(57)【要約】【課題】  ミリ波信号と低周波数帯信号とを効率的に多重する。従来よりも簡素で低コストな方法や無線基地局を提供する。【解決手段】  無線変復調部３，４を備えた中央制御局２とアンテナ部１３，１４を備えた無線基地局１とこれら両局１，２を接続する光ファイバ６とで構成され、周波数の異なる複数の無線信号を多重化するファイバ無線通信システムを利用してこの多重化した信号を光伝送する場合に、光変調器５への入力光を一の無線信号で予め強度変調しておき、この強度変調した入力光を光変調器５において他の無線信号で更に強度変調することによって複数信号を多重化した後に光伝送する。【選択図】        図３
2005086782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線変復調部を備えた中央制御局とアンテナ部を備えた無線基地局とこれら両局を接続する光ファイバとで構成され、周波数の異なる複数の無線信号を多重化するファイバ無線通信システムを利用してこの多重化した信号を光伝送する際の光信号の変調方法であって、外部光変調器への入力光を一の無線信号で予め強度変調しておき、この強度変調した入力光を前記外部光変調器において他の無線信号で更に強度変調することによって複数信号を多重化した後に光伝送することを特徴とする複合変調方法。
【請求項２】
周波数が３０ＧＨｚ以下の低周波帯無線信号により前記入力光を強度変調しておき、この強度変調された入力光を前記外部光変調器へ入力し、この入力光をミリ波帯信号により更に強度変調することを特徴とする請求項１記載の複合変調方法。
【請求項３】
前記外部光変調器へ入力されるミリ波帯信号に加えてミリ波帯ローカル信号も入力無線信号とし、前記低周波帯無線信号により強度変調された入力光を更に強度変調することを特徴とする請求項２記載の複合変調方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかの複合変調方法により複合変調された光信号を光分波器により分離し、ミリ波帯受光素子と低周波帯受光素子によりミリ波帯変調信号と低周波帯変調信号とをそれぞれ検波することを特徴とする複合変調された光信号の分離方法。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかの複合変調方法により複合変調された光信号をミリ波帯受光素子により検波し、その直後に周波数変換器により低周波数に周波数変換し、ミリ波帯中間周波信号と低周波帯信号とを電気分波器により分離することを特徴とする複合変調された光信号の分離方法。
【請求項６】
無線変復調部を備えた中央制御局と光ファイバで接続されてファイバ無線通信システムを構成し、周波数の異なる複数の無線信号を多重化して光伝送する無線基地局であって、外部光変調器への入力光をこの外部光変調器に入力される前に一の無線信号で予め強度変調しておく変調装置と、この強度変調された入力光を他の無線信号で更に強度変調することによって複数信号を多重化する当該外部光変調器とを備えることを特徴とする複合変調型無線基地局。
【請求項７】
周波数が３０ＧＨｚ以下の低周波帯電気信号を光信号に変換する低周波帯発光素子と、この変換された光信号が入力されるとともにミリ波帯無線信号に基づきこの光信号を更に強度変調する前記外部光変調器とを備え、周波数の異なる複数の無線信号を多重化して前記中央制御局へ光伝送することを特徴とする請求項６記載の複合変調型無線基地局。
【請求項８】
前記中央制御局から当該無線基地局への下り回線においては複合変調された光信号を光分波器により分離してミリ波帯受光素子と低周波帯受光素子によりミリ波帯変調信号と低周波帯変調信号とをそれぞれ検波する一方、当該無線基地局から前記中央制御局への上り回線においては複合変調された光信号をミリ波帯受光素子により検波し、その直後に周波数変換器により低周波数に周波数変換し、ミリ波帯中間周波信号と低周波帯信号とを電気分波器により分離することを特徴とする請求項６または７記載の複合変調型無線基地局。
【請求項９】
当該無線基地局から前記中央制御局への上り回線およびこの中央制御局から当該無線基地局への下り回線の両回線において、複合変調された光信号を光分波器により分離してミリ波帯受光素子と低周波帯受光素子によりミリ波帯変調信号と低周波帯変調信号とをそれぞれ検波することを特徴とする請求項６または７記載の複合変調型無線基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複合変調方法、複合変調された光信号の分離方法および複合変調型無線基地局に関する。さらに詳述すると、本発明は光電波融合通信技術における複合変調方法とそれを利用した複合変調型無線基地局等、無線通信技術の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミリ波（ＥＨＦ）帯つまり３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ程度の周波数帯域の電波は、その広帯域性からすれば高速通信に適するものであるが、その反面、電波伝搬減衰が大きいという性質も併せ持っている。このため、広域エリアをカバーするためには多数の無線基地局が必要となることからより簡素で低コストな無線基地局構成が望まれている。さらに、ミリ波帯信号と低周波信号とを効率的に多重し、より柔軟で、付加価値の高いアクセス網を構築することが望まれている。
