(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの中央局（ＣＳ）が複数の基地局（ＢＳ）と光ファイバ伝送路を介して接続され、複数のＢＳに分散して設置された複数のアンテナによって囲まれる空間で１つのセルを形成し、各セル内の無線端末とＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）技術を用いて無線通信を行い、さらに１つのＣＳと複数のＢＳとの間でＲｏＦ（Radio-on-Fiber）技術を用いて光通信を行う分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムにおいて、
前記ＣＳと前記複数のＢＳとの間で、前記ＢＳごとに異なる波長を割り当ててＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）伝送を行う構成であり、
前記ＢＳは、
当該ＢＳに設置される複数のアンテナを介して送受信するＭＩＭＯ信号を時分割多重し、当該ＢＳに割り当てられた波長の光信号に重畳して送受信する多重・分離手段を備え、
前記ＣＳは、
前記セルを囲む複数のアンテナを介して送受信するＭＩＭＯ信号を処理する手段と、前記ＢＳの前記多重・分離手段との間で、光信号の波長およびタイムスロットを選択することにより前記セルを形成するＢＳとそのアンテナを選択して前記セルの形状を設定するＢＳアンテナ選択手段を備えた
ことを特徴とする分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムにおいて、
前記ＢＳアンテナ選択手段は、前記セルの形状を設定する前記ＢＳとそのアンテナをダイナミックに選択し、任意の形状と任意の大きさのセルを形成する構成である
ことを特徴とする分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステム。
【請求項３】
請求項２に記載の分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムにおいて、
前記ＢＳアンテナ選択手段は、前記セル内の端末数および要求トラフィックに対応する形状と大きさのセルを形成し、セルごとに必要な無線リソースを提供する構成である
ことを特徴とする分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステム。
【請求項４】
１つの中央局（ＣＳ）が複数の基地局（ＢＳ）と光ファイバ伝送路を介して接続され、複数のＢＳに分散して設置された複数のアンテナによって囲まれる空間で１つのセルを形成し、各セル内の無線端末とＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）技術を用いて無線通信を行い、さらに１つのＣＳと複数のＢＳとの間でＲｏＦ（Radio-on-Fiber）技術を用いて光通信を行う分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムのセル形成方法において、
前記ＣＳと前記複数のＢＳとの間で、前記ＢＳごとに異なる波長を割り当ててＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）伝送を行う構成であり、
前記ＢＳは、
多重・分離手段で、当該ＢＳに設置される複数のアンテナを介して送受信するＭＩＭＯ信号を時分割多重し、当該ＢＳに割り当てられた波長の光信号に重畳して送受信し、
前記ＣＳは、
前記セルを囲む複数のアンテナを介して送受信するＭＩＭＯ信号を処理する手段と、前記ＢＳの前記多重・分離手段との間に配置したＢＳアンテナ選択手段で、光信号の波長およびタイムスロットを選択することにより前記セルを形成するＢＳとそのアンテナを選択して前記セルの形状を設定する
ことを特徴とする分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムのセル形成方法。
【請求項５】
請求項４に記載の分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムのセル形成方法において、
前記ＢＳアンテナ選択手段は、前記セルの形状を設定する前記ＢＳとそのアンテナをダイナミックに選択し、任意の形状と任意の大きさのセルを形成する
ことを特徴とする分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムのセル形成方法。
【請求項６】
請求項５に記載の分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムのセル形成方法において、
