(57)【要約】      （修正有）【課題】分散型ＭＩＭＯ−ＲｏＦ構成の光無線アクセスシステムを提供する。【解決手段】ＣＳと複数のＢＳとの間で伝送される光信号の多重（ＢＳ多重）を、複数のＢＳにそれぞれ異なる波長を割り当て、ＷＤＭによる光多重で行うＢＳ多重手段を備え、ＣＳとＢＳに設置される複数のアンテナとの間で伝送される電気信号の多重（アンテナ多重）を行うアンテナ多重手段を備え、ＣＳは、ＢＳでアンテナ多重されＷＤＭ伝送された上り信号を光受信するＢＳ対応の光受信部で各アンテナ対応に変換された信号を、セル毎のグループに組み替えてＭＩＭＯ処理部に出力する手段と、セルごとのグループとしてＭＩＭＯ処理を行った各アンテナ対応の下り信号をＢＳ毎のグループに組み替え、アンテナ多重してＢＳ対応の波長で光送信する光送信部に出力する手段２１とを備える。【選択図】図５
2011172133.tif 000002
【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ＭＩＭＯ−ＲｏＦ構成の光無線アクセスシステムにおいて、
前記ＣＳと複数のＢＳとの間で伝送される光信号の多重（ＢＳ多重）を、前記複数のＢＳにそれぞれ異なる波長を割り当て、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）による光多重で行うＢＳ多重手段を備え、
前記ＣＳと前記ＢＳに設置される複数のアンテナとの間で伝送される電気信号の多重（アンテナ多重）を行うアンテナ多重手段を備え、
前記ＣＳは、前記ＢＳでアンテナ多重されＷＤＭ伝送された上り信号を光受信する前記ＢＳ対応の光受信部で各アンテナ対応に変換された信号を、前記セル毎のグループに組み替えてＭＩＭＯ処理部に出力する手段と、前記セルごとのグループとしてＭＩＭＯ処理を行った各アンテナ対応の下り信号をＢＳ毎のグループに組み替え、アンテナ多重してＢＳ対応の波長で光送信する光送信部に出力する手段とを備えた
ことを特徴とする光無線アクセスシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の光無線アクセスシステムにおいて、
前記アンテナ多重手段は、前記アンテナ多重を、前記ＢＳの複数のアンテナにそれぞれ異なる符号を割り当て、ＣＤＭ（Code Division Multiplexing）による電気多重で行う構成である
ことを特徴とする光無線アクセスシステム。
【請求項３】
請求項１に記載の光無線アクセスシステムにおいて、
前記アンテナ多重手段は、前記アンテナ多重を前記ＢＳの複数のアンテナにそれぞれ異なるタイムスロットを割り当て、ＴＤＭ（Time Division Multiplexing）による電気多重で行う構成である
ことを特徴とする光無線アクセスシステム。
【請求項４】
請求項１に記載の光無線アクセスシステムにおいて、
前記アンテナ多重手段は、前記アンテナ多重を前記ＢＳの複数のアンテナにそれぞれ異なる周波数を割り当て、ＦＤＭ（Frequency Division Multiplexing ）による電気多重で行う構成である
ことを特徴とする光無線アクセスシステム。
【請求項５】
請求項１に記載の光無線アンテナシステムにおいて、
前記ＢＳ多重手段は、前記１つのＣＳと前記複数のＢＳがＦＳＲ(Free Spectral Range) を有する光合分波器および当該光合分波器に接続される複数の光ファイバ伝送路を介して接続され、当該複数の光ファイバ伝送路にそれぞれ接続される複数のＢＳに当該ＦＳＲごとの波長を割り当て、列ごとのＢＳに割り当て波長の光信号を合分波する共通帯域の光フィルタを備えた構成である
ことを特徴とする光無線アクセスシステム。
【請求項６】
請求項５に記載の光無線アンテナシステムにおいて、
前記複数の光ファイバ伝送路に接続される列ごとのＢＳに割り当てられる上り信号と下り信号の波長をずらして設定し、上り信号と下り信号で波長の再利用を行う構成である
ことを特徴とする光無線アクセスシステム。
【請求項７】
請求項５に記載の光無線アンテナシステムにおいて、
前記複数の光ファイバ伝送路に接続される列ごとのＢＳに割り当てられる上り信号と下り信号の波長を前記ＦＳＲの整数倍離して設定する構成である
ことを特徴とする光無線アクセスシステム。
【請求項８】
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ＭＩＭＯ−ＲｏＦ構成の光無線アクセス方法において、
前記ＣＳと複数のＢＳとの間で伝送される光信号の多重（ＢＳ多重）を、前記複数のＢＳにそれぞれ異なる波長を割り当て、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）による光多重で行い、
前記ＣＳと前記ＢＳに設置される複数のアンテナとの間で伝送される電気信号の多重（アンテナ多重）を行い、
前記ＣＳは、前記ＢＳでアンテナ多重されＷＤＭ伝送された上り信号を光受信する前記ＢＳ対応の光受信部で各アンテナ対応に変換された信号を、前記セル毎のグループに組み替えてＭＩＭＯ処理部に出力し、前記セルごとのグループとしてＭＩＭＯ処理を行った各アンテナ対応の下り信号をＢＳ毎のグループに組み替え、アンテナ多重してＢＳ対応の波長で光送信する光送信部に出力する
ことを特徴とする光無線アクセス方法。
【請求項９】
請求項８に記載の光無線アクセス方法において、
