(57)【要約】【課題】車両内で移動体通信信号を伝送する場合のように、信号の性質が異なる複数の信号に対して、伝送路の非線形性による歪みの影響を低減した光多重通信機能を提供する。【解決手段】通信装置において、無線信号を受信する複数のアンテナと、それぞれのアンテナにより受信した無線信号のそれぞれからディジタル信号を生成する手段と、生成されたそれぞれのディジタル信号を異なる波長の光信号により変調する第１の変換部と、波長多重によって複数の光信号を１つの光信号として伝送する光伝送路と、波長ごとに光信号を分別して複数の電気信号に変換する第２の変換部とを備える。【選択図】　図１
2004023715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号を受信する複数のアンテナと、
それぞれのアンテナにより受信した無線信号のそれぞれからディジタル信号を生成する手段と、
生成されたそれぞれのディジタル信号を異なる波長の光信号により変調する第１の変換部と、
波長多重によって複数の光信号を１つの光信号として伝送する光伝送路と、
波長ごとに光信号を分別して複数の電気信号に変換する第２の変換部とを備える通信装置。
【請求項２】
同一送信元に係る前記複数の電気信号を単一の電気信号に合成する合成部をさらに備える請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
同一送信元に係る前記複数の電気信号を切り替えて単一の電気信号を出力する信号選択部をさらに備える請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
複数のアンテナにより受信した無線信号のそれぞれからディジタル信号を生成するステップと、
生成されたそれぞれのディジタル信号を異なる波長の光信号により変調するステップと、
波長多重によって複数の光信号を１つの光信号として伝送するステップと、
波長ごとに光信号を分別して複数の電気信号に変換するステップとを備える無線信号受信方法。
【請求項５】
同一送信元に係る前記複数の電気信号を単一の電気信号に合成するステップをさらに備える請求項４に記載の無線信号受信方法。
【請求項６】
同一送信元に係る前記複数の電気信号を切り替えて単一の電気信号を出力するステップをさらに備える請求項４に記載の無線信号受信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、車両においても移動体通信技術が適用され、テレビ等の映像信号、ラジオまたは電話等の音信号、ＶＩＣＳ、ＥＴＣ／ＤＳＲＣ等の各種通信信号の受信が可能となっている。また、そのような通信の品質を向上させるため、受信信号の信号強度の変動であるフェージングを低減するダイバーシチのような各種の信号処理技術が適用されている。さらに、信号処理に伴うコスト低減のためアンテナで受信した信号を特定の処理部に収集し、処理部で一括して処理することが行われている。その場合、アンテナ等の受信端から処理部まで複数のケーブルを設けたのでは低コスト化の要請に反する。そのため、極力共通のケーブルに多重化して伝送する技術が採用される。
【０００３】
この種の発明としては、例えば、特開平５−１２２１１０号公報に記載のダイバーシチ受信処理方式が知られている。
【０００４】
このシステムでは、無線基地局の２つのアンテナから受信した２つの受信信号を多重化して光伝送路を通じて交換制御局に送信する。交換制御局は、ダイバーシチ処理部を有しており、光伝送路において多重化された２つの受信信号を２系統に分離し、ダイバーシチ処理を実行する。
【０００５】
この従来技術においては、多重化の方式として、ディジタル時分割多重によるもの、直交する偏波光信号によるもの、波長多重によるものが示されている。
【０００６】
しかし、この従来技術においては、多重化される信号に対する光伝送路、例えば、光ファイバー中の非線形歪みに対する配慮がなされていかった。すなわち、光多重を用いる場合、多重される各波長の光信号の和をとった光信号が光伝送路中を伝送することになるが、その結果、光伝送路を伝送される光信号のピーク強度が増大する。特に、光多重される信号の数が多くなるほど、光伝送路を伝送される信号の平均強度とピーク強度の差が大きくなり、結果として、光伝送路の非線形性の影響を受けやすくなる。
【０００７】
そのような光伝送路の非線形性効果を受けた影響の１つとして、多重信号間の相互変調歪みの問題がある。相互変調歪みとは、伝送路、伝送回路等の非線形性により、入力側の信号周波数の組み合わせよりなる新しい周波数を発生することによる歪みをいう。移動体通信においては、極めて狭い周波数間隔で多数の周波数が配置されているため、相互変調歪みが大きな問題となる。
【０００８】