【０００３】
このような無線基地局の簡素化が可能な技術の一つとしてファイバ無線技術を挙げることができる。ファイバ無線技術を利用したファイバ無線通信システムによれば、ミリ波帯信号と低周波帯信号（ここでいう低周波帯信号とは、マイクロ波（３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ）をはじめ、ミリ波帯信号よりも低周波帯域の信号を指す）とを多重する無線基地局を構成することが期待される。
【０００４】
ここでファイバ無線通信システムについて簡単に説明しておくと、ファイバ無線通信システムにおいては、低周波信号とミリ波帯信号とを多重する技術としては、図７に示す副搬送波多重方式（非特許文献１参照）、及び図８に示す波長分割多重方式（非特許文献２参照）がある。副搬送波多重方式（ＳＣＭ）は、低周波信号とミリ波帯信号とを電気信号の段階で多重するものである。すなわち、電気信号の段階で低周波信号とミリ波帯信号を広帯域カプラ（ミリ波帯合波器）１０１を用いて多重し、外部光変調器１０２により光変調を行い、受信側においてはミリ波帯フォトダイオード１０３を用いて検波し、広帯域カプラ（ミリ波帯分波器）１０４により分波した後、ミリ波帯帯域透過フィルタ１０５によりミリ波帯信号を、低域透過フィルタ（または帯域透過フィルタ）１０６により低周波信号をそれぞれ分離する手法である（図７参照）。
【０００５】
また、波長分割多重方式（ＷＤＭ）は、低周波信号とミリ波帯信号にそれぞれ異なる光波長を割当て、ＷＤＭカプラ２０１，２０２により光信号を多重、分離した後、ミリ波帯のフォトダイオード２０３及び低周波帯のフォトダイオード２０４によりミリ波帯信号、低周波信号をそれぞれ検波することで無線信号を分離して受信する手法である（図８参照。図８中の符号２０７はミリ波ＩＦ（Intermediate Frequency：中間周波数）帯信号復調器、２０８は低周波帯信号復調器を指している）。
【０００６】
【非特許文献１】上坂他、「１０Ｇｂ／ｓベースバンド信号と６０ＧＨｚ帯ミリ波信号の単一波長同時光変調ファイバ伝送」、電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、B-5-147、2000年9月
【非特許文献２】久利他、「６０ＧＨｚ帯光トランシーバを用いた光ファイバ無線双方向ＷＤＭ伝送」、電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、SB-4-1、1999年9月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、副搬送波多重方式（ＳＣＭ）においては、ファイバ無線通信システムを１つの外部光変調器１０２とミリ波帯フォトダイオード１０３で構成するため光系統は簡素である反面、広帯域カプラ（ミリ波帯合波器）１０１、広帯域カプラ（ミリ波帯分波器）１０４、ミリ波帯帯域通過フィルタ１０５など多数のミリ波帯素子が必要であるため電気回路が複雑になるという問題がある。例えば図７においては、ＬＤ（レーザダイオード）、ＥＡＭ（電界吸収型光変調器）、ＰＤ（フォトダイオード）がそれぞれ１つで構成可能であるため光伝送系は非常に簡素である反面、ミリ波帯においても動作する広帯域カプラ１０１，１０４が送受信側において必要であり、さらに受信側においてはミリ波帯帯域通過フィルタ１０５も必要となることから多種の電気信号処理用デバイスを組み合わせる必要があり複雑である。
【０００８】
また、波長分割多重方式（ＷＤＭ）においては、より少ないミリ波帯素子によってファイバ無線通信システムを構成可能である反面、複数個の光変調器、光源、光検波器が必要であるため光系統が複雑になるという問題がある。例えば図８においては、各無線信号にはそれぞれ異なる光変調器２０５，２０６、光検波器（フォトダイオード）２０３，２０４が割り当てられるため、無線信号の周波数帯に依存することなく信号品質を保ちながらの光伝送が可能ではあるが、ＷＤＭカプラの透過波長特性に応じた光源が必要となるなど光系統が複雑になりやすく、またその分だけ高コストとなりやすい。加えて、光信号を分波するＷＤＭカプラ２０２はこの光信号を予め決まった光波長毎に分離するものであるため、送信側においてＷＤＭカプラ２０２の動作波長にあった光波長を選択しなければならないという問題もある。
【０００９】
上述したような理由から、ミリ波帯信号と低周波帯信号とを多重する無線基地局を構成する場合には構成が複雑化してしまうという問題がある。
【００１０】
そこで本発明は、ミリ波帯信号と低周波数帯信号とを効率的に多重することができ、尚かつ従来よりも簡素で低コストな複合変調方法、複合変調された光信号の分離方法および複合変調型無線基地局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】
【００１１】
