(57)【要約】【課題】無線光ファイバ技術を用いた場合に、非送信状態における雑音低減と送信タイミング信号の伝送と自動電力制御とを簡単な構成で実現する。【解決手段】発光部１２は、送信タイミング信号８１に応じた強度を有し、無線送信信号８２に基づき変調された光信号を出力する。受光電流検出部２２は、受光部２１で受信した光信号の強度を検出する。検出された光強度に応じて、高周波増幅部２３は受光部２１の出力信号を増幅し、送信タイミング信号復元部２４は送信タイミング信号を復元する。非送信状態では、発光部１２は光信号を出力せず、高周波増幅部２３は信号を出力しない構成とすれば、非送信状態におけるアンテナ側基地局２０の雑音を低減できる。高周波増幅部２３は、検出された光強度に応じて増幅率を制御することにより、常にほぼ一定の電力を有する信号を求める自動電力制御を行ってもよい。【選択図】　　　　図１
2004072729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を伝送する光伝送装置であって、
バースト的に発生する無線帯域の送信信号、および、前記送信信号の発生の有無を示す制御信号の供給を受け、前記制御信号に応じた強度を有し、かつ、前記送信信号で変調された光信号を出力する可変発光部と、
前記可変発光部から出力された光信号を受信し、電気信号に変換する受光部と、
前記受光部で受信した光信号の強度を検出する光強度検出部と、
前記光強度検出部で検出した光強度に応じて、前記受光部から出力された電気信号を増幅する高周波増幅部とを備えた、光伝送装置。
【請求項２】
前記可変発光部は、前記制御信号が前記送信信号が発生していない旨を示す値をとるときは、強度がほぼゼロに等しい光信号を出力することを特徴とする、請求項１に記載の光伝送装置。
【請求項３】
前記可変発光部は、
前記制御信号に応じてバイアス電流を発生させるバイアス供給部と、
前記バイアス供給部からバイアス電流の供給を受け、前記送信信号に応じた強度で発光する発光部とを含む、請求項１に記載の光伝送装置。
【請求項４】
前記高周波増幅部は、前記光強度検出部で検出した光強度が所定のしきい値を越えているときには第１の増幅率で、前記光強度が前記しきい値以下であるときには、前記第１の増幅率よりも低い第２の増幅率で、前記受光部から出力された電気信号を増幅することを特徴とする、請求項１に記載の光伝送装置。
【請求項５】
前記第２の増幅率は、ほぼゼロに等しいことを特徴とする、請求項４に記載の光伝送装置。
【請求項６】
前記光強度検出部で検出した光強度が所定のしきい値を越えているか否かを示す信号を、前記制御信号を復元した信号として出力する制御信号復元部をさらに備えた、請求項１に記載の光伝送装置。
【請求項７】
前記高周波増幅部は、前記光強度検出部で検出した光強度に応じて増幅率を制御することにより、前記受光部から出力された電気信号を、常にほぼ一定の電力を有する信号に増幅することを特徴とする、請求項１に記載の光伝送装置。
【請求項８】
前記高周波増幅部は、
前記受光部で受信した光信号の強度が変化しても、増幅された信号の電力がほぼ一定となるように制御する第１の電力制御回路と、
フィードバック制御を行うことにより、増幅された信号の電力を予め設定した値に近づけるように制御する第２の電力制御回路との少なくとも一方を含む、請求項７に記載の光伝送装置。
【請求項９】
前記第１の電力制御回路は、
与えられた制御電圧に応じて、前記受光部から出力された電気信号の電力を制御する可変電力制御回路と、
前記送信信号の発生時に前記光強度検出部で検出される光強度に対応した電圧にほぼ等しい、所定の電圧を発生させる電圧発生回路と、
前記光強度検出部で検出した光強度が所定のしきい値を越えているときには、当該光強度に対応した電圧を、当該光強度が前記しきい値以下であるときには、前記電圧発生回路で発生させた電圧を選択するスイッチ回路と、
前記スイッチ回路で選択された電圧に基づき前記制御電圧を求めて、前記可変電力制御回路に対して出力する第１の制御電圧出力回路とを有する、請求項８に記載の光伝送装置。
【請求項１０】
前記第１の電力制御回路は、
与えられた制御電圧に応じて、前記受光部から出力された電気信号の電力を制御する可変電力制御回路と、
前記光強度検出部で検出した光強度に対応した電圧に基づき、前記可変電力制御回路に選択的に与えられる電圧を求める第１の制御電圧出力回路と、
前記送信信号の発生時に前記第１の制御電圧出力回路で求められる電圧にほぼ等しい、所定の電圧を発生させる電圧発生回路と、
前記光強度検出部で検出した光強度が所定のしきい値を越えているときには、前記第１の制御電圧出力回路で求めた電圧を、当該光強度が前記しきい値以下であるときには、前記電圧発生回路で発生させた電圧を選択し、前記制御電圧として前記可変電力制御回路に対して出力するスイッチ回路とを有する、請求項８に記載の光伝送装置。
【請求項１１】
前記第１の電力制御回路は、
与えられた制御電圧に応じて、前記受光部から出力された電気信号の電力を制御する可変電力制御回路と、
前記光強度検出部で検出した光強度が所定のしきい値を越えているときには、当該光強度に対応した電圧を、当該光強度が前記しきい値以下であるときには、当該光強度が前記しきい値を越えている間に保持した、当該光強度に対応した電圧を出力するサンプルホールド回路と、
前記サンプルホールド回路から出力された電圧に基づき前記制御電圧を求めて、前記可変電力制御回路に対して出力する第１の制御電圧出力回路とを有する、請求項８に記載の光伝送装置。
【請求項１２】
前記第１の電力制御回路は、
与えられた制御電圧に応じて、前記受光部から出力された電気信号の電力を制御する可変電力制御回路と、
前記光強度検出部で検出した光強度に対応した電圧に基づき、前記可変電力制御回路に選択的に与えられる電圧を求める第１の制御電圧出力回路と、
前記光強度検出部で検出した光強度が所定のしきい値を越えているときには、前記第１の制御電圧出力回路で求めた電圧を、当該光強度が前記しきい値以下であるときには、当該光強度が前記しきい値を越えている間に保持した、前記第１の制御電圧出力回路で求めた電圧を、前記制御電圧として前記可変電力制御回路に対して出力するサンプルホールド回路とを有する、請求項８に記載の光伝送装置。
【請求項１３】
前記第１の制御電圧出力回路は、入力信号の対数値を出力するログアンプを有する、請求項９〜１２のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項１４】
前記第２の電力制御回路は、
与えられた制御電圧に応じて、前段回路から出力された電気信号の電力を制御する可変電力制御回路と、
前記可変電力制御回路から出力された信号に対して包絡線検波を行い、当該信号の電力を求める包絡線検波回路と、
前記送信信号の発生時に前記包絡線検波回路で求められる電力に対応した電圧にほぼ等しい、所定の電圧を発生させる電圧発生回路と、
前記光強度検出部で検出した光強度が所定のしきい値を越えているときには、前記包絡線検波回路で求めた電力に対応した電圧を、当該光強度が前記しきい値以下であるときには、前記電圧発生回路で発生させた電圧を選択するスイッチ回路と、
前記スイッチ回路で選択された電圧に基づき前記制御電圧を求めて、前記可変電力制御回路に対して出力する第２の制御電圧出力回路とを有する、請求項８に記載の光伝送装置。
【請求項１５】
前記第２の電力制御回路は、
与えられた制御電圧に応じて、前段回路から出力された電気信号の電力を制御する可変電力制御回路と、
前記可変電力制御回路から出力された信号に対して包絡線検波を行い、当該信号の電力を求める包絡線検波回路と、
前記包絡線検波回路で求めた電力に対応した電圧に基づき、前記可変電力制御回路に選択的に与えられる電圧を求める第２の制御電圧出力回路と、
前記送信信号の発生時に前記第２の制御電圧出力回路で求められる電圧にほぼ等しい、所定の電圧を発生させる電圧発生回路と、
前記光強度検出部で検出した光強度が所定のしきい値を越えているときには、前記第２の制御電圧出力回路で求めた電圧を、当該光強度が前記しきい値以下であるときには、前記電圧発生回路で発生させた電圧を選択し、前記制御電圧として前記可変電力制御回路に対して出力するスイッチ回路とを有する、請求項８に記載の光伝送装置。
【請求項１６】
前記第２の電力制御回路は、
与えられた制御電圧に応じて、前段回路から出力された電気信号の電力を制御する可変電力制御回路と、
前記可変電力制御回路から出力された信号に対して包絡線検波を行い、当該信号の電力を求める包絡線検波回路と、
前記光強度検出部で検出した光強度が所定のしきい値を越えているときには、前記包絡線検波回路で求めた電力に対応した電圧を、当該光強度が前記しきい値以下であるときには、当該光強度が前記しきい値を越えている間に保持した、前記包絡線検波回路で求めた電力に対応した電圧を出力するサンプルホールド回路と、
前記サンプルホールド回路から出力された電圧に基づき前記制御電圧を求めて、前記可変電力制御回路に対して出力する第２の制御電圧出力回路とを有する、請求項８に記載の光伝送装置。
【請求項１７】
前記第２の電力制御回路は、
与えられた制御電圧に応じて、前段回路から出力された電気信号の電力を制御する可変電力制御回路と、
前記可変電力制御回路から出力された信号に対して包絡線検波を行い、当該信号の電力を求める包絡線検波回路と、
前記包絡線検波回路で求めた電力に対応した電圧に基づき、前記可変電力制御回路に選択的に与えられる電圧を求める第２の制御電圧出力回路と、
前記光強度検出部で検出した光強度が所定のしきい値を越えているときには、前記第２の制御電圧出力回路で求めた電圧を、当該光強度が前記しきい値以下であるときには、当該光強度が前記しきい値を越えている間に保持した、前記第２の制御電圧出力回路で求めた電圧を、前記制御電圧として前記可変電力制御回路に対して出力するサンプルホールド回路とを有する、請求項８に記載の光伝送装置。
【請求項１８】
前記第２の制御電圧出力回路は、入力信号の平均値を出力する平均化回路を有する、請求項１４〜１７のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項１９】
前記第２の制御電圧出力回路は、入力信号のピーク値を保持するピークホールド回路を有する、請求項１４〜１７のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項２０】
前記第２の制御電圧出力回路は、
入力信号の平均値を出力する平均化回路と、
与えられた選択信号に従い、前記ピークホールド回路および前記平均化回路のいずれかを有効に機能させる選択回路とをさらに有する、請求項１９に記載の光伝送装置。
【請求項２１】
光信号を伝送する光伝送方法であって、
バースト的に発生する無線帯域の送信信号、および、前記送信信号の発生の有無を示す制御信号の供給を受け、前記制御信号に応じた強度を有し、かつ、前記送信信号で変調された光信号を出力するステップと、
前記光信号を受信し、電気信号に変換するステップと、
受信した光信号の強度を検出するステップと、
検出した光強度に応じて、前記電気信号を増幅するステップとを備えた、光伝送方法。
【請求項２２】
前記電気信号を増幅するステップは、検出した光強度に応じて増幅率を制御することにより、前記電気信号を常にほぼ一定の電力を有する信号に増幅することを特徴とする、請求項２１に記載の光伝送方法。
【請求項２３】
無線信号を送受信する無線通信システムであって、
バースト的に発生する無線帯域の送信信号、および、前記送信信号の発生の有無を示す制御信号の供給を受け、前記制御信号に応じた強度を有し、かつ、前記送信信号で変調された光信号を出力する可変発光部と、