特に、車両による移動体通信においては、アンテナからの受信後光伝送路で多重化される信号は、テレビ等の映像信号、ラジオまたは電話等の音信号、ＶＩＣＳ、ＥＴＣ／ＤＳＲＣ等の各種通信信号等、キャリア周波数・信号強度・帯域幅等の性質が全く異なるものを含み、相互変調歪みの影響が顕著となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような従来の技術の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の課題は、車両内で移動体通信信号を伝送する場合のように、信号の性質が異なる複数の信号に対して、伝送路の非線形性による歪みの影響を低減した光多重通信機能を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、通信装置において、
無線信号を受信する複数のアンテナと、
それぞれのアンテナにより受信した無線信号のそれぞれからディジタル信号を生成する手段と、
生成されたそれぞれのディジタル信号を異なる波長の光信号により変調する第１の変換部と、
波長多重によって複数の光信号を１つの光信号として伝送する光伝送路と、
波長ごとに光信号を分別して複数の電気信号に変換する第２の変換部とを備えるものである。
【００１１】
この通信装置は、受信した複数の無線信号からディジタル信号を生成し、それぞれのディジタル信号を異なる波長の光信号により多重化する。したがって、受信側では、光信号を分別して電気信号に変換するときにディジタル信号を得ることができる。
【００１２】
好ましくは、この通信装置は、同一送信元に係る前記複数の電気信号を単一の電気信号に合成する合成部をさらに備えるものでもよい。
【００１３】
また、この通信装置は、同一送信元に係る前記複数の電気信号を切り替えて単一の電気信号を出力する信号選択部をさらに備えるものでもよい。
【００１４】
この通信装置では、同一の送信元からの複数のディジタル信号を合成して単一のディジタル信号を得る。または、この通信装置は、同一の送信元からの複数のディジタル信号を切り替えて単一のディジタル信号を得るものでもよい。
【００１５】
いずれにしても、本通信装置は、ディジタル信号を波長多重するため、波長多重による歪み等の影響を低減できる。
【００１６】
また、本発明は、以上のような処理を通信装置が実行する無線信号受信方法であってもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１から図４の図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施の形態に係る移動体通信装置の概念図であり、図２は、この移動体通信装置の構成図であり、図３は、図２に示したフロントエンドユニット１の構成図であり、図４は、図２に示したセンタ側ユニット２の構成図である。
【００１９】
＜システム構成＞
図１は、本移動体通信装置の概念図である。この移動体通信装置は、車両に搭載され、車両のユーザに情報通信機能を提供する。この移動体通信装置は、車両の外部または車両内の電磁波が侵入可能な位置に付設されたダイバーシチアンテナ４と、ダイバーシチアンテナ４の信号をディジタル化し、波長多重化して光ファイバ３に送出するフロントエンドユニット１と、光ファイバ３を介してフロントエンドユニット１に接続され、信号処理機能を提供するセンタ側ユニット２とを有している。
【００２０】
この移動体通信装置では、ダイバーシチアンテナ４近傍のフロントエンドユニット１により、ダイバーシチ処理のため複数の受信信号がディジタル化および波長多重化され、光ファイバ３に送出される。
【００２１】
フロントエンドユニット１は、電気光変換部および波長多重部を有している。電気光変換部は、例えば、発光ダイオード、半導体レーザ等である。また、波長多重部は、例えば、光導波路を組み合わせた光合成回路である。
【００２２】
センタ側ユニット２は、受信部およびダイバーシチ切替／合成部を有している。
【００２３】
受信部は、受信した光信号を波長ごとに分波し、波長ごとに電気信号に変換する。受信部は、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ等である。
ダイバーシチ処理部は、対応する電気信号間でダイバーシチ処理を実行する。例えば、同一の送信元からの複数の受信信号を比較し、信号強度の大きい信号を受信信号とする。このように、本センタ側ユニット２は、複数の無線信号を集中して処理する機能を提供する。
【００２４】
図２に、この移動体通信装置の構成図を示す。図２において、ダイバーシチアンテナ４は、例えば、電話、テレビ信号、ＶＩＣＳ、ＥＴＣ／ＤＳＲＣ等の無線信号ごとに複数設けられ、各無線信号に対して互い信号強度の相関が少ない複数の受信信号を提供する。
【００２５】
フロントエンドユニット１は、各ダイバーシチアンテナ４から得られた信号をディジタル化し、波長多重化する。
【００２６】
光ファイバ３は、波長多重された光信号を伝送し、センタ側ユニット２に伝達する。
【００２７】
