(57)【要約】【課題】  ミリ波帯などの高周波の無線信号を光伝送するシステムを低コストで提供すること。【解決手段】  親局１００と複数の子局２００が光ファイバ３００により接続された光無線通信システムにおいて、親局１００は、所望の無線信号で変調された第１の光信号が下り用光送信部１１０から出力され、光局発発生部１２０に入力される。光局発発生部１２０では、誘導ブリルアン散乱により、第１の光信号の周波数よりもストークスシフト周波数だけ低い周波数を有する第２の光信号が発生する。この２つの光信号を光多重部１３０で多重し、子局２００に伝送することにより、所望の無線返信号と第１の光信号と第２の光信号のビート成分として、周波数精度の高い約１０ＧＨｚの無変調信号が得られる。この無変調信号を局発信号として利用することにより、上りの無線信号をＩＦ信号に周波数変換し、このＩＦ信号により光信号を直接変調して、親局１００に伝送する。【選択図】  図２
2007037060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親局と前記親局と光伝送路により接続された少なくとも１以上の子局とからなり、
前記光伝送路内を伝送する第１の光信号に重畳された下り用無線信号である第１の電気信号により前記親局と前記子局との情報伝送を行う光無線通信システムであって、
前記親局が前記子局に伝送する前記第１の光信号を出力する下り用光送信部と、
誘導ブリルアン散乱により、前記第１の光信号から前記第１の光信号の周波数よりもストークスシフト周波数だけ低い周波数を有する第２の光信号を発生させ、抽出する機能を有する光局発発生部と、
前記光局発発生部から出力される前記第２の光信号を前記第１の光信号に多重する光多重部と、
前記子局から前記光伝送路を介して伝送されてくる少なくとも１以上からなる第３の光信号を受信する少なくとも１以上の上り用光受信部とから構成され、
前記子局が前記親局から前記光伝送路を介して伝送されてくる前記第１及び第２の光信号を受信する下り用光受信部と、
前記下り用光受信部で受信した信号を前記第１の電気信号と第２の電気信号に分離する分離部と、
上りと下りの通信切り替えを行う切り替え部と、
前記第１の電気信号を送受信するアンテナと、
前記第２の電気信号を所望の周波数になるように逓倍する逓倍部と、
前記アンテナで受信した上り用無線信号である第３の電気信号を前記逓倍部から出力される前記第２の電気信号を局発信号として周波数変換する周波数変換部と、
周波数変換部から出力された信号を前記第３の光信号に変換する上り用光送信部とからなることを特徴とする光無線通信システム。
【請求項２】
前記光局発発生部は、前記第１の光信号を導く第１の光導波部と、
誘導ブリルアン散乱により、前記第１の光信号の周波数よりもストークスシフト周波数だけ低い周  波数を有する第２の光信号を後方に散乱する光ファイバ部と、
前記光ファイバ部で発生した前記第２の光信号を抽出する抽出部と、
前記光ファイバ部で発生した第２の光信号が前記第１の光導波部へ回り込みを抑圧するアイソレータ部と、
前記第１の光信号を前記光多重部に導く第２の光導波部と、
前記光ファイバ部から出力され、前記抽出部により抽出された前記第２の光信号を前記光多重部へ導く第３の光導波部とからなる、請求項１に記載の光無線通信システム。
【請求項３】
前記光局発発生部と前記光多重部間に、複数個の第２の光局発発生部が縦続接続されている請求項１記載の光無線通信システム。
【請求項４】
前記第２の光局発発生部は、
前記第１の光信号を導く第４の光導波部と、
誘導ブリルアン散乱により、前記第１の光信号の周波数よりもストークスシフト周波数だけ低い周波数を有する前記第２の光信号を後方に散乱する前記光ファイバ部と、
前記光ファイバ部で発生した前記第２の光信号を抽出する前記抽出部と、
前記光ファイバ部で発生した第２の光信号が前記第４の光導波部へ回り込むことを抑圧する前記アイソレータ部と、
前記光ファイバ部から出力され、前記抽出部により抽出された前記第２の光信号を後段へと導く第５の光導波部とからなる請求項３記載の光無線通信システム。
【請求項５】
前記光送信部が、
光源と、
前記光源から出力される光信号を前記第１の電気信号を用いて変調する光変調部から構成される請求項１〜４いずれかに記載の光無線通信システム。
【請求項６】
前記光送信部から出力される第１の光信号が片側波帯変調信号である請求項５記載の光無線通信システム。
【請求項７】
前記光送信部が、前記片側波帯変調された光信号を生成するために光フィルタが具備されている請求項６記載の光無線通信システム。
【請求項８】
前記片側波帯変調された光信号を生成するために前記光変調部がＳＳＢ変調器である請求項６記載の光無線通信システム。
【請求項９】
前記光局発発生部内に具備されている前記光ファイバ部が分散補償ファイバである請求項２または４記載の光無線通信システム。
