(57)【要約】【課題】変調方式によらず、信号の周波数を変換して送信する回路の部品点数を削減する。【解決手段】信号送信装置３０において、Ｏ／Ｅ変換器３１０は受信した光信号を電気信号に変換し、バンドパスフィルタ３２０は、電気信号から無線によって送信する対象の信号が含まれている周波数帯域を抽出する。抽出された信号は、可変利得増幅器３３０により増幅させた後、逓倍器３４０により逓倍される。逓倍された信号は、可変利得増幅器３５０により増幅させ、送信用高出力増幅器３６０により電力レベルを上昇させた後、バンドパスフィルタ３７０によって無線信号として送信する周波数帯域が抽出され、アンテナ３８０によって送信される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送路を介してアナログの信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信した前記信号の周波数を逓倍する逓倍部とを備え、
前記逓倍部によって周波数が逓倍された前記信号を送信信号として出力する、
ことを特徴とする信号送信装置。
【請求項２】
伝送路を介してアナログの信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信した前記信号から所定の周波数帯域の信号を抽出する第１フィルタ部と、
前記第１フィルタ部によって抽出された前記信号の周波数を逓倍する逓倍部と、
前記逓倍部によって周波数が逓倍された前記信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部によって増幅された前記信号から送信周波数帯域の信号を抽出する第２フィルタ部と、
前記第２フィルタ部によって抽出された前記送信周波数帯域の前記信号を送信する送信部と、
を備えることを特徴とする信号送信装置。
【請求項３】
局発信号を発生させる局発信号生成部と、
前記局発信号生成部が発生させた前記局発信号により、前記逓倍部によって周波数が逓倍された前記信号を周波数変換するミキサ部とをさらに備え、
前記増幅部は前記ミキサ部により周波数変換された前記信号を増幅する、
ことを特徴とする請求項２に記載の信号送信装置。
【請求項４】
前記第１フィルタ部、及び、前記逓倍部の組を複数備え、さらに、
前記受信部によって受信した信号を複数の前記第１フィルタ部全てに出力する分配部と、
複数の前記逓倍部によって周波数が逓倍された前記信号を合成して前記増幅部に出力する合成部とを備え、
複数の前記第１フィルタ部が抽出する周波数帯域はそれぞれ異なり、
複数の前記逓倍部における逓倍数はそれぞれ、あるいは、一部が異なる、
ことを特徴とする請求項２に記載の信号送信装置。
【請求項５】
前記第１フィルタ部、及び、前記逓倍部の組を複数備え、さらに、
前記受信部によって受信した信号を複数の前記第１フィルタ部のいずれかに出力する第１の切替部と、
複数の前記逓倍部からの出力を合成した信号を前記増幅部に出力する合成部とを備え、
複数の前記逓倍部における逓倍数はそれぞれ異なる、
ことを特徴とする請求項２に記載の信号送信装置。
【請求項６】
前記合成部に代えて、複数の前記逓倍部のいずれかから出力された信号を前記増幅部に出力する第２の切替部を備える、
ことを特徴とする請求項５に記載の信号送信装置。
【請求項７】
前記受信部によって受信した信号を前記逓倍部または前記増幅部に出力するスイッチ部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の信号送信装置。
【請求項８】
前記受信部は、前記伝送路を介してデジタルの信号を受信し、
前記受信部によって受信したデジタルの前記信号をアナログに変換して前記第１フィルタ部に出力するデジタルアナログ変換部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の信号送信装置。
【請求項９】
前記第１フィルタ部において抽出する周波数帯域、前記第２フィルタ部において抽出する周波数帯域、前記増幅部における増幅のレベル、あるいは、前記逓倍部における逓倍数のいずれかまたは２以上を指示する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の信号送信装置。
【請求項１０】
前記伝送路は光ファイバであり、
前記送信部は前記信号を無線により送信する、
ことを特徴とする請求項１から請求項９に記載の信号送信装置。
【請求項１１】
伝送路を介してアナログの信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信した前記信号から所定の周波数帯域の信号を抽出する第１フィルタ部と、
前記第１フィルタ部によって抽出された前記信号を増幅する第１利得増幅部と、
前記第１利得増幅部によって増幅された前記信号の周波数を逓倍する逓倍部と、
前記逓倍部によって周波数が逓倍された前記信号を増幅する第２利得増幅部と、
前記第２利得増幅部によって増幅された前記信号の電力レベルを増幅する出力増幅部と、
前記出力増幅部によって電力レベルが増幅された前記信号から送信周波数帯域の信号を抽出する第２フィルタ部と、
前記第２フィルタ部によって抽出された前記送信周波数帯域の前記信号を送信する送信部と、
を備えることを特徴とする信号送信装置。
【請求項１２】
周波数変調信号を生成する信号処理装置であって、
信号送信装置における信号の逓倍数に応じて周波数間隔が圧縮された異なる周波数の複数の信号それぞれを発生させる複数の局発信号生成部と、
複数の前記局発信号生成部が発生させる前記局発信号から、送信データに応じた周波数の前記局発信号を選択する周波数選択部と、
前記周波数選択部によって選択された前記局発信号を前記信号送信装置へ送信する送信部と、
を備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項１３】
位相変調信号を生成する信号処理装置であって、
局発信号を発生させる局発信号生成部と、
信号送信装置における信号の逓倍数に応じて相互の位相差を圧縮した複数の位相のうち、送信データに対応した前記位相により前記局発信号を変調する変調部と、
前記変調部によって生成された前記信号を前記信号送信装置へ送信する送信部と、
を備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項１４】
振幅変調信号を生成する信号処理装置であって、
局発信号を発生させる局発信号生成部と、
信号送信装置における信号の逓倍数に応じて相互の振幅差を圧縮した複数の振幅のうち、送信データに対応した前記振幅により前記局発信号を変調する変調部と、
前記変調部によって生成された前記信号を前記信号送信装置へ送信する送信部と、
を備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項１５】
直交振幅変調信号を生成する信号処理装置であって、
局発信号を発生させる局発信号生成部と、
信号送信装置における信号の逓倍数に応じて相互の振幅差および位相差を圧縮した複数の振幅及び位相のうち、送信データに対応した前記振幅および前記位相により前記局発信号を変調する変調部と、
前記変調部によって生成された前記信号を前記信号送信装置へ送信する送信部と、
を備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項１６】
請求項１から請求項１１のいずれかの項に記載の前記信号送信装置と、請求項１２から請求項１５のいずれかの項に記載の前記信号処理装置とからなる信号送信システム。
【請求項１７】
信号送信装置に用いられる信号送信方法であって、
伝送路を介してアナログの信号を受信する受信ステップと、
前記受信ステップにおいて受信した前記信号の周波数を逓倍する逓倍ステップと、
前記逓倍ステップにおいて周波数が逓倍された前記信号を送信信号として出力する出力ステップと、
を有することを特徴とする信号送信方法。
【請求項１８】
信号送信装置に用いられる信号送信方法であって、
伝送路を介してアナログの信号を受信する受信ステップと、
前記受信ステップにおいて受信した前記信号から所定の周波数帯域の信号を抽出する第１フィルタリングステップと、
前記第１フィルタリングステップにおいて抽出された前記信号の周波数を逓倍する逓倍ステップと、
前記逓倍ステップにおいて周波数が逓倍された前記信号を増幅する増幅ステップと、
前記増幅ステップにおいて増幅された前記信号から送信周波数帯域の信号を抽出する第２フィルタリングステップと、
前記第２フィルタリングステップにおいて抽出された前記送信周波数帯域の前記信号を送信する送信ステップと、
を有することを特徴とする信号送信方法。
【請求項１９】
周波数変調信号を生成する信号処理装置に用いられる信号生成方法であって、
信号送信装置における信号の逓倍数に応じて周波数間隔が圧縮された異なる周波数複数の局発信号を発生させる信号発生ステップと、
前記信号発生ステップにおいて発生させた複数の前記局発信号から、送信データに応じた周波数の前記局発信号を選択する周波数選択ステップと、
前記周波数選択ステップにおいて選択された前記局発信号を前記信号送信装置へ送信する送信ステップと、
を有することを特徴とする信号生成方法。
【請求項２０】
位相変調信号を生成する信号処理装置に用いられる信号生成方法であって、
局発信号を発生させる信号発生ステップと、
信号送信装置における信号の逓倍数に応じて相互の位相差を圧縮した複数の位相のうち、送信データに対応した前記位相により前記局発信号を変調する変調ステップと、
前記変調ステップにおいて生成された前記信号を前記信号送信装置へ送信する送信ステップと、
を有することを特徴とする信号生成方法。
【請求項２１】
振幅変調信号を生成する信号処理装置に用いられる信号生成方法であって、
局発信号を発生させる信号発生ステップと、
信号送信装置における信号の逓倍数に応じて相互の振幅差を圧縮した複数の振幅のうち、送信データに対応した前記振幅により前記局発信号を変調する変調ステップと、
前記変調ステップにおいて生成された前記信号を前記信号送信装置へ送信する送信ステップと、
を有することを特徴とする信号生成方法。
【請求項２２】
直交振幅変調信号を生成する信号処理装置に用いられる信号生成方法であって、
局発信号を発生させる信号発生ステップと、
信号送信装置における信号の逓倍数に応じて相互の振幅差および位相差を圧縮した複数の振幅及び位相のうち、送信データに対応した前記振幅および前記位相により前記局発信号を変調する変調ステップと、