前記可変発光部から出力された光信号を受信し、電気信号に変換する受光部と、
前記受光部で受信した光信号の強度を検出する光強度検出部と、
前記光強度検出部で検出した光強度に応じて、前記受光部から出力された電気信号を増幅する高周波増幅部と、
前記高周波増幅部で増幅された電気信号に基づき電波を送信する機能と、電波を受信して無線帯域の受信信号を出力する機能とを有する電波送受信部と、
前記受信信号を送信する送信部と、
前記送信部から送信された受信信号を受信する受信部とを備えた、無線通信システム。
【請求項２４】
前記電波送受信部は、前記光強度検出部で検出した光強度が所定のしきい値を越えているときには、電波を送信する動作を行い、当該光強度が前記しきい値以下であるときには、電波を受信する動作を行うことを特徴とする、請求項２３に記載の無線通信システム。
【請求項２５】
前記送信部は、前記受信信号で変調された光信号を出力する上り系発光部を含み、
前記受信部は、前記上り系発光部から出力された光信号を受信し、前記受信信号を電気信号として出力する上り系受光部を含む、請求項２３に記載の無線通信システム。
【請求項２６】
前記送信部は、前記受信信号を復調する無線復調部と、前記無線復調部から出力された信号で変調された光信号を出力する上り系発光部とを含み、
前記受信部は、前記上り系発光部から出力された光信号を受信し、前記受信信号を電気信号として出力する上り系受光部を含む、請求項２３に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを用いて無線帯域の信号をバースト的に送受信する光伝送装置、および、これを用いた無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバが有する広帯域性を生かして、無線帯域の信号を光ファイバで伝送する無線光ファイバ（Ｒａｄｉｏ　Ｏｎ　Ｆｉｂｅｒ：以下、ＲＯＦという）技術が、従来から知られている（例えば、特許文献１）。ＲＯＦ技術は、例えば、移動体通信システムにおけるセンタ局とアンテナ側基地局との間の通信などに使用されている。図２７は、ＲＯＦ技術を用いた移動体通信システムの構成を示すブロック図である。図２７に示すシステムは、センタ局１、アンテナ側基地局２、光ファイバ３、および、携帯電話４を備え、携帯電話４間の双方向通信を可能とする。
【０００３】
アンテナ側基地局２と携帯電話４との間では、無線通信が行われる。センタ局１とアンテナ側基地局２とは、光ファイバ３を用いて接続されており、両者の間では光通信が行われる。センタ局１は、他のセンタ局（図示せず）と接続されている。センタ局１は、携帯電話４間の双方向通信を可能とするために、携帯電話４から送信された信号を受信し、受信した信号をアンテナ側基地局２や他のセンタ局に送信する。
【０００４】
センタ局１は、携帯電話４に向けて信号を送信するときには、送信信号を無線信号に変換し、求めた無線信号をさらに光信号に変換して、光ファイバ３に送出する。アンテナ側基地局２は、光ファイバ３によって伝送された光信号を電気信号に変換し、求めた電気信号に基づき電波を送信する。アンテナ側基地局２から送信された電波は、携帯電話４によって受信される。逆に、携帯電話４から送信された電波は、アンテナ側基地局２によって受信される。アンテナ側基地局２は、受信した電波に基づき無線帯域の受信信号を求め、求めた受信信号を光信号に変換して、光ファイバ３に送出する。センタ局１は、光ファイバ３によって伝送された光信号を電気信号に変換することにより無線帯域の受信信号を復元し、これを復調して受信信号を求める。
【０００５】
図２８は、従来の光伝送装置および無線通信システムの構成を示すブロック図である。ただし、無線通信システムのうち、センタ局１００からアンテナ側基地局２００へ向かう下り系システムのみが図示されている。図２８において、無線送信信号１８２は、携帯電話４に送信すべき送信信号を、無線信号に変換したものである。送信タイミング信号１８１は、無線通信システムが送信状態であるか非送信状態であるかを示す信号、すなわち、無線送信信号１８２の発生の有無を示す信号である。送信タイミング信号１８１は、図２９に示すように、無線送信信号１８２に周波数多重化された状態で、センタ局１００からアンテナ側基地局２００へ伝送される。
【０００６】
変調部１０１は、ＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）やＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）などの方式を用いて、送信タイミング信号１８１を変調する。多重化部１０２は、変調部１０１から出力された信号を、無線送信信号１８２に周波数多重化する。発光部１０４は、バイアス回路１０３から固定のバイアス電流の供給を受け、多重化部１０２から出力された信号に基づき強度変調された光信号を下り系光ファイバ３ａに送出する。
【０００７】
受光部２０１は、発光部１０４から出力され、下り系光ファイバ３ａによって伝送された光信号を電気信号に変換する。分離部２０２は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２５１とバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２５２とを含み、受光部２０１から出力された電気信号を、多重化部１０２で多重化される前の２つの信号に分離する。高周波増幅部２０４は、分離部２０２で分離された一方の信号を固定の増幅率で増幅し、アンテナスイッチ２０５に供給する。復調部２０３は、分離部２０２で分離された他方の信号を復調し、送信タイミング信号１８１と同じように変化する送信タイミング信号２８１を出力する。
【０００８】
アンテナスイッチ２０５は、送信タイミング信号２８１に従い、アンテナ２０６の機能を切り替える。アンテナ２０６は、送信タイミング信号２８１に従い、高周波増幅部２０４で増幅された信号に基づき電波を送信する動作、または、電波を受信する動作のいずれかを行う。アンテナ２０６が電波を受信する動作を行うとき、アンテナスイッチ２０５は、アンテナ２０６で受信した無線帯域の受信信号を端子２０７に出力する。端子２０７には、アンテナ側基地局２００からセンタ局１００へ向かう上り系システム（図示せず）が接続されている。端子２０７から出力された信号は、この上り系システムによって、アンテナ側基地局２００からセンタ局１００へ伝送される。
【０００９】
このようにＲＯＦ技術を用いてセンタ局とアンテナ側基地局との間の通信を行う場合には、無線信号の変復調機能は、アンテナ側基地局ではなくセンタ局に設けられる。したがって、ＲＯＦ技術を用いることにより、アンテナ側基地局を小型かつ低コストで実現することができる。
【００１０】
ところで、移動体通信システムに代表される無線通信システムでは、複数の端末を１つのネットワークに収容するために、例えばＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ　）方式が採用される場合がある。また、上り信号と下り信号とを１本の伝送路を用いて多重伝送するために、例えばＴＤＤ（Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｄｕｐｌｅｘ）方式が採用される場合がある。ＴＤＭＡ方式やＴＤＤ方式を採用した無線通信システムでは、データは時分割で伝送されるので、無線信号はバースト的に送信されることになる。
【００１１】
また、アンテナ側基地局については、アンテナから放射される電波の電力に関する許容偏差が規定されている。このため、アンテナ側基地局は、アンテナから放射される電波の電力を一定に制御する自動電力制御回路（Ａｕｔｏ　Ｐｏｗｅｒ　ＣｏｎｔｒｏｌＣｉｒｃｕｉｔ；以下、ＡＰＣ回路という）を備える必要がある。したがって、ＴＤＭＡ方式やＴＤＤ方式を採用した移動体通信システムに含まれるアンテナ側基地局は、バースト的に送信される無線信号（以下、バースト無線信号という）に対応したＡＰＣ回路を備える必要がある。
【００１２】
バースト無線信号に対応したＡＰＣ回路としては、従来から、特許文献２に記載されたＡＰＣ回路（図３０）が知られている。図３０において、可変利得回路３０１と電力増幅回路３０２とは、変調された送信信号を増幅する。スイッチ回路３０３は、送信制御信号に基づきオン状態とオフ状態とに切り替え制御され、増幅された送信信号を間欠的に出力する。スイッチ回路３０３から出力された送信信号は、アンテナ３０５から電波として送信される。方向性結合器３０４は、スイッチ回路３０３から出力された送信信号を分岐させる。検波回路３０６は、方向性結合器３０４で分岐した送信信号の電力レベルを測定する。検波保持回路３０７は、送信状態では検波回路３０６からの検波出力を出力し、非送信状態では送信状態における検波出力を保持して出力する。利得制御回路３０８は、検波保持回路３０７から出力された信号のレベルと予め設定した基準レベルとを比較し、その差を縮小するように可変利得回路３０１の利得を制御する。
【００１３】
このような構成を有するＡＰＣ回路では、検波保持回路３０７は、送信状態であるか非送信状態であるかにかかわらず、上記基準レベルとほぼ等しいレベルの信号を利得制御回路３０８に対して出力する。このため、利得制御回路３０８からは、ほぼ一定レベルの利得制御信号が出力される。したがって、非送信状態から送信状態に切り替わったときに、増幅後の送信信号のレベル（アンテナ３０５から放射される電波の電力に対応する）を速やかに安定化させることができる。
【００１４】
【特許文献１】
特開平５−１３６７２４号公報
【特許文献２】
特開２００２−１６５０６号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光伝送装置や無線通信システムには、次のような問題点がある。まず、従来の光伝送装置では、発光部から発生する相対強度雑音（ＲＩＮ：Ｒｅｌａｔｉｖｅ　Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　Ｎｏｉｓｅ）や受光部で発生する熱雑音などが、アンテナ側基地局の高周波増幅部で増幅される。これに伴い、無線信号の非送信状態において、アンテナで不要輻射が生じたり、アンテナ側基地局で下り系システムの雑音が上り系システムに回り込んだりする。このため、無線信号の非送信状態における、上り系システムの受信感度が低下するという問題がある。また、従来の光伝送装置では、送信タイミング信号は、無線送信信号に周波数多重化して伝送される。このため、センタ局およびアンテナ側基地局の回路が複雑になり、装置のコストが高くなるという問題がある。さらに、一般に光伝送装置では、受光電力の変化に伴う信号電力の変化は、受光電力の２乗に比例して増減する。したがって、受光電力の変化に伴う信号電力の変化を吸収するためには、ＡＰＣ回路には受光電力の広い範囲に亘って利得を制御できることが必要とされる。このため、ＡＰＣ回路には、高性能の可変減衰回路または可変増幅回路が必要になるという問題がある。
【００１６】
それ故に、本発明の目的は、無線信号の非送信状態におけるアンテナ側基地局の雑音を低減させ、簡単な構成で送信タイミング信号を伝送できる光伝送装置およびこれを用いた無線通信システムを提供することである。また、本発明のさらなる目的は、バースト無線信号に対応し、簡単な構成を有するＡＰＣ回路を備えた光伝送装置およびこれを用いた無線通信システムを提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、光信号を伝送する光伝送装置であって、バースト的に発生する無線帯域の送信信号、および、送信信号の発生の有無を示す制御信号の供給を受け、制御信号に応じた強度を有し、かつ、送信信号で変調された光信号を出力する可変発光部と、可変発光部から出力された光信号を受信し、電気信号に変換する受光部と、受光部で受信した光信号の強度を検出する光強度検出部と、光強度検出部で検出した光強度に応じて、受光部から出力された電気信号を増幅する高周波増幅部とを備える。
