(57)【要約】【課題】  ユーザ端末の方向にアレイアンテナの指向性を制御する。【解決手段】  子局（６０）には複数のアンテナ素子（９０−１〜ｎ）で構成されるアレイアンテナ（９０）が接続する。親局（１０）は、互いに異なる波長のレーザ（１２−１〜ｎ）の出力光を下りＲＦ信号（１８）で強度変調し、下りＲＦ光信号を生成する。子局（６０）は、光ファイバ（５０）からの下りＲＦ光信号から波長毎に下りＲＦ信号を抽出してアンテナ素子（９０−１〜ｎ）を駆動する。子局（６０）はユーザ端末からの上りＲＦ信号をアンテナ素子（９０−１〜ｎ）で受信し、ＩＦ信号に変換し、下りＲＦ光信号を再変調して親局（１０）に戻す。親局（１０）では、ミキサ（３２−１〜ｎ）がＩＦ信号をＲＦ信号に戻し、ＣＰＵ（４０）がミキサ（３２−１〜ｎ）の出力からユーザ端末の方向を検知し、レーザ（１２−１〜ｎ）の波長と出力パワーを制御する。【選択図】  図１
2014096637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親局から子局に下りＲＦ信号を光伝送し、当該子局に接続する多素子アンテナで当該下りＲＦ信号を無線放射するＲＦ信号光伝送システムであって、
互いに異なる波長でレーザ発振する複数のレーザ（１２−１〜１２−ｎ；１１２−１〜１１２−ｎ）を具備し、当該複数のレーザによるレーザ光を下りＲＦ信号で強度変調した下りＲＦ光信号を生成する下りＲＦ光信号生成手段（１２−１〜１２−ｎ，１４，１６；１１２−１〜１１２−ｎ，１１６−１〜１１６−ｎ）と、
当該下りＲＦ光信号生成手段から出力される当該下りＲＦ光信号を当該親局から当該子局に光伝送する光伝送手段（２６，５０，６２）と、
当該多素子アンテナ（９０）を構成する複数のアンテナ素子（９０−１〜９０−ｎ）のそれぞれに対応して当該子局に配置されるＲＦ信号処理手段であって、当該光伝送手段からの対応する波長の当該下りＲＦ光信号から当該下りＲＦ信号を抽出して対応するアンテナ素子を駆動し、当該対応するアンテナ素子で受信する上りＲＦ信号をより低い周波数のＩＦ信号に変換し、当該下りＲＦ光信号の一部を当該ＩＦ信号で強度変調して上りＲＦ光信号として当該光伝送手段に供給するＲＦ信号処理手段（７０−１〜７０−ｎ，８２−１〜８２−ｎ）と、
当該親局において、当該子局から出力され当該光伝送手段を介して入力する２以上の波長の当該上りＲＦ光信号をそれぞれ受光する２以上の上り光受光手段（２８−１〜２８−ｎ；１２８−１〜１２８−ｎ）と、
当該２以上の上り光受光手段の出力信号から当該ＩＦ信号を抽出するフィルタ手段（３０−１〜３０−ｎ；１３０−１〜１３０−ｎ）と、
当該フィルタ手段の出力に従い、当該複数のレーザの波長及び出力パワーの少なくとも一方を制御し、もって当該多素子アンテナの指向性を制御する制御手段（４０；１４０）
とを具備することを特徴とするＲＦ信号光伝送システム。
【請求項２】
親局から子局に下りＲＦ信号を光伝送し、当該子局に接続する多素子アンテナで当該下りＲＦ信号を無線放射するＲＦ信号光伝送システムであって、
互いに異なる波長でレーザ発振する複数のレーザ（１２−１〜１２−ｎ）を具備し、当該複数のレーザによるレーザ光を下りＲＦ信号で強度変調した下りＲＦ光信号を生成する下りＲＦ光信号生成手段（１２−１〜１２−ｎ，１４，１６；１１２−１〜１１２−ｎ，１１６−１〜１１６−ｎ）と、
当該下りＲＦ光信号生成手段から出力される当該下りＲＦ光信号を当該親局から当該子局に光伝送する光伝送手段（２６，５０，６２）と、
当該多素子アンテナ（９０）を構成する複数のアンテナ素子（９０−１〜９０−ｎ）のそれぞれに対応して当該子局に配置されるＲＦ信号処理手段であって、当該光伝送手段からの対応する波長の当該下りＲＦ光信号から当該下りＲＦ信号を抽出して対応するアンテナ素子を駆動し、当該対応するアンテナ素子で受信する上りＲＦ信号をより低い周波数のＩＦ信号に変換し、当該下りＲＦ光信号の一部を当該ＩＦ信号で強度変調して上りＲＦ光信号として当該光伝送手段に供給するＲＦ信号処理手段（７０−１〜７０−ｎ，８２−１〜８２−ｎ）と、
当該親局において、当該子局から出力され当該光伝送手段を介して入力する２以上の波長の当該上りＲＦ光信号をそれぞれ受光する２以上の上り光受光手段（２８−１〜２８−ｎ；１２８−１〜１２８−ｎ）と、
当該２以上の上り光受光手段の出力信号から当該ＩＦ信号を抽出するフィルタ手段（３０−１〜３０−ｎ；１３０−１〜１３０−ｎ）と、
当該フィルタ手段から出力される当該ＩＦ信号を当該上りＲＦ信号の周波数に戻すＩＦ／ＲＦ変換手段（３２−１〜３２−ｎ；１３２−１〜１３２−ｎ）と、
当該ＩＦ／ＲＦ変換手段の出力に従い、当該複数のレーザの波長及び出力パワーの少なくとも一方を制御し、もって当該多素子アンテナの指向性を制御する制御手段（４０；１４０）
とを具備することを特徴とするＲＦ信号光伝送システム。
【請求項３】
当該ＲＦ信号処理手段は、
反射型光変調手段（７６）と、
入力光信号を電気信号に変換する受光手段（７４）と、
当該光伝送手段からの対応する波長の当該上り光信号を２分割し、一方を当該受光手段に、他方を当該反射型光変調手段に供給し、当該反射型光変調手段からの下り光信号を当該光伝送手段に転送する光合分波手段（７２）
とを具備することを特徴とする請求項１又は２に記載のＲＦ信号光伝送システム。
【請求項４】
当該光伝送手段が、
単一線路を構成する光ファイバ線路と、
当該親局に配置され、波長毎の当該下りＲＦ光信号を合波して当該光ファイバ線路に供給する第１の光合分波手段と、
当該子局に配置され、当該光ファイバ線路からの合波された当該下りＲＦ光信号を波長毎の当該下りＲＦ光信号に分離し、波長毎の当該上りＲＦ光信号を合波して当該光ファイバ線路に供給する第２の光合分波手段
とを具備し、
当該第１の光合分波手段は、当該光ファイバ線路からの合波された当該上りＲＦ光信号を波長毎の当該上りＲＦ光信号に分離する
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のＲＦ信号光伝送システム。
【請求項５】