前記変調ステップにおいて生成された前記信号を前記信号送信装置へ送信する送信ステップと、
を有することを特徴とする信号生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号送信装置、信号処理装置、信号送信システム、信号送信方法及び信号生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベースバンド信号の周波数を変換して送信する技術として、例えば、非特許文献１には、ミキサにより、低い周波数帯域のベースバンド信号を、電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）によって発生させた局発信号を用いてアップコンバートし、搬送周波数へ変換することが記載されている。一方、非特許文献２には、広帯域なＦＭ変調信号を回路で実現することが難しいため、狭帯域ＦＭ信号を生成した後、周波数逓倍器を用いて、指定された変調指数が得られるまで搬送波周波数及び変調指数をＮ逓倍する間接ＦＭ方式が記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】伊藤信之，「携帯電話用RF-ICの進化と技術」，ＲＦワールド，Ｎｏ．２，ＣＱ出版社，ｐｐ．５７−６７，２００８年
【非特許文献２】植松友彦，「よくわかる通信工学」，オーム社，ｐｐ．７２−７９，１９９５年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１に記載の技術のように、ミキサにより、低い周波数帯域のベースバンド信号を、局発信号を用いてアップコンバートし、搬送周波数へ変換する場合、ＶＣＯの発振周波数を安定化するための位相同期ループ（ＰＬＬ）が別途必要であったり、ミキサのＬＯ信号の電力が大きいため、ＬＯ信号リークを除去するためバランス型ミキサ構成にする等の工夫が必要であったりするため、部品点数が多いという問題があった。また、非特許文献２は、広帯域のＦＭ信号の生成のみを想定している。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、変調方式によらず、信号の周波数を変換して送信する回路の部品点数を削減することができる信号送信装置、信号処理装置、信号送信システム、信号送信方法及び信号生成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明は、伝送路を介してアナログの信号を受信する受信部と、前記受信部によって受信した前記信号の周波数を逓倍する逓倍部とを備え、前記逓倍部によって周波数が逓倍された前記信号を送信信号として出力する、ことを特徴とする信号送信装置である。
【０００７】
また、本発明は、伝送路を介してアナログの信号を受信する受信部と、前記受信部によって受信した前記信号から所定の周波数帯域の信号を抽出する第１フィルタ部と、前記第１フィルタ部によって抽出された前記信号の周波数を逓倍する逓倍部と、前記逓倍部によって周波数が逓倍された前記信号を増幅する増幅部と、前記増幅部によって増幅された前記信号から送信周波数帯域の信号を抽出する第２フィルタ部と、前記第２フィルタ部によって抽出された前記送信周波数帯域の前記信号を送信する送信部と、を備えることを特徴とする信号送信装置である。
【０００８】
また、本発明は、上述した信号送信装置であって、局発信号を発生させる局発信号生成部と、前記局発信号生成部が発生させた前記局発信号により、前記逓倍部によって周波数が逓倍された前記信号を周波数変換するミキサ部とをさらに備え、前記増幅部は前記ミキサ部により周波数変換された前記信号を増幅する、ことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上述した信号送信装置であって、前記第１フィルタ部、及び、前記逓倍部の組を複数備え、さらに、前記受信部によって受信した信号を複数の前記第１フィルタ部全てに出力する分配部と、複数の前記逓倍部によって周波数が逓倍された前記信号を合成して前記増幅部に出力する合成部とを備え、複数の前記第１フィルタ部が抽出する周波数帯域はそれぞれ異なり、複数の前記逓倍部における逓倍数はそれぞれ、あるいは、一部が異なる、ことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上述した信号送信装置であって、前記第１フィルタ部、及び、前記逓倍部の組を複数備え、さらに、前記受信部によって受信した信号を複数の前記第１フィルタ部のいずれかに出力する第１の切替部と、複数の前記逓倍部からの出力を合成した信号を前記増幅部に出力する合成部とを備え、複数の前記逓倍部における逓倍数はそれぞれ異なる、ことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上述した信号送信装置であって、前記合成部に代えて、複数の前記逓倍部のいずれかから出力された信号を前記増幅部に出力する第２の切替部を備える、ことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上述した信号送信装置であって、前記受信部によって受信した信号を前記逓倍部または前記増幅部に出力するスイッチ部をさらに備える、ことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上述した信号送信装置であって、前記受信部は、前記伝送路を介してデジタルの信号を受信し、前記受信部によって受信したデジタルの前記信号をアナログに変換して前記第１フィルタ部に出力するデジタルアナログ変換部をさらに備える、ことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、上述した信号送信装置であって、前記第１フィルタ部において抽出する周波数帯域、前記第２フィルタ部において抽出する周波数帯域、前記増幅部における増幅のレベル、あるいは、前記逓倍部における逓倍数のいずれかまたは２以上を指示する制御部をさらに備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、上述した信号送信装置であって、前記伝送路は光ファイバであり、前記送信部は前記信号を無線により送信する、ことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、伝送路を介してアナログの信号を受信する受信部と、前記受信部によって受信した前記信号から所定の周波数帯域の信号を抽出する第１フィルタ部と、前記第１フィルタ部によって抽出された前記信号を増幅する第１利得増幅部と、前記第１利得増幅部によって増幅された前記信号の周波数を逓倍する逓倍部と、前記逓倍部によって周波数が逓倍された前記信号を増幅する第２利得増幅部と、前記第２利得増幅部によって増幅された前記信号の電力レベルを増幅する出力増幅部と、前記出力増幅部によって電力レベルが増幅された前記信号から送信周波数帯域の信号を抽出する第２フィルタ部と、前記第２フィルタ部によって抽出された前記送信周波数帯域の前記信号を送信する送信部と、を備えることを特徴とする信号送信装置である。
【００１７】
また、本発明は、周波数変調信号を生成する信号処理装置であって、信号送信装置における信号の逓倍数に応じて周波数間隔が圧縮された異なる周波数の複数の信号それぞれを発生させる複数の局発信号生成部と、複数の前記局発信号生成部が発生させる前記局発信号から、送信データに応じた周波数の前記局発信号を選択する周波数選択部と、前記周波数選択部によって選択された前記局発信号を前記信号送信装置へ送信する送信部と、を備えることを特徴とする信号処理装置である。
【００１８】
また、本発明は、位相変調信号を生成する信号処理装置であって、局発信号を発生させる局発信号生成部と、信号送信装置における信号の逓倍数に応じて相互の位相差を圧縮した複数の位相のうち、送信データに対応した前記位相により前記局発信号を変調する変調部と、前記変調部によって生成された前記信号を前記信号送信装置へ送信する送信部と、を備えることを特徴とする信号処理装置である。
【００１９】
また、本発明は、振幅変調信号を生成する信号処理装置であって、局発信号を発生させる局発信号生成部と、信号送信装置における信号の逓倍数に応じて相互の振幅差を圧縮した複数の振幅のうち、送信データに対応した前記振幅により前記局発信号を変調する変調部と、前記変調部によって生成された前記信号を前記信号送信装置へ送信する送信部と、を備えることを特徴とする信号処理装置である。
【００２０】
また、本発明は、直交振幅変調信号を生成する信号処理装置であって、局発信号を発生させる局発信号生成部と、信号送信装置における信号の逓倍数に応じて相互の振幅差および位相差を圧縮した複数の振幅及び位相のうち、送信データに対応した前記振幅および前記位相により前記局発信号を変調する変調部と、前記変調部によって生成された前記信号を前記信号送信装置へ送信する送信部と、を備えることを特徴とする信号処理装置である。
【００２１】
また、本発明は、上述したいずれかの信号送信装置と、上述したいずれかの信号処理装置とからなる信号送信システムである。
【００２２】
また、本発明は、信号送信装置に用いられる信号送信方法であって、伝送路を介してアナログの信号を受信する受信ステップと、前記受信ステップにおいて受信した前記信号の周波数を逓倍する逓倍ステップと、前記逓倍ステップにおいて周波数が逓倍された前記信号を送信信号として出力する出力ステップと、を有することを特徴とする信号送信方法である。
【００２３】
また、本発明は、信号送信装置に用いられる信号送信方法であって、伝送路を介してアナログの信号を受信する受信ステップと、前記受信ステップにおいて受信した前記信号から所定の周波数帯域の信号を抽出する第１フィルタリングステップと、前記第１フィルタリングステップにおいて抽出された前記信号の周波数を逓倍する逓倍ステップと、前記逓倍ステップにおいて周波数が逓倍された前記信号を増幅する増幅ステップと、前記増幅ステップにおいて増幅された前記信号から送信周波数帯域の信号を抽出する第２フィルタリングステップと、前記第２フィルタリングステップにおいて抽出された前記送信周波数帯域の前記信号を送信する送信ステップと、を有することを特徴とする信号送信方法である。
【００２４】
