JPH08316908A - 光ファイバ伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波信号をレーザダイオードの直線性やＳ
／Ｎに制限されず高品質の伝送ができ、経済的に構成で
きる。 【構成】 ＲＦ信号を周波数変換手段２１でＩＦ信号に
変換し、そのＩＦ信号をＡ／Ｄ変換器２５でデイジタル
信号に変換し、このデイジタル信号と、周波数変換手段
２１の局部信号をそれぞれレーザダイオード１２，３４
で光信号に変換して光ファイバ１３，３５へ入射する。
光ファイバ１３，３５より各光信号をフォトダイオード
１４，３６で電気信号に変換し、その再生デイジタル信
号をＤ／Ａ変換器３２でアナログ信号に変換してＩＦ信
号を再生し、このＩＦ信号を再生局部信号により周波数
変換手段３３でＲＦ信号に変換再生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、無線周波数信号を光
ファイバを用いて伝送する光ファイバ伝送装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】同軸ケーブルに比べて、光ファイバは細
径・軽量であるために、無線高周波信号の伝送線路とし
て光ファイバ伝送線路を利用するための技術が開発され
ている。従来の高周波信号の光ファイバ伝送では、図７
に示すように送信側で入力端子１１からの高周波信号
（ＲＦ信号）で電気／光変換手段としてのレーザダイオ
ード１２の発光強度を変調し、この光信号を光ファイバ
１３で伝送する。受信側で光ファイバ１３よりの光信号
を光／電気変換手段としてのフォトダイオード１４で高
周波信号に変換して出力端子１５へ出力する。

【０００３】一般に高い品質で信号を伝送するために、
伝送路は低歪で、低雑音でなければならない。特に、移
動無線等の無線信号は周波数の異なる強い信号と弱い信
号が共存するため、伝送路は相互変調歪を極力小さく抑
えなければならない。移動通信において、例えば地下街
に対するサービスを行うため、地下街と地上の中継装置
において、地上の基地局と電波で上り、下りの通信を行
い、地下では地上の基地局よりの下り電波を光信号に変
換して、光ファイバへ入射し、その光ファイバで地下街
の各所に設けた中継器に伝送し、その各中継器で電波と
して放射し、地下街の移動局からの上り電波を地下街の
前記中継器で受信して光信号に変換して前記光ファイバ
を通じて前記中継装置へ伝送し、これより電波として地
上基地局へ送信する。

【０００４】このように周波数が異なる高周波信号を光
ファイバ伝送を行う場合、図７に示した光ファイバ伝送
において、相互変調歪はレーザダイオード（ＬＤ）１２
をＲＦ信号で直接変調する際のレーザダイオード１２の
直線性に依存する。このため、無線信号を光ファイバで
伝送するためには、直線性のよいＬＤを選別する必要が
あった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、電
気／光変換手段の変換特性の直線性に依存せず、相互変
調歪を小さく抑えられ、かつ、信号電力対雑音電力比
（Ｓ／Ｎ）の高く、しかも経済的に構成できる光ファイ
バ伝送装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、送信
側において高周波信号は中間周波信号に変換され、この
中間周波信号はＡ／Ｄ変換器によりデイジタル信号に変
換され、このデイジタル信号が光信号に変換されて光フ
ァイバで伝送される。一方、受信側において、光ファイ
バで伝送された光信号は電気信号に変換されてデイジタ
ル信号が再生され、このデイジタル信号はＤ／Ａ変換器
により中間周波信号が再生され、この中間周波信号は高
周波信号に再変換される。この際に、送信側の局部信号
が受信側へ伝送され、受信側において局部信号が再生さ
れる。

【０００７】

【作 用】この発明の光ファイバ伝送装置は、デイジタ
ル信号を光ファイバで伝送するので、相互変調歪は電気
／光変換手段の直線性に依存せず、低歪で高周波信号を
伝送することができる。また送信側の局部信号を受信側
で利用するため、受信側で高安定な局部発振器を設ける
必要がなく、経済的に構成することができる。