当該光伝送手段が更に、波長分散による波長間の遅延を調整する光遅延手段を具備することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のＲＦ信号光伝送システム。
【請求項６】
当該下りＲＦ光信号生成手段が、当該複数のレーザの出力光を合波する光合波手段（１４）と、当該光合波手段の出力レーザ光を当該下りＲＦ信号により強度変調する光変調手段（１６）とを具備することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のＲＦ信号光伝送システム。
【請求項７】
当該下りＲＦ光信号生成手段が、当該下りＲＦ信号の位相をシフトする複数の移相手段（１１９−１〜１１９−ｎ）と、当該複数のレーザの出力光のそれぞれを、当該移相手段（１１９−１〜１１９−ｎ）の各出力に従い強度変調する複数の光変調手段（１１６−１〜１１６−ｎ）とを具備することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のＲＦ信号光伝送システム。
【請求項８】
当該下りＲＦ光信号生成手段が、当該下りＲＦ信号の位相をシフトする複数の第１の移相手段（１１９−１〜１１９−ｎ）と、当該複数のレーザの出力光のそれぞれを、当該第１の移相手段（１１９−１〜１１９−ｎ）の各出力に従い強度変調する複数の光変調手段（１１６−１〜１１６−ｎ）とを具備し、
当該複数のフィルタ手段のそれぞれと当該制御手段との間に配置され、当該フィルタ手段の出力の位相を調整する第２の移相手段を具備する
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のＲＦ信号光伝送システ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦ信号を光伝送するＲＦ信号光伝送システムに関し、より具体的には、多素子アンテナの指向性を制御可能なＲＦ信号光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波等のＲＦ信号を、光ファイバを介して光伝送するＲｏＦ（Radio over Fiber）システムが知られている。ＲｏＦシステムは、光信号を伝送すべきＲＦ信号で強度変調し、変調されたＲＦ光信号を光ファイバで伝送させ、光受信器でＲＦ信号に戻してアンテナからＲＦ信号を電波として放射する。ＲＦ光信号は例えば、半導体レーザとマッハツェンダ型光変調器等の外部光変調器からなる構成で生成される。光受信器は例えば、ＰＩＮフォトダイオードまたはアバランシェフォトダイオードが使用される。
【０００３】
複数のアンテナ素子からなるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）アンテナやアレーアンテナにおいて、合成指向性を変更可能な技術が知られている。これらのアンテナをＲｏＦシステムに適用する場合、素子数に対応した半導体レーザおよび光受信器を使用することになる（特許文献１参照）。
【０００４】
アレーアンテナでは、個々のアンテナ素子の給電位相を制御することで、合成指向性を制御できる。ＲｏＦシステムにおいても、レーザ光源波長を変更することで光ファイバ伝送時の波長分散の効果により光遅延差を生じさせ、アンテナに給電するＲＦ信号の位相を変化させる技術が知られている。半導体レーザの波長制御のみで合成指向性を遠隔制御できることや、波長を連続的に変更できることから、指向性も連続的に変更可能となること、等の利点がある。
【０００５】
アンテナの指向性を制御する際、どこにユーザが集中しているかを把握し、ユーザが集中するエリアを狙って指向性制御するのが好ましい。このためには、ユーザ端末が送信する上りＲＦ信号のアンテナにおける受信強度の情報を得る必要がある。また、双方向の通信が必要な場合では、センター局から離れた子局に下りＲＦ信号を光伝送するだけでなく、逆方向の上りＲＦ信号を子局からセンター局に光伝送する必要がある。
【０００６】
ＲｏＦシステムにおいて、親局からアンテナ（子局）に下りＲＦ信号を伝送する光キャリアを逆方向の上りＲＦ信号の光伝送に使用する構成が、特許文献１の段落００７１以降及び図４に記載されている。下りＲＦ信号の光伝送に使用される光キャリアを上りＲＦ信号で変調する光デバイスとして、反射型半導体光増幅器（ＲＳＯＡ： Reflective Semiconductor Optical Amplifier）が知られている。ＲＳＯＡは、半導体光増幅器（ＳＯＡ： Semiconductor Optical Amplifier）の一端面に高反射コーティングを施した光学デバイスであり、下りＲＦ光信号を光増幅しつつ、上りＲＦ信号で強度変調して出力することができる。
【０００７】
一方で、下りＲＦ信号で変調された下り光信号、即ち下りＲＦ光信号をそのまま利用して上りＲＦ信号で変調する場合、下りＲＦ信号による下りＲＦ光信号の残留変調成分が雑音となって上りＲＦ光信号の信号品質を劣化させる。従って、下りＲＦ光信号の残留変調成分を除去又は低減する必要がある。
【０００８】
非特許文献１には、下りＲＦ信号による光キャリアの変調度を小さくし、逆に上りＲＦ信号による変調度を大きくすることで、下りＲＦ信号による残留変調成分の影響を低減することが記載されている。
【０００９】
非特許文献２には、ＲＳＯＡにダミー連続光を注入して利得飽和させるか、または利得飽和点の低いＲＳＯＡを用いることにより、下りＲＦ光信号の増幅時に残留変調成分を消滅させる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−１９３１７２号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】N. J. Frigo et al., “A Wavelength−Division Multiplexed Passive Optical Network with Cost−Shared Components,” IEEE Photon. Technol. Lett. vol. 6, no. 11, pp. 1365−1367, Nov. 1994.