また、本発明は、周波数変調信号を生成する信号処理装置に用いられる信号生成方法であって、信号送信装置における信号の逓倍数に応じて周波数間隔が圧縮された異なる周波数複数の局発信号を発生させる信号発生ステップと、前記信号発生ステップにおいて発生させた複数の前記局発信号から、送信データに応じた周波数の前記局発信号を選択する周波数選択ステップと、前記周波数選択ステップにおいて選択された前記局発信号を前記信号送信装置へ送信する送信ステップと、を有することを特徴とする信号生成方法である。
【００２５】
また、本発明は、位相変調信号を生成する信号処理装置に用いられる信号生成方法であって、局発信号を発生させる信号発生ステップと、信号送信装置における信号の逓倍数に応じて相互の位相差を圧縮した複数の位相のうち、送信データに対応した前記位相により前記局発信号を変調する変調ステップと、前記変調ステップにおいて生成された前記信号を前記信号送信装置へ送信する送信ステップと、を有することを特徴とする信号生成方法である。
【００２６】
また、本発明は、振幅変調信号を生成する信号処理装置に用いられる信号生成方法であって、局発信号を発生させる信号発生ステップと、信号送信装置における信号の逓倍数に応じて相互の振幅差を圧縮した複数の振幅のうち、送信データに対応した前記振幅により前記局発信号を変調する変調ステップと、前記変調ステップにおいて生成された前記信号を前記信号送信装置へ送信する送信ステップと、を有することを特徴とする信号生成方法である。
【００２７】
また、本発明は、直交振幅変調信号を生成する信号処理装置に用いられる信号生成方法であって、局発信号を発生させる信号発生ステップと、信号送信装置における信号の逓倍数に応じて相互の振幅差および位相差を圧縮した複数の振幅及び位相のうち、送信データに対応した前記振幅および前記位相により前記局発信号を変調する変調ステップと、前記変調ステップにおいて生成された前記信号を前記信号送信装置へ送信する送信ステップと、を有することを特徴とする信号生成方法である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、信号の変調方式によらず、信号の周波数を変換して送信する回路の部品点数を削減することができる。
加えて、信号の変調方式に応じて、以下のような効果がある。すなわち、周波数変調方式を用いた信号の場合、信号の送信元との間の伝送路における該信号の占有帯域幅を、信号の送信先との間の伝送路における占有帯域幅よりも低減することが可能となる。また、位相変調方式を用いた信号の場合、電力が搬送波周波数近傍に集中するため、周波数帯域外信号の電力レベルを低減することができ、かつ振幅変動の少ない信号で伝送路上を伝送することができる。また、振幅変調方式を用いた信号の場合、伝送路での振幅のダイナミックレンジを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態による信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第２の実施形態による信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図３】第３の実施形態による信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図４】第４の実施形態による信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図５】第５の実施形態による信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図６】第６の実施形態による信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図７】周波数を逓倍した場合の使用帯域の変化を示す図である。
【図８】ＦＳＫを用いた場合の信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図９】ＦＳＫ信号のスペクトラムを示す図である。
【図１０】ＰＳＫを用いた場合の信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】ＰＳＫを用いた場合の他の信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】ＰＳＫを用いた場合のさらに他の信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】４逓倍時のＰＳＫの信号点配置を示す図である。
【図１４】４逓倍時のＰＳＫ信号の位相と時間波形を示す図である。
【図１５】４逓倍時のＰＳＫ信号のスペクトラムを示す図である。
【図１６】８逓倍時のＰＳＫの信号点配置を示す図である。
【図１７】８逓倍時のＰＳＫ信号の位相と時間波形を示す図である。
【図１８】８逓倍時のＰＳＫ信号のスペクトラムを示す図である。
【図１９】１６逓倍時のＰＳＫの信号点配置を示す図である。
【図２０】１６逓倍時のＰＳＫ信号の位相と時間波形を示す図である。
【図２１】１６逓倍時のＰＳＫ信号のスペクトラムを示す図である。
【図２２】ＡＳＫを用いた場合の信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２３】２逓倍器の出力電力を示す図である。
【図２４】４逓倍時の１６ＱＡＭ信号の信号配置点を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３１】
まず、本発明の第１の実施形態による信号送信装置について説明する。
図１は、第１の実施形態による信号送信装置３０の機能ブロック図である。同図において、信号送信装置３０は、電気信号を生成する信号処理部１１、及び、信号処理部１１が生成した電気信号を光信号に変換する電気光変換器（以下、「Ｅ／Ｏ変換器」と記載）１３を備えた信号処理装置１０と光ファイバネットワーク２０を介して接続され、光電気変換器（以下、「Ｏ／Ｅ変換器」と記載）３１０、バンドパスフィルタ３２０、可変利得増幅器３３０、逓倍器３４０、可変利得増幅器３５０、送信用高出力増幅器３６０、バンドパスフィルタ３７０、及び、アンテナ３８０を備えて構成される。
【００３２】
Ｏ／Ｅ変換器３１０は、光ファイバネットワーク２０から受信した光信号を電気信号に変換する。バンドパスフィルタ３２０は、Ｏ／Ｅ変換器３１０より出力された電気信号から、所定の周波数帯域の周波数成分を通過させる。可変利得増幅器３３０は、バンドパスフィルタ３２０から出力された信号を設定された利得で増幅する。逓倍器３４０は、可変利得増幅器３３０から出力された信号の周波数をＮ逓倍（Ｎは２以上の整数）する。可変利得増幅器３５０は、逓倍器３４０から出力された信号を、設定された利得で増幅する。送信用高出力増幅器３６０は、可変利得増幅器３５０から出力された信号の電力レベルを、無線信号として出力可能なレベルまで増幅させる。バンドパスフィルタ３７０は、送信用高出力増幅器３６０より出力された信号から、所定の周波数帯域の周波数成分を通過させる。アンテナ３８０は、バンドパスフィルタ３７０から出力された信号を無線により送信する。
【００３３】
次に、信号送信装置３０の動作について説明する。
信号処理装置１０の信号処理部１１が、通信用または放送用の電気信号を生成し、Ｅ／Ｏ変換器１３に出力すると、Ｅ／Ｏ変換器１３は、信号処理部１１から受信した電気信号を光信号に変換し、光ファイバネットワーク２０を介してこの光信号を信号送信装置３０に送信する。
【００３４】
信号送信装置３０のＯ／Ｅ変換器３１０は、光ファイバネットワーク２０から受信した光信号を電気信号に変換して出力する。バンドパスフィルタ３２０は、Ｏ／Ｅ変換器３１０により変換された電気信号から、所定の周波数帯域、すなわち、無線によって送信する対象の信号が含まれている周波数帯域の周波数成分を通過させる。可変利得増幅器３３０は、バンドパスフィルタ３２０によって目的の周波数帯域が抽出された信号を、設定された利得で増幅する。
【００３５】
逓倍器３４０は、可変利得増幅器３３０によって利得が増幅された信号の周波数をＮ逓倍（Ｎは２以上の整数）し、無線信号の周波数に変換する。可変利得増幅器３５０は、逓倍器３４０によって周波数が変換された信号を設定された利得で増幅し、さらに、送信用高出力増幅器３６０は、可変利得増幅器３５０から出力された信号の電力レベルを、無線信号として出力可能なレベルまで増幅して出力する。
【００３６】
バンドパスフィルタ３７０は、送信用高出力増幅器３６０によって電力レベルを増幅させた信号から、無線信号として送信する周波数帯域、つまり、無線による送信対象の信号の周波数帯域を逓倍器３４０によって逓倍した周波数帯域の周波数成分を通過させる。アンテナ３８０は、バンドパスフィルタ３７０によって目的の周波数帯域が抽出された信号を無線により送信する。
【００３７】
本実施形態の信号送信装置３０によれば、周波数変換を行う際に、ミキサ、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）、ＰＬＬ（位相同期ループ）が不要であり、かつミキサを用いた従来の構成のように大きなＬＯ信号のリーク成分を除去する必要がないため、部品点数を削減することができ、集積化が容易となる。また、フィルタの要求条件も緩和される。
【００３８】
図７は、逓倍した周波数変調信号の周波数帯域幅を示す図である。同図に示すように、周波数の振れ幅、つまり、周波数帯域幅がΔｆの周波数変調信号の周波数をＮ逓倍にすると、周波数帯域幅はΔｆ×Ｎとなる。つまり、光ファイバネットワーク２０における光信号の周波数帯域を、アンテナ３８０から送信される無線信号の周波数帯域の１／Ｎにすることが可能となり、伝送効率を高めることが可能になる。
【００３９】
一方、位相変調信号の場合、周波数帯域外のスプリアスを低減できるという効果があり、振幅変調信号の場合、伝送路での振幅のダイナミックレンジを低減できるという効果がある。これらの効果については、後述する信号処理装置の実施形態において説明する。
【００４０】
次に、第２の実施形態による信号送信装置について説明する。
第１の実施形態の信号送信装置３０は、１つの周波数帯域の無線信号を送信している。第２の実施形態では、異なる周波数帯域の無線信号を同時に送信する。
【００４１】