このような第１の発明によれば、制御信号が所定の値となった場合の、制御信号を受信する装置における雑音を低減させ、簡単な構成で制御信号を伝送することができる。例えば、制御信号に基づき送信状態と非送信状態を切り替える場合には、無線信号の非送信状態において、制御信号を受信する装置に回り込む雑音を低減させることができる。
【００１８】
第２の発明は、第１の発明において、可変発光部は、制御信号が送信信号が発生していない旨を示す値をとるときは、強度がほぼゼロに等しい光信号を出力することを特徴とする。
このような第２の発明によれば、制御信号が送信信号が発生していない旨を示す値をとるときには、光信号を出力しないことにより、受光部より出力される雑音を低減させることができる。
【００１９】
第３の発明は、第１の発明において、可変発光部は、制御信号に応じてバイアス電流を発生させるバイアス供給部と、バイアス供給部からバイアス電流の供給を受け、送信信号に応じた強度で発光する発光部とを含む。
このような第３の発明によれば、光信号の直接変調方式を用いるので、可変発光部を簡単な構成で実現することができる。
【００２０】
第４の発明は、第１の発明において、高周波増幅部は、光強度検出部で検出した光強度が所定のしきい値を越えているときには第１の増幅率で、光強度がしきい値以下であるときには、第１の増幅率よりも低い第２の増幅率で、受光部から出力された電気信号を増幅することを特徴とする。
このような第４の発明によれば、光強度が所定のしきい値以下である場合には、受光部から出力された電気信号に対する増幅率を低くすることにより、高周波増幅部の後段に接続された回路における雑音を低減させることができる。
【００２１】
第５の発明は、第４の発明において、第２の増幅率は、ほぼゼロに等しいことを特徴とする。
このような第５の発明によれば、光強度が所定のしきい値以下である場合には、高周波増幅部から信号を出力しないことにより、高周波増幅部の後段に接続された回路における雑音を極めて小さなレベルまで低減させることができる。
【００２２】
第６の発明は、第１の発明において、光強度検出部で検出した光強度が所定のしきい値を越えているか否かを示す信号を、制御信号を復元した信号として出力する制御信号復元部をさらに備える。
このような第６の発明によれば、光強度検出部で検出した光強度に基づき、簡単な構成で、送信された制御信号を受信側で復元することができる。
【００２３】
第７の発明は、第１の発明において、高周波増幅部は、光強度検出部で検出した光強度に応じて増幅率を制御することにより、受光部から出力された電気信号を、常にほぼ一定の電力を有する信号に増幅することを特徴とする。
このような第７の発明によれば、光強度検出部で検出した光強度に応じて送信状態と非送信状態とが区別され、非送信状態において送信状態とほぼ同じ電力を有する信号を出力する自動電力制御が行われる。このように、受信側は、送信信号に多重化された制御信号を受信しなくても、光強度に基づき制御信号を復元して自動電力制御を行える。したがって、簡単な構成を有し、低コストで実現できることを特徴とする、バースト無線信号に対応した自動電力制御回路（ＡＰＣ回路）を備えた光伝送装置を提供することができる。
【００２４】
第８の発明は、第７の発明において、高周波増幅部は、受光部で受信した光信号の強度が変化しても、増幅された信号の電力がほぼ一定となるように制御する第１の電力制御回路と、フィードバック制御を行うことにより、増幅された信号の電力を予め設定した値に近づけるように制御する第２の電力制御回路との少なくとも一方を含む。
このような第８の発明によれば、自動電力制御は、受光電力の変化に伴う無線送信信号の電力の変化を吸収することを目的とする第１段階と、受光電力の変化以外を原因とする無線送信信号の電力の変化を吸収することを目的とする第２段階とに分割される。これにより、第１段階の制御に続いて第２段階の制御を行う場合には、第２段階の制御における入力信号のダイナミックレンジを狭くすることができる。したがって、高性能の可変増幅回路や可変減衰回路を用いることなく、簡単な構成で自動電力制御を行うことができる。
【００２５】
第９の発明は、第８の発明において、第１の電力制御回路は、与えられた制御電圧に応じて、受光部から出力された電気信号の電力を制御する可変電力制御回路と、送信信号の発生時に光強度検出部で検出される光強度に対応した電圧にほぼ等しい、所定の電圧を発生させる電圧発生回路と、光強度検出部で検出した光強度が所定のしきい値を越えているときには、当該光強度に対応した電圧を、当該光強度がしきい値以下であるときには、電圧発生回路で発生させた電圧を選択するスイッチ回路と、スイッチ回路で選択された電圧に基づき制御電圧を求めて、可変電力制御回路に対して出力する第１の制御電圧出力回路とを有する。
【００２６】
第１０の発明は、第８の発明において、第１の電力制御回路は、与えられた制御電圧に応じて、受光部から出力された電気信号の電力を制御する可変電力制御回路と、光強度検出部で検出した光強度に対応した電圧に基づき、可変電力制御回路に選択的に与えられる電圧を求める第１の制御電圧出力回路と、送信信号の発生時に第１の制御電圧出力回路で求められる電圧にほぼ等しい、所定の電圧を発生させる電圧発生回路と、光強度検出部で検出した光強度が所定のしきい値を越えているときには、第１の制御電圧出力回路で求めた電圧を、当該光強度がしきい値以下であるときには、電圧発生回路で発生させた電圧を選択し、制御電圧として可変電力制御回路に対して出力するスイッチ回路とを有する。
このような第９および第１０の発明によれば、電圧発生回路およびスイッチ回路の作用により、非送信状態においても、送信状態とほぼ等しい制御電圧が、可変電力制御回路に供給される。したがって、バースト的に発生する送信信号に対して、連続的に発生する信号と同様の自動電力制御を行うことができる。
【００２７】
第１１の発明は、第８の発明において、第１の電力制御回路は、与えられた制御電圧に応じて、受光部から出力された電気信号の電力を制御する可変電力制御回路と、光強度検出部で検出した光強度が所定のしきい値を越えているときには、当該光強度に対応した電圧を、当該光強度がしきい値以下であるときには、当該光強度がしきい値を越えている間に保持した、当該光強度に対応した電圧を出力するサンプルホールド回路と、サンプルホールド回路から出力された電圧に基づき制御電圧を求めて、可変電力制御回路に対して出力する第１の制御電圧出力回路とを有する。
【００２８】
第１２の発明は、第８の発明において、第１の電力制御回路は、与えられた制御電圧に応じて、受光部から出力された電気信号の電力を制御する可変電力制御回路と、光強度検出部で検出した光強度に対応した電圧に基づき、可変電力制御回路に選択的に与えられる電圧を求める第１の制御電圧出力回路と、光強度検出部で検出した光強度が所定のしきい値を越えているときには、第１の制御電圧出力回路で求めた電圧を、当該光強度がしきい値以下であるときには、当該光強度がしきい値を越えている間に保持した、第１の制御電圧出力回路で求めた電圧を、制御電圧として可変電力制御回路に対して出力するサンプルホールド回路とを有する。
このような第１１および第１２の発明によれば、サンプルホールド回路の作用により、非送信状態においても、前回の送信状態と同じ制御電圧が、可変電力制御回路に供給される。したがって、バースト的に発生する送信信号に対して、連続的に発生する信号と同様の自動電力制御を行うことができる。
【００２９】
第１３の発明は、第９ないし第１２のいずれかの発明において、第１の制御電圧出力回路は、入力信号の対数値を出力するログアンプを有する。
このような第１３の発明によれば、対数変換した電圧を制御電圧として可変減衰回路に供給することにより、受光電力に比例して可変電力制御回路における増幅量または減衰量を制御できるので、高い精度で自動電力制御を行うことができる。
【００３０】
第１４の発明は、第８の発明において、第２の電力制御回路は、与えられた制御電圧に応じて、前段回路から出力された電気信号の電力を制御する可変電力制御回路と、可変電力制御回路から出力された信号に対して包絡線検波を行い、当該信号の電力を求める包絡線検波回路と、送信信号の発生時に包絡線検波回路で求められる電力に対応した電圧にほぼ等しい、所定の電圧を発生させる電圧発生回路と、光強度検出部で検出した光強度が所定のしきい値を越えているときには、包絡線検波回路で求めた電力に対応した電圧を、当該光強度がしきい値以下であるときには、電圧発生回路で発生させた電圧を選択するスイッチ回路と、スイッチ回路で選択された電圧に基づき制御電圧を求めて、可変電力制御回路に対して出力する第２の制御電圧出力回路とを有する。
【００３１】
第１５の発明は、第８の発明において、第２の電力制御回路は、与えられた制御電圧に応じて、前段回路から出力された電気信号の電力を制御する可変電力制御回路と、可変電力制御回路から出力された信号に対して包絡線検波を行い、当該信号の電力を求める包絡線検波回路と、包絡線検波回路で求めた電力に対応した電圧に基づき、可変電力制御回路に選択的に与えられる電圧を求める第２の制御電圧出力回路と、送信信号の発生時に第２の制御電圧出力回路で求められる電圧にほぼ等しい、所定の電圧を発生させる電圧発生回路と、光強度検出部で検出した光強度が所定のしきい値を越えているときには、第２の制御電圧出力回路で求めた電圧を、当該光強度がしきい値以下であるときには、電圧発生回路で発生させた電圧を選択し、制御電圧として可変電力制御回路に対して出力するスイッチ回路とを有する。
このような第１４および第１５の発明によれば、電圧発生回路およびスイッチ回路の作用により、非送信状態においても、送信状態とほぼ等しい制御電圧が、可変電力制御回路に供給される。したがって、バースト的に発生する送信信号に対して、連続的に発生する信号と同様の自動電力制御を行うことができる。
【００３２】
第１６の発明は、第８の発明において、第２の電力制御回路は、与えられた制御電圧に応じて、前段回路から出力された電気信号の電力を制御する可変電力制御回路と、可変電力制御回路から出力された信号に対して包絡線検波を行い、当該信号の電力を求める包絡線検波回路と、光強度検出部で検出した光強度が所定のしきい値を越えているときには、包絡線検波回路で求めた電力に対応した電圧を、当該光強度がしきい値以下であるときには、当該光強度がしきい値を越えている間に保持した、包絡線検波回路で求めた電力に対応した電圧を出力するサンプルホールド回路と、サンプルホールド回路から出力された電圧に基づき制御電圧を求めて、可変電力制御回路に対して出力する第２の制御電圧出力回路とを有する。
【００３３】
第１７の発明は、第８の発明において、第２の電力制御回路は、与えられた制御電圧に応じて、前段回路から出力された電気信号の電力を制御する可変電力制御回路と、可変電力制御回路から出力された信号に対して包絡線検波を行い、当該信号の電力を求める包絡線検波回路と、包絡線検波回路で求めた電力に対応した電圧に基づき、可変電力制御回路に選択的に与えられる電圧を求める第２の制御電圧出力回路と、光強度検出部で検出した光強度が所定のしきい値を越えているときには、第２の制御電圧出力回路で求めた電圧を、当該光強度が前記しきい値以下であるときには、当該光強度がしきい値を越えている間に保持した、第２の制御電圧出力回路で求めた電圧を、制御電圧として可変電力制御回路に対して出力するサンプルホールド回路とを有する。