前記アンテナ多重は、前記ＢＳの複数のアンテナにそれぞれ異なる符号を割り当て、ＣＤＭ（Code Division Multiplexing）による電気多重で行う
ことを特徴とする光無線アクセス方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の光無線アクセス方法において、
前記アンテナ多重は、前記ＢＳの複数のアンテナにそれぞれ異なるタイムスロットを割り当て、ＴＤＭ（Time Division Multiplexing）による電気多重で行う
ことを特徴とする光無線アクセス方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の光無線アクセス方法において、
前記アンテナ多重は、前記ＢＳの複数のアンテナにそれぞれ異なる周波数を割り当て、ＦＤＭ（Frequency Division Multiplexing ）による電気多重で行う
ことを特徴とする光無線アクセス方法。
【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信号の送受信を行う光無線ハイブリッドネットワークにおいて、経済的かつ効率的に基地局を収容する光無線アクセスシステムおよび方法に関する。
【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、低損失、広帯域な光ファイバ伝送路を介して高周波（マイクロ波、ミリ波、テラヘルツ波）信号を送受信する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，非特許文献２）。
図１において、ＣＳからＢＳへの下り方向では、ＣＳは変調された電波信号をさらに光変調し、光ファイバ伝送路１０１を介してＢＳへ送信する。ＢＳは光信号を受信すると、復調した電波信号を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は端末から電波信号を無線受信すると、電波信号を光変調して光ファイバ伝送路１を介してＣＳへ送信する。ＣＳは光信号を受信、復調し、電波信号を取り出す。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。ＷＤＭ−ＰＯＮシステムは、光カプラ１０２に代えて波長スプリッタ（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（非特許文献３）。
【０００７】
さらに、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信号をＲｏＦ技術を用いて光ファイバ伝送路に重畳するＭＩＭＯ−ＲｏＦシステムでは、IEEE 802.11nやIEEE 802.16 などで規定されるＭＩＭＯ信号を低損失、広帯域な光ファイバ伝送路を介して伝送することができるため、ＣＳとＢＳとの間の伝送路の長距離化、高速化が可能となる。
【０００８】
また、複数の送信アンテナ間距離ないし受信アンテナ間距離を広げることで、さらに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。例えば、数100 メートル程度離れた複数のＢＳ間で１つのＭＩＭＯセルを形成する分散型ＭＩＭＯシステムがある。分散型ＭＩＭＯシステムにおいて、ＣＳとＢＳとの間でＲｏＦ技術を用いて光ファイバ伝送路を介して通信を行うネットワークが分散型ＭＩＭＯ−ＲｏＦネットワークである。
【０００９】
図３は、分散型ＭＩＭＯ−ＲｏＦシステムの概要を示す（非特許文献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空間をＭＩＭＯセルと定義する。各ＢＳのアンテナ１〜４と、ＭＩＭＯ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の接続形態およびアンテナ数は任意である。
【００１０】
ＣＳに接続される複数のＢＳに対応する信号の多重（ＢＳ多重）と、ＢＳに設置される複数のアンテナに対応する信号の多重（アンテナ多重）は、ＴＤＭ（Time Division Multiplexing）で行われる。ＭＩＭＯセル内の無線端末は、ＭＩＭＯセルを囲むアンテナ１〜４との間で無線通信し、このＭＩＭＯ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ＭＩＭＯ−ＲｏＦ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。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【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】Teppei Nakasyotani, Hiroyuki Toda, Toshiaki Kuri, Ken-ichi Kitayama,“Wavelength-Division-Multiplexed Millimeter-Waveband Radio-on-Fiber System Using a Supercontinuum Light Source,”IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology, Vol.24, no.1, pp.404-410, January 2006.