図２は、第２の実施形態による信号送信装置３０ｂの機能ブロック図である。この図において、図１に示す第１の実施形態による信号送信装置３０と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図２に示す信号送信装置３０ｂが、図１に示す第１の実施形態による信号送信装置３０と異なる点は、バンドパスフィルタ３２０、可変利得増幅器３３０、逓倍器３４０、及び、可変利得増幅器３５０に変えて、バンドパスフィルタ３２０−ｉ、可変利得増幅器３３０−ｉ、逓倍器３４０−ｉ、及び、可変利得増幅器３５０−ｉ（１≦ｉ≦ｋ、ｉは整数）の組を備える点、分配器３１８及び合成器３５８をさらに備える点である。
【００４２】
バンドパスフィルタ３２０−ｉ、可変利得増幅器３３０−ｉ、逓倍器３４０−ｉ、及び、可変利得増幅器３５０−ｉ（１≦ｉ≦ｋ、ｉは整数）からなるＫ系統の組それぞれは、異なる周波数帯域の信号について、第１の実施形態のバンドパスフィルタ３２０、可変利得増幅器３３０、逓倍器３４０、及び、可変利得増幅器３５０と同様に機能する。つまり、バンドパスフィルタ３２０−１〜３２０−ｋは、分配器３１８から出力された電気信号から、それぞれ異なる周波数帯域の周波数成分を通過させる。また、逓倍器３４０−ｉ（１≦ｉ≦ｋ、ｉは整数）における逓倍数は、バンドパスフィルタ３２０−ｉによって抽出された周波数と、無線信号として送信するときの周波数帯域とに応じて決定される。そのため、逓倍器３４０−１〜３４０−ｋにおける逓倍数は全て異なる場合もあり、一部が同じ場合もある。また、可変利得増幅器３３０−１〜３３０−ｋにそれぞれ異なる利得を設定することができ、また、可変利得増幅器３５０−１〜３５０−ｋにもそれぞれ異なる利得を設定することができる。
分配器３１８は、Ｏ／Ｅ変換器３１０から出力された信号をＫ系統に分岐し、バンドパスフィルタ３２０−１〜３２０−ｋに出力する。合成器３５８は、可変利得増幅器３５０−１〜３５０−ｋから出力された信号を合成する。
【００４３】
次に、信号送信装置３０ｂの動作について説明する。
第１の実施形態と同様に、信号送信装置３０ｂのＯ／Ｅ変換器３１０は、光ファイバネットワーク２０から受信した光信号を電気信号に変換する。分配器３１８は、Ｏ／Ｅ変換器３１０から出力された信号をＫ系統に分岐し、バンドパスフィルタ３２０−１〜３２０−ｋに出力する。
【００４４】
バンドパスフィルタ３２０−ｉ（１≦ｉ≦ｋ、ｉは整数）は、分配器３１８より出力された電気信号から、無線によって送信する対象の信号が含まれている周波数帯域であって、該バンドパスフィルタ３２０−ｉが対象としている周波数帯域の周波数成分を通過させる。可変利得増幅器３３０−ｉ（１≦ｉ≦ｋ、ｉは整数）は、バンドパスフィルタ３２０−ｉから出力された信号を、設定された利得で増幅する。逓倍器３４０−ｉ（１≦ｉ≦ｋ、ｉは整数）は、可変利得増幅器３３０−ｉによって増幅された信号の周波数を該逓倍器３４０−ｉに特有の逓倍数によって逓倍し、無線信号の周波数帯域に変換する。可変利得増幅器３５０−ｉ（１≦ｉ≦ｋ、ｉは整数）は、逓倍器３４０−ｉによって周波数が変換された信号を、設定された利得により増幅する。
【００４５】
合成器３５８は、可変利得増幅器３５０−１〜３５０−ｋから出力された信号を合成し、１つの信号として出力する。送信用高出力増幅器３６０は、合成器３５８から出力された信号の電力レベルを、無線信号として出力可能なレベルまで増幅し、バンドパスフィルタ３７０は、送信用高出力増幅器３６０によって電力レベルを増幅させた信号から、無線信号として送信する周波数帯域の周波数成分を通過させる。アンテナ３８０は、バンドパスフィルタ３７０によって抽出された信号を無線により送信する。
【００４６】
上記構成によれば、それぞれが異なるサービス等に用いられ、使用する周波数帯域が異なる複数の信号を重畳して送信することができる。
【００４７】
なお、上記実施形態において、分配器３１８に代えてスイッチ（第１の切替部）を、合成器３５８に代えて合波器またはスイッチ（第２の切替部）を用いることもできる。分配器３１８に代えてスイッチを用いる場合、バンドパスフィルタ３２０−１〜３２０−ｋにおいて通過させる周波数帯域が全て、または、一部同じであってもよい。ただし、同じ周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタ３２０−ｉ（１≦ｉ≦ｋ、ｉは整数）の後段の逓倍器３４０−ｉはそれぞれ逓倍数が異なるものとする。
分配器３１８に代えて用いられるスイッチは、Ｏ／Ｅ変換器３１０から出力された信号をバンドパスフィルタ３２０−１〜３２０−ｋのいずれかに出力するが、この出力先は、時間によって変更してもよく、信号処理装置１０から受信した指示に応じて変更してもよく、図示しない入力手段などによって入力されたコマンドに応じて変更してもよい。
また、合成器３５８に代えて用いられるスイッチは、可変利得増幅器３５０−１〜３５０−ｋのいずれかの出力端子に接続され、接続された可変利得増幅器３５０−１〜３５０−ｋのいずれかから出力される信号を送信用高出力増幅器３６０に出力するが、接続先は、時間によって変更してもよく、信号処理装置１０から受信した指示に応じて変更してもよく、図示しない入力手段などによって入力されたコマンドに応じて変更してもよい。
なお、分配器３１８及び合成器３５８に代えてスイッチを用いる場合、両スイッチを同期させる。
これによって、無線により送信する周波数帯域が同じ信号であっても、光ファイバネットワーク２０における負荷に応じて使用帯域幅を代えて光信号を送信したり、同じ周波数帯域を用いた光信号であっても無線信号の受信装置が受信可能な周波数帯域に応じて無線周波数を変えたりすることが可能となる。
【００４８】
次に、第３の実施形態による信号送信装置について説明する。
第１の実施形態では、常に受信信号の周波数を逓倍しているが、第３の実施形態では、逓倍するか否かを選択可能とする。
【００４９】
図３は、第３の実施形態による信号送信装置３０ｃの機能ブロック図である。この図において、図１に示す第１の実施形態による信号送信装置３０と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図３に示す信号送信装置３０ｃが、図１に示す第１の実施形態による信号送信装置３０と異なる点は、スイッチ３３５及びスイッチ３４５をさらに備える点である。
【００５０】
スイッチ３３５は、可変利得増幅器３３０から出力された信号の出力先を逓倍器３４０、または、スイッチ３４５へ切り替える。スイッチ３４５は、可変利得増幅器３５０へ出力する信号の送信元を逓倍器３４０またはスイッチ３３５へ切り替える。
【００５１】
次に、信号送信装置３０ｃの動作について説明する。
第１の実施形態と同様に、信号送信装置３０ｃにおいて、Ｏ／Ｅ変換器３１０は、光ファイバネットワーク２０から受信した光信号を電気信号に変換し、バンドパスフィルタ３２０は、Ｏ／Ｅ変換器３１０により変換された電気信号から、無線によって送信する対象の信号が含まれている周波数帯域の周波数成分を通過させる。可変利得増幅器３３０は、バンドパスフィルタ３２０から出力された信号を設定された利得により増幅する。
【００５２】
スイッチ３３５は信号の出力先を、スイッチ３４５は信号の出力元を、外部からの指示に従って切り替える。外部からの指示は、例えば、信号処理装置１０から出力された指示であってもよく、図示しない入力手段などによって入力されたコマンドであってもよい。
【００５３】
スイッチ３３５が、信号の出力先を逓倍器３４０に切り替えた場合、スイッチ３４５は、信号の出力元を逓倍器３４０に切り替える。これにより、逓倍器３４０は、可変利得増幅器３３０によって利得が増幅された信号の周波数をＮ逓倍（Ｎは２以上の整数）して無線信号の周波数帯域に変換し、可変利得増幅器３５０は、逓倍器３４０によって周波数が変換された信号を、設定された利得により増幅する。
【００５４】
一方、スイッチ３３５が、信号の出力先をスイッチ３４５に切り替えた場合、スイッチ３４５は、信号の出力元をスイッチ３３５に切り替える。これにより、可変利得増幅器３３０から出力された信号は可変利得増幅器３５０へ出力される。可変利得増幅器３５０は、可変利得増幅器３３０によって利得が増幅された信号を設定された利得により増幅する。
【００５５】
送信用高出力増幅器３６０は、可変利得増幅器３５０によって増幅した信号の電力レベルを、無線信号として出力可能なレベルまで増幅させ、バンドパスフィルタ３７０は、送信用高出力増幅器３６０によって電力レベルを増幅させた信号から、無線信号として送信する周波数帯域の周波数成分を通過させる。アンテナ３８０は、バンドパスフィルタ３７０から出力された信号を無線により送信する。
【００５６】
本実施形態によれば、例えば、光ファイバネットワーク側において帯域の使用率が低い場合、信号処理装置１０は使用する周波数帯域を圧縮せずに光信号を送信し、帯域の使用率が高い場合は、周波数帯域を圧縮して光信号を送信するなどの切替えを行なうことができる。
【００５７】
次に、第４の実施形態による信号送信装置について説明する。
上述した第１の実施形態において、信号送信装置は、アナログの光信号を受信していた。第４の実施形態では、デジタルの光信号を受信する。
【００５８】
図４は、第４の実施形態による信号送信装置３０ｄの機能ブロック図である。この図において、図１に示す第１の実施形態による信号送信装置３０と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図４に示す信号送信装置３０ｄが、図１に示す第１の実施形態による信号送信装置３０と異なる点は、光ファイバネットワーク２０を介して信号処理装置１０ｄと接続されている点、デジタルアナログ変換器（以下、「ＤＡＣ」と記載）３１５を備える点である。ＤＡＣ３１５は、Ｏ／Ｅ変換器３１０から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換し、バンドパスフィルタ３２０に出力する。
また、信号処理装置１０ｄには、図１に示す信号処理装置１０の信号処理部１１とＥ／Ｏ変換器１３の間に、アナログデジタル変換器（以下、「ＡＤＣ」と記載）１２が備えられる。
【００５９】
次に、信号送信装置３０ｄの動作について説明する。
まず、信号処理装置１０ｄの信号処理部１１は、通信用または放送用のアナログの電気信号を生成して出力する。ＡＤＣ１２は、信号処理部１１から受信したアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。Ｅ／Ｏ変換器１３は、ＡＤＣ１２から出力されたデジタル信号を光信号に変換すると、光ファイバネットワーク２０を介してこの光信号を信号送信装置３０ｄに送信する。