このような第１７および第１８の発明によれば、サンプルホールド回路の作用により、非送信状態においても、前回の送信状態と同じ制御電圧が、可変電力制御回路に供給される。したがって、バースト的に発生する送信信号に対して、連続的に発生する信号と同様の自動電力制御を行うことができる。
【００３４】
第１８の発明は、第１４ないし第１７のいずれかの発明において、第２の制御電圧出力回路は、入力信号の平均値を出力する平均化回路を有する。
このような第１８の発明によれば、包絡線検波で求めた電力の平均値に基づく制御電圧が、可変電力制御回路に供給される。したがって、ピークレベルが不確定であるために、ピーク値を基準とした自動電力制御を行えない信号（例えば、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ　）信号）に対しても自動電力制御を行うことができる。
【００３５】
第１９の発明は、第１４ないし第１７のいずれかの発明において、第２の制御電圧出力回路は、入力信号のピーク値を保持するピークホールド回路を有する。このような第１９の発明によれば、包絡線検波で求めた電力のピーク値に基づく制御電圧が、可変電力制御回路に供給される。したがって、送信されるデータのビットパターンによってデューティー比が異なる信号（例えば、ＡＳＫ信号）に対しても自動電力制御を行うことができる。
【００３６】
第２０の発明は、第１９の発明において、第２の制御電圧出力回路は、入力信号の平均値を出力する平均化回路と、与えられた選択信号に従い、ピークホールド回路および平均化回路のいずれかを有効に機能させる選択回路とをさらに有する。
このような第２０の発明によれば、与えられた選択信号に従い、信号の平均値に基づき自動電力制御を行うか、信号のピーク値に基づき自動電力制御を行うかを選択できる。したがって、多くの種類の送信信号に対して自動電力制御を行うことができる。
【００３７】
第２１の発明は、光信号を伝送する光伝送方法であって、バースト的に発生する無線帯域の送信信号、および、送信信号の発生の有無を示す制御信号の供給を受け、制御信号に応じた強度を有し、かつ、送信信号で変調された光信号を出力するステップと、光信号を受信し、電気信号に変換するステップと、受信した光信号の強度を検出するステップと、検出した光強度に応じて、電気信号を増幅するステップとを備える。
このような第２１の発明によれば、制御信号が所定の値となった場合の、制御信号を受信する装置における雑音を低減させ、簡単な構成で制御信号を伝送することができる。例えば、制御信号に基づき送信状態と非送信状態を切り替える場合には、無線信号の非送信状態において、制御信号を受信する装置に回り込む雑音を低減させることができる。
【００３８】
第２２の発明は、第２１の発明において、電気信号を増幅するステップは、検出した光強度に応じて増幅率を制御することにより、電気信号を常にほぼ一定の電力を有する信号に増幅することを特徴とする。
このような第２２の発明によれば、検出された光強度に応じて送信状態と非送信状態とが区別され、非送信状態において送信状態とほぼ同じ電力を有する信号を出力する自動電力制御が行われる。このように、受信側は、送信信号に多重化された制御信号を受信しなくても、光強度に基づき制御信号を復元して自動電力制御を行える。したがって、簡単な構成を有し、低コストで実現できることを特徴とする、バースト無線信号に対応した自動電力制御を行う光伝送方法を提供することができる。
【００３９】
第２３の発明は、無線信号を送受信する無線通信システムであって、バースト的に発生する無線帯域の送信信号、および、送信信号の発生の有無を示す制御信号の供給を受け、制御信号に応じた強度を有し、かつ、送信信号で変調された光信号を出力する可変発光部と、可変発光部から出力された光信号を受信し、電気信号に変換する受光部と、受光部で受信した光信号の強度を検出する光強度検出部と、光強度検出部で検出した光強度に応じて、受光部から出力された電気信号を増幅する高周波増幅部と、高周波増幅部で増幅された電気信号に基づき電波を送信する機能と、電波を受信して無線帯域の受信信号を出力する機能とを有する電波送受信部と、受信信号を送信する送信部と、送信部から送信された受信信号を受信する受信部とを備える。
このような第２３の発明によれば、制御信号が所定の値となった場合の、制御信号を受信する装置における雑音を低減させ、簡単な構成で制御信号を伝送することができる。例えば、制御信号に基づき送信状態と非送信状態を切り替える場合には、無線信号の非送信状態において、受光部から出力される雑音を低減させることができる。
【００４０】
第２４の発明は、第２３の発明において、電波送受信部は、光強度検出部で検出した光強度が所定のしきい値を越えているときには、電波を送信する動作を行い、当該光強度がしきい値以下であるときには、電波を受信する動作を行うことを特徴とする。
このような第２４の発明によれば、伝送された制御信号を用いて、電波送受信部の動作を容易に切り替えることができる。
【００４１】
第２５の発明は、第２３の発明において、送信部は、受信信号で変調された光信号を出力する上り系発光部を含み、受信部は、上り系発光部から出力された光信号を受信し、受信信号を電気信号として出力する上り系受光部を含む。
このような第２５の発明によれば、下り系と同様に、上り系にも無線光ファイバ技術を用いた、無線通信システムを提供することができる。
【００４２】
第２６の発明は、第２３の発明において、送信部は、受信信号を復調する無線復調部と、無線復調部から出力された信号で変調された光信号を出力する上り系発光部とを含み、受信部は、上り系発光部から出力された光信号を受信し、受信信号を電気信号として出力する上り系受光部を含む。
このような第２６の発明によれば、下り系には無線光ファイバ技術を用い、上り系にはベースバンド光通信を用いた、無線通信システムを提供することができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光伝送装置および無線通信システムの構成を示すブロック図である。図１に示す無線通信システムは、バイアス回路１１、発光部１２、上り系受光部１３、受光部２１、受光電流検出部２２、高周波増幅部２３、送信タイミング信号復元部２４、アンテナスイッチ２５、アンテナ２６、上り系発光部２７、下り系光ファイバ３ａ、および、上り系光ファイバ３ｂを備えている。このうち、バイアス回路１１、発光部１２、および、上り系受光部１３は、センタ局１０内に設けられ、受光部２１、受光電流検出部２２、高周波増幅部２３、送信タイミング信号復元部２４、アンテナスイッチ２５、アンテナ２６、および、上り系発光部２７は、アンテナ側基地局２０内に設けられる。
【００４４】
センタ局１０とアンテナ側基地局２０とは、下り系光ファイバ３ａと上り系光ファイバ３ｂとを用いて、双方向通信可能に接続されている。なお、図１と図２７との対応づけを示すと、図１のセンタ局１０およびアンテナ側基地局２０は、それぞれ、図２７のセンタ局１およびアンテナ側基地局２に相当し、図１の下り系光ファイバ３ａおよび上り系光ファイバ３ｂは、図２７の光ファイバ３に相当する。
【００４５】
図１において、バイアス回路１１、発光部１２、受光部２１、受光電流検出部２２、高周波増幅部２３、送信タイミング信号復元部２４、および、下り系光ファイバ３ａは、光伝送装置５を構成する。そこで以下では、まず、図１を参照して、光伝送装置５の詳細を説明する。
【００４６】
光伝送装置５には、送信タイミング信号８１と無線送信信号８２とが入力される。無線送信信号８２は、携帯電話４に送信すべき信号を、ＡＳＫやＰＳＫなどの方式を用いて変調した無線信号である。送信タイミング信号８１は、無線通信システムが送信状態であるか非送信状態であるかを示す制御信号、すなわち、送信すべき無線送信信号８２の有無を示す制御信号である。以下では、送信タイミング信号８１は、無線通信システムが送信状態であるときに値１となり、無線通信システムが非送信状態であるときに値０となるものとする。無線送信信号８２は、送信タイミング信号８１に従ってバースト的に送信される。
【００４７】
バイアス回路１１と発光部１２とは、以下に示すように、送信タイミング信号８１に応じた強度を有し、かつ、無線送信信号８２に基づき強度変調された光信号を出力する可変発光部を構成する。バイアス回路１１には送信タイミング信号８１が入力され、発光部１２には無線送信信号８２が入力される。バイアス回路１１は、入力された送信タイミング信号８１に応じて、発光部１２に供給すべきバイアス電流を発生させる。より詳細には、バイアス回路１１は、送信タイミング信号８１が値１（送信状態）であるときには、第１のバイアス電流を、送信タイミング信号８１が値０（非送信状態）であるときには、第１のバイアス電流より小さい第２のバイアス電流を発生させる。ここで、第１のバイアス電流は、発光部１２から出力される光信号の強度が光伝送を行うために十分であるような値に設定され、第２のバイアス電流は、発光部１２から出力される光信号の強度がほぼゼロに等しくなるような値に設定される。
【００４８】
発光部１２は、無線送信信号８２に応じた強度で発光する。言い換えると、発光部１２は、無線送信信号８２により強度変調された光信号を出力する。また、発光部１２は、バイアス回路１１から、送信タイミング信号８１に応じて変化するバイアス電流の供給を受ける。したがって、バイアス回路１１と発光部１２とによって構成される可変発光部は、送信タイミング信号８１が値１（送信状態）であるときは、無線送信信号８２に基づき変調された光信号を出力し、送信タイミング信号８１が値０（非送信状態）であるときは、強度がほぼゼロに等しい光信号を出力する。後者の場合、可変発光部は、光信号を出力しないとも言える。発光部１２から出力された光信号は、下り系光ファイバ３ａを通過して、受光部２１に到達する。
【００４９】
受光部２１は、発光部１２から出力され、下り系光ファイバ３ａによって伝送された光信号を受信し、受信した光信号を電気信号に変換する。このようにして求めた電気信号は、高周波増幅部２３に出力される。一方、受光電流検出部２２は、受光部２１で受信した光信号の強度を検出する。より詳細には、受光電流検出部２２は、受光部２１が光信号を受信したときに受光部２１の内部を流れる電流（受光電流）を検出することにより、光信号の強度を求める。受光電流検出部２２で求めた光強度は、高周波増幅部２３と送信タイミング信号復元部２４とに出力される。
【００５０】
高周波増幅部２３には、受光部２１から出力された電気信号と、受光電流検出部２２で検出した光強度とが入力される。高周波増幅部２３は、入力された光強度に応じて、受光部２１から出力された電気信号を増幅する。より詳細には、高周波増幅部２３は、光強度についてのしきい値Ｔ１を有しており、入力された光強度がしきい値Ｔ１を越えているときには、第１の増幅率で、光強度がしきい値Ｔ１以下であるときには、第１の増幅率より小さい第２の増幅率で電気信号を増幅する。この際、第２の増幅率には、ほぼゼロに等しい値が使用される。また、しきい値Ｔ１は、送信タイミング信号８１が値１（送信状態）であるときと、送信タイミング信号８１が値０（非送信状態）であるときとを区別できるような値に設定される。
【００５１】
このため、高周波増幅部２３は、送信タイミング信号８１が値１（送信状態）であるときには、受光部２１から出力された電気信号を第１の増幅率で増幅する一方で、送信タイミング信号８１が値０（非送信状態）であるときには、信号を出力しない。よって、後者の場合、高周波増幅部２３の後段に接続される回路は、信号の流れの点で言えば高周波増幅部２３から切り離され、受光部２１で受信した光信号の影響を受けなくなる。
