(57)【要約】【課題】パルス幅変調を利用してＲＦ帯の変調信号を生成して送信する。【解決手段】送信シンボルの振幅および位相を表す振幅情報および位相情報に基づいて変調信号を出力する送信装置は、位相情報に基づいて発振信号を生成する発信信号生成器と、発振信号により駆動されるレーザ光源と、振幅情報に基づいてレーザ光源のバイアス電流を制御するバイアス制御部と、レーザ光源の出力光を電気信号に変換する受光器と、受光器の出力信号をフィルタリングして変調信号を出力する帯域通過フィルタを備える。【選択図】図４
2018056823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信シンボルの振幅および位相を表す振幅情報および位相情報に基づいて変調信号を出力する送信装置であって、
前記位相情報に基づいて発振信号を生成する発信信号生成器と、
前記発振信号により駆動されるレーザ光源と、
前記振幅情報に基づいて前記レーザ光源のバイアス電流を制御するバイアス制御部と、
前記レーザ光源の出力光を電気信号に変換する受光器と、
前記受光器の出力信号をフィルタリングして変調信号を出力する帯域通過フィルタと、
を備える送信装置。
【請求項２】
前記受光器と前記帯域通過フィルタとの間に設けられ、前記受光器の出力信号を増幅する増幅器をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記バイアス制御部は、前記帯域通過フィルタの出力信号の振幅が前記振幅情報により表される振幅に対して線形となるように前記振幅情報を補正する振幅補正部を含み、
前記バイアス制御部は、前記振幅補正部により補正された振幅情報に基づいて前記バイアス電流を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項４】
第１の通信装置、第２の通信装置、および前記第１の通信装置と前記第２の通信装置とを接続する光ファイバリンクを備える伝送システムであって、
前記第１の通信装置は、
送信データから送信シンボルの振幅および位相を表す振幅情報および位相情報を生成する変調情報生成部と、
前記位相情報に基づいて発振信号を生成する発信信号生成器と、
前記発振信号により駆動されるレーザ光源と、
前記振幅情報に基づいて前記レーザ光源のバイアス電流を制御するバイアス制御部と、を備え、
前記第２の通信装置は、
前記レーザ光源の出力光を電気信号に変換する受光器と、
前記受光器の出力信号をフィルタリングして変調信号を生成する帯域通過フィルタと、
前記変調信号を出力するアンテナと、を備える
ことを特徴とする伝送システム。
【請求項５】
送信シンボルの振幅および位相を表す振幅情報および位相情報に基づいて変調信号を出力する送信方法であって、
前記位相情報に基づいて発振信号を生成し、
前記振幅情報に基づいてレーザ光源のバイアス電流を制御し、
前記発振信号で前記レーザ光源を駆動し、
受光器を用いて前記レーザ光源の出力光を電気信号に変換し、
帯域通過フィルタを用いて前記受光器の出力信号をフィルタリングして変調信号を生成し、
前記変調信号を出力する、
ことを特徴とする送信方法。
【請求項６】
第１の通信装置から光ファイバリンクを介して第２の通信装置へ光信号を伝送する方法であって、
前記第１の通信装置において、送信データから送信シンボルの振幅および位相を表す振幅情報および位相情報を生成し、
前記第１の通信装置において、前記位相情報に基づいて発振信号を生成し、
前記第１の通信装置において、前記振幅情報に基づいてレーザ光源のバイアス電流を制御し、
前記第１の通信装置において、前記発振信号で前記レーザ光源を駆動し、
前記第２の通信装置において、受光器を用いて前記レーザ光源の出力光を電気信号に変換し、
前記第２の通信装置において、帯域通過フィルタを用いて前記受光器の出力信号をフィルタリングして変調信号を生成し、
前記第２の通信装置において、アンテナを介して前記変調信号を出力する、
ことを特徴とする伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス幅変調を利用して変調信号を送信する送信装置および伝送システムに係わる。
【背景技術】
【０００２】
送信データから変調信号を生成し、無線アンテナを介してその変調信号を出力する送信装置が広く実用化されている。そして、この送信装置が備える増幅器の効率を高くするために、パルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）を利用して変調信号を生成する構成が提案されている。
【０００３】