前記ＢＳアンテナ選択手段は、前記セル内の端末数および要求トラフィックに対応する形状と大きさのセルを形成し、セルごとに必要な無線リソースを提供する
ことを特徴とする分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムのセル形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ伝送路および無線伝送路を介して無線信号の送受信を行う光無線ハイブリッドアクセスネットワークにおいて、無線エリアをカバーする無線アンテナを分散させて無線周波数利用効率を高める分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムおよびセル形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信において中央局（ＣＳ: Central Station ）と基地局（ＢＳ：Base Station) との間の伝送路の長距離化、高速化を実現するための技術として、光信号に無線信号を重畳し、無線信号の形式を保存したまま光ファイバを伝送するＲｏＦ（Radio on Fiber) 技術がある。
【０００３】
図１は、ＲｏＦシステムの概要を示す（非特許文献１）。
図１において、ＣＳからＢＳへの下り方向では、ＣＳは変調された無線信号で光搬送波を変調し、光ファイバ伝送路１０１を介してＢＳへ送信する。ＢＳは光信号を受信し、無線信号を復調してアンテナから端末へ無線送信する。ＢＳからＣＳへの上り方向では、ＢＳはアンテナで受信した無線信号で光搬送波を変調し、光ファイバ伝送路１０１を介してＣＳへ送信する。ＣＳは光信号を受信し、無線信号を復調して取り出す。このようなＲｏＦ技術を用いることで、信号処理部をＣＳへ集中させることができるため、ＢＳの構成を簡易化できると同時にネットワークのスケーラビリティが向上する。
【０００４】
また、経済的な光アクセスネットワークとして、複数のユーザで光ファイバ伝送路を共有するポイントツーマルチポイント型の受動光ネットワーク（ＰＯＮ: Passive Optical Network ）がある。
【０００５】
図２は、ＰＯＮシステムの概要を示す。
図２において、ＰＯＮシステムは、１つの光加入者線終端装置（ＯＬＴ: Optical Line Terminal ）が複数の光ネットワーク終端装置（ＯＮＵ: Optical Network Unit）と光ファイバ伝送路１０１および１対ｎ（ｎは２以上の整数）の光カプラ１０２を介して１対ｎの通信を行うネットワークである。ＯＬＴと各ＯＮＵとの通信は時分割多重（ＴＤＭ）方式により行われる。
【０００６】
また、ＰＯＮの実現形態の１つとしてＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）−ＰＯＮがある（非特許文献２）。ＷＤＭ−ＰＯＮシステムは、光カプラ１０２に代えて光合分波器（ＷＤＭフィルタ）を用い、ＯＮＵ毎に異なる使用波長を割り当てることでＯＬＴと各ＯＮＵとの間の通信を実現する。また、ＯＮＵに波長を選択できる光源を備えたり、ＯＬＴ側から供給される連続光を変調する光変調器を備えて変調光を折り返すことでＯＮＵのカラーレス化を図ることができ、経済的な運用が可能となる。
【０００７】
一方、無線通信における電波の周波数利用効率改善は重要な課題であり、ＢＳと端末（ＭＴ：Mobile Terminal)のそれぞれが有する複数の送受信アンテナを用いた空間多重により無線通信の伝送容量を増大させるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）技術がある。ＭＩＭＯ無線システムでは、複数の送信／受信アンテナ間の距離を広げると、ＢＳ−ＭＴ間の複数の無線チャネルのマルチパスフェージングの相関が小さくなり、いわゆるリッチスキャッタリング環境の生成が容易となってＭＩＭＯ空間多重効果を高められ、無線伝送路の伝送容量を増大できることが知られている。
【０００８】
このＭＩＭＯ無線システムにおいて、ＢＳの複数アンテナで送受信する無線信号をＲｏＦを用いて伝送すれば、ＭＩＭＯに必要なＢＳも簡単化でき、複雑なＭＩＭＯ信号の復調や信号処理をＣＳで一括して処理することができ、さらにＲｏＦによってＢＳのアンテナを分散させることが容易となる。また、複数のＢＳ間で１つのＭＩＭＯセルを形成する分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムを実現することにより、一層の無線伝送容量の増大、周波数利用効率の改善が可能になっている。
【０００９】