【非特許文献３】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４】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.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の分散型ＭＩＭＯ−ＲｏＦ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ＭＩＭＯ−ＲｏＦシステムについても検討されていなかった。
【００１３】
本発明は、分散型ＭＩＭＯ−ＲｏＦシステムにおいて、経済的かつ効率的にＢＳを収容し、またＢＳ数を効率的に増やすことができる光無線アクセスシステムおよび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】
【００１４】
第１の発明は、１つのＣＳが複数の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ＭＩＭＯ−ＲｏＦ構成の光無線アクセスシステムにおいて、ＣＳと複数のＢＳとの間で伝送される光信号の多重（ＢＳ多重）を、複数のＢＳにそれぞれ異なる波長を割り当て、ＷＤＭによる光多重で行うＢＳ多重手段を備え、ＣＳとＢＳに設置される複数のアンテナとの間で伝送される電気信号の多重（アンテナ多重）を、ＢＳの複数のアンテナにそれぞれ異なる符号を割り当て、ＣＤＭによる電気多重で行うアンテナ多重手段を備え、ＣＳは、ＢＳでアンテナ多重されＷＤＭ伝送された上り信号を光受信するＢＳ対応の光受信部で各アンテナ対応に変換された信号を、セル毎のグループに組み替えてＭＩＭＯ処理部に出力する手段と、セルごとのグループとしてＭＩＭＯ処理を行った各アンテナ対応の下り信号をＢＳ毎のグループに組み替え、アンテナ多重してＢＳ対応の波長で光送信する光送信部に出力する手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
アンテナ多重手段は、アンテナ多重をＢＳの複数のアンテナにそれぞれ異なる符号を割り当て、ＣＤＭによる電気多重で行う構成でもよい。また、アンテナ多重手段は、アンテナ多重をＢＳの複数のアンテナにそれぞれ異なるタイムスロットを割り当て、ＴＤＭによる電気多重で行う構成でもよい。また、アンテナ多重手段は、アンテナ多重をＢＳの複数のアンテナにそれぞれ異なる周波数を割り当て、ＦＤＭによる電気多重で行う構成でもよい。
【００１６】
ＢＳ多重手段は、１つのＣＳと複数のＢＳがＦＳＲを有する光合分波器および当該光合分波器に接続される複数の光ファイバ伝送路を介して接続され、当該複数の光ファイバ伝送路にそれぞれ接続される複数のＢＳに当該ＦＳＲごとの波長を割り当て、列ごとのＢＳに割り当て波長の光信号を合分波する共通帯域の光フィルタを備えた構成である。
【００１７】
また、複数の光ファイバ伝送路に接続される列ごとのＢＳに割り当てられる上り信号と下り信号の波長をずらして設定し、上り信号と下り信号で波長の再利用を行う構成としてもよい。また、複数の光ファイバ伝送路に接続される列ごとのＢＳに割り当てられる上り信号と下り信号の波長をＦＳＲの整数倍離して設定する構成としてもよい。
【００１８】
第２の発明は、１つのＣＳが複数の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ＭＩＭＯ−ＲｏＦ構成の光無線アクセス方法において、ＣＳと複数のＢＳとの間で伝送される光信号の多重（ＢＳ多重）を、複数のＢＳにそれぞれ異なる波長を割り当て、ＷＤＭによる光多重で行い、ＣＳとＢＳに設置される複数のアンテナとの間で伝送される電気信号の多重（アンテナ多重）を、ＢＳの複数のアンテナにそれぞれ異なる符号を割り当て、ＣＤＭによる電気多重で行い、ＣＳは、ＢＳでアンテナ多重されＷＤＭ伝送された上り信号を光受信するＢＳ対応の光受信部で各アンテナ対応に変換された信号を、セル毎のグループに組み替えてＭＩＭＯ処理部に出力し、セルごとのグループとしてＭＩＭＯ処理を行った各アンテナ対応の下り信号をＢＳ毎のグループに組み替え、アンテナ多重してＢＳ対応の波長で光送信する光送信部に出力することを特徴とする。