【請求項１０】
前記光局発発生部内に具備されている前記光ファイバ部が分散シフトファイバである請求項２または４記載の光無線通信システム。
【請求項１１】
前記光局発発生部内の前記光ファイバ部が光伝送路をも兼ねている請求項２または４記載の光無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバのような光伝送路を用いて無線信号を伝送する光無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、自動車電話等の移動体通信では、地下やトンネル内部など、無線基地局からの電波が到達しない不感地帯の解消が課題となる。この課題を解決するものとして、アンテナ機能を省略した親局とアンテナ機能だけを持つ複数の子局とからなる無線基地局がある。そこでは、複数の子局は、前進局として不感地帯等に分散配置され、親局と各子局とが光ファイバで接続される。親局・子局間の信号伝送は、無線信号（ＲＦ信号）を光信号に変換して伝送する光伝送方式によって行われており、この方式を利用したシステムは、一般にＲａｄｉｏ  ｏｎ  Ｆｉｂｅｒ（ＲｏＦ）システムと呼ばれている。
【０００３】
親局から子局へ向かう方向（下り方向）では、親局において生成した無線信号を光信号に変換し、この光信号を光ファイバにより子局に伝送する。子局では、受信した光信号を電気信号に変換して元の無線信号を生成する。一方、子局から親局に向かう（上り方向）では、子局においてアンテナで受信した移動局などからの無線信号をそのまま光信号に変換して、光ファイバにより親局に伝送する。
【０００４】
このようなシステムでは、子局で無線信号の変復調を行わないために、子局がサービスに依存しなくなり、サービスや仕様の変更があっても子局を置き変える必要がなくなるという利点がある。
【０００５】
一方、最近、無線通信システムにおいても伝送速度の高速化が求められている。この要求を実現するための１つの手法としては、信号の帯域を広帯域化する方法がある。しかしながら、従来利用されている低い周波数帯は、既に色々なアプリケーションに利用されているため、周波数帯域を容易に確保することができるミリ波帯での無線通信技術の研究・開発が進められている。このような高い周波数帯の信号は、空間での伝搬ロスが大きく、従来よりも1つのアンテナでカバーできるエリアが小さくなる。そのため、複数のアンテナを設置する必要が生じる。このような点から、無線信号の周波数が高周波化する程、より低損失に伝送可能であり、同一の信号を分配することが容易なＲｏＦ技術の適用が有効となってくる。しかしながら、ＲｏＦシステムにおいて無線周波数が高くなってくると、半導体レーザの変調速度の問題から無線周波数の信号でレーザ光に変調を施す直接変調の採用は難しくなる。そこで、親局では中間周波（ＩＦ）信号を光信号に変換して光ファイバにより送信し、子局では受信した光信号を光電変換して得られたＩＦ信号を所望の無線周波信号にアップコンバートする方法が考えられている。
【０００６】
このとき、アップコンバートに用いる周波数変換用ローカル信号または周波数変換用ローカル信号の基本波周波数の整数分の１の周波数である低い周波数の信号をＩＦ信号とともに光ファイバで送る方法がある。これにより子局では、周波数変換用ローカル信号を発生するための発振器やシンセサイザが不要となる。このように周波数変換用ローカル信号を伝送する場合、従来ではＩＦ信号に周波数変換用ローカル信号を重畳し、光源または光源の後段に設けられた光変調器に入力し変調する方法が行われていた。これらの方法の場合、光源もしくは光変調器へ入力されるＩＦ信号の入力パワーを維持したまま、周波数変換用ローカル信号を送るためには、入力されるトータルパワーを大きくする必要がある。しかしながら、入力するトータルパワーを大きくすることによって、歪特性が劣化してしまうという問題があった。
【０００７】
この課題を解決するために従来は、新たに周波数変換用の光源を導入しているものがあった（例えば、特許文献１参照）。図１２は、前記特許文献１に記載された従来の通信システムを示すものである。
【０００８】
図１２において、この通信システムは、制御局６０１とアンテナ局６０２及びこれらの間に接続された光ファイバ６０３からなるＲｏＦシステムである。制御局６０１はＩＦ信号入力端子６１０、ＩＦ信号用光送信器（第１の光送信器）６１１、ローカル信号発生器６１２、ローカル信号用光送信器（第２の光送信器）６１３及び光結合器６１４から構成されている。制御局６０１の動作について説明する。ＩＦ信号入力端子６１０に入力されるＩＦ信号（中間周波信号）は、ＩＦ信号用光送信器６１１によって光信号に変換される。一方、ローカル信号発生器６１２は正弦波信号からなる周波数変換用ローカル信号を発生する装置であり、この周波数変換用ローカル信号はローカル信号用光送信器６１３によって光信号に変換される。ＩＦ信号用光送信器６１１及びローカル信号用光送信器６１３から出力される光信号は光結合器６１４によって結合され、光ファイバ６０３に送出される。制御局６０１の光結合器６１４から光ファイバ６０３に送出された光信号は、光ファイバ６０３によりアンテナ局６０２まで伝送される。アンテナ局６０２は光電変換器６２０、フィルタ６２１―１，６２１―２、ミキサ６２３とフィルタ６２４からなる周波数変換器（アップコンバータ）６２２、電力増幅器６２５およびアンテナ６２６から構成されている。
