岐器に代えて、複数の無線基地局へそれぞれ送信する光搬送波信号の光強 度を個々に設定可能な出力制御光分岐器を用いる。
[0049] 第 7の発明によれば、光送信器は、第 1の単一スペクトルの光信号 (光搬送波信号) を複数の無線基地局へそれぞれ所定の光強度で送信し、第 2の単一スペクトルの光 信号と第 3の単一スペクトルの光信号の 2波の偏波合成光信号を複数の光受信器へ 出力する。
[0050] 無線基地局へ送信する光信号の電界 E (0と、光受信器へ出力する偏波合成 光信号の電界 E (0は、それぞれ次のように表すことができる。
opt-LO
E (i) =A (i) οοδ(2 π ί t+ (t)) 〜(16)
opt-c C CI 1
E (i) =A cos(2 π f t+ φ (t)) +A cos(2 π f t+ φ (t)) ー(17) opt-LO LO C2 2 LO C3 3
ここで、 iはそれぞれの無線基地局—光受信器リンクを表す識別番号、 A (i), A は
C LO
電界振幅、 Φ (t), Φ (t), φ (t)は単一スペクトル光源の出力光信号の位相雑音成分
1 2 3
とする。また、（17)式の右辺の第 1項と第 2項は、互いに直交した偏波方向を有し、等 振幅である。
[0051] 無線基地局では、光送信器から送信された光信号 ((16)式)を、無線端末から送信 された無線信号で光強度変調した後に、光受信器へ送信する。 2値ディジタル強度 変調により、光受信器へ送信される光変調信号の電界 E (0は、次式のように表 opt-moa
すことができる。
E (0 oc (l+m(i) a cos2wf t)
opt - mod i RF
•A (i) cos(2 π f (t+T) + φ (t+T)) ー(18)
C Cl 1
ここで、 m(i)は光変調度であり、光変調器に入力する無線信号の信号強度に依存 し、各リンクにおける無線基地局 無線端末間の無線伝搬距離に依存する値である
。また、 Tは収容局 無線基地局間の光伝送に要する時間、 a(=0, 1)は電界強度 変調成分を表す。
[0052] 光受信器では、光送信器から出力された偏波合成光信号 ((17)式)と、無線基地局 から送信された光変調信号 ((18)式)とを合波した後に、受光器で自乗検波する。合 波した光信号の電界 E (0は、次式のように表すことができる。
E (i) =A cos(2 π f t+ φ (t)) +A cos(2 π f t+ φ (t))
opt-co LO C2 2 LO C3 3
+ (l/y(0) (l+m(i)a οοδ2πί t)
i RF
•A (i) οοδ(2πί (t + 2T) + φ (t + 2T)) ー(19)
C Cl 1
ここで、 γ(ΐ)はそれぞれの無線基地局一光受信器リンクの光伝送路損失や無線基 地局内の光変調器の挿入損失などの損失の合計を表し、 γ(ϋ》1である。
[0053] また、（19)式の右辺の第 1項および第 2項の光信号は、光送信器から光受信器に直 接入力されたため損失がなぐ十分な光強度を有している。このため、（19)式の光信 号を受光器で自乗検波することで、高感度受信法として知られるヘテロダイン検波と 同様に、無線基地局力 送信された光変調信号 ((18)式)を高感度に受信することが 可能となる。
[0054] 受光器から出力される 2波の中間周波数 f , f の電気信号の電界 E (i)は、次式
IF1 IF2 IF のように表すことができる。
E (0 oc(m(i)/y(i)).a[A -A (i)-cos θ ·οο8(2πί t+ φ )
IF i LO C IF1 1
+A -A (i)-sin θ ·οο8(2πί t+ φ )]
LO C IF2 2
= (l/k(i))-a[A -A (i)-cos θ ·οο8(2πί t+ φ )
i LO C IF1 1
+A ·Α (i)'sin0 'cos(2 f t+ φ )] ---(20)
LO C IF2 2 ( φ = ± [4 π ί Τ+ (t + 2T)— φ (t)] )
ci
( φ = ± [4 π ί Τ+ φ (t + 2T)— φ (t)) )
2 CI 1 3
ここで、 φ , φ はそれぞれの中間周波数 f , f の電気信号の位相成分、 0は
1 2 IF1 IF2
無線基地局から送信された光変調信号 ((18)式)の偏波方向と、光送信器力 出力さ れた偏波合成光信号のうち (17)式の第 1項で表される光信号の偏波方向との間の角 度を表すものとする。また、 k(i)は各リンクにおける光伝送路長、無線伝搬距離に依 存し、光変調信号の電界成分を表す係数で、次式を満たす。
k(i) = γ (i)/m(i) -(21)
[0055] 光送信器では、第 1、第 2および第 3の単一スペクトルの光信号の中心周波数が設 定した値となるよう制御して 、るため、それぞれの光受信器にぉ 、て複雑な構成の無 線周波数帯部品や中間周波数安定ィ匕回路を用いることなぐ安定な中間周波数 f
IF1
, f
IF2の電気信号を得ることができる。
[0056] さらに、光送信器の出力制御光分岐器で、各光無線基地局に送信する光信号の 光強度を制御することで、それぞれの光受信器の受光器の出力として得られる中間 周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号の信号強度を制御できることが分力る。
[0057] 2波の中間周波数 f , f の電気信号を包絡線検波した後、低域濾過フィルタを通
IF1 IF2
して得られる電気信号の電界 E (0は、次式のように表すことができる。
BB
E (0 cx(l/k(i))2a2(A 2 A (i)2cos2 0 +A 2 A (i)2sm θ )
BB i LO C LO C
= (l/k(i))2a2 A 2 A (i)2 -(22)
i LO C
[0058] ここで、光送信器から出力された偏波合成光信号 ((17)式)が互いに直交した偏波 方向と等しい光強度を有するため、いずれの光受信器においても、低域濾過フィル タの出力信号強度が、無線基地局から送信された光変調信号 ((18)式)の偏波方向 に不感応であることが分かる。なお、第 7の発明において、第 3または第 4の発明の光 受信器を用いた場合に、加算器または位相調整加算器で得られる電気信号につ ヽ ても同様である。
[0059] (第 8の発明）
第 8の発明は、第 5の発明の光一無線融合通信システムにおいて、光送信器の第 2 の光分岐器に代えて、複数の光受信器へそれぞれ出力する偏波合成光信号の光強 度を個々に設定可能な出力制御光分岐器を用いる。
[0060] 第 8の発明によれば、第 1の単一スペクトルの光信号 (光搬送波信号)を複数の無 線基地局へ送信し、第 2の単一スペクトルの光信号と第 3の単一スペクトルの光信号 の 2波の偏波合成光信号を複数の光受信器へそれぞれ所定の光強度で出力する。
[0061] 無線基地局へ送信する光信号の電界 E (0と、光受信器へ出力する偏波合成 光信号の電界 E (0は、それぞれ次のように表すことができる。
opt-LO
E (i) =A cos(2 π f t+ φ (t)) ー(23)
opt - c C cl 1
E (i) =A (i) cos(2 π f t+ φ (t))+A (i)(cos2 f t+ φ (t))ー(24) opt-LO LO c2 2 LO c3 3
ここで、 iはそれぞれの無線基地局—光受信器リンクを表す識別番号、 A , A (i)
C LO
は電界振幅、 Φ (t), Φ (t), φ (t)は単一スペクトル光源の出力光信号の位相雑音成
1 2 3
分とする。また、（24)式の右辺の第 1項と第 2項は、互いに直交した偏波方向を有し、 等振幅である。
[0062] 無線基地局では、光送信器から送信された光信号 ((23)式)を、無線端末から送信 された無線信号で光強度変調した後に、光受信器に送信する。 2値ディジタル強度 変調により、光受信器へ送信される光変調信号の電界 E (0は、次式のように表 opt-mod
すことができる。
E (0 oc (l +m(i)a cos2 w f t)
opt-mod i RF
•A cos(2 π f (t+T) + φ (t+T)) · '·(25)
C cl 1
ここで、 m(i)は光変調度であり、光変調器に入力する無線信号の信号強度に依存 し、各リンクにおける無線基地局 無線端末間の無線伝搬距離に依存する値である 。また、 Tは収容局 無線基地局間の光伝送に要する時間、 a(=0, 1)は電界強度 変調成分を表す。
[0063] 光受信器では、光送信器から出力された偏波合成光信号 ((24)式)と、無線基地局 から送信された光変調信号 ((25)式)とを合波した後に、受光器で自乗検波する。合 波した光信号の電界 E (0は、次式のように表すことができる。
E (i) =A (i)cos(2 π f t+ φ (t))+A (i)cos(2 π f t+ φ (t))
opt-co LO c2 2 LO c3 3
+ (l/ y (0) (l +m(i)a οοδ2 π ί t)
i RF
•A cos(2 π f (t + 2T) + φ (t + 2T)) · '·(26)
C cl 1 ここで、 γ(ί)はそれぞれの無線基地局一光受信器リンクの光伝送路損失や無線基 地局内の光変調器の挿入損失などの損失の合計を表し、 γ(0》1である。
[0064] (26)式の右辺の第 1項および第 2項の光信号は、光送信器から光受信器に直接入 力されたため損失がなぐ十分な光強度を有している。このため、（26)式の光信号を 受光器で自乗検波することで、高感度受信法として知られるヘテロダイン検波と同様 に、無線基地局力 送信された光変調信号 ((25)式)を高感度に受信することが可能 となる。
[0065] 受光器から出力される中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号の電界 E (i)
IF は、次式のよう に表すことができる。
E (0 oc(m(i)/y(i)).a[A (ί)·Α -cos θ ·οο8(2πί t+ φ )
IF i LO C IF1 1
+A (i)-A -sin θ ·οο8(2πί t+ φ )]
LO C IF2 2
= (l/k(i))-a[A (i)-A -cos θ ·οο8(2πί t+ φ )
i LO C IF1 1
+A (i)-A -sin0 ·οο8(2πί t+ φ )] ---(27)
LO C IF2 2
(φ =± [4πί T+ φ (t + 2T)— φ (t)] )
1 cl 1 2
(φ =± [4πί T+ φ (t + 2T)— φ (t)] )
2 cl 1 3
ここで、 φ , φ
1 2はそれぞれの中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号の位相成分、 0は 無線基地局から送信された光変調信号 ((25)式)の偏波方向と、光送信器力 出力さ れた偏波合成光信号のうち (25)式の第 1項で表される光信号の偏波方向との間の角 度を表すものとする。また、 k(i)は各リンクにおける光伝送路長、無線伝搬距離に依 存し、光変調信号の電界成分を表す係数で、次式を満たす。
k(i) =y(i)/m(i) -(28)
[0066] 光送信器では、第 1、第 2および第 3の単一スペクトルの光信号の中心周波数が設 定した値となるよう制御して 、るため、それぞれの光受信器にぉ 、て複雑な構成の無 線周波数帯部品や中間周波数安定ィ匕回路を用いることなぐ安定な中間周波数 f
IF1
, f
IF2の電気信号を得ることができる。
[0067] さらに、光送信器の出力制御光分岐器で、各光受信器に出力する偏波合成光信 号の光強度を制御することで、それぞれの光受信器の受光器の出力として得られる 中間周波数 f , f の電気信号の信号強度を制御できることが分かる。 [0068] 2波の中間周波数 f , f の電気信号を包絡線検波した後、低域濾過フィルタを通
IF1 IF2
して得られる電気信号の電界 E
BB (0は、次式のように表すことができる。
E (0 cx(l/k(i))2a 2(A (i)2A 2 cos2 0 +A (i)2A 2 sin2 0 )
BB i LO C LO C
= (l/k(i))2a 2 A (i)2A 2 -(29)
i LO C
[0069] ここで、光送信器から出力された偏波合成光信号 ((24)式)が互いに直交した偏波 方向と等しい光強度を有するため、いずれの光受信器においても、低域濾過フィル タの出力信号強度が、無線基地局力 送信された光変調信号 ((25)式)の偏波方向 に不感応であることが分かる。なお、第 8の発明において、第 3または第 4の発明の光 受信器を用いた場合に、加算器または位相調整加算器で得られる電気信号につ ヽ ても同様である。
[0070] (第 9の発明）