図３は、分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムの概要を示す（非特許文献３，４）。
図３において、ＣＳと複数のＢＳは、スター・バス構成の光ファイバ伝送１０１および光カプラ１０２を介して接続される。各光ファイバ伝送路上のＢＳは、それぞれ光カプラ（図示せず）を介して順次接続される。ここで、１つのＢＳに４本のアンテナを配置し、４個のＢＳに分散配置された４本のアンテナによって囲まれたＭＩＭＯ空間を「セル」と定義する。各ＢＳのアンテナ１〜４と、セルを囲むアンテナ１〜４の関係は図３に示す通りである。なお、ＣＳ−ＢＳの接続形態、ＢＳのアンテナ数、セルの形状は任意である。
【００１０】
従来の分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムでは、ＣＳと複数のＢＳとの間でそれぞれ送受信される光信号の多重（ＢＳ多重）と、ＢＳに設置される複数のアンテナで送受信される無線信号の多重（アンテナ多重）は、ＴＤＭ（Time Division Multiplexing）で行われる。セル内の端末は、セルを囲むアンテナ１〜４との間で無線通信し、このセルを囲むアンテナ１〜４を収容する４個のＢＳを介してＣＳに接続され、ＣＳでＭＩＭＯ処理が行われる。このような分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムは、複雑なＭＩＭＯ処理をＣＳで集中的に行うことができるため、ＢＳを簡易化できる。
【００１１】
なお、一層の周波数利用効率を高める場合や、現在３Ｇ携帯やＷｉＭＡＸで使用されている２ＧHz帯よりも更に高周波を用いる電波形式を用いる無線アクセスシステムが登場した場合、１つのＢＳがカバーする無線セルのサイズは小さい方が望ましく、マイクロセル構成、さらにサイズの小さいピコセル、フェムトセルの構成が必要になってくる。このとき膨大な数のＢＳとコアネットワークを接続する光ファイバエントランス回線を効率的、経済的に確保することが課題となってくる。このような場合、分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムには多くのＢＳとＣＳを接続する多くの光ファイバエントランス回線が必要となるが、これもＰＯＮでＲｏＦ伝送を行うことで実現できる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Hiroyo Ogawa, “Microwave and Millimeter-Wave Fiber Optic Technologies for Subcarrier Transmission Systems, ” IEICE Transactions on Communications, Vol.E76-B, No.9, pp.1078-1090, September 1993
【非特許文献２】Katsumi Iwatsuki, Jun-ichi Kani,“Applications and Technical Issues of Wavelength-Division Multiplexing Passive Optical Networks with Colorless Optical Network Units,”IEEE/OSA Transactions on Optical Communications and Networking, Vol.1, No.4, pp.C17-C24, September 2009.
【非特許文献３】Shutai Okamura, Minoru Okada, Katsutoshi Tsukamoto, Shozo Komaki, “Investigation of RoF Link Noise Influence in Ubiquitous Antenna System, ” IEICE Transactions on Electronics, Vol.E80-C, No.8, pp.1527-1535, August 2003
【非特許文献４】Takuya Yamakami, Takeshi Higashino, Katsutoshi Tsukamoto, and Shozo Komaki，”An Experimental Investigation of Applying MIMO to RoF Ubiquitous Antenna System ”, Proc.of 2008 IEEE Topical Meeting on MWP/APMP2008, pp.201-204, September 2008