【００６０】
信号送信装置３０ｄのＯ／Ｅ変換器３１０は、受信した光信号をデジタルの電気信号に変換する。ＤＡＣ３１５は、Ｏ／Ｅ変換器３１０から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換し、バンドパスフィルタ３２０に出力する。バンドパスフィルタ３２０は、ＤＡＣ３１５によりアナログ信号に変換された電気信号から、無線によって送信する対象の信号が含まれている周波数帯域の周波数成分を通過させる。
以降の可変利得増幅器３３０、逓倍器３４０、可変利得増幅器３５０、送信用高出力増幅器３６０、バンドパスフィルタ３７０、及び、アンテナ３８０の処理は、第１の実施形態と同様である。
【００６１】
次に、第５の実施形態による信号送信装置について説明する。
第５の実施形態による信号送信装置では、逓倍すべき周波数帯域、無線周波数の周波数、逓倍数、利得、電力レベルなどを制御可能とする。
【００６２】
図５は、第５の実施形態による信号送信装置３０ｅの機能ブロック図である。この図において、図１に示す第１の実施形態による信号送信装置３０と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。信号送信装置３０ｅは、Ｏ／Ｅ変換器３１０、制御部３１２、バンドパスフィルタ３２０ｅ、可変利得増幅器３３０ｅ、逓倍器３４０ｅ、可変利得増幅器３５０ｅ、送信用高出力増幅器３６０ｅ、バンドパスフィルタ３７０ｅ、及び、アンテナ３８０を備えて構成される。
【００６３】
制御部３１２は、信号処理装置１０から送信される制御信号を受信し、受信した制御信号に応じて、バンドパスフィルタ３２０ｅ及び３７０ｅに通過させる周波数帯域を、可変利得増幅器３３０ｅ及び３５０ｅに利得を、送信用高出力増幅器３６０ｅに増幅させる電力レベルを、逓倍器３４０ｅに逓倍数を指示する。バンドパスフィルタ３２０ｅ、可変利得増幅器３３０ｅ、逓倍器３４０ｅ、可変利得増幅器３５０ｅ、送信用高出力増幅器３６０ｅ、及び、バンドパスフィルタ３７０ｅは、制御部３１２からの指示に従って動作する。
【００６４】
次に、信号送信装置３０ｅの動作について説明する。
まず、信号処理装置１０の信号処理部１１が制御信号を出力すると、Ｅ／Ｏ変換器１３は、信号処理部１１から出力された制御信号を光信号に変換し、光ファイバネットワーク２０を介してこの光信号を信号送信装置３０ｅに送信する。
【００６５】
信号送信装置３０ｅは、光ファイバネットワーク２０を介して制御信号を受信する。信号送信装置３０ｅのＯ／Ｅ変換器３１０が、光信号によって受信した制御信号を電気信号に変換すると、制御部３１２は、この電気信号に変換された制御信号を受信する。制御部３１２は、制御信号に基づいて、バンドパスフィルタ３２０ｅ及び３７０ｅに中心周波数及び帯域幅を、可変利得増幅器３３０ｅ及び３５０ｅに利得を、送信用高出力増幅器３６０ｅに増幅させる電力レベルを、逓倍器３４０ｅに逓倍数Ｎ（Ｎは１以上の整数）を指示する。
【００６６】
例えば、信号処理部１１は、無線信号の送信先となる信号受信装置に応じて、バンドパスフィルタ３７０ｅに指示する無線信号の中心周波数及び帯域幅を決定することができる。また、信号処理部１１は、信号受信装置から以前に無線により送信された信号を受信したときに判断した受信品質などによって、可変利得増幅器３３０ｅ及び３５０ｅに指示する利得、送信用高出力増幅器３６０ｅに指示する電力レベルを決定することができる。また、信号処理部１１は、無線信号の周波数帯域や、光ファイバネットワーク２０の帯域使用率などから逓倍数Ｎ、バンドパスフィルタ３２０ｅに指示する中心周波数及び帯域幅を決定することができる。
【００６７】
続いて、信号送信装置３０ｅは、第１の実施形態と同様に、電気信号を光ファイバネットワーク２０から受信すると、Ｏ／Ｅ変換器３１０は、受信した光信号を電気信号に変換する。バンドパスフィルタ３２０ｅは、Ｏ／Ｅ変換器３１０により変換された電気信号から、制御部３１２より指示された中心周波数及び帯域幅の周波数成分を抽出し、可変利得増幅器３３０ｅに出力する。可変利得増幅器３３０ｅは、バンドパスフィルタ３２０ｅから出力された信号の利得を、制御部３１２から指示された利得で増幅する。
【００６８】
逓倍器３４０ｅは、可変利得増幅器３３０ｅにより増幅された信号の周波数を、制御部３１２から指示された逓倍数Ｎで逓倍し、無線信号として用いる周波数帯域に変換する。可変利得増幅器３５０ｅは、逓倍器３４０ｅによって周波数が変換された信号を、制御部３１２から指示された利得で増幅する。送信用高出力増幅器３６０ｅは、可変利得増幅器３５０ｅによって増幅された信号の電力レベルを、制御部３１２から指示された電力レベルまで増幅させる。バンドパスフィルタ３７０ｅは、送信用高出力増幅器３６０ｅより出力された信号から、制御部３１２より指示された中心周波数及び帯域幅の周波数成分を通過させてアンテナ３８０に出力する。アンテナ３８０は、バンドパスフィルタ３７０ｅから出力された信号を無線により送信する。
【００６９】
なお、制御部３１２は、信号処理装置１０より送信された制御信号からバンドパスフィルタ３２０ｅ及び３７０ｅに通過を指示する周波数帯域、可変利得増幅器３３０ｅ及び３５０ｅに指示する利得、送信用高出力増幅器３６０ｅに指示する電力レベル、逓倍器３４０ｅに指示する逓倍数を取得する代わりに、図示しない入力手段から入力されたこれらの情報を取得するなどしてもよい。
【００７０】
本実施形態によれば、逓倍対象の周波数帯域や無線信号の周波数帯域、信号の出力強度などを可変にすることができる。
【００７１】
次に、第６の実施形態による信号送信装置について説明する。
第１の実施形態による信号送信装置３０は、光信号の周波数を逓倍した周波数が無線信号の周波数と一致している場合に用いられる。一方、第６の実施形態では、光信号の周波数を逓倍した周波数が無線信号の周波数と一致しない場合に用いられる。以下、第１の実施形態との差分について説明する。
【００７２】
図６は、第６の実施形態による信号送信装置３０ａの機能ブロック図である。この図において、図１に示す第１の実施形態による信号送信装置３０と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図６に示す信号送信装置３０ａが、図１に示す第１の実施形態による信号送信装置３０と異なる点は、局発信号源３５２、フィルタ回路３５４、及び、ミキサ回路３５６をさらに備える点である。
【００７３】
局発信号源３５２は、局発信号を発生させる。フィルタ回路３５４は、局発信号源３５２が発生させた局発信号から所定の帯域の周波数成分を通過させる。ミキサ回路３５６は、フィルタ回路３５４によって抽出された局発信号によって、可変利得増幅器３５０から出力された信号を変調し、送信用高出力増幅器３６０に出力する。
【００７４】
次に、信号送信装置３０ａの動作について説明する。
第１の実施形態と同様に、信号送信装置３０ａにおいて、Ｏ／Ｅ変換器３１０は、光ファイバネットワーク２０から受信した光信号を電気信号に変換し、バンドパスフィルタ３２０は、Ｏ／Ｅ変換器３１０により変換された電気信号から、無線によって送信する対象の信号が含まれている周波数帯域の周波数成分を通過させる。可変利得増幅器３３０は、バンドパスフィルタ３２０から出力された信号を設定された利得で増幅し、逓倍器３４０は、可変利得増幅器３３０によって増幅された信号の周波数をＮ逓倍（Ｎは２以上の整数）する。可変利得増幅器３５０は、逓倍器３４０によって周波数が変換された信号を設定された利得で増幅する。
【００７５】
局発信号源３５２は、アップコンバートに用いる周波数の局発信号を発生させる。フィルタ回路３５４は、局発信号源３５２から出力された局発信号から、アップコンバートに必要な周波数帯域の周波数成分を通過させる。ミキサ回路３５６は、フィルタ回路３５４から出力された局発信号によって、可変利得増幅器３５０から出力された信号をアップコンバートし、無線信号として送信するときの周波数帯域に変換する。
【００７６】
送信用高出力増幅器３６０は、ミキサ回路３５６から出力された信号の電力レベルを、無線信号として出力可能なレベルまで増幅させ、バンドパスフィルタ３７０は、送信用高出力増幅器３６０によって電力レベルを増幅させた信号から、無線信号として送信する周波数帯域の周波数成分を通過させる。アンテナ３８０は、バンドパスフィルタ３７０によって抽出された信号を無線により送信する。
【００７７】
本実施形態によれば、信号処理装置１０は、無線信号の１／Ｎの周波数となるように調整して信号を送信しなくてもよい。また、本実施形態は部品点数を軽減するものではないが、周波数変調信号の場合に、光ファイバネットワーク２０における光信号の周波数帯域を低減して伝送効率を高めることができるという効果、位相変調信号の場合に、周波数帯域外のスプリアスを低減することができるという効果、振幅変調信号の場合に、伝送路での振幅のダイナミックレンジを低減することができるという効果については同様である。
【００７８】
以上、本発明の実施形態による信号送信装置を説明してきたが、第２の実施形態〜第６の実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
【００７９】
続いて、上述した第１の実施形態〜第６の実施形態の信号送信装置と接続される信号処理装置について説明する。
【００８０】
まず、周波数変調方式を用いる場合の信号処理装置１０について説明する。
図８は、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）変調を用いる場合の信号処理装置１０として用いられる信号処理装置１３０の構成を示すブロック図である。
同図において、信号処理装置１３０は、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の異なる周波数の局発信号を発生させる局発信号源１３１−１〜１３１−ｍと、送信データに応じて局発信号源１３１−１〜１３１−ｍ（以下、総称して「局発信号源１３１」と記載）のいずれかにスイッチを接続する周波数選択回路１３２と、電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換器１３３からなる。
【００８１】