かかる目的を達成するため、本発明者は種々の検討を行った。ミリ波帯の無線信号を光伝送する場合にはＥＡＭなどの外部光変調器、つまり、無線信号の電圧に応じて光信号の強度を変えて出力する装置を必要とする。このような従来の技術を踏まえ、本発明者は、外部光変調器への入力光を低周波帯（例えばマイクロ波帯）の信号で強度変調しておくという技術について着想し、１つの光源を用いてミリ波帯と低周波帯の２つの帯域信号を同時に伝送可能とするシステムについて検討した結果、新しい技術を知見するに至った。
【００１２】
すなわち、ミリ波帯ファイバ無線通信システムにおける信号に対し更に低周波信号を多重することによって付加価値の高い無線システムを構築する場合、光信号を低周波信号で予め強度変調しておいてから外部光変調器へ入力し更にそこで強度変調するという複合変調技術が効果的であることを知見するに至った。また、受信側においては図１に示すようにミリ波帯の受光素子（例えばフォトダイオード）の出力を周波数変換することで、低周波電気信号分波器によりミリ波変調信号と低周波変調信号を分離する電気信号分離方式が有効であることを知見するに至った。さらに、受信側において、図２に示すように光分波器により信号を分岐し、ミリ波帯受光素子と低周波数帯受光素子により検波することで信号を分離する光信号分離方式が有効であることも知見するに至った。
【００１３】
本発明はかかる知見に基づくものであり、請求項１記載の発明の複合変調方法は、無線変復調部を備えた中央制御局とアンテナ部を備えた無線基地局とこれら両局を接続する光ファイバとで構成され、周波数の異なる複数の無線信号を多重化するファイバ無線通信システムを利用してこの多重化した信号を光伝送する際の光信号の変調方法であって、外部光変調器への入力光を一の無線信号で予め強度変調しておき、この強度変調した入力光を外部光変調器において他の無線信号で更に強度変調することによって複数信号を多重化した後に光伝送するというものである。
【００１４】
従来の信号多重方法においては、例えば副搬送波多重方式（ＳＣＭ）であれば電気信号の足し算をし、波長分割多重方式（ＷＤＭ）であれば光信号の足し算をするといった演算を行っていたのに対し、複合変調では、ＥＡＭ（電界吸収型光変調器）において、光信号となった低周波信号と、電気信号であるミリ波信号とを掛け算するという形をとる。ただし、受信側では、掛け算された成分を抽出するのではなく、掛け算をする過程で派生する足し算成分を抽出する。具体的には、
（１＋低周波）×（１＋ミリ波）＝１＋低周波＋ミリ波＋低周波×ミリ波
のうちの右辺中の  低周波＋ミリ波  の部分を指している。このような複合変調を行うことで、信号としては足し算で多重されたものと同様ということになる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の複合変調方法において、周波数が３０ＧＨｚ以下の低周波帯無線信号により入力光を強度変調しておき、この強度変調された入力光を外部光変調器へ入力し、この入力光をミリ波帯信号により更に強度変調するというものである。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の複合変調方法において、外部光変調器へ入力されるミリ波帯信号に加えてミリ波帯ローカル信号も入力無線信号とし、低周波帯無線信号により強度変調された入力光を更に強度変調するというものである。
【００１７】
請求項４記載の発明の複合変調された光信号の分離方法は、請求項１から３のいずれかの複合変調方法により複合変調された光信号を光分波器により分離し、ミリ波帯受光素子と低周波帯受光素子によりミリ波帯変調信号と低周波帯変調信号とをそれぞれ検波するというものである。
【００１８】
請求項５記載の発明の複合変調された光信号の分離方法は、請求項１から３のいずれかの複合変調方法により複合変調された光信号をミリ波帯受光素子により検波し、その直後に周波数変換器により低周波数に周波数変換し、ミリ波帯中間周波信号と低周波帯信号とを電気分波器により分離するというものである。
【００１９】
請求項６記載の発明の複合変調型無線基地局は、無線変復調部を備えた中央制御局と光ファイバで接続されてファイバ無線通信システムを構成し、周波数の異なる複数の無線信号を多重化して光伝送する無線基地局であって、外部光変調器への入力光をこの外部光変調器に入力される前に一の無線信号で予め強度変調しておく変調装置と、この強度変調された入力光を他の無線信号で更に強度変調することによって複数信号を多重化する外部光変調器とを備えるというものである。
【００２０】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の複合変調型無線基地局において、周波数が３０ＧＨｚ以下の低周波帯電気信号を光信号に変換する低周波帯発光素子と、この変換された光信号が入力されるとともにミリ波帯無線信号に基づきこの光信号を更に強度変調する外部光変調器とを備え、周波数の異なる複数の無線信号を多重化して中央制御局へ光伝送するというものである。
【００２１】