【０００９】
アンテナ局６０２においては、制御局６０１から光ファイバ６０３により伝送されてきた光信号が受信され、まず光電変換器６２０で電気信号に変換される。アンテナ局６０２で受信された光信号には制御局６０１内のＩＦ信号用光送信器６１１から出力される光信号とローカル信号用光送信器６１３から出力される二つの光信号、つまりそれぞれ異なるサブキャリアでＩＦ信号と周波数変換用ローカル信号により変調された光信号が含まれており、これらが一つの光電変換器６２０で電気信号に変換されることになる。従って、制御局６０１ではこれら二つの光信号が互いに干渉して発生するビート雑音が受信帯域内に侵入しないように、二つの光送信器６１１，６１３の出力光波長を十分離す必要がある。光電変換器６２０の出力信号は二分岐され、フィルタ６２１―１，６２１―２に入力され、フィルタ６２１―１ではＩＦ信号のみが抽出され、フィルタ６２１―２では周波数変換用ローカル信号のみが抽出される。これらフィルタ６２１―１，６２１―２から出力されるＩＦ信号及び周波数変換用ローカル信号は周波数変換器６２２に入力され、この周波数変換器６２２においてミキサ６２３により互いに乗算された後、ミキサ６２３の出力からフィルタ６２４によって不要成分が除去されることにより、所望周波数帯の無線信号が得られアンテナ６２６から空間へと放射される構成となっている。
【００１０】
制御局６０１でＩＦ信号と周波数変換用ローカル信号をそれぞれ異なる光送信器６１１，６１３において光変調を行って光信号に変換することにより、それぞれの光変調度を大きくしても、歪による混変調が発生することがなく、良好な伝送が可能となる。
【特許文献１】特許第３３５２９８１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前記従来の構成では、周波数変換用ローカル信号を伝送するために光送信器を新たに設置しているため、２台の光送信器が必要となる。また、２台の光送信器から出力された光信号を１台の光受信器で受信するため、ビート雑音が信号帯域内に発生しないようにそれぞれの光送信器の波長を選択し、制御を行う必要が生じるという課題を有していた。
【００１２】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、新たに光送信器の追加をすることなく子局で必要なローカル信号を光学的に発生させることができる光無線通信システム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】
【００１３】
親局と前記親局と光伝送路により接続された少なくとも１以上の子局とからなり、前記光伝送路内を伝送する第１の光信号に重畳された無線信号により前記親局と前記子局との情報伝送を行う光無線通信システムであって、前記親局が前記子局に伝送する前記第１の光信号を出力する下り用光送信部と、誘導ブリルアン散乱により、前記第１の光信号から前記第１の光信号の周波数よりもストークスシフト周波数だけ低い周波数を有する第２の光信号を発生させ、抽出する機能を有する光局発発生部と、前記光局発発生部から出力される前記第２の光信号を前記第１の光信号に多重する光多重部と、前記子局から前記光伝送路を介して伝送されてくる少なくとも１以上からなる第３の光信号を受信する少なくとも１以上の上り用光受信部とから構成され、前記子局が前記親局から前記光伝送路を介して伝送されてくる前記第１及び第２の光信号を受信する下り用光受信部と、前記下り用光受信部で受信した信号を前記無線信号と無変調信号に分離する分離部と、上り、下りの切り替えを行う切り替え部と、前記無線信号を送受信するアンテナと、前記無変調信号を所望の周波数になるように逓倍する逓倍部と、前記アンテナで受信した無線信号を前記逓倍部から出力される信号を局発信号として周波数変換する周波数変換部と、周波数変換部から出力された信号を光信号に変換する上り用光送信部とからなることを特徴している。
【００１４】
上記第１の発明によれば、誘導ブリルアン散乱を応用することで、単一の光源のみを用いて、波長の異なる２つの光信号を発生させることができ、この２つの光信号を同じ光受信器で受信することによって、この２つの光信号のビート成分として高周波無変調信号を生成することができる。この信号をアンテナで受けた上り無線信号の周波数をダウンコンバートする為の局発信号として利用することが可能となり、上りの光送信部には低コスト光源の適用が実現できる。また、第１の発明によれば、第２の光波が第１の光波に対してストークスシフト周波数だけ低いという関係を有するため、出力信号（ビート成分）の周波数が安定した高周波変調信号を得ることができるという特徴も有している。