【００５２】
送信タイミング信号復元部２４は、受光部２１で受信した光信号の強度に基づき、送信タイミング信号８１と同じように変化する送信タイミング信号９１を復元する。より詳細には、送信タイミング信号復元部２４は、高周波増幅部２３と同様に、光強度についてのしきい値Ｔ２を有しており、入力された光強度がしきい値Ｔ２を越えているときには、送信状態を表す値１を出力し、光強度がしきい値Ｔ２以下であるときには、非送信状態を表す値０を出力する。なお、典型的なアンテナ側基地局では、高周波増幅部２３におけるしきい値Ｔ１と、送信タイミング信号復元部２４におけるしきい値Ｔ２とは一致するが、両者は必ずしも一致する必要はない。
【００５３】
以上のことから、本実施形態に係る光伝送装置５によれば、無線通信システムが非送信状態であるときは、センタ局１０からアンテナ側基地局２０へ光信号が送信されず、高周波増幅部２３から出力される信号のレベルは、ほぼゼロに等しくなる。したがって、非送信状態におけるアンテナ側基地局２０の雑音レベルが低下する。また、この状態では受光部２１は光信号を受信しないので、受光部２１における相対強度雑音の影響が減少し、非送信状態におけるアンテナ側基地局２０の雑音レベルが低下する。よって、アンテナ側基地局２０の受信感度を高めることができる。また、従来の光伝送装置で必要とされていた変調部、多重化部、分離部および復調部の機能を、バイアス回路１１と受光電流検出部２２と送信タイミング信号復元部２４とで代替することにより、従来よりも簡単な構成で、送信タイミング信号をアンテナ側基地局２０で復元することができる。
【００５４】
以下、光伝送装置５の各構成要素の具体例を説明する。図２は、発光部１２の詳細な構成を示す回路図である。図２に示す発光部１２は、キャパシタ１２１、インダクタ１２２、および、発光素子である半導体レーザ１２３を含んでいる。半導体レーザ１２３の一方の端子は、インダクタ１２２を介してバイアス回路１１に接続され、他方の端子は接地されている。これにより、半導体レーザ１２３にはバイアス回路１１からレーザバイアスが供給され、バイアス回路１１から供給されるバイアス電流が所定値を越えると、半導体レーザ１２３は発光する。また、インダクタ１２２と半導体レーザ１２３との接続点Ｐには、キャパシタ１２１を介して無線送信信号８２が印加される。このため、無線送信信号８２が変化すると、これに応じて、接続点Ｐの電位は変化し、半導体レーザ１２３から出力される光信号の強度も変化する。
【００５５】
図３は、受光部２１および受光電流検出部２２の詳細な構成を示す回路図である。図３に示すように、受光部２１は、受光素子であるフォトダイオード２１１とキャパシタ２１２とを含み、受光電流検出部２２は、抵抗２２１と差動増幅回路２２２とを含んでいる。フォトダイオード２１１と抵抗２２１とは、直列に接続される。この２つの素子を直列接続した回路の一方の端子には、所定のバイアス電圧Ｖ１が印加され、他方の端子は接地される。また、フォトダイオード２１１と抵抗２２１との接続点Ｑは、キャパシタ２１２を介して、高周波増幅部２３の入力端子に接続される。差動増幅回路２２２の２つの入力端子は、抵抗２２１の両端にそれぞれ接続される。
【００５６】
下り系光ファイバ３ａから光信号が入力されると、フォトダイオード２１１には、光信号の強度に応じた電流が流れる。したがって、入力された光信号の強度が変化すると、これに応じて接続点Ｑの電位は変化し、高周波増幅部２３には、無線送信信号８２と同じように変化する電気信号が供給される。また、入力された光信号の強度が変化すると、これに応じて抵抗２２１を流れる電流も変化する。差動増幅回路２２２は、抵抗２２１の両端の電位を比較することにより、抵抗２２１を流れる電流を測定し、測定した電流を受信した光信号の強度として出力する。
【００５７】
図４は、高周波増幅部２３の詳細な構成を示す回路図である。図４に示す高周波増幅部２３は、トランジスタ２３１と増幅回路２３２とを含んでいる。トランジスタ２３１は、バイアス電圧Ｖ２を増幅回路２３２に供給するか否かを切り替えるスイッチとして動作する。トランジスタ２３１の制御端子には、受光電流検出部２２から、受光部２１で受信した光信号の強度が入力される。入力された光信号の強度が所定のしきい値Ｔ１を越えているときには、トランジスタ２３１は導通状態となり、増幅回路２３２にはバイアス電圧Ｖ２が供給される。この場合、増幅回路２３２は、受光部２１から出力された電気信号を所定の増幅率で増幅する。これに対して、入力された光信号の強度が所定のしきい値Ｔ１以下であるときには、トランジスタ２３１は非導通状態となり、増幅回路２３２にバイアス電圧Ｖ２は供給されない。この場合、増幅回路２３２は、信号レベルがほぼゼロに等しい信号を出力する。
【００５８】
図５は、光伝送装置５を用いてＡＳＫ変調波を伝送した場合の信号波形図である。図５では、送信すべきデータは「１０１」の３ビットであり、図面の理解を容易にするために、縦方向の縮尺は適宜調整されているとする。送信タイミング信号８１（図５の２段目の信号）は、送信すべきデータがあるときには値１となり、送信すべきデータがないときには値０となる。この例では、送信タイミング信号８１は、３ビットのデータ「１０１」を送信する時間帯だけ値１となる。無線送信信号８２（図５の３段目の信号）は、所定の周波数を有する搬送波を、送信すべきデータ「１０１」でＡＳＫ変調して得られた無線帯域の信号である。無線送信信号８２は、送信タイミング信号８１が値１（送信状態）である間だけ変化する。
【００５９】
下り系光ファイバ３ａを通過する光信号（図５の４段目の信号）の強度は、送信タイミング信号８１が値１（送信状態）であるときには、所定のレベルＬを中心として変化し、送信タイミング信号８１が値０（非送信状態）であるときには、ほぼゼロに近い値となる。送信タイミング信号復元部２４から出力される送信タイミング信号９１（図５の５段目の信号）は、送信タイミング信号８１と同じように変化する。また、高周波増幅部２３から出力される無線送信信号９２（図５の最下段の信号）は、無線送信信号８２と同じように変化する。このように、光伝送装置５によれば、センタ局１０で入力された送信タイミング信号とＡＳＫ変調された無線送信信号とを、アンテナ側基地局２０で正しく復元することができる。
【００６０】
光伝送装置５は、無線送信信号８２がどのような方式で変調されているかにかかわらず、上記の特徴を有する。例えば、図６は、光伝送装置５を用いてＰＳＫ変調波を伝送した場合の信号波形図である。図５と図６とを比較すると、両者は、無線送信信号８２、９２の波形だけが相違する。したがって、光伝送装置５によれば、ＡＳＫ変調波を伝送する場合と同様に、センタ局１０で入力された送信タイミング信号とＰＳＫ変調された無線送信信号とを、アンテナ側基地局２０で正しく復元することができる。
【００６１】
なお、図５および図６に示す信号波形図において、送信タイミング信号８１が値０（非送信状態）から値１（送信状態）に変化するタイミングと、変調された無線送信信号８２が現れるタイミングとは、完全に一致している必要はない。発光部１２の過渡応答時間などを考慮して、送信タイミング信号８１は、変調された無線送信信号８２が現れるより所定の時間だけ早く、値０から値１に変化することとしてもよい。
【００６２】
光伝送装置５の効果を定量的に説明する。例として、受光部より出力される雑音レベルが、発光部の相対強度雑音、受光部のショット雑音、および、熱雑音の影響により、−１６５ｄＢｍ／Ｈｚであり、高周波増幅部のゲイン値が６０ｄＢである場合を考える。この条件のもとで、従来のように、高周波増幅部が受光部から出力された電気信号を無条件に増幅すると、高周波増幅部の出力信号の雑音レベルは−１０５ｄＢｍ／Ｈｚとなる。これに対し、光伝送装置５によれば、無線信号の非送信状態では、高周波増幅部２３は、信号レベルがほぼゼロに等しい信号を出力する。したがって、非送信状態における無線送信信号９２の雑音レベルは、熱雑音と同レベル、すなわち−１７４ｄＢｍ／Ｈｚ程度になる。このように、光伝送装置５によれば、従来と比べて、非送信状態における無線送信信号９２の雑音レベルを大幅に引き下げることができる。
【００６３】
以上に示すように、本実施形態に係る光伝送装置によれば、バイアス回路と発光部とによって構成される可変発光部が、送信タイミング信号に応じた強度を有し、かつ、無線帯域の無線送信信号に基づき変調された光信号を出力する。また、受光電流検出部は、受光部で受信した光信号の強度を検出し、これに応じて、高周波増幅部は受光部から出力された電気信号を増幅し、送信タイミング信号復元部は送信タイミング信号を復元する。これにより、無線信号の非送信状態におけるアンテナ側基地局の雑音を低減させ、簡単な構成で送信タイミング信号を伝送できる光伝送装置を提供することができる。
【００６４】
次に、再び図１を参照して、光伝送装置５の特徴を生かして無線通信システムを制御する方法を説明する。高周波増幅部２３から出力された無線送信信号９２と、送信タイミング信号復元部２４から出力された送信タイミング信号９１とは、高周波増幅部２３の後段に接続されたアンテナスイッチ２５に入力される。アンテナスイッチ２５は、送信タイミング信号９１に基づき、アンテナ２６の機能を切り替える。受光電流検出部２２で検出した光強度が送信タイミング信号復元部２４におけるしきい値Ｔ２より大きく、送信タイミング信号９１が値１（送信状態）となるときには、アンテナ２６は、無線送信信号９２に基づき電波を送信する。これに対し、受光電流検出部２２で検出した光強度がしきい値Ｔ２以下であり、送信タイミング信号９１が値０（非送信状態）となるときには、アンテナ２６は電波を受信する。まとめると、アンテナスイッチ２５とアンテナ２６とよって構成される電波送受信部は、受光電流検出部２２で検出した光強度が所定のしきい値Ｔ２を越えているときには、電波を送信する動作を行い、光強度がしきい値Ｔ２以下であるときには、電波を受信する動作を行う。
【００６５】
アンテナ２６が電波を受信した場合、アンテナスイッチ２５は、受信した無線帯域の信号を、無線受信信号９３として上り系発光部２７に出力する。上り系発光部２７は、無線受信信号９３に基づき変調された光信号を、上り系光ファイバ３ｂに送出する。上り系発光部２７から出力された光信号は、上り系光ファイバ３ｂを通過し、上り系受光部１３に到達する。上り系受光部１３は、上り系発光部２７から出力され、上り系光ファイバ３ｂによって伝送された光信号を受信し、受信した光信号を電気信号に変換して、無線受信信号８３として出力する。
【００６６】
以上に示すように、本実施形態に係る無線通信システムによれば、簡単な構成で、送信タイミング信号をアンテナ側基地局に伝送し、これを用いてアンテナスイッチとアンテナとによって構成される電波送受信部の機能を切り替えることができる。また、無線通信システムが非送信状態であるときには、センタ局からアンテナ側基地局へ光信号が送信されず、高周波増幅部から出力される信号のレベルは、ほぼゼロに等しくなる。よって、この状態では、アンテナスイッチは、信号の流れの点で言えば高周波増幅部から切り離され、受光部で受信した光信号の影響を受けなくなる。したがって、下り系システムの雑音が上り系システムに回り込み、上り系システムの受信感度が低下することを防止することができる。
【００６７】
（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態に係る光伝送装置および無線通信システムの構成を示すブロック図である。図７に示す無線通信システムは、第１の実施形態に係る無線通信システムに、無線復調部２８を追加したものである。本実施形態の構成要素のうち、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する。