【非特許文献２】W. R. Lee et al., “Bidirectional WDM−PON based on gain−saturated reflective semiconductor optical amplifier,” IEEE Photon. Technol. Lett. vol. 17, no. 11, pp. 2460−2462, Nov. 2005.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
非特許文献１に記載の技術では、下りＲＦ信号による光信号の変調度と上りＲＦ信号による光信号の変調度をそれぞれ適切に設定する必要があり、運用管理が煩雑となる。また、下りＲＦ信号の変調度を小さく設定すると、アンテナから放射されるＲＦ信号強度も小さくなり、ユーザが受信可能なエリアが狭くなってしまう。
【００１３】
非特許文献２に記載の技術では、ＲＳＯＡの利得を飽和させるために出力パワーの高い半導体レーザを使用する必要がある。また、利得飽和点の低いＲＳＯＡを使用する場合、上りＲＦ光信号に対して十分な増幅利得が得られず、システム全体のバジェットを制限することになる。
【００１４】
本発明は、多素子アンテナを使用するＲｏＦシステムにおいて、アンテナ側に光源を必要とせず、且つ、ユーザ方向への適切な指向性制御を実現するＲＦ信号光伝送システムを提示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るＲＦ信号光伝送システムは、親局から子局に下りＲＦ信号を光伝送し、当該子局に接続する多素子アンテナで当該下りＲＦ信号を無線放射するＲＦ信号光伝送システムであって、互いに異なる波長でレーザ発振する複数のレーザを具備し、当該複数のレーザによるレーザ光を下りＲＦ信号で強度変調した下りＲＦ光信号を生成する下りＲＦ光信号生成手段と、当該下りＲＦ光信号生成手段から出力される当該下りＲＦ光信号を当該親局から当該子局に光伝送する光伝送手段と、当該多素子アンテナを構成する複数のアンテナ素子のそれぞれに対応して当該子局に配置されるＲＦ信号処理手段であって、当該光伝送手段からの対応する波長の当該下りＲＦ光信号から当該下りＲＦ信号を抽出して対応するアンテナ素子を駆動し、当該対応するアンテナ素子で受信する上りＲＦ信号をより低い周波数のＩＦ信号に変換し、当該下りＲＦ光信号の一部を当該ＩＦ信号で強度変調して上りＲＦ光信号として当該光伝送手段に供給するＲＦ信号処理手段と、当該親局において、当該子局から出力され当該光伝送手段を介して入力する２以上の波長の当該上りＲＦ光信号をそれぞれ受光する２以上の上り光受光手段と、当該２以上の上り光受光手段の出力信号から当該ＩＦ信号を抽出するフィルタ手段と、当該フィルタ手段の出力に従い、当該複数のレーザの波長及び出力パワーの少なくとも一方を制御し、もって当該多素子アンテナの指向性を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るＲＦ信号光伝送システムは、親局から子局に下りＲＦ信号を光伝送し、当該子局に接続する多素子アンテナで当該下りＲＦ信号を無線放射するＲＦ信号光伝送システムであって、互いに異なる波長でレーザ発振する複数のレーザを具備し、当該複数のレーザによるレーザ光を下りＲＦ信号で強度変調した下りＲＦ光信号を生成する下りＲＦ光信号生成手段と、当該下りＲＦ光信号生成手段から出力される当該下りＲＦ光信号を当該親局から当該子局に光伝送する光伝送手段と、当該多素子アンテナを構成する複数のアンテナ素子のそれぞれに対応して当該子局に配置されるＲＦ信号処理手段であって、当該光伝送手段からの対応する波長の当該下りＲＦ光信号から当該下りＲＦ信号を抽出して対応するアンテナ素子を駆動し、当該対応するアンテナ素子で受信する上りＲＦ信号をより低い周波数のＩＦ信号に変換し、当該下りＲＦ光信号の一部を当該ＩＦ信号で強度変調して上りＲＦ光信号として当該光伝送手段に供給するＲＦ信号処理手段と、当該親局において、当該子局から出力され当該光伝送手段を介して入力する２以上の波長の当該上りＲＦ光信号をそれぞれ受光する２以上の上り光受光手段と、当該２以上の上り光受光手段の出力信号から当該ＩＦ信号を抽出するフィルタ手段と、当該フィルタ手段から出力される当該ＩＦ信号を当該上りＲＦ信号の周波数に戻すＩＦ／ＲＦ変換手段と、当該ＩＦ／ＲＦ変換手段の出力に従い、当該複数のレーザの波長及び出力パワーの少なくとも一方を制御し、もって当該多素子アンテナの指向性を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、安価な上りＲＦ伝送構成で、ＲｏＦシステムの多素子アンテナの合成指向性を適切に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例のＲＦ信号光伝送システムの概略構成ブロック図である。
【図２】子局のミキサで入出力するＲＦ信号の周波数配置の一例である。
【図３】残留変調成分を除去する前後の上りＲＦ信号波形の一例である。
【図４】反射側半導体光増幅器の構造例である。
【図５】親局のミキサで入出力するＲＦ信号の周波数配置の一例である。
【図６】上りＲＦ信号の到来角と遅延差の関係を示す図である。
【図７】本発明の別の構成のＲＦ信号光伝送システムの概略構成ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の一実施例のＲＦ信号光伝送システムの概略構成ブロック図を示す。本実施例は、親局（又はセンター局）１０が光ファイバ５０を介して子局（又はアンテナ局）６０に光学接続する構成からなる。親局１０は、例えば、地下街等の携帯電話の電波が届かない場所に設置され、子局６０は屋外の、例えばビルの屋上に設置され、地下街等の携帯電話の電波が届かない場所でも携帯電話による通信を可能にする。光ファイバ５０は、例えば、１ｋｍ程度から数ｋｍ程度の長さである。子局６０には、アレイアンテナ又はＭＩＭＯ用アンテナ等の多素子アンテナを構成するｎ台のアンテナ素子９０（９０−１〜９０−ｎ）が接続する。アンテナ素子９０−１〜９０−ｎは、用途に応じて、直線、円弧又は円等の所望の形状の電波を形成するように配置される。