【００１５】
また、前記光局発発生部は、前記第１の光信号を導く第１の光導波部と、アイソレータ部と、抽出部と、誘導ブリルアン散乱により、前記第１の光信号の周波数よりもストークスシフト周波数だけ低い周波数を有する第２の光信号を後方に散乱する光ファイバ部と、前記第１の光信号を前記光多重部に導く第２の光導波部と、前記光ファイバ部から出力され、前記抽出部により抽出された前記第２の光信号を前記光多重部へ導く第３の光導波部とから構成されることが好ましい。
【００１６】
また、前記光局発発生部と前記光多重部間に、複数個の第２の光局発発生部が縦続接続されているこが好ましい。この構成によれば、複数個の光局発発生部が縦続接続されるので、光局発発生部が１個の場合と比較して、第１の光信号からより離れた光信号を抽出することができ、その結果より周波数の高い無変調信号ビート成分を発生することができる。
【００１７】
また、前記第２の光局発発生部は、前記第１の光信号を導く第４の光導波部と、誘導ブリルアン散乱により、前記第１の光信号の周波数よりもストークスシフト周波数だけ低い周波数を有する前記第２の光信号を後方に散乱する前記光ファイバ部と、前記光ファイバ部で発生した前記第２の光信号を抽出する前記抽出部と、前記光ファイバ部で発生した第２の光信号が前記第４の光導波部へ回り込むことを抑圧する前記アイソレータ部と、前記光ファイバ部から出力され、前記抽出部により抽出された前記第２の光信号を後段へと導く第５の光導波部とから構成されることが好ましい。
【００１８】
また、前記光送信部が光源と、前記光源から出力される光信号を伝送する無線信号により変調する光変調部から構成されること好ましい。この構成によれば、光変調部を光源とは別に設けることにより、光源を直接変調した場合に比べて光搬送波のレベルが低下することがないため、より誘導ブリルアン散乱を効率的に発生することが可能となる。
【００１９】
また、前記光送信部から出力される光信号が片側波帯信号であることを特徴とすることが好ましい。この構成によれば、両側波帯信号の場合、伝送する無線信号の周波数によっては誘導ブリルアン散乱で生じたストークス光と下側波帯成分が干渉する可能性が生じる。このため伝送可能な無線信号の周波数が制限されるが、本構成によれば、無線信号の周波数には特に限定する必要がなくなる。
【００２０】
また、前記片側波帯光信号を生成するために光フィルタが備えられていることが好ましい。この構成によれば、光源の波長に応じた光フィルタを用いることによって簡易に片側波帯光信号を生成することが可能となる。
【００２１】
また、前記片側波帯光信号を生成するために前記光変調部がＳＳＢ変調器であることが好ましい。この構成によれば、ＳＳＢ変調器を利用することによって、光の波長によらず光変調器の駆動条件だけで容易に片側波帯光信号を生成することが可能となる。
【００２２】
また、光局発発生部内に具備されている光ファイバが分散補償ファイバであることが好ましい。誘導ブリルアン散乱の発生に分散補償ファイバを用いることによって、より低い光パワーで誘導ブリルアン散乱を発生させることが可能となる。
【００２３】
また、光局発発生部内に具備されている光ファイバが分散シフトファイバであることが好ましい。誘導ブリルアン散乱の発生に分散シフトファイバを用いることによって、より低い光パワーで誘導ブリルアン散乱を発生させることが可能となる。
【００２４】
また、光局発発生部内の光ファイバが光伝送路をも兼ねていることが好ましい。この構成によれば、誘導ブリルアン散乱の発生に新たに光ファイバを設ける必要がなくなる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の光無線通信システムによれば、上りの無線信号の周波数を変換するために必要なローカル信号を光学的に発生させているため、新たに局発信号用の光源を設置する必要がなく、また光部品、より具体的には誘導ブリルアン散乱を発生させるために使用する光ファイバの材質によって発生する周波数が決定されるため周波数安定度の高いローカル信号を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