第 9の発明は、第 5の発明の光一無線融合通信システムにおいて、光送信器の第 1 の光分岐器に代えて、複数の無線基地局へそれぞれ送信する光搬送波信号の光強 度を個々に設定可能な出力制御光分岐器を用い、第 2の光分岐器に代えて、複数 の光受信器へそれぞれ出力する偏波合成光信号の光強度を個々に設定可能な出 力制御光分岐器を用いる。
[0071] 第 9の発明によれば、第 1の単一スペクトルの光信号を複数の無線基地局へそれぞ れ所定の光強度で送信し、第 2の単一スペクトルの光信号と第 3の単一スペクトルの 光信号の 2波の偏波合成光信号を複数の光受信器へそれぞれ所定の光強度で出 力する。
[0072] 無線基地局へ送信する光信号の電界 E (0と、光受信器へ出力する偏波合成 光信号の電界 E
opt-LO (0は、それぞれ次のように表すことができる。
E (i) =A (i) cos(2 π f t + φ (t)) " -(30)
opt - c C cl 1
E (i) =A (i) cos(2 π f t+ (t》+A (ί)(οο82 π ί t+ (t)) " -(31) opt-LO LO c2 2 LO c3 3
[0073] 無線基地局では、光送信器から送信された光信号 ((30)式)を、無線端末から送信 された無線信号で光強度変調した後に、光受信器に送信する。 2値ディジタル強度 変調により、光受信器へ送信される光変調信号の電界 E
opt-moa (0は、次式のように表 すことができる。 E (i) oc (l+m(i)a cos2wf t)
opt - mod i RF
•A (i) cos(2 π f (t+T) + φ (t+T)) ·'·(32)
C cl 1
ここで、 m(i)は光変調度であり、光変調器に入力する無線信号の信号強度に依存 し、各リンクにおける無線基地局 無線端末間の無線伝搬距離に依存する値である 。また、 Tは収容局 無線基地局間の光伝送に要する時間、 a(=0, 1)は電界強度 変調成分を表す。
[0074] 光受信器では、光送信器から出力された偏波合成光信号 ((31)式)と、無線基地局 カゝら送信された光変調信号 ((32)式)とを合波した後に、受光器で自乗検波する。合 波した光信号の電界 E (0は、次式のように表すことができる。
E (i) =A (i)cos(2 π f t+ φ (t))+A (i)cos(2 π f t+ φ (t))
opt-co LO c2 2 LO c3 3
+ (l/y(0) (l+m(i)a οοδ2πί t)
i RF
•A (i) οοδ(2πί (t + 2T) + φ (t + 2T)) ·'·(33)
C cl 1
ここで、 γ(ΰはそれぞれの無線基地局一光受信器リンクの光伝送路損失や無線基 地局内の光変調器の挿入損失などの損失の合計を表し、 γ(0》1である。
[0075] (33)式の右辺の第 1項および第 2項の光信号は、光送信器から光受信器に直接入 力されたため損失がなぐ十分な光強度を有している。このため、（33)式の光信号を 受光器で自乗検波することで、高感度受信法として知られるヘテロダイン検波と同様 に、無線基地局力 送信された光変調信号 ((32)式)を高感度に受信することが可能 となる。
[0076] 受光器から出力される中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号の電界 E (i)
IF は、次式のよう に表すことができる。
E (0 oc(m(i)/y(i)).a[A (ί)·Α (i)-cos θ ·οο8(2πί t+ φ )
IF i LO C IF1 1
+A (i)-A (O-sinQ ·οο8(2πί t+ φ )]
LO C IF2 2
= (l/k(i))-a[A (i)-A (i)-cos θ ·οο8(2πί t+ φ )
i LO C IF1 1
+A (i)-A (i)-sin0 ·οοδ(2πί t+ φ )] ---(34)
LO C IF2 2
(φ =± [4πί T+ φ (t + 2T)— φ (t)] )
1 cl 1 2
(φ =± [4πί T+ φ (t + 2T)— φ (t)] )
2 cl 1 3
ここで、 φ , φ はそれぞれの中間周波数 f , f の電気信号の位相成分、 0は
1 2 IF1 IF2 無線基地局から送信された光変調信号 ((32)式)の偏波方向と、光送信器力 出力さ れた偏波合成光信号のうち (31)式の第 1項で表される光信号の偏波方向との間の角 度を表すものとする。また、 k(i)は各リンクにおける光伝送路長、無線伝搬距離に依 存し、光変調信号の電界成分を表す係数で、次式を満たす。
k(i) = y (i)/m(i) 〜(35)
[0077] 光送信器では、第 1、第 2および第 3の単一スペクトルの光信号の周波数を設定し た値となるよう制御して 、るため、それぞれの光受信器にぉ 、て複雑な構成の無線 周波数帯部品や中間周波数安定ィヒ回路を用いることなぐ安定な中間周波数 f , f
IF1 I
F2の電気信号を得ることができる。
[0078] さらに、光送信器の出力制御光分岐器で、各無線基地局に送信する光信号の光 強度および各光受信器に出力する偏波合成光信号の光強度を制御することで、そ れぞれの光受信器の受光器の出力として得られる中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号 の信号強度を制御できることが分かる。
[0079] 2波の中間周波数 f , f の電気信号を包絡線検波した後に、低域濾過フィルタを
IF1 IF2
通して得られる電気信号の電界 E (0は、次式のように表すことができる。
BB
E (0 cx(l/k(i))2a2(A (i)2A (i)2cos2 θ +Α (i)2A (i)2sin2 θ )
BB i LO C LO C
= (l/k(i))2a2 A (i)2A (i)2 -(36)
i LO C
[0080] ここで、光送信器から出力された偏波合成光信号 ((31)式)が互いに直交した偏波 方向と等しい光強度を有するため、いずれの光受信器においても、低域濾過フィル タの出力信号強度が、無線基地局から送信された光変調信号の偏波方向に不感応 であることが分かる。なお、第 9の発明において、第 3または第 4の発明の光受信器を 用いた場合に、加算器または位相調整加算器で得られる電気信号につ！ヽても同様 である。
[0081] (第 10の発明）
第 10の発明は、第 6の発明の光-無線融合通信システムにおいて、光送信器の第 1の光分岐器に代えて、複数の無線基地局へそれぞれ送信する光搬送波信号 (偏 波合成光信号)の光強度を個々に設定可能な出力制御光分岐器を用いる。
[0082] 第 10の発明によれば、光送信器は、第 2の単一スペクトルの光信号と第 3の単一ス ベクトルの光信号の 2波の偏波合成光信号を複数の無線基地局へそれぞれ所定の 光強度で送信し、第 1の単一スペクトルの光信号を複数の光受信器へ出力する。
[0083] 無線基地局へ送信する光信号の電界 E (0と、光受信器へ出力する偏波合成 光信号の電界 E (0は、それぞれ次のように表すことができる。
opt-LO
E (i) =A (i)cos(2 π f t+ φ (t)) + A (i)cos(2 π f t+ φ (t)) · '·(37) opt-c C C2 2 C C3 3
E (i) =A cos(2 π f t+ φ (t)) · '·(38)
opt-LO LO CI 1
ここで、 iはそれぞれの無線基地局—光受信器リンクを表す識別番号、 A (i), A は
C LO
電界振幅、 Φ (t), Φ (t), φ (t)は単一スペクトル光源の出力光信号の位相雑音成分
1 2 3
とする。また、（37)式の右辺の第 1項と第 2項は、互いに直交した偏波方向を有し、等 振幅である。
[0084] 無線基地局では、光送信器から送信された偏波合成光信号 ((37)式)を、無線端末 から送信された無線信号で光強度変調した後に、光受信器へ送信する。 2値デイジ タル強度変調により、光受信器へ送信される光変調信号の電界 E
opt-mod (0は、次式 のように表すことができる。
E
opt-mod (0 oc (1 +m(i) a cos 2 π f t)
i RF
•[A (i)cos(2 f (t+T) + φ (t+T))
C C2 2
+A (i)cos(2 f (t+T) + φ (t+T)) ] · '·(39)
C C3 3
ここで、 m(i)は光変調度であり、光変調器に入力する無線信号の信号強度に依存 し、各リンクにおける無線基地局 無線端末間の無線伝搬距離に依存する値である 。また、 Tは収容局 無線基地局間の光伝送に要する時間、 a(=0, 1)は電界強度 変調成分を表す。
[0085] 光受信器では、光送信器カゝら出力された光信号（(38)式)と、無線基地局から送信 された光変調信号（(39)式)とを合波した後に、受光器で自乗検波する。合波した光 信号の電界 E は、次式のように表すことができる。
E (i) =A cos(2 π f t+ φ (t))
opt-co LO CI 1
+ (l/ y (i))(l +ma οοδ2 π ί t)
i RF
[A (i)cos(2 π f (t + 2T) + (t + 2T))
C2
- A (i)cos(2 π f (t + 2T) + (t + 2T)) ] · · · (40) ここで、 γ (ί)はそれぞれの無線基地局一光受信器リンクの光伝送路損失や無線基 地局内の光変調器の挿入損失などの損失の合計を表し、 γ (0》1である。
[0086] また、（40)式の右辺の第 1項の光信号は、光送信器力 光受信器に直接入力され たため損失がなぐ十分な光強度を有している。このため、（40)式の光信号を受光器 で自乗検波することで、高感度受信法として知られるヘテロダイン検波と同様に、無 線基地局から送信された光変調信号 ((39)式)を高感度に受信することが可能となる
[0087] 受光器から出力される 2波の中間周波数 f , f の電気信号の電界 E (i)は、次式
IF1 IF2 IF
のように表すことができる。
E (0 oc(m(i)/ y (i)) .a [A (i)-A -cos θ · οο8(2 π ί t+ φ )
IF i C LO IF1 1
+A (i)-A -sin 0 · οο8(2 π ί t+ ) ] - --(41)
( φ = ± [4 π f T+ φ (t + 2T)— φ (t)] )
C2
( φ = ± [4 π f T+ φ (t + 2T)— φ (t)] )
2 C3 3 1
ここで、 φ , φ
1 2はそれぞれの中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号の位相成分、 0は 無線基地局から送信された光変調信号 ((39)式)の偏波方向と、光送信器力 出力さ れた偏波合成光信号のうち (37)式の第 1項で表される光信号の偏波方向との間の角 度を表すものとする。また、 k(i)は各リンクにおける光伝送路長、無線伝搬距離に依 存し、光変調信号の電界成分を表す係数で、次式を満たす。
k(i) = y (i)/m(i) 〜(42)
[0088] 光送信器では、第 1、第 2および第 3の単一スペクトルの光信号の中心周波数が設 定した値となるよう制御して 、るため、光受信器にぉ 、て複雑な構成の無線周波数 帯部品や中間周波数安定ィ匕回路を用いることなぐ安定な中間周波数 f , f の電
IF1 IF2 気信号を得ることができる。
[0089] さらに、光送信器の出力制御光分岐器で、各光無線基地局に送信する偏波合成 光信号の光強度を制御することで、それぞれの光受信器の受光器の出力として得ら れる中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号の信号強度を制御できることが分かる。
[0090] 2波の中間周波数 f , f の電気信号を包絡線検波した後に、低域濾過フィルタを
IF1 IF2
通して得られる電気信号の電界 E (0は、次式のように表すことができる。 E (i) cx(l/k(i))2a 2(A (i)2 -A 2 - cos2 0 +A (i)2 -A 2 - sin2 0 )
BB i C LO C LO
= (l/k(i))2a 2 A (i)2A 2 -(43)
i C LO
[0091] ここで、光送信器から出力された偏波合成光信号（(37)式)が互いに直交した偏波 方向と等しい光強度を有するため、低域濾過フィルタの出力信号強度が、無線基地 局から送信された光変調信号 ((39)式)の偏波方向に不感応であることが分かる。な お、第 10の発明において、第 3または第 4の発明の光受信器を用いた場合に、加算 器または位相調整加算器で得られる電気信号につ!/、ても同様である。
[0092] (第 11の発明）