上記構成において、信号処理装置１３０の局発信号源１３１−１〜１３１−ｍはそれぞれ、周波数がｃｏｓ｛（２π（ｆｃ＋Δｆ（０−（Ｍ−１）））ｔ）／Ｎ｝、ｃｏｓ｛（２π（ｆｃ＋Δｆ（２−（Ｍ−１）））ｔ）／Ｎ｝、…、ｃｏｓ｛（２π（ｆｃ＋Δｆ（２（Ｍ−１）−（Ｍ−１）））ｔ）／Ｎ｝の局発信号を発生させる。ここで、ｆｃは逓倍後の中心無線周波数、Ｎは逓倍数、ｔは時間、ＭはＦＳＫ信号に用いられる周波数の数（局発信号源の数）、Δｆは逓倍後の無線周波数における搬送周波数とそれに隣接する副搬送周波数との差の絶対値である。つまり、ＦＳＫ信号に用いられる複数の周波数の周波数間隔が、逓倍した後の周波数間隔の１／Ｎになるように局発信号を発生させる。これを周波数偏移制御と記載する。
【００８２】
周波数選択回路１３２は、送信データが入力されると、入力された送信データに応じて局発信号源１３１のいずれかを選択し、選択した局発信号源１３１へスイッチを接続する。例えば、Ｍ＝２の場合、送信データが「０」であれば周波数がｃｏｓ｛（２π（ｆｃ−Δｆ）ｔ）／Ｎ｝の局発信号源１３１−１を、送信データが「１」であれば周波数がｃｏｓ｛（２π（ｆｃ＋Δｆ）ｔ）／Ｎ｝の局発信号源１３１−２を選択する。Ｅ／Ｏ変換器１３３は、図１に示す信号処理装置１０のＥ／Ｏ変換器１３であり、スイッチの接続先である局発信号源１３１が発生させた局発信号を受信し、電気信号を光信号に変換すると、光ファイバネットワーク２０を介して信号送信装置に送信する。
【００８３】
なお、信号処理装置１３０を信号処理装置１０ｄとして用いる場合、信号処理装置１３０の周波数選択回路１３２とＥ／Ｏ変換器１３３の間にＡＤＣ１２を設ける。
【００８４】
図９は、信号送信装置において４逓倍を行うときのＦＳＫ信号のスペクトラムを示す図である。
図９（ａ）は、周波数偏移制御を行なわない場合、つまり、従来の技術のように信号送信装置において逓倍を行なわずに周波数変換する場合のＦＳＫ信号のスペクトラムである。同図に示すように、ＦＳＫ信号には、２つの異なる周波数が用いられている。
【００８５】
一方、図９（ｂ）は、信号送信装置において４逓倍する場合に信号処理装置１３０において周波数偏移制御が行われたＦＳＫ信号のスペクトラムである。同図に示すように、２つの周波数の周波数間隔が、図９（ａ）の周波数間隔の１／４になるように、低周波数は高周波数側に、高周波数は低周波数側に偏移している。これは、４逓倍した場合に、高周波数の信号と低周波数の信号の周波数間隔が４倍されることを前提に、逓倍後の中心無線周波数の１／４の周波数を基準として周波数偏移制御を行ったためである。
図９（ｃ）は、図９（ｂ）に示す信号を４逓倍したときのスペクトラムを示す図であり、低周波数と高周波数の周波数間隔が、図９（ａ）のときの周波数間隔と一致している。
図９（ｄ）は、図９（ａ）〜（ｃ）を重ねて示したスペクトラムである。
【００８６】
このように、信号送信装置において、信号処理装置から送信された信号をＮ逓倍することで、ＦＳＫ信号に用いられる周波数間隔がＮ倍になる。つまり、信号処理装置との間の伝送路では、無線帯域よりＮ分の１の占有帯域幅によって信号を伝送することができる。
【００８７】
例えば、加入者の宅内装置と収容局との間を接続する光ファイバを、様々なサービスによって共用するなど、１つの伝送路を複数のシステムによって共用する場合、光伝送ネットワークから受信した光信号を無線信号に変換して送信することがある。光信号に使用される周波数帯域幅と、無線信号に使用される周波数帯域幅とは基本的に同じであるため、基幹ネットワークとして用いられる光伝送ネットワークを、インターネットや電話、ＴＶ等の多くの他のサービスと共用して使用することを想定した場合、無線サービス用に光伝送ネットワーク上の占有帯域幅を多く確保することは難しい。
そこで、本実施形態を用いることによって、ＦＳＫ信号の場合、光伝送ネットワークにおける光信号の周波数帯域を、無線信号の周波数帯域よりも低減することができる。
【００８８】
続いて、位相変調を用いる場合の信号処理装置１０について説明する。
最初に、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）変調を用いる場合に信号処理装置１０から送信する信号の位相について説明する。
ＰＳＫ変調によって送信する信号ｓ（ｔ）は、一般的に以下の（式１）のように表すことができる。ただし、Ａは搬送波の振幅、ｆは搬送波の周波数、φは送信データによって決まる位相、ｔは時間である。
【００８９】
ｓ（ｔ）＝Ａｅ−ｊ（２πｆｔ＋φ（ｔ））    ・・・（式１）
【００９０】
逓倍器により信号をＮ逓倍する場合、信号に該信号をＮ回乗算する。よって、Ｎ逓倍した信号ｓ’（ｔ）は、以下の（式２）のように示される。
【００９１】
ｓ’（ｔ）
＝｛ｓ（ｔ）｝Ｎ
＝ＡＮｅ−ｊＮ（２πｆｔ＋φ（ｔ））
＝ＡＮｅ−ｊ（２π｛Ｎｆ｝ｔ＋｛Ｎφ（ｔ）｝）    ・・・（式２）
【００９２】
（式２）によれば、ある信号をＮ逓倍した場合、位相φ（ｔ）の係数はＮととなり、これは、位相もＮ倍されることを示している。従って、信号送信装置においてＮ逓倍された後に、無線信号の位相を正しくするには、信号処理装置側で位相を１／Ｎにして送信する必要がある。
【００９３】
また、実部のみで考えた場合も同様となる。ＰＳＫ変調によって送信する信号ｓ（ｔ）は、一般的に、実部を以下の（式３）のように表すことができる。
【００９４】
ｓ（ｔ）＝Ａｃｏｓ（２πｆｔ＋φ（ｔ））    ・・・（式３）
【００９５】
逓倍器により信号を２逓倍する場合、信号ｓ’（ｔ）は、以下の（式４）のように示される。
【００９６】
ｓ’（ｔ）
＝｛ｓ（ｔ）｝２
＝Ａ２ｃｏｓ２（２πｆｔ＋φ（ｔ））
＝Ａ２｛ｃｏｓ２（２πｆｔ＋φ（ｔ））＋１｝／２
＝（Ａ２／２）×（ｃｏｓ｛２π｛２ｆ｝ｔ＋｛２φ（ｔ）｝）＋１）    ・・・（式４）
【００９７】
（式４）によれば、ある信号を２逓倍した場合、位相φ（ｔ）の係数は２となり、位相が２倍されることを示している。
【００９８】
同様に、逓倍器により信号を４逓倍する場合、信号ｓ”（ｔ）は、以下の（式５）のように示される。
【００９９】
ｓ”（ｔ）
＝｛ｓ（ｔ）｝４
＝｛ｓ’（ｔ）｝２
＝（Ａ２／２）×（ｃｏｓ｛２π｛２ｆ｝ｔ＋｛２φ（ｔ）｝）＋１）２
＝（Ａ４／８）×（ｃｏｓ｛２π｛４ｆ｝ｔ＋｛４φ（ｔ）｝）＋４ｃｏｓ｛２π｛２ｆ｝ｔ＋｛２φ（ｔ）｝）＋３）    ・・・（式５）
【０１００】
（式５）によれば、ある信号を４逓倍した場合、周波数が４逓倍されている項ｃｏｓ｛２π｛４ｆ｝ｔ＋｛４φ（ｔ）｝）において、位相φ（ｔ）の係数は４であり、位相が４倍されることを示している。
【０１０１】
以上のことから、たとえば、ＱＰＳＫ（quadrature phase shift keying）の場合、通常の位相差は９０°であるが、本実施の形態の信号処理装置１０は、４逓倍では９０°÷４＝２２．５°の位相差、８逓倍では９０°÷８＝１１．２５°の位相差、１６逓倍であれば９０°÷１６＝５．６２５°の位相差の信号を生成する。以下、これを位相制御と記載する。
【０１０２】
図１０は、ＰＳＫ変調を用いる場合の信号処理装置１０として用いられる信号処理装置１５０の構成を示すブロック図である。
同図において、信号処理装置１５０は、直並列変換器１５１、レベル変換器１５２−１及び１５２−２、局発信号源１５３、９０度位相器１５４、ミキサ回路１５５−１及び１５５−２、合成器１５６、及び、Ｅ／Ｏ変換器１５７からなる。
【０１０３】
直並列変換器１５１は、入力された直列（シリアル）の送信データを並列（パラレル）の信号にしてレベル変換器１５２−１及び１５２−２へ出力する。レベル変換器１５２−１は、直並列変換器１５１から出力されたデータに応じて、振幅を上昇または下降させたベースバンド信号を生成してミキサ回路１５５−１へ入力する。レベル変換器１５２−２は、直並列変換器１５１から出力されたデータに応じて、振幅を上昇または下降させたベースバンド信号を生成してミキサ回路１５５−２へ入力する。局発信号源１５３は、局発信号を発生させる。９０度位相器１５４は、局発信号の位相を９０度変調する。ミキサ回路１５５−１は、局発信号源１５３が発生させた信号とレベル変換器１５２−１から出力されたベースバンド信号とを乗算する。ミキサ回路１５５−２は、９０度位相器１５４により位相が変調された局発信号と、レベル変換器１５２−２から出力されたベースバンド信号とを乗算する。合成器１５６は、ミキサ回路１５５−１及びミキサ回路１５５−２から出力された信号を合成する。Ｅ／Ｏ変換器１５７は、信号処理装置１０のＥ／Ｏ変換器１３であり、電気信号を光信号に変換する。
【０１０４】
上記構成において、局発信号源１５３は、信号送信装置における逓倍後の無線周波数をｆｃ、逓倍数をＮ、時間をｔとすると、周波数ｃｏｓ（２πｆｃｔ／Ｎ）の局発信号を発生させている。そして、例えば、ＱＰＳＫの場合、合成器１５６によりミキサ回路１５５−１から出力された信号とミキサ回路１５５−２から出力された信号とを合成した結果、データ「１１」、「１０」、「０１」、「００」に対応して生成された信号の位相差が９０°／逓倍数Ｎとなるよう、レベル変換器１５２−１、及び、レベル変換器１５２−２はそれぞれ、振幅を増幅または減衰させたベースバンド信号を生成する。具体的には、ミキサ回路１５５−１から振幅ｘのベースバンド信号が出力され、ミキサ回路１５５−２から振幅ｙのベースバンド信号が出力されるものとする。ｘは余弦波の振幅、ｙは正弦波の振幅であり、従って、ｙ／ｘ＝ｔａｎθの関係がある。そのため、ｘとｙの比により、合成器１５６によって合成されたときの信号の位相が決まる。例えば、位相がπ／４の場合はｙ／ｘ＝ｔａｎ（π／４）となるように、位相がπ／８の場合はｙ／ｘ＝ｔａｎ（π／８）となるように、位相がπ／１６の場合はｙ／ｘ＝ｔａｎ（π／１６）となるように、ｘとｙが決められる。
【０１０５】
なお、信号処理装置１０ｄとして用いる場合、信号処理装置１５０の合成器１５６とＥ／Ｏ変換器１３の間にＡＤＣ１２を設ける。
【０１０６】
図１１は、ＰＳＫ変調を用いる場合の信号処理装置１０として用いられる他の実施形態である信号処理装置１７０の構成を示すブロック図である。
同図において、信号処理装置１７０は、局発信号を発生させる局発信号源１７１と、送信データに応じて位相を決定し、局発信号源１７１から受信した局発信号を決定した位相によって変調する初期位相変換部１７２と、初期位相変換部１７２によって変調された電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換器１７３とを備える。初期位相変換部１７２は、例えば、ソフトウェアによって制御される。
【０１０７】