請求項８記載の発明は、請求項６または７記載の複合変調型無線基地局において、中央制御局から当該無線基地局への下り回線においては複合変調された光信号を光分波器により分離してミリ波帯受光素子と低周波帯受光素子によりミリ波帯変調信号と低周波帯変調信号とをそれぞれ検波する一方、当該無線基地局から中央制御局への上り回線においては複合変調された光信号をミリ波帯受光素子により検波し、その直後に周波数変換器により低周波数に周波数変換し、ミリ波帯中間周波信号と低周波帯信号とを電気分波器により分離するというものである。
【００２２】
請求項９記載の発明は、請求項６または７記載の複合変調型無線基地局において、当該無線基地局から中央制御局への上り回線およびこの中央制御局から当該無線基地局への下り回線の両回線において、複合変調された光信号を光分波器により分離してミリ波帯受光素子と低周波帯受光素子によりミリ波帯変調信号と低周波帯変調信号とをそれぞれ検波するというものである。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１記載の複合変調方法によると、周波数の異なる複数の無線信号を多重化して光伝送する際、外部光変調器への入力光をその入力前に一の無線信号によって予め強度変調し、このように強度変調した状態で外部光変調器に入力することになる。こうした場合、従来の副搬送波多重方式（ＳＣＭ）において必要であった広帯域カプラ（ミリ波帯カプラ）、波長分割多重方式（ＷＤＭ）において用いられていたＷＤＭカプラ、使用波長の決められた光源などを備えていなくても複数の無線信号を効率的に多重化して光伝送することが可能となる。したがって本願のこの複合変調方法によればきわめて簡易な構造の光系統と電気回路により高周波帯無線基地局と低周波帯無線基地局とを構成することが可能である。また、上述したようにＷＤＭカプラを用いる必要がなくなるため、この複合変調方法によれば従来の波長分割多重方式（ＷＤＭ）におけるようなＷＤＭカプラによる光波長の制限がなくなり、ＷＤＭカプラの動作波長にあった光波長を選択しなければならなかったという問題が解消することになる。
【００２４】
さらに、一の無線信号で光信号を予め強度変調しておき、その後に別の無線信号で更に強度変調するというように複数段階に分けて光信号を強度変調するようにしているため、これら高周波帯無線基地局と低周波帯無線基地局を隔離して設置することができるなど無線基地局の設置自由度が高い。しかも、上述したように従来用いられていた合波器、分波器、フィルタ等を省略することが可能となるためコスト圧縮と装置の小型化を図れる。
【００２５】
また、請求項２記載の複合変調方法によると、周波数が３０ＧＨｚ以下の低周波帯無線信号で入力光を予め強度変調しておき、この強度変調された入力光を外部光変調器へ入力して更に強度変調するという手法により、周波数が３０ＧＨｚ以下の低周波帯無線信号とミリ波帯（周波数３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ）の無線信号とを多重化して光伝送することができる。
【００２６】
請求項３記載の複合変調方法によると、ミリ波帯無線信号にミリ波帯ローカル信号を加え多重化して伝送することにより、予め変調しておいた一の無線信号をミリ波帯へとアップコンバートすること、つまり低周波帯信号の周波数を上げてミリ波帯信号にすることが可能となる。また受信側においては、アップコンバートされた一の無線信号を抽出する際に、アップコンバートされた低周波帯信号も一緒にダウンコンバートできることから、ミリ波帯信号をＩＦ周波数にまでダウンコンバートするためのダウンコンバータを共有可能となり、光伝送系が簡素になると共に電気回路も簡素となることから低コストな無線基地局を構成することが可能となる。
【００２７】
請求項４記載の複合変調された光信号の分離方法によると、上述した複合変調方法により複合変調された光信号を光分波器により分離し、その後でミリ波帯受光素子と低周波帯受光素子によりミリ波帯変調信号と低周波帯変調信号とをそれぞれ検波することができる（図２参照）。本発明にかかる複合変調方法においては光波長が単一（光源が１つ）であるため光分波器としてＷＤＭカプラを用いるメリットがなく、例えば３ｄＢ−光カプラにより光を２方向に分離することができ、こうした場合、光波長に関わらず光を半分ずつ２方向に分離することが可能となる。このような分離方法によれば、従来手法である波長分割多重方式（ＷＤＭ）において必要であったＷＤＭカプラによる光波長の制限がなくなり、低コストで柔軟な無線基地局を構成することが可能となる。
【００２８】
また、請求項５記載の複合変調された光信号の分離方法によると、上述した複合変調方法により複合変調された光信号をミリ波帯受光素子により検波し、その直後に周波数変換器により低周波数に周波数変換し、ミリ波帯中間周波信号と低周波帯信号とを電気分波器により分離することができる。この分離方法を採用することにより、多数のミリ波帯素子を必要としていた従来の副搬送波多重方式や光系統が複雑となっていた従来の波長分割多重方式に比べて構成要素が少なくて済み、より低コストで簡素な無線基地局を構成することが可能となる。
【００２９】