第 11の発明は、第 6の発明の光-無線融合通信システムにおいて、光送信器の第 2の光分岐器に代えて、複数の光受信器へそれぞれ出力する第 1の単一スペクトル の光信号の光強度を個々に設定可能な出力制御光分岐器を用いる。
[0093] 第 10の発明によれば、光送信器は、第 2の単一スペクトルの光信号と第 3の単一ス ベクトルの光信号の 2波の偏波合成光信号を複数の無線基地局へ送信し、第 1の単 一スペクトルの光信号を複数の光受信器へそれぞれ所定の光強度で出力する。
[0094] 無線基地局へ送信する偏波合成光信号の電界 E (0と、光受信器へ出力する 光信号の電界 E (0は、それぞれ次のように表すことができる。
opt-LO
E (i) =A cos(2 π f t+ φ (t)) + A cos(2 π f t+ φ (t)) · ' ·(44) opt-c C C2 2 C C3 3
E (i) =A (i) cos(2 π f t+ φ (t)) · ' ·(45)
opt-LO LO CI 1
ここで、 iはそれぞれの無線基地局—光受信器リンクを表す識別番号、 A , A (i)
C LO
は電界振幅、 Φ (t), Φ (t), φ (t)は単一スペクトル光源の出力光信号の位相雑音成
1 2 3
分とする。また、（45)式の右辺の第 1項と第 2項は、互いに直交した偏波方向を有し、 等振幅である。
[0095] 無線基地局では、光送信器から送信された偏波合成光信号 ((44)式)を、無線端末 から送信された無線信号で光強度変調した後に、光受信器へ送信する。 2値デイジ タル強度変調により、光受信器へ送信される光変調信号の電界 E (0は、次式 opt-mod
のように表すことができる。
E (0 oc (1 +m(i) a cos 2 π f t)
opt-mod i RF
•[A cos(2 π f (t+T) + (t+T)) +A cos(2 π f (t+T) + (t+T)) ] 〜(46)
C C3 3
ここで、 m(i)は光変調度であり、光変調器に入力する無線信号の信号強度に依存 し、各リンクにおける無線基地局 無線端末間の無線伝搬距離に依存する値である 。また、 Tは収容局 無線基地局間の光伝送に要する時間、 a(=0, 1)は電界強度 変調成分を表す。
[0096] 光受信器では、光送信器から出力された偏波合成光信号（(44)式)と、無線基地局 から送信された光変調信号（(46)式)とを合波した後に、受光器で自乗検波する。合 波した光信号の電界 E は、次式のように表すことができる。
E (i) =A (i) cos(2 π f t+ φ (t))
opt-co LO CI 1
+ (l/y(i))(l+ma οοδ2πί t)
i F
• [A cos(2 π f (t + 2T) + φ (t + 2T))
C C2 2
+A οοδ(2πί (t + 2T) + φ (t + 2T))] ·'·(47)
C C3 3
ここで、 γ(ί)はそれぞれの無線基地局一光受信器リンクの光伝送路損失や無線基 地局内の光変調器の挿入損失などの損失の合計を表し、 γ(0》1である。
[0097] また、（47)式の右辺の第 1項の光信号は、光送信器力 光受信器に直接入力され たため損失がなぐ十分な光強度を有している。このため、（47)式の光信号を受光器 で自乗検波することで、高感度受信法として知られるヘテロダイン検波と同様に、無 線基地局から送信された光変調信号 ((46)式)を高感度に受信することが可能となる 受光器から出力される 2波の中間周波数 f , f の電気信号の電界 E (i)は、次式
IF1 IF2 IF のように表すことができる。
E (0 oc(m(i)/y(i)).a [A -A (i)-cos θ ·οο8(2πί t+ φ )
IF i C LO IF1 1
+A -A (i)-sin0 ·οο8(2πί t+ ) ] ---(48)
(φ = ± [4 π f T+ φ (t + 2T)— φ (t)] )
C2
(φ = ± [4 π f T+ φ (t + 2T)— φ (t)] )
C3
ここで、 φ , φ はそれぞれの中間周波数 f , f の電気信号の位相成分、 0は
1 2 IF1 IF2
無線基地局から送信された光変調信号 ((46)式)の偏波方向と、光送信器カゝら出力さ れた偏波合成光信号のうち (44)式の第 1項で表される光信号の偏波方向との間の角 度を表すものとする。また、 k(i)は各リンクにおける光伝送路長、無線伝搬距離に依 存し、光変調信号の電界成分を表す係数で、次式を満たす。
k(i) = y (i)/m(i) 〜(49)
[0099] 光送信器では、第 1、第 2および第 3の単一スペクトルの光信号の中心周波数が設 定した値となるよう制御して 、るため、光受信器にぉ 、て複雑な構成の無線周波数 帯部品や中間周波数安定ィ匕回路を用いることなぐ安定な中間周波数 f , f の電
IF1 IF2 気信号を得ることができる。
[0100] さらに、光送信器の出力制御光分岐器で、各光無線基地局に送信する偏波合成 光信号の光強度を制御することで、それぞれの光受信器の受光器の出力として得ら れる中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号の信号強度を制御できることが分かる。
[0101] 2波の中間周波数 f , f の電気信号を包絡線検波した後に、低域濾過フィルタを
IF1 IF2
通して得られる電気信号の電界 E (0は、次式のように表すことができる。
BB
E (0 cx(l/k(i))2a2(A 2·Α (i)2-cos2 0 +Α 2·Α (i)2-sin2 0 )
BB i C LO C LO
= (l/k(i))2a2 A 2A (i)2 -(50)
i C LO
[0102] ここで、光送信器から送信された偏波合成光信号（(44)式）が互いに直交した偏波 方向と等しい光強度を有するため、低域濾過フィルタの出力信号強度が、無線基地 局から送信された光変調信号 ((46)式)の偏波方向に不感応であることが分かる。な お、第 11の発明において、第 3または第 4の発明の光受信器を用いた場合に、加算 器または位相調整加算器で得られる電気信号につ!/、ても同様である。
[0103] (第 12の発明）
第 12の発明は、第 6の発明の光-無線融合通信システムにおいて、光送信器の第 1の光分岐器に代えて、複数の無線基地局へそれぞれ送信する光搬送波信号 (偏 波合成光信号)の光強度を個々に設定可能な出力制御光分岐器を用い、第 2の光 分岐器に代えて、複数の光受信器へそれぞれ出力する第 1の単一スペクトルの光信 号の光強度を個々に設定可能な出力制御光分岐器を用いる。
[0104] 第 12の発明によれば、光送信器は、第 2の単一スペクトルの光信号と第 3の単一ス ベクトルの光信号の 2波の偏波合成光信号を複数の無線基地局へそれぞれ所定の 光強度で送信し、第 1の単一スペクトルの光信号を複数の光受信器へそれぞれ所定 の光強度で出力する。
[0105] 無線基地局へ送信する偏波合成光信号の電界 E (0と、光受信器へ出力する 光信号の電界 E (0は、それぞれ次のように表すことができる。
opt-LO
E (i) =A (i)cos(2 π f t+ φ (t)) + A (i)cos(2 π f t+ φ (t))ー(51) opt-c C C2 2 C C3 3
E (i) =A (i) cos(2 π f t+ φ (t)) · ' ·(52)
opt-LO LO CI 1
[0106] 無線基地局では、光送信器から送信された偏波合成光信号 ((51)式)を、無線端末 から送信された無線信号で光強度変調した後に、光受信器に送信する。 2値デイジ タル強度変調により、光受信器へ送信される光変調信号の電界 E (0は、次式
opt-mod
のように表すことができる。
E (0 oc (l +m(i)a cos2 w f t)
opt-mod i RF
•[A (i) cos(2 π f (t+T) + φ (t+T))
C c2 2
+A (i) cos(2 π f (t+T) + φ (t+T))] · ' ·(53)
C c3 3
ここで、 m(i)は光変調度であり、光変調器に入力する無線信号の信号強度に依存 し、各リンクにおける無線基地局 無線端末間の無線伝搬距離に依存する値である 。また、 Tは収容局 無線基地局間の光伝送に要する時間、 a (=0, 1)は電界強度 変調成分を表す。
[0107] 光受信器では、光送信器から出力された光信号 ((52)式)と、無線基地局から送信 された光変調信号 ((53)式)とを合波した後に、受光器で自乗検波する。合波した光 信号の電界 E (0は、次式のように表すことができる。
E (i) =A (i) cos(2 π f t+ φ (t))
opt-co LO CI 1
+ (l/ y (i))(l +ma οοδ2 π ί t)
i RF
• [A (i) cos(2 π f (t + 2T) + φ (t + 2T))
C C2 2
+A (i) cos(2 π f (t + 2T) + φ (t + 2T)) ] · ' ·(54)
C C3 3
ここで、 γ (ί)はそれぞれの無線基地局一光受信器リンクの光伝送路損失や無線基 地局内の光変調器の挿入損失などの損失の合計を表し、 γ (0》1である。
[0108] (54)式の右辺の第 1項の光信号は、光送信器力ゝら光受信器に直接入力されたため 損失がなぐ十分な光強度を有している。このため、（54)式の光信号を受光器で自乗 検波することで、高感度受信法として知られるヘテロダイン検波と同様に、無線基地 局から送信された光変調信号 ((53)式)を高感度に受信することが可能となる。
[0109] 受光器から出力される中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号の電界 E (i)
IF は、次式のよう に表すことができる。
E (0 oc(m(i)/y(i)).a[A (ί)·Α (i)-cos θ ·οο8(2πί t+ φ )
IF i LO C IF1 1
+A (i)-A (O-sinQ ·οο8(2πί t+ φ )]
LO C IF2 2
= (l/k(i))a [A (i)-A (i)-cos θ ·οο8(2πί t+ φ )
i LO C IF1 1
+A (i)-A (i)-sin0 ·οο8(2πί t+ φ )] ·'·(55)
LO C IF2 2
(φ =± [4πί T+ φ (t + 2T)— φ (t)] )
1 c2 2 1
(φ =± [4πί T+ φ (t + 2T)— φ (t)] )
2 c3 3 1
ここで、 φ , φ はそれぞれの中間周波数 f , f の電気信号の位相成分、 0は
1 2 IF1 IF2
無線基地局から送信された光変調信号 ((53)式)の偏波方向と、光送信器から送信さ れた偏波合成光信号のうち (51)式の第 1項で表される光信号の偏波方向との間の角 度を表すものとする。また、 k(i)は各リンクにおける光伝送路長、無線伝搬距離に依 存し、光変調信号の電界成分を表す係数で、次式を満たす。
k(i) =y(i)/m(i) -(56)
[0110] 光送信器では、第 1、第 2および第 3の単一スペクトルの光信号の周波数を設定し た値となるよう制御して 、るため、それぞれの光受信器にぉ 、て複雑な構成の無線 周波数帯部品や中間周波数安定ィヒ回路を用いることなぐ安定な中間周波数 f , f
IF1 I
F2の電気信号を得ることができる。
[0111] さらに、光送信器の出力制御光分岐器で、各無線基地局に送信する偏波合成光 信号の光強度および各光受信器に出力する光信号の光強度を制御することで、そ れぞれの光受信器の受光器の出力として得られる中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号 の信号強度を制御できることが分かる。
[0112] 2波の中間周波数 f , f の電気信号を包絡線検波した後に、低域濾過フィルタを
IF1 IF2
通して得られる電気信号の電界 E (0は、次式のように表すことができる。
BB
E (0 cx(l/k(i))2a2(A (i)2A (i)2cos2 θ +Α (i)2A (i)2sin2 θ )
BB i LO C LO C
= (l/k(i))2a2A (i)2A (i)2 -(57)
i LO C
[0113] ここで、光送信器カゝら送信された偏波合成光信号 ((51)式）が互いに直交した偏波 方向と等しい光強度を有するため、いずれの光受信器においても、低域濾過フィル タの出力信号強度が、無線基地局力 送信された光変調信号 ((53)式)の偏波方向 に不感応であることが分かる。なお、第 12の発明において、第 3または第 4の発明の 光受信器を用いた場合に、加算器または位相調整加算器で得られる電気信号につ いても同様である。
[0114] (第 13の発明）