【００１９】
アンテナ多重手段は、アンテナ多重をＢＳの複数のアンテナにそれぞれ異なる符号を割り当て、ＣＤＭによる電気多重で行ってもよい。また、アンテナ多重は、ＢＳの複数のアンテナにそれぞれ異なるタイムスロットを割り当て、ＴＤＭによる電気多重で行ってもよい。また、アンテナ多重は、ＢＳの複数のアンテナにそれぞれ異なる周波数を割り当て、ＦＤＭによる電気多重で行ってもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、ＣＳと複数のＢＳとの間の伝送方式として柔軟性とスケーラビリティに富むＷＤＭアクセス技術を採用し、同一ＣＳ上のＢＳ多重をＷＤＭによる光多重で行い、さらに同一ＢＳ上のアンテナ多重をＣＤＭまたはＴＤＭまたはＦＤＭによる電気多重で行うことにより、分散型ＭＩＭＯ- ＲｏＦシステムにおけるＢＳ数を効率的かつ経済的に増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ＲｏＦシステムの概要を示す図である。
【図２】ＰＯＮシステムの概要を示す図である。
【図３】分散型ＭＩＭＯ−ＲｏＦシステムの概要を示す図である。
【図４】ＣＳに収容されるＢＳの配置例を示す図である。
【図５】本発明の光無線アンテナシステムの下り信号における構成例を示す図である。
【図６】本発明の光無線アンテナシステムの上り信号における構成例を示す図である。
【図７】ＢＳの波長割り当て例１を示す図である。
【図８】ＢＳの波長割り当て例１におけるＢＳの構成例を示す図である。
【図９】ＢＳの波長割り当て例２におけるＢＳの構成例１を示す図である。
【図１０】ＢＳの波長割り当て例２におけるＢＳの構成例２を示す図である。
【図１１】ＢＳの波長割り当て例２におけるＢＳの構成例３を示す図である。
【図１２】ＢＳの波長割り当て例３におけるＢＳの構成例を示す図である。
【図１３】ＢＳの波長割り当て例４を示す図である。
【図１４】本発明の光無線アンテナシステムの他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の光無線アクセスシステムは、光アクセス方式としてＷＤＭ−ＰＯＮシステムを用いた分散型ＭＩＭＯ−ＲｏＦシステムであり、以下具体的な実施例について説明する。
【００２３】
図４は、ＣＳに収容されるＢＳの配置例を示す。ここでは、ｎ×ｍ（ｎ、ｍは２以上の整数）のＢＳについて、４個のＢＳ(j,i+1) 、ＢＳ(j,i) 、ＢＳ (j+1,i)、ＢＳ(j+1,i+1) によって囲まれるＭＩＭＯセルをセル(j,i) と定義する（１≦ｊ≦ｎ−１，１≦ｉ≦ｍ−１）。各ＢＳには異なる波長が割り当てられ、それぞれに割り当てられた波長を利用してＣＳとの通信が行われる。以下、ＢＳ(j,i) に割り当てられる波長をλ(j,i) とするが、λ(j,i) は下り信号と上り信号で異なる波長である。ＣＳと各ＢＳとの間で送受信される信号は、波長による合分波が可能なため、ロスバジェットの観点からＣＳは多数のＢＳを収容することができる。
【００２４】
図５は、本発明の光無線アンテナシステムの下り信号における構成例を示す。
ここでは、１つのＢＳに４本のアンテナ１〜４（図３参照）を配置し、同一ＢＳ上のアンテナ多重をＣＤＭ（Code Division Multiplexing）による電気多重、ＣＳ上のＢＳ多重をＷＤＭによる光多重で実現する場合を示す。
【００２５】
図５において、ここに示す９個のＢＳは、図４に示す中心部の９個のＢＳに対応する。例えば、ＢＳ(j,i) には下り信号の波長λ(j,i) が割り当てられ、光フィルタでＷＤＭ信号から当該波長の下り信号を分波して受光し、さらに４本のアンテナ１〜４から送信するＭＩＭＯ信号を復号化し、セル(j-1,i) ，セル(j-1,i-1) ，セル(j,i-1) ，セル(j,i) へ送信するものとする。
【００２６】