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来の分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムは、ＴＤＭ−ＰＯＮシステムをベースにしたものであり、収容するＢＳ数に比例して処理速度が高速になり、経済的かつ効率的にＢＳ数を増やすことができなかった。また、ＷＤＭ−ＰＯＮシステムを用いた分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムを実現し、周波数利用効率、無線伝送容量を改善するＣＳおよびＢＳの構成、さらにＢＳの配置について明らかにされていなかった。
【００１４】
本発明は、ＷＤＭ−ＰＯＮシステムを用いた分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムにおいて、ＭＩＭＯの空間多重効果が高まるようなＢＳ配置を実現し、トラフィック分布や端末分布にダイナミックに対応したセルへのリソース配分を実現し、経済的で簡易なＢＳでＭＩＭＯによる無線伝送容量および電波の周波数利用効率を高めることができる分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムおよびセル形成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】
【００１５】
第１の発明は、１つの中央局（ＣＳ）が複数の基地局（ＢＳ）と光ファイバ伝送路を介して接続され、複数のＢＳに分散して設置された複数のアンテナによって囲まれる空間で１つのセルを形成し、各セル内の無線端末とＭＩＭＯ技術を用いて無線通信を行い、さらに１つのＣＳと複数のＢＳとの間でＲｏＦ技術を用いて光通信を行う分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムにおいて、ＣＳと複数のＢＳとの間で、ＢＳごとに異なる波長を割り当ててＷＤＭ伝送を行う構成であり、ＢＳは、当該ＢＳに設置される複数のアンテナを介して送受信するＭＩＭＯ信号を時分割多重し、当該ＢＳに割り当てられた波長の光信号に重畳して送受信する多重・分離手段を備え、ＣＳは、セルを囲む複数のアンテナを介して送受信するＭＩＭＯ信号を処理する手段と、ＢＳの多重・分離手段との間で、光信号の波長およびタイムスロットを選択することによりセルを形成するＢＳとそのアンテナを選択してセルの形状を設定するＢＳアンテナ選択手段を備える。
【００１６】
第１の発明の分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムにおいて、ＢＳアンテナ選択手段は、セルの形状を設定するＢＳとそのアンテナをダイナミックに選択し、任意の形状と任意の大きさのセルを形成する構成である。また、ＢＳアンテナ選択手段は、セル内の端末数および要求トラフィックに対応する形状と大きさのセルを形成し、セルごとに必要な無線リソースを提供する構成である。
【００１７】
第２の発明は、１つの中央局（ＣＳ）が複数の基地局（ＢＳ）と光ファイバ伝送路を介して接続され、複数のＢＳに分散して設置された複数のアンテナによって囲まれる空間で１つのセルを形成し、各セル内の無線端末とＭＩＭＯ技術を用いて無線通信を行い、さらに１つのＣＳと複数のＢＳとの間でＲｏＦ技術を用いて光通信を行う分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムのセル形成方法において、ＣＳと複数のＢＳとの間で、ＢＳごとに異なる波長を割り当ててＷＤＭ伝送を行う構成であり、ＢＳは、多重・分離手段で、当該ＢＳに設置される複数のアンテナを介して送受信するＭＩＭＯ信号を時分割多重し、当該ＢＳに割り当てられた波長の光信号に重畳して送受信し、ＣＳは、セルを囲む複数のアンテナを介して送受信するＭＩＭＯ信号を処理する手段と、ＢＳの多重・分離手段との間に配置したＢＳアンテナ選択手段で、光信号の波長およびタイムスロットを選択することによりセルを形成するＢＳとそのアンテナを選択してセルの形状を設定する。
【００１８】
第２の発明の分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムのセル形成方法において、ＢＳアンテナ選択手段は、セルの形状を設定するＢＳとそのアンテナをダイナミックに選択し、任意の形状と任意の大きさのセルを形成する。また、ＢＳアンテナ選択手段は、セル内の端末数および要求トラフィックに対応する形状と大きさのセルを形成し、セルごとに必要な無線リソースを提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、ＷＤＭ−ＰＯＮとＲｏＦを組み合わせＣＳとＢＳを接続するエントランス回線を構成し、ＢＳに複数のセルを形成する複数のアンテナを設置することにより、ＭＩＭＯの送受信アンテナを分散させて、ＭＩＭＯの空間多重効果を高めることができる。下りリンクでは、ＣＳのＢＳアンテナ選択手段によりＭＩＭＯの空間多重効果が高まるように、ＭＩＭＯ信号を配信するＢＳおよびアンテナを選択する。上りリンクも同様に、ＭＴから送信され、選択したＢＳおよびアンテナを介して届くＭＩＭＯ信号を処理することができる。さらに、ＲｏＦによって実現されるＢＳ配置の自由度の高さを利用して、ＭＩＭＯの空間多重効果が高まるようにＢＳおよびアンテナを選択することにより、ＢＳ−ＭＴ間のマルチパス環境を制御することができる。
