(57)【要約】【課題】コストの増大を抑制しながら、光多重数を増やすことができるようにする。【解決手段】光通信装置１００Ａは、波長の異なる複数の送信光信号を送信する複数の光送信部１Ａ及び１Ｂと、複数の送信光信号を合成して合成光信号を出力する波長合波器３Ａと、を有する。光通信装置２００Ａは、合成光信号が入力されて、該入力された合成光信号を、複数の送信光信号に対応する複数の受信光信号に分離する波長分波器４Ａと、複数の光送信部１Ａ及び１Ｂ毎に設けられた複数の光受信部２Ａ及び２Ｂと、を有する。複数の光受信部２Ａ及び２Ｂは、複数の受信光信号に基づいて、複数の光送信部１Ａ及び１Ｂのそれぞれと複数の光受信部２Ａ及び２Ｂのそれぞれとの間のチャネル特性を推定し、該推定したチャネル特性を用いて、複数の受信光信号から送信データ系列を導出する。【選択図】図１
2012238931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光通信装置と、第２光通信装置と、を有する通信システムであって、
前記第１光通信装置は、
送信データ系列を含み、波長及び／又は偏光方向の異なる複数の送信光信号を送信する複数の光送信部と、
前記複数の送信光信号を合成して合成光信号を出力する光合成部と、を有し、
前記第２光通信装置は、
前記合成光信号が入力されて、該入力された合成光信号を、前記複数の送信光信号に対応する複数の受信光信号に分離する光分離部と、
前記複数の光送信部毎に設けられた複数の光受信部と、を有し、
前記複数の受信光信号のそれぞれは、前記複数の送信光信号のそれぞれの信号成分を含み、
前記複数の光受信部は、
前記複数の受信光信号に基づいて、前記複数の光送信部のそれぞれと前記複数の光受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を推定し、
該推定したチャネル特性を用いて、前記複数の受信光信号から前記送信データ系列を導出する、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記複数の光送信部は、前記第２光通信装置から送信される情報に基づく前記チャネル特性を用いて、送信データ系列をプリコーディングし、
前記複数の送信光信号は、前記プリコーディングされた送信データ系列を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記複数の送信光信号のそれぞれは、送信データ系列に加え、既知信号系列を含み、
前記複数の光受信部は、前記複数の受信光信号のそれぞれに含まれる既知信号系列に基づいて前記チャネル特性を推定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
【請求項４】
複数の光受信部を有する他の光通信装置との通信を行う光通信装置であって、
送信データ系列を含み、波長及び／又は偏光方向の異なる複数の送信光信号を送信する複数の光送信部と、
前記複数の送信光信号を合成して合成光信号を出力する光合成部と、を有し、
前記複数の光送信部は、前記複数の光送信部のそれぞれと前記複数の光受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を用いて、送信データ系列をプリコーディングし、
前記複数の送信光信号は、前記プリコーディングされた送信データ系列を含む、
ことを特徴とする光通信装置。
【請求項５】
波長及び／又は偏光方向の異なる複数の送信光信号を送信する複数の光送信部を有する他の光通信装置との通信を行う光通信装置であって、
前記複数の送信光信号を合成して得られた合成光信号が入力されて、該入力された合成光信号を、前記複数の送信光信号に対応する複数の受信光信号に分離する光分離部と、
前記複数の光送信部毎に設けられた複数の光受信部と、を有し、
前記複数の受信光信号のそれぞれは、前記複数の送信光信号のそれぞれの信号成分を含み、
前記複数の光受信部は、
前記複数の受信光信号に基づいて、前記複数の光送信部のそれぞれと前記複数の光受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を推定し、
該推定したチャネル特性を用いて、前記複数の受信光信号から送信データ系列を導出する、
ことを特徴とする光通信装置。
【請求項６】
主基地局と、従基地局と、前記従基地局を介して前記主基地局との通信を行う無線端末と、を有する通信システムであって、
前記主基地局は、
送信データ系列を含み、波長及び／又は偏光方向の異なる複数の送信光信号を送信する複数の光送信部と、
前記複数の送信光信号を合成して合成光信号を出力する光合成部と、を有し、
前記従基地局は、
前記合成光信号が入力されて、該入力された合成光信号を、前記複数の送信光信号に対応する複数の受信光信号に分離する光分離部と、
前記複数の光送信部毎に設けられた複数の信号変換部と、を有し、
前記複数の受信光信号のそれぞれは、前記複数の送信光信号のそれぞれの信号成分を含み、
前記複数の信号変換部は、前記複数の受信光信号を複数の無線信号に変換して送信し、
前記無線端末は、
前記複数の信号変換部毎に設けられ、前記複数の無線信号を受信する複数の無線受信部と、
前記複数の無線受信部により得られた複数の受信信号に基づいて、前記複数の光送信部のそれぞれと前記複数の無線受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を推定し、該推定したチャネル特性を用いて、前記複数の受信信号から前記送信データ系列を導出する信号処理部と、
を有することを特徴とする通信システム。
【請求項７】
前記複数の光送信部は、前記無線端末から送信される情報に基づく前記チャネル特性を用いて、送信データ系列をプリコーディングし、
前記複数の送信光信号は、前記プリコーディングされた送信データ系列を含む、
ことを特徴とする請求項６に記載の通信システム。
【請求項８】
前記複数の送信光信号のそれぞれは、送信データ系列に加え、既知信号系列を含み、
前記信号処理部は、前記複数の受信信号のそれぞれに含まれる既知信号系列に基づいて前記チャネル特性を推定する、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の通信システム。
【請求項９】
従基地局を介して、複数の無線受信部を有する無線端末との通信を行う主基地局であって、
送信データ系列を含み、波長及び／又は偏光方向の異なる複数の送信光信号を送信する複数の光送信部と、
前記複数の送信光信号を合成して合成光信号を出力する光合成部と、を有し、
前記複数の光送信部は、
前記複数の光送信部のそれぞれと前記複数の無線受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を用いて、送信データ系列をプリコーディングし、
前記複数の送信光信号は、前記プリコーディングされた送信データ系列を含む、
ことを特徴とする主基地局。
【請求項１０】
波長及び／又は偏光方向の異なる複数の送信光信号を送信する複数の光送信部を有する主基地局と、複数の無線受信部を有する無線端末との通信を中継する従基地局であって、
前記主基地局からの合成光信号が入力されて、該入力された合成光信号を、前記複数の送信光信号に対応する複数の受信光信号に分離する光分離部と、
前記複数の光送信部毎に設けられた複数の信号変換部と、を有し、
前記複数の受信光信号のそれぞれは、前記複数の送信光信号のそれぞれの信号成分を含み、
前記複数の信号変換部は、前記複数の受信光信号を複数の無線信号に変換して送信する、
ことを特徴とする従基地局。
【請求項１１】
従基地局を介して、複数の光送信部を有する主基地局との通信を行う無線端末であって、
前記主基地局からの複数の無線信号を受信する複数の無線受信部と、
前記複数の無線受信部により得られた複数の受信信号に基づいて、前記複数の光送信部のそれぞれと前記複数の無線受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を推定し、該推定したチャネル特性を用いて、前記複数の受信信号から送信データ系列を導出する信号処理部と、
を有することを特徴とする無線端末。
【請求項１２】
無線端末と、従基地局と、前記従基地局を介して前記無線端末との通信を行う主基地局と、を有する通信システムであって、
前記無線端末は、
送信データ系列を含む複数の無線信号を送信する複数の無線送信部を有し、
前記従基地局は、
前記複数の無線送信部毎に設けられ、前記複数の無線信号を受信して該受信した複数の無線信号を複数の送信光信号に変換する複数の信号変換部と、
前記複数の送信光信号を合成して合成光信号を出力する光合成部と、を有し、
前記複数の送信光信号は、波長及び／又は偏光方向が異なり、
前記主基地局は、
前記合成光信号が入力されて、該入力された合成光信号を、前記複数の送信光信号に対応する複数の受信光信号に分離する光分離部と、
前記複数の信号変換部毎に設けられた複数の光受信部と、を有し、
前記複数の受信光信号のそれぞれは、前記複数の送信光信号のそれぞれの信号成分を含み、
前記複数の光受信部は、
前記複数の受信光信号に基づいて、前記複数の無線送信部のそれぞれと前記複数の光受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を推定し、
該推定したチャネル特性を用いて、前記複数の受信光信号から前記送信データ系列を導出する、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項１３】
前記複数の無線送信部は、前記主基地局から送信される情報に基づく前記チャネル特性を用いて、送信データ系列をプリコーディングし、
前記複数の無線信号は、前記プリコーディングされた送信データ系列を含む、
ことを特徴とする請求項１２に記載の通信システム。
【請求項１４】
前記複数の無線信号のそれぞれは、送信データ系列に加え、既知信号系列を含み、
前記複数の光受信部は、前記複数の受信光信号のそれぞれに含まれる既知信号系列に基づいて前記チャネル特性を推定する、
ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の通信システム。
【請求項１５】
従基地局を介して、複数の光受信部を有する主基地局との通信を行う無線端末であって、
送信データ系列を含む複数の無線信号を送信する複数の無線送信部を有し、
前記複数の無線送信部は、