第 13の発明は、第 7〜第 12の発明の光—無線融合通信システムにおける光送信 器の出力制御光分岐器として、分岐出力する各光信号の光強度について、光受信 器の受光器力 出力される中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号の信号強度が、無線基 地局から受信した光信号の光強度に依らずに一定になるように設定する構成とする。
[0115] 第 7〜第 12の発明において、受光器から出力される 2波の中間周波数 f , f の
IF1 IF2 電気信号の電界 E (0は、（20)式、（27)式、（34)式、（41)式、（48)式、（55)式にそれぞれ
IF
あるが、これらの信号強度 P (0は次式で表される。
(l/k(i))2a2A 2 A (i)2
" LO C
(lZk(i》ヽ A (i)2A 2
LO C
(lZk(i》ヽ A (i)2A (i)
LO C
(lZk(i》ヽ A (i)2A 2
C LO
(lZk(i》ヽ 2 A 2A (i)2
C LO
(l/k(i))2a A (i)2A (i)
C LO
[0116] よって、それぞれ A (i)Zk(i)、 A (i) Zk(i)、A (i)A (i)Zk(i)が一定になるように
C LO LO C
、各無線基地局に送信する光搬送波信号および zまたは各光受信器に出力する光 信号の光強度を制御することにより、光伝送路長および無線伝搬距離に関わらず、 光受信器の受光器カゝら出力される中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号の信号強度を一 定に保つことができる。これにより、一定強度の中間周波数の電気信号が出力される ため、中間周波数において増幅器の利得を調節する必要がなくなり、この中間周波 数の利得調整の性能に制限されな 、広 、ダイナミックレンジを確保できる。
[0117] (第 14の発明）
第 14の発明は、第 7〜第 12の発明の光—無線融合通信システムにおける光送信 器の出力制御光分岐器として、各無線基地局に送信する光搬送波信号および Zま たは各光受信器に出力する光信号の光強度について、光受信器の受光器力 出力 される中間周波数 f IF1 , f IF2の電気信号の信号強度力 全ての光受信器において均 一〖こなるように設定する構成とする。
[0118] 例えば第 8の発明のように、第 1の単一スペクトルの光信号を分岐して複数の無線 基地局に送信し、偏波合成光信号を複数の光受信器へそれぞれ所定の光強度で出 力する構成において、無線端末力もの送信信号を良好な品質で受信するための条 件を (59)式に対応して次のように定義する。
A (i) A /k(i)≥A - --(64)
LO C th
[0119] また、リンク数を Nとし、光変調信号電界係数 k(i)の最大値を k と仮定する。
max
l≤i≤N, k(i)≤k - --(65)
max
[0120] 第 1〜第 6の発明において、光送信器力 それぞれの光受信器に分配する光信号 強度は等しいので、いずれのリンクでも (64)式が成り立つためには、全てのリンクに、 無線基地局から送信される光信号強度が最小の場合でも良好な受信特性が得られ るだけの光信号強度を分配することになる。
A (i)A /k ≥A - --(66)
LO C max th
[0121] よって、光送信器力 全ての光受信器に供給する光信号強度の総計 P は
all
P ≥∑R{A (i)}2 [i= l〜N]
(RAソ A 2) 'k 2 N ー(67)
th c max
で与えられる。ここで、 Rは比例定数である。
一方、本発明において、全ての光受信器に供給する光信号強度の総計 P 'は
all
P '≥∑R{A (i)}2 [i= l〜N]
(RA 2/A 2) -∑{k(i)}2 [i •••(68)
で与えられる。
[0123] ここで、（65)式より、明らかに
∑{k(i)}2 [i N]≤k N -(69)
が成り立つので、次式が成り立つ。
P '≤Ρ -(70)
all all [0124] すなわち、本発明によれば、第 1〜第 6の発明に比べてより小さな光信号強度で同 じ数のリンクを収容することができる。その効果を共用効果係数 αとして、次式で表す こととする。
α=Ρ /Ρ '
all all
=(k 2N)Z(∑{k(i)}2[i=l〜N])≥l -(71)
max
これにより、本方式によれば、第 1〜第 6の発明に比べてひ倍の数の無線基地局 光受信器リンクを収容できると言える。
[0125] 具体的な効果を示すために、各無線基地局一光受信器リンクにおける変調光信号 損失係数 k(i)力 次式で表されるような一例について αを算出する。
{k(i)}2=ik2
0
(k 2 = Nk2) 〜(72)
max 0
[0126] (72)式は、例えば、 N個の無線基地局は収容局から均等な間隔で配置されており、 かつ全ての無線基地局における無線伝搬距離が等しい場合に成り立つ。
これを (71)式に当てはめると、
a = (k 2N
max )Z(∑{k(i)}2[i=l〜N])
= (Nk2'N)Z(∑ik2[i=l〜N])
o o
= (N2)/ (N (N+l) /2) =2/(1+ (1/N) ) < 2 … 3)
[0127] この結果から、 Nの値に応じて第 1〜第 6の発明に対する利得は変化し、その値は 3 dB弱であることが分かる。すなわち、本発明によれば、従来の技術に比べて 2倍近く の数の無線基地局 光受信器リンクを収容できることになる。
[0128] このように、本発明によれば、分配できるリンク数が増えることにより、より大きな共用 効果が得られ、結果としてシステム全体のコストを低減できる。
[0129] なお、第 7の発明、第 9の発明、第 10〜第 11の発明において、無線基地局に送信 する光信号または光受信器に出力する光信号の各光強度を調整する場合でも同様 の効果が得られる。
[0130] (第 15の発明）
第 15の発明は、第 7〜第 12の発明の光—無線融合通信システムにおける光送信 器の出力制御光分岐器として、各無線基地局に送信する光搬送波信号および Zま たは各光受信器に出力する光信号の光強度について、光受信器の受光器力 出力 される中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号の信号対雑音比が、全ての光受信器におい て均一になるよう設定する構成とする。
[0131] 例えば第 8の発明のように、第 1の単一スペクトルの光信号を分岐して複数の無線 基地局に送信し、偏波合成光信号を複数の光受信器へそれぞれ所定の光強度で出 力する構成において、光受信器の受光器から出力される電気信号の信号対雑音比 SNRは、次式のように表すことができる。
SNR= (S2-P (i)-P -a /k(i)2)/(2eSP (i)R B + 2kTFB)
LO c i LO L
= { (S2-P (i))/(N P (i) + N )}P (i)
LO shot LO thermal s
= G (P (i))-P (i) -(74)
LO s
(P (i) = P -a/k(i)2, N = 2eSR B， N = 2kTFB)
s c i shot L thermal
ここで、 Sは受光器の感度、 P (0は各リンクの光変調信号強度、 R
しは負荷抵抗、 e は電子電荷、 kはボルツマン係数、 Tは温度、 Fは光受信器の雑音指数、 Bは信号帯 域幅を表し、 G(x)は次式で表される関数である。
G(x) =S2 x/ (N x + N ) 〜(75)
shot thermal
[0132] 各リンクにおいて、無線端末力 の送信信号を良好な品質で受信するための条件 を次式のように定義する。
G(P (0)≥SNR /P (i) … 6)
LO th s
ここで、 SNRは所要信号対雑音比を表すものとする。
th
[0133] 第 1〜第 6の発明において、光送信器力 それぞれの光受信器に分配する光信号 強度は等しいので、いずれのリンクでも (76)式が成り立つためには、全てのリンクに、 無線基地局から送信される光信号強度が最小の場合でも良好な受信特性が得られ るだけの光信号強度を分配することになる。
[0134] 最も大きな損失を受けるリンク (k(i) =k )の変調光信号強度を P とすると、光
max s-min
送信器から全ての光受信器に供給する光信号強度の総計 P
allは
P =∑G_1 (SNR /P ) [i= l〜N]
all th s-min
= G_1 (SNR /P ) ·Ν … 7)
th s-min
で与えられる。 [0135] 一方、本発明において、全ての光受信器に供給する光信号強度の総計 P
all 'は
P ， =∑G— SNR ZP (0 ) [i= l〜N] 〜(78)
all th s
で与えられる。
ここで、
dG(x) /dx= (d/dx) (S2 xZ (N x+N ) )
shot thermal
= S2 N / (N x+N ) 2 >0 … 9)
thermal shot thermal
から、 G (P (0 ;H¾P (0
LO LO に対して単調増加であるので、次式が成り立つ。
G"1 (SNR /P (0 )≤G_1 (SNR /P ) · '·(80)
th s th s-min
よって、明らかに
P '≤P 〜(81)
all all
が成り立ち、第 14の発明と同様に、第 1〜第 6の発明に比べてより小さな光信号強度 で同じ数のリンクを収容することができるため、システム全体のコストを低減できる。
[0136] なお、第 7の発明、第 9の発明、第 10〜第 12の発明において、無線基地局に送信 する光信号または光受信器に出力する光信号の各光強度を調整する場合でも同様 の効果が得られる。
[0137] (第 16の発明）
第 16の発明は、収容局に光送信器および光受信器を備え、光送信器は光伝送路 を介して無線基地局に光搬送波信号を送信し、無線基地局は送信データで変調さ れた無線信号 (周波数 f
RF )を受信し、受信した無線信号で光搬送波信号を光変調し
、その光変調信号を光伝送路を介して収容局に送信し、光受信器は光変調信号を 受信し、検波して送信データを再生する光一無線融合通信方法において、光送信 器および光受信器に特徴がある。
[0138] 光送信器は、第 1の単一スぺ外ルの光信号（中心周波数 f )
C1を光搬送波信号とし て無線基地局へ送信し、第 2の単一スペクトルの光信号（中心周波数 f )と第 3の単
C2
一スペクトルの光信号（中心周波数 f )の偏波方向が直交しかつ等しい光強度にな
C3
るように 2波を直交偏波合成した偏波合成光信号を光受信器へ出力し、第 1,第 2お よび第 3の単一スペクトルの光信号の中心周波数 f f f は、無線信号の周波数 f
CI, C2, C3 R
、所定の中間周波数 f , f
F IF1 IF2に対して、 I f f
CI C2 I =f ±f
F IF1
I f f
CI C3 I =f ±f
RF IF2
となるように制御する。
[0139] 光受信器は、無線基地局から送信された光変調信号と光送信器から出力された偏 波合成光信号とを合波し、合波された光信号を受光して得られた中間周波数 f , f
IF1 IF の
2 電気信号を検波し、その出力信号を低域濾過して送信データを生成する。
[0140] (第 17の発明）
第 17の発明は、収容局に光送信器および光受信器を備え、光送信器は光伝送路 を介して無線基地局に光搬送波信号を送信し、無線基地局は送信データで変調さ れた無線信号 (周波数 f )
RFを受信し、受信した無線信号で光搬送波信号を光変調し
、その光変調信号を光伝送路を介して収容局に送信し、光受信器は光変調信号を 受信し、検波して送信データを再生する光一無線融合通信方法において、光送信 器および光受信器に特徴がある。
[0141] 光送信器は、第 1の単一スペクトルの光信号（中心周波数 f )
C1を光受信器へ出力し
、第 2の単一スペクトルの光信号（中心周波数 f )と第 3の単一スペクトルの光信号（
C2
中心周波数 f )の偏波方向が直交しかつ等しい光強度になるように 2波を直交偏波
C3
合成して偏波合成光信号を生成し、光搬送波信号として無線基地局へ送信し、第 1 ，第 2および第 3の単一スペクトルの光信号の中心周波数 f f f は、無線信号の
CI, C2, C3
周波数 f
RF、所定の中間周波数 f , f
IF1 IF2に対して、
I f f
CI C2 I =f ±f
RF IF1
I f f =f ±f
CI C3 I RF IF2
となるように制御する。
[0142] 光受信器は、無線基地局から送信された光変調信号と光送信器力 出力された光 信号とを合波し、合波された光信号を受光して得られた中間周波数 f , f の
IF1 IF2 電気 信号を検波し、その出力信号を低域濾過して送信データを生成する。