（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無線通信システムの構成を示す図である。図２及び図３は、本光無線通信システムを構成する親局及び子局の構成を示す図である。このシステムは、親局１００と１以上の複数の子局２００及びこれらの間に接続された光ファイバ３００から構成されている。親局１００は、通信網と接続されており、通信網から送信されてくるデータを所望の変調フォーマット及び変調周波数（例えば、周波数ｆRF）を有する無線信号に変換する。この無線信号は、親局１００から光伝送路３００を介して子局２００に伝送され、子局２００から各移動端末へ無線信号として伝送される。一方、各移動端末から放射された無線信号は、子局２００で受信され上りの無線信号として、光伝送路を３００を介して親局１００に伝送される。親局１００では、伝送されてきた上り無線信号を所定のデータに復調し、通信網へと送信する。このような通信システムを実現するために親局１００及び子局２００の構成及び動作について図１、２及び３を用いて説明する。
【００２８】
親局１００は、子局２００に伝送する無線信号で変調された第１の光信号を出力する下り用光送信部１１０と、誘導ブリルアン散乱により、第１の光信号から第１の光信号の周波数よりもストークスシフト周波数だけ低い周波数を有する第２の光信号を発生させ、抽出する機能を有する光局発発生部１２０と、光局発発生部１２０から出力される第２の光信号を第１の光信号に多重する光多重部１３０と、少なくとも１以上の子局２００から光伝送路３００を介して伝送されてくる少なくとも１以上からなる第３の光信号を受信する少なくとも１以上の上り用光受信部１４０とから構成されている。
【００２９】
一方、子局２００は、親局１００から光伝送路３００を介して伝送されてくる第１及び第２の光信号を受信する下り用光受信部２１０と、下り用光受信部２１０で受信した信号を無線信号と無変調信号に分離する分離部２２０と、上り、下りの通信切り替えを行う切り替え部２３０と、無線信号を送受信するアンテナ２４０と、無変調信号を所望の周波数に逓倍する逓倍部２５０と、アンテナ２４０で受信した無線信号を逓倍部２５０から出力される信号を局発信号として周波数変換する周波数変換部２６０と、周波数変換部２６０から出力された信号を光信号に変換する上り用光送信部２７０とから構成されている。
【００３０】
親局１００では、下り用光送信部１１０から無線信号によって変調された第１の光信号が出力される。下り用光送信部１１０は、光源部１１１と、光変調部１１２と、駆動部１１３を含んでいる。以下、図４に示す下り用光送信部１１０の動作を説明する。
【００３１】
光源部１１１は、駆動部１１３から所定のバイアス電流を印加されることによって所定の平均光強度を有する光信号を出力する。光源部１１１から出力された光信号は、光変調部１１２に入力される。この光変調部１１２は、駆動部１１３から所定のＤＣバイアス電圧に高周波の無線信号が重畳された信号が入力される。この入力された無線信号の強度変化を光信号の強度変化に変換した光強度変調が施されている。
【００３２】
ここで、本システムに外部変調方式を利用する利点について説明する。直接変調方式の場合、光源が有する周波数チャープ特性によって、光の強度だけでなく光の周波数も無線信号の強度によって変化する。このため、出力される光信号は、図６（a）に示すようなブロードに広がった光スペクトラムとなり、ピークレベルが下がってしまう。誘導ブリルアン散乱を発生させるために必要な光レベルは、光信号のトータルパワーではなく数１０ＭＨｚ内に含まれるパワーであるため、直接変調方式から得られる光信号によって誘導ブリルアン散乱を発生させるためには、トータルパワーとして非常に大きなパワーが必要になる。
【００３３】
一方、外部変調方式では、光変調器の周波数チャープ特性が小さいため変調光のスペクトラムは図６（ｂ）に示すものとなる。このため、トータルのパワーと光搬送波のパワーがほぼ同じレベルとなり、誘導ブリルアン散乱を発生させるためには、直接変調方式と比較すると効率がよい変調方式である。
【００３４】
また、図６に示したように、通常の外部変調方式から得られる光スペクトラムは、光搬送波の両側に側波帯が発生する。今回、誘導ブリルアン散乱によって発生するストークス光（発生原理などに関する詳細は後述する）を利用する場合、光変調部において両側波帯変調を施すと、伝送する無線信号の周波数によっては、誘導ブリルアン散乱で生じたストークス光と下側波帯成分が干渉するため伝送可能な無線信号の周波数が制限されてしまう。このため、光局発発生部１２０に入力される光信号は、片側波帯であることが望ましい。片側波帯のスペクトラムを実現する方法としては、外部変調部を用いて両側波帯変調を施した後、光フィルタを用いて片側の側波帯を削除する方法や片側波帯変調が可能な光変調部を利用する方法などが考えられる。
【００３５】
光フィルタの一例としては、ファイバグレーティングフィルタと光分配部もしくは光サーキュレータの組み合わせから構成されても良い。下り用光送信部１１０から出力された第１の光信号は、光局発発生部１２０に入力される。この光局発発生部１２０では、誘導ブリルアン散乱の発生しきい値を超えたパワーを有する第１の光信号の光搬送波成分に対して誘導ブリルアン散乱が起こる。