請求項６記載の複合変調型無線基地局によると、周波数の異なる複数の無線信号を多重化して光伝送する際、外部光変調器への入力光をその入力前に一の無線信号によって予め強度変調し、このように強度変調した状態で外部光変調器に入力することになる。こうした場合、従来の副搬送波多重方式において必要であったミリ波帯カプラや波長分割多重方式において用いられていたＷＤＭカプラ、使用波長の決められた光源などを備えていなくても複数の無線信号を効率的に多重化して光伝送することが可能となる。したがって本願の複合変調型無線基地局によればきわめて簡易な構造の光系統と電気回路により高周波帯無線基地局と低周波帯無線基地局とを構成することが可能である。また、一の無線信号で光信号を予め強度変調しておき、その後に別の無線信号で更に強度変調するというように複数段階に分けて光信号を強度変調するようにしているため、これら高周波帯無線基地局と低周波帯無線基地局を隔離して設置することができるなど基地局の設置自由度が高い。しかも、上述したように従来用いられていた合波器、分波器、フィルタ等を省略することが可能となるためコスト圧縮と装置の小型化を図れる。
【００３０】
また請求項７記載の複合変調型無線基地局によると、低周波帯発光素子によって低周波無線装置からの低周波帯電気信号を光信号に変換し、この再変換された光信号を外部光変調器に入力するとともにミリ波帯無線信号に基づき更に強度変調することによって複数の無線信号が多重化される。これにより、周波数が３０ＧＨｚ以下の低周波帯無線信号とミリ波帯（周波数３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ）の無線信号とを多重化して光伝送することができる。
【００３１】
請求項８記載の複合変調型無線基地局によると、中央制御局から当該無線基地局への下り回線においては複合変調された光信号を光分波器により分離した後、受光素子と低周波帯受光素子によりミリ波帯変調信号と低周波帯変調信号とをそれぞれ検波することができる。また、上り回線においては複合変調された光信号をミリ波帯受光素子により検波し、その直後に周波数変換器により低周波数に周波数変換し、ミリ波帯中間周波信号と低周波帯信号とを電気分波器により分離することができる。
【００３２】
さらに請求項９記載の複合変調型無線基地局によると、当該無線基地局から中央制御局への上り回線およびこれとは逆の下り回線の両回線において、複合変調された光信号を光分波器により分離してミリ波帯受光素子と低周波帯受光素子によりミリ波帯変調信号と低周波帯変調信号とをそれぞれ検波することができる。この場合、ミリ波帯基地局においてバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）が一つ、中央制御局の受信装置において低周波帯受光素子（低周波帯フォトダイオード）が一つ必要とはなるが、その反面、不要放射は一切発生しない構成となることから、このように変調信号を検波するための装置を上り回線と下り回線とに対照的に設けることによって不要放射のない柔軟な無線基地局を構成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００３４】
図１〜図６に本発明の一実施形態を示す。本発明にかかる複合変調型無線基地局１は、無線変復調部（無線変調部３および無線復調部４からなる）を備えた中央制御局２と光ファイバ６で接続されており、この中央制御局２や光ファイバ６とともにファイバ無線通信システムを構成しているものである。なお図４と図６を除く図中では、太い矢印線で光ファイバ６を表し、細い矢印線で同軸（導線）１５を示している。
【００３５】
この複合変調型無線基地局１は、周波数の異なる複数の無線信号を多重化して光伝送するように構成された無線基地局であって、外部光変調器５への入力光をこの外部光変調器５に入力される前の段階で一の無線信号で予め強度変調しておく変調装置７と、この強度変調された入力光を他の無線信号で更に強度変調することによって複数信号を多重化する外部光変調器５とを備えている（図３参照）。なお、この複合変調型無線基地局１は周波数の異なる複数の無線信号を伝送対象としてはいるがこれら無線信号の周波数帯域を厳密に区切っているわけではなく、例示すれば、今後さらなる利用が期待される周波数３０〜３００ＧＨｚのミリ波帯信号と、周波数３０ＧＨｚ以下の帯域（本明細書ではこれを「低周波帯」と表現している）の信号（たとえばマイクロ波）という組合せを対象としている。本実施形態の複合変調型無線基地局１は、低周波帯で使用される装置２６との間で無線信号の送受信を行う低周波帯基地局１Ａと、ミリ波帯で使用される装置２７との間で無線信号の送受信を行うミリ波帯基地局１Ｂとの両無線基地局によって構成されている。各無線基地局１Ａ，１Ｂはそれぞれアンテナ部１３，１４を備えている。符号９は信号の送受を切り換えるサーキュレータである。
【００３６】
低周波帯基地局１Ａに設けられる変調装置７は上述したとおり外部光変調器５への入力光をその前の段階で予め強度変調しておく装置であり、本実施形態ではこの変調装置７を、低周波帯電気信号を光信号に変換する低周波帯発光素子１０で構成している（図３参照）。受光素子８としては例えば低周波帯フォトダイオードが、低周波帯発光素子１０としては例えばレーザダイオードが使用される。
【００３７】