【００２１】
アレイアンテナ９０（９０−１〜９０−ｎ）からユーザ端末に向け放射される下りＲＦ信号の、親局１０から子局６０への伝送動作を説明する。
【００２２】
半導体レーザ（ＬＤ）１２−１〜１２−ｎは、互いに異なる波長λ１〜λｎで連続レーザ発振し、その発振波長λ１〜λｎは外部制御可能である。ＣＰＵ４０は、ＬＤ１２−１〜１２−ｎのレーザ発振のオン／オフを含めて、その出力パワーおよびレーザ発振波長を制御する。光合波器１４は、ＬＤ１２−１〜１２−ｎの出力レーザ光を合波し、合波レーザ光を光変調器１６に出力する。光合波器１４は、レーザ光をパワー合分波する光カプラと、互いに異なる波長のレーザ光を合分波する波長合分波器のいずれであっても良い。
【００２３】
光変調器１６は、無線送信すべき下りＲＦ信号１８に従い、光合波器１４から入射した合波レーザ光を一括で強度変調する。この強度変調により、下りＲＦ信号１８を搬送する下りＲＦ光信号が生成される。なお、下りＲＦ信号１８の入力段および光変調器１６の出力段には、必要により、それぞれＲＦアンプおよび光アンプを組み込むことがある。
【００２４】
波長分波器として使用される波長合分波器２０は、光変調器１６から出力される下りＲＦ光信号を波長λ１〜λｎの各光波長成分に分離し、分離された波長λ１〜λｎの光波長成分をそれぞれ光サーキュレータ（ＣＩＲ）２２−１〜２２−ｎのポートＡに供給する。ＣＩＲ２２−１〜２２−ｎは、ポートＡの入力光をポートＢから出力し、ポートＢの入力光をポートＣから出力する受動光デバイスである。ＣＩＲ２２−１〜２２−ｎは、波長合分波器２０からの各光波長成分をポートＢから出力して可変光遅延器２４−１〜２４−ｎに供給する。
【００２５】
可変光遅延器２４−１〜２４−ｎは、入力光をＣＰＵ４０により制御される遅延時間だけ遅延させて、波長合分波器２６に出力する。ＣＰＵ４０は、各可変光遅延器２４−１〜２４−ｎの遅延時間を個別に制御可能である。波長合分波器２６は、可変光遅延器２４−１〜２４−ｎの出力光を合波し、光ファイバ５０に出力する。
【００２６】
このように親局１０から光ファイバ５０に出力された下りＲＦ光信号は、光ファイバ５０を伝搬する。その際、波長λ１〜λｎの各成分は、光ファイバ５０の波長分散の波長依存性に応じた相対的な遅延を受ける。
【００２７】
光ファイバ５０を伝搬した下りＲＦ光信号は、子局６０の波長合分波器６２に入射する。波長合分波器６２は、波長合分波器２０，２６と同じ波長分離特性を有する。波長合分波器６２は、光ファイバ５０（即ち、波長合分波器２６）からの下りＲＦ光信号を波長λ１〜λｎの各光成分に分離し、分離された各波長λ１〜λｎの光成分をそれぞれアンテナ送受信部７０−１〜７０−ｎに供給する。アンテナ送受信部７０−１〜７０−ｎは同じ構成からなり、入射光の波長に依存しない。
【００２８】
波長λ１の下り光を処理するアンテナ送受信部７０−１を例に、アンテナ送受信部７０−１〜７０−ｎの動作を説明する。
【００２９】
波長合分波器６２で分離された波長λ１の下りＲＦ光信号成分は、光合分波器（ＣＰＬ）７２に入射する。ＣＰＬ７２は、入射光を２分割し、一方を受光器（ＰＤ）７４に、他方を反射型半導体光増幅器（ＲＳＯＡ）７６に入射する。ＰＤ７４は、入射された光信号を電気信号に変換する。ＰＤ７４の出力は、光変調器１６に入力される下りＲＦ信号（但し、可変光遅延器２４−１の遅延時間、及び対応する波長λ１の光ファイバ５０での相対遅延時間だけ遅延された下りＲＦ信号）に相当する。
【００３０】
ＰＤ７４はＰＩＮフォトダイオードからなり、好ましくは、数ＧＨｚ〜数１０ＧＨｚ帯に対応し、数１０ｍＷの電気信号を出力可能な高速・高出力フォトダイオードからなる。ＰＤ７４としてアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を用いても良い。これらのフォトダイオードは、図示しないバッテリから直流バイアスを印加されている。アンテナ素子９０−１〜９０−ｎを直接励振するには、ＰＤ７４の入力レーザ光の変調度を可能な限り高く設定しておく必要がある。他方、出力パワーが高くない一般的なフォトダイオードをＰＤ７４として使用する場合は、ＰＤ７４の出力段にＲＦアンプを挿入する。
【００３１】
ＰＤ７４の出力信号はデュプレクサ（ＤＰＬＸ）８０−１に入力する。アンテナ送受信部７０−２〜７０−ｎの同様の出力は、それぞれ、デュプレクサ（ＤＰＬＸ）８０−２〜８０−ｎに入力する。各デュプレクサ（ＤＰＬＸ）８０−１〜８０−ｎは、対応するアンテナ送受信部７０−１〜７０−ｎから出力される下りＲＦ信号を対応するアンテナ素子９０−１〜９０−ｎに供給する。これにより、各アンテナ素子９０−１〜９０−ｎは、可変光遅延器２４−１〜２４−ｎの各遅延時間及び対応する波長λ１〜λｎの光ファイバ５０での相対遅延時間に相当する位相差を持つ同じ下りＲＦ信号で駆動又は励振され、下りＲＦ信号を電波として空間に無線放射する。可変光遅延器２４−１〜２４−ｎの遅延時間及び波長λ１〜λｎの調整（による光ファイバ５０上での相対遅延時間の調整）により、各アンテナ素子９０−１〜９０−ｎを駆動又は励振する下りＲＦ信号間の位相差が変化し、この結果、アンテナ素子９０−１〜９０−ｎで構成されるアレイアンテナの指向性が変化する。すなわち、個々の光キャリアの発振波長λ１〜λｎ及び／又は可変光遅延器２４−１〜２４−ｎの遅延時間の調整により、アンテナ素子９０−１〜９０−ｎで構成されるアレイアンテナの指向性を制御できる。
【００３２】