上記構成において、局発信号源１７１は、周波数ｃｏｓ（２πｆｃｔ／Ｎ）の局発信号を発生させている。初期位相変換部１７２に、送信データが入力されると、送信データに応じて位相を決定する。例えば、ＱＰＳＫの場合、データ「１１」、「１０」、「０１」、「００」に対応したＩ成分、Ｑ成分の位相が、相互に９０°／逓倍数Ｎの位相差となるよう位相を決定する。初期位相変換部１７２は、決定した位相により、局発信号源１７１が発生させた局発信号を変調する。Ｅ／Ｏ変換器１７３は、信号処理装置１０のＥ／Ｏ変換器１３であり、初期位相変換部１７２により生成された電気信号を光信号に変換すると、光ファイバネットワーク２０を介してこの光信号を信号送信装置に送信する。
【０１０８】
図１２は、ＰＳＫ変調を用いる場合の信号処理装置１０として用いられるさらに他の実施形態である信号処理装置１９０の構成を示すブロック図である。
同図において、信号処理装置１９０は、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）１９１と、デジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）１９１と、Ｅ／Ｏ変換器１９３とを備える。この構成により、ＤＳＰ１９１は、デジタル信号処理によりソフトウェアでデジタルの変調信号を生成し、デジタルアナログ変換器１９２は、ＤＳＰ１９１により生成されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。Ｅ／Ｏ変換器１９３は、信号処理装置１０のＥ／Ｏ変換器１３であり、デジタルアナログ変換器１９２により変換されたアナログの電気信号を光信号に変換し、光ファイバネットワーク２０を介してこの光信号を信号送信装置に送信する。
【０１０９】
図１３は、４逓倍時のＰＳＫ信号の信号点配置を示す図である。以下では、ＱＰＳＫを例に説明する。
図１３（ａ）は、位相制御を行なわないとき、つまり、従来の技術のように信号送信装置において逓倍を行なわずに周波数変換する場合の信号点配置である。Ｉ成分（同相成分、In-phase）をＸ、Ｑ成分（直交成分、Quadrature-phase）をＹとしたときに、位相制御を行なわないときの信号点配置は、データが（１，０）の場合（Ｘ，Ｙ）＝Ａ（１，−１）、データが（０，０）の場合（Ｘ，Ｙ）＝Ｂ（−１，−１）、データが（０，１）の場合（Ｘ，Ｙ）＝Ｃ（−１，１）、データが（１，１）の場合（Ｘ，Ｙ）＝Ｄ（１，１）であるとする。このように、シンボル間の位相差は９０°である。
【０１１０】
図１３（ｂ）は、信号送信装置において４逓倍する場合に信号処理装置１５０、１７０、１９０が用いる信号点配置を示す図である。信号送信装置でＮ逓倍する場合、位相差を（π／２）／Ｎ、基準位相を（π／４）／Ｎとする必要がある。そこで、位相差θ＝π／２Ｎ＝９０°／４＝２２．５°、基準位相α＝π／４Ｎ＝４５°／４＝１１．２５°とし、データが（１，０）の場合（Ｘ，Ｙ）＝Ａ（ｃｏｓ（α），−ｓｉｎ（α））、データが（０，０）の場合（Ｘ，Ｙ）＝Ｂ（ｃｏｓ（θ＋α），−ｓｉｎ（θ＋α））、データが（０，１）の場合（Ｘ，Ｙ）＝Ｃ（ｃｏｓ（２θ＋α），−ｓｉｎ（２θ＋α））、データが（１，１）の場合（Ｘ，Ｙ）＝Ｄ（ｃｏｓ（３θ＋α），−ｓｉｎ（３θ＋α））とする。
【０１１１】
図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）の信号点配置によって送信した信号を４逓倍したときの信号点配置である。
４逓倍することによって、（α）×４＝π／４、（θ＋α）×４＝π／２＋π／４、（２θ＋α）×４＝π＋π／４、（３θ＋α）×４＝３π／２＋π／４となり、図１３（ａ）と信号点配置が一致する。
【０１１２】
なお、例えば、（Ｘ，Ｙ）＝（ｃｏｓθ，ｓｉｎθ）、（ｃｏｓ２θ，ｓｉｎ２θ）、（ｃｏｓ３θ，ｓｉｎ３θ）、（ｃｏｓ４θ，ｓｉｎ４θ）となるように信号配置点を決定してもよい。この場合、信号送信装置から送信された信号を受信する信号受信装置（または信号送信装置）において全体の位相をπ／４回転することにより、図１３（ａ）と信号点配置が一致する。
【０１１３】
図１４は、４逓倍時のＰＳＫ信号の時間波形と位相を示す図である。
図１４（ａ）は、位相制御を行なわない場合に生成される信号の時間波形であり、図１４（ｂ）は、信号送信装置において４逓倍する場合に信号処理装置１５０、１７０、１９０が送信する信号の時間波形である。また、図１４（ｃ）は、図１４（ａ）に示す信号と、図１４（ｂ）に示す信号の初期位相を示す図である。同図によれば、図１４（ａ）に示す信号の場合、初期位相がπ／４（＝0.785ラジアン）、５π／４（＝3.925ラジアン）、３π／４（＝2.355ラジアン）、７π／４（＝5.495ラジアン）と変化しており、図１４（ｂ）に示す信号の場合、初期位相がそれぞれ１／４のπ／１６（＝0.785ラジアン）、５π／１６（＝0.98125ラジアン）、３π／１６（＝0.58875ラジアン）、７π／１６（＝1.37375ラジアン）と変化していることが示されている。
図１４（ｄ）は、図１４（ｂ）に示す信号を４逓倍したときの信号を示しており、図１４（ａ）と、初期位相が一致している。
【０１１４】
図１５は、４逓倍時のＰＳＫ信号のスペクトラムを示す図である。
図１５（ａ）は、位相制御を行なわない場合に生成される信号のスペクトラムであり、図１５（ｂ）は、信号送信装置において４逓倍する場合に信号処理装置１５０、１７０、１９０が送信する信号のスペクトラムである。同図に示すように、図１５（ａ）、（ｂ）とも、中心周波数は一致しているが、図１５（ｂ）のほうが、中心周波数近傍にエネルギーが集中し、中心周波数より高い周波数帯での電力レベルが下がっている。
図１５（ｃ）は、図１５（ｂ）に示す信号を４逓倍したときのスペクトラムを示す図であり、中心周波数が図１５（ｂ）の示す信号の中心周波数を４倍した周波数にアップコンバートされていることを示している。
図１５（ｄ）は、図１５（ａ）〜（ｃ）を重ねて示したスペクトラムである。
【０１１５】
図１６は、８逓倍時のＰＳＫ信号の信号点配置を示す図である。
図１６（ａ）は、位相制御を行なわないときの信号点配置であり、図１３（ａ）と同様である。図１６（ｂ）は、信号送信装置において８逓倍する場合に信号処理装置１５０、１７０、１９０が用いる信号点配置を示す図である。８逓倍では、位相差θをπ／２Ｎ＝９０°／８＝１１．２５°、基準位相α＝π／４Ｎ＝４５°／８＝５．６２５°とし、データが（１，０）、（０，０）、（０，１）、（１，１）の場合、それぞれ、Ａ（ｃｏｓ（α），−ｓｉｎ（α））、Ｂ（ｃｏｓ（θ＋α），−ｓｉｎ（θ＋α））、Ｃ（ｃｏｓ（２θ＋α），−ｓｉｎ（２θ＋α））、Ｄ（ｃｏｓ（３θ＋α），−ｓｉｎ（３θ＋α））となるように（Ｘ，Ｙ）を決定する。
【０１１６】
図１６（ｃ）は、図１６（ｂ）の信号点配置によって送信した信号を８逓倍したときの信号点配置である。８逓倍することによって、（α）×８＝π／４、（θ＋α）×８＝π／２＋π／４、（２θ＋α）×８＝π＋π／４、（３θ＋α）×８＝３π／２＋π／４となり、同図に示すように、シンボル間の位相差がπ／２となる。図１６（ｃ）は、図１６（ａ）と信号点配置が一致する。
【０１１７】
なお、例えば、（Ｘ，Ｙ）＝（ｃｏｓθ，ｓｉｎθ）、（ｃｏｓ２θ，ｓｉｎ２θ）、（ｃｏｓ３θ，ｓｉｎ３θ）、（ｃｏｓ４θ，ｓｉｎ４θ）となるように信号配置点を決定してもよい。この場合、信号送信装置から送信された信号を受信する信号受信装置（または信号送信装置）において全体の位相をπ／４回転することにより、図１６（ａ）と信号点配置が一致する。
【０１１８】
図１７は、８逓倍時のＰＳＫ信号の時間波形と位相を示す図である。
図１７（ａ）は、位相制御を行なわない場合に生成される信号の時間波形であり、図１７（ｂ）は、信号送信装置において８逓倍する場合に信号処理装置１５０、１７０、１９０が送信する信号の時間波形である。また、図１７（ｃ）は、図１７（ａ）に示す信号と、図１７（ｂ）に示す信号の初期位相を示す図である。同図によれば、位相制御を行なった場合、位相制御を行なわないときと比較して、初期位相が１／８になっていることが示されている。また、図１７（ｄ）は、図１７（ｂ）に示す信号を８逓倍したときの信号を示しており、図１７（ａ）と、初期位相が一致する。
【０１１９】
図１８は、８逓倍時のＰＳＫ信号のスペクトラムを示す図である。
図１８（ａ）は、位相制御を行なわない場合に生成される信号のスペクトラムであり、図１８（ｂ）は、信号送信装置において８逓倍する場合に信号処理装置１５０、１７０、１９０が送信する信号のスペクトラムである。同図に示すように、図１８（ａ）、（ｂ）とも、中心周波数は一致しているが、図１８（ｂ）のほうが、中心周波数近傍にエネルギーが集中し、中心周波数より高い周波数帯での電力レベルが下がっている。
図１８（ｃ）は、図１８（ｂ）に示す信号を８逓倍したときのスペクトラムを示す図であり、中心周波数が８倍した周波数にアップコンバートされている。図１８（ｄ）は、図１８（ａ）〜（ｃ）を重ねて示したスペクトラムである。
【０１２０】
図１９は、１６逓倍時のＱＰＳＫ信号の信号点配置を示す図である。
図１９（ａ）は、位相制御を行なわないときの信号点配置であり、図１３（ａ）、図１６（ａ）と同様である。図１９（ｂ）は、信号送信装置において１６逓倍する場合に信号処理装置１５０、１７０、１９０が用いる信号点配置を示す図である。信号送信装置で１６逓倍するときには、位相差θをπ／２Ｎ＝９０°／１６＝５．６２５°、基準位相α＝π／４Ｎ＝４５°／１６＝２．８１２５°とし、データが（１，０）、（０，０）、（０，１）、（１，１）の場合、それぞれ、Ａ（ｃｏｓ（α），−ｓｉｎ（α））、Ｂ（ｃｏｓ（θ＋α），−ｓｉｎ（θ＋α））、Ｃ（ｃｏｓ（２θ＋α），−ｓｉｎ（２θ＋α））、Ｄ（ｃｏｓ（３θ＋α），−ｓｉｎ（３θ＋α））となるように（Ｘ，Ｙ）を決定する。
【０１２１】
図１９（ｃ）は、図１９（ｂ）の信号点配置によって送信した信号を１６逓倍したときの信号点配置である。１６逓倍することによって、
（α）×１６＝π／４、（θ＋α）×１６＝π／２＋π／４、（２θ＋α）×１６＝π＋π／４、（３θ＋α）×１６＝３π／２＋π／４となり、同図に示すように、シンボル間の位相差がπ／２となる。図１９（ｃ）は、図１９（ａ）と信号点配置が一致する。
【０１２２】