ミリ波帯基地局１Ｂには、光分波器２５で分光された光信号を電気信号に変換するミリ波帯発光素子１１が設けられている（図３参照）。ミリ波帯発光素子１１としては例えばフォトダイオード（ＰＤ）が用いられる。また、このミリ波帯基地局１Ｂには上述した外部光変換器５も設けられている。アンテナ部１４で受信されたミリ波帯無線信号はカプラ１２において電気信号に加え合わせられる。光分波器２５は具体的には３ｄＢ‐光カプラであるがこれ以外の分波器が用いられる可能性もある（図３参照）。
【００３８】
中央制御局２は光ファイバ６によって複合変調型無線基地局１と接続されており、これら複合変調型無線基地局１や光ファイバ６とともにファイバ無線通信システムを構成している。この中央制御局２は、無線変調部３および無線復調部４を備えている（図３参照）。無線変調部３は、特に図示していないネットワーク（例えばインターネット）等を通じて送信されたベースバンド信号を変調する低周波帯無線信号の変調装置１６、ミリ波帯無線信号の変調装置１７、および低周波帯無線信号を光信号に変換するレーザダイオード１８、この光信号にミリ波帯無線信号を多重化する外部光変調器１９等によって構成されている。外部光変調器１９において強度変調された光信号はその後段に設けられている光カプラ２５によって分岐され、低周波帯フォトダイオード８とミリ波帯フォトダイオード１１とへ伝送される。また無線復調部４は、ミリ波帯受光素子２０、ダウンコンバータ（ＤＣ）２１、ミリ波ＩＦ帯復調器２２、低周波帯復調器２３等によって構成されている。なお、実際にはこの中央制御局２に対し多数の複合変調型無線基地局１（低周波帯基地局１Ａおよびミリ波帯基地局１Ｂ）が接続されることになるが、本実施形態では単一の複合変調型無線基地局１のみ図示している。ミリ波帯受光素子２０としては例えばフォトダイオードが用いられる。
【００３９】
また、複合変調型無線基地局１（ミリ波帯基地局１Ｂ）から中央制御局２への上り回線においては、複合変調−電気信号分離方式が採用されている。この方式について説明すると、まず、低周波帯基地局１Ａのアンテナ部１３で受信された低周波数帯無線信号により、低周波帯基地局１Ａ内の低周波帯発光素子（レーザダイオード）１０において信号を強度変調し、強度変調された光信号を発する（図３参照）。低周波帯基地局１Ａとミリ波帯基地局１Ｂとは光ファイバ６により接続されており、低周波帯基地局１Ａにおいて予め強度変調された光信号はミリ波帯基地局１Ｂの外部光変調器５への光入力として用いられ、ミリ波帯基地局１Ｂのアンテナ１４において受信されたミリ波信号によって更に強度変調されることで上り回線における複合変調が行われる。この複合変調−電気信号分離方式では低周波帯信号をミリ波帯にまでアップコンバートするためにミリ波帯ローカル信号が必要となるが、この場合におけるミリ波帯ローカル信号は中央制御局２から複合変調型無線基地局１へと向かう下り回線を通じて供給されるようになっている。これは、装置２７からミリ波帯基地局１Ｂのアンテナ部１４へと到着する信号（電波）は単純なミリ波帯信号であるため上述のミリ波帯ローカル信号を中央制御局２から供給する必要があるからであり、本実施形態ではミリ波帯フォトダイオード１１から出力されるミリ波帯ローカル信号が外部光変調器５の方向にも流れる構成としている（図３参照）。このようにして複合変調された光信号は光ファイバ６を通じて中央制御局２へ伝送される。中央制御局２においては、上述したミリ波帯受光素子（フォトダイオード）２０により光信号が検波され、その直後、ダウンコンバータ（周波数変換器）２１により中間周波数帯に周波数変換される。中間周波数帯に周波数変換された無線信号は中間周波帯域電気信号分波器（電気分波器）２４により分割され、ミリ波ＩＦ帯復調器２２と低周波帯復調器２３によりそれぞれ復調される。
【００４０】
このローカル信号について更に説明を加えると以下のようになる。すなわち、本実施形態では外部光変調器５への電気信号の入力をミリ波信号としているが、これに加えてミリ波帯ローカル信号（図４中のｆMMWとｆLO参照）も入力することで、低周波信号成分をミリ波領域にアップコンバートさせることを可能としている。受信側においては、ミリ波信号であるｆMMWと、元々低周波信号であるｆLO＋ｆmicroを抽出する。この抽出時において、ミリ波ダウンコンバータ２１を共有することが可能となる。というのも、ミリ波信号というのはミリ波帯ローカル信号と中間周波信号（ＩＦ信号）との乗算（周波数でいうと足し算）により作成され、ｆMMW＝ｆLO＋ｆIFという周波数成分となっているためである。受信側では、ミリ波ダウンコンバータ２１によりｆIF成分を抽出する。また、元々の低周波信号は、受信側においてはｆLO＋ｆmicroとなっているため、ｆmicroを抽出するために元々必要不可欠であるミリ波ダウンコンバータ２１を用いることが可能となっている。
【００４１】