ＣＳから各セルに送信するＭＩＭＯ信号のうち、ここではセル(j,i) を囲む４本のアンテナから送信するＭＩＭＯ信号ＲＦ１〜ＲＦ４は、ＭＩＭＯ送信処理／組み替え部２１を介して当該４本のアンテナを収容するＢＳ毎のグループに組み替えられる。すなわち、ＭＩＭＯ信号ＲＦ１〜ＲＦ４は、セル(j,i) を囲む４本のアンテナ１〜４をそれぞれ収容するＢＳ(j+1,i) 、ＢＳ(j+1,i+1) 、ＢＳ(j,i+1) 、ＢＳ(j,i) のグループに分けられる。
【００２７】
ＢＳ毎に組み替えられたＭＩＭＯ信号ＲＦ１〜ＲＦ４は、各ＢＳに割り当てられた波長の下り信号を送信する送信部Ｔｘに入力し、それぞれエンコーダ１〜４の各符号を用いてＣＤＭにより電気多重され、各波長の下り信号に光変調して送信される。各ＢＳ対応の送信器Ｔｘから各ＢＳへ送信される光信号は光合分波器１１で光多重され、下り信号を伝送する光ファイバ伝送路Ｄに送信される。
【００２８】
光ファイバ伝送路Ｄを介して伝送された下り信号は、光合分波器１３で光ファイバ伝送路ａ，ｂ，ｃに分波される。光ファイバ伝送路ａ，ｂ，ｃに接続されるＢＳは、それぞれ割り当てられた波長の下り信号を分波する光フィルタを備え、それぞれ分波された下り信号が受信部Ｒｘに入力する。なお、光合分波器１３で光ファイバ伝送路ａ，ｂ，ｃに分波される波長と、各ＢＳの光フィルタで分波される波長は、後述するように既存のＷＤＭ−ＰＯＮシステムで用いられている関係になる。各ＢＳの受信器Ｒｘは、それぞれ割り当てられた波長の下り信号を受光器で光電変換し、デコーダ１〜４に入力する。デコーダ１〜４の各符号を用いて復号化されたＭＩＭＯ信号ＲＦ１〜ＲＦ４は、それぞれアンテナ１〜４から無線伝送路を介して無線端末へ送信される。
【００２９】
例えば、セル(j,i) に送信するＭＩＭＯ信号ＲＦ１〜ＲＦ４は、セル(j,i) を囲むＢＳ(j+1,i) のアンテナ１、ＢＳ(j+1,i+1) のアンテナ２、ＢＳ(j,i+1) のアンテナ３、ＢＳ(j,i) のアンテナ４から送信される。この場合、ＣＳのＭＩＭＯ送信処理／組み替え部２１は、ＲＦ１を波長λ(j+1,i) の送信部Ｔｘのエンコーダ１に接続し、ＲＦ２を波長λ(j+1,i+1) の送信部Ｔｘのエンコーダ２に接続し、ＲＦ３を波長λ(j,i+1) の送信部Ｔｘのエンコーダ３に接続し、ＲＦ４を波長λ(j,i) の送信部Ｔｘのエンコーダ４に接続し、それぞれの送信部ＴｘごとにＣＤＭにより電気多重する。
【００３０】
波長λ(j,i) の送信部Ｔｘは、ＢＳ(j,i) の４本のアンテナ１〜４からセル(j-1,i) ，セル(j-1,i-1) ，セル(j,i-1) ，セル(j,i) へ送信するＭＩＭＯ信号をＣＤＭで電気多重する。このＣＤＭ信号は変調器に入力され、波長λ(j,i) の光源から出力される光搬送波を光変調して送信される。この波長λ(j,i) の光信号は、光合分波器１１、光ファイバ伝送路Ｄ、光合波器１３を介して光ファイバ伝送路ｂに分波され、さらに波長λ(j,i) が割り当てられたＢＳ(j,i) で分波して受光器に入力し、さらにエンコーダ１〜４に対応するデコーダ１〜４で復号化されたＭＩＭＯ信号がアンテナ１〜４から各セルへ送信される。同様に、波長λ(j+1,i) の送信部Ｔｘから送信される光信号は、波長λ(j+1,i) が割り当てられたＢＳ(j+1,i) で分波され、さらにデコーダ１〜４で復号化されたＭＩＭＯ信号がアンテナ１〜４から各セルへ送信される。このように、ＭＩＭＯ信号ＲＦ１〜ＲＦ４は、セル(j,i) を囲むＢＳ(j+1,i) 、ＢＳ(j+1,i+1) 、ＢＳ(j,i+1) 、ＢＳ(j,i) にそれぞれ分散して伝送され、各ＢＳのアンテナ１〜４からそれぞれ送信されることになる。
【００３１】
なお、図５の構成では、ＢＳのアンテナ１〜４と、ＢＳの受信部Ｒｘのデコーダ１〜４と、ＣＳの送信部Ｔｘのエンコーダ１〜４をそれぞれ対応させているために、ＢＳのアンテナ１〜４から送信するＲＦ１〜ＲＦ４をそれぞれ対応する送信部Ｔｘのエンコーダ１〜４に接続しているが、ＲＦ１〜ＲＦ４と符号の対応関係は任意である。
【００３２】
図６は、本発明の光無線アンテナシステムの上り信号における構成例を示す。