本実施例では、各アンテナ素子９０−１〜９０−ｎを励振する下りＲＦ信号の位相差を、光キャリア波長λ1〜λｎと、可変光遅延器２４−１〜２４−ｎの遅延時間により調整できる。ＬＤ１２−１〜１２−ｎの発振波長λ1〜λｎ及び出力パワーの初期値において、光ファイバ５０の波長分散による各下りＲＦ信号の位相差を解消するように可変光遅延器２４−１〜２４−ｎの遅延時間を事前に調整しておくことで、ＣＰＵ４０は、以後、ＬＤ１２−１〜１２−ｎの発振波長λ1〜λｎ及び出力パワーの制御のみで、アンテナ素子９０−１〜９０−ｎで構成されるアレイアンテナの指向性を制御できる。また、アンテナ素子９０−１〜９０−ｎで構成されるアレイアンテナの指向性の初期方向に対して、可変光遅延器２４−１〜２４−ｎの遅延時間を事前に調整してもよい。初期状態でこのように可変光遅延器２４−１〜２４−ｎの遅延時間を調節しておけば、それ以降、ＣＰＵ４０は、可変光遅延器２４−１〜２４−ｎの遅延時間を調節する必要はなく、ＬＤ１２−１〜１２−ｎの光出力パワーおよび発振波長を制御すれば良い。
【００３３】
本実施例では、アンテナ素子９０−１〜９０−ｎは、波長λ１〜λｎのレーザ光で搬送された同じ下りＲＦ信号で励振され、アンテナ素子９０−１〜９０−ｎで構成されるアレイアンテナの指向特性は、ＬＤ１２−１〜１２−ｎの出力パワー及び発振波長λ１〜λｎに依存して決定される。換言すると、ＣＰＵ４０はＬＤ１２−１〜１２−ｎの光出力パワーおよび発振波長を制御することで、アンテナ素子９０−１〜９０−ｎで構成されるアレイアンテナの指向特性の方向及び利得プロファイルを自在に変更できる。
【００３４】
上りＲＦ信号の伝送動作を説明する。図示しないユーザ端末は、アンテナ素子９０−１〜９０−ｎから放射される下りＲＦ信号を受信すると共に、他端末又はネットワーク上のサーバ等に向けた上りＲＦ信号を出力する。各アンテナ素子９０−１〜９０−ｎは、ユーザ端末から放射される上りＲＦ信号を受信し、ＤＰＬＸ８０−１〜８０−ｎに出力する。ＤＰＬＸ８０−１〜８０−ｎは、周波数分割（ＦＤＤ）又は時間分割（ＴＤＤ）等により、アンテナ素子９０−１〜９０−ｎから送信すべき下りＲＦ信号と、アンテナ素子９０−１〜９０−ｎで受信される上りＲＦ信号とを分離する回路素子であり、機能的には、ＲＦサーキュレータであってもよい。
【００３５】
アンテナ素子９０−１〜９０−ｎで受信された上りＲＦ信号は、それぞれ、ＤＰＬＸ８０−１〜８０−ｎを介してミキサ８２−１〜８２−ｎに入射する。ミキサ８２−１〜８２−ｎは乗算回路からなり、ＤＰＬＸ８０−１〜８０−ｎからの上りＲＦ信号をより低い周波数帯のＩＦ（中間周波数）信号にダウンコンバートするために、当該上りＲＦ信号に所定周波数の発振器（ＬＯ）８４の出力を乗算する。ミキサ８２−１〜８２−ｎは機能的には、いわゆるＲＦ／ＩＦ変換手段である。
【００３６】
図２は、上りＲＦ信号、発振器８４の出力、及び、ミキサ８２−１〜８２−ｎの出力の周波数配置例を示す。上りＲＦ信号の周波数をｆ１、発振器８４の出力をｆ２とすると、ミキサ送受信部−１〜送受信部−ｎの出力は、和周波数（ｆ１＋ｆ２）の成分と差周波数（ｆ１−ｆ２）の成分からなるが、本実施例では、和周波数成分は、利用されないのと、後段でのＲＳＯＡ７６での変調過程で減衰し、親局１０でフィルタ処理により除去されるので、図２には図示していない。例えばｆ１が１０ＧＨｚ、ｆ２が９ＧＨｚである場合、ミキサ８２−１〜８２−ｎは周波数１ＧＨｚのダウンコンバートされた上りＲＦ信号、即ち上りＩＦ信号を出力する。発振器（ＬＯ）８４の周波数ｆ２は、差周波数（ｆ１−ｆ２）が下りＲＦ光信号で搬送される下りＲＦ信号の周波数から十分に離れるような周波数に設定される。
【００３７】
アンテナ送受信部７０−１〜７０−ｎでは、ＲＦ増幅器７８が、ミキサ８２−１〜８２−ｎから出力される上りＩＦ信号を増幅する。ミキサ８２−１〜８２−ｎから出力される上りＩＦ信号の周波数ｆ１−ｆ２は一般に低周波であるので、ＲＦ増幅器７８は周波数ｆ１−ｆ２を増幅可能であれば良く、広帯域ＲＦアンプと比較して安価なものでよくなる。ＲＦ増幅器７８の出力は、ＲＳＯＡ７６の電気端子に印加される。ＲＳＯＡ７６には、別途、ＣＰＬ７２から下りＲＦ光信号が入射している。
【００３８】
ＲＳＯＡ７６の、ＣＰＬ７２から下りＲＦ光信号が入射する端面には、図３に断面図として図示するように、低反射膜７６ａを塗布し、反対端面には高反射膜７６ｂを塗布してある。低反射膜７６ａを透過してＲＳＯＡ７６に入射した下りＲＦ光信号は、高反射膜７６ｂで反射され、低反射膜７６ａを透過して、ＣＰＬ７２に再入射する。下りＲＦ光信号は、ＲＳＯＡ７６内を往復する間に、光増幅されると共に、ＲＦ増幅器７８から出力される上りＩＦ信号により強度変調される。
【００３９】
上りＩＦ信号の周波数（ｆ１−ｆ２）は、下りＲＦ光信号における下りＲＦ信号の変調成分のそれとは十分に離れることになる。従って、下りＲＦ光信号を上りＩＦ信号で再変調しても、親局１０で上りＲＦ信号を精度良く分離及び復調できる。
【００４０】
ＲＳＯＡ７６で上りＩＦ信号により強度変調され、低反射膜７６ａを透過した光信号、即ち上りＲＦ光信号は、ＣＰＬ７２を介して波長合分波器６２に入射する。波長合分波器６２は、アンテナ送受信部７０−１〜７０−ｎから供給される波長λ１〜λｎの上りＲＦ光信号を波長合波する。波長合分波器６２で合波された上りＲＦ光信号は、光ファイバ５０を伝搬して親局１０に入射する。
【００４１】
アンテナ送受信部７０−１〜７０−ｎとミキサ８２−１〜８２−ｎは、機能的には、下りＲＦ光信号を電気の下りＲＦ信号に変換し、上りＲＦ信号を光伝送用に上りＲＦ光信号に変換するＲＦ信号処理手段として機能する。すなわち、アンテナ送受信部７０−ｉ（但し、ｉ＝１〜ｎ）とミキサ８２−ｉは、波長λｉの下りＲＦ光信号から下りＲＦ信号を抽出して対応するアンテナ素子９０−ｉを駆動し、対応するアンテナ素子９０−ｉで受信する上りＲＦ信号をより低い周波数のＩＦ信号に変換した上で、波長λｉの下りＲＦ光信号の一部を当該ＩＦ信号で強度変調して上りＲＦ光信号とする。
【００４２】
光ファイバ５０を伝搬した上りＲＦ光信号は、親局１０の波長合分波器２６に入射する。波長合分波器２６は、光ファイバ５０からの上りＲＦ光信号を波長λ１〜λｎの光成分に分離し、各光成分を可変光遅延器２４−１〜２４−ｎに供給する。可変光遅延器２４−１〜２４−ｎを通過した波長λ１〜λｎの上りＲＦ光信号は、それぞれＣＩＲ２２−１〜２２−ｎのポートＢに入射する。ＣＩＲ２２−１〜２２−ｎは、可変光遅延器２４−１〜２４−ｎからの光波長成分を受光器（ＰＤ）２８−１〜２８−ｎに入射する。