なお、例えば、（Ｘ，Ｙ）＝（ｃｏｓθ，ｓｉｎθ）、（ｃｏｓ２θ，ｓｉｎ２θ）、（ｃｏｓ３θ，ｓｉｎ３θ）、（ｃｏｓ４θ，ｓｉｎ４θ）となるように信号配置点を決定してもよい。この場合、信号送信装置から送信された信号を受信する信号受信装置（または信号送信装置）において全体の位相をπ／４回転することにより、図１９（ａ）と信号点配置が一致する。
【０１２３】
図２０は、１６逓倍時のＰＳＫ信号の時間波形と位相を示す図である。
図２０（ａ）は、位相制御を行なわない場合に生成される信号の時間波形であり、図２０（ｂ）は、信号送信装置において１６逓倍する場合に信号処理装置１５０、１７０、１９０が送信する信号の時間波形である。また、図２０（ｃ）は、図２０（ａ）に示す信号と、図２０（ｂ）に示す信号の初期位相を示す図である。同図によれば、位相制御を行なった場合、位相制御を行なわないときと比較して、初期位相が１／１６になっていることが示されている。また、図２０（ｄ）は、図２０（ｂ）に示す信号を１６逓倍したときの信号を示しており、図２０（ａ）と、初期位相が一致する。
【０１２４】
図２１は、１６逓倍時のＰＳＫ信号のスペクトラムを示す図である。
図２１（ａ）は、位相制御を行なわない場合に生成される信号のスペクトラムであり、図２１（ｂ）は、信号送信装置において１６逓倍する場合に信号処理装置１５０、１７０、１９０が送信する信号のスペクトラムである。同図に示すように、図２１（ａ）、（ｂ）とも、中心周波数は一致しているが、図２１（ｂ）のほうが、中心周波数近傍にエネルギーが集中し、中心周波数より高い周波数帯での電力レベルが下がっている。
図２１（ｃ）は、図２１（ｂ）に示す信号を１６逓倍したときのスペクトラムを示す図であり、中心周波数が図２１（ｂ）の示す信号の中心周波数を１６倍した周波数にアップコンバートされていることを示している。図２１（ｄ）は、図２１（ａ）〜（ｃ）を重ねて示したスペクトラムである。
【０１２５】
上記のように、ＰＳＫ信号の場合、初期位相差が小さくなる。よって、中心周波数近傍にエネルギーが集中し、周波数帯域外の出力電力が下がるため、バンドパスフィルタの仕様を緩和することが可能となる。
また、シンボル変化に伴う振幅変動が少なくて済む。このためベースバンド信号、すなわち、信号処理装置から出力される信号をデジタル化する場合に、量子化ビットを低減することが可能となる。また、増幅器や光の変調器などのアナログ部品についても、高いダイナミックレンジが不要となるため、装置への負担が軽減される。
【０１２６】
続いて、振幅変調を用いる場合の信号処理装置１０について説明する。
図２２は、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調を用いる場合の信号処理装置１０として用いられる信号処理装置１００の構成を示すブロック図である。
同図において、信号処理装置１００は、送信データに対応したレベルの信号を発生させるレベル変換器１０１、局発信号を発生させる局発信号源１０２、レベル変換器１０１から出力された信号を局発信号源１０２から出力された信号により変調するミキサ回路１０３、及び、電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換器１０４からなる。
【０１２７】
上記構成において、信号処理装置１００のレベル変換器１０１は、送信データを受信すると、受信した送信データに応じたレベルの信号を発生させる。例えば、ＯＯＫ（on-off-keying）変調の場合、送信データが「０」であればレベル「０」の信号を、送信データが「１」であればレベル「１」の信号を生成する。局発信号源１０２は、信号送信装置における逓倍後の無線周波数をｆｃ、逓倍数をＮ、時間をｔとした場合、周波数ｃｏｓ（２πｆｃｔ／Ｎ）の局発信号を発生させる。ミキサ回路１０３は、局発信号源１０２が発生させた局発信号によって、レベル変換器１０１から出力される信号を合成して電気信号を生成する。Ｅ／Ｏ変換器１０４は、図１に示す信号処理装置１０のＥ／Ｏ変換器１３であり、ミキサ回路１０３によって生成された電気信号を光信号に変換すると、光ファイバネットワーク２０を介してこの光信号を信号送信装置に送信する。
【０１２８】
なお、信号処理装置１００を信号処理装置１０ｄとして用いる場合、信号処理装置１００のミキサ回路１０３とＥ／Ｏ変換器１０４の間にＡＤＣ１２を設ける。
【０１２９】
振幅変調信号の場合、上述した（式４）、（式５）より、入力信号の振幅をＡとすると、２逓倍した場合の２倍波周波数、及び、４逓倍した場合の４倍波周波数における振幅はそれぞれ、２逓倍の場合は（Ａ２／２）となり、４逓倍した場合は（Ａ４／８）となる。つまり、２逓倍の場合は入力信号の振幅の２乗、４逓倍の場合は入力信号の振幅の４乗に比例する。よって、逓倍器から出力される振幅をＡoutとすると、逓倍器に入力される信号の振幅Ａinが、２逓倍の場合はＡin＝（２Ａout）１／２、４逓倍の場合はＡin＝（８Ａout）１／４となるように入力信号振幅を設定する。このように入力信号の振幅を設定すれば、２逓倍したときの２倍波帯信号、４逓倍したときの４倍波帯信号においての所望の振幅Ａoutが得られる。
【０１３０】
上述したように、数学的にはＮ逓倍した場合の出力振幅は入力振幅のＮ乗に比例するが、実際には逓倍器をどの入力レベルで動作させるかによって、振幅特性は異なる。
図２３は２逓倍器の入出力特性の測定結果の一例を示す図である。入力電力が−２０ｄＢｍから−１５ｄＢｍへ５ｄＢ変化した場合、２倍波の出力は−３４ｄＢｍから−２５ｄＢｍへ約９ｄＢｍ変化している。一方、入力電力が−５ｄＢｍから０ｄＢｍへ５ｄＢ変化した場合、２倍波の出力は−９ｄＢｍから−５ｄＢｍへ約４ｄＢｍの変化となる。このように、低入力電力時は大きな振幅変化が得られ、出力飽和に近い領域では、振幅変化が圧縮される。
よって、振幅変調信号を用いる場合、逓倍後に得たい振幅値を得るには、実際に使う逓倍器の振幅特性を考慮し、入力信号の振幅を設定することが必要となる。つまり、信号処理装置１００のレベル変換器１０１が発生させるレベル信号は、ミキサ回路１０３から出力された振幅変調信号の振幅が、第１の実施形態〜第６の実施形態の信号送信装置における逓倍器の振幅特性に基づいた入力信号の振幅となるように調整する信号である。以下、これのような制御を振幅制御と記載する。
【０１３１】
上記のように、振幅変調信号の場合、伝送路での振幅のダイナミックレンジを低減できるという効果がある。
【０１３２】
続いて、直交振幅変調を用いる場合の信号処理装置１０について説明する。
直交振幅変調を用いる場合の信号処理装置１０として用いられる信号処理装置としては、図１０〜図１２に示す信号処理装置１５０、１７０、１９０を用いることができる。ただし、直交振幅変調信号を用いる場合、振幅変調を用いる場合の振幅制御と、位相変調を用いる場合の位相制御の両方を行う。
【０１３３】
図２４は、４逓倍時の直交振幅変調信号の信号点配置を示す図である。ここでは、１６ＱＡＭ（Quadrature amplitude modulation）を用いた場合を示している。
図２４（ａ）は、信号送信装置において４逓倍する場合に信号処理装置１５０、１７０、１９０が用いる信号点配置を示す図である。信号処理装置１５０、１７０、１９０は、データに対応した信号点となるように、振幅（両軸の「０」点からの距離）と位相（両軸の「０」点からの角度）を制御する。図２４（ａ）に示す信号点はそれぞれ、異なる４ビットデータに対応した信号点であり、例えば、信号処理装置１５０の場合、データに対応した信号点が表す振幅及び位相となるように、ミキサ回路１５５−１から出力される振幅ｘのベースバンド信号、ミキサ回路１５５−２から出力される振幅ｙのベースバンド信号を決定する。
図２４（ｂ）は、図２４（ａ）の信号点配置によって送信した信号を４逓倍したときの信号点配置である。４逓倍することによって、信号配置点は振幅制御及び位相制御を行なわないときの通常の信号点配置と一致する。
【０１３４】
以上説明した本発明の実施形態によれば、信号の周波数を変換して送信する場合に、信号の変調方式によらず、信号送信装置における部品点数を削減することができる。また、周波数変調方式、位相変調方式、振幅変調方式、直交振幅変調信号それぞれについて、本実施の形態の信号送信装置へ入力する信号を生成する信号処理装置を実現することができる。
【符号の説明】
【０１３５】
１０、１０ｄ、１００、１３０、１５０、１７０、１９０…信号処理装置
１１…信号処理部
１２…アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）
１３、１０４、１３３、１５７、１７３、１９３…電気光変換器（Ｅ／Ｏ変換器、送信部）
２０…光ファイバネットワーク
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ…信号送信装置
１０１…レベル変換器
１０２…局発信号源
１０３…ミキサ回路
１３１−１〜１３１−ｍ…局発信号源（局発信号生成部）
１３２…周波数選択回路（周波数選択部）
１５１…直並列変換器（変調部）
１５２−１、１５２−２…レベル変換器（変調部）
１５３…局発信号源（局発信号生成部）
１５４…９０度位相器（変調部）
１５５−１、１５５−２…ミキサ回路（変調部）
１５６…合成器（変調部）
１７２…初期位相変換部（変調部）
１９１…ＤＳＰ回路
１９２…デジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）
３１０…光電気変換器（Ｏ／Ｅ変換器、受信部）
３１２…制御部
３１５…デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ、デジタルアナログ変換部）
３１８…分配器（分配部）
３２０、３２０−１〜３２０−ｋ、３２０ｅ…バンドパスフィルタ（第１フィルタ部）
３３０、３３０−１〜３３０−ｋ、３３０ｅ…可変利得増幅器（第１利得増幅部）
３３５、３４５…スイッチ
３４０、３４０−１〜３４０−ｋ、３４０ｅ…逓倍器（逓倍部）
３５０、３５０−１〜３５０−ｋ、３５０ｅ…可変利得増幅器（増幅部、第２利得増幅部）
３５２…局発信号源（局発信号生成部）
３５４…フィルタ回路
３５６…ミキサ回路（ミキサ部）
３５８…合成器（合成部）
３６０、３６０ｅ…送信用高出力増幅器（増幅部、出力増幅部）
３７０、３７０ｅ…バンドパスフィルタ（第２フィルタ部）
３８０…アンテナ（送信部）
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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