[0143] (第 18の発明）
第 18の発明は、第 16,第 17の発明において、光受信器は、中間周波数 f , f
IF1 IF2 の電気信号を分離し、中間周波数 f の
IF1 電気信号および中間周波数 f の
IF2 電気信号 をそれぞれ検波し、各出力信号を加算して送信データを生成する。
[0144] (第 19の発明）
第 19の発明は、第 16,第 17の発明において、光受信器は、中間周波数 f , f
IF1 IF2 の電気信号を分離し、中間周波数 f
IF1の電気信号および中間周波数 f
IF2の電気信号 をそれぞれ検波し、各出力信号の位相を揃えて力 加算して送信データを生成する
発明の効果
[0145] 本発明の光一無線融合通信システムは、無線基地局で無線信号により変調された 光変調信号を送信し、収容局の光受信器で受信する構成において、光受信器に無 線周波数帯の光変調器、光増幅器、中間周波数安定化回路および偏波変動補償 回路等を用いることなぐ 1つの受光器で安定な中間周波数の変調信号を得ることが できる。これにより、光一無線融合通信システムは安価かつ簡単な構成で、無線基地 局から送信された光変調信号を高感度受信することができるので、無線エリアの拡大 とシステムコストの削減が可能になる。
[0146] さらに、本発明の光一無線融合通信システムは、収容局の光送信器から無線基地 局および光受信器に供給する光信号の光強度を制御することにより、受光器の出力 変動を抑制してダイナミックレンジを拡大することができる。また、無線基地局—光受 信器リンクに対して配分する光強度を制御することにより、一部のリンクで光強度過剰 または光強度過小になる状態を回避し、 1つの光送信器でより多くの無線基地局 光受信器リンクを収容することができる。
図面の簡単な説明
[0147] [図 1]本発明の光一無線融合通信システムの第 1の実施形態を示す図。
[図 2]偏波合成手段の構成例を示す図。
[図 3]光受信器 120(A)の第 1の構成例を示す図。
圆 4]光受信器 120(A)の第 2の構成例を示す図。
[図 5]光受信器 120(A)の第 3の構成例を示す図。
[図 6]第 1の実施形態および光受信器 120(A)の第 1の構成例における各信号の周 波数スペクトルの一例を示す図。 [図 7]第 1の実施形態および光受信器 120(A)の第 2,第 3の構成例における各信号 の周波数スペクトルの一例を示す図。
[図 8]第 1の実施形態および光受信器 120(A)の第 3の構成例における各信号のタイ ムチャート。
圆 9]本発明の光一無線融合通信システムの第 2の実施形態を示す図。
[図 10]偏波合成手段の構成例を示す図。
圆 11]光受信器 120(B)の第 1の構成例を示す図。
圆 12]光受信器 120(B)の第 2の構成例を示す図。
圆 13]光受信器 120(B)の第 3の構成例を示す図。
[図 14]第 2の実施形態および光受信器 120(B)の第 1の構成例における各信号の周 波数スペクトルの一例を示す図。
[図 15]第 2の実施形態および光受信器 120(B)の第 2,第 3の構成例における各信号 の周波数スペクトルの一例を示す図。
[図 16]第 2の実施形態および光受信器 120(B)の第 3の構成例における各信号のタ ィムチャート。
圆 17]本発明の光-無線融合通信システムの第 3の実施形態を示す図。
圆 18]本発明の光-無線融合通信システムの第 4の実施形態を示す図。
圆 19]本発明の光-無線融合通信システムの第 5の実施形態を示す図。
圆 20]本発明の光-無線融合通信システムの第 6の実施形態を示す図。
圆 21]本発明の光-無線融合通信システムの第 7の実施形態を示す図。
圆 22]第 5〜第 7の実施形態における各信号の周波数スペクトルの一例を示す図。 圆 23]本発明の光-無線融合通信システムの第 8の実施形態を示す図。
圆 24]本発明の光-無線融合通信システムの第 9の実施形態を示す図。
圆 25]本発明の光-無線融合通信システムの第 10の実施形態を示す図。
圆 26]第 8〜第 10の実施形態における各信号の周波数スペクトルの一例を示す図。
[図 27]従来の光一無線融合通信システムの構成例を示す図。
圆 28]光受信器の構成例を示す図。
[図 29]従来の光一無線融合通信システムにおける各信号の周波数スペクトルの一例 を示す図。
発明を実施するための最良の形態
[0148] (第 1の実施形態）
図 1は、本発明の光一無線融合通信システムの第 1の実施形態を示す。なお、本実 施形態では、収容局 100に 1つの無線基地局 300が接続され、その無線基地局 300 に 1つの無線端末 400が接続される構成例に基づいて説明する。
[0149] 図において、収容局 100は、光送信器 110(A1)および光受信器 120(A)を備える。
光送信器 110(A1)は、それぞれ単一スペクトルの光信号（中心周波数 f , f , f ) la
Cl C2 C3
, lb, lcを出力する単一スペクトル光源 111, 112, 113と、単一スペクトルの光信号 lb, lcを入力し、互いの偏波方向が直交しかつ等しい光強度になるように直交偏波 合成した偏波合成光信号 Idを出力する偏波合成手段 114を備える。単一スペクトル の光信号 laは、光搬送波信号として光伝送路 201を介して無線基地局 300へ送信 され、無線基地局 300の光変調器 301に入力する。
[0150] 一方、無線端末 400は、発振器 401から変調器 402に入力される電気搬送波信号
(周波数 f )を送信データ leで振幅変調し、例えばミリ波帯の無線信号 Ifとしてアン
F
テナ 403から無線基地局 300へ送信する。無線基地局 300は、送信データ leで変 調された無線信号 Ifをアンテナ 302で受信し、光変調器 301に入力する。光変調器 301は、受信した無線信号で光送信器 110(A1)カゝら送信された光信号 laを光強度 変調し、その光変調信号 lgを光伝送路 202を介して収容局 100の光受信器 120(A) へ送信する。
[0151] 光受信器 120(A)は、無線基地局 300の光送信器 301から送信された光変調信号 lgと、収容局 100内の光送信器 110(A1)の偏波合成手段 114から出力された偏波 合成光信号 Idを入力し、無線端末 400から無線基地局 300を介して伝送された送 信データ leに対応する送信データ lkを再生する構成である。
[0152] 図 2は、偏波合成手段 114の構成例を示す。図において、単一スペクトルの光信号 lb, lcは、偏波調整器 1141, 1142で互いの偏波方向が直交するように調整され、 出力調整器 1143, 1144で互いの光強度が等しくなるように調整され、偏波保持型 の光合波器 145で直交偏波合成され、偏波合成光信号 Idとして出力される。なお、 この構成は一例であり、例えば単一スペクトル光源 112, 113が偏波調整器 1141, 1 142および出力調整器 1143, 1144の機能を有し、偏波合成手段 114は偏波保持 型の光合波器 145のみで構成してもよ 、。
[0153] 図 3は、光受信器 120(A)の第 1の構成例を示す。図 6は、第 1の実施形態および 光受信器 120(A)の第 1の構成例における各信号の周波数スペクトルの一例を示す
[0154] 図 3において、光受信器 120(A1)は、光合波器 121、受光器 122、電気検波器 123 および低域濾過フィルタ (LPF) 124により構成される。光合波器 121は、無線基地 局 300から送信された光変調信号 lgと、光送信器 110(A1)から出力された偏波合成 光信号 Idとを合波し、合波した光信号 lh((4)式）は受光器 122で電気信号に変換さ れる。
[0155] ここで、光送信器 110(A1)では、単一スペクトルの光信号 la, lb, lcの中心周波数 f f f
CI, C2, C3は、無線信号 Ifの周波数 f
RF、所定の中間周波数 f , f
IF1 IF2に対して、
I f f
CI C2 I =f ±f
RF IF1
I f f =f ±f
CI C3 I RF IF2
となるように制御される。これにより、光受信器 120(A1)でミリ波帯部品や中間周波数 安定ィ匕回路を用いることなぐ受光器 122の出力として直接、安定な 2波の中間周波 数 f , f の電気信号 li((5)式)を得ることができる。さらに、光送信器 110(A1)力も十
IF1 IF2
分な光強度の偏波合成光信号 Idを光受信器 120(A1)に入力することにより、光へテ 口ダイン検波による利得が得られる。受光器 122から出力される電気信号 liは電気 検波器 123でまとめて検波され、その検波信号 ljを低域濾過フィルタ 124に通すこと により、送信データ lk((6)式）を得ることができる。
[0156] ここで、光送信器 110(A1)から出力される偏波合成光信号 Idが互いに直交した偏 波方向を有しかつ等しい光強度を有するので、低域濾過フィルタ 124から出力される データ信号 lkは、無線基地局 300から送信された光変調信号 lgの偏波方向に依存 することなぐ一定の値となる。
[0157] 図 4は、光受信器 120(A)の第 2の構成例を示す。図 7は、第 1の実施形態および 光受信器 120(A)の第 2の構成例における各信号の周波数スペクトルの一例を示す [0158] 図 4において、光受信器 120(A2)は、光合波器 121、受光器 122、フィルタ 125、電 気検波器 123-1, 123-2および加算器 126により構成される。光合波器 121は、無 線基地局 300から送信された光変調信号 lgと、光送信器 110(A1)から出力された偏 波合成光信号 Idとを合波し、合波した光信号 lh((4)式）は受光器 122で電気信号に 変換される。そして、上記の周波数関係により、受光器 122の出力として直接、安定 な 2波の中間周波数 f , f の電気信号 li((5)式)を得ることができる。
IF1 IF2
[0159] フィルタ 125は、中間周波数 f , f の電気信号 li((5)式)を入力し、中間周波数 f
IF1 IF2 IF の電気信号 li ((13)式）および中間周波数 f の電気信号 li ((14)式）に分離する。
1 1 IF2 2
各電気信号 li ,liは電気検波器 123-1, 123-2でそれぞれ検波され、それぞれの
1 2
検波信号を加算器 126で加算することにより、送信データ lk ((15)式）を得ることがで きる。
[0160] ここで、光送信器 110(A1)から出力される偏波合成光信号 Idが互いに直交した偏 波方向を有しかつ等しい光強度を有するので、加算器 126から出力されるデータ信 号 lkは、無線基地局 300から送信された光変調信号 lgの偏波方向に依存すること なぐ一定の値となる。
[0161] 図 5は、光受信器 120(A)の第 3の構成例を示す。図 7および図 8は、第 1の実施形 態および光受信器 120(A)の第 3の構成例における各信号の周波数スペクトルおよ びタイムチャートの一例を示す。
[0162] 図 5において、光受信器 120(A3)は、光合波器 121、受光器 122、フィルタ 125、電 気検波器 123-1, 123-2および位相調整加算器 127により構成される。光合波器 12 1、受光器 122、フィルタ 125により、中間周波数 f の電気信号 li ((13)式）および中
IF1 1
間周波数 f の電気信号 li ((14)式）が出力され、それぞれ電気検波器 123-1, 123
IF2 2
-2でそれぞれ検波される構成は、光受信器 120(A2)と同様である。
[0163] 本構成では、図 8に示すように、光伝送路 201, 202の分散により、第 1の電気検波 器の出力信号 lj と第 2の電気検波器の出力信号 lj との間に時間差 ΔΤが生じる場
1 2
合を想定している。このとき、位相調整加算器 127で出力信号 lj , lj の位相を揃え
1 2
て加算することにより、その時間差を補償し、光伝送路の分散の影響を受けない送信 データ lkを得る。
[0164] (第 2の実施形態）
図 9は、本発明の光一無線融合通信システムの第 2の実施形態を示す。なお、本実 施形態では、収容局 100に 1つの無線基地局 300が接続され、その無線基地局 300 に 1つの無線端末 400が接続される構成例に基づいて説明する。
[0165] 図において、収容局 100は、光送信器 110(B1)および光受信器 120(B)を備える。
光送信器 110(B1)は、それぞれ単一スペクトルの光信号（中心周波数 f , f , f ) 2a
Cl C2 C3