【０００８】

【実施例】第１実施例 図１にこの発明の光ファイバ伝送装置の第１実施例を示
す。送信側では、伝送する高周波信号を第１周波数変換
手段２１においてダウンコンバートして中間周波信号に
変換する。つまり、入力ＲＦ信号は局部発振器２２より
の局部信号により混合器２３で周波数混合され、その周
波数混合出力から、中間周波信号が低域通過フィルタ２
４で選出される。この中間周波信号はＡ／Ｄ変換器２５
でデイジタル信号に変換される。従って、この中間周波
信号の周波数はＡ／Ｄ変換器２５において変換可能な上
限周波数以下にする。例えば移動通信では、８００ＭHz
帯、1.５ＧHz帯、２ＧHz帯などが用いられるが、Ａ／Ｄ
変換器２５としては動作周波数が２０ＭHz，将来的には
１００ＭHz程度のものが考えられ、このような周波数の
中間周波とされる。また、周波数変換するための局部信
号は、例えば図２Ａに示すような局部発振器２２を用い
て出力される。即ち、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２６よ
りの発振出力が可変分周器２７により周波数分周され、
その分周出力が、例えば水晶発振器のような高安定な基
準発振器２８からの基準信号と位相比較器２９で位相比
較され、その位相比較出力がループフィルタ３１を通じ
てＶＣＯ２６の制御入力端子へ供給され、位相同期ルー
プ（ＰＬＬ）が構成され、基準信号の安定度を保持した
周波数の局部信号がＶＣＯ２６から出力される。この構
成により、非常に高い周波数のＲＦ信号であっても、デ
イジタル信号への変換が可能となる。

【０００９】Ａ／Ｄ変換器２５は図２Ｂに示すように、
入力信号振幅に比例した二進デイジタル符号に変換す
る。この変換における直線性はＡ／Ｄ変換器２５のアナ
ログ部分の精度により決定される。このＡ／Ｄ変換の非
直線性は、デイジタル信号に変換後に、例えばテーブル
を参照して容易に補償できる。このデイジタル信号を電
気／光変換手段としてのレーザダイオード１２により光
信号に変換して光ファイバ１３に伝送する。

【００１０】受信側では、光ファイバ１３により伝送さ
れた光信号を光／電気変換手段としてのフォトダイオー
ド１４で電気信号に変換してデイジタル信号を再生し、
そのデイジタル信号をＤ／Ａ変換器３２でＩＦ信号に再
生する。ここで、Ｄ／Ａ変換器３２の直線性はＡ／Ｄ変
換器２５と同様に決定される。また、Ａ／Ｄ変換器２５
と同様にデイジタル信号において、その非直線性を容易
に補償できる。このアナログ信号を、つまり再生された
ＩＦ信号を第２周波数変換手段３３でアップコンバート
して、ＲＦ信号を再生する。この場合の局部信号として
送信側のそれを用いる。このため、この実施例では送信
側の局部発振器２２よりの局部信号が分岐されて電気／
光変換手段としてのレーザダイオード３４により光信号
に変換され、その光信号は光ファイバ３５により伝送さ
れる。受信側で光ファイバ３５よりの光信号が光／電気
変換手段としてのフォトダイオード３６により電気信号
に変換されて局部信号が再生され、この局部信号が増幅
回路３７で増幅されて第２周波数変換手段３３における
混合器３８に入力され、Ｄ／Ａ変換器３２よりの再生Ｉ
Ｆ信号が周波数混合され、その周波数混合出力から帯域
通過フィルタ３９によりＲＦ信号が選出されて出力端子
１５へ出力される。なお、Ａ／Ｄ変換器２５としては変
換デイジタル信号をシリアルに出力するものであり、変
換が並列に行われるものは並列、直列変換して出力す
る。

【００１１】以上のように、この発明では光ファイバ１
３上は二進デイジタル信号を伝送するので、レーザダイ
オード１２の非線形に依存することなく、低歪の伝送が
可能となる。また、送信側と同様の高安定な局部発振器
を受信側に備える必要がないため、受信回路を簡易に実
現できる。第２実施例 図３にこの発明の光ファイバ伝送装置の第２実施例を示
し、図１と対応する部分には同一符号を付けてある。Ａ
／Ｄ変換器２５よりのデイジタル信号は波長λ１の光信
号に変換されるが、局部発振器２２よりの局部信号は波
長λ１と異なる波長λ２の光信号に変換され、光合成器
４１でレーザダイオード１２の光信号と合成されて光フ
ァイバ１３へ入射される。光ファイバ１３よりの光信号
に光分配器４２で波長λ１の光信号と波長λ２の光信号
とに分配され、それぞれフォトダイオード１４，３６で
電気信号に変換される。その他は図１の第１実施例と同
一である。