【００６８】
本実施形態に係るアンテナ側基地局３０では、アンテナスイッチ２５から出力された無線受信信号９３は、無線復調部２８に入力される。無線復調部２８は、入力された無線受信信号９３を、ベースバンドの信号に復調する。上り系発光部２７は、無線復調部２８で復調された信号に基づき強度変調された光信号を上り系光ファイバ３ｂに送出する。上り系発光部２７から出力された光信号は、上り系光ファイバ３ｂを通過し、上り系受光部１３に到達する。上り系受光部１３は、上り系発光部２７から出力され、上り系光ファイバ３ｂによって伝送された光信号を受信し、受信した光信号を電気信号に変換して出力する。この場合、アンテナ２６で受信した無線帯域の信号は、無線復調部２８によってベースバンドの信号に復調されている。したがって、上り系受光部１３からは、無線帯域の受信信号を復調して得られた受信信号８４が出力される。
【００６９】
以上に示すように、本実施形態に係る無線通信システムは、上り系システムに、ＲＯＦ技術に代えて、ベースバンド光通信を用いることを特徴とする。このように、上り系システムにベースバンド光通信を用いた場合でも、光伝送装置５の特徴を生かすことにより、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７０】
なお、第１および第２の実施形態に係る光伝送装置および無線通信システムについては、以下のような変形例も構成できる。まず、上り系システムには、ＲＯＦ技術やベースバンド光通信に限らず、任意の通信方式を用いてもよい。下り系システムに上述した光伝送装置５を用いれば、上り系システムの通信方式にかかわらず、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。また、無線通信システム以外の光伝送システム（例えば、光ファイバを多段に中継する光伝送ネットワークシステム）に光伝送装置５を用いてもよい。この場合も、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７１】
また、送信タイミング信号復元部は、アンテナスイッチなど、高周波増幅部の後段に接続される構成要素と一体に形成されてもよい。また、可変発光部は、無線送信信号に基づき変調された光信号を、送信タイミング信号によって制御される光スイッチ回路を通過させることにより、出力する光信号の強度を制御してもよい。また、発光部は、強度変調に限らず、周波数変調や位相変調を行ってもよい。発光部が周波数変調や位相変調を行う場合には、これらの変調を行う前または後で、送信タイミング信号に基づき光信号の強度を制御すれば、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７２】
（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態に係る光伝送装置の構成を示すブロック図である。図８に示す光伝送装置は、第１の実施形態に係る光伝送装置と同様に、無線通信システムの下り系システムとして使用される。この光伝送装置は、バイアス回路１１、発光部１２、受光部２１、受光電流検出部２２、高周波増幅部２９、および、下り系光ファイバ３ａを備えている。このうち高周波増幅部２９以外の構成要素は、第１の実施形態と同じであるので、同一の参照符号を付して説明を省略する。なお、光伝送装置は、受信した光信号の強度に基づき、送信タイミング信号を復元する送信タイミング信号復元部を備えていてもよい。
【００７３】
高周波増幅部２９は、受光電流検出部２２から出力された受光電流検出信号７０に応じて増幅率を制御することにより、受光部２１から出力された無線送信信号７１をほぼ一定の電力を有する信号に増幅する。高周波増幅部２９は、増幅回路４０、第１の電力制御回路５０、および、第２の電力制御回路６０を含んでいる。増幅回路４０は、無線送信信号７１を所定の増幅率で増幅し、増幅した信号を無線送信信号７２として出力する。第１の電力制御回路５０は、無線送信信号７２に対して自動電力制御を行い、電力制御を施した信号を無線送信信号７３として出力する。第２の電力制御回路６０は、無線送信信号７３に対してさらに自動電力制御を行い、さらなる電力制御を施した信号を無線送信信号９４として出力する。無線送信信号９４は、光伝送装置の後段に接続されるアンテナスイッチ（図示せず）に供給される。
【００７４】
第１の電力制御回路５０における自動電力制御は、受光電力の変化に伴う、無線送信信号９４の電力の変化を吸収するために行われる。第２の電力制御回路６０における自動電力制御は、受光電力の変化以外を原因とする、無線送信信号９４の電力の変化を吸収するために行われる。より詳細には、第１の電力制御回路５０は、受光電流検出信号７０の電圧レベルが変化しても、無線送信信号９４の電力がほぼ一定となるように、無線送信信号７２を減衰させる。第２の電力制御回路６０は、フィードバック制御を行うことにより、無線送信信号９４の電力が予め設定した値となるように、無線送信信号７３を減衰させる。なお、受光電力の変化以外に無線送信信号９４の電力を変化させる原因としては、例えば、温度変化に伴う増幅回路４０の増幅率の変化などが挙げられる。
【００７５】
図９は、第１の電力制御回路５０の詳細な構成を示すブロック図である。図９に示す第１の電力制御回路５０ａは、比較回路５１、電圧発生回路５２ａ、スイッチ回路５３、制御電圧出力回路５４、および、可変減衰回路５５を含んでいる。比較回路５１は、受光部２１で受信した光信号の強度が所定値より大きいか否かを判定する。より詳細には、比較回路５１は、光強度に関する所定のしきい値Ｔ３を有しており、受光電流検出信号７０の電圧レベルがしきい値Ｔ３を越えているか否かを示す信号を、スイッチ回路５３に対する制御信号として出力する。この制御信号は、受光電流検出信号７０の電圧レベルがしきい値Ｔ３を越えているときには、送信状態を示す値１となり、受光電流検出信号７０の電圧レベルがしきい値Ｔ３以下であるときには、非送信状態を示す値０となる。
【００７６】
電圧発生回路５２ａは、送信状態において受光電流検出部２２で検出される光強度（すなわち、送信状態における光強度の期待値）に対応した電圧にほぼ等しい、所定の電圧Ｖｃを固定的に発生させる。より詳細には、電圧発生回路５２ａは、光伝送装置に無線送信信号８２が入力されたときの、受光電流検出信号７０の電圧レベルにほぼ等しい電圧Ｖｃを発生させる。
【００７７】
スイッチ回路５３は、比較回路５１の出力信号に基づき、受光電流検出信号７０または電圧発生回路５２ａの出力信号のいずれかを選択して出力する。より詳細には、スイッチ回路５３は、比較回路５１の出力信号が値１（送信状態）をとるときには、受光電流検出信号７０を、比較回路５１の出力信号が値０（非送信状態）をとるときには、電圧発生回路５２ａの出力信号を選択する。
【００７８】
制御電圧出力回路５４は、スイッチ回路５３の出力信号に基づき、可変減衰回路５５に供給すべき制御電圧を求める。可変減衰回路５５は、減衰率を制御できる減衰回路である。可変減衰回路５５は、制御電圧出力回路５４から出力された制御電圧に応じた減衰率で無線送信信号７２を減衰させ、減衰させた信号を無線送信信号７３として出力する。
【００７９】
図１０は、制御電圧出力回路５４の詳細な構成を示すブロック図である。図１０に示す制御電圧出力回路５４は、平均化回路５４１、基準電圧発生回路５４２、差分検出回路５４３、および、ログアンプ５４４を有している。平均化回路５４１は、前段回路（図９ではスイッチ回路５３）の出力信号の電圧レベルについて、その移動平均を求める。基準電圧発生回路５４２は、前段回路の出力信号の電圧レベルの基準となる基準電圧Ｖｒ１を固定的に発生させる。差分検出回路５４３は、平均化回路５４１で求めた電圧レベルの平均値と基準電圧Ｖｒ１との差を求める。ログアンプ５４４は、差分検出回路５４３で求めた電圧の差を対数変換し、制御電圧出力回路５４の後段に接続される回路（図９では可変減衰回路５５）に対数変換された電圧を出力する。このように電圧の差の対数値を制御電圧として可変減衰回路５５に供給することにより、受光電力に比例して可変減衰回路５５における減衰量を制御できるので、高い精度で自動電力制御を行うことができる。
【００８０】
図１１に示す信号波形図を参照して、第１の電力制御回路５０ａの動作を説明する。受光電流検出信号７０（図１１の最上段の信号）の電圧レベルは、無線送信信号８２の送信状態では第１の電圧Ｖａであり、無線送信信号８２の非送信状態では、ほぼゼロに等しい第２の電圧Ｖｂであるとする。比較回路５１におけるしきい値Ｔ３には、第１の電圧Ｖａより小さく、第２の電圧Ｖｂより大きい値が使用される。このため、比較回路５１の出力信号（図１１の２段目の信号）は、送信状態では値１となり、非送信状態では値０となる。電圧発生回路５２ａの出力信号（図１１の３段目の信号）の電圧レベルは、電圧Ｖｃで一定である。
【００８１】
スイッチ回路５３の出力信号（図１１の４段目の信号）の電圧レベルは、無線送信信号８２の送信状態では電圧Ｖａとなり、無線送信信号８２の非送信状態では電圧Ｖｃとなる。制御電圧出力回路５４の出力信号（図１１の最下段の信号）は、スイッチ回路５３の出力信号の変化に応じて変化する。ここで、電圧Ｖｃは電圧Ｖａにほぼ等しくなるように決定されるので、制御電圧出力回路５４の出力信号の電圧レベルは、ほぼ一定の電圧Ｖｄとなる。また、制御電圧出力回路５４では移動平均の算出と対数変換とが行われるので、スイッチ回路５３の出力信号が電圧ＶａとＶｃとの間で瞬時に変化しても、制御電圧出力回路５４の出力信号はある程度の時間をかけてなだらかに変化する。
【００８２】
このように第１の電力制御回路５０は、送信状態における受光電流検出信号７０の電圧レベルにほぼ等しい電圧Ｖｃを固定的に発生させるとともに、送信状態では受光電流検出信号７０の電圧レベルに対応した減衰率で、非送信状態では電圧Ｖｃに対応した減衰率で、無線送信信号７２を減衰させる。したがって、第１の電力制御回路５０を用いれば、送信状態では受光電力に伴う無線送信信号９４の電力の変化を吸収し、非送信状態では無線送信信号９４の電力を送信状態と同程度のレベルに制御することができる。
【００８３】
図１２は、第２の電力制御回路６０の詳細な構成を示すブロック図である。図１２に示す第２の電力制御回路６０ａは、比較回路６１、電圧発生回路６２ａ、スイッチ回路６３、制御電圧出力回路６４、可変減衰回路６５、および、包絡線検波回路６７を含んでいる。この回路は、第１の電力制御回路５０ａと比較して、包絡線検波回路６７を含みフィードバック制御を行う点で相違するが、その動作原理は第１の電力制御回路５０ａとほぼ同じである。
【００８４】
包絡線検波回路６７は、可変減衰回路６５から出力された無線送信信号９４に対して包絡線検波を行い、無線送信信号９４の電力に対応した電圧を有する信号を出力する。電圧発生回路６２ａは、送信状態において包絡線検波回路６７で求められる電力（すなわち、送信状態における無線送信信号９４の電力の期待値）に対応した電圧にほぼ等しい、所定の電圧Ｖｆを固定的に発生させる。より詳細には、電圧発生回路６２ａは、光伝送装置に無線送信信号８２が入力されたときの、包絡線検波回路６７の出力信号の電圧レベルにほぼ等しい電圧Ｖｆを発生させる。
【００８５】