, 2b, 2cを出力する単一スペクトル光源 111, 112, 113と、単一スペクトルの光信号 lb, lcを入力し、互いの偏波方向が直交しかつ等しい光強度になるように直交偏波 合成した偏波合成光信号 2dを出力する偏波合成手段 114を備える。この偏波合成 光信号 2dは、光搬送波信号として光伝送路 201を介して無線基地局 300へ送信さ れ、無線基地局 300の光変調器 301に入力する。
[0166] 一方、無線端末 400は、発振器 401から変調器 402に入力される電気搬送波信号
(周波数 f )を送信データ 2eで振幅変調し、例えばミリ波帯の無線信号 2fとしてアン
F
テナ 403から無線基地局 300へ送信する。無線基地局 300は、送信データ 2eで変 調された無線信号 2fをアンテナ 302で受信し、光変調器 301に入力する。光変調器 301は、受信した無線信号で光送信器 110(B1)カゝら送信された偏波合成光信号 2d を光強度変調し、その光変調信号 2gを光伝送路 202を介して収容局 100の光受信 器 120(B)へ送信する。
[0167] 光受信器 120(B)は、無線基地局 300の光送信器 301から送信された光変調信号 2gと、収容局 100内の光送信器 110(A1)の単一スペクトル光源 111から出力された 光周波数 f の光信号 2aを入力し、無線端末 400から無線基地局 300を介して伝送
C1
された送信データ 2eに対応する送信データ 2kを再生する構成である。
[0168] 図 10は、偏波合成手段 114の構成例を示す。図において、単一スペクトルの光信 号 2b, 2cは、偏波調整器 1141, 1142で互いの偏波方向が直交するように調整され 、出力調整器 1143, 1144で互いの光強度が等しくなるように調整され、偏波保持型 の光合波器 145で直交偏波合成され、偏波合成光信号 2dとして出力される。なお、 この構成は一例であり、例えば単一スペクトル光源 112, 113が偏波調整器 1141, 1 142および出力調整器 1143, 1144の機能を有し、偏波合成手段 114は偏波保持 型の光合波器 145のみで構成してもよ 、。
[0169] 図 11は、光受信器 120(B)の第 1の構成例を示す。図 14は、第 2の実施形態およ び光受信器 120(B)の第 1の構成例における各信号の周波数スペクトルの一例を示 す。
[0170] 図 11において、光受信器 120(B1)は、光合波器 121、受光器 122、電気検波器 12 3および低域濾過フィルタ (LPF) 124により構成される。光合波器 121は、無線基地 局 300から送信された光変調信号 2gと、光送信器 110(B1)から出力された光信号 2a とを合波し、合波した光信号 2h ((10)式）は受光器 122で電気信号に変換される。
[0171] ここで、光送信器 110(B1)では、単一スペクトルの光信号 2a, 2b, 2cの中心周波数 f f f は、無線信号 2fの周波数 f 、所定の中間周波数 f , f に対して、
CI, C2, C3 RF IF1 IF2
I f f I =f ±f
CI C2 RF IF1
I f f
CI C3 I =f ±f
RF IF2
となるように制御される。これにより、光受信器 120(B1)でミリ波帯部品や中間周波数 安定ィ匕回路を用いることなぐ受光器 122の出力として直接、安定な 2波の中間周波 数 f , f の電気信号 2i ((11)式)を得ることができる。さらに、光送信器 110(B1)から
IF1 IF2
十分な光強度の光信号 2aを光受信器 120(B1)に入力することにより、光へテロダイン 検波による利得が得られる。受光器 122から出力される電気信号 2iは電気検波器 12 3でまとめて検波され、その検波信号 ¾を低域濾過フィルタ 124に通すことにより、送 信データ 2k ((12)式）を得ることができる。
[0172] ここで、光送信器 110(B1)から送信される光搬送波信号 (偏波合成光信号 2d)が互 V、に直交した偏波方向を有しかつ等 ヽ光強度を有するので、低域濾過フィルタ 12 4から出力されるデータ信号 2kは、無線基地局 300から送信された光変調信号 2gの 偏波方向に依存することなぐ一定の値となる。
[0173] 図 12は、光受信器 120(B)の第 2の構成例を示す。図 15は、第 2の実施形態およ び光受信器 120(B)の第 2の構成例における各信号の周波数スペクトルの一例を示 す。
[0174] 図 12において、光受信器 120(B2)は、光合波器 121、受光器 122、フィルタ 125、 電気検波器 123- 1, 123- 2および加算器 126により構成される。光合波器 121は、 無線基地局 300から送信された光変調信号 2gと、光送信器 110(B1)から出力された 光信号 2aとを合波し、合波した光信号 2h ((10)式）は受光器 122で電気信号に変換 される。そして、上記の周波数関係により、受光器 122の出力として直接、安定な 2波 の中間周波数 f , f の電気信号 2i ((11)式)を得ることができる。
IF1 IF2
[0175] フィルタ 125は、中間周波数 f , f の電気信号 2i ((11)式)を入力し、中間周波数
IF1 IF2
f の電気信号 2i ((13)式）および中間周波数 f の電気信号 2i ((14)式）に分離する
IF1 1 IF2 2
。各電気信号 2i ,2iは電気検波器 123-1, 123-2でそれぞれ検波され、それぞれの
1 2
検波信号を加算器 126で加算することにより、送信データ 2k ((15)式）を得ることがで きる。
[0176] ここで、光送信器 110(B1)から送信される光搬送波信号 (偏波合成光信号 2d)が互 いに直交した偏波方向を有しかつ等しい光強度を有するので、加算器 126から出力 されるデータ信号 2kは、無線基地局 300から送信された光変調信号 2gの偏波方向 に依存することなぐ一定の値となる。
[0177] 図 13は、光受信器 120(B)の第 3の構成例を示す。図 15および図 16は、第 2の実 施形態および光受信器 120(B)の第 3の構成例における各信号の周波数スペクトル およびタイムチャートの一例を示す。
[0178] 図 13において、光受信器 120(B3)は、光合波器 121、受光器 122、フィルタ 125、 電気検波器 123-1, 123-2および位相調整加算器 127により構成される。光合波器 121、受光器 122、フィルタ 125〖こより、中間周波数 f の電気信号 2i ((13)式）およ
IF1 1
び中間周波数 f の電気信号 2i ((14)式）が出力され、それぞれ電気検波器 123-1,
IF2 2
123-2でそれぞれ検波される構成は、光受信器 120(B2)と同様である。
[0179] 本構成では、図 16に示すように、光伝送路 201, 202の分散により、第 1の電気検 波器の出力信号 ¾ と第 2の電気検波器の出力信号 ¾ との間に時間差 ΔΤが生じる
1 2
場合を想定している。このとき、位相調整加算器 127で出力信号 ¾ , ¾ の位相を揃
1 2
えて加算することにより、その時間差を補償し、光伝送路の分散の影響を受けない送 信データ 2kを得る。
[0180] (第 3の実施形態） 図 17は、本発明の光一無線融合通信システムの第 3の実施形態を示す。なお、本 実施形態では、収容局 100に複数の無線基地局 300-1〜300-3が接続され、各無 線基地局 300にそれぞれ無線端末（図では省略)が接続される構成例に基づいて説 明する。
[0181] 図において、収容局 100は、光送信器 110(A2)および複数の光受信器 120(A)-1 〜120(A)-3を備える。光送信器 110(A2)は、それぞれ単一スペクトルの光信号（中 心周波数 f , f , f ) la, lb, lcを出力する単一スペクトル光源 111, 112, 113と
Cl C2 C3
、単一スペクトルの光信号 lb, lcを入力し、互いの偏波方向が直交しかつ等しい光 強度になるように直交偏波合成した偏波合成光信号 Idを出力する偏波合成手段 11 4と、単一スペクトルの光信号 laを複数に分岐する光分岐器 115と、偏波合成光信 号 Idを複数に分岐する光分岐器 116を備える。複数に分岐された単一スペクトルの 光信号 laは、それぞれ光搬送波信号として光伝送路 201を介して複数の無線基地 局 300-1〜300-3へ送信され、各無線基地局 300の光変調器 301に入力する。
[0182] 一方、無線基地局 300-1〜300-3は、送信データで変調された無線信号をアンテ ナ 302で受信し、光変調器 301に入力する。光変調器 301は、受信した無線信号で 光送信器 110(A2)から送信された光信号 laを光強度変調し、その光変調信号 lgl 〜lg3を光伝送路 202を介して収容局 100の各光受信器 120(A)-1〜120(A)-3へ 送信する。
[0183] 光受信器 120(A)-1〜120(A)-3は、無線基地局 300の光送信器 301-1〜301-3 から送信された光変調信号 lgl〜lg3と、収容局 100内の光送信器 110(A2)の光分 岐器 116で分岐された偏波合成光信号 Idをそれぞれ入力し、それぞれ送信データ lkl〜： Lk3を再生する構成である。
[0184] 本実施形態の特徴は、図 1に示す第 1の実施形態の構成において、光送信器 110 (A2)に光信号 laを分岐する光分岐器 115および偏波合成光信号 Idを分岐する光 分岐器 116を備え、複数の無線基地局 300-1〜300-3と複数の光受信器 120(A)-1 〜120(A)-3の関係に拡張したところにある。 1組の無線基地局 300と光受信器 120 (A)の関係、特に光受信器 120(A)の構成および無線基地局 300から送信された光 変調信号 lg力 送信データ lkを再生する機能は、第 1の実施形態と同様である。 [0185] (第 4の実施形態）
図 18は、本発明の光一無線融合通信システムの第 4の実施形態を示す。なお、本 実施形態では、収容局 100に複数の無線基地局 300-1〜300-3が接続され、各無 線基地局 300にそれぞれ無線端末（図では省略)が接続される構成例に基づいて説 明する。
[0186] 図において、収容局 100は、光送信器 110(B2)および複数の光受信器 120(B)-1 〜120(B)-3を備える。光送信器 110(B2)は、それぞれ単一スペクトルの光信号（中 心周波数 f , f , f ) 2a, 2b, 2cを出力する単一スペクトル光源 111, 112, 113と
Cl C2 C3
、単一スペクトルの光信号 2b, 2cを入力し、互いの偏波方向が直交しかつ等しい光 強度になるように直交偏波合成した偏波合成光信号 2dを出力する偏波合成手段 11 4と、単一スペクトルの光信号 2aを複数に分岐する光分岐器 115と、偏波合成光信 号 2dを複数に分岐する光分岐器 116を備える。複数に分岐された偏波合成光信号 2dは、それぞれ光搬送波信号として光伝送路 201を介して複数の無線基地局 300- 1〜300-3へ送信され、各無線基地局 300の光変調器 301に入力する。
[0187] 一方、無線基地局 300-1〜300-3は、送信データで変調された無線信号をアンテ ナ 302で受信し、光変調器 301に入力する。光変調器 301は、受信した無線信号で 光送信器 110(B2)カゝら送信された偏波合成光信号 2dを光強度変調し、その光変調 信号 2gl〜2g3を光伝送路 202を介して収容局 100の各光受信器 120(B)-1〜120 (B)-3へ送信する。
[0188] 光受信器 120(B)-1〜120(B)-3は、無線基地局 300の光送信器 301から送信さ れた光変調信号 2gl〜2g3と、収容局 100内の光送信器 110(B2)の光分岐器 115 で分岐された光信号 2aをそれぞれ入力し、それぞれ送信データ 2kl〜2k3を再生 する構成である。
[0189] 本実施形態の特徴は、図 9に示す第 2の実施形態の構成において、光送信器 110 (B2)に光信号 2aを分岐する光分岐器 115および偏波合成光信号 2dを分岐する光 分岐器 116を備え、複数の無線基地局 300-1〜300-3と複数の光受信器 120(B)-1 〜120(B)-3の関係に拡張したところにある。 1組の無線基地局 300と光受信器 120 (B)の関係、特に光受信器 120(B)の構成および無線基地局 300から送信された光 変調信号 2gから送信データ 2kを再生する機能は、第 2の実施形態と同様である。
[0190] (第 5の実施形態）
図 19は、本発明の光一無線融合通信システムの第 5の実施形態を示す。本実施 形態の特徴は、図 17に示す第 3の実施形態の構成において、単一スペクトルの光信 号 laを分岐し、光搬送波信号として複数の無線基地局 300-1〜300-3に送信する 光分岐器 115に代えて、分岐する各光信号 laの光強度を個々に設定可能な出力制 御光分岐器 117を用いたところにある。本実施形態の光送信器 110(A3)の他の構成 は、第 3の実施形態における光送信器 110(A2)と同じである。