【００２０】
このように、本発明の分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムでは、ＭＩＭＯの空間多重効果が高まるようにＢＳおよびアンテナを選択し、トラヒック分布、端末分布にダイナミックに適応したセルへのリソース配分を実現することができ、経済的で簡易なＢＳでＭＩＭＯによる無線伝送容量、電波の周波数利用効率を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ＲｏＦシステムの概要を説明する図である。
【図２】ＰＯＮシステムの概要を説明する図である。
【図３】従来の分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムの概要を説明する図である。
【図４】本発明の分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムのセル構成例１を示す図である。
【図５】下りリンクにおける光変復調・アンテナ多重／分離部１３およびＢＳ２２の構成例を示す図である。
【図６】上りリンクにおける光変復調・アンテナ多重／分離部１３およびＢＳ２２の構成例を示す図である。
【図７】本発明の分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムのセル構成例２を示す図である。
【図８】本発明の分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムのセル構成例３を示す図である。
【図９】本発明の分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムのセル構成例４を示す図である。
【図１０】本発明の分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムのセル構成例５を示す図である。
【図１１】セル構成例５におけるＣＳの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（セル構成例１）
図４は、本発明の分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムのセル構成例１を示す。
ここでは、格子状に配置した各ＢＳに異なる波長を割り当て、各ＢＳに割り当てられた波長を利用してＣＳとの間でＷＤＭ−ＰＯＮを構成する。すなわち、ＣＳから各ＢＳ宛ての光信号を波長多重した下り信号は、光合分波器１５で各光ファイバ伝送路に分波され、さらに各光ファイバ伝送路に接続されるＢＳごとにそれぞれ割り当てられた波長が分波される。また、各ＢＳから送信された上り信号は、それぞれ光ファイバ伝送路に波長多重され、さらに光合分波器１５で波長多重されてＣＳに伝送される。
【００２３】
各ＢＳは、ここでは４本のアンテナ１〜４を有し、各アンテナを介して送受信されるＭＩＭＯ信号は、各ＢＳごとに割り当てられた波長の光信号に重畳して伝送される。１つのＢＳで送受信される４つのＭＩＭＯ信号の多重は、各セルで使用される無線周波数チャネルが異なる場合は、電気領域での周波数多重（副搬送波多重，ＳＣＭ：Subcarrier Multiplexing)で実現できる。また、各セルが同一無線周波数チャネルを使用する場合は、電気領域での時分割多重（ＴＤＭ：Time Division Multiplexing）または符号分割多重（ＣＤＭ：Code Division Multiplexing）で実現できる。
【００２４】
図４では、セルＡを囲む４つのＢＳ２２，ＢＳ３２，ＢＳ３３，ＢＳ２３に着目し、ＢＳ２２のアンテナ４、ＢＳ３２のアンテナ１、ＢＳ３３のアンテナ２、ＢＳ２３のアンテナ３によりセルＡ内の端末とＭＩＭＯ通信する例を示す。すなわち、ＣＳとセルＡ内の端末との間で送受信されるＭＩＭＯ信号は、セルＡを囲む４本のアンテナ１〜４をそれぞれ収容するＢＳ２２，ＢＳ３２，ＢＳ３３，ＢＳ２３を介してそれぞれ伝送される。また、ＣＳと１つのＢＳとの間で伝送される４つのＭＩＭＯ信号は、そのＢＳの周囲にある４つの異なるセルに対応する４つのアンテナを介して送受信される。このように、ＭＩＭＯシステムの各アンテナを異なるＢＳに分散配置することにより、ＭＴ−ＢＳ間のマルチパスフェージングに生じる相関性を抑圧することができる。