送信装置は、たとえば、図１に示すように、矩形波変調器１、増幅器２、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）３を備える。矩形波変調器１は、入力変調信号の振幅および位相に対応するＰＷＭ信号を生成する。パルスの幅は、入力変調信号の振幅Ａinに対応する。パルスのタイミング（時間領域におけるパルスの位置）は、入力変調信号の位相φinに対応する。パルス列の繰返し周波数は、送信装置の出力信号のキャリア周波数に相当する。増幅器２は、ＰＷＭ信号を増幅する。ここで、ＰＷＭ信号は２値信号なので、増幅器２は、スイッチング動作によりＰＷＭ信号を増幅することできる。したがって、増幅器２は、例えば、効率のよいＤ級大電力増幅器により実現され得る。ＢＰＦ３は、キャリア周波数成分を抽出する。この構成により、送信装置は、入力変調信号を増幅して送信することができる。このとき、出力信号の位相φoutは、入力変調信号の位相φinと同じであることが好ましい。
【０００４】
このように、増幅器の入力側で入力データ信号をＰＷＭ信号に変換し、増幅器の出力側に帯域通過フィルタを設ける構成においては、増幅器の効率が改善する。なお、ＰＷＭを利用して信号を処理する技術は、例えば、非特許文献１〜３に記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】F. H. Raab, Radio Frequency Pulsewidth Modulation, IEEE Trans on Communications, vol.21, No.8, pp.958-966, August 1973
【非特許文献２】Michael Nielsen et al., An RF Pulse Width Modulator for Switch-Mode Power Amplification of Varying Envelope Signals, Topical Meeting on Silicon Monolithic Integrated Circuit in RF Systems, pp.277-280, 2007 IEEE
【非特許文献３】Michael Nielsen et al., A 2-GHz GaAs HBT RF Pulsewidth Modulator, IEEE Trans on Microwave theory and techniques, vol.56, No.2, pp.300-304, February 2008
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＰＷＭ信号を生成する矩形波変調器１は、送信シンボルの振幅を表す振幅情報信号とキャリア周波数のサイン波信号とを比較するコンパレータを備える。そして、サイン波信号が振幅情報信号よりも高いときに、コンパレータからパルスが出力される。したがって、ＰＷＭ信号のパルス幅は、送信シンボルの振幅に依存する。
【０００７】
ところが、送信装置がＲＦ（Radio Frequency）信号を送信する場合、既存のコンパレータの動作速度は十分ではない。すなわち、既存のコンパレータは、パルス幅を十分に小さくすることはできない。このため、送信装置がＲＦ信号を送信する場合、コンパレータにより生成されるＰＷＭ信号において歪みが発生することがある。
【０００８】
本発明の１つの側面に係わる目的は、パルス幅変調を利用してＲＦ帯の変調信号を生成して送信することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの態様の送信装置は、送信シンボルの振幅および位相を表す振幅情報および位相情報に基づいて変調信号を出力するために、前記位相情報に基づいて発振信号を生成する発信信号生成器と、前記発振信号により駆動されるレーザ光源と、前記振幅情報に基づいて前記レーザ光源のバイアス電流を制御するバイアス制御部と、前記レーザ光源の出力光を電気信号に変換する受光器と、前記受光器の出力信号をフィルタリングして変調信号を出力する帯域通過フィルタと、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
上述の態様によれば、パルス幅変調を利用してＲＦ帯の変調信号を生成して送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】パルス幅変調を利用して変調信号を生成して送信する送信装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係わる送信装置の一例を示す図である。
【図３】パルス幅変調器の一例を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係わる送信装置に実装されるパルス幅変調器の一例を示す図である。
【図５】レーザ光源の特性の一例を示す図である。
【図６】光ＰＷＭ変調器において生成される電流およびレーザ光源の出力光パワーの一例を示す図である。