前記複数の無線送信部のそれぞれと前記複数の光受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を用いて、送信データ系列をプリコーディングし、
前記複数の送信光信号は、前記プリコーディングされた送信データ系列を含む、
ことを特徴とする無線端末。
【請求項１６】
複数の無線信号を送信する複数の無線送信部を有する無線端末と、複数の光受信部を有する主基地局との通信を中継する従基地局であって、
前記複数の無線送信部毎に設けられ、前記複数の無線信号を受信して該受信した複数の無線信号を複数の送信光信号に変換する複数の信号変換部と、
前記複数の送信光信号を合成して合成光信号を出力する光合成部と、を有し、
前記複数の送信光信号は、波長及び／又は偏光方向が異なる、
ことを特徴とする従基地局。
【請求項１７】
従基地局を介して、複数の無線送信部を有する無線端末との通信を行う主基地局であって、
波長及び／又は偏光方向の異なる複数の送信光信号を合成して得られた合成光信号が入力されて、該入力された合成光信号を、前記複数の送信光信号に対応する複数の受信光信号に分離する光分離部と、
前記複数の信号変換部毎に設けられた複数の光受信部と、を有し、
前記複数の受信光信号のそれぞれは、前記複数の送信光信号のそれぞれの信号成分を含み、
前記複数の光受信部は、
前記複数の受信光信号に基づいて、前記複数の無線送信部のそれぞれと前記複数の光受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を推定し、
該推定したチャネル特性を用いて、前記複数の受信光信号から送信データ系列を導出する、
ことを特徴とする主基地局。
【請求項１８】
第１無線通信装置と、第１中継装置と、第２中継装置と、前記第１中継装置及び前記第２中継装置を介して前記第１無線通信装置との通信を行う第２無線通信装置と、を有する通信システムであって、
前記第１無線通信装置は、
送信データ系列を含む複数の無線信号を送信する複数の無線送信部を有し、
前記第１中継装置は、
前記複数の無線送信部毎に設けられ、前記複数の無線信号を受信して該受信した複数の無線信号を複数の送信光信号に変換する複数の第１信号変換部と、
前記複数の送信光信号を合成して合成光信号を出力する光合成部と、を有し、
前記複数の送信光信号は、波長及び／又は偏光方向が異なり、
前記第２中継装置は、
前記合成光信号が入力されて、該入力された合成光信号を、前記複数の送信光信号に対応する複数の受信光信号に分離する光分離部と、
前記複数の第１信号変換部毎に設けられた複数の第２信号変換部と、を有し、
前記複数の受信光信号のそれぞれは、前記複数の送信光信号のそれぞれの信号成分を含み、
前記複数の第２信号変換部は、前記複数の受信光信号を複数の無線信号に変換して送信し、
前記第２無線通信装置は、
前記複数の第２信号変換部毎に設けられ、前記複数の無線信号を受信する複数の無線受信部と、
前記複数の無線受信部により得られた複数の受信信号に基づいて、前記複数の無線送信部のそれぞれと前記複数の無線受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を推定し、該推定したチャネル特性を用いて、前記複数の受信信号から前記送信データ系列を導出する信号処理部と、
を有することを特徴とする通信システム。
【請求項１９】
前記複数の無線送信部は、前記第２無線通信装置から送信される情報に基づく前記チャネル特性を用いて、送信データ系列をプリコーディングし、
前記複数の無線信号は、前記プリコーディングされた送信データ系列を含む、
ことを特徴とする請求項１８に記載の通信システム。
【請求項２０】
前記複数の無線信号のそれぞれは、送信データ系列に加え、既知信号系列を含み、
前記信号処理部は、前記複数の受信信号のそれぞれに含まれる既知信号系列に基づいて前記チャネル特性を推定する、
ことを特徴とする請求項１８又は１９に記載の通信システム。
【請求項２１】
前記光合成部は、前記合成光信号を光ファイバの入力端に出力し、
前記光分離部は、前記合成光信号が前記光ファイバの出力端から入力される、
ことを特徴とする請求項１、６、１２、又は１８に記載の通信システム。
【請求項２２】
前記光分離部は、前記複数の受信光信号のそれぞれについて、前記複数の送信光信号のそれぞれの信号成分の含有比率が異なる値になるように構成されている、
ことを特徴とする請求項１、６、１２、又は１８に記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信技術が適用される通信システム、光通信装置、主基地局、従基地局、及び無線端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ファイバ等を用いた光通信技術の普及が進んでおり、このような光通信技術を無線通信システムに適用する試みがなされている（非特許文献１参照）。非特許文献１に記載の無線通信システムは、主基地局から離れた場所に従基地局を設置し、主基地局と従基地局とを光ファイバを介して接続し、主基地局が従基地局を介して無線端末との通信を行うものである。
【０００３】
また、一本の光ファイバで伝送可能な光信号を増やすための光多重方式としては、波長多重伝送が知られている。波長多重伝送とは、送信側が、それぞれ波長の異なる複数の送信光信号を合成して合成光信号を出力し、受信側が、入力される合成光信号を波長分波器により波長毎に分離（分波）するものである。
【０００４】
さらに、波長多重伝送と偏波多重伝送とを組み合わせることによって、光多重数を増やすことができる。偏波多重伝送とは、送信側が、それぞれ偏光方向の異なる複数の送信光信号を合成して合成光信号を出力し、受信側が、入力される合成光信号を偏光方向毎に分離するものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「携帯電話の不感地帯を解消するＲＯＦリモート基地局」、東芝レビューＶｏｌ．５９Ｎｏ．１１（２００４）  ＰＰ４３−４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、無線通信システム等の通信システムでは、取り扱うトラフィック量は増大する傾向にあり、光伝送区間での光多重数を増やすことが望まれる。
【０００７】
しかしながら、上述した波長多重伝送については、波長間隔を狭めることによって光多重数を増やすことができるものの、受信側で合成光信号を分波するための波長分波器の特性が不十分であると、取り出そうとする光信号に波長が隣接する光信号が雑音として混入し、光信号間で干渉が生じるクロストークの問題がある。波長分波器の特性を向上させるためには、波長分波器の多層膜フィルタの層数を増やすなどが必要であるが、波長分波器のコストが増大する、あるいは波長分波器の挿入損失が大きくなるため、波長間隔を狭めることは困難であった。
【０００８】
また、上述した偏波多重伝送については、光ファイバでの伝送中に偏光方向がずれることを防止するために、光ファイバを高価な偏波保持ファイバとする必要があるが、長距離伝送においては偏波を保持することが困難であり、実用化が難しいという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、コストの増大を抑制しながら、光多重数を増やすことができる通信システム、光通信装置、主基地局、従基地局、及び無線端末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】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。
【００１１】
まず、本発明に係る通信システムの第１の特徴は、第１光通信装置（光通信装置１００Ａ又は１００Ｂ）と、第２光通信装置（光通信装置２００Ａ又は２００Ｂ）と、を有する通信システムであって、前記第１光通信装置は、送信データ系列を含み、波長及び／又は偏光方向の異なる複数の送信光信号を送信する複数の光送信部（光送信部１Ａ及び１Ｂ）と、前記複数の送信光信号を合成して合成光信号を出力する光合成部（波長合波器３Ａ又は偏波合成器３Ｂ）と、を有し、前記第２光通信装置は、前記合成光信号が入力されて、該入力された合成光信号を、前記複数の送信光信号に対応する複数の受信光信号に分離する光分離部（波長分波器４Ａ又は偏波分離器４Ｂ）と、前記複数の光送信部毎に設けられた複数の光受信部（光受信部２Ａ及び２Ｂ）と、を有し、前記複数の受信光信号のそれぞれは、前記複数の送信光信号のそれぞれの信号成分を含み、前記複数の光受信部は、前記複数の受信光信号に基づいて、前記複数の光送信部のそれぞれと前記複数の光受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を推定し、該推定したチャネル特性を用いて、前記複数の受信光信号から前記送信データ系列を導出する、ことを要旨とする。
【００１２】
上述した通信システムの第１の特徴によれば、複数の光送信部のそれぞれと複数の光受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を用いて、複数の受信光信号から送信データ系列を導出する。これにより、クロストークが生じても、信号処理によって、複数の受信光信号から送信データ系列を導出することができるため、コストの増大を抑制しながら、光多重数を増やすことができる。
【００１３】
上述した通信システムの第１の特徴において、前記複数の光送信部は、前記第２光通信装置から送信される情報に基づく前記チャネル特性を用いて、送信データ系列をプリコーディングし、前記複数の送信光信号は、前記プリコーディングされた送信データ系列を含む。
【００１４】
上述した通信システムの第１の特徴において、前記複数の送信光信号のそれぞれは、送信データ系列に加え、既知信号系列を含み、前記複数の光受信部は、前記複数の受信光信号のそれぞれに含まれる既知信号系列に基づいて前記チャネル特性を推定する。
【００１５】
本発明に係る光通信装置の特徴は、複数の光受信部（光受信部２Ａ及び２Ｂ）を有する他の光通信装置（光通信装置２００Ａ又は２００Ｂ）との通信を行う光通信装置（光通信装置１００Ａ又は１００Ｂ）であって、送信データ系列を含み、波長及び／又は偏光方向の異なる複数の送信光信号を送信する複数の光送信部（光送信部１Ａ及び１Ｂ）と、前記複数の送信光信号を合成して合成光信号を出力する光合成部（波長合波器３Ａ又は偏波合成器３Ｂ）と、を有し、前記複数の光送信部は、前記複数の光送信部のそれぞれと前記複数の光受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を用いて、送信データ系列をプリコーディングし、前記複数の送信光信号は、前記プリコーディングされた送信データ系列を含む、ことを要旨とする。