【００２５】
ＣＳは、各セルに対応するＲＦ変復調／ＭＩＭＯ処理部１１、ＢＳアンテナ選択部１２、各ＢＳに対応する光変復調・アンテナ多重／分離部（Ｔｘ／Ｒｘ）１３、光合分波器１４により構成される。
【００２６】
ＲＦ変復調／ＭＩＭＯ処理部１１は、各セルを囲む４つのＢＳの各アンテナ１〜４を介して送受信されるＭＩＭＯ信号を処理する構成である。ここでは、セルＡを囲むＢＳ２２のアンテナ４、ＢＳ３２のアンテナ１、ＢＳ３３のアンテナ２、ＢＳ２３のアンテナ３を介して送受信するＭＩＭＯ信号を処理する例を示す。
【００２７】
光変復調・アンテナ多重／分離部１３は、各ＢＳにそれぞれ割り当てた波長の光信号を送受信し、さらに各ＢＳのアンテナ１〜４で送受信するＭＩＭＯ信号を多重／分離する構成である。ここでは、セルＡを囲むＢＳ２２，ＢＳ３２，ＢＳ３３，ＢＳ２３に対応する例を示す。例えば、ＢＳ２２に割り当てた波長をλ（ＢＳ２２）としたときに、ＢＳ２２に対応する光変復調・アンテナ多重／分離部１３では、波長λ（ＢＳ２２）の光信号を送受信し、ＢＳ２２のアンテナ１〜４を介して送受信するＭＩＭＯ信号を多重／分離する。
【００２８】
ＢＳアンテナ選択部１２は、各セルに対応するＭＩＭＯ信号を処理するＲＦ変復調／ＭＩＭＯ処理部１１と、各ＢＳに対応する光変復調・アンテナ多重／分離部１３とを接続する構成である。ここでは、セルＡに対応するＭＩＭＯ信号がＢＳ２２のアンテナ４、ＢＳ３２のアンテナ１、ＢＳ３３のアンテナ２、ＢＳ２３のアンテナ３を介して送受信されるように接続する例を示す。
【００２９】
（光変復調・アンテナ多重／分離部１３およびＢＳ２２の構成例）
図５は、下りリンクにおける光変復調・アンテナ多重／分離部１３およびＢＳ２２の構成例を示す。ここでは、各セルで使用される無線周波数チャネルが同じ周波数ｆ１であるワンセル繰り返しセル構成を想定する。
【００３０】
図５において、ＢＳ２２に対応する光変復調・アンテナ多重／分離部１３は、ＢＳ２２のアンテナ１〜４から周囲の４つのセルに送信するＭＩＭＯ信号をＴＤＭ処理部に入力し、４つのタイムスロットに割り当てるアンテナ多重を行って光変調器ＭＯＤに入力し、ＢＳ２２に対応する波長λ（ＢＳ２２）の光搬送波を変調する。この光信号は、光合分波器１４で他のＢＳへの光信号と波長多重され、光ファイバ伝送路を介して各ＢＳに伝送される。ＢＳ２２は、光合分波器１５で分波された光信号を入力し、さらに光合分波器１６で割り当てられた波長λ（ＢＳ２２）の光信号を分波し、受光器ＰＤに入力して光電気変換し、ＲＦ帯のＴＤＭ信号に戻される。ＴＤＭ信号は、ＴＤＭ処理部に入力してアンテナごとのＭＩＭＯ信号に分離され、帯域通過フィルタＢＰＦを介して各アンテナ１〜４からそれぞれ対応するセルに送信され、各セル内の端末に受信される。
【００３１】
なお、ここでは１つのＢＳに伝送される４つのＭＩＭＯ信号の多重方法としてＴＤＭを用いた例を示したが、ＴＤＭの代わりにＣＤＭを用いることも可能である。また、セルごとに異なる周波数チャネルを使用する場合にはＳＣＭを用いることも可能である。
【００３２】
図６は、上りリンクにおけるＢＳ２２および光変復調・アンテナ多重／分離部１３の構成例を示す。
図６において、ＢＳ２２の周囲の４セルそれぞれに存在する端末から送信されたＭＩＭＯ信号はアンテナ１〜４で受信され、帯域通過フィルタＢＰＦを介してＴＤＭ処理部に入力し、アンテナ多重されたＴＤＭ信号が光変調器ＭＯＤに入力し、波長λ（ＢＳ２２）の光搬送波を変調する。この光信号は、他のＢＳの光信号と光合分波器１６，１５で波長多重してＣＳへ伝送される。ＣＳでは波長λ（ＢＳ２２）の光信号を光合分波器１４で分離してＢＳ２２に対応する光変復調・アンテナ多重／分離部１３に入力し、受光器ＰＤで光電気変換を行ってＴＤＭ処理部に入力し、セル対応のＭＩＭＯ信号に分離される。
【００３３】
なお、ここでは、ＴＤＭを用いたアンテナ多重としたが、ＴＤＭの代わりにＣＤＭを用いることも可能である。また、セルごとに異なる周波数チャネルを使用する場合にはＳＣＭを用いることも可能である。
【００３４】
（セル構成例２）
図７は、本発明の分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムのセル構成例２を示す。