比較回路６１、スイッチ回路６３、制御電圧出力回路６４、可変減衰回路６５は、第１の電力制御回路５０ａに含まれる各回路と同様に動作する。すなわち、比較回路６１は、受光電流検出信号７０の電圧レベルがしきい値Ｔ４を越えている否かを示す信号を、スイッチ回路６３に対する制御信号として出力する。スイッチ回路６３は、比較回路６１の出力信号が値１（送信状態）をとるときには、包絡線検波回路６７の出力信号を、それ以外のときには、電圧発生回路６２ａの出力信号を選択する。制御電圧出力回路６４は、スイッチ回路６３の出力信号に基づき、可変減衰回路６５に供給すべき制御信号を求める。可変減衰回路６５は、制御電圧出力回路６４から出力された制御電圧に応じた減衰率で無線送信信号７３を減衰させ、減衰させた信号を無線送信信号９４として出力する。なお、上記しきい値Ｔ４と比較回路５１におけるしきい値Ｔ３とは典型的には一致するが、両者は必ずしも一致する必要はない。
【００８６】
図１３ないし図１５は、制御電圧出力回路６４の詳細な構成を示すブロック図である。図１３に示す制御電圧出力回路６４ａは、平均化回路６４１、基準電圧発生回路６４２、および、差分検出回路６４３を有している。平均化回路６４１は、前段回路（図１２ではスイッチ回路６３）の出力信号の電圧レベルについて、その移動平均を求める。基準電圧発生回路６４２は、前段回路の出力信号の電圧レベルの基準となる基準電圧Ｖｒ２を固定的に発生させる。差分検出回路６４３は、平均化回路６４１で求めた電圧レベルの平均値と基準電圧Ｖｒ２との差を求め、制御電圧出力回路６４の後段に接続される回路（図１２では可変減衰回路６５）に求めた電圧の差を出力する。このように制御電圧出力回路６４ａは、電圧の差の平均値を制御電圧として可変減衰回路６５に供給する。したがって、制御電圧出力回路６４ａを用いれば、ピークレベルが不確定であるために、ピーク値を基準とした自動電力制御を行えない信号（例えば、ＣＤＭＡ信号）に対しても自動電力制御を行うことができる。
【００８７】
図１４に示す制御電圧出力回路６４ｂは、図１３に示す制御電圧出力回路６４ａの平均化回路６４１をピークホールド回路６４４に置換したものである。ピークホールド回路６４４は、前段回路（図１２ではスイッチ回路６３）の出力信号について、そのピーク値を保持する。このように制御電圧出力回路６４ｂは、電圧の差のピーク値を制御電圧として可変減衰回路６５に供給する。したがって、制御電圧出力回路６４ｂを用いれば、送信されるデータのビットパターンによってデューティー比が異なる信号（例えば、ＡＳＫ信号）に対しても自動電力制御を行うことができる。
【００８８】
図１５に示す制御電圧出力回路６４ｃは、図１４に示す制御電圧出力回路６４ｂに、平均化回路６４１および出力先選択回路６４５を追加したものである。出力先選択回路６４５は、モード選択信号に応じて、前段回路（図１２ではスイッチ回路６３）の出力信号を、平均化回路６４１またはピークホールド回路６４４のいずれかに出力する。これにより、制御電圧出力回路６４ｃは、モード選択信号に応じて、制御電圧出力回路６４ａまたは制御電圧出力回路６４ｂのいずれかと同じ動作を行う。したがって、制御電圧出力回路６４ｃを用いれば、モード選択信号に従い、前段回路の出力信号の平均値に基づき自動電力制御を行うか、当該信号のピーク値に基づき自動電力制御を行うかを選択できるので、多くの種類の無線送信信号に対して自動電力制御を行うことができる。
【００８９】
なお、制御電圧出力回路６４ｃは、モード選択信号に応じて前段回路の出力信号の出力先を切り替えることにより、平均化回路６４１およびピークホールド回路６４４のいずれかを有効に機能させることとしたが、モード選択信号に応じて、平均化回路６４１の出力信号またはピークホールド回路６４４の出力信号のいずれかを選択することにより、上記２つの回路のいずれかを有効に機能させることとしてもよい。
【００９０】
図１６に示す信号波形図を参照して、制御電圧出力回路６４ｂを含んだ第２の電力制御回路６０ａの動作を説明する。受光電流検出信号７０（図１６の４段目の信号）の電圧レベルは、無線送信信号８２の送信状態では第１の電圧Ｖａであり、無線送信信号８２の非送信状態では、ほぼゼロに等しい第２の電圧Ｖｂであるとする。また、包絡線検波回路６７の出力信号（図１６の２段目の信号）の電圧レベルのピーク値は、電圧Ｖｅであるとする。比較回路６１におけるしきい値Ｔ４には、第１の電圧Ｖａより小さく、第２の電圧Ｖｂより大きい値が使用される。このため、比較回路６１の出力信号（図１６の５段目の信号）は、無線送信信号８２の送信状態では値１となり、非送信状態では値０となる。電圧発生回路６２ａの出力信号（図１６の３段目の信号）の電圧レベルは、電圧Ｖｆで一定である。
【００９１】
スイッチ回路６３の出力信号（図１６の６段目の信号）の電圧レベルは、無線送信信号８２の送信状態では最大で電圧Ｖｅとなり、無線送信信号８２の非送信状態では電圧Ｖｆとなる。制御電圧出力回路６４の出力信号（図１１の最下段の信号）は、スイッチ回路６３の出力信号の変化に応じて変化する。ここで、制御電圧出力回路６４ｂはピークホールド回路６４４を有するので、制御電圧出力回路６４の出力信号の電圧レベルは、無線送信信号８２の送信時には多くの時間帯で電圧Ｖｅとなる。また、電圧Ｖｆは電圧Ｖｅにほぼ等しくなるように決定されるので、制御電圧出力回路６４の出力信号の電圧レベルは、ほぼ一定の電圧Ｖｇとなる。
【００９２】
このように第２の電力制御回路６０は、送信状態における包絡線検波回路６７の出力信号の電圧レベルにほぼ等しい電圧Ｖｆを固定的に発生させるとともに、送信状態では包絡線検波回路６７の出力信号の電圧レベルに対応した減衰率で、非送信状態では電圧Ｖｆに対応した減衰率で、無線送信信号７３を減衰させる。したがって、第２の電力制御回路６０を用いることにより、送信状態では無線送信信号９４の電力を予め設定した値に近づけるように制御するとともに、非送信状態では無線送信信号９４の電力を送信状態と同程度のレベルに制御することができる。よって、第２の電力制御回路６０によれば、受光電力の変化以外を原因とする、無線送信信号９４の電力の変化を吸収することができる。
【００９３】
以上に示すように、本実施形態に係る光伝送装置によれば、センタ局は、送信タイミング信号に応じた強度を有し、かつ、無線帯域の無線送信信号に基づき変調された光信号を出力する。アンテナ側基地局は、受信した光信号の強度に基づき送信状態であるか非送信状態であるかを判定した上で、非送信状態において送信状態とほぼ同じ電力を有する信号を出力する自動電力制御を行う。このように、アンテナ側基地局は、送信タイミング信号を受信しなくても、光強度に基づき送信タイミングを求めて自動電力制御を行える。したがって、簡単な構成を有し、低コストで実現できることを特徴とする、バースト無線信号に対応した自動電力制御回路（ＡＰＣ回路）を備えた光伝送装置を提供することができる。また、自動電力制御を、受光電力の変化に伴う無線送信信号の電力の変化を吸収することを目的とする第１段階と、受光電力の変化以外を原因とする無線送信信号の電力の変化を吸収することを目的とする第２段階とに分割することにより、第２段階の自動電力制御における入力信号のダイナミックレンジを狭くすることができる。したがって、高性能の可変増幅回路や可変減衰回路を用いることなく、簡単な構成で自動電力制御を行うことができる。
【００９４】
なお、第１の電力制御回路５０および第２の電力制御回路６０の構成は、上述したものに限定されない。例えば、第１の電力制御回路５０は図１７に示す構成を有していてもよく、第２の電力制御回路６０は図１８に示す構成を有していてもよい。図１７に示す第１の電力制御回路５０ｂは、上述した第１の電力制御回路５０ａ（図９）と比較して、スイッチ回路５３および制御電圧出力回路５４の接続順序と、電圧発生回路５２ｂで発生させる電圧のレベルとが相違する。電圧発生回路５２ｂは、送信状態における制御電圧出力回路５４の出力信号の電圧にほぼ等しい電圧を固定的に発生させる。図１８に示す第２の電力制御回路６０ｂは、上述した第２の電力制御回路６０ａ（図１２）と比較して、スイッチ回路６３および制御電圧出力回路６４の接続順序と、電圧発生回路６２ｂで発生させる電圧のレベルとが相違する。電圧発生回路６２ｂは、送信状態における制御電圧出力回路６４の出力信号の電圧にほぼ等しい電圧を固定的に発生させる。このように構成された第１の電力制御回路５０ｂおよび第２の電力制御回路６０ｂの動作および機能は、これまでの説明から容易に導けるので、ここでは説明を省略する。
【００９５】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る光伝送装置は、第３の実施形態に係る光伝送装置と同じく、図８に示す構成を有する。本実施形態に係る光伝送装置と第３の実施形態に係る光伝送装置とは、第１の電力制御回路５０および第２の電力制御回路６０の詳細な構成のみが相違する。そこで以下では、第１の電力制御回路５０および第２の電力制御回路６０の詳細な構成のみを説明し、他の構成要素については、第３の実施形態と同一の参照符号を付して、説明を省略する。
【００９６】
図１９は、本実施形態に係る第１の電力制御回路５０の詳細な構成を示すブロック図である。図１９に示す第１の電力制御回路５０ｃは、比較回路５１、サンプルホールド回路５６ｃ、制御電圧出力回路５４、および、可変減衰回路５５を含んでいる。このうちサンプルホールド回路５６ｃ以外の構成要素は、第１の電力制御回路５０ａ（図９）に含まれる各回路と同じ回路である。
【００９７】
サンプルホールド回路５６ｃは、比較回路５１の出力信号に基づき、受光電流検出信号７０をサンプリングして保持する。より詳細には、サンプルホールド回路５６ｃは、比較回路５１の出力信号が値１（送信状態）となっている間は、受光電流検出信号７０の電圧（すなわち、送信状態における光強度の実測値に対応した電圧）をそのまま出力し、比較回路５１の出力信号が値１（送信状態）から値０（非送信状態）に変化した時点で、受光電流検出信号７０の電圧を取り込んで保持し、比較回路５１の出力信号が値０（非送信状態）となっている間は、保持した電圧を出力する。
【００９８】
上述したように、第３の実施形態に係る電圧発生回路５２ａは、送信状態における光強度の期待値に対応した電圧にほぼ等しい、所定の電圧Ｖｃを固定的に発生させる。これに対して、本実施形態に係るサンプルホールド回路５６ｃは、非送信状態では、前回の送信状態における光強度の実測値に対応した電圧を出力する。このように、サンプルホールド回路５６ｃと電圧発生回路５２ａとは、非送信状態において、送信状態とほぼ同じレベルの電圧を出力する点で共通する。また、サンプルホールド回路５６ｃは、第３の実施形態に係るスイッチ回路５３と同様に、比較回路５１の出力信号に基づき、受光電流検出信号７０の電圧または保持した電圧のいずれかを選択して出力する。したがって、第１の電力制御回路５０ｃは、第１の電力制御回路５０ａと同様に動作し、この回路と同じ効果を奏する。なお、図１１と同様の信号波形図を第１の電力制御回路５０ｃについて描くと、図２０に示すようになる。
【００９９】
図２１は、本実施形態に係る第２の電力制御回路６０の詳細な構成を示すブロック図である。図２１に示す第２の電力制御回路６０ｃは、比較回路６１、サンプルホールド回路６６ｃ、制御電圧出力回路６４、可変減衰回路６５、および、包絡線検波回路６７を備えている。このうちサンプルホールド回路６６ｃ以外の構成要素は、第２の電力制御回路６０ａ（図１２）に含まれる各回路と同じ回路である。
【０１００】
サンプルホールド回路６６ｃは、比較回路６１の出力信号に基づき、包絡線検波回路６７の出力信号をサンプリングして保持する。より詳細には、サンプルホールド回路６６ｃは、比較回路６１の出力信号が値１（送信状態）となっている間は、包絡線検波回路６７の出力信号の電圧（すなわち、送信状態における無線送信信号９４の電力の実測値に対応した電圧）をそのまま出力し、比較回路６１の出力信号が値１（送信状態）から値０（非送信状態）に変化した時点で、包絡線検波回路６７の出力信号の電圧を取り込んで保持し、比較回路６１の出力信号が値０（送信状態）となっている間は、保持した電圧を出力する。