【００３６】
ここで、誘導ブリルアン散乱についてその原理を説明する。光ファイバ等の光学媒質に入力された高強度の光信号は、当該光学媒質を伝播中にストークスシフト周波数と呼ばれる周波数だけ低い周波数の光信号（ストークス光）に変換され、当該ストークス光は後方に散乱される。これは、光信号と音響フォノンとの相互作用による非線形光学効果であり、誘導ブリルアン散乱と呼ばれている。ストークスシフト周波数は、光学媒質に光ファイバを用いた場合、屈折率やコア径等のファイバパラメータで決定され、一般には約１０ＧＨｚである。
【００３７】
光局発発生部１２０は、ストークス光の発生及び後方に散乱するストークス光を抽出するため、図５に示すような構成を含んでいる。図５において、光局発発生部１２０は、第１の光導波部１２１と、第２の光導波部１２２と、第３の光導波部１２３と、アイソレータ部１２６と、カプラ部１２７と、光ファイバ部１２８とを含んでいる。
【００３８】
以下、図５に示す光局発発生部１２０の動作を説明する。光局発発生部１２０において、第１の光信号は、アイソレータ部１２６およびカプラ部１２７を介して光ファイバ部１２８に入力される。光ファイバ部１２８は、図７に示すように、誘導ブリルアン散乱により、入力された第１の光信号を１０ＧＨｚ程度低周波数のストークス光に変換して後方に散乱する。光ファイバ部１２８にはシングルモード光ファイバを利用することができる。このストークス光は、第２の光信号として、カプラ部１２７により第３の光導波部１２３に出力される。ここで、アイソレータ部１２６は、第２の光信号が第１の光導波部１２１に対する反射戻り光として悪影響を及ぼさないようにしている。なお、カプラ部１２７は、光サーキュレータであっても同様な効果が得られる。なお、光ファイバ部１２８には、シングルモード光ファイバの代わりに誘導ブリルアン散乱が発生する光パワーのしきい値が低いファイバ（例えば、分散補償ファイバや分散シフトファイバなど）を利用することによって、より効率的に誘導ブリルアン散乱を発生させることが可能である。なお、図面には示していないが、光局発発生部１２０には光増幅部を含む構成であっても構わない。
【００３９】
光増幅部の挿入箇所としては、どの光信号を増幅するかによって異なる。誘導ブリルアン散乱前の第1の光信号の増幅を目的とする場合は、第１の光導波部１２１の前もしくは後段もしくはアイソレータ部１２６とカプラ部１２７間のいずれであっても構わない。また、誘導ブリルアン散乱発生後の第１の光信号の増幅を目的とする場合は、第２の光導波部１２２の前もしくは後段に設置する。第２の光信号の増幅を目的とする場合は、第３の光導波部１２３の前もしくは後段に設置する。なお、後述する光多重部１３０の後段に光増幅部を設置することによって、第１の光信号と第２の光信号を同時に増幅することも可能である。また、複数の光増幅部を設置する場合は、前述の設置箇所の組み合わせとなる。なお、ここで用いられる光増幅部としては、ＥＤＦＡやＳＯＡなどが考えられるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００４０】
光局発発生部１２０からは、第１の光導波部１２１から第１の光信号が、第２の光導波部１２２から第２の光信号が出力される。この２つの光信号が光多重部１３０に入力され、多重された光信号として光伝送路３００に出力され、子局２００に伝送される。
【００４１】
なお、図７（ｂ）に示しているように、光搬送波成分（λｃ）だけが、誘導ブリルアン散乱により光パワー（ΔＰ）が低下する。これにより、上側波帯とのレベル比が小さくなることにより、間接的に第１の光信号の光変調度が上昇し、伝送後のＣＮＲ特性の改善を図ることが可能となる。
【００４２】
子局２００においては、光伝送路３００を介して伝送されてきた第１及び第２の光信号が下り用光受信部２１０に入力される。この下り用光受信部２１０は、代表的にはフォトダイオード等で構成され、相異なる周波数を有する２つの光信号が入力された場合、ヘテロダイン検波を行って、２つの光信号の周波数差に相当する周波数にビート成分を発生させる性質を有している。
【００４３】
下り用光受信部２１０は、このヘテロダイン検波により２つの電気信号を発生させる。第1の電気信号は、第1の光信号を構成する光搬送波成分と側波帯成分のビートから生成され、親局１００に設置されている光変調部１１２に入力された高周波無線変調信号である。第２の電気信号は、第１の光信号を構成する光搬送波成分と光局発発生部１２０で発生した第２の光信号のビート成分から生成される。この第２の電気信号は、第１の光信号と第２の光信号の周波数差、すなわちストークスシフト周波数（約１０ＧＨｚ）相当する周波数を有している。
【００４４】