【００１６】
本発明に係る光通信装置の他の特徴は、波長及び／又は偏光方向の異なる複数の送信光信号を送信する複数の光送信部（光送信部１Ａ及び１Ｂ）を有する他の光通信装置（光通信装置１００Ａ又は１００Ｂ）との通信を行う光通信装置（光通信装置２００Ａ又は２００Ｂ）であって、前記複数の送信光信号を合成して得られた合成光信号が入力されて、該入力された合成光信号を、前記複数の送信光信号に対応する複数の受信光信号に分離する光分離部（波長分波器４Ａ又は偏波分離器４Ｂ）と、前記複数の光送信部毎に設けられた複数の光受信部（光受信部２Ａ及び２Ｂ）と、を有し、前記複数の受信光信号のそれぞれは、前記複数の送信光信号のそれぞれの信号成分を含み、前記複数の光受信部は、前記複数の受信光信号に基づいて、前記複数の光送信部のそれぞれと前記複数の光受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を推定し、該推定したチャネル特性を用いて、前記複数の受信光信号から送信データ系列を導出する、ことを要旨とする。
【００１７】
本発明に係る通信システムの第２の特徴は、主基地局（主基地局２０Ａ）と、従基地局（従基地局３０Ａ）と、前記従基地局を介して前記主基地局との通信を行う無線端末（無線端末６０Ａ）と、を有する通信システムであって、前記主基地局は、送信データ系列を含み、波長及び／又は偏光方向の異なる複数の送信光信号を送信する複数の光送信部（光送信部１Ａ及び１Ｂ）と、前記複数の送信光信号を合成して合成光信号を出力する光合成部（波長合波器３Ａ又は偏波合成器３Ｂ）と、を有し、前記従基地局は、前記合成光信号が入力されて、該入力された合成光信号を、前記複数の送信光信号に対応する複数の受信光信号に分離する光分離部（波長分波器４Ａ又は偏波分離器４Ｂ）と、前記複数の光送信部毎に設けられた複数の信号変換部（信号変換部３１Ａ及び３１Ｂ）と、を有し、前記複数の受信光信号のそれぞれは、前記複数の送信光信号のそれぞれの信号成分を含み、前記複数の信号変換部は、前記複数の受信光信号を複数の無線信号に変換して送信し、前記無線端末は、前記複数の信号変換部毎に設けられ、前記複数の無線信号を受信する複数の無線受信部（無線受信部６２Ａ及び６２Ｂ）と、前記複数の無線受信部により得られた複数の受信信号に基づいて、前記複数の光送信部のそれぞれと前記複数の無線受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を推定し、該推定したチャネル特性を用いて、前記複数の受信信号から前記送信データ系列を導出する信号処理部（信号処理部６３）と、を有することを要旨とする。
【００１８】
上述した通信システムの第２の特徴によれば、複数の光送信部のそれぞれと複数の無線受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を用いて、複数の受信信号から送信データ系列を導出する。これにより、光伝送区間でクロストークが生じても、信号処理によって、複数の受信信号から送信データ系列を導出することができるため、コストの増大を抑制しながら、光多重数を増やすことができる。
【００１９】
上述した通信システムの第２の特徴において、前記複数の光送信部は、前記無線端末から送信される情報に基づく前記チャネル特性を用いて、送信データ系列をプリコーディングし、前記複数の送信光信号は、前記プリコーディングされた送信データ系列を含む。
【００２０】
上述した通信システムの第２の特徴において、前記複数の送信光信号のそれぞれは、送信データ系列に加え、既知信号系列を含み、前記信号処理部は、前記複数の受信信号のそれぞれに含まれる既知信号系列に基づいて前記チャネル特性を推定する。
【００２１】
本発明に係る主基地局の特徴は、従基地局（従基地局３０Ａ）を介して、複数の無線受信部（無線受信部６２Ａ及び６２Ｂ）を有する無線端末（無線端末６０Ａ）との通信を行う主基地局（主基地局２０Ａ）であって、送信データ系列を含み、波長及び／又は偏光方向の異なる複数の送信光信号を送信する複数の光送信部（光送信部１Ａ及び１Ｂ）と、前記複数の送信光信号を合成して合成光信号を出力する光合成部（波長合波器３Ａ又は偏波合成器３Ｂ）と、を有し、前記複数の光送信部は、前記複数の光送信部のそれぞれと前記複数の無線受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を用いて、送信データ系列をプリコーディングし、前記複数の送信光信号は、前記プリコーディングされた送信データ系列を含む、ことを要旨とする。
【００２２】
本発明に係る従基地局の特徴は、波長及び／又は偏光方向の異なる複数の送信光信号を送信する複数の光送信部（光送信部１Ａ及び１Ｂ）を有する主基地局（主基地局２０Ａ）と、複数の無線受信部（無線受信部６２Ａ及び６２Ｂ）を有する無線端末（無線端末６０Ａ）との通信を中継する従基地局（従基地局３０Ａ）であって、前記主基地局からの合成光信号が入力されて、該入力された合成光信号を、前記複数の送信光信号に対応する複数の受信光信号に分離する光分離部（波長分波器４Ａ又は偏波分離器４Ｂ）と、前記複数の光送信部毎に設けられた複数の信号変換部（信号変換部３１Ａ及び３１Ｂ）と、を有し、前記複数の受信光信号のそれぞれは、前記複数の送信光信号のそれぞれの信号成分を含み、前記複数の信号変換部は、前記複数の受信光信号を複数の無線信号に変換して送信する、ことを要旨とする。
【００２３】
本発明に係る従基地局の特徴は、従基地局（従基地局３０Ａ）を介して、複数の光送信部（光送信部１Ａ及び１Ｂ）を有する主基地局（主基地局２０Ａ）との通信を行う無線端末（無線端末６０Ａ）であって、前記主基地局からの複数の無線信号を受信する複数の無線受信部（無線受信部６２Ａ及び６２Ｂ）と、前記複数の無線受信部により得られた複数の受信信号に基づいて、前記複数の光送信部のそれぞれと前記複数の無線受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を推定し、該推定したチャネル特性を用いて、前記複数の受信信号から送信データ系列を導出する信号処理部（信号処理部６３）と、を有することを要旨とする。
【００２４】
本発明に係る通信システムの第３の特徴は、無線端末（無線端末６０Ｂ）と、従基地局（従基地局３０Ｂ）と、前記従基地局を介して前記無線端末との通信を行う主基地局（主基地局２０Ｂ）と、を有する通信システムであって、前記無線端末は、送信データ系列を含む複数の無線信号を送信する複数の無線送信部（無線送信部６５Ａ及び６５Ｂ）を有し、前記従基地局は、前記複数の無線送信部毎に設けられ、前記複数の無線信号を受信して該受信した複数の無線信号を複数の送信光信号に変換する複数の信号変換部（信号変換部３２Ａ及び３２Ｂ）と、前記複数の送信光信号を合成して合成光信号を出力する光合成部（波長合波器３Ａ又は偏波合成器３Ｂ）と、を有し、前記複数の送信光信号は、波長及び／又は偏光方向が異なり、前記主基地局は、前記合成光信号が入力されて、該入力された合成光信号を、前記複数の送信光信号に対応する複数の受信光信号に分離する光分離部（波長分波器４Ａ又は偏波分離器４Ｂ）と、前記複数の信号変換部毎に設けられた複数の光受信部（光受信部２Ａ及び２Ｂ）と、を有し、前記複数の受信光信号のそれぞれは、前記複数の送信光信号のそれぞれの信号成分を含み、前記複数の光受信部は、前記複数の受信光信号に基づいて、前記複数の無線送信部のそれぞれと前記複数の光受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を推定し、該推定したチャネル特性を用いて、前記複数の受信光信号から前記送信データ系列を導出する、ことを要旨とする。
【００２５】
上述した通信システムの第３の特徴によれば、複数の無線送信部のそれぞれと複数の光受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を用いて、複数の受信光信号から送信データ系列を導出する。これにより、光伝送区間でクロストークが生じても、信号処理によって、複数の受信光信号から送信データ系列を導出することができるため、コストの増大を抑制しながら、光多重数を増やすことができる。
【００２６】
上述した通信システムの第３の特徴において、前記複数の無線送信部は、前記主基地局から送信される情報に基づく前記チャネル特性を用いて、送信データ系列をプリコーディングし、前記複数の無線信号は、前記プリコーディングされた送信データ系列を含む。
【００２７】
上述した通信システムの第３の特徴において、前記複数の無線信号のそれぞれは、送信データ系列に加え、既知信号系列を含み、前記複数の光受信部は、前記複数の受信光信号のそれぞれに含まれる既知信号系列に基づいて前記チャネル特性を推定する。
【００２８】
本発明に係る無線端末の特徴は、従基地局（従基地局３０Ｂ）を介して、複数の光受信部（光受信部２Ａ及び２Ｂ）を有する主基地局（主基地局２０Ｂ）との通信を行う無線端末（無線端末６０Ｂ）であって、送信データ系列を含む複数の無線信号を送信する複数の無線送信部（無線送信部６５Ａ及び６５Ｂ）を有し、前記複数の無線送信部は、前記複数の無線送信部のそれぞれと前記複数の光受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を用いて、送信データ系列をプリコーディングし、前記複数の送信光信号は、前記プリコーディングされた送信データ系列を含む、ことを要旨とする。
【００２９】
本発明に係る従基地局の特徴は、複数の無線信号を送信する複数の無線送信部（無線送信部６５Ａ及び６５Ｂ）を有する無線端末（無線端末６０Ｂ）と、複数の光受信部（光受信部２Ａ及び２Ｂ）を有する主基地局（主基地局２０Ｂ）との通信を中継する従基地局（従基地局３０Ｂ）であって、前記複数の無線送信部毎に設けられ、前記複数の無線信号を受信して該受信した複数の無線信号を複数の送信光信号に変換する複数の信号変換部（信号変換部３２Ａ及び３２Ｂ）と、前記複数の送信光信号を合成して合成光信号を出力する光合成部（波長合波器３Ａ又は偏波合成器３Ｂ）と、を有し、前記複数の送信光信号は、波長及び／又は偏光方向が異なる、ことを要旨とする。