センタ側ユニット２は、光ファイバ３により、フロントエンドユニット１と接続される。このため、センタ側ユニット２は、必ずしもフロントエンドユニット１に近接させる必要がない。すなわち、本移動体通信装置では、例えば、ダイバーシチアンテナ４およびフロントエンドユニット１を自動車後部に設置し、センタ側ユニット２を自動車前部に配置することができる。
【００２８】
図３は、フロントエンドユニット１の構成図である。図３のように、フロントエンドユニット１は、アンテナ４から受信信号を受信し、およびアンテナ４に送信信号を引き渡す送受分配器８、受信信号を増幅する低雑音増幅器７、増幅された受信信号をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器６、Ａ／Ｄ変換された受信信号を所定の波長の光信号に変換する電気信号→光信号変換器５、異なる波長の光信号を合成し光ファイバ３に送出する光信号多重装置１２、光ファイバ３を介してセンタ側ユニット２からの送信信号を受信し、波長ごとに分離する光信号分波装置１３、波長ごとに分離された光信号を電気信号に変換する光信号→電気信号変換器１１、電気信号に変換されディジタルデータで表現された送信信号をアナログデータに変換するＤ／Ａ変換器１０、およびアナログデータに変換された送信信号を増幅する高出力増幅器９を有している。
【００２９】
なお、図３では、フロントエンドユニット１が通信信号および放送信号を取り扱う場合の構成を明示している。ここで、放送信号とは、ラジオ放送、テレビ放送のように、放送局または衛星等から一方的に配信される信号をいう。また、通信信号とは、移動体通信装置間、または移動体通信装置と特定の基地局、路上機等との間で送受信される信号をいい、例えば、ＥＴＣ／ＤＳＲＣ、電話、インターネット等によるデータ通信等が含まれる。以下では、まず、このフロントエンドユニット１が通信信号を取り扱う場合を想定する。
【００３０】
送受分配器８は、アンテナ４からの受信信号を低雑音増幅器７に引き渡す一方、高出力増幅器９からの送信信号をアンテナ４から放射する。すなわち、送受分配器８は、送信信号と受信信号とを切り分ける。この送受分配器８は、フィルタ、スイッチ等の既存技術により構成することができる。
【００３１】
低雑音増幅器７は、送受分配器８からの受信信号をＡ／Ｄ変換に必要な信号レベルまで増幅し、Ａ／Ｄ変換器６に入力する。Ａ／Ｄ変換器６は、低雑音増幅器７からの受信信号をディジタルデータに変換する。
【００３２】
本移動体通信装置のように無線信号をそのままＡ／Ｄ変換する構成が本発明の最も単純な実施形態となる。無線信号の取り扱いをセンタ側ユニット２に集約できるからである。ただし、無線信号をＡ／Ｄ変換することが困難な場合、例えば、Ａ／Ｄ変換のサンプリング周期が無線信号の周波数に追従できない場合、無線信号をより低域の中間周波数またはベースバンド周波数に変換した後、Ａ／Ｄ変換するようにしてもよい。
【００３３】
電気信号→光信号変換器５は、ディジタルデータに変換された受信信号を光信号に変換する。さらに、具体的には、電気信号→光信号変換器５は、０または１のビットパターンからなるディジタルデータにより、所定周期の光信号を強度変調（振幅変調）する。
【００３４】
すなわち、ビット０に対応する期間の光信号の出力を抑制し、ビット１に対応する期間に光信号を出力する。このような電気信号→光信号変換器５は、例えば、発光ダイオード、半導体レーザ等により構成できる。
【００３５】
フロントエンドユニット１は、異なる波長の光信号を発生する電気信号→光信号変換器５を複数個有している。したがって、フロントエンドユニット１は、アンテナ４ごとの受信信号を異なる波長の光信号に変換する。
【００３６】
光信号多重装置１２は、複数の電気信号→光信号変換器５からの光信号を合成し、光ファイバ３に出力する。これにより、アンテナ４ごとの受信信号は、異なる波長（図３では、λ１、λ２、λ３と記載）の光信号として多重化され、共通の光ファイバ３を伝搬する。
【００３７】
一方、光信号分波装置１３は、光ファイバ３から受信した波長多重された光信号を波長ごとに分離し、各々異なる光信号→電気信号変換器１１に引き渡す。
【００３８】
光信号→電気信号変換器１１は、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ等であり、入力された光信号を電気信号に変換する。このとき、生成される電気信号は、光信号により変調されていたディジタルデータである。
【００３９】
このディジタルデータは、Ｄ／Ａ変換器１０に入力され、アナログ信号に変換される。さらに、このアナログ信号は、高出力増幅器９に入力され、増幅されて送受分配器８を介してアンテナ４から放射される。
【００４０】
以上は、フロントエンドユニット１が通信信号を取り扱う場合の構成を説明した。一方、放送信号に関しては、受信機能のみ備えればよい。そのため、放送受信用のアンテナ４Ａからの信号は、低雑音増幅器７による増幅、Ａ／Ｄ変換器によるディジタルデータへの変換、電気信号→光信号変換器５による光信号への変換を受け、光信号多重装置１２により光ファイバ３に放射される。したがって、放送信号の受信においては、送受分配器８は必要とされない。