[0191] 本実施形態では、収容局 100と各無線基地局 300-1〜300-3との間の光伝送路 長に応じた光損失や、各無線基地局 300-1〜300-3と無線端末との間の無線伝送 距離に応じた無線信号強度差により、各光受信器 120(A)-1〜120(A)-3で受信す る光変調信号 lgl〜： Lg3に光強度差が生じる場合を想定している。この状況に応じ て出力制御光分岐器 117で各無線基地局 300-1〜300-3へ送信する光搬送波信 号 (光信号 la)の光強度を調整する。これにより、図 22に示すように、無線基地局 30 0から送信される光変調信号 lgの光強度 (f , f 士 f 成分）、および光受信器 120(
CI CI F
A)の光合波器 121で合波された光信号 lhの光強度 (f , f 士 f 成分）がそれぞれ
CI CI RF
調整される。そして、光受信器 120(A)における中間周波数 f , f の電気信号 liの
IF1 IF2
信号強度が調整され、後述する良好な受信動作を実現することができる。
[0192] (第 6の実施形態）
図 20は、本発明の光一無線融合通信システムの第 6の実施形態を示す。本実施 形態の特徴は、図 17に示す第 3の実施形態の構成において、偏波合成光信号 Idを 複数の光受信器 120(A)-1〜120(A)-3に出力する光分岐器 116に代えて、分岐す る各偏波合成光信号 Idの光強度を個々に設定可能な出力制御光分岐器 118を用 いたところにある。本実施形態の光送信器 110(A4)の他の構成は、第 3の実施形態 における光送信器 110(A2)と同じである。
[0193] 本実施形態では、収容局 100と各無線基地局 300-1〜300-3との間の光伝送路 長に応じた光損失や、各無線基地局 300-1〜300-3と無線端末との間の無線伝送 距離に応じた無線信号強度差により、各光受信器 120(A)-1〜120(A)-3で受信す る光変調信号 lgl〜： Lg3に光強度差が生じる場合を想定している。この状況に応じ て出力制御光分岐器 118で各受信器 120(A)-1〜120(A)-3に出力する偏波合成 光信号 Idの光強度を調整する。これにより、図 22に示すように、光受信器 120(A)の 光合波器 121で合波された光信号 lhの光強度 (f , f 成分)が調整される。そして、
C2 C3
光受信器 120(A)における中間周波数 f , f の電気信号 liの信号強度が調整さ
IF1 IF2
れ、後述する良好な受信動作を実現することができる。
[0194] (第 7の実施形態）
図 21は、本発明の光一無線融合通信システムの第 7の実施形態を示す。本実施 形態の特徴は、図 17に示す第 3の実施形態の構成において、第 5の実施形態の出 力制御光分岐器 117と、第 6の実施形態の出力制御光分岐器 118を備えるところに ある。本実施形態の光送信器 110(A5)の他の構成は、第 3の実施形態における光送 信器 110(A2)と同じである。
[0195] 本実施形態では、収容局 100と各無線基地局 300-1〜300-3との間の光伝送路 長に応じた光損失や、各無線基地局 300-1〜300-3と無線端末との間の無線伝送 距離に応じた無線信号強度差により、各光受信器 120(A)-1〜120(A)-3で受信す る光変調信号 lgl〜： Lg3に光強度差が生じる場合を想定している。この状況に応じ て出力制御光分岐器 117で各無線基地局 300-1〜300-3へ送信する光搬送波信 号 (光信号 la)の光強度を調整する。これにより、図 22に示すように、無線基地局 30 0から送信される光変調信号 lgの光強度 (f , f 士 f 成分）、および光受信器 120(
CI CI F
A)の光合波器 121で合波された光信号 lhの光強度 (f , f 士 f 成分）がそれぞれ
CI CI RF
調整される。さらに、出力制御光分岐器 118で各受信器 120(A)-1〜120(A)-3に出 力する偏波合成光信号 Idの光強度を調整する。これにより、図 22に示すように、光 受信器 120(A)の光合波器 121で合波された光信号 lhの光強度 (f , f 成分）が調
C2 C3
整される。そして、光受信器 120(A)における中間周波数 f , f の電気信号の信号
IF1 IF2
強度が調整され、後述する良好な受信動作を実現することができる。
[0196] (第 8の実施形態）
図 23は、本発明の光一無線融合通信システムの第 8の実施形態を示す。本実施 形態の特徴は、図 18に示す第 4の実施形態の構成において、偏波合成光信号 2dを 分岐し、光搬送波信号として複数の無線基地局 300-l〜300-3に送信する光分岐 器 116に代えて、分岐する各偏波合成光信号 2dの光強度を個々に設定可能な出力 制御光分岐器 118を用いたところにある。本実施形態の光送信器 110(B3)の他の構 成は、第 4の実施形態における光送信器 110(B2)と同じである。
[0197] 本実施形態では、収容局 100と各無線基地局 300-1〜300-3との間の光伝送路 長に応じた光損失や、各無線基地局 300-1〜300-3と無線端末との間の無線伝送 距離に応じた無線信号強度差により、各光受信器 120(B)-1〜120(B)-3で受信す る光変調信号 2gl〜2g3に光強度差が生じる場合を想定ている。この状況に応じて 出力制御光分岐器 118で各無線基地局 300-1〜300-3へ送信する光搬送波信号（ 偏波合成光信号 2d)の光強度を調整する。これにより、図 26に示すように、無線基地 局 300から送信される光変調信号 2gの光強度 (f , f ±f , f , f ±f 成分）、お
C2 C2 RF C3 C3 RF
よび光受信器 120(A)の光合波器 121で合波された光信号 2hの光強度 (f , f 士 f
C2 C2 R
, f , f ±f 成分)がそれぞれ調整される。そして、光受信器 120(B)における中間
F C3 C3 RF
周波数 f , f の電気信号 2iの信号強度が調整され、後述する良好な受信動作を
IF1 IF2
実現することができる。
[0198] (第 9の実施形態）
図 24は、本発明の光一無線融合通信システムの第 9の実施形態を示す。本実施 形態の特徴は、図 18に示す第 4の実施形態の構成において、単一スペクトルの光信 号 2aを複数の光受信器 120(B)-1〜120(B)-3に出力する光分岐器 115に代えて、 分岐する各光信号 2aの光強度を個々に設定可能な出力制御光分岐器 117を用い たところにある。本実施形態の光送信器 110(B4)の他の構成は、第 4の実施形態に おける光送信器 110(B2)と同じである。
[0199] 本実施形態では、収容局 100と各無線基地局 300-1〜300-3との間の光伝送路 長に応じた光損失や、各無線基地局 300-1〜300-3と無線端末との間の無線伝送 距離に応じた無線信号強度差により、各光受信器 120(B)-1〜120(B)-3で受信す る光変調信号 2gl〜2g3に光強度差が生じる場合を想定している。この状況に応じ て出力制御光分岐器 117で各受信器 120(A)-1〜120(A)-3に出力する光信号 2a の光強度を調整する。これにより、図 26に示すように、光受信器 120(B)の光合波器 121で合波された光信号 2hの光強度 (f 成分)が調整される。そして、光受信器 12
C1
0(B)における中間周波数 f , f の電気信号 2iの信号強度が調整され、後述する
IF1 IF2
良好な受信動作を実現することができる。
[0200] (第 10の実施形態）
図 25は、本発明の光一無線融合通信システムの第 10の実施形態を示す。本実施 形態の特徴は、図 18に示す第 4の実施形態の構成において、第 8の実施形態の出 力制御光分岐器 118と、第 9の実施形態の出力制御光分岐器 117を備えるところに ある。本実施形態の光送信器 110(B5)の他の構成は、第 4の実施形態における光送 信器 110(B2)と同じである。
[0201] 本実施形態では、収容局 100と各無線基地局 300-1〜300-3との間の光伝送路 長に応じた光損失や、各無線基地局 300-1〜300-3と無線端末との間の無線伝送 距離に応じた無線信号強度差により、各光受信器 120(B)-1〜120(B)-3で受信す る光変調信号 2gl〜2g3に光強度差が生じる場合を想定している。この状況に応じ て出力制御光分岐器 118で各無線基地局 300-1〜300-3へ送信する光搬送波信 号 (偏波合成光信号 2d)の光強度を調整する。これにより、図 26に示すように、無線 基地局 300から送信される光変調信号 2gの光強度 (f , f ±f , f , f ±f 成分）
C2 C2 RF C3 C3 RF
、および光受信器 120(B)の光合波器 121で合波された光信号 2hの光強度 (f , f
C2 C2 士 f , f , f ±f 成分)がそれぞれ調整される。さらに、出力制御光分岐器 117で
RF C3 C3 F
各受信器 120(A)-1〜120(A)-3に出力する光信号 2aの光強度を調整する。これに より、図 26に示すように、光受信器 120(B)の光合波器 121で合波された光信号 2h の光強度 (f 成分)が調整される。そして、光受信器 120(B)における中間周波数 f
CI IF1
, f
IF2の電気信号の信号強度が調整され、後述する良好な受信動作を実現すること ができる。
[0202] ここで、第 5〜第 10の実施形態における制御形態について説明する。
第 1の制御形態は、光受信器の受光器から出力される中間周波数 f , f の電気
IF1 IF2 信号の信号強度を一定になるように、各無線基地局に送信する光搬送波信号およ び Zまたは各光受信器に出力する光信号の光強度を制御する。
[0203] 第 2の制御形態は、光受信器の受光器から出力される中間周波数 f , f の電気
IF1 IF2 信号の信号強度が、全ての光受信器において均一になるように、各無線基地局に送 信する光搬送波信号および Zまたは各光受信器に出力する光信号の光強度を制御 する。
[0204] 第 3の制御形態は、光受信器の受光器から出力される中間周波数 f , f の電気
IF1 IF2 信号の信号対雑音比が、全ての光受信器において均一になるように、各無線基地局 に送信する光搬送波信号および Zまたは各光受信器に出力する光信号の光強度を 制御する。
産業上の利用可能性
[0205] 本発明は、無線基地局と無線端末との間で無線回線を介してミリ波のような高周波 無線信号を伝送し、その無線信号を受信した無線基地局から収容局に光伝送路を 介して光信号伝送を行う光一無線融合通信システムおよびその収容局として用いら れる。

Claims

請求の範囲
収容局に光送信器および光受信器を備え、
前記光送信器は光伝送路を介して無線基地局に光搬送波信号を送信し、 前記無線基地局は送信データで変調された無線信号 (周波数 f
F )を受信し、受信 した無線信号で前記光搬送波信号を光変調し、その光変調信号を光伝送路を介し て前記収容局に送信し、
前記光受信器は前記光変調信号を受信し、検波して前記送信データを再生する 光 無線融合通信システムにお ヽて、
食 U記光送 器は、
第 1の単一スペクトルの光信号（中心周波数 f )を出力する第 1の単一スペクトル光
C1
源と、
第 2の単一スペクトルの光信号（中心周波数 f )を出力する第 2の単一スペクトル光
C2
源と、
第 3の単一スペクトルの光信号（中心周波数 f )を出力する第 3の単一スペクトル光
C3
源と、
前記第 2の単一スペクトルの光信号の偏波方向および光強度と、前記第 3の単一ス ベクトルの光信号の偏波方向および光強度について、互いの偏波方向が直交しか つ等しい光強度になるように調整し、 2波を直交偏波合成して偏波合成光信号として 出力する偏波合成手段とを備え、
前記第 1,第 2および第 3の単一スペクトルの光信号の中心周波数 f f f は、前
CI, C2, C3 記無線信号の周波数 f
RF、所定の中間周波数 f , f
IF1 IF2に対して、
I f f I =f ±f
CI C2 RF IF1
I f f I =f ±f
CI C3 RF IF2
となるように制御され、
前記第 1の単一スペクトルの光信号を前記光搬送波信号として前記無線基地局へ 送信し、前記偏波合成光信号を前記光受信器へ出力する構成とし、
前記光受信器は、
前記無線基地局から送信された前記光変調信号と、前記光送信器から出力された 前記偏波合成光信号とを合波する光合波器と、