【００３０】
本発明に係る主基地局の特徴は、従基地局（従基地局３０Ｂ）を介して、複数の無線送信部（無線送信部６５Ａ及び６５Ｂ）を有する無線端末（無線端末６０Ｂ）との通信を行う主基地局（主基地局２０Ｂ）であって、波長及び／又は偏光方向の異なる複数の送信光信号を合成して得られた合成光信号が入力されて、該入力された合成光信号を、前記複数の送信光信号に対応する複数の受信光信号に分離する光分離部（波長分波器４Ａ又は偏波分離器４Ｂ）と、前記複数の信号変換部毎に設けられた複数の光受信部（光受信部２Ａ及び２Ｂ）と、を有し、前記複数の受信光信号のそれぞれは、前記複数の送信光信号のそれぞれの信号成分を含み、前記複数の光受信部は、前記複数の受信光信号に基づいて、前記複数の無線送信部のそれぞれと前記複数の光受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を推定し、該推定したチャネル特性を用いて、前記複数の受信光信号から送信データ系列を導出する、ことを要旨とする。
【００３１】
本発明に係る通信システムの第４の特徴は、第１無線通信装置（無線通信装置７０）と、第１中継装置（中継装置４０）と、第２中継装置（中継装置５０）と、前記第１中継装置及び前記第２中継装置を介して前記第１無線通信装置との通信を行う第２無線通信装置（無線通信装置８０）と、を有する通信システムであって、前記第１無線通信装置は、送信データ系列を含む複数の無線信号を送信する複数の無線送信部（無線送信部６５Ａ及び６５Ｂ）を有し、前記第１中継装置は、前記複数の無線送信部毎に設けられ、前記複数の無線信号を受信して該受信した複数の無線信号を複数の送信光信号に変換する複数の第１信号変換部（信号変換部４１Ａ及び４１Ｂ）と、前記複数の送信光信号を合成して合成光信号を出力する光合成部（波長合波器３Ａ又は偏波合成器３Ｂ）と、を有し、前記複数の送信光信号は、波長及び／又は偏光方向が異なり、前記第２中継装置は、前記合成光信号が入力されて、該入力された合成光信号を、前記複数の送信光信号に対応する複数の受信光信号に分離する光分離部（波長合波器３Ａ又は偏波合成器３Ｂ）と、前記複数の第１信号変換部毎に設けられた複数の第２信号変換部（信号変換部５１Ａ及び５１Ｂ）と、を有し、前記複数の受信光信号のそれぞれは、前記複数の送信光信号のそれぞれの信号成分を含み、前記複数の第２信号変換部は、前記複数の受信光信号を複数の無線信号に変換して送信し、前記第２無線通信装置は、前記複数の第２信号変換部毎に設けられ、前記複数の無線信号を受信する複数の無線受信部（無線受信部６２Ａ及び６２Ｂ）と、前記複数の無線受信部により得られた複数の受信信号に基づいて、前記複数の無線送信部のそれぞれと前記複数の無線受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を推定し、該推定したチャネル特性を用いて、前記複数の受信信号から前記送信データ系列を導出する信号処理部（信号処理部６３）と、を有することを要旨とする。
【００３２】
上述した通信システムの第４の特徴によれば、複数の無線送信部のそれぞれと複数の無線受信部のそれぞれとの間のチャネル特性を用いて、複数の受信信号から送信データ系列を導出する。これにより、光伝送区間でクロストークが生じても、信号処理によって、複数の受信信号から送信データ系列を導出することができるため、コストの増大を抑制しながら、光多重数を増やすことができる。
【００３３】
上述した通信システムの第４の特徴において、前記複数の無線送信部は、前記第２無線通信装置から送信される情報に基づく前記チャネル特性を用いて、送信データ系列をプリコーディングし、前記複数の無線信号は、前記プリコーディングされた送信データ系列を含む。
【００３４】
上述した通信システムの第４の特徴において、前記複数の無線信号のそれぞれは、送信データ系列に加え、既知信号系列を含み、前記信号処理部は、前記複数の受信信号のそれぞれに含まれる既知信号系列に基づいて前記チャネル特性を推定する。
【００３５】
上述した通信システムの第１〜第４の特徴において、前記光合成部は、前記合成光信号を光ファイバ（光ファイバ７）の入力端に出力し、前記光分離部は、前記合成光信号が前記光ファイバの出力端から入力される。
【００３６】
上述した通信システムの第１〜第４の特徴において、前記光分離部は、前記複数の受信光信号のそれぞれについて、前記複数の送信光信号のそれぞれの信号成分の含有比率が異なる値になるように構成されている。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、コストの増大を抑制しながら、光多重数を増やすことができる通信システム、光通信装置、主基地局、従基地局、及び無線端末を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】光送信部の内部構成を示すブロック図である。
【図３】光受信部の内部構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態における図面において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付す。
【００４０】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係る通信システムについて説明する。
【００４１】
（通信システムの構成）
図１は、第１実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。第１実施形態に係る通信システムは、２波の波長多重伝送を行うように構成されているが、３波以上の波長多重伝送を行うように構成されてもよい。
【００４２】
図１に示すように、第１実施形態に係る通信システムは、送信側の光通信装置１００Ａと、受信側の光通信装置２００Ａと、を有する。光通信装置１００Ａは第１光通信装置に相当し、光通信装置２００Ａは第２光通信装置に相当する。光通信装置１００Ａ及び光通信装置２００Ａは、光ファイバ７を介して相互に接続されており、光ファイバ７を介した波長多重伝送を行う。
【００４３】
光通信装置１００Ａは、複数の光送信部１Ａ及び１Ｂと、波長合波器３Ａと、を有する。光通信装置２００Ａは、複数の光送信部１Ａ及び１Ｂ毎に設けられた複数の光受信部２Ａ及び２Ｂと、波長分波器４Ａと、を有する。波長合波器３Ａは光合成部に相当し、波長分波器４Ａは光分離部に相当する。なお、波長合波器３Ａ及び波長分波器４Ａのそれぞれは、例えば誘電体多層膜フィルタやＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating：アレイ導波路回折格子）で構成される。
【００４４】
光送信部１Ａは、送信データ系列ｘ１を含んで構成される波長λ１の送信光信号を送信する。光送信部１Ｂは、送信データ系列ｘ２を含んで構成される波長λ２の送信光信号を送信する。ここで、波長λ１及び波長λ２は相互に異なる波長である。
【００４５】
波長合波器３Ａは、光送信部１Ａが送信した波長λ１の送信光信号と、光送信部１Ｂが送信した波長λ２の送信光信号とが入力されて、該入力された各送信光信号を合成（合波）し、合成光信号を光ファイバ７の入力端に出力する。該合成光信号は、光ファイバ７を介して波長分波器４Ａに導かれる。
【００４６】
波長分波器４Ａは、光ファイバ７の出力端から合成光信号が入力されて、該入力された合成光信号を、複数の送信光信号の各波長に対応する複数の受信光信号に分離（分波）する。詳細には、波長分波器４Ａは、入力された合成光信号を、波長λ１の受信光信号と波長λ２の受信光信号とに分離し、波長λ１の受信光信号を光受信部２Ａに出力し、波長λ２の受信光信号を光受信部２Ａに出力する。
【００４７】
ただし、完全な分離が行われるわけではなく、互いの光信号が混ざってくる。すなわち、光受信部２Ａに入力される受信光信号においては、波長λ１の信号成分に対して波長λ２の信号成分が混入する。また、光受信部２Ｂに入力される受信光信号においては、波長λ２の信号成分に対して波長λ１の信号成分が混入する。
【００４８】
その結果、光受信部２Ａに入力される受信光信号に含まれる受信データ系列ｙ１は、送信データ系列ｘ１だけでなく、送信データ系列ｘ２も含む。また、光受信部２Ｂに入力される受信光信号に含まれる受信データ系列ｙ２は、送信データ系列ｘ２だけでなく、送信データ系列ｘ１も含む。
【００４９】
このようなクロストークを抑えるためには、波長分波器４Ａが誘電体多層膜を用いたフィルタで構成されている場合、誘電体膜の層数を増やさなければならないが、増やせば挿入損失も大きくなる。また波長間隔（例えば数nm以下）が狭いほどクロストークを抑えることが困難となる。本実施形態では、波長分波器４Ａは、クロストークを許容した構成としており、複数の受信光信号のそれぞれについて、複数の送信光信号のそれぞれの信号成分の含有比率が異なる値になるように構成されている。
【００５０】
複数の光受信部２Ａ及び２Ｂは、波長分波器４Ａから入力される複数の受信光信号に基づいて、複数の光送信部１Ａ及び１Ｂのそれぞれと複数の光受信部２Ａ及び２Ｂのそれぞれとの間のチャネル特性を推定し、該推定したチャネル特性を用いて、該複数の受信光信号から送信データ系列を導出する。本実施形態では、チャネル特性としてインパルス応答を使用するが、これに限定されるものではない。複数の光受信部２Ａ及び２Ｂの動作の詳細については後述する。
【００５１】
次に、光送信部１Ａ及び１Ｂの内部構成を説明する。光送信部１Ｂは光送信部１Ａと同様に構成されているため、ここでは光送信部１Ａについて説明する。図２は、光送信部１Ａの内部構成を示すブロック図である。光送信部１Ａは、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調に対応した構成を有する。
【００５２】
図２に示すように、光送信部１Ａは、変調部１１１と、Ｓ／Ｐ変換部１１２と、チャネル推定用系列付加部１１３と、ＩＦＦＴ部１１４と、ＧＩ付加部１１５と、Ｐ／Ｓ変換部１１６と、電気−光変換部１１７とを有する。
【００５３】
変調部１１１は、入力される送信データ系列ｘ１を一次変調、すなわちシンボルにマッピングしてＳ／Ｐ変換部１１２に出力する。
【００５４】
Ｓ／Ｐ変換部１１２は、一次変調後の送信データ系列ｘ１をシリアルデータからパラレルデータに変換してチャネル推定用系列付加部１１３に出力する。