【００４３】
ＰＤ２８−１〜２８−ｎは、ＰＤ７４と同じくＰＩＮフォトダイオード等で構成され、入射光信号を電気信号に変換する。すなわち、ＰＤ２８−１〜２８−ｎは、上りＲＦ光信号を電気信号、ここでは上りＩＦ信号に変換する。ＰＤ２８−１〜２８−ｎの出力信号はそれぞれ、ミキサ８２−１〜８２−ｎの出力信号に対応する。ＰＤ２８−１〜２８−ｎは高速・高出力フォトダイオードであるのが好ましいが、出力が高くない一般的なフォトダイオードを用いる場合は、ＰＤ２８−１〜２８−ｎの出力段にＲＦアンプを接続する。
【００４４】
ＰＤ２８−１〜２８−ｎの出力はそれぞれ、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）３０−１〜３０−ｎに入力する。ＬＰＦ３０−１〜３０−ｎは、ＰＤ２８−１〜２８−ｎの出力から、周波数ｆ１−ｆ２の成分を含む低周波成分のみを通過させ、周波数ｆ１，ｆ２等の高周波成分を除去する。すなわち、ＬＰＦ３０−１〜３０−ｎのカットオフ周波数は、周波数ｆ１−ｆ２より高く、周波数ｆ１，ｆ２よりも低く設定される。ＬＰＦ３０−１〜３０−ｎにより、ＲＳＯＡ７６において下りＲＦ光信号を上りＩＦ信号で再変調する際に発生する残留変調成分を除去できる。
【００４５】
図４は、上りＲＦ信号の伝送に関する各部の波形例を示す。図４（ａ）は下りＲＦ信号を搬送する下りＲＦ光信号の波形例を示す。下りＲＦ信号の周波数を１０ＧＨｚ、上りＩＦ信号の周波数を１ＭＨｚとしている。図４（ａ）に示す波形の下りＲＦ光信号がＣＰＬ７２からＲＳＯＡ７６に入射する。図４（ｂ）は、アンプ７８からＲＳＯＡ７６に印加される上りＩＦ信号（ダウンコンバートされた上りＲＦ信号）の波形を示す。図４（ｃ）は、ＲＳＯＡ７６からＣＰＬ７２に供給される上りＲＦ光信号の波形例、即ち、図４（ａ）に示す波形を図４（ｂ）に示す波形で強度変調した波形を示す。図４（ｄ）は、ＬＰＦ３０−１の出力波形例を示す。図４（ｄ）に示す波形は、原理的に、図４（ｂ）に示す波形と同じになる。上りＩＦ信号の周波数（ｆ１−ｆ２）が、下りＲＦ光信号の重畳する下りＲＦ信号の周波数成分から十分に離れているので、ＬＰＦ３０−１〜３０−ｎの出力段階で、下りＲＦ信号の残留変調成分を確実に除去できる。これにより、下りＲＦ光信号を上りＲＦ信号の伝送に使用することによる上りＲＦ信号の品質劣化を防止できる。
【００４６】
ＲＳＯＡ７６として、変調帯域の狭いＲＳＯＡ、即ち、周波数ｆ１，ｆ２より低く、周波数ｆ１−ｆ２より高い変調帯域を持つＲＳＯＡを用いることで、ＬＰＦ３０−１〜３０−ｎを省略できる。
【００４７】
ＬＰＦ３０−１〜３０−ｎから出力される上りＩＦ信号は、それぞれミキサ３２−１〜３２−ｎに入力する。ミキサ３２−１〜３２−ｎには、周波数ｆ２の発振器（ＬＯ）３４の出力が印加されている。ミキサ３２−１〜３２−ｎは、ＬＰＦ３０−１〜３０−ｎの出力にＬＯ３４の出力を乗算する。これにより、ＬＰＦ３０−１〜３０−ｎの出力ＩＦ信号がアップコンバートされ、周波数ｆ１の上りＲＦ信号に戻される。ミキサ３２−１〜３２−ｎはいわゆるＩＦ／ＲＦ変換手段として機能する。
【００４８】
図５は、親局１０における上りＲＦ信号の周波数配置を示す。ＬＰＦ３０−１〜３０−ｎの出力信号の周波数がｆ１−ｆ２となるのに対し、ＬＯ３４が周波数ｆ２のＲＦ信号を出力する。ミキサ３２−１〜３２−ｎは、両者の和周波数成分である周波数ｆ１のＲＦ信号をそれぞれＲＦ分配器（ＳＰＬ）３６−１〜３６−ｎに供給する。例えば、ｆ１−ｆ２が１ＧＨｚ、ｆ２が９ＧＨｚである場合、ミキサ３２−１〜３２−ｎは、周波数１０ＧＨｚのＲＦ信号を出力する。
【００４９】
ＳＰＬ３６−１〜３６−ｎは、入力信号を２分岐する受動ＲＦ部品であり、一方をＲＦ合波器３８に、他方をＣＰＵ４０に供給する。ＲＦ合波器３８は、ＳＰＬ３６−１〜３６−ｎから供給された上りＲＦ信号を合波し、合波された上りＲＦ信号４２を上位ネットワークに転送する。
【００５０】
ＳＰＬ３６−１〜３６−ｎがＣＰＵ４０に供給する各上りＲＦ信号間の位相差は、ユーザ端末から放射され各アンテナ素子９０−１〜９０−ｎに入射する上りＲＦ信号間の位相差を反映し、強度差は、各アンテナ素子９０−１〜９０−ｎに入射する上りＲＦ信号の強度分布を反映している。従って、ＣＰＵ４０は、ＳＰＬ３６−１〜３６−ｎからの各上りＲＦ信号を時間及び強度に関して分析することで、各アンテナ素子９０−１〜９０−ｎに対するユーザ端末の方角θを決定でき、決定した角度θに下りＲＦ信号を放射するようにＬＤ１２−１〜１２−ｎの波長及び出力パワーを制御する。すなわち、ＣＰＵ４０は、各アンテナ素子に対してユーザ端末がどの方向及び距離に集中しているかを把握して、アンテナ素子９０−１〜９０−ｎが構成するアレイアンテナ９０の合成指向性を制御できる。ＬＰＦ３０−１〜３０−ｎが高周波成分を除去するので、下りＲＦ光信号の変調度を極限まで高く設定しても、上りＲＦ信号の光伝送に影響を与えることはない。
【００５１】
図６を参照して、アレイアンテナ９０の両端に位置する２つのアンテナ素子９０−１，９０−ｎの出力から上りＲＦ信号の入射角を決定する方法を説明する。図６は、アンテナ素子９０−１〜９０−ｎに対する上りＲＦ信号の入射角θの説明図である。
【００５２】
アンテナ素子９０−１および９０−ｎの間隔をｄとし、上りＲＦ信号のアンテナ素子９０−１，９０−ｎへの到来角又は入射角をθとする。この場合、アンテナ素子９０−１，９０−ｎで受信する上りＲＦ信号にはｄｓｉｎθの経路差が生じる。上りＲＦ信号は、更に、光ファイバの波長分散による遅延を受ける。光ファイバ５０の波長分散パラメータをＤ、光ファイバ５０の長さをＬ、上りＲＦ信号を搬送する光キャリアの波長をそれぞれλ１およびλｎとすると、両者の遅延差は、ＤＬ・｜λ１−λｎ｜で表わされる。なお、上りＲＦ光信号と下りＲＦ光信号は同じ光ファイバ５０を通過するので、上りＲＦ光信号と下りＲＦ光信号が受ける波長分散量は同じである。また、上りＲＦ信号は、ダウンコンバートされたＩＦ信号として光ファイバ５０を伝送するが、光ファイバ５０で受ける波長分散の絶対量は、ＩＦ信号の周波数、即ち、上りＲＦ信号の周波数に依存しない。