このようにして得られた第１の電気信号と第２の電気信号は、信号分離部２２０において２つに分離される。無線変調信号である第１の電気信号は、アンテナ部２４０で送受信する下り・上りの信号を切り替える切り替え部２３０を介してアンテナ部２４０から空間に放射される。第２の電気信号は、アンテナ部２４０で受信された上りの無線変調信号の周波数を低い周波数へ変換するための局発信号として用いられる。アンテナ部２４０で受信された第３の電気信号、すなわち上りの無線変調信号は、切り替え部２３０を介して周波数変換部２６０に入力される。一方、第２の電気信号は逓倍部２５０入力され、所望の周波数まで逓倍され、周波数変換部２６０に入力される。周波数変換部２６０では、アンテナ部２４０で受信された上りの無線変調信号と逓倍部２５０から出力された第２の電気信号が混合され、より低い周波数にダウンコンバートされる。
【００４５】
ここで周波数変換部２６０の具体的な構成及び動作に関して説明する。なお、説明ではアンテナ部２４０で受信された第３の電気信号の周波数（ｆRF）を２６ＧＨｚとして説明する。周波数変換部２６０は、一般の周波数変換部と同じ構成である。即ち、ＲＦポート２６１、Ｌｏポート２６２、ＩＦポート２６３、第１の増幅部２６４、ミキサ部２６５、フィルタ部２６６及び第２の増幅部２６７から構成されている。なお、第１の増幅部２６４、第２の増幅部２６７及び第３の増幅部２６８は、特に必須な構成部品ではない。ＲＦポート２６１には、第３の電気信号が入力される（図９（a））。一方、逓倍部２５０では、第２の電気信号（１０ＧＨｚ）の信号が入力され２逓倍され、２０ＧＨｚの周波数を有する第４の電気信号（ｆLO）として出力され、Ｌｏポート２６２に入力される（図９（ｂ））。ミキサ部２６５ではＲＦポート２６１とＬｏポート２６２にそれぞれ入力された第３の電気信号と第４の電気信号が混合され、ミキサ部２６５からは図９（ｃ）に示した複数の信号が出力される。その後、フィルタ部２６６では不要波成分をカットし、ｆIF＝６ＧＨｚの周波数を有する第５の電気信号（図９（ｄ））だけが出力される。第５の電気信号は、第２の増幅部２６７で増幅されて出力される。このように、第２の増幅部２６７から出力される信号は、ミリ波帯などの高周波信号から中間周波数に変換されているため、上り用光送信部２７０には半導体レーザをＩＦ信号によって変調する直接変調方式が適用できる。半導体レーザの直接変調方式は、光源と光変調部を具備し半導体レーザの出力光を光変調部で変調する外部変調方式に比較して低コストである。特に、ミリ波帯など高い周波数帯を利用する場合、無線伝搬路での損失が大きいため、カバーエリアを広げるためには、多数の子局を設置しなければならないため、子局の低コスト化を図ることがシステム全体の低コスト化に必要となる。また、本方式では周波数変換に利用する局発信号を誘導ブリルアン散乱を利用して光学的に発生させているため、周波数精度の高い局発信号を得ることが可能となっている。
【００４６】
なお、本実施形態では誘導ブリルアン散乱を利用して得られた高周波信号を上り信号の周波数変換用にのみ利用しているが、下り信号の伝送に利用することも可能である。すなわち、親局において、子局に設置されているアンテナから無線空間に放射される周波数よりも低い周波数、所謂中間周波数で光を変調し、前記記述の構成において光ファイバを利用して子局に伝送する。一方、子局では、伝送されてきた光信号を光受信部において光電気変換する。この光電気変換により、周波数の異なる２つの電気信号が得られる。第１の電気信号は、親局において光に変調を施した中間周波数の信号である。第２の電気信号としては、中間周波数で変調された光信号の光搬送波成分と光局発発生部１２０で発生した第２の光信号のビート成分から生成されたストークスシフト周波数に相当する周波数を有する信号である。周波数の異なる２つの電気信号を分離し、第１の電気信号をＩＦ信号とし、第２の電気信号を局発信号に利用することによって、周波数変換を施し、所望の高周波信号を生成することが可能となる。このように、第１の光信号と第２の光信号のビート成分から生成されたストークスシフト周波数に相当する周波数を有する信号は、局発信号として上り及び下りの双方において有効に利用することができる。なお、第２の電気信号は、アンテナから無線空間に放射される周波数に応じて、逓倍部を利用することによりストークスシフト周波数に相当する信号よりも高い周波数に変換後、周波数変換用の局発信号として利用することも可能である。
【００４７】
（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態に係る光無線通信システムの親局の構成を示す図である。図１０に示す光無線通信システムの親局は、図２に示す親局と比較すると、光局発発生部１２０と光多重部１３０間に第２の光局発発生部１２０-１を複数個（図示は２個）縦続接続される点で異なる。また、縦続接続される第２の光局発発生部１２０-１の構成は、縦続接続しない場合の光局発発生部１２０と若干構成が異なっており、誘導ブリルアン散乱を発生させ、後方に散乱されるストークス光だけを取り出す構成となっている。図１１に第２の光局発発生部の構成例を示す。なお、それ以外の構成に相違点はないため、図１０において、図２に示す構成に相当する構成には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００４８】