図７において、セル構成例２は、各ＢＳのアンテナで囲まれるセル形状を三角形とし、３つのアンテナにより構成されるセルを示す。１つのＢＳは、周囲のセルにＭＩＭＯ信号を送受信するための６つのアンテナを備える。例えば、セルＢは、ＢＳ２２のアンテナ５、ＢＳ３２のアンテナ１、ＢＳ３３のアンテナ３により形成される。
【００３５】
セルＢに対応するＣＳのＲＦ変復調／ＭＩＭＯ処理部１１は、セルＢを囲むＢＳ２２のアンテナ５、ＢＳ３２のアンテナ１、ＢＳ３３のアンテナ３で送受信されるＭＩＭＯ信号を処理する。このＭＩＭＯ信号は、ＢＳ２２，ＢＳ３２，ＢＳ３３に対応する光変復調・アンテナ多重／分離部１３を介して、それぞれ対応する波長の光信号に重畳して伝送される。
【００３６】
（セル構成例３）
図８は、本発明の分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムのセル構成例３を示す。
図８において、セル構成例３は、各ＢＳのアンテナで囲まれるセル形状を六角形とし、６つのアンテナにより構成されるセルを示す。１つのＢＳは、周囲のセルにＭＩＭＯ信号を送受信するための３つのアンテナを備える。例えば、セルＣは、ＢＳ１３のアンテナ３、ＢＳ２２のアンテナ３、ＢＳ３２のアンテナ１、ＢＳ４３のアンテナ１、ＢＳ３３のアンテナ２、ＢＳ２３のアンテナ２により形成される。
【００３７】
セルＣに対応するＣＳのＲＦ変復調／ＭＩＭＯ処理部１１は、セルＣを囲むＢＳ１３のアンテナ３、ＢＳ２２のアンテナ３、ＢＳ３２のアンテナ１、ＢＳ４３のアンテナ１、ＢＳ３３のアンテナ２、ＢＳ２３のアンテナ２で送受信されるＭＩＭＯ信号を処理する。このＭＩＭＯ信号は、ＢＳ１３，ＢＳ２２，ＢＳ３２，ＢＳ４３，ＢＳ３３，ＢＳ２３に対応する光変復調・アンテナ多重／分離部１３を介して、それぞれ対応する波長の光信号に重畳して伝送される。
【００３８】
（セル構成例４）
図９は、本発明の分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムのセル構成例４を示す。
図９において、セル構成例３では、１つのＢＳは、周囲のセルにＭＩＭＯ信号を送受信するための６つのアンテナを備え、各ＢＳごとにＭＩＭＯ信号を送受信するアンテナを選択することにより、各ＢＳのアンテナで囲まれるセル形状を四角形、三角形、六角形とする例を示す。例えば、セルＡは、ＢＳ２１のアンテナ６、ＢＳ３１のアンテナ１、ＢＳ３２のアンテナ３、ＢＳ２２のアンテナ４により形成される四角形である。セルＢは、ＢＳ３２のアンテナ５、ＢＳ４２のアンテナ１、ＢＳ４３のアンテナ３により形成される三角形である。セルＣは、ＢＳ１３のアンテナ５、ＢＳ２２のアンテナ６、ＢＳ３２のアンテナ１、ＢＳ４３のアンテナ２、ＢＳ３３のアンテナ３、ＢＳ２３のアンテナ４により形成される六角形である。例えば、ＣＳとＢＳ３２との間では、セルＡとアンテナ３を介して送受信するＭＩＭＯ信号と、セルＢとアンテナ５を介して送受信するＭＩＭＯ信号と、セルＣとアンテナ１を介して送受信するＭＩＭＯ信号が多重伝送される。
【００３９】
以上示したセル構成例１〜４では、各ＢＳが備えるアンテナ数および各ＢＳのアンテナによって囲まれるセルの形状は予め決まっており、ＣＳのＢＳアンテナ選択部１２はそれに応じて、セル対応のＲＦ変復調／ＭＩＭＯ処理部１１と各ＢＳ対応の光変復調・アンテナ多重／分離部１３のアンテナポートとを接続する構成であった。
【００４０】
次に、セル内の端末数や要求トラフィックが異なり、セルごとに必要な無線リソースが異なる場合に対応するセル構成例を示す。
【００４１】
（セル構成例５）
図１０は、本発明の分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムのセル構成例５を示す。
図１０において、１つのＢＳは、周囲のセルにＭＩＭＯ信号を送受信するための４つのアンテナを備えるが、ここではＭＩＭＯ信号を送受信するアンテナのみを表記するものとする。セル１１は、ＢＳ１１のアンテナ４、により囲まれる。セル２３は、ＢＳ２３のアンテナ４、ＢＳ４３のアンテナ１、ＢＳ４５のアンテナ２、ＢＳ２５のアンテナ３により囲まれる。セル１３は、ＢＳ１３のアンテナ４、ＢＳ２３のアンテナ１、ＢＳ２４のアンテナ２、ＢＳ１４のアンテナ３により囲まれる。セル３２は、ＢＳ３２のアンテナ４、ＢＳ４２のアンテナ１、ＢＳ４３のアンテナ２、ＢＳ３３のアンテナ３により囲まれる。
【００４２】
ここでは、セル１３，３２には端末や要求トラフィックが集中し、セル１１，２３には少ない端末数や要求トラフィックがあり、その他のセルには端末が全くない状況を想定している。このとき、セル１３，３２に対して小さいセルの中でＭＩＭＯ送受信を行うことにより要求に見合う伝送容量を達成する。一方、セル１１，２３では、４倍の大きさのセルを構成してアンテナをさらに分散させ、ＭＩＭＯの空間多重効果を高めるとともに、要求伝送容量が許容できるレベルとなるように端末やＢＳの送信電力を下げたり、無線回線の情報伝送速度は小さいが受信感度の高い無線方式を選択する。これにより、隣接セルからの被干渉耐性向上、隣接セルへの与干渉レベル軽減を実現することができる。