【００５３】
ＳＰＬ３６−１，３６−ｎからＣＰＵ４０に入力する上りＲＦ信号の遅延差Δτは、経路差ｄｓｉｎθと光ファイバ５０における波長分散量との合計となり、
Δτ＝ｄｓｉｎθ／ｃ＋ＤＬ・｜λ１−λｎ｜    （１）
で表される。ここに、ｃは光速を示す。アンテナ素子間隔ｄ、波長分散パラメータＤ、光ファイバ長Ｌは固定値である。これらは既知であり、ＣＰＵ４０は、波長λ1，λｎを知っているので、上式（１）から上りＲＦ信号の到来角θを推定又は算出できる。
【００５４】
ＣＰＵ４０は算出した到来角θに対してアレイアンテナ９０の指向性が向くように、ＬＤ１２−１，１２−ｎの波長及び出力パワーを制御する。
【００５５】
ユーザ端末の方向を検出するのに両端のアンテナ素子９０−１，９０−ｎの上りＲＦ信号出力のみを利用する場合、ＣＰＵ４０には、ＳＰＬ３６−１，３６−ｎの出力のみを入力すればよい。また、上りＲＦ信号４２を上位ネットワークに中継する必要が無い場合には更に、ＰＤ２８−１〜２８−ｎからＳＰＬ３６−１〜３６−ｎの系の内、両端のアンテナ素子９０−１，９０−ｎの上りＲＦ信号を処理するもの以外を省略できる。
【００５６】
全アンテナ素子９０−１〜９０−ｎからの上りＲＦ信号（又はそのＩＦ信号）をＣＰＵ４０に入力しておくことで、任意の複数の上りＲＦ信号（又はそのＩＦ信号）を使って、ユーザ端末方向を決定できる。これは、何れかのＬＤ１２−１〜１２−ｎの出力パワーをゼロに制御することがあるときに有用である。
【００５７】
もちろん、全アンテナ素子９０−１〜９０−ｎの出力を入射角θの推定に用いても良いが、その場合、ＣＰＵ４０の計算負荷が大きくなる。
【００５８】
１本の光ファイバ５０で波長分割多重伝送を使用したが、その代わりに、同じ波長分散特性及び長さを有するｎ本の光ファイバを用いてもよい。この場合、親局１０の波長合分波器２６と、子局６０の波長合分波器６２は不要になる。
【実施例２】
【００５９】
上記実施例では、個々のアンテナ素子９０−１〜９０−ｎを励振する下りＲＦ信号の初期位相差を可変光遅延器２４−１，２４−ｎで光学的に調整したが、電気段階で調整しても良い。図７は、そのように変更した第２実施例の概略構成ブロック図を示す。親局１１０の構成が変更される。子局６０の構成は図１と同じになるので、その構成と動作の詳細な説明は省略する。
【００６０】
親局１１０から子局６０への下りＲＦ信号の伝送動作を説明する。半導体レーザ（ＬＤ）１１２−１〜１１２−ｎは、互いに異なる波長λ１〜λｎで連続レーザ発振し、その発振波長λ１〜λｎは外部制御可能である。ＣＰＵ１４０は、ＬＤ１１２−１〜１１２−ｎのレーザ発振のオン／オフを含めて、その出力パワーおよびレーザ発振波長を制御する。ＬＤ１１２−１〜１１２−ｎの出力レーザ光は、それぞれ光変調器１１６−１〜１１６−ｎに入射する。
【００６１】
各光変調器１１６−１〜１１６−ｎの変調信号端子に、無線送信すべき下りＲＦ信号１１８がＲＦ移相器１１９−１〜１１９−ｎを介して印加されている。ＲＦ移相器１１９−１〜１１９−ｎはいわゆるフェーズシフタであり、光ファイバ５０の波長分散により生じる波長λ１〜λｎの下り光信号の位相差を打ち消すために、親局１１０の設置時に個々の移相量に調整される。各光変調器１１６−１〜１１６−ｎは、ＲＦ移相器１１９−１〜１１９−ｎにより位相オフセットが与えられた下りＲＦ信号に従い、ＬＤ１１２−１〜１１２−ｎからのレーザ光をそれぞれ強度変調する。これにより、下りＲＦ信号１１８を搬送する、互いに異なる波長λ１〜λｎの光キャリアが生成される。
【００６２】
各光変調器１１６−１〜１１６−ｎから出力される個別波長λ1〜λｎの下りＲＦ光信号は、光サーキュレータ（ＣＩＲ）１２２−１〜１２２−ｎのポートＡに入力し、ポートＢに転送され、ポートＢから波長合分波器１２６に入力する。波長合分波器１２６は、ＣＩＲ１２２−１〜１２２−ｎからの個別波長λ1〜λｎの下りＲＦ光信号を合波し、光ファイバ５０に出力する。
【００６３】
このように親局１１０から光ファイバ５０に出力された下りＲＦ光信号は、光ファイバ５０を伝搬する。その際、波長λ１〜λｎの各成分は、光ファイバ５０の波長分散の波長依存性に応じた相対的な遅延を受ける。光ファイバ５０を伝搬した下りＲＦ光信号は、先に説明したように子局６０で処理され、各波長λ1〜λｎで伝送された下りＲＦ信号が、それぞれアンテナ素子９０−１〜９０−ｎから放射される。
【００６４】
子局６０から親局１１０への上りＲＦ信号の伝送動作を説明する。
【００６５】
子局６０は、第１実施例で説明したのと同様の動作で、ユーザ端末からの上りＲＦ信号をＩＦ信号にダウンコンバージョンし、当該ＩＦ信号を搬送する上りＲＦ光信号を生成して、光ファイバ５０に出力する。上りＲＦ光信号は、光ファイバ５０を伝搬して、親局１１０の波長合分波器１２６に入射する。
【００６６】
光ファイバ５０を伝搬した上りＲＦ光信号は、親局１１０の波長合分波器１２６に入射する。波長合分波器１２６は、光ファイバ５０からの上りＲＦ光信号を波長λ１〜λｎの光成分に分離し、各光成分をＣＩＲ１２２−１〜１２２−ｎのポートＢに入射する。ＣＩＲ１２２−１〜１２２−ｎは、波長合分波器１２６からの波長λ１〜λｎの上りＲＦ光信号成分を受光器（ＰＤ）１２８−１〜１２８−ｎに入射する。
【００６７】
ＰＤ１２８−１〜１２８−ｎは、ＰＤ２８−１〜２８−ｎ，７４と同じくＰＩＮフォトダイオード等で構成され、入射光信号を電気信号に変換する。すなわち、ＰＤ１２８−１〜１２８−ｎはそれぞれ、ＣＩＲ１２２−１〜１２２−ｎからの波長λ1〜λｎの上りＲＦ光信号を電気信号、ここでは上りＩＦ信号に変換する。ＰＤ１２８−１〜１２８−ｎは高速・高出力フォトダイオードであるのが好ましいが、出力が高くない一般的なフォトダイオードを用いる場合は、ＰＤ１２８−１〜１２８−ｎの出力段にＲＦアンプを接続する。