【００４１】
さらに、以上の説明では、本発明に直接関係しない構成要素を省略している。しかし、実際の通信での送受信装置、放送の受信装置においては、フィルタ、発振器、その他の無線関連回路が必要である。
【００４２】
図４は、センタ側ユニット２の構成図である。センタ側ユニット２は、フロントエンドユニット１と同様の構成要素である光信号分波装置１３、光信号→電気信号変換器１１、電気信号→光信号変換器５、光多重信号装置１２を有している。
【００４３】
これらの機能は、フロントエンドユニット１の場合と同様であるので、その説明を省略する。さらに、センタ側ユニット２は、受信信号処理部１４および送信信号処理部１５を有している。
【００４４】
受信信号処理部１４は、光信号分波装置１３および光信号→電気信号変換器１１を介して伝達された受信信号を処理する。例えば、受信信号処理部１４は、同一の無線メディア、例えば、電話、ＶＩＣＳ、ＥＴＣ／ＤＳＲＣ、テレビ信号ごとに、複数のアンテナから受信された複数の信号を合成して信号強度の変動（フェージング）の少ない信号を生成するダイバーシチ処理を実行する。また、受信信号処理部１４は、ダイバーシチ処理された受信号を復調し、スピーカ、テレビモニタ等の出力装置に出力する。
【００４５】
ただし、ダイバーシチ処理は、受信信号処理部１４の機能の一例であり、必須の処理ではない。例えば、受信信号処理部１４は、ダイバーシチ処理なしに、復調処理を実行してもよい。
【００４６】
送信信号処理部１５は、送信データを無線メディア、例えば、電話、ＥＴＣ／ＤＳＲＣ等ごとに規定された変調方式で変調する。そして、送信信号処理部１５は、変調信号を電気信号→光信号変換器５および光信号多重装置１２、および光ファイバ３を介してフロントエンドユニット１に伝達する。
【００４７】
＜本実施形態の効果＞
以上述べたように、本移動体通信装置では、受信した無線信号を光信号に変換する前にＡ／Ｄ変換器６によりＡ／Ｄ変換する。そのため、光ファイバ３は、ディジタルデータにより変調された光信号を伝送する。
【００４８】
本実施の形態のような光多重を採用する場合、多重される各波長の光信号を加算した光信号が光ファイバ中を伝送されることになる。その結果、光ファイバ内を伝送される光信号のピーク強度が大きくなる。
【００４９】
特に、光多重される信号の数が大きくなるほど、光ファイバを伝送される信号の平均強度とピーク強度の差が大きくなる。その結果、多重された光信号は、光ファイバの非線形性、例えば、相互変調歪みの影響を受けやすくなる。
【００５０】
本実施の形態のように、波長多重される各信号が放送（音声またはテレビ映像等）、各種通信（ＶＩＣＳ、ＥＴＣ、ＤＳＲＣ、電話等）のように全く異なった性質（キャリア周波数、信号強度、帯域幅等が異なるもの）を持つ場合、この相互変調歪みの影響が顕著となる。
【００５１】
そのような歪みを発生させる伝送路（上記実施の形態の光ファイバ３）によりアナログ信号を伝送した場合、基本的には受信側では歪みを除去できない。本実施の形態の移動体通信装置では、受信した無線信号をそのまま光ファイバ３により伝送するのでなく、一旦ディジタル信号としたのち、光多重することで歪みの影響を低減する。
【００５２】
波長多重数が多くなり、歪みの影響が顕著となってディジタル信号の伝送でも歪みを無視できない場合には、例えば、ディジタル信号に誤り検出符号または誤り訂正符号等を組み合わせればよい。
【００５３】
＜変形例＞
上記実施の形態では、図４に示したように、受信信号処理部１４と送信信号処理部１５を異なる構成とした。しかし、本発明の実施は、このような構成に限定されるものではなく、受信信号処理部１４および送信信号処理部１５の機能を単一の信号処理部で構成してもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、車両内で移動体通信信号を伝送する場合のように、信号の性質が異なる複数の信号に対して、伝送路の非線形性による歪みの影響を低減した光多重通信機能を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における移動体通信装置の概念図
【図２】移動体通信装置の構成図
【図３】フロントエンドユニットの構成図
【図４】センタ側ユニットの構成図
【符号の説明】
１　フロントエンドユニット
２　センタ側ユニット
３　光ファイバ
４　ダイバーシチアンテナ
５　電気光変換部
６　Ａ／Ｄ変換器
７　低雑音増幅器
８　送受分配器
９　高出力増幅器
１０　Ｄ／Ａ変換器
１１　光電気変換器
１２　光信号多重装置
１３　光信号分波器
【図１】
2004023715.tif 000003
【図２】
2004023715.tif 000004
【図３】
2004023715.tif 000005
【図４】
2004023715.tif 000006