【図７】レーザ光源により生成される光パルスの一例を示す図である。
【図８】基準バイアス電流を決定する方法の一例を示す図である。
【図９】振幅情報と光パルス幅との関係の一例を示す図である。
【図１０】ルックアップテーブルを作成する方法の一例を示す図である。
【図１１】分散アンテナシステムの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図２は、本発明の実施形態に係わる送信装置の一例を示す。実施形態に係わる送信装置１０は、図２に示すように、変調情報生成部１１、パルス幅変調器１３、増幅器１４、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ：band pass filter）１５、アンテナ１６を備える。なお、送信装置１０は、図２に示していない他の回路要素を備えていてもよい。
【００１３】
送信装置１０には、デジタルデータ信号が入力される。このデジタルデータ信号は、例えば、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号であってもよい。
【００１４】
変調情報生成部１１は、データ信号に基づいて変調情報を生成する。変調情報は、送信シンボルの振幅および位相を表す振幅情報Ａおよび位相情報φを含む。変調情報生成部１１は、この実施例では、Ｉ／Ｑマッパ１２ａおよび振幅／位相計算機１２ｂを備える。Ｉ／Ｑマッパ１２ａは、指定された変調方式（ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭなど）に応じて、入力データ信号からシンボル列を生成する。各シンボルは、Ｉ成分およびＱ成分で表される。振幅／位相計算機１２ｂは、Ｉ／Ｑマッパ１２ａから出力されるＩ成分信号およびＱ成分信号に基づいて、各シンボルの振幅および位相を計算する。なお、変調情報生成部１１は、例えば、プロセッサエレメントおよびメモリを含むプロセッサシステムで実現される。或いは、変調情報生成部１１は、デジタル信号処理器で実現してもよい。
【００１５】
なお、変調情報生成部１１は、Ｉ／Ｑマッパ１２ａを含まなくてもよい。すなわち、変調情報生成部１１は、Ｉ／Ｑマッパを用いることなく、入力データ信号に基づいて送信シンボルの振幅および位相を表す振幅情報および位相情報を生成してもよい。
【００１６】
パルス幅変調器１３は、変調情報生成部１１により生成される振幅情報Ａinおよび位相情報φinに基づいてパルス幅変調信号（以下、ＰＷＭ信号）を生成する。ＰＷＭ信号のパルス幅は、振幅情報に依存する。また、時間領域におけるＰＷＭ信号のパルスの位置（即ち、タイミング）は、位相情報に依存する。ここで、パルス幅変調器１３は、チャネル指示に応じてＰＷＭ信号を生成することができる。チャネル指示は、キャリア周波数の異なる複数の周波数チャネルが多重化される通信システムにおいて送信装置１０が使用する周波数チャネルを指示する。すなわち、チャネル指示は、送信装置１０により送信されるＲＦ変調信号のキャリア周波数を指定する。なお、チャネル指示は、たとえば、ユーザまたはネットワーク管理システムにより生成される。そして、チャネル指示は、送信装置１０が備える不図示のコントローラからパルス幅変調器１３およびＢＰＦ１５に与えられる。
【００１７】
増幅器１４は、パルス幅変調器１３により生成されるＰＷＭ信号を増幅する。ここで、ＰＷＭ信号は２値信号なので、増幅器１４は、スイッチング動作によりＰＷＭ信号を増幅することができる。よって、増幅器２は、例えば、効率のよいＤ級大電力増幅器により実現され得る。ＢＰＦ１５は、チャネル指示に応じて、送信装置１０の出力信号（即ち、送信装置１０から出力されるＲＦ変調信号）のキャリア周波数を通過させる。ＢＰＦ１５の通過帯の幅は、データ信号のビットレートおよび変調方式などに基づいて決められるようにしてもよい。また、ＢＰＦ１５は、例えば、周波数可変帯域通過フィルタにより実現される。
【００１８】
ＢＰＦ１５の出力信号は、アンテナ１６を介して移動局へ送信される。このとき、ＢＰＦ１５の出力信号は、必要に応じて所望の周波数帯にアップコンバートされるようにしてもよい。
【００１９】
上記構成の送信装置１０において、パルス幅変調器１３の入力信号Ｓ(ｔ)は、（１）式で表される。
【００２０】
【数１】
2018056823.tif 000003
Ａinは、振幅情報を表す。φinは、位相情報を表す。
【００２１】
パルス幅変調器１３から出力されるＰＷＭ信号は、増幅器１４により利得Ｇで増幅される。そして、ＢＰＦ１５は、増幅されたＰＷＭ信号からチャネル指示により指定された周波数成分ｆcを抽出する。ＢＰＦ１５は、上述したように、所定の帯域幅の通過帯を有する。なお、以下の記載では、周波数ｆcは、パルス幅変調器１３においてＰＷＭ信号を生成するために使用される発振信号の周波数であるものとする。この場合、ＢＰＦ１５の出力信号Ｓout(t)は、（２）式で表される。