【００５５】
チャネル推定用系列付加部１１３は、パラレルデータに変換した送信データ系列ｘ１に対してチャネル推定用の既知信号系列を付加してＩＦＦＴ部１１４に出力する。本実施形態では、チャネル推定用の既知信号系列として、Ｍ系列信号を使用する。
【００５６】
ＩＦＦＴ部１１４は、既知信号系列を付加した送信データ系列ｘ１に対して、二次変調としての逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を施してＧＩ付加部１１５に出力する。
【００５７】
ＧＩ付加部１１５は、ＩＦＦＴ後の既知信号系列及び送信データ系列ｘ１に対してガードインターバル（ＧＩ）を付加してＰ／Ｓ変換部１１６に出力する。
【００５８】
Ｐ／Ｓ変換部１１６は、ＧＩを付加した既知信号系列及び送信データ系列ｘ１をパラレルデータからシリアルデータに変換し、ＯＦＤＭ信号として電気−光変換部１１７に出力する。
【００５９】
電気−光変換部１１７は、入力されるＯＦＤＭ信号を電気信号から光信号に変換し、送信光信号として波長合波器３Ａに出力する。詳細には、電気−光変換部１１７は、半導体レーザ素子とその駆動回路から構成される。
【００６０】
次に、光受信部２Ａ及び２Ｂの内部構成を説明する。光受信部２Ｂは光受信部２Ａと同様に構成されているため、ここでは光受信部２Ａについて説明する。図３は、光受信部２Ａの内部構成を示すブロック図である。
【００６１】
図３に示すように、光受信部２Ａは、光−電気変換部２１１と、Ｓ／Ｐ変換部２１２と、ＧＩ除去部２１３と、ＦＦＴ部２１４と、系列分離部２１５と、チャネル推定部２１６と、位相補償部２１７と、Ｐ／Ｓ変換部２１８と、復調部２１９とを有する。
【００６２】
光−電気変換部２１１は、波長分波器４Ａから受信光信号が入力されて、該入力された受信光信号を光信号から電気信号に変換する。詳細には、光−電気変換部２１１は、Ｐｉｎフォトダイオードとその受光回路、プリアンプから構成される。
【００６３】
Ｓ／Ｐ変換部２１２は、光−電気変換部２１１から受信信号（ＯＦＤＭ信号）が入力されて、該入力された受信信号をシリアルデータからパラレルデータに変換してＧＩ除去部２１３に出力する。該ＯＦＤＭ信号は、受信データ系列ｙ１と、光送信部１Ａ及び１Ｂのそれぞれの各既知信号系列と、ＧＩとを含む。
【００６４】
ＧＩ除去部２１３は、パラレルデータに変換した受信信号からＧＩを除去してＦＦＴ部２１４に出力する。
【００６５】
ＦＦＴ部２１４は、ＧＩを除去した受信信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施して系列分離部２１５に出力する。
【００６６】
系列分離部２１５は、ＦＦＴ後の受信信号を、受信データ系列ｙ１と既知信号系列とに分離し、既知信号系列をチャネル推定部２１６に出力する。
【００６７】
チャネル推定部２１６は、系列分離部２１５から入力される既知信号系列に基づいて、伝送路（チャネル）の特性を推定するチャネル推定を行う。詳細には、光送信部１Ａの既知信号系列に基づいて、光送信部１Ａと光受信部２Ａとの間のチャネルのインパルス応答ａを算出する。また、光送信部１Ｂの既知信号系列に基づいて、光送信部１Ｂと光受信部２Ａとの間のチャネルのインパルス応答ｂを算出する。
【００６８】
一方、光受信部２Ｂでは、光送信部１Ａの既知信号系列に基づいて、光送信部１Ａと光受信部２Ｂとの間のチャネルのインパルス応答ｃを算出する。また、光送信部１Ｂの既知信号系列に基づいて、光送信部１Ｂと光受信部２Ｂとの間のチャネルのインパルス応答ｄを算出する。
【００６９】
これらのインパルス応答（チャネル特性）は、系列分離部２１５に入力される。系列分離部２１５は、各インパルス応答からなるチャネル応答行列の逆行列を用いて、受信データ系列ｙ１から送信データ系列ｘ１を導出し、該送信データ系列ｘ１を位相補償部２１７に出力する。
【００７０】
位相補償部２１７は、チャネル推定部２１６によるチャネル推定結果を用いて、系列分離部２１５から入力される送信データ系列ｘ１に位相補償を施して、位相補償後の送信データ系列ｘ１をＰ／Ｓ変換部２１８に出力する。
【００７１】
Ｐ／Ｓ変換部２１８は、位相補償後の送信データ系列ｘ１をパラレルデータからシリアルデータに変換して復調部２１９に出力する。
【００７２】
復調部２１９は、送信データ系列ｘ１に対応するシンボルを復調して、復調された送信データ系列ｘ１を出力する。
【００７３】
（通信システムの動作）
次に、図１を参照しながら、第１実施形態に係る通信システムの動作を説明する。
【００７４】
図１に示すように、光送信部１Ａと光受信部２Ａとの間のチャネルのインパルス応答ａと、光送信部１Ｂと光受信部２Ａとの間のチャネルのインパルス応答ｂと、光送信部１Ａと光受信部２Ｂとの間のチャネルのインパルス応答ｃと、光送信部１Ｂと光受信部２Ｂとの間のチャネルのインパルス応答ｄとからなる信号伝達特性（以下、「チャネル応答行列」と呼ぶ）Ｈを考える。
【００７５】
チャネル応答行列Ｈ＝［ａ，ｂ；ｃ，ｄ］とし、送信データ系列Ｘ＝［ｘ1，ｘ２］とし、受信データ系列Ｙ＝［ｙ１，ｙ２］とすると、Ｙ＝Ｈ＊Ｘで表せる。この式から送信データ系列Xを求める。
【００７６】
例えば、光受信部２Ａには、λ１の信号成分が８０％、λ２の信号成分が３０％の比率で混在するものとし、光受信部２Ｂには、λ１の信号成分が２０％、λ２の信号成分が７０％の比率で混在する場合を想定する。
【００７７】
このとき、
ｙ１＝ａ＊λ１＋ｂ＊λ２  
ｙ２＝ｃ＊λ１＋ｄ＊λ２  
ここで、ａ＝０．８、ｂ＝０．３、ｃ＝０．２、ｄ＝０．７である。この場合Ｒａｎｋ（Ａ）＝２となる。
【００７８】
Rank(A)とは、行列Aの階数である。本実施形態のように２波の場合には、Ｒａｎｋ（Ａ）＝２となることが、λ１の信号成分（送信データ系列ｘ１）と、λ２の信号成分（送信データ系列ｘ２）とを分離できる条件となる。
【００７９】
Ｒａｎｋ（Ａ）＝１の場合というのは、波長分波器４Ａを例えば３ｄＢカプラで置き換えて、光受信部２Ａ及び２Ｂのそれぞれに入力される各信号成分の比率が等しくなる場合であって、本実施形態ではこれを除外する。
【００８０】
チャネル応答行列Ｈの逆行列をｉｎｖ（Ｈ）とすれば、
Ｘ＝ｉｎｖ（Ｈ）＊Ｙ               （式１）
となって、送信データ系列Xを求めることができる。ただし、システム雑音を省略している。ここでは、チャネル応答行列Ｈは装置間のばらつきなどもあり、変動すると考えて、リアルタイムに、あるいは定期的にチャネル応答行列Ｈを求める。
【００８１】
上述したように、既知信号系列としてのＭ系列信号を用いて、チャネル毎にインパルス応答を求めることで、チャネル応答行列Ｈを得ることができる。インパルス応答は、Ｍ系列信号の自己相関を取ることで求めることができる。尚、（式１）のようにチャネル応答行列Ｈの逆行列ｉｎｖ（Ｈ）を用いて、送信データ系列Xを求める方法はZF(Zero Forcing)法と呼ばれている。それ以外で送信データ系列Xを求める方法としてはＭＭＳＥ法などがある。
【００８２】
なお、上記ではチャネル応答行列Ｈの要素ａ，ｂ，ｃ，ｄは実数で扱っているが、変調方式によっては複素数で扱う場合があるが説明を簡単にするため省略している。
【００８３】
以上のようにして、クロストークがあっても、送信データ系列ｘ１及びｘ２を導出することができる。
【００８４】
通常の波長分波器４Ａのクロストークの規格は−３０ｄＢ（１／１０００）ほどであるが、本実施形態では０．２／０．８＝−６ｄＢでも動作できる。すなわち、Ｒａｎｋ（Ａ）＝２とするために、波長分波器４Ａは必要であるが、従来に比してクロストークを考慮しなくてよいので、波長分波器４Ａの製造は容易になる。
【００８５】
ここで、波長分波器４Ａ及びＲａｎｋについて検討する。Ｒａｎｋ（Ａ）はＡの列ベクトルの線型独立なものの最大個数として定義される。波長分波器４Ａにおいて、各波長についてのフィルタ特性が、例えばガウシャン形状で同じ形をしている場合が考えられる。一般にＡＷＧを用いたフィルタなどがガウシャン形状である。この形の場合、各波長のクロストークは同じ、すなわち隣接する波長の光信号が相互に同じ割合で混合すると考えられる。
【００８６】
このとき、
ｙ１＝ａ＊λ１＋ｂ＊λ２ 
ｙ２＝ｃ＊λ１＋ｄ＊λ２ 
として、挿入損失が全くないとしたら、
ａ＋ｃ＝１， ｃ＝１−a, 
ｂ＋ｄ＝１， ｄ＝１−b, 
Ａ＝［ａ，  ｂ；  １−ａ，  １−ｂ］
第1列ベクトルｖ１＝［ａ，ｂ］, 第２列ベクトルｖ２＝［１−ａ，１−ｂ］、これらのベクトルはａ＝０．５、ｂ＝０．５の時は一次従属となり、それ以外は線形独立である。すなわち、通常のガウシャン形状フィルタの場合、２波のフィルタならＲａｎｋ＝２となる。
【００８７】
また、ガウシャン形状でない、例えば多層膜フィルタを考えた場合、隣接波長の光信号が相互に同じ割合で混合する場合の方が少なくなるので、行列Ａの列ベクトルは線型独立になると考えられる。従って、通常のフィルタを使えばＲａｎｋ＝２となる。
【００８８】
また、ａ＝０．５，ｂ＝０．５の条件というのは、光強度を５０％ずつに分けた状態、すなわち３ｄＢカプラ等を用いて分波した状態である。この場合は本条件から除外する必要がある。
【００８９】
次に、許容されるクロストークを検討する。すなわちａ，ｂの値の許容範囲を検討する。本実施形態では、チャネル応答行列の逆行列を使うので、システムの雑音を増幅する可能性がある。雑音Ｎ＝［ｎ１，ｎ２］とすると、雑音はｉｎｖ（Ｈ）倍される。
【００９０】
すなわち式（１）は雑音を加味してすると式（２）で表すことができる。
【００９１】
Ｘ＝ｉｎｖ（Ｈ）＊（Ｙ＋Ｎ）              （式２）
第１の例として、
ａ＝０．９，  ｃ＝０．１
ｂ＝０．１，  ｄ＝０．９
Ａ＝  ［０．９，  ０．１；  ０．１，  ０．９］
Ｒａｎｋ（Ａ）＝２
ｉｎｖ（Ａ）＝［１．１２５，−０．１２５；−０．１２５，１．１２５］
すなわち、雑音は約１．２倍され、雑音が２０％増えることになる。
【００９２】
第２の例として、
ａ＝０．９９，  ｃ＝０．０１
ｂ＝０．０１，  ｄ＝０．９９
Ａ＝  ［０．９９，  ０．０１；  ０．０１，  ０．９９］
Ｒａｎｋ（Ａ）＝２
ｉｎｖ（Ａ）＝［１．０１０２０４，−０．０１０２０４；−０．０１０２０４，１．０１０２０４］
すなわち、雑音は約１．０２倍され、雑音が２％増えることになる。
【００９３】