図６において、ここに示す６個のＢＳは、図４に示す中心部の６個のＢＳに対応する。ＢＳにアンテナ多重をＣＤＭによる電気多重で行う送信部Ｔｘ、ＣＳに各ＢＳに対応する受信部Ｒｘを備えている他は、図５に示す下り信号における構成例と同様である。
【００３３】
波長λ(j,i) が割り当てられたＢＳ(j,i) では、アンテナ１〜４を介してセル(j-1,i) ，セル(j-1,i-1) ，セル(j,i-1) ，セル(j,i) の無線端末から受信した上り信号を送信部Ｔｘに入力し、エンコーダ１〜４の各符号を用いてＣＤＭにより電気多重し、さらに波長λ(j,i) で光変調して上り信号を生成する。各ＢＳからＣＳへ送信される上り信号は、各ＢＳの光フィルタおよび光合分波器１３で光多重され、光ファイバ伝送路Ｕを介してＣＳへ伝送される。
【００３４】
ＣＳは、光ファイバ伝送路Ｕを介して伝送された上り信号を光合分波器１２で分波し、各ＢＳの波長に対応する受信部Ｒｘに入力する。ＢＳ(j,i) に対応する波長λ(j,i) の上り信号を受信する受信部ＲｘおよびＢＳ(j+1,i) に対応する波長λ(j+1,i) の上り信号を受信する受信部Ｒｘでは、それぞれ受光器で上り信号を光電変換し、デコーダ１〜４でＣＤＭ信号の復号化を行う。例えばセル(j,i) を囲む４本のアンテナ１〜４を収容する４個のＢＳ(j+1,i) 、ＢＳ(j+1,i+1) 、ＢＳ(j,i+1) 、ＢＳ(j,i) から送信された上り信号は、それぞれ対応する受信部Ｒｘのデコーダ１〜４から出力され、組み替え／ＭＩＭＯ受信処理部２２でセル毎のグループに組み替えられ、セル(j,i) のＭＩＭＯ信号ＲＦ１〜ＲＦ４として出力され、ＭＩＭＯ処理される。
【００３５】
なお、図５および図６に示す構成は、同一ＢＳ上のアンテナ多重をＣＤＭによる電気多重で行う例であるが、ＢＳの複数のアンテナにそれぞれ異なるタイムスロットを割り当てるＴＤＭ（Time Division Multiplexing）またはＢＳの複数のアンテナにそれぞれ異なる周波数を割り当てるＦＤＭ（Frequency Division Multiplexing)による電気多重であってよい。ＴＤＭやＦＤＭによりアンテナ多重を行う場合には、図５および図６に示すエンコーダ／デコーダおよび加算部をＴＤＭ処理部やＦＤＭ処理部に置き換え、ＴＤＭ信号またはＦＤＭ信号として変調器に入力する構成により対応可能である。
【００３６】
また、図５および図６に示す構成は、ＣＳと複数のＢＳがスター・バス構成の光ファイバ伝送および光合分波器を介して接続されているが、ＣＳ−ＢＳの接続形態およびアンテナ数は任意である。ただし、光合分波器（波長ルータ、スプリッタ）１１，１２，１３として、例えば周回性ＦＳＲ(Free Spectral Range) を有するＡＷＧ(Array Waveguide Grating) を用いることで波長利用効率を改善し、１つのＣＳに収容できるＢＳ数をさらに増やすことができる。以下、ＡＷＧを用いる場合の各ＢＳの波長割り当て例について、図７〜図１４を参照して説明する。なお、ここに示す波長割り当て例および対応するＢＳの構成例は、ＷＤＭ−ＰＯＮシステムと同等のものである。
【００３７】
（ＢＳの波長割り当て例１）
図７は、ＢＳの波長割り当て例１を示す。
ここでは、図５および図６に示すＣＳの光合分波器１１，１２に対応するＡＷＧ１１，１２と、ＢＳ側の光合分波器１３に対応するＡＷＧ１３は、下り信号を伝送する光ファイバ伝送路Ｄと上り信号を伝送する光ファイバ伝送路Ｕを介して接続され、さらにＡＷＧ１３に光ファイバ伝送路ａ〜ｃが接続される。
【００３８】
光ファイバ伝送路ａ〜ｃに接続される列１のＢＳ１ａ〜ＢＳ１ｃに割り当てられる上り信号の波長ａ〜ｃと下り信号の波長ａ〜ｃは、１波長ずらして設定される。同様に、列２のＢＳ２ａ〜ＢＳ２ｃに割り当てられる上り信号の波長ａ〜ｃと下り信号の波長ａ〜ｃは、列１のＢＳの割り当て波長からＡＷＧ１３のＦＳＲ離れて設定される。列３および列４のＢＳについても同様である。このような波長割り当てにより、上り信号と下り信号で波長の再利用が可能となり、必要とする波長数は（ＢＳ数＋１）となる。また、上り信号と下り信号の波長をｘ波長ずらせば、必要とする波長数は（ＢＳ数＋ｘ）となる。なお、ＡＷＧ１１は、各ＢＳに対応する送信部Ｔｘから送信される各ＢＳに割り当てた下り波長を光多重して光ファイバ伝送路Ｄに送信する。ＡＷＧ１２は、各ＢＳから光多重され光ファイバ伝送路Ｕを介して伝送された上り信号を各ＢＳに対応する受信部Ｒｘに分波する。