【００２２】
【数２】
2018056823.tif 000004
【００２３】
ＢＰＦ１５は、パルス幅変調器１３および増幅器１４において発生する高次周波数成分を除去する。ここで、説明を簡単にするために、増幅器１４の利得Ｇは「１」であるものとする。そうすると、以下の記載では、増幅器１４がないものとして送信器１０の動作を説明することができる。
【００２４】
図３は、パルス幅変調器１３の一例を示す。パルス幅変調器１３は、この実施例では、図３に示すように、振幅補正部２１、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）２２、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）２３、発振器２４、コンパレータ２５を備える。
【００２５】
振幅補正部２１は、振幅情報Ａinを補正して振幅情報Ａmapを生成する。具体的には、振幅補正部２１は、図２に示すＢＰＦ１５の出力信号の振幅Ａoutが振幅情報Ａinに対して線形になるように、振幅情報Ａinから振幅情報Ａmapを生成する。一例としては、振幅補正部２１は、（３）式でＡinからＡmapを生成してもよい。
【００２６】
【数３】
2018056823.tif 000005
【００２７】
Ｄ／Ａ変換器２２は、振幅情報Ａmapをアナログ信号に変換する。以下では、このアナログ信号を振幅情報信号と呼ぶことがある。すなわち、Ｄ／Ａ変換器２２は、Ｄ／Ａ変換により、振幅情報Ａmapから振幅情報信号Ａmapを生成する。Ｄ／Ａ変換器２３は、位相情報φinをアナログ信号に変換する。以下では、このアナログ信号を位相情報信号と呼ぶことがある。すなわち、Ｄ／Ａ変換器２３は、Ｄ／Ａ変換により、位相情報φinから位相情報信号φinを生成する。
【００２８】
発振器２４は、所定の周波数ｆcの発振信号を生成する。ここで、発振器２４は、チャネル指示に対応する周波数の発振信号を生成してもよい。発振信号の波形は、例えば、サイン波である。発振信号の位相は、位相情報信号φinにより制御される。なお、発振器２４は、例えば、電圧制御発振器（ＶＣＯ：voltage controlled oscillator）により実現される。
【００２９】
コンパレータ２５は、振幅情報信号Ａmapと発振信号との比較に基づいてＰＷＭ信号を生成する。この実施例では、振幅情報信号Ａmapよりも発振信号の方が高いときにパルスが生成される。
【００３０】
図３に示すパルス幅変調器１３により生成されるＰＷＭ信号のスペクトラムは、（４）式に示すフーリエ級数で表される。
【００３１】
【数４】
2018056823.tif 000006
ｙは、パルス幅を表す。また、ωcは、発振器２４により生成される発振信号の角周波数を表す。
【００３２】
パルス幅変調器１３により生成されるＰＷＭ信号は、ＢＰＦ１５によりフィルタリングされる。ここで、ＢＰＦ１５の通過帯の中心周波数は、ｆc（ωc＝２πｆc）であるものとする。そうすると、ＢＰＦ１５の出力信号Ｓoutは、（５）式で表される。
【００３３】
【数５】
2018056823.tif 000007
【００３４】
ここで、振幅補正部２１によりＡinがＡmapに変換される場合、パルス幅ｙは（６）式で表される。
【００３５】
【数６】
2018056823.tif 000008
【００３６】
したがって、（７）式で表されるように、ＢＰＦ１５の出力信号の振幅Ａoutは、振幅情報Ａinに対して線形になる。
【００３７】
【数７】
2018056823.tif 000009
【００３８】
このように、振幅補正部２１は、逆サイン関数を用いて振幅情報Ａinに対して予歪処理を行う。この結果、ＢＰＦ１５の出力信号の振幅Ａoutは、振幅情報Ａinに対して線形である。また、パルス幅変調器１３において位相φは変化しないので、ＢＰＦ１５の出力信号の位相φoutは、位相情報φinと同じである。即ち、（８）式が満たされる。したがって、送信装置１０は、歪みのない信号を送信することができる。
【００３９】
【数８】
2018056823.tif 000010
【００４０】
＜第１の実施形態＞
上述のように、パルス幅変調器１３は、図３に示す例では、コンパレータ２５を用いて振幅情報信号および発振信号からＰＷＭ信号を生成する。ただし、送信装置１０がＲＦ変調信号を送信する場合、既存技術のコンパレータの動作速度は十分ではない。このため、コンパレータ２５により生成されるＰＷＭ信号において歪みが発生することがある。
【００４１】
この問題を解決するために、第１の実施形態においては、パルス幅変調器１３は、光ＰＷＭ信号を生成する光ＰＷＭ変調器およびその光ＰＷＭ信号を電気信号に変換する受光器を備える。
【００４２】