これらから、システム雑音を抑えるためには、ｃ／ａ，ｃ／ｄを大きくするのは問題であり、1／１０（−１０ｄＢ）以下にするのが適当である。このようにチャネル応答行列の逆行列を使う方法は、雑音強調問題があるので、雑音強調の少ないＭＭＳＥ法によって送信データ系列を求めてもよい。
【００９４】
（第１実施形態に係る効果）
以上説明したように、第１実施形態によれば、複数の光送信部１Ａ及び１Ｂのそれぞれと複数の光受信部２Ａ及び２Ｂのそれぞれとの間のインパルス応答からなるチャネル応答行列Ｈを用いて、複数の受信光信号から送信データ系列ｘ１及びｘ２を導出する。このように、無線通信システムにおけるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）伝送のような信号処理を行うことによって、光伝送区間でクロストークが生じても送信データ系列ｘ１及びｘ２を得ることができる。
【００９５】
したがって、従来の波長多重伝送に比べて、波長分波器４Ａに要求される特性が緩和されるため、波長分波器４Ａを低損失で安価なものとすることができ、従来に比べ低コストで大容量伝送が可能となる。光送信部１Ａ及び１Ｂの波長変動も吸収できるため、管理手段（ペルチェなど）が不要となる。
【００９６】
さらに、変調方式を問わないので、バックホールの伝送容量を高めるために最適である。例えば、本実施形態に係る波長多重伝送方式とＯＦＤＭ変調方式などとを組み合わせることにより、大容量伝送が可能となる。
【００９７】
（第１実施形態の変更例）
上述した第１実施形態では、送信データ系列Ｘを求めるための信号処理を受信側の光通信装置２００Ａで行っていたが、送信側の光通信装置１００Ａにおいて以下のような信号処理を行ってもよい。
【００９８】
本変更例に係る光通信装置１００Ａの光送信部１Ａ及び１Ｂは、光通信装置２００Ａから送信される情報に基づくチャネル特性（チャネル応答行列Ｈ）を用いて、送信データ系列をプリコーディングし、プリコーディングした送信データ系列を送信光信号に含めて送信する。
【００９９】
光通信装置２００Ａは、チャネル応答行列Ｈを示す情報を光通信装置１００Ａにフィードバックし、光通信装置１００Ａの光送信部１Ａ及び１Ｂは、光通信装置２００Ａから受信した情報を用いて、次のようなプリコーディング処理を行う。例えば、プリコード後の送信データ系列をｉｎｖ（Ｈ）＊Ｘとするようにプリコーディングすれば、受信データ系列はＹ＝Ｈ＊ｉｎｖ（Ｈ）＊Ｘ＝Ｘとなる。このように、受信データ系列は、プリコード前の送信データ系列に一致する。
【０１００】
なお、の光送信部１Ａ及び１Ｂのそれぞれにおいて、プリコーディング処理、すなわちチャネル応答行列Ｈの逆行列ｉｎｖ（Ｈ）を送信データ系列Ｘに乗ずる処理を行う機能は、例えば図２に示したチャネル推定用系列付加部１１３に持たせることができる。
【０１０１】
あるいは、光通信装置２００Ａは、既知信号系列を光通信装置１００Ａに送信し、光通信装置１００Ａは、光通信装置２００Ａから受信した既知信号系列からチャネル特性（チャネル応答行列Ｈ）を求め、該チャネル特性（チャネル応答行列Ｈ）を用いて上記のようなプリコーディング処理を行ってもよい。
【０１０２】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態に係る通信システムについて説明する。ただし、重複した説明を省略するために、上述した実施形態との相違点を主として説明する。
【０１０３】
図４は、第２実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。第２実施形態に係る通信システムは、２偏波の偏波多重伝送を行うように構成されているが、３偏波以上の偏波多重伝送を行うように構成されてもよい。
【０１０４】
図４に示すように、第２実施形態に係る通信システムは、送信側の光通信装置１００Ｂと、受信側の光通信装置２００Ｂと、を有する。光通信装置１００Ｂ及び光通信装置２００Ｂは、光ファイバ７を介して相互に接続されており、光ファイバ７を介した偏波多重伝送を行う。光通信装置１００Ｂは第１光通信装置に相当し、光通信装置２００Ｂは第２光通信装置に相当する。
【０１０５】
光通信装置１００Ｂは、複数の光送信部１Ａ及び１Ｂと、偏波合成器３Ｂと、を有する。光通信装置２００Ｂは、複数の光送信部１Ａ及び１Ｂ毎に設けられた複数の光受信部２Ａ及び２Ｂと、偏波分離器４Ｂと、を有する。偏波合成器３Ｂは光合成部に相当し、偏波分離器４Ｂは光分離部に相当する。なお、偏波合成器３Ｂとしては、例えば入射される定偏波光を一軸性複屈折結晶を用いて偏波による合成を行うものが使用できる。偏波分離器４Ｂとしては、例えば偏光ビームスプリッタ(ＰＢＳ)を用いたものが使用できる。
【０１０６】
光送信部１Ａは、送信データ系列ｘ１を含んで構成される水平偏波ｐ１の送信光信号を送信する。光送信部１Ｂは、送信データ系列ｘ２を含んで構成される垂直偏波ｐ２の送信光信号を送信する。ここで、水平偏波ｐ１及び垂直偏波ｐ２は偏光方向が互いに９０°異なる。
【０１０７】
偏波合成器３Ｂは、光送信部１Ａが送信した水平偏波ｐ１の送信光信号と、光送信部１Ｂが送信した垂直偏波ｐ２の送信光信号とが入力されて、該入力された各送信光信号を合成し、合成光信号を光ファイバ７の入力端に出力する。該合成光信号は、光ファイバ７を介して偏波分離器４Ｂに導かれる。
【０１０８】
偏波分離器４Ｂは、光ファイバ７の出力端から合成光信号が入力されて、該入力された合成光信号を、複数の送信光信号の各波長に対応する複数の受信光信号に分離（分波）する。詳細には、偏波分離器４Ｂは、入力された合成光信号を、水平偏波ｐ１の受信光信号と垂直偏波ｐ２の受信光信号とに分離し、水平偏波ｐ１の受信光信号を光受信部２Ａに出力し、垂直偏波ｐ２の受信光信号を光受信部２Ａに出力する。
【０１０９】
ただし、完全な分離が行われるわけではなく、互いの光信号が混ざってくる。すなわち、光受信部２Ａに入力される受信光信号においては、水平偏波ｐ１の信号成分に対して垂直偏波ｐ２の信号成分が混入する。また、光受信部２Ｂに入力される受信光信号においては、垂直偏波ｐ２の信号成分に対して水平偏波ｐ１の信号成分が混入する。
【０１１０】
その結果、光受信部２Ａに入力される受信光信号に含まれる受信データ系列ｙ１は、送信データ系列ｘ１だけでなく、送信データ系列ｘ２も含む。また、光受信部２Ｂに入力される受信光信号に含まれる受信データ系列ｙ２は、送信データ系列ｘ２だけでなく、送信データ系列ｘ１も含む。
【０１１１】
本実施形態では、偏波分離器４Ｂは、クロストークを許容した構成としており、複数の受信光信号のそれぞれについて、複数の送信光信号のそれぞれの信号成分の含有比率が異なる値になるように構成されている。
【０１１２】
複数の光受信部２Ａ及び２Ｂは、偏波分離器４Ｂから入力される複数の受信光信号に基づいて、複数の光送信部１Ａ及び１Ｂのそれぞれと複数の光受信部２Ａ及び２Ｂのそれぞれとの間のチャネル特性を推定し、該推定したチャネル特性を用いて、該複数の受信光信号から送信データ系列を導出する。
【０１１３】
その他の構成及び動作については、第１実施形態と同様である。すなわち、複数の光受信部２Ａ及び２Ｂは、チャネル応答行列Ｈを求め、チャネル応答行列Ｈの逆行列ｉｎｖ（Ｈ）を受信データ系列Ｙに乗ずる処理を行うことによって、送信データ系列Ｘを導出する。
【０１１４】
以上説明したように、第２実施形態によれば、複数の光送信部１Ａ及び１Ｂのそれぞれと複数の光受信部２Ａ及び２Ｂのそれぞれとの間のチャネル特性を用いて、複数の受信光信号から送信データ系列を導出する。これにより、クロストークが生じても、信号処理によって、複数の受信光信号から送信データ系列を導出することができるため、コストの増大を抑制しながら、光多重数を増やすことができる。
【０１１５】
また、チャネル応答行列Ｈを常時又は定期的に求めて、逆行列ｉｎｖ（Ｈ）を常時又は定期的に更新することによって、偏波の変動に対しても対応できる。さらに、従来の波長多重伝送に比べて、偏波分離器４Ｂに要求される特性が緩和されるため、偏波分離器４Ｂを低損失で安価なものとすることができ、従来に比べ低コストで大容量伝送が可能となる。光送信部１Ａ及び１Ｂの偏波変動も吸収できるため、管理手段（ペルチェなど）が不要となる。
【０１１６】
なお、本実施形態についても、上述した第１実施形態の変更例と同様に、送信側の光通信装置１００Ａにおいてプリコーディングを行う構成としてもよい。
【０１１７】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態に係る通信システムについて説明する。ただし、重複した説明を省略するために、上述した実施形態との相違点を主として説明する。
【０１１８】
第３実施形態は、主基地局から離れた場所に従基地局を設置し、主基地局と従基地局とを光ファイバを介して接続し、主基地局が従基地局を介して無線端末との通信を行う通信システムに関する。例えば、１つの主基地局に対して複数の従基地局を接続し、各従基地局をビル内の各フロアに設置することで、ビル内の不感地帯を解消することができる。このような従基地局は、ＲＯＦ(Radio on fiber)リモート基地局と称されることがある。
【０１１９】
第３実施形態では、下りリンク（基地局から無線端末への方向）の通信を主として説明する。
【０１２０】
図５は、第３実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。第３実施形態に係る通信システムは、光伝送区間において、２波の波長多重伝送を行うように構成されているが、３波以上の波長多重伝送を行うように構成されてもよい。また、波長多重伝送と併用して、あるいは波長多重伝送に代えて、偏波多重伝送を行うように構成されてもよい。
【０１２１】
図５に示すように、第３実施形態に係る通信システムは、主基地局２０Ａと、従基地局３０Ａと、従基地局３０Ａを介して主基地局２０Ａとの通信を行う無線端末６０Ａと、を有する。主基地局２０Ａ及び従基地局３０Ａは、光ファイバ７を介して相互に接続されており、光ファイバ７を介した波長多重伝送を行う。本実施形態では、無線端末６０Ａは、下りリンクのＭＩＭＯ伝送をサポートしている。
【０１２２】
主基地局２０Ａは、複数の光送信部１Ａ及び１Ｂと、波長合波器３Ａと、を有する。光送信部１Ａ及び１Ｂのそれぞれは、第１実施形態と同様に構成されている。波長合波器３Ａは、第１実施形態と同様に構成されている。すなわち、波長合波器３Ａは、光送信部１Ａが送信した波長λ１の送信光信号と、光送信部１Ｂが送信した波長λ２の送信光信号とが入力されて、該入力された各送信光信号を合成（合波）し、合成光信号を光ファイバ７の入力端に出力する。
