JP2000244397A - ミリ波無線・光ファイバ伝送方式および装置 - Google Patents

ミリ波無線・光ファイバ伝送方式および装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】安価で構成の簡単なアンテナ基地局と分散の影
響を軽減したミリ波無線・光ファイバ伝送装置を提供す
る。 【解決手段】単一光源からの光搬送波を周波数変換量に
相当する周波数の正弦波で強度変調して発生させた光パ
イロット搬送波を、無線副搬送波信号で更に強度変調
し、もとの無線信号と同じ情報をもつ光スペクトルのう
ちの一つと、無変調光搬送波成分の一つとを光ファイバ
伝送し、光自己ヘテロダイン検波により、光周波数差の
周波数をもつ中間周波数帯信号に変換する。光検波によ
って得られた信号を復調することで、もとの情報信号を
再生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は無線通信等における
光ファイバ伝送技術に関するものである。
【従来の技術】無線端末からのミリ波無線信号をアンテ
ナ基地局で受信し、光ファイバ伝送路により制御局まで
伝送するアップリンクを想定した従来のミリ波無線・光
ファイバ伝送方式の構成図を、光ファイバ伝送路上にお
ける無線信号副搬送波の周波数で区分し、図1に示す。
同図において、1はミリ波無線端末、2はミリ波アンテ
ナ、3はミリ波帯信号復調器、4は光学的変調器、5は
光ファイバ伝送路、6は光検波器、7は副搬送波周波数
変換器、8は中間周波数帯信号復調器である。図1
(a)はベースバンド伝送方式であり、ミリ波無線端末
1からのミリ波無線信号をミリ波アンテナ2で受信し、
該無線信号をアンテナ基地局のミリ波帯信号復調器3で
復調し、光学的変調器4において再生されたベースバン
ド・データで光搬送波を変調し、光ファイバ伝送路5を
通して伝送された光信号を光検波器6で光検波すること
で、もとの無線信号の情報が送られる。図1(b)は中
間周波数帯副搬送波伝送方式であり、ミリ波無線端末1
からのミリ波無線信号をミリ波アンテナ2で受信し、該
無線信号をアンテナ基地局の無線信号周波数変換器7で
マイクロ波中間周波数帯にダウンコンバートし、光学的
変調器4において得られた中間周波数帯信号で光搬送波
を変調し、光ファイバ伝送路5を通して伝送された光信
号を光検波器6で光検波することで再生された中間周波
数帯信号を中間周波数帯信号復調器8で復調を行うこと
で、もとの無線信号の情報が送られる。図1(c)はミ
リ波帯副搬送波無線信号伝送方式であり、ミリ波無線端
末1からのミリ波無線信号をミリ波アンテナ2で受信
し、光学的変調器4において受信したミリ波無線信号で
光搬送波を直接変調し、光ファイバ伝送路5を通して伝
送された光信号を光検波器6で光検波することで再生さ
れたミリ波帯信号をミリ波帯信号復調器3で復調を行う
ことで、もとの無線信号の情報が送られる。
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術のうち,図1(a)と(b)では、光ファイバ伝送
路の有する分散の影響を無視できる反面、アンテナ基地
局が複雑になることによるコストの増大が問題であり、
商用的な展開に大きく制限を与える要因となる。また、
従来の技術のうち、図1(c)では、基地局が大変シン
プルでコストの観点から有利な一方、光ファイバの有す
る分散の影響を受けることや超高周波光検波器が要るこ
となど、実用化の面からこれらの影響や負担の軽減を図
る必要がある。
【課題を解決するための手段】本発明は上記に鑑みて提
案されたものであり、単一モード光源からの光搬送波を
所望周波数変換量に相当する周波数の正弦波で強度変調
し、発生した光パイロット搬送波をミリ波無線副搬送波
信号で更に強度変調して得られた光スペクトルのうち、
もとの無線信号と同じ情報をもつ光スペクトルのうちの
一つと無変調光搬送波成分の一つを光ファイバ伝送した
あと、光自己ヘテロダイン検波により、伝送した光信号
の周波数差に相当する周波数をもつ中間周波数帯信号に
変換し、得られた中間周波数帯信号を復調することでも
との無線信号の情報を得る。本発明に含まれる光学的な
副搬送波周波数変換機能により、アンテナ基地局はより
単純な構成で、光ファイバの分散の影響を無視でき、制
御局に超高周波光検波器やミリ波帯ミキサが要求されな
くなる。
【発明の実施の形態】本発明は、具体的には、ある一つ
の光搬送波をミリ波無線信号で強度変調した際に得られ
るもとの無線信号と同じ情報をもつ光スペクトルのうち
の一つと、異周波数・同位相雑音のもう一つの光波を光