前記光合波器で合波された光信号を受光し、前記中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号 を出力する受光器と、
前記受光器から出力された前記中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号を検波する電気 検波器と、
前記電気検波器の出力信号を低域濾過し、前記送信データを出力する低域濾過 フィノレタとを備えた
ことを特徴とする光一無線融合通信システム。
収容局に光送信器および光受信器を備え、
前記光送信器は光伝送路を介して無線基地局に光搬送波信号を送信し、 前記無線基地局は送信データで変調された無線信号 (周波数 f
F )を受信し、受信 した無線信号で前記光搬送波信号を光変調し、その光変調信号を光伝送路を介し て前記収容局に送信し、
前記光受信器は前記光変調信号を受信し、検波して前記送信データを再生する 光 無線融合通信システムにお ヽて、
食 U記光送 器は、
第 1の単一スペクトルの光信号（中心周波数 f )を出力する第 1の単一スペクトル光
C1
源と、
第 2の単一スペクトルの光信号（中心周波数 f )を出力する第 2の単一スペクトル光
C2
源と、
第 3の単一スペクトルの光信号（中心周波数 f )を出力する第 3の単一スペクトル光
C3
源と、
前記第 2の単一スペクトルの光信号の偏波方向および光強度と、前記第 3の単一ス ベクトルの光信号の偏波方向および光強度について、互いの偏波方向が直交しか つ等しい光強度になるように調整し、 2波を直交偏波合成して偏波合成光信号として 出力する偏波合成手段とを備え、
前記第 1,第 2および第 3の単一スペクトルの光信号の中心周波数 f f f は、前
CI, C2, C3 記無線信号の周波数 f 、所定の中間周波数 f , f に対して、 I f f I =f ±f
CI C2 F IF1
I f f
CI C3 I =f ±f
RF IF2
となるように制御され、
前記偏波合成光信号を前記光搬送波信号として前記無線基地局へ送信し、前記 第 1の単一スペクトルの光信号を前記光受信器へ出力する構成とし、
前記光受信器は、
前記無線基地局から送信された前記光変調信号と、前記光送信器から出力された 前記第 1の単一スペクトルの光信号とを合波する光合波器と、
前記光合波器で合波された光信号を受光し、前記中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号 を出力する受光器と、
前記受光器から出力された前記中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号を検波する電気 検波器と、
前記電気検波器の出力信号を低域濾過し、前記送信データを出力する低域濾過 フィノレタとを備えた
ことを特徴とする光一無線融合通信システム。
[3] 請求項 1または請求項 2に記載の光一無線融合通信システムにおいて、
前記光受信器は、
前記電気検波器および前記低域濾過フィルタに代えて、
前記受光器から出力される中間周波数 f f
IF1の電気信号および中間周波数 IF2の電 気信号を分離するフィルタと、
前記フィルタから出力される中間周波数 f
IF1の電気信号および中間周波数 f
IF2の電 気信号をそれぞれ検波する第 1の電気検波器および第 2の電気検波器と、
前記第 1の電気検波器の出力信号と前記第 2の電気検波器の出力信号とを加算し 、前記送信データを出力する加算器とを備えた
ことを特徴とする光一無線融合通信システム。
[4] 請求項 1または請求項 2に記載の光一無線融合通信システムにおいて、
前記光受信器は、
前記電気検波器および前記低域濾過フィルタに代えて、 前記受光器から出力される中間周波数 f
IF1の電気信号および中間周波数 f
IF2の電 気信号を分離するフィルタと、
前記フィルタから出力される中間周波数 f
IF1の電気信号および中間周波数 f
IF2の電 気信号をそれぞれ検波する第 1の電気検波器および第 2の電気検波器と、
前記第 1の電気検波器の出力信号と前記第 2の電気検波器の出力信号の位相を 揃えて加算し、前記送信データを出力する位相調整加算器とを備えた
ことを特徴とする光一無線融合通信システム。
[5] 請求項 1に記載の光—無線融合通信システムにお!、て、
複数の無線基地局と、前記収容局に前記複数の無線基地局から送信された光変 調信号をそれぞれ受信する複数の光受信器を備え、
前記光送信器は、
前記第 1の単一スペクトルの光信号を複数に分岐し、前記光搬送波信号として前記 複数の無線基地局へそれぞれ送信する第 1の光分岐器と、
前記偏波合成光信号を複数に分岐し、前記複数の光受信器へそれぞれ出力する 第 2の光分岐器とを備えた
ことを特徴とする光一無線融合通信システム。
[6] 請求項 2に記載の光 無線融合通信システムにおいて、
複数の無線基地局と、前記収容局に前記複数の無線基地局から送信された光変 調信号をそれぞれ受信する複数の光受信器を備え、
前記光送信器は、
前記偏波合成光信号を複数に分岐し、前記光搬送波信号として前記複数の無線 基地局へそれぞれ送信する第 1の光分岐器と、
前記第 1の単一スペクトルの光信号を複数に分岐し、前記複数の光受信器へそれ ぞれ出力する第 2の光分岐器とを備えた
ことを特徴とする光一無線融合通信システム。
[7] 請求項 5に記載の光—無線融合通信システムにお 、て、
前記第 1の光分岐器に代えて、前記複数の無線基地局へそれぞれ送信する前記 光搬送波信号の光強度を個々に設定可能な出力制御光分岐器を用いる ことを特徴とする光一無線融合通信システム。
[8] 請求項 5に記載の光一無線融合通信システムにお 、て、
前記第 2の光分岐器に代えて、前記複数の光受信器へそれぞれ出力する前記偏 波合成光信号の光強度を個々に設定可能な出力制御光分岐器を用いる
ことを特徴とする光一無線融合通信システム。
[9] 請求項 5に記載の光一無線融合通信システムにお 、て、
前記第 1の光分岐器に代えて、前記複数の無線基地局へそれぞれ送信する前記 光搬送波信号の光強度を個々に設定可能な出力制御光分岐器を用い、
前記第 2の光分岐器に代えて、前記複数の光受信器へそれぞれ出力する前記偏 波合成光信号の光強度を個々に設定可能な出力制御光分岐器を用いる
ことを特徴とする光一無線融合通信システム。
[10] 請求項 6に記載の光一無線融合通信システムにお 、て、
前記第 1の光分岐器に代えて、前記複数の無線基地局へそれぞれ送信する前記 光搬送波信号の光強度を個々に設定可能な出力制御光分岐器を用いる
ことを特徴とする光一無線融合通信システム。
[11] 請求項 6に記載の光一無線融合通信システムにお 、て、
前記第 2の光分岐器に代えて、前記複数の光受信器へそれぞれ出力する前記第 1 の単一スペクトルの光信号の光強度を個々に設定可能な出力制御光分岐器を用い る
ことを特徴とする光一無線融合通信システム。
[12] 請求項 6に記載の光一無線融合通信システムにお 、て、
前記第 1の光分岐器に代えて、前記複数の無線基地局へそれぞれ送信する前記 光搬送波信号の光強度を個々に設定可能な出力制御光分岐器を用い、
前記第 2の光分岐器に代えて、前記複数の光受信器へそれぞれ出力する前記第 1 の単一スペクトルの光信号の光強度を個々に設定可能な出力制御光分岐器を用い る
ことを特徴とする光一無線融合通信システム。
[13] 請求項 7〜請求項 12のいずれかに記載の光一無線融合通信システムにおいて、 前記光送信器の前記出力制御光分岐器は、分岐出力する各光信号の光強度につ いて、前記光受信器の受光器から出力される中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号の信 号強度が、前記無線基地局から受信した光信号の光強度に依らずに一定になるよう に設定する構成である
ことを特徴とする光一無線融合通信システム。
[14] 請求項 7〜請求項 12のいずれかに記載の光一無線融合通信システムにおいて、 前記光送信器の前記出力制御光分岐器は、分岐出力する各光信号の光強度につ いて、前記光受信器の受光器から出力される中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号の信 号強度力 全ての光受信器において均一になるように設定する構成である
ことを特徴とする光一無線融合通信システム。
[15] 請求項 7〜請求項 12のいずれかに記載の光一無線融合通信システムにおいて、 前記光送信器の前記出力制御光分岐器は、分岐出力する各光信号の光強度につ いて、前記光受信器の受光器から出力される中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号の信 号対雑音比が、全ての光受信器において均一になるよう設定する構成である ことを特徴とする光一無線融合通信システム。
[16] 収容局に光送信器および光受信器を備え、
前記光送信器は光伝送路を介して無線基地局に光搬送波信号を送信し、 前記無線基地局は送信データで変調された無線信号 (周波数 f
F )を受信し、受信 した無線信号で前記光搬送波信号を光変調し、その光変調信号を光伝送路を介し て前記収容局に送信し、
前記光受信器は前記光変調信号を受信し、検波して前記送信データを再生する 光 無線融合通信方法にぉ 、て、
前記光送信器は、第 1の単一スペクトルの光信号（中心周波数 f )
C1を前記光搬送波 信号として前記無線基地局へ送信し、第 2の単一スペクトルの光信号（中心周波数 f
C
)と第 3の単一スペクトルの光信号（中心周波数 f )の偏波方向が直交しかつ等 、
2 C3
光強度になるように 2波を直交偏波合成した偏波合成光信号を前記光受信器へ出 力し、前記第 1,第 2および第 3の単一スペクトルの光信号の中心周波数 f f f は
CI, C2, C3
、前記無線信号の周波数 f 、所定の中間周波数 f , f に対して、 I f f I =f ±f
CI C2 F IF1
I f f I =f ±f
CI C3 RF IF2
となるように制御し、
前記光受信器は、前記無線基地局から送信された前記光変調信号と前記光送信 器から出力された前記偏波合成光信号とを合波し、合波された光信号を受光して得 られた中間周波数 f , f の電気信号を検波し、その出力信号を低域濾過して前記
IF1 IF2
送信データを生成する
ことを特徴とする光一無線融合通信方法。
収容局に光送信器および光受信器を備え、
前記光送信器は光伝送路を介して無線基地局に光搬送波信号を送信し、 前記無線基地局は送信データで変調された無線信号 (周波数 f F )を受信し、受信 した無線信号で前記光搬送波信号を光変調し、その光変調信号を光伝送路を介し て前記収容局に送信し、
前記光受信器は前記光変調信号を受信し、検波して前記送信データを再生する 光 無線融合通信方法にぉ 、て、
前記光送信器は、第 1の単一スペクトルの光信号（中心周波数 f )
C1を前記光受信器 へ出力し、第 2の単一スペクトルの光信号（中心周波数 f )と第 3の単一スペクトルの
C2
光信号（中心周波数 f )の偏波方向が直交しかつ等 、光強度になるように 2波を直
C3
交偏波合成して偏波合成光信号を生成し、前記光搬送波信号として前記無線基地 局へ送信し、前記第 1,第 2および第 3の単一スペクトルの光信号の中心周波数 f f
CI,
C2, f C3は、前記無線信号の周波数 f RF、所定の中間周波数 f IF1 , f IF2に対して、
I f f I =f ±f
CI C2 RF IF1
I f f I =f ±f
CI C3 RF IF2
となるように制御し、
前記光受信器は、前記無線基地局から送信された前記光変調信号と前記光送信 器から出力された前記光信号とを合波し、合波された光信号を受光して得られた中 間周波数 f の
IF1 , f IF2 電気信号を検波し、その出力信号を低域濾過して前記送信デ ータを生成する ことを特徴とする光一無線融合通信方法。
[18] 請求項 16または請求項 17に記載の光一無線融合通信方法において、
前記光受信器は、前記中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号を分離し、前記中間周波数 f
IF1の電気信号および前記中間周波数 f
IF2の電気信号をそれぞれ検波し、各出力信 号を加算して前記送信データを生成する
ことを特徴とする光一無線融合通信方法。
[19] 請求項 16または請求項 17に記載の光一無線融合通信方法において、
前記光受信器は、前記中間周波数 f , f
IF1 IF2の電気信号を分離し、前記中間周波数 f
IF1の電気信号および前記中間周波数 f
IF2の電気信号をそれぞれ検波し、各出力信 号の位相を揃えてから加算して前記送信データを生成する
ことを特徴とする光一無線融合通信方法。
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