【０１２３】
従基地局３０Ａは、複数の光送信部１Ａ及び１Ｂ毎に設けられた複数の信号変換部３１Ａ及び３１Ｂと、波長分波器４Ａと、を有する。信号変換部３１Ａは、光−電気変換部１０Ａと、パワーアンプ（ＰＡ）１１Ａと、送信アンテナ１２Ａと、を有する。信号変換部３１Ｂは、光−電気変換部１０Ｂと、ＰＡ１１Ｂと、送信アンテナ１２Ｂと、を有する。
【０１２４】
波長分波器４Ａは、光ファイバ７の出力端から合成光信号が入力されて、該入力された合成光信号を、複数の送信光信号の各波長に対応する複数の受信光信号に分離（分波）する。詳細には、波長分波器４Ａは、入力された合成光信号を、波長λ１の受信光信号と波長λ２の受信光信号とに分離し、波長λ１の受信光信号を光−電気変換部１０Ａに出力し、波長λ２の受信光信号を光−電気変換部１０Ｂに出力する。本実施形態では、波長分波器４Ａは、第１実施形態と同様に、クロストークを許容した構成としており、複数の受信光信号のそれぞれについて、複数の送信光信号のそれぞれの信号成分の含有比率が異なる値になるように構成されている。
【０１２５】
信号変換部３１Ａにおいて、光−電気変換部１０Ａは、波長分波器４Ａから入力される受信光信号を電気信号に変換してＰＡ１１Ａに出力する。ＰＡ１１Ａは、光−電気変換部１０Ａから入力される電気信号を増幅して送信アンテナ１２Ａに出力する。送信アンテナ１２Ａは、ＰＡ１１Ａから入力される電気信号を無線信号に変換して無線区間に出力する。このように、信号変換部３１Ａは、信号の復調や変調を行わずに、光信号を無線信号に変換するように構成されている。ここで、送信周波数の変換などが必要な場合はアップコンバータなどを用いて周波数変換を行うが、必要に応じて対応すればよい。
【０１２６】
また、信号変換部３１Ｂにおいて、光−電気変換部１０Ｂは、波長分波器４Ｂから入力される受信光信号を電気信号に変換してＰＡ１１Ｂに出力する。ＰＡ１１Ｂは、光−電気変換部１０Ｂから入力される電気信号を増幅して送信アンテナ１２Ｂに出力する。送信アンテナ１２Ｂは、ＰＡ１１Ｂから入力される電気信号を無線信号に変換して無線区間に出力する。このように、信号変換部３１Ｂは、信号の復調や変調を行わずに、光信号を無線信号に変換するように構成されている。ここで、送信周波数の変換などが必要な場合はアップコンバータなどを用いて周波数変換を行うが、必要に応じて対応すればよい。
【０１２７】
無線端末６０Ａは、複数の信号変換部３１Ａ及び３１Ｂ毎に設けられた複数の無線受信部６２Ａ及び６２Ｂと、信号処理部６３と、を有する。無線受信部６２Ａには受信アンテナ６１Ａが接続され、無線受信部６２Ｂには受信アンテナ６１Ｂが接続されている。
【０１２８】
受信アンテナ６１Ａは、複数の信号変換部３１Ａ及び３１Ｂのそれぞれが送信した無線信号を受信して無線受信部６２Ａに出力する。無線受信部６２Ａは、受信アンテナ６１Ａが受信した信号を増幅及び復調して信号処理部６３に出力する。
【０１２９】
同様に、受信アンテナ６１Ｂは、複数の信号変換部３１Ａ及び３１Ｂのそれぞれが送信した無線信号を受信して無線受信部６２Ｂに出力する。無線受信部６２Ｂは、受信アンテナ６１Ｂが受信した信号を増幅及び復調して信号処理部６３に出力する。
【０１３０】
信号処理部６３は、複数の無線受信部６２Ａ及び６２Ｂにより得られた複数の受信信号に含まれる既知信号系列に基づいて、複数の光送信部１Ａ及び１Ｂのそれぞれと複数の無線受信部６２Ａ及び６２Ｂのそれぞれとの間のチャネル特性を推定し、該推定したチャネル特性を用いて、複数の受信信号に含まれる受信データ系列Ｙから送信データ系列Ｘを導出する。
【０１３１】
詳細には、本実施形態では、信号処理部６３は、光伝送区間のチャネル特性（チャネル応答行列Ｈ１）と、無線伝送区間のチャネル特性（チャネル応答行列Ｈ２）と、を含めた全体のチャネル特性Ｈ＝Ｈ１＊Ｈ２を求めて、第１実施形態で説明したチャネル応答行列Ｈと同様に取り扱う。これにより、第１実施形態と同様に、信号処理部６３は、複数の無線受信部６２Ａ及び６２Ｂにより得られた複数の受信信号に含まれる受信データ系列Ｙに対し、チャネル応答行列Ｈの逆行列ｉｎｖ（Ｈ）を乗ずる処理を行うことによって、送信データ系列Ｘを導出する。
【０１３２】
以上説明したように、第３実施形態によれば、複数の光送信部１Ａ及び１Ｂのそれぞれと複数の無線受信部６２Ａ及び６２Ｂのそれぞれとの間のチャネル特性を用いて、複数の受信信号から送信データ系列を導出する。これにより、光伝送区間でクロストークが生じても、信号処理によって、複数の受信信号から送信データ系列を導出することができるため、コストの増大を抑制しながら、光多重数を増やすことができる。
【０１３３】
また、マルチアンテナの従基地局３０Ａを使用する場合でも、主基地局２０Ａと従基地局３０Ａとを繋ぐ光ファイバ７は１本でよく、なおかつ厳密な波長管理が不要となる効果がある。よって、従基地局３０Ａのアンテナ増設などでアンテナ数が増えても、光ファイバを増設する必要がない。
【０１３４】
（第３実施形態の変更例）
上述した第３実施形態では、送信データ系列Ｘを求めるための信号処理を受信側の無線端末６０Ａで行っていたが、送信側の主基地局２０Ａにおいて、第１実施形態の変更例と同様に、プリコーディング処理を行ってもよい。
【０１３５】
無線端末６０Ａは、チャネル応答行列Ｈを示す情報を主基地局２０Ａにフィードバックし、主基地局２０Ａの光送信部１Ａ及び１Ｂは、無線端末６０Ａから受信した情報を用いて、次のようなプリコーディング処理を行う。例えば、プリコード後の送信データ系列をｉｎｖ（Ｈ）＊Ｘとするようにプリコーディングすれば、受信データ系列はＹ＝Ｈ＊ｉｎｖ（Ｈ）＊Ｘ＝Ｘとなる。このように、受信データ系列は、プリコード前の送信データ系列に一致する。
【０１３６】
あるいは、無線端末６０Ａは、既知信号系列を主基地局２０Ａに送信し、主基地局２０Ａは、無線端末６０Ａから送信された既知信号系列からチャネル特性（チャネル応答行列Ｈ）を求め、該チャネル特性（チャネル応答行列Ｈ）を用いてプリコーディング処理を行ってもよい。
【０１３７】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態に係る通信システムについて説明する。ただし、重複した説明を省略するために、上述した実施形態との相違点を主として説明する。
【０１３８】
第４実施形態は、第３実施形態と同様に、ＲＯＦリモート基地局を用いた通信システムに関する。第４実施形態では、上りリンク（無線端末から基地局への方向）の通信を主として説明する。
【０１３９】
図６は、第４実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。第４実施形態に係る通信システムは、光伝送区間において、２波の波長多重伝送を行うように構成されているが、３波以上の波長多重伝送を行うように構成されてもよい。また、波長多重伝送と併用して、あるいは波長多重伝送に代えて、偏波多重伝送を行うように構成されてもよい。
【０１４０】
図６に示すように、第４実施形態に係る通信システムは、無線端末６０Ｂと、従基地局３０Ｂと、従基地局３０Ｂを介して無線端末６０Ｂとの通信を行う主基地局２０Ｂと、を有する。主基地局２０Ｂ及び従基地局３０Ｂは、光ファイバ７を介して相互に接続されており、光ファイバ７を介した波長多重伝送を行う。本実施形態では、無線端末６０Ｂは、上りリンクのＭＩＭＯ伝送をサポートしている。
【０１４１】
無線端末６０Ｂは、複数の無線送信部６５Ａ及び６５Ｂと、信号処理部６４と、を有する。無線送信部６５Ａには送信アンテナ６６Ａが接続され、無線送信部６５Ｂには送信アンテナ６６Ｂが接続されている。
【０１４２】
信号処理部６４は、送信データ系列ｘ１を含む電気信号（送信信号）を無線送信部６５Ａに出力し、送信データ系列ｘ２を含む電気信号（送信信号）を無線送信部６５Ｂに出力する。無線送信部６５Ａ及び６５Ｂのそれぞれは、図２に示した光送信部１Ａのうち電気−光変換部１１７を除いた構成を有しており、信号処理部６４から入力された送信データ系列に対して既知信号系列の付加及びＯＦＤＭ変調等を施す。送信アンテナ６６Ａは、無線送信部６５Ａから入力された電気信号を無線信号に変換して出力し、送信アンテナ６６Ｂは、無線送信部６５Ｂから入力された電気信号を無線信号に変換して出力する。
【０１４３】
従基地局３０Ｂは、複数の無線送信部６５Ａ及び６５Ｂ毎に設けられた複数の信号変換部３２Ａ及び３２Ｂと、波長合波器３Ａと、を有する。信号変換部３２Ａは、受信アンテナ１５Ａと、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）１４Ａと、電気−光変換部１３Ａと、を有する。信号変換部３２Ｂは、受信アンテナ１５Ｂと、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）１４Ｂと、電気−光変換部１３Ｂと、を有する。
【０１４４】
信号変換部３２Ａにおいて、受信アンテナ１５Ａは、複数の無線送信部６５Ａ及び６５Ｂのそれぞれが送信した無線信号を受信してＬＮＡ１４Ａに出力する。ＬＮＡ１４Ａは、受信アンテナ１５Ａから入力される電気信号を増幅して電気−光変換部１３Ａに出力する。電気−光変換部１３Ａは、ＬＮＡ１４Ａから入力される電気信号を、波長λ１の光信号（送信光信号）に変換して出力する。このように、信号変換部３２Ａは、信号の復調や変調を行わずに、無線信号を光信号に変換するように構成されている。ここで、周波数の変換などが必要な場合はダウンコンバータなどを用いて周波数変換を行うが、必要に応じて対応すればよい。
【０１４５】
同様に、信号変換部３２Ｂにおいて、受信アンテナ１５Ｂは、複数の無線送信部６５Ａ及び６５Ｂのそれぞれが送信した無線信号を受信してＬＮＡ１４Ｂに出力する。ＬＮＡ１４Ｂは、受信アンテナ１５Ｂから入力される電気信号を増幅して電気−光変換部１３Ａに出力する。電気−光変換部１３Ｂは、ＬＮＡ１４Ｂから入力される電気信号を、波長λ２の光信号（送信光信号）に変換して出力する。このように、信号変換部３２Ｂは、信号の復調や変調を行わずに、無線信号を光信号に変換するように構成されている。ここで、周波数の変換などが必要な場合はダウンコンバータなどを用いて周波数変換を行うが、必要に応じて対応すればよい。
【０１４６】