図４は、第１の実施形態に係わる送信装置に実装されるパルス幅変調器１３の一例を示す。なお、パルス幅変調器１３の入力側には、図２に示す変調情報生成部１１が設けられる。また、パルス幅変調器１３の出力側には、図２に示す増幅器１４、ＢＰＦ１５、アンテナ１６が設けられる。
【００４３】
パルス幅変調器１３は、光ＰＷＭ変調器３０および受光器４０を備える。光ＰＷＭ変調器３０は、送信シンボルの振幅情報Ａinおよび位相情報φinに基づいて光ＰＷＭ信号を生成する。受光器４０は、光ＰＷＭ変調器３０により生成される光ＰＷＭ信号を電気信号に変換する。すなわち、パルス幅変調器１３は、振幅情報Ａinおよび位相情報φinに基づいてＰＷＭ信号を生成することができる。なお、受光器４０は、例えば、フォトダイオードにより実現される。
【００４４】
光ＰＷＭ変調器３０は、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）２２、２３、発振器２４、レーザ光源３１、振幅補正部３２、基準バイアス回路３３、加算器３４、バイアスティー回路３５を備える。なお、Ｄ／Ａ変換器２２、２３、発振器２４は、図３および図４において実質的に同じである。
【００４５】
レーザ光源３１は、駆動電流に応じて発光する。この例では、レーザ光源３１の出力光パワーは、図５に示すように、駆動電流に応じて変化する。駆動電流がＩthより小さいときは（カットオフ領域）、出力光パワーは、ゼロであるか非常に小さい。以下の記載では、カットオフ領域における出力光パワーはゼロであるものとする。駆動電流がＩthからＩsの範囲であるときは（リニア領域）、出力光パワーは駆動電流に対して線形に変化する。そして、駆動電流がＩsよりも大きいときは（飽和領域）、出力光パワーは飽和する。
【００４６】
なお、この実施例では、リニア領域において、駆動電流に対する出力光パワーの傾きが十分に大きいことが好ましい。また、飽和領域において、駆動電流に対する出力光パワーの傾きが十分に小さい（または、ほぼフラット）ことが好ましい。
【００４７】
振幅補正部３２は、振幅情報Ａinを補正して振幅情報Ａmapを生成する。ただし、振幅補正部３２によるマッピングは、図３に示す振幅補正部２１とは異なる。振幅補正部３２によるマッピングについては後で記載する。
【００４８】
振幅補正部３２は、例えば、プロセッサエレメントおよびメモリを含むプロセッサシステムで実現される。あるいは、振幅補正部３２は、デジタル信号処理器（ＤＳＰ）で実現してもよい。なお、振幅補正部３２および図２に示す変調情報生成部１１は、１つのプロセッサシステムで実現してもよいし、独立した２個のプロセッサシステムで実現してもよい。
【００４９】
Ｄ／Ａ変換器２２は、振幅補正部３２により生成される振幅情報Ａmapをアナログ信号に変換することにより制御電流Ｉcを生成する。すなわち、振幅補正部３２およびＤ／Ａ変換器２２により、振幅情報Ａinに対応する制御信号Ｉcが生成される。基準バイアス回路３３は、基準バイアス電流Ｉrefを生成する。基準バイアス電流Ｉrefは、レーザ光源３１の動作点を制御する。加算器３４は、基準バイアス電流Ｉrefに制御電流Ｉcを加算してバイアス電流Ｉbを生成する。なお、振幅補正部３２、Ｄ／Ａ変換器２２、基準バイアス回路３３、加算器３４は、振幅情報Ａinに基づいてレーザ光源３１のバイアス電流を制御するバイアス制御部として動作する。
【００５０】
バイアスティー回路３５は、発信器２４から出力される発振信号にバイアス電流Ｉbを加算して駆動電流Ｉdrを生成する。駆動電流Ｉdrは、レーザ光源３１に供給される。したがって、レーザ光源３１は、バイアス電流Ｉbが付加された発振信号によって駆動される。
【００５１】
なお、バイアスティーを用いて信号およびバイアス電流を半導体レーザに供給する構成は、例えば、特開２００３−２２４５２２号公報に記載されている。ただし、この特許文献においては、半導体レーザは、リニア領域で動作するように制御される。
【００５２】
上記構成のパルス幅変調器１３において、光ＰＷＭ変調器３０は、振幅情報Ａinに対応する光パルス幅の光パルス列（すなわち、光ＰＷＭ信号）を生成する。このとき、光ＰＷＭ変調器３０は、振幅情報Ａinに応じてバイアス電流Ｉbを制御することにより、駆動電流Ｉdrを制御する。そして、レーザ光源３１は、駆動電流Ｉdrに応じて光ＰＷＭ信号を出力する。
【００５３】
レーザ光源３１の出力光は、受光器４０により電気信号に変換される。レーザ光源３１と受光器４０との間は、例えば、光ファイバにより光学的に接続される。或いは、レーザ光源３１の出力光は、レンズおよび／またはミラーを含む光学系により受光器４０に導かれるようにしてもよい。
【００５４】