一方、中央制御局２から複合変調型無線基地局１へと向かう下り回線においては、複合変調−光信号分離方式が採用されている。この方式においては、まず中央制御局２において無線変調された低周波帯無線信号をレーザダイオード１８において光信号に変換し、外部光変調器１９への入力として用いられ、ミリ波信号によってさらに強度変調されることでミリ波信号と低周波信号とが複合変調されることになる。さらにこの光信号を光カプラ２５によって分離し、分離した光信号を低周波帯基地局１Ａとミリ波帯基地局１Ｂとに伝送する（図３参照）。この際、伝送される信号には上り回線において必要であるミリ波帯ローカル信号も加えられるため、図４に示すように、ミリ波ローカル信号（ミリ波信号アップコンバート用ローカル信号）ｆLO、ミリ波ローカル信号ｆLOと低周波信号（マイクロ波信号周波数）ｆmicroとの乗算成分、ミリ波信号ｆMMW、ミリ波信号ｆMMWと低周波信号ｆmicroとの乗算成分および低周波信号ｆmicroが発生する。複合変調された光信号は、光ファイバ６により低周波帯基地局１Ａの方向へ伝送され、光カプラ２５により２つの光信号に分離され、一方は低周波帯基地局１Ａに、他方はミリ波帯基地局１Ｂに伝送される。ミリ波帯無線基地局１Ｂにおいては、光信号はミリ波帯発光素子（ミリ波帯フォトダイオード）１１により検波されて無線信号を検出する。検出される無線信号は、低周波信号ｆmicro、ミリ波ローカル信号ｆLO、ミリ波ローカル信号ｆLOと低周波信号ｆmicroとの乗算成分、ミリ波信号ｆMMW及びミリ波信号ｆMMWと低周波信号ｆmicroとの乗算成分となる。ミリ波帯フォトダイオード１１の出力をカプラ（分波器）１２により分波し、ミリ波ローカル信号ｆLO成分を上り回線における複合変調に用いる。アンテナ部１４は低周波信号によっては励起されないので、このアンテナ部１４からはミリ波ローカル信号ｆLO、ミリ波ローカル信号ｆLOと低周波信号ｆmicroとの乗算成分、ミリ波信号ｆMMWおよびミリ波信号ｆMMWと低周波信号ｆmicroとの乗算成分が放射されるが、ミリ波帯は電波伝搬減衰が大きく、他のシステムへの干渉となりにくいという特徴を持つため他の周波数成分が放射されることを許容する。また、低周波帯基地局１Ａにおいては、低周波帯フォトダイオード８によりミリ波帯信号は検出されないため、低周波信号のみがアンテナ部１３を通じて放射される。
【００４２】
以上、上り回線において複合変調−電気信号分離方式、下り回線において複合変調−光信号分離方式というように上下回線で異なる方式を採用したいわば複合変調非対称型無線基地局１について説明した。このような複合変調型無線基地局１の場合、中央制御局２が必要とするフォトダイオードが１つ（具体的にはミリ波帯フォトダイオード１１）だけで済むという利点がある。
【００４３】
続いて、不要波を放出しない複合変調対称型無線基地局１について説明する（図５〜図６参照）。この複合変調対称型無線基地局１では、上り回線、下り回線の両方に複合変調−光信号分離方式を採用している。複合変調−光信号分離方式においては、ミリ波ローカル信号を複合変調に用いる必要はないため、周波数スペクトルは図６のようになる。すなわち、複合変調−光信号分離方式は光検波器（ミリ波帯受光素子２０および低周波帯受光素子３０）の応答速度の違いを用いて低周波帯信号とミリ波帯信号とを分離する方法であるが、この場合における低周波帯受光素子３０は応答速度が遅すぎるためにミリ波帯信号を出力できず、結果として、低域通過フィルタとして働くため、低周波帯信号をミリ波帯域にアップコンバートする必要がなく、図６に示すような周波数スペクトルとなる。この図６に示す周波数スペクトルにおいては４本の信号が立ち上っており、このうち左から２番目と４番目の信号は不要放射となり得るがこれら両信号はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２８により切り取ってしまうことが可能である。
【００４４】
下り回線では、中央制御局２において複合変調された光信号が光カプラ２５により分波され、それぞれ低周波帯基地局１Ａ、ミリ波帯基地局１Ｂへと伝送される。低周波帯基地局１Ａでは、低周波帯フォトダイオード８により低周波信号のみが出力され、ミリ波帯基地局１Ｂにおいては低周波信号、ミリ波信号およびミリ波信号と低周波信号の乗算成分がミリ波帯フォトダイオード１１より出力されるが、ミリ波信号のみを切り出すバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２８により、低周波信号およびミリ波信号と低周波信号との乗算成分は除去されるため、ミリ波アンテナ部１４からは所望のミリ波信号のみが放射される。上り回線においても同様に、低周波帯基地局１Ａの低周波帯発光素子（レーザダイオード）１０において信号が低周波信号により強度変調され、強度変調された光信号がミリ波帯基地局１Ｂの外部光変調器５への入力光となり、ミリ波信号によりさらに強度変調されることで複合変調される。複合変調された信号は光カプラによって構成された光分波器２９によって分波された後、中央制御局２において低周波帯受光素子３０、ミリ波帯受光素子２０によりそれぞれ検波される。ミリ波帯受光素子２０の出力信号は、低周波信号、ミリ波信号およびミリ波信号と低周波信号の乗算成分となるが、ダウンコンバータ２１および中間周波帯バンドパスフィルタ（ミリ波帯ＩＦ帯復調器２２）により所望の信号のみを抽出することが可能である。なお、ミリ波帯受光素子２０、低周波帯受光素子３０にはフォトダイオードが使用されている。