【００３９】
図８は、ＢＳの波長割り当て例１におけるＢＳの構成例を示す。
ここでは、光ファイバ伝送路ａに接続されるＢＳ１ａ〜ＢＳ４ａの構成例を示す。各ＢＳの送信部Ｔｘから送信された上り信号は、光フィルタ３１、光サーキュレータ３３を介して光ファイバ伝送路ａに光多重され、ＡＷＧ１３に入力する。各ＢＳの光フィルタ３１は、それぞれ割り当てられた上り信号の波長ａおよび列方向の波長ｂ，ｃを含む通過帯域を有し、ＢＳから送信された上り信号とその前段のＢＳから送信された上り信号を光多重して次段のＢＳへ送信する。光ファイバ伝送路ａから各ＢＳに入力する下り信号は、光サーキュレータ３３、光フィルタ３２を介して分波される。各ＢＳの光フィルタ３２は、それぞれ割り当てられた下り信号の波長ａおよび列方向の波長ｂ，ｃを含む通過帯域を有し、ＢＳに受信する下り信号を分波して受信部Ｒｘに入力し、次段以降のＢＳが受信する下り信号を反射し、光サーキュレータ３３を介して次段のＢＳへ出力する。
【００４０】
このような光フィルタ３１，３２としては、送信波長および受信波長を透過し、その他の波長を反射するＦＢＧ（Fiber Bragg Grating ）などを用いることができる。なお、各ＢＳの光フィルタ３１，３２は、列方向のＢＳで共通帯域のものを用いることができる。また、各ＢＳは光サーキュレータ３３を用いず、それぞれ割り当てられた送信波長および受信波長に対応する狭帯域の光フィルタを各光ファイバ伝送路ａ〜ｃに配置する構成でもよい。
【００４１】
（ＢＳの波長割り当て例２）
図９は、ＢＳの波長割り当て例２におけるＢＳの構成例１を示す。
光ファイバ伝送路ａ〜ｃに接続される列１のＢＳ１ａ〜ＢＳ１ｃに割り当てられる上り信号の波長ａ〜ｃと下り信号の波長ａ〜ｃは、ＡＷＧ１３のＦＳＲ離れて設定される。同様に、列２のＢＳ２ａ〜ＢＳ２ｃに割り当てられる上り信号の波長ａ〜ｃと下り信号の波長ａ〜ｃは、列１のＢＳの割り当て波長からＡＷＧ１３のＦＳＲ離れて設定される。列３および列４のＢＳについても同様である。このような波長割り当てでは、必要とする波長数は（ＢＳ数×２）となる。
【００４２】
各ＢＳの送信部Ｔｘから送信された上り信号は、光フィルタ４１を介して光ファイバ伝送路ａ〜ｃにそれぞれ光多重され、ＡＷＧ１３に入力する。各ＢＳの光フィルタ４１は、列ごとにそれぞれ割り当てられた上り信号の波長ａ〜ｃを含む通過帯域を有し、ＢＳから送信された上り信号とその前段のＢＳから送信された上り信号を光多重して次段のＢＳへ送信する。光ファイバ伝送路ａ〜ｃから各ＢＳに入力する下り信号は、光フィルタ４２を介して分波される。各ＢＳの光フィルタ３２は、列ごとにそれぞれ割り当てられた下り信号の波長ａ〜ｃを含む通過帯域を有し、各ＢＳに受信する下り信号を分波して受信部Ｒｘに入力し、次段以降のＢＳが受信する下り信号を次段のＢＳへ通過させる。したがって、各ＢＳの光フィルタ４１，４２は、列ごとのＢＳで共通の通過帯域のものを用いることができる。
【００４３】
図１０は、ＢＳの波長割り当て例２におけるＢＳの構成例２を示す。
ここでは、図９に示すＢＳの波長割り当て例２におけるＢＳの構成例１と異なるＢＳの構成例２を示す。各ＢＳは光パワースプリッタ４３を介して光ファイバ伝送路ａ〜ｃにそれぞれ接続される。各光パワースプリッタ４３は、各ＢＳごとに分岐／挿入する光パワーが均等になるように分岐比を調整する。光フィルタ４１，４２は図９に示すＢＳの構成例１と同じ機能を有する。
【００４４】
図１１は、ＢＳの波長割り当て例２におけるＢＳの構成例３を示す。
ここでは、図９，図１０に示すＢＳの波長割り当て例２におけるＢＳの構成例１，２と異なるＢＳの構成例３を示す。図１０に示す光パワースプリッタ４３に代えて、列ごとのＢＳに割り当てた上り／下り波長帯域を合せた光フィルタ４４を用い、さらに上り／下り波長を分波する光フィルタ４５を介して送信部Ｔｘおよび受信部Ｒｘに接続する。