ファイバ伝送路上を伝送させ、光自己ヘテロダイン検波
を行い、伝送した光信号の周波数差に相当する周波数を
もつ光検波信号、すなわち中間周波数帯信号を復調する
ものである。以下に、本発明の実施例の具体的な構成を
図面に従い、説明する。図2は本発明の実施例における
ミリ波無線・光ファイバ伝送装置の構成図である。同図
において、9は制御局、10はアンテナ基地局、11は
ミリ波無線端末、12は単一モード光源、13はミリ波
局部発振器、14はパイロット光生成用光学的変調器、
15は光増幅器、16は光伝送路、17は偏光制御装
置、18は無線信号変調用光学的変調器、19はミリ波
無線信号生成部、20はミリ波アンテナ、21はミリ波
帯増幅器、22は光帯域フィルタ、23は光検波器、2
4は中間周波数帯信号処理部、25はミリ波局部発振器
出力のスペクトル、26はパイロット光の光スペクト
ル、27はミリ波無線副搬送波信号のスペクトル、28
はアップリンク変調信号の光スペクトル、29は光検波
信号のスペクトルである。本装置は基本的に、制御局
9、アンテナ基地局10、および無線端末11から構成
される。まず、制御局9において、単一モード光源12
からの光搬送波(fc)を、ミリ波局部発振器13から
の正弦波出力25(fLO)によりパイロット光生成用
光学的変調器14で強度変調してパイロット光26を生
成し、該パイロット光26を光増幅器15で十分増幅し
た後、一つの光伝送路16を通してアンテナ基地局10
に伝送する。伝送されたパイロット光26は、別の光増
幅器15で所要電力まで増幅され、偏光制御装置17で
偏光を調整した後、無線信号変調用光学的変調器18に
入力される。一方、無線端末11では、伝送する情報
(DATA)をミリ波無線信号生成部19においてDP
SK変調形式のミリ波無線信号(fRF)25に変換
し、該ミリ波無線信号を無線端末側のミリ波アンテナ2
0よりアンテナ基地局10に向けて放射する。自由空間
を通して伝搬してきたミリ波無線信号25をアンテナ基
地局側のミリ波アンテナ20で受信し、該ミリ波無線信
号25をミリ波帯増幅器21で所要電力まで増幅したも
ので、無線信号変調用光学的変調器10においてパイロ
ット信号26を強度変調し、アップリンク変調信号28
を得る。アップリンク変調信号28は、更に別の光増幅
器15で増幅してから光帯域フィルタ22で伝送に必要
最小限の光スペクトル(fpLとf−fRF)のみを
取りだし、もう一つの光伝送路16を通して制御局9に
伝送される。ここで、送られる2つの光波の周波数差は
必ず、光検波後の所望周波数fIFに一致していなけれ
ばならない。次に、伝送された2つの光波(fpLとf
−fRF)は、その光周波数差を十分検波できる帯域
の光検波器23で光自己ヘテロダイン検波されると、中
間周波数帯信号29(fIF)が得られる。最後に、光
検波によって得られた中間周波数帯信号29を中間周波
数帯信号処理部24においてDPSK復調することでも
との情報が再現される。ここで、パイロット光は位相雑
音が等しく、異なる周波数で少なくとも2つの光波で構
成されていれば、他の方法で生成してもよい。例えば、
モード同期レーザなどの多波長光源から出力された光波
のうち、fpLに相当する光波を基準光として用い、f
に相当する光波をミリ波無線信号の情報伝送用に用い
ればよい。このとき、光変調方形式は副搬送波伝送が可
能な光アナログ変調方式、すなわち、強度変調、振幅変
調、位相変調、周波数変調のいずれでも可能であり,限
定はしない。また、fpLに相当する光波は変調構成分
(f−fRF)と別に送ってもよいし、またはアンテ
ナ基地局10に送らず制御局9内で変調構成分(f
RF)と合成して光検波を行ってもよいし、光源もし
くはパイロット光の各スペクトルの配置は制御局とアン
テナ基地局のいづれに限定はしない。光増幅器15とミ
リ波帯増幅器21は所要電力を得るために用いるもので
あるため、増幅器前で十分な電力がある場合には省略す
ることができる。偏光制御装置17は無線信号変調用光
学的変調器18の偏光依存性に対して変調効率を高める
ために用いられるものであるため、光伝送路が偏波保持
型ものであるもしくは光学的変調器の偏光依存性が極め
て低い場合には、該偏光制御装置17は省略することが
できる。ミリ波無線信号は任意であり、アナログ信号と
ディジタル信号、単一信号と多重化信号、伝送速度、変
調形式などの限定はされない。図3は、実施例において
測定された光スペクトルを示しており、同図(a)はパ
イロット光、同図(b)は光ファイバ伝送前と標準光フ
ァイバを50Km伝送後の光アップリンク信号を示して