【００４５】
以上説明した本実施形態の複合変調型無線基地局１によれば、多種の電気信号処理用デバイスを組み合わせる必要がなくなるため構成がより簡単になる。例えば図３に示した複合変調型無線基地局１の場合には中央制御局２に設ける受光素子が１つ（ミリ波帯フォトダイオード２０）で済むなど、より低コストで簡素な無線基地局を構成することが可能となる。したがって、ミリ波帯信号と低周波帯信号とを多重する無線基地局を構成する場合に構成が複雑化してしまうという問題が解決する。
【００４６】
また、本実施形態の複合変調型無線基地局１によれば、送受信装置における必要最低限の光デバイス及びミリ波帯デバイスにより、不要放射のない柔軟な無線基地局を構成することが可能となる。ここでいう不要放射とは例えば図４におけるｆmicroとｆMMWの信号以外の不要な信号が放射されることを指し、仮にこれら不要な信号が空間中に放射されると、同じ周波数の信号を用いる無線信号が近傍に存在した場合に、信号同士が干渉し、特性を劣化させる要因となりうる。これに対し、本実施形態で用いられたようなミリ波帯信号（特に６０ＧＨｚ帯）は大気中における伝搬減衰が大きいことから、たとえ不要放射が発生したとしてもそれが他の無線システムに与える影響は小さい。したがって、本実施形態の複合変調型無線基地局１によれば基地局の配置にかかわりなく他の無線システムに悪影響を及ぼさない（及ぼしにくい）ファイバ無線通信システムを構築することができる。
【００４７】
しかも、上述した波長分割多重方式によれば、大容量無線システムを構築でき、かつ効率的に広域エリアをカバーできる。すなわち、ミリ波帯信号を広帯域に用いることでより高速な無線信号を作ることが可能となることから大容量無線システムを構築することができるようになる。また、波長分割多重方式（ＷＤＭ）と複合変調方式とを組み合わせ、ミリ波帯基地局１Ｂを多数配置することで面的なエリアカバーが可能となり、広域エリアをカバーできるようになる。
【００４８】
また、上述したような複合変調型無線基地局１によれば、より柔軟で付加価値の高い基地局が簡易かつ低コストに構築可能となる。具体的な一例を挙げて説明すれば、例えば４００ＭＨｚ帯移動無線通信装置の電波が届かない不感地帯である山間部に、送電線監視映像伝送用のミリ波帯システムがファイバ無線技術により構築されているような場合において、このミリ波帯システムに対して簡易な変更を施し複合変調型無線基地局１を構築することができる。こうした場合、例えば画像信号を６０ＧＨｚの無線信号とし、この無線信号を４００ＭＨｚ帯の無線信号（例えば音声信号）に多重化することによって音声に映像が付加された信号を送受信することが可能となる。このようなシステムによれば、移動無線通信装置の通信圏外である例えば山岳地帯における電線保守作業時に、撮影した画像と音声とを同時に送受信することによって状況を画像で確認しながら的確な指示をリアルタイムで行うことが可能となるなどの利点がある。
【００４９】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態では装置２７，２８の具体例として携帯電話機やビデオカメラを示したがその他の通信機器に対しても適用可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る無線信号の複合変調方法（複合変調−電気信号分離方式）の特徴を示す概略図である。
【図２】本発明に係る無線信号の複合変調方法（複合変調−光信号分離方式）の特徴を示す概略図である。
【図３】複合変調型無線基地局（複合変調−電気信号分離方式）の構成を概略的に示す図である。
【図４】複合変調型無線基地局（複合変調−電気信号分離方式）における周波数スペクトルを示す図である。
【図５】複合変調型無線基地局（複合変調−光信号分離方式）の構成を概略的に示す図である。
【図６】複合変調型無線基地局（複合変調−光信号分離方式）における周波数スペクトルを示す図である。
【図７】従来における無線信号の複合変調方法（副搬送波多重方式）の特徴を示す概略図である。
【図８】従来における無線信号の複合変調方法（波長分割多重方式）の特徴を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  複合変調型無線基地局
２  中央制御局
３  無線変調部
４  無線復調部
５  外部光変調器
６  光ファイバ
７  変調装置
８  低周波フォトダイオード（受光素子）
１０  レーザダイオード（低周波帯発光素子）
１１  ミリ波帯フォトダイオード（ミリ波帯発光素子）
１３  アンテナ部
１４  アンテナ部
２０  ミリ波帯フォトダイオード（ミリ波帯受光素子）
２１  ダウンコンバータ（周波数変換器）
２４  中間周波帯域電気信号分波器（電気分波器）
２５  光カプラ（光分波器）
２９  光カプラ（光分波器）
３０  低周波帯フォトダイオード（低周波帯受光素子）
【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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