【０１０１】
上述したように、第３の実施形態に係る電圧発生回路６２ａは、送信状態における無線送信信号９４の電力の期待値に対応した電圧にほぼ等しい、所定の電圧Ｖｆを固定的に発生させる。これに対して、本実施形態に係るサンプルホールド回路６６ｃは、非送信状態では、前回の送信状態における無線送信信号９４の電力の実測値に対応した電圧を出力する。このように、サンプルホールド回路６６ｃと電圧発生回路６２ａとは、非送信状態において、送信状態とほぼ同じレベルの電圧を出力する点で共通する。また、サンプルホールド回路６６ｃは、第３の実施形態に係るスイッチ回路６３と同様に、比較回路６１の出力信号に基づき、包絡線検波回路６７の出力信号の電圧または保持した電圧のいずれかを選択して出力する。したがって、第２の電力制御回路６０ｃは、第２の電力制御回路６０ａと同様に動作し、この回路と同じ効果を奏する。なお、図１６と同様の信号波形図を第２の電力制御回路６０ｃについて描くと、図２２に示すようになる。
【０１０２】
以上に示すように、本実施形態に係る光伝送装置は、電圧発生回路およびスイッチ回路に代えて、送信状態における所定の信号の電圧を保持するサンプルホールド回路を備えている。このような光伝送装置によれば、第３の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１０３】
なお、本実施形態についても、第１の電力制御回路５０および第２の電力制御回路６０の構成は、上述したものに限定されない。例えば、第１の電力制御回路５０は図２３に示す構成を有していてもよく、第２の電力制御回路６０は図２４に示す構成を有していてもよい。図２３に示す第１の電力制御回路５０ｄは、第１の電力制御回路５０ｃ（図１９）と比較して、サンプルホールド回路５６ｄおよび制御電圧出力回路５４の接続順序と、サンプルホールド回路５６ｄに保持される電圧とが相違する。サンプルホールド回路５６ｄは、送信状態における制御電圧出力回路５４の出力信号を保持する。図２４に示す第２の電力制御回路６０ｄは、第２の電力制御回路６０ｄ（図２１）と比較して、サンプルホールド回路６６ｄおよび制御電圧出力回路６４の接続順序と、サンプルホールド回路６６ｄに保持される電圧とが相違する。サンプルホールド回路６６ｄは、送信状態における制御電圧出力回路６４の出力信号を保持する。このように構成された第１の電力制御回路５０ｄおよび第２の電力制御回路６０ｄの動作および機能は、これまでの説明から容易に導けるので、ここでは説明を省略する。
【０１０４】
（第５および第６の実施形態）
図２５は、本発明の第５の実施形態に係る光伝送装置の構成を示すブロック図である。この光伝送装置に含まれる高周波増幅部２９１は、増幅回路４０および第１の電力制御回路５０を含み、第２の電力制御回路を含まない。増幅回路４０は、無線送信信号７１を所定の増幅率で増幅する。第１の電力制御回路５０は、増幅回路４０の出力信号に対して自動電力制御を行い、電力制御を施した信号を無線送信信号９５として出力する。第１の電力制御回路５０における自動電力制御は、受光電力の変化に伴う、無線送信信号９５の電力の変化を吸収するために行われる。第１の電力制御回路５０は、第３および第４の実施形態で示した任意の構成を有する。
【０１０５】
図２６は、本発明の第６の実施形態に係る光伝送装置の構成を示すブロック図である。この光伝送装置に含まれる高周波増幅部２９２は、増幅回路４０および第２の電力制御回路６０を含み、第１の電力制御回路を含まない。増幅回路４０は、無線送信信号７１を所定の増幅率で増幅する。第２の電力制御回路６０は、増幅回路４０の出力信号に対して自動電力制御を行い、電力制御を施した信号を無線送信信号９６として出力する。第２の電力制御回路６０における自動電力制御は、受光電力の変化以外を原因とする、無線送信信号９６の電力の変化を吸収するために行われる。第２の電力制御回路６０は、第３および第４の実施形態で示した任意の構成を有する。
【０１０６】
このような第５および第６の実施形態に係る光伝送装置によれば、第３および第４の実施形態と同様に、簡単な構成を有し、低コストで実現できること特徴とする、バースト無線信号に対応した自動電力制御回路（ＡＰＣ回路）を備えた光伝送装置を提供することができる。
【０１０７】
なお、第３ないし第６の実施形態に係る光伝送装置については、以下のような変形例も構成できる。まず、増幅回路４０の位置は、受光部２１の直後に限らず、受光部２１より後段側の任意の位置でよい。また、第１の電力制御回路５０および第２の電力制御回路６０に含まれる可変減衰回路は、増幅率を制御できる可変増幅回路であってもよい。また、第１の電力制御回路５０は、スイッチ回路５３（またはサンプルホールド回路５６）と可変減衰回路５５との間の任意の位置に、スイッチ回路５３（またはサンプルホールド回路５６）で発生したスイッチング雑音を除去するフィルタ回路を含んでいてもよい。このフィルタ回路を挿入することにより、可変減衰回路５５に供給される制御電圧に含まれる雑音を抑圧できるため、スイッチ回路５３（またはサンプルホールド回路５６）で発生したスイッチング雑音を原因とする、無線送信信号の伝送品質の劣化を防止することができる。第２の電力制御回路６０も、同様のフィルタ回路を含んでいてもよい。また、第１の電力制御回路５０ａ〜ｄのうちの１つと、第２の電力制御回路６０ａ〜ｄのうちの１つとを任意に組み合わせてもよい。また、第１の電力制御回路５０に含まれる比較回路５１と、第２の電力制御回路６０に含まれる比較回路６１とを共通化してもよい。このような変形例に係る光伝送装置も、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光伝送装置および無線通信システムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光伝送装置の発光部の詳細な構成を示す回路図
【図３】本発明の第１の実施形態に係る光伝送装置の受光部および受光電流検出部の詳細な構成を示す回路図
【図４】本発明の第１の実施形態に係る光伝送装置の高周波増幅部の詳細な構成を示す回路図
【図５】本発明の第１の実施形態に係る光伝送装置を用いてＡＳＫ変調波を伝送した場合の信号波形図
【図６】本発明の第１の実施形態に係る光伝送装置を用いてＰＳＫ変調波を伝送した場合の信号波形図
【図７】本発明の第２の実施形態に係る光伝送装置および無線通信システムの構成を示すブロック図
【図８】本発明の第３の実施形態に係る光伝送装置の構成を示すブロック図
【図９】本発明の第３の実施形態に係る光伝送装置に含まれる第１の電力制御回路の詳細な構成を示すブロック図
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る光伝送装置の第１の電力制御回路に含まれる制御電圧出力回路の詳細な構成を示すブロック図
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る光伝送装置に含まれる第１の電力制御回路の動作を説明するための信号波形図
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る光伝送装置に含まれる第２の電力制御回路の詳細な構成を示すブロック図
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る光伝送装置の第２の電力制御回路に含まれる制御電圧出力回路の詳細な構成を示すブロック図
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る光伝送装置の第２の電力制御回路に含まれる制御電圧出力回路の他の詳細な構成を示すブロック図
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る光伝送装置の第２の電力制御回路に含まれる制御電圧出力回路の他の詳細な構成を示すブロック図
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る光伝送装置に含まれる第２の電力制御回路の動作を説明するための信号波形図
【図１７】本発明の第３の実施形態に係る光伝送装置に含まれる第１の電力制御回路の他の詳細な構成を示すブロック図
【図１８】本発明の第３の実施形態に係る光伝送装置に含まれる第２の電力制御回路の他の詳細な構成を示すブロック図
【図１９】本発明の第４の実施形態に係る光伝送装置に含まれる第１の電力制御回路の詳細な構成を示すブロック図
【図２０】本発明の第４の実施形態に係る光伝送装置に含まれる第１の電力制御回路の動作を説明するための信号波形図
【図２１】本発明の第４の実施形態に係る光伝送装置に含まれる第２の電力制御回路の詳細な構成を示すブロック図
【図２２】本発明の第４の実施形態に係る光伝送装置に含まれる第２の電力制御回路の動作を説明するための信号波形図
【図２３】本発明の第４の実施形態に係る光伝送装置に含まれる第１の電力制御回路の他の詳細な構成を示すブロック図
【図２４】本発明の第４の実施形態に係る光伝送装置に含まれる第２の電力制御回路の他の詳細な構成を示すブロック図
【図２５】本発明の第５の実施形態に係る光伝送装置の構成を示すブロック図
【図２６】本発明の第６の実施形態に係る光伝送装置の構成を示すブロック図
【図２７】ＲＯＦ技術を用いた移動体通信システムの構成を示すブロック図
【図２８】従来の光伝送装置および無線通信システムの構成を示すブロック図
【図２９】従来の光伝送装置において、発光部に入力される無線信号のスペクトラムを示す図
【図３０】従来の自動電力制御回路の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１、１０…センタ局
２、２０、３０…アンテナ側基地局
３…光ファイバ
４…携帯電話
５…光伝送装置
１１…バイアス回路
１２…発光部
１３…上り系受光部
２１…受光部
２２…受光電流検出部
２３、２９、２９１、２９２…高周波増幅部
２４…送信タイミング信号復元部
２５…アンテナスイッチ
２６…アンテナ
２７…上り系発光部
２８…無線復調部
４０…増幅回路
５０…第１の電力制御回路
５１、６１…比較回路
５２、６２…電圧発生回路
５３、６３…スイッチ回路
５４、６４…制御電圧出力回路
５５、６５…可変減衰回路
５６、６６…サンプルホールド回路
６０…第２の電力制御回路
６７…包絡線検波回路
７０…受光電流検出信号
７１〜７３、８２、９２、９４〜９６…無線送信信号
８１、９１…送信タイミング信号
８３、９３…無線受信信号
８４…受信信号
１２１…キャパシタ
１２２…インダクタ
１２３…半導体レーザ
２１１…フォトダイオード
２１２…キャパシタ
２２１…抵抗
２２２…差動増幅回路
２３１…トランジスタ
２３２…増幅回路
５４１、６４１…平均化回路
５４２、６４２…基準電圧発生回路
５４３、６４３…差分検出回路
５４４…ログアンプ
６４４…ピークホールド回路
６４５…出力先選択回路
【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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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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