いる。図4は、実施例において、50km離れたアンテ
ナ基地局で受信した155.52Mb/sの伝送速度を
もつ59.6GHzのDPSKミリ波無線信号を標準光
ファイバ伝送路で伝送し、制御局側で情報を再現したと
きの伝送品質の一つとして、ビット誤り率を測定した結
果である。光ファイバ50kmを取り除いて測定した場
合と比べて、殆ど遜色のない特性が得られている。
【発明の効果】本発明においては、ミリ波信号を直接、
パイロット光に取り込んでいるため、アンテナ基地局の
構成が簡単となり、該基地局のコストが大幅に改善でき
るだけでなく、屋外に配置される場合も考慮すると、維
持、管理、信頼性の面で実用性が高くなり,商用的な展
開にも大きく貢献できることが期待される。光領域でミ
リ波の無線信号帯からマイクロ波の中間周波数帯まで周
波数を変換しているので、全体構成の中で電気的ミリ波
ダウンコンバータの構成要素を必要としない。光源を制
御局側に配置することでさらに、光源の安定度や信頼性
も高くでき、光波長などの変更が容易になるため、ネッ
トワークを構築し易くなる。伝送される信号は中間周波
数帯と同等の副搬送波伝送に相当するため、光ファイバ
有する分散の影響を無視することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の光信号伝送方式の分類を示す構成図であ
る。
【図2】本発明におけるミリ波無線・光ファイバ伝送装
置の実施例を示す構成図である。
【図3】本発明における光スペクトルを示す特性図であ
る。
【図4】本発明におけるビット誤り率を示す特性図であ
る。
【符号の説明】
1 ミリ波無線端末 2 ミリ波アンテナ 3 ミリ波帯信号復調器 4 光学変調器 5 光伝送路 6 光検波器 7 無線信号周波数変換器 8 中間周波数帯信号復調器 9 制御局 10 アンテナ基地局 11 ミリ波無線端末 12 単一モード光源 13 ミリ波局部発振器 14 パイロット光生成用光学的変調器 15 光増幅器 16 光伝送路 17 偏光制御装置 18 無線信号変調用光学的変調器 19 ミリ波無線信号生成部 20 ミリ波アンテナ 21 ミリ波帯増幅器 22 光帯域フィルタ 23 光検波器 24 中間周波数帯信号処理部 25 ミリ波局部発振器出力のスペクトル 26 パイロット光の光スペクトル 27 ミリ波無線副搬送波信号のスペクトル 28 アップリンク変調信号の光スペクトル 29 光検波信号のスペクトル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 10/06

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単一モード光源からの光搬送波を所望周
    波数変換量に相当する周波数の正弦波信号で強度変調
    し、発生したパイロット光をミリ波無線副搬送波信号で
    更に強度変調して得られた光スペクトルのうち、もとの
    無線信号と同じ情報をもつ光スペクトルのうちの一つと
    無変調光搬送波成分の一つを光ファイバ伝送したあと、
    光自己ヘテロダイン検波により、伝送した光信号の周波
    数差に相当する周波数をもつ中間周波数帯信号に変換
    し、該中間周波数帯信号を復調することでもとの無線信
    号の情報を再生することを特徴とするミリ波無線・光フ
    ァイバ伝送方式。
  2. 【請求項2】 単一周波数の光搬送波を発生する単一モ
    ード光源と、周波数変換量に相当する周波数の正弦波を
    発生させるミリ波局部発振器と、該正弦波で該光搬送波
    を強度変調するパイロット光生成用光学的変調器と、ミ
    リ波無線信号を受信するミリ波アンテナと、無線副搬送
    波信号で光パイロット搬送波を強度変調する無線信号変
    調用光学的変調器と、もとの無線信号と同じ情報をもつ
    光スペクトルのうちの一つと無変調光搬送波成分の一つ
    とを取り出す光フィルタと、抽出された該光信号を伝送
    する光伝送路と、伝送された該光信号を光自己ヘテロダ
    イン検波する光検波器と、光検波された中間周波数帯信
    号からもとの無線信号の情報を再生する中間周波数帯信
    号復調器とから構成し、光領域においてミリ波無線信号
    から中間周波数帯信号に副搬送波周波数を変換し、該中
    間周波数帯信号を復調することでもとの無線信号の情報
    を再生することを特徴とするミリ波無線・光ファイバ伝
    送装置。
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