【００４３】
また、ＢＳに設置されたアンテナが端末と通信を行っていない場合、当該アンテナに関する装置機能の一部または全部を休止させる。さらに、ＢＳに設置された４本すべてのアンテナが端末と通信を行っていない場合、当該ＢＳに関する装置機能の一部または全部を休止させる。これにより、無線周波数の利用効率改善、ＢＳの消費電力低減、光伝送の消費電力低減、ＷＤＭの波長数に制限がある場合の波長の有効利用を図ることができる。また、セルが大きくなることにより、移動端末のセル間ハンドオーバ処理の複雑さも軽減することができる。
【００４４】
このようなセルサイズを可変させたりＢＳの休止は、図１０では省略しているが、図４，図７，図８に示したＢＳアンテナ選択部１２において、各セル対応のＲＦ変復調／ＭＩＭＯ処理部１１と各ＢＳ対応の光変復調・アンテナ多重／分離部１３のアンテナポートとの接続をダイナミックに切り替えることにより対応できる。このＢＳアンテナ選択部１２は、事前に端末分布、要求トラフィックに関する情報から導出したＢＳアンテナ選択信号で制御され、下りリンクでは、ＭＩＭＯ信号の送信先であるＢＳの所定アンテナに接続された光変調器に入力されるように経路をスイッチするクロスコネクトスイッチで実現できる。上りリンクでは、所定の４つのＢＳのアンテナでセル内の端末から受信した４つのＭＩＭＯ信号が、ＭＩＭＯ信号処理されるグループとなって所定のＲＦ変復調／ＭＩＭＯ処理部１１に入力するように、ＢＳアンテナ選択部１２は光信号から再生された４つのＭＩＭＯ信号の経路をスイッチする。
【００４５】
図１１は、セル構成例５におけるＣＳの構成例を示す。
図１１において、セル１１に送信するＭＩＭＯ信号は、セル１１に対応するＲＦ変復調／ＭＩＭＯ処理部１１からＢＳアンテナ選択部１２を介して、ＢＳ３１のアンテナ１、ＢＳ３３のアンテナ２、ＢＳ１３のアンテナ３、ＢＳ１１のアンテナ４から送信されるように、それぞれＢＳ対応の光変復調・アンテナ多重／分離部（Ｔｘ／Ｒｘ）１３の対応するアンテナポートに入力する。セル１３に送信するＭＩＭＯ信号は、セル１３に対応するＲＦ変復調／ＭＩＭＯ処理部１１からＢＳアンテナ選択部１２を介して、ＢＳ２３のアンテナ１、ＢＳ２４のアンテナ２、ＢＳ１４のアンテナ３、ＢＳ１３のアンテナ４から送信されるように、それぞれＢＳ対応の光変復調・アンテナ多重／分離部（Ｔｘ／Ｒｘ）１３の対応するアンテナポートに入力する。セル２３に送信するＭＩＭＯ信号およびセル３２に送信するＭＩＭＯ信号についても同様である。
【００４６】
ＢＳ対応の光変復調・アンテナ多重／分離部（Ｔｘ／Ｒｘ）１３では、各アンテナポートに入力するＭＩＭＯ信号をアンテナ多重し、それぞれＢＳ対応の波長の光信号に重畳して各ＢＳまで伝送する。上りリンクについても同様である。
【００４７】
以上説明した実施例では、格子状に配置されたＢＳと四角形のセル形状における分散型ＲｏＦ−ＭＩＭＯアンテナシステムの構成、ならびに同一ＢＳ上のアンテナ多重をＴＤＭによる電気多重で実現する場合について説明したが、他の任意のＢＳ配置やセル形状の場合も、ＢＳの任意のアンテナ数に合わせて多重数、装置数を変えれば、同様の原理で構成できることは明らかである。また、アンテナ多重についても他の多重方式、例えばＴＤＭあるいはＦＤＭよる電気多重、またはＴＤＭあるいはＣＤＭあるいはＦＤＭ（ＷＤＭ）による光多重で実現する場合についても適用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１１  ＲＦ変復調／ＭＩＭＯ処理部
１２  ＢＳアンテナ選択部
１３  光変復調・アンテナ多重／分離部（Ｔｘ／Ｒｘ）
１４，１５，１６  光合分波器
ＣＳ  中央局（Central Station ）
ＢＳ  基地局（Base Station) 
【図１】
0005435574.tif 000002
【図２】
0005435574.tif 000003
【図３】
0005435574.tif 000004
【図４】
0005435574.tif 000005
【図５】
0005435574.tif 000006
【図６】
0005435574.tif 000007
【図７】
0005435574.tif 000008
【図８】
0005435574.tif 000009
【図９】
0005435574.tif 000010
【図１０】
0005435574.tif 000011
【図１１】
0005435574.tif 000012