図６は、光ＰＷＭ変調器３０において生成される電流およびレーザ光源３１の出力光パワーの一例を示す。図６（ａ）において、Ｓは、発振器２４により生成される発振信号に起因する電流を表す。Ｉcは、振幅情報Ａinに基づいて振幅補正部３２およびＤ／Ａ変換器２２により生成される制御電流を表す。Ｓ＋Ｉcは、レーザ光源３１に与えられる駆動電流Ｉdrに相当する。なお、この例では、基準バイアス電流Ｉrefはゼロである。
【００５５】
図６（ａ）に示す例では、グラフ上の右方向に向かって、振幅情報Ａinが徐々に大きくなってゆき、それに伴って制御電流Ｉcも徐々に大きくなっている。この結果、レーザ光源３１の駆動電流Ｉdr（Ｓ＋Ｉc）も徐々に大きくなっている。
【００５６】
図６（ｂ）は、レーザ光源３１の出力光パワーを示す。この例では、駆動電流Ｉdr（Ｓ＋Ｉc）が図６（ａ）に示す「１」よりも大きくなると、レーザ光源３１が発光する。
【００５７】
制御電流Ｉcが小さいときは、図６（ｂ）に示すように、光パルス幅は狭い。一方、制御電流Ｉcが大きくなると、光パルス幅も広くなる。ここで、制御電流Ｉcは、振幅情報Ａinに基づいて生成される。すなわち、光ＰＷＭ変調器３０は、振幅情報Ａinに対応するパルス幅の光ＰＷＭ信号を生成する。
【００５８】
図７は、レーザ光源３１により生成される光パルスの一例を示す。図７に示す例では、バイアス電流Ｉbはゼロである。この場合、発振信号に起因する駆動電流がレーザ光源３１に与えられる。また、図面を見やすくするために、飽和領域において、出力光パワーは駆動電流に対してフラットであるものとする。
【００５９】
駆動電流が図５に示す閾値電流Ｉthよりも小さいときは、レーザ光源３１の出力光パワーはゼロである。なお、負の駆動電流がレーザ光源３１に与えられるときも、出力光パワーはゼロである。
【００６０】
駆動電流が閾値電流Ｉthより大きくなると、レーザ光源３１は発光する。そして、駆動電流が閾値電流Ｉsより大きいときは、出力光パワーは飽和してほぼ一定となる。したがって、発振信号に対応する駆動電流がレーザ光源３１に与えられると、図７に示すように、光パルスが生成される。具体的には、発振信号の１周期に対して１個の光パルスが生成される。
【００６１】
上述の光パルスの幅は、レーザ光源３１のバイアス電流Ｉbを用いて制御され得る。すなわち、光ＰＷＭ変調器３０は、バイアス電流Ｉbを利用して光パルスの幅を制御することができる。なお、バイアス電流Ｉbは、基準バイアス電流Ｉrefに制御電流Ｉcを加算することで生成される。
【００６２】
基準バイアス電流Ｉrefは、例えば、振幅情報Ａinがゼロであるときにレーザ光源３１から出力される光パルスの幅がゼロになるように決定される。ここで、この例では、振幅情報Ａinがゼロであるときに、振幅補正部３２により生成される振幅情報Ａmapもゼロであるものとする。この場合、基準バイアス回路３３は、例えば、図８に示すように、振幅情報Ａinがゼロであるときに駆動電流Ｉdrのピークが閾値電流Ｉthと一致するように、基準バイアス電流Ｉrefを生成してもよい。なお、図８に示す例では、負の基準バイアス電流が生成されている。
【００６３】
光ＰＷＭ変調器３０は、振幅情報Ａinに応じて制御電流Ｉcを生成する。すなわち、振幅補正部３２は、振幅情報Ａinから振幅情報Ａmapを生成する。振幅情報Ａinから振幅情報Ａmapを生成する方法については、後で説明する。そして、Ｄ／Ａ変換器２２は、振幅情報Ａmapをアナログ信号に変換することにより制御電流Ｉcを生成する。この場合、制御電流Ｉcは、振幅情報Ａmapに比例するようにしてもよい。
【００６４】
光ＰＷＭ変調器３０は、基準バイアス電流Ｉrefに制御電流Ｉcを加算することでレーザ光源３１のバイアス電流Ｉbを生成する。ここで、基準バイアス電流Ｉrefは、実質的に一定である。すなわち、バイアス電流Ｉbは、制御電流Ｉcによって制御され得る。したがって、光ＰＷＭ変調器３０は、振幅情報Ａinに基づいて制御電流Ｉcを変化させることで、振幅情報Ａinに対応するバイアス電流Ｉbを生成することができる。
【００６５】
図９は、振幅情報Ａinと光パルス幅との関係を示す。この実施例では、図８に示す方法で基準バイアス電流Ｉrefが調整されているものとする。
【００６６】
振幅情報Ａinが小さいときは、制御電流Ｉcも小さい。この場合、図９（ａ）に示すように、駆動電流Ｉdrのピークは、レーザ光源３１の閾値電流Ｉthを少しだけ超える。ここで、駆動電流Ｉdrが閾値電流Ｉthよりも高いときに、レーザ光源３１から光パルスが出力される。したがって、レーザ光源３１から出力される光パルスの幅は狭い。
【００６７】
図９（ａ）に示す状態と比較して振幅情報Ａinが大きくなると、制御電流Ｉcが増加する。そうすると、図９（ｂ）に示すように、駆動電流Ｉdrが増加し、駆動電流Ｉdrが閾値電流Ｉthよりも高くなる期間が長くなる。この結果、レーザ光源３１から出力される光パルスの幅は広くなる。
【００６８】