【００６８】
ＰＤ１２８−１〜１２８−ｎの出力はそれぞれ、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１３０−１〜１３０−ｎに入力する。ＬＰＦ１３０−１〜１３０−ｎは、ＰＤ１２８−１〜１２８−ｎの出力から、周波数ｆ１−ｆ２の成分を含む低周波成分のみを通過させ、周波数ｆ１，ｆ２等の高周波成分を除去する。すなわち、ＬＰＦ１３０−１〜１３０−ｎのカットオフ周波数は、周波数ｆ１−ｆ２より高く、周波数ｆ１，ｆ２よりも低く設定される。ＬＰＦ１３０−１〜１３０−ｎにより、子局６０のＲＳＯＡ７６において下りＲＦ光信号を上りＩＦ信号で再変調する際に発生する残留変調成分を除去できる。
【００６９】
本実施例でも、ＲＳＯＡ７６として、変調帯域の狭いＲＳＯＡ、即ち、周波数ｆ１，ｆ２より低く、周波数ｆ１−ｆ２より高い変調帯域を持つＲＳＯＡを用いることで、ＬＰＦ１３０−１〜１３０−ｎを省略できる。
【００７０】
ＬＰＦ１３０−１〜１３０−ｎから出力される上りＩＦ信号は、それぞれミキサ１３２−１〜１３２−ｎに入力する。ミキサ１３２−１〜１３２−ｎには、周波数ｆ２の発振器（ＬＯ）１３４の出力が印加されている。ミキサ１３２−１〜１３２−ｎは、ＬＰＦ１３０−１〜１３０−ｎの出力にＬＯ１３４の出力を乗算する。これにより、ＬＰＦ１３０−１〜１３０−ｎの出力ＩＦ信号がアップコンバートされ、周波数ｆ１の上りＲＦ信号に戻される。
【００７１】
ミキサ１３２−１〜１３２−ｎは、和周波数成分である周波数ｆ１のＲＦ信号をそれぞれＲＦ移相器１３５−１〜１３５−ｎに供給する。例えば、ｆ１−ｆ２が１ＧＨｚ、ｆ２が９ＧＨｚである場合、ミキサ１３２−１〜１３２−ｎは、周波数１０ＧＨｚのＲＦ信号を出力する。ＲＦ移相器１３５−１〜１３５−ｎは、ＲＦ移相器１１９−１〜１１９−ｎにそれぞれ対応しており、その移相量は、ＲＦ移相器１１９−１〜１１９−ｎのそれと等しく設定されている。ＲＦ移相器１３５−１〜１３５−ｎは、移相した上りＲＦ信号をＲＦ分配器（ＳＰＬ）１３６−１〜１３６−ｎに供給する。
【００７２】
ＳＰＬ１３６−１〜１３６−ｎは、入力信号を２分岐する受動ＲＦ部品であり、一方をＲＦ合波器１３８に、他方をＣＰＵ１４０に供給する。ＲＦ合波器１３８は、ＳＰＬ１３６−１〜１３６−ｎから供給された上りＲＦ信号を合波し、合波された上りＲＦ信号１４２を上位ネットワークに転送する。
【００７３】
ＳＰＬ１３６−１〜１３６−ｎがＣＰＵ１４０に供給する各上りＲＦ信号間の位相差は、ユーザ端末から放射され各アンテナ素子９０−１〜９０−ｎに入射する上りＲＦ信号間の位相差を反映し、強度差は、各アンテナ素子９０−１〜９０−ｎに入射する上りＲＦ信号の強度分布を反映している。従って、ＣＰＵ１４０は、ＣＰＵ４０と同様に、ＳＰＬ１３６−１〜１３６−ｎからの各上りＲＦ信号を時間及び強度に関して分析することで、各アンテナ素子９０−１〜９０−ｎに対してユーザ端末がどの方向及び距離に集中しているかを把握して、アンテナ素子９０−１〜９０−ｎが構成するアレイアンテナ９０の合成指向性を制御できる。ＬＰＦ１３０−１〜１３０−ｎが高周波成分を除去するので、下りＲＦ光信号の変調度を極限まで高く設定しても、上りＲＦ信号の光伝送に影響を与えることはない。
【００７４】
下りＲＦ信号１１８のキャリア周波数が数ＧＨｚ程度であれば、ＬＤ１１２−１〜１１２−ｎの外部に光変調器１１６−１〜１１６−ｎを配置する外部変調方式ではなく、ＬＤ１１２−１〜１１２−ｎを直接変調する方式を採用することもできる。
【００７５】
ＲＦ移相器１１９−１〜１１９−ｎ，１３５−１〜１３５−ｎの移相量を制御することで、アレイアンテナ９０の指向性を制御するようにしてもよい。その場合、ＣＰＵ１４０は、ＲＦ移相器１１９−１〜１１９−ｎの移相量とＲＦ移相器１３５−１〜１３５−ｎの移相量を連動して制御することになる。
【００７６】
本実施例でも、光ファイバ５０の代わりに、同じ波長分散特性及び長さを有するｎ本の光ファイバを用いてもよい。この場合、親局１１０の波長合分波器１２６と、子局６０の波長合分波器６２は不要になる。
【００７７】
特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７８】
１０：親局
１２−１〜１２−ｎ：半導体レーザ（ＬＤ）
１４：光合波器
１６：光変調器
１８：下りＲＦ信号
２０，２６，６２：波長合分波器
２２−１〜２２−ｎ：光サーキュレータ（ＣＩＲ）
２４−１〜２４−ｎ：可変光遅延器
２８−１〜２８−ｎ，７４：受光器（ＰＤ）
３０−１〜３０−ｎ：低域通過フィルタ（ＬＰＦ）
３２−１〜３２−ｎ，８２−１〜８２−ｎ：ミキサ
３４，８４：発振器（ＬＯ）
３６−１〜３６−ｎ：ＲＦ分配器（ＳＰＬ）
３８：ＲＦ合波器
４０：ＣＰＵ
４２：上りＲＦ信号
５０：光ファイバ
６０：子局
７０−１〜７０−ｎ：アンテナ送受信部
７２：光合分波器（ＣＰＬ）
７６：反射型半導体光増幅器（ＲＳＯＡ）
７８：ＲＦ増幅器
８０−１〜８０−ｎ：デュプレクサ（ＤＰＬＸ）
９０−１〜９０−ｎ：アンテナ素子
１１０：親局
１１２−１〜１１２−ｎ：半導体レーザ（ＬＤ）
１１６：光変調器
１１８：下りＲＦ信号
１１９−１〜１１９−ｎ，１３５−１〜１３５−ｎ：ＲＦ移相器
１２６：波長合分波器
１２２−１〜１２２−ｎ：光サーキュレータ（ＣＩＲ）
１２８−１〜１２８−ｎ：受光器（ＰＤ）
１３０−１〜１３０−ｎ：低域通過フィルタ（ＬＰＦ）
１３２−１〜１３２−ｎ：ミキサ
１３４：発振器（ＬＯ）
１３５−１〜１３５−ｎ：ＲＦ移相器
１３６−１〜１３６−ｎ：ＲＦ分配器（ＳＰＬ）
１３８：ＲＦ合波器
１４０：ＣＰＵ
１４２：上りＲＦ信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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