【００４５】
（波長割り当て例３）
図１２は、ＢＳの波長割り当て例３におけるＢＳの構成例を示す。
光ファイバ伝送路ａ〜ｃに接続される列１のＢＳ１ａ〜ＢＳ１ｃに割り当てられる上り信号の波長ａ〜ｃと下り信号の波長ａ〜ｃは、それぞれ１波長おきに設定され、かつ上りと下りで重ならないように（ここでは３波長ずらして）設定される。同様に、列２のＢＳ２ａ〜ＢＳ２ｃに割り当てられる上り信号の波長ａ〜ｃと下り信号の波長ａ〜ｃは、列１のＢＳの割り当て波長からＡＷＧ１３のＦＳＲ離れて設定される。列３および列４のＢＳについても同様である。
【００４６】
各ＢＳは、上り／下り波長が重ならないために、図９〜図１１に示したＢＳの波長割り当て例２におけるＢＳの構成例１〜３と同様の構成で対応することができる。ここでは、図１１のＢＳの構成例３と同様に、各ＢＳに割り当てた上り／下り波長帯域を合分波する光フィルタ４４と、上り／下り波長を分波する光フィルタ４５を用いる例を示す。ただし、図７および図８に示した波長割り当て例１と同様に、ＢＳに割り当てた下り波長帯域と次の列のＢＳに割り当てた上り波長帯域が重なるために、列ごとに共通の通過帯域を有する光フィルタでは対応できない。列ごとに共通の通過帯域を有する光フィルタで対応するためには、図８に示すように光サーキュレータ３３を用いた構成となる。
【００４７】
（波長割り当て例４）
図１３は、ＢＳの波長割り当て例４を示す。
ここでは、ＣＳとＡＷＧ１３との間を１本の光ファイバ伝送路を介して上り信号と下り信号を伝送するためのＢＳの波長割り当て例４を示す。
【００４８】
光ファイバ伝送路ａ〜ｃに接続される列１のＢＳ１ａ〜ＢＳ１ｃに割り当てられる上り信号の波長ａ〜ｃと、列２のＢＳ２ａ〜ＢＳ２ｃに割り当てられる上り信号の波長ａ〜ｃは、ＡＷＧ１３のＦＳＲ離れて設定される。列３および列４のＢＳの上り信号の波長ａ〜ｃについても同様であり、さらに列１〜列４のＢＳ１ａ〜ＢＳ１ｃに割り当てられる下り信号の波長ａ〜ｃについても同様であり、上り信号帯域と下り信号帯域が完全に分離される。これにより、ＣＳに接続される１本の光ファイバ伝送路と、各ＢＳが接続される光ファイバ伝送路ａ〜ｃとの間で、ＡＷＧ１３の周回性を利用した波長割り当てが可能になる。
【００４９】
ＣＳでは、上り信号帯域と下り信号帯域を分離するＷＤＭフィルタ１４を介して、ＡＷＧ１３に接続される１本の光ファイバ伝送路と下り信号用のＡＷＧ１１および上り信号用のＡＷＧ１２と接続する。各ＢＳは、図８〜図１２に示した任意の構成を適用することができる。
【００５０】
（光無線アクセスシステムの他の構成例）
以上示したＢＳにおいて、光フィルタを波長可変フィルタとし、送信部Ｔｘに多波長光源または波長可変光源を配置することにより、ＢＳのカラーレス化が実現でき、経済的な運用が期待できる。
【００５１】
また、図１４に示すように、ＣＳに多波長光源１５および光サーキュレータ１６を配置し、ＣＳから各ＢＳの送信に用いる光搬送波を伝送し、ＢＳの光フィルタを波長可変フィルタとし、ＢＳの送信部Ｔｘにループバック用の変調器を配置することにより、ＢＳのカラーレス化が実現でき、経済的な運用が期待できる。各ＢＳの基本的な構成は、図８〜図１２に示した任意の構成を適用することができる。ただし、図８の光サーキュレータ３３を用いる構成では、光ファイバ伝送路ａ〜ｃの終端に反射端を配置する。
【符号の説明】
【００５２】
１１，１２，１３  光合分波器／ＡＷＧ
１４  ＷＤＭフィルタ
１５  多波長光源
１６  光サーキュレータ
２１  ＭＩＭＯ送信処理／組み替え部
２２  組み替え／ＭＩＭＯ送信処理部
３１，３２  光フィルタ（ＦＢＧ）
３３  光サーキュレータ
４１，４２，４４，４５  光フィルタ
４３  光パワースプリッタ
【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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