図９（ｂ）に示す状態と比較して振幅情報Ａinがさらに大きくなると、制御電流Ｉcもさらに増加する。そうすると、図９（ｃ）に示すように、駆動電流Ｉdrがさらに増加し、駆動電流Ｉdrが閾値電流Ｉthよりも高くなる期間がさらに長くなる。この結果、レーザ光源３１から出力される光パルスの幅はさらに広くなる。
【００６９】
このように、光ＰＷＭ変調器３０は、振幅情報Ａinに基づいて光パルス幅を制御することができる。具体的には、振幅情報Ａinが小さいときには、幅の狭い光パルスが生成され、振幅情報Ａinが大きいときには、幅の広い光パルスが生成される。
【００７０】
光ＰＷＭ変調器３０は、振幅情報Ａinが小さいときに光パルス幅が狭くなり、且つ、振幅情報Ａinが大きいときに光パルス幅が広くなるように、振幅補正部３２を用いて振幅情報Ａinから振幅情報Ａmapを生成する。具体的には、振幅補正部３２は、図２に示すＢＰＦ１５の出力信号の振幅Ａoutが振幅情報Ａinに対して線形となるように、振幅情報Ａinから振幅情報Ａmapを生成する。
【００７１】
振幅補正部３２は、例えば、振幅情報Ａinから振幅情報Ａmapを生成するためのマッピングデータを格納するルックアップテーブルを備える。この場合、振幅補正部３２は、振幅情報Ａinでルップアップテーブルにアクセスすることで、対応する振幅情報Ａmapを取得する。ルップアップテーブルは、例えば、振幅補正部３２の中に実装される。或いは、ルップアップテーブルは、振幅補正部３２がアクセス可能なメモリ内に実装されるようにしてもよい。
【００７２】
図１０は、ルックアップテーブルを作成する方法の一例を示す。なお、パルス幅変調器１３は、図４に示す構成を有する。
【００７３】
振幅情報生成器４１は、パラメータ計算機４３から与えられる指示に基づいて振幅情報Ａinを生成する。この振幅情報Ａinは、振幅情報生成器４１からパルス幅変調器１３に与えられる。位相情報φinは、一定であるものとする。振幅モニタ４２は、ＢＰＦ１５から出力されるＲＦ変調信号の振幅Ａoutをモニタする。パラメータ計算機４３は、ゼロから所定の最大振幅まで振幅情報Ａinを少しずつ変化させながら、振幅モニタ４２によるモニタ結果を取得する。パラメータ計算機４３は、振幅Ａoutが振幅情報Ａinに対して線形となるように、ＡinからＡmapを生成するためのパラメータを計算する。そして、この計算結果は、ルックアップテーブル３６に格納される。
【００７４】
このように、第１の実施形態に係わる送信装置１０は、図４に示すパルス幅変調器１３を備える。パルス幅変調器１３は、振幅情報Ａinに対応するパルス幅の光ＰＷＭ信号を生成する。この光ＰＷＭ信号は、電気ＰＷＭ信号に変換された後、ＢＰＦ１５によりフィルタリングされる。このとき、ＢＰＦ１５の出力信号の振幅Ａoutが振幅情報Ａinに対して線形となるように、振幅情報Ａinは振幅補正部３２により振幅情報Ａmapにマッピングされる。したがって、送信装置１０は、歪みのない（または、歪みの小さい）ＲＦ変調信号を送信することができる。
【００７５】
また、第１の実施形態に係わる送信装置１０は、図３に示すコンパレータ２５の代わりに、レーザ光源３１および受光器４０を用いてＰＷＭ信号を生成する。ここで、コンパレータ２５の動作速度は、ＲＦ信号に対して十分でないことがある。これに対して、レーザ光源３１および受光器４０の動作速度はＲＦ信号に対して十分に高い。よって、第１の実施形態によれば、パルス幅変調器１３における信号の歪みが抑制される。
【００７６】
尚、上述の実施例では、図１０に示す方法でルックアップテーブルが作成されるが、本発明はこの方法に限定されるものではない。例えば、振幅情報Ａinから振幅情報Ａmapを生成するためのマッピングデータは、シミュレーションで決定してもよい。この場合、マッピングデータは、レーザ光源３１の特性、受光器４０の特性、発振信号の振幅などに基づいて生成される。また、振幅情報Ａinから振幅情報Ａmapへのマッピングは、ルックアップテーブルを使用する方法に限定されるものではない。例えば、振幅情報Ａinから振幅情報Ａmapへのマッピング関数が決定されているケースでは、振幅補正部３２は、そのマッピング関数を利用して振幅情報Ａinから振幅情報Ａmapを計算してもよい。
【００７７】
図４に示す実施例では、位相情報φinは、Ｄ／Ａ変換器２３によりアナログ信号に変換された後、発振器２４に与えられる。そして、発振器２４は、位相情報φinに対応する位相を有する発振信号を生成する。ただし、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、送信装置１０は、Ｄ／Ａ変換器２３および発振器２４の代わりに、Ｄ／Ａ変換器２３および発振器２４の組合せと同等の機能を有する高速Ｄ／Ａ変換器を備える構成であってもよい。この場合、高速Ｄ／Ａ変換器は、位相情報φinに対応する位相を有する発振信号を生成する。また、この高速Ｄ／Ａ変換器は、例えば、ＲＦ−Ｄ／Ａ変換器により実現される。