【００１２】このような構成により、受信側に送信側と
同様の高安定局部発振器を備える必要がなく、且つ、一
本の光ファイバでデイジタル信号と局部信号とを伝送で
き、より簡易な構成となり、且つ、第１実施例と同様の
効果が得られる。第３実施例 図４にこの発明の光ファイバ伝送装置の第３実施例を示
す。この第３実施例ではＩＦ信号をデイジタル信号に変
換する以前に、局部発振器２２の局部信号と合成器４４
で合成する。この局部信号は混合器２３に入力した局部
信号と同一周波数の信号でなくても良いが、同一の局部
発振器２２の出力とする。合成器４４で合成した信号を
Ａ／Ｄ変換器２５においてデイジタル信号に変換し、光
信号に変換した後、光ファイバ１３で伝送する。

【００１３】受信側においては、伝送した光信号をフォ
トダイオード１４で電気信号に変換し、Ｄ／Ａ変換器３
２でＩＦ信号と局部信号を再生し、これらを分配器４５
で分配して、この再生局部信号を局部発振器４６に入力
し、その入力局部信号を基準とした局部信号を局部発振
器４６で発生し、この局部信号を混合器３８へ供給す
る。

【００１４】このような構成により、受信側に送信側と
同様の高安定な局部発振器を備える必要がなく、且つ、
一本の光ファイバによりデイジタル信号と局部信号とを
伝送できる。これにより、より簡易な構成となり、且
つ、第１実施例と同様の効果が得られる。第４実施例 図５にこの発明の光ファイバ伝送装置の第４実施例を示
す。送信側において、ＩＦ信号は第１実施例と同じ手順
でデイジタル信号に変換し、光信号として伝送するが、
ＩＦ信号をデイジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２５
を周波数変換に用いた局部信号で動作させる。このＡ／
Ｄ変換器２５を動作させる信号は混合器２３に入力され
る局部信号と同じ周波数である必要はない。

【００１５】受信側においては、フォトダイオード１４
よりの電気信号はクロック再生回路４７にも分岐供給さ
れてクロック信号の再生が行われる。この再生クロック
を基準信号として局部発振器４６に入力され、局部信号
が作られて混合器３８へ供給される。送信側のＡ／Ｄ変
換器２５としては、例えば図６Ａに示すように、アナロ
グ信号（ＩＦ信号）をデイジタイザ５１でＮビットのデ
イジタル符号に変換してラッチ５２に格納し、ラッチ５
２の出力をシリアル変換回路５３により直列のデイジタ
ル信号に変換して出力するが、その並列符号の直列信号
への変換クロックを局部発振器２２の局部信号により行
う。つまり、この直列のデイジタル信号のビット速度は
局部信号の速度となる。受信側のクロック再生回路４７
は、例えは図６Ｂに示すように、デイジタルＶＣＯ５４
よりのクロック信号がフォトダイオード１４からの受信
デイジタル信号とデイジタル位相比較器５５で位相比較
し、その位相比較出力をデイジタル低域通過フィルタ５
６を通じてデイジタルＶＣＯ５４に制御信号と供給し
て、ＶＣＯ５４の出力をＤ／Ａ変換器５７でアナログ信
号に変換して再生クロックを得る。

【００１６】図６Ａにおけるデイジタイザ５１のサンプ
リングを局部発振器２２の局部信号で行い、シリアル変
換回路５３のシリアル変換を局部信号のＮ倍の速度のク
ロックで行ってもよい。この場合、受信側で再生クロッ
クをＮ分の１に分周して局部信号を得る。この図５に示
した構成により、受信側に送信側と同様の高安定な局部
発振器を備える必要がなく、且つ、一本の光ファイバに
よりデイジタル信号と局部信号とを伝送できる。