波長合波器３Ａは、電気−光変換部１３Ａから入力される波長λ１の送信光信号と、電気−光変換部１３Ｂから入力される波長λ２の送信光信号とが入力されて、該入力された各送信光信号を合成（合波）し、合成光信号を光ファイバ７の入力端に出力する。
【０１４７】
主基地局２０Ｂは、複数の信号変換部３２Ａ及び３２Ｂ毎に設けられた複数の光受信部２Ａ及び２Ｂと、波長分波器４Ａと、を有する。複数の光受信部２Ａ及び２Ｂは、第１実施形態と同様に構成され、波長分波器４Ａは、第１実施形態と同様に構成される。波長分波器４Ａは、光ファイバ７の出力端から合成光信号が入力されて、該入力された合成光信号を、複数の送信光信号の各波長に対応する複数の受信光信号に分離（分波）する。詳細には、波長分波器４Ａは、入力された合成光信号を、波長λ１の受信光信号と波長λ２の受信光信号とに分離し、波長λ１の受信光信号を光−電気変換部１０Ａに出力し、波長λ２の受信光信号を光−電気変換部１０Ｂに出力する。本実施形態では、波長分波器４Ａは、第１実施形態と同様に、クロストークを許容した構成としており、複数の受信光信号のそれぞれについて、複数の送信光信号のそれぞれの信号成分の含有比率が異なる値になるように構成されている。
【０１４８】
本実施形態では、複数の光受信部２Ａ及び２Ｂは、複数の受信光信号に含まれる既知信号系列に基づいて、複数の無線送信部６５Ａ及び６５Ｂのそれぞれと複数の光受信部２Ａ及び２Ｂのそれぞれとの間のチャネル特性を推定し、該推定したチャネル特性を用いて、複数の受信光信号に含まれる受信データ系列Ｙから送信データ系列Ｘを導出する。
【０１４９】
詳細には、本実施形態では、複数の光受信部２Ａ及び２Ｂは、光伝送区間のチャネル特性（チャネル応答行列Ｈ１）と、無線伝送区間のチャネル特性（チャネル応答行列Ｈ２）と、を含めた全体のチャネル特性Ｈ＝Ｈ１＊Ｈ２を求めて、第１実施形態で説明したチャネル応答行列Ｈと同様に取り扱う。
【０１５０】
以上説明したように、第４実施形態によれば、複数の無線送信部６５Ａ及び６５Ｂのそれぞれと複数の光受信部２Ａ及び２Ｂのそれぞれとの間のチャネル特性を用いて、複数の受信光信号から送信データ系列を導出する。これにより、光伝送区間でクロストークが生じても、信号処理によって、複数の受信光信号から送信データ系列を導出することができるため、コストの増大を抑制しながら、光多重数を増やすことができる。
【０１５１】
また、マルチアンテナの従基地局３０Ｂを使用する場合でも、主基地局２０Ｂと従基地局３０Ｂとを繋ぐ光ファイバ７は１本でよく、なおかつ厳密な波長管理が不要となる効果がある。よって、従基地局３０Ｂのアンテナ増設などでアンテナ数が増えても、光ファイバを増設する必要がない。
【０１５２】
（第４実施形態の変更例）
上述した第４実施形態では、送信データ系列Ｘを求めるための信号処理を受信側の主基地局２０Ｂで行っていたが、送信側の無線端末６０Ｂにおいて、第１実施形態の変更例と同様に、プリコーディング処理を行ってもよい。
【０１５３】
主基地局２０Ｂは、チャネル応答行列Ｈを示す情報を無線端末６０Ｂにフィードバックし、無線端末６０Ｂの無線送信部６５Ａ及び６５Ｂは、受信した情報を用いて、次のようなプリコーディング処理を行う。例えば、プリコード後の送信データ系列をｉｎｖ（Ｈ）＊Ｘとするようにプリコーディングすれば、受信データ系列はＹ＝Ｈ＊ｉｎｖ（Ｈ）＊Ｘ＝Ｘとなる。このように、受信データ系列は、プリコード前の送信データ系列に一致する。
【０１５４】
あるいは、主基地局２０Ｂは、既知信号系列を無線端末６０Ｂに送信し、無線端末６０Ｂは、主基地局２０Ｂから送信された既知信号系列からチャネル特性（チャネル応答行列Ｈ）を求め、該チャネル特性（チャネル応答行列Ｈ）を用いてプリコーディング処理を行ってもよい。
【０１５５】
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態に係る通信システムについて説明する。ただし、重複した説明を省略するために、上述した実施形態との相違点を主として説明する。
【０１５６】
第５実施形態は、マルチストリーム特性を維持した状態で閉所空間へ信号を伝送するＭＩＭＯ中継伝送を用いた通信システムに関する。
【０１５７】
図７は、第５実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。第５実施形態に係る通信システムは、光伝送区間において、２波の波長多重伝送を行うように構成されているが、３波以上の波長多重伝送を行うように構成されてもよい。また、波長多重伝送と併用して、あるいは波長多重伝送に代えて、偏波多重伝送を行うように構成されてもよい。
【０１５８】
図７に示すように、第５実施形態に係る通信システムは、無線通信装置７０と、中継装置４０と、中継装置５０と、無線通信装置８０と、を有する。無線通信装置７０は第１無線通信装置に相当し、中継装置４０は第１中継装置に相当し、中継装置５０は第２中継装置に相当し、無線通信装置８０は第２無線通信装置に相当する。
【０１５９】
例えば、無線通信装置７０は、基地局又は無線端末の何れか一方であり、無線通信装置８０は、基地局又は無線端末の何れか他方である。中継装置４０及び中継装置５０は、光ファイバ７を介して相互に接続されており、光ファイバ７を介した波長多重伝送を行う。
【０１６０】
無線通信装置７０は、第４実施形態に係る無線端末６０Ｂと同様に構成されている。中継装置４０は、第４実施形態に係る従基地局３０Ｂと同様に構成されている。中継装置５０は、第３実施形態に係る従基地局３０Ａと同様に構成されている。無線通信装置８０は、第３実施形態に係る無線端末６０Ａと同様に構成されている。
【０１６１】
詳細には、無線通信装置７０は、送信データ系列を含む複数の無線信号を送信する複数の無線送信部６５Ａ及び６５Ｂを有する。
【０１６２】
中継装置４０は、複数の無線信号を受信して該受信した複数の無線信号を複数の送信光信号に変換する複数の信号変換部４１Ａ及び４１Ｂと、複数の送信光信号を合成して合成光信号を光ファイバ７の入力端に出力する波長合波器３Ａと、を有する。
【０１６３】
中継装置５０は、光ファイバ７の出力端から合成光信号が入力されて、該入力された合成光信号を、複数の送信光信号に対応する複数の受信光信号に分離する波長合波器３Ａと、複数の受信光信号を複数の無線信号に変換して送信する複数の信号変換部５１Ａ及び５１Ｂと、有する。
【０１６４】
無線通信装置８０は、複数の無線信号を受信する複数の無線受信部６２Ａ及び６２Ｂと、複数の無線受信部６２Ａ及び６２Ｂにより得られた複数の受信信号に基づいて、複数の無線送信部６５Ａ及び６５Ｂのそれぞれと複数の無線受信部６２Ａ及び６２Ｂのそれぞれとの間のチャネル特性を推定し、該推定したチャネル特性を用いて、複数の受信信号から送信データ系列を導出する信号処理部６３と、を有する。
【０１６５】
詳細には、本実施形態では、信号処理部６３は、無線通信装置７０側の無線伝送区間のチャネル特性（チャネル応答行列Ｈ１）と、光伝送区間のチャネル特性（チャネル応答行列Ｈ２）と、無線通信装置８０側の無線伝送区間のチャネル特性（チャネル応答行列Ｈ３）と、を含めた全体のチャネル特性Ｈ＝Ｈ１＊Ｈ２＊Ｈ３を求めて、第１実施形態で説明したチャネル応答行列Ｈと同様に取り扱う。
【０１６６】
以上説明したように、第５実施形態によれば、光伝送区間を含むＭＩＭＯ中継伝送において、複数の無線送信部６５Ａ及び６５Ｂのそれぞれと複数の無線受信部６２Ａ及び６２Ｂのそれぞれとの間のチャネル特性を用いて、複数の受信信号から送信データ系列を導出する。これにより、光伝送区間でクロストークが生じても、信号処理によって、複数の受信信号から送信データ系列を導出することができるため、コストの増大を抑制しながら、光多重数を増やすことができる。
【０１６７】
（第５実施形態の変更例）
上述した第５実施形態では、送信データ系列Ｘを求めるための信号処理を受信側の無線通信装置８０で行っていたが、送信側の無線通信装置７０において、第１実施形態の変更例と同様に、プリコーディング処理を行ってもよい。
【０１６８】
無線通信装置８０は、チャネル応答行列Ｈを示す情報を無線通信装置７０にフィードバックし、無線通信装置７０の無線送信部６５Ａ及び６５Ｂは、受信した情報を用いて、次のようなプリコーディング処理を行う。例えば、プリコード後の送信データ系列をｉｎｖ（Ｈ）＊Ｘとするようにプリコーディングすれば、受信データ系列はＹ＝Ｈ＊ｉｎｖ（Ｈ）＊Ｘ＝Ｘとなる。このように、受信データ系列は、プリコード前の送信データ系列に一致する。
【０１６９】
あるいは、無線通信装置８０は、既知信号系列を無線通信装置７０に送信し、無線通信装置７０は、無線通信装置８０から送信された既知信号系列からチャネル特性（チャネル応答行列Ｈ）を求め、該チャネル特性（チャネル応答行列Ｈ）を用いてプリコーディング処理を行ってもよい。
【０１７０】
［その他の実施形態］
上述した第３実施形態〜第５実施形態及びその変更例においては、第１実施形態と同様に、波長多重伝送を行う構成を説明したが、第２実施形態と同様に、偏波多重伝送を行う構成としてもよい。あるいは、波長多重伝送と偏波多重伝送とを組み合わせた構成としてもよい。
【０１７１】
上述した各実施形態及びその変更例においては、光ファイバ７を使用する構成を説明したが、光ファイバを使用せずに、光信号を空間伝送する構成としてもよい。
【０１７２】
また、上述した各実施形態及びその変更例は、別個独立に実施する場合に限らず、適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０１７３】
１Ａ，１Ｂ…光送信部、２Ａ，２Ｂ…光受信部、３Ａ…波長合波器、３Ｂ…偏波合成器、４Ａ…波長分波器、４Ｂ…偏波分離器、４Ｂ…波長分波器、１０Ａ，１０Ｂ…光−電気変換部、１１Ａ，１１Ｂ…ＰＡ、１２Ａ，１２Ｂ…送信アンテナ、１３Ａ，１３Ｂ…電気−光変換部、１４Ａ，１４Ｂ…ＬＮＡ、１５Ａ，１５Ｂ…受信アンテナ、２０Ａ，２０Ｂ…主基地局、３０Ａ，３０Ｂ…従基地局、３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ…信号変換部、４０…中継装置、４１Ａ，４１Ｂ…信号変換部、５０…中継装置、５１Ａ，５１Ｂ…信号変換部、６０Ａ，６０Ｂ…無線端末、６１Ａ，６１Ｂ…受信アンテナ、６２Ａ，６２Ｂ…無線受信部、６３，６４…信号処理部、６５Ａ，６５Ｂ…無線送信部、６６Ａ，６６Ｂ…送信アンテナ、７０，８０…無線通信装置、１００Ａ，１００Ｂ…光通信装置、１１１…変調部、１１２…Ｓ／Ｐ変換部、