【００７８】
＜第２の実施形態＞
無線通信システムを構築するためのコストを削減する技術の１つとして、分散アンテナシステム（ＤＡＳ：Distributed Antenna System）が実用化されている。分散アンテナシステムにおいては、送信信号を処理する信号処理装置と無線信号を出力する無線装置とが分離されている。信号処理装置は、「デジタル処理ユニット」と呼ばれることがある。無線装置は、「遠隔無線ユニット（ＲＲＵ：Remote Radio Unit）」または「遠隔無線ヘッド（ＲＲＨ：Remote Radio Head）」と呼ばれることがある。
【００７９】
図１１は、分散アンテナシステムの一例を示す。この実施例では、分散アンテナシステムは、図１１に示すように、デジタル信号処理ユニット５０および遠隔無線ユニット６０を備える。デジタル信号処理ユニット５０および遠隔無線ユニット６０は、光ファイバリンク７０により接続されている。光ファイバリンク７０上には、光増幅器が設けられていてもよい。また、１台のデジタル信号処理ユニット５０に対して複数の遠隔無線ユニット６０が接続されていてもよい。
【００８０】
デジタル処理ユニット５０は、無線周波数（又は、中間周波数）の変調光信号を遠隔無線ユニット６０へ送信する。デジタル処理ユニット５０と遠隔無線ユニット６０との間の伝送は、光ファイバ無線（ＲｏＦ：Radio over Fiber）により実現される。光ファイバ無線システムにおいては、光ファイバを介して無線周波数信号（又は、中間周波数信号）が伝送される。
【００８１】
デジタル処理ユニット５０は、図１１に示すように、変調情報生成部１１および光ＰＷＭ変調器３０を備える。変調情報生成部１１は、図２を参照しながら説明したように、送信シンボルの振幅情報Ａinおよび位相情報φinを生成する。光ＰＷＭ変調器３０は、図４を参照しながら説明したように、レーザ光源３１を用いて、幅情報Ａinおよび位相情報φinに基づいて光ＰＷＭ信号を生成する。光ＰＷＭ信号のパルス幅は、図９に示すように、振幅情報Ａinに依存する。光パルスのタイミングは、位相情報φinに依存する。そして、光ＰＷＭ変調器３０により生成される光ＰＷＭ信号は、光ファイバリンク７０を介して遠隔無線ユニット６０へ伝送される。
【００８２】
遠隔無線ユニット６０は、受光器４０、増幅器１４、ＢＰＦ１５、およびアンテナ１６を備える。受光器４０は、図４を参照しながら説明したように、レーザ光源３１から出力される光ＰＷＭ信号を電気信号に変換する。受光器４０から出力されるＰＷＭ信号は、増幅器１４により増幅された後、ＢＰＦ１５によりフィルタリングされる。この結果、振幅情報Ａinおよび位相情報φinに対応する振幅および位相を有するＲＦ変調信号が生成される。このＲＦ変調信号は、アンテナ１６を利用して移動局へ送信される。
【００８３】
このように、第２の実施形態に係わる伝送システムでは、振幅情報および位相情報に基づいてＰＷＭ信号を生成する機能の一部がデジタル処理ユニット５０に実装され、残りの機能が遠隔無線ユニット６０に設けられる。具体的には、振幅情報および位相情報に基づいて光ＰＷＭ信号を生成する機能がデジタル処理ユニット５０に実装され、その光ＰＷＭ信号を電気信号に変換する機能が遠隔無線ユニット６０に設けられる。ここで、光ＰＷＭ信号の品質は、長距離伝送においても劣化が少ない。したがって、第２の実施形態によれば、デジタル処理ユニット５０と遠隔無線ユニット６０との間の距離が大きい大規模分散アンテナシステムを実現することができる。
【００８４】
なお、上述の実施例では、光ファイバ無線システムにおいて第２の実施形態の伝送システムが使用されているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、第２の実施形態は、１組の通信装置の一方に光ＰＷＭ変調器３０が実装され、他方の通信措置に受光器４０が実装される構成に適用され得る。
【符号の説明】
【００８５】
１０  送信装置
１１  変調情報生成部
１３  パルス幅変調器
１４  増幅器
１５  帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
２２、２３  Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）
２４  発振器
３０  光ＰＷＭ変調器
３１  レーザ光源
３２  振幅補正部
３３  基準バイアス回路
３４  加算器
４０  受光器
５０  デジタル処理ユニット
６０  遠隔無線ユニット（ＲＲＵ）
７０  光ファイバリンク
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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