【００１７】これにより、より簡易な構成となり、且
つ、第１実施例と同様の効果が得られる。上述のいずれ
の実施例においても、先に一部の実施例で述べたように
送信側より伝送する局部信号は、第１周波数変換手段２
１で周波数変換に用いるもの自体ではなく、周波数を変
換したものでもよい。周波数を変換した場合は、受信側
で周波数を変換して所望の周波数の局部信号とする。従
って、請求の範囲における局部信号はこの両者の場合を
意味している。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明のように、この発明は光ファ
イバ伝送においてレーザダイオードのような電気／光変
換手段の直線性やＳ／Ｎに制限されず、より品質の高い
ＲＦ信号を伝送でき、経済性に優れた光ファイバ伝送が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示すブロック構成図。

【図２】Ａは図１中の送信側の局部発振器２２の具体例
を示すブロック構成図、Ｂは図１中のＡ／Ｄ変換器２５
の変換特性を示す図である。

【図３】この発明の第２実施例を示すブロック構成図。

【図４】この発明の第３実施例を示すブロック構成図。

【図５】この発明の第４実施例を示すブロック構成図。

【図６】Ａは図５中のＡ／Ｄ変換器２５の具体例を示す
ブロック図、Ｂは図５中のクロック再生回路４７の具体
例を示すブロック構成図である。

【図７】従来の光ファイバ伝送装置を示すブロック図。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波信号を光ファイバを通して伝送す
   る光ファイバ伝送装置において、 送信側で、上記高周波信号を中間周波信号に変換する第
   １周波数変換手段と、上記中間周波信号をデイジタル信
   号に変換するＡ／Ｄ変換器と、上記デイジタル信号を光
   信号に変換して上記光ファイバに入射する電気／光変換
   手段と、上記第１周波数変換手段の局部信号を受信側に
   伝送する手段とが設けられ、 上記受信側で、上記光ファイバで伝送された光信号を電
   気信号に変換して上記デイジタル信号を再生する光／電
   気変換手段と、上記再生されたデイジタル信号をアナロ
   グ信号に変換して上記中間周波信号を再生するＤ／Ａ変
   換器と、上記再生された中間周波信号を、上記送信側よ
   り伝送された局部信号により周波数変換して上記高周波
   信号を再生する第２周波数変換手段とが設けられている
   ことを特徴とする光ファイバ伝送装置。
2. 【請求項２】 上記局部信号を伝送する手段は、上記局
   部信号を光信号に変換する第２電気／光変換手段と、そ
   の第２電気／光変換手段よりの光信号を上記受信側に伝
   送する第２光ファイバとよりなり、上記受信側に上記第
   ２光ファイバにより伝送された光信号を電気信号へ変換
   して上記第２周波数変換手段へ局部信号として供給する
   第２光／電気変換手段とを具備することを特徴とする請
   求項１記載の光ファイバ伝送装置。
3. 【請求項３】 上記局部信号を伝送する手段は、上記局
   部信号を上記電気／光変換手段の変換光信号の第１波長
   と異なる第２波長の光信号に変換する第２電気／光変換
   手段と、上記第１，第２波長の両光信号を合成して上記
   光ファイバへ入射する光合成器とよりなり、上記受信側
   には上記光ファイバで伝送された光信号を上記第１波長
   の光信号と第２波長の光信号とに分配して、第１波長の
   光信号を上記光／電気変換手段へ供給する光分配器と、
   上記第２波長の光信号を電気信号へ変換して局部信号と
   して上記第２周波数変換手段へ供給する第２光／電気変
   換手段とを具備することを特徴とする請求項１記載の光
   ファイバ伝送装置。
4. 【請求項４】 上記局部信号を伝送する手段は、上記局
   部信号を上記第１周波数変換手段の変換出力と合成して
   上記Ａ／Ｄ変換器へ供給する合成器であり、上記受信側
   には上記Ｄ／Ａ変換器の出力を再生中間周波信号と、再
   生局部信号とに分配して上記第２周波数変換手段へ供給
   する分配器とを具備することを特徴とする請求項１記載
   の光ファイバ伝送装置。
5. 【請求項５】 上記局部信号を伝送する手段は、上記局
   部信号により上記Ａ／Ｄ変換器を動作させて上記デイジ
   タル信号中に上記局部信号の成分を含ませる手段であ
   り、受信側には上記光／電気変換手段よりの電気信号か
   らクロックを再生して局部信号として上記第２周波数変
   換手段へ供給するクロック再生回路を備えることを特徴
   とする請求項１記載の光ファイバ伝送装置。