下り用光送信部１１０から出力される第１の光信号を利用して、光局発発生部１２０において、ストークス周波数だけ低周波数の光信号が生成される。生成された第２の光信号は、後段の第２の光局発発生部１２１-１に入力される。第２の光局発発生部１２０-１は、入力された光波をさらにストークス周波数だけ低周波数の光波に変換した後、第３の光信号として出力する。これによって、第１の光信号と第３の光信号との周波数差はストークスシフト周波数の２倍となり、その結果、子局２００に設置されている下り用光受信部２１０から出力される第２の電気信号の周波数は、ストークス周波数の２倍（約２０ＧＨｚ）となる。以上の説明から明らかなように、複数の第２の光局発発生部１２０-１をＭ個（Ｍは２以上の自然数）縦続接続することにより、ストークス周波数のＭ倍の中心周波数を有する無変調信号を発生することが可能である。このような構成とすることによって、実施の形態１の子局２００に具備されていた逓倍部２５０を不要とすることが可能となる。なお、本構成においても実施の形態１で記述した下りシステムへの適用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明にかかる光無線通信システムは、誘導ブリルアン散乱を利用することによって生じたストークス光を利用することによって、子局の周波数変換部に利用する局発信号を光学的に発生させる機能を有し、高周波無線信号を伝送する光無線通信システムの低コスト化を実現する上において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態１におけるシステム構成例を示す図
【図２】同実施形態１における親局の構成例を示す図
【図３】同実施形態１における子局の構成例を示す図
【図４】同実施形態１における下り用光送信部の構成例を示す図
【図５】同実施形態１における光局発発生部の構成例を示す図
【図６】直接変調時及び外部変調時の光スペクトラムの例を示す図
【図７】誘導ブリルアン散乱発生時の光スペクトラムの例を示す図
【図８】同実施形態１における周波数変換部の構成例を示す図
【図９】ミキサ及び周波数変換部から出力される電気信号のスペクトラムの例を示す図
【図１０】本発明の実施形態２における親局の構成例を示す図
【図１１】本発明の実施形態２における第２の光局発発生部の構成例を示す図
【図１２】従来例の制御局とアンテナ局の構成例を示す図
【符号の説明】
【００５１】
１００  親局
１１０  下り用光送信部
１１１  光源部
１１２  光変調部
１１３  駆動部
１２０  光局発発生部
１２１  第１の光導波部
１２２  第２の光導波部
１２３  第３の光導波部
１２４  第４の光導波部
１２５  第５の光導波部
１２６  アイソレータ部
１２７  カプラ部
１２８  光ファイバ部
１３０  光多重部
１４０  上り用光受信部
２００  子局
２１０  下り用光受信部
２２０  分離部
２３０  切り替え部
２４０  アンテナ部
２５０  逓倍部
２６０  周波数変換部
２６１  ＲＦポート
２６２  Ｌｏポート
２６３  ＩＦポート
２６４  第１の増幅部
２６５  ミキサー部
２６６  フィルタ部
２６７  第２の増幅部
２７０  上り用光送信部
３００  光ファイバ
６０１  制御局
６０２  アンテナ局
６０３  光ファイバ
６１０  ＩＦ信号入力端子
６１１  ＩＦ信号用光送信器
６１２  ローカル信号発生器
６１３  ローカル信号用光送信器
６１４  光結合器
６２０  光電変換器
６２１―１，６２１―２  フィルタ
６２２  周波数変換器
６２３  ミキサ
６２４  フィルタ
６２５  電力増幅器
６２６  アンテナ
【図１】
2007037060.tif 000003
【図２】
2007037060.tif 000004
【図３】
2007037060.tif 000005
【図４】
2007037060.tif 000006
【図５】
2007037060.tif 000007
【図６】
2007037060.tif 000008
【図７】
2007037060.tif 000009
【図８】
2007037060.tif 000010
【図９】
2007037060.tif 000011
【図１０】
2007037060.tif 000012
【図１１】
2007037060.tif 000013
【図１２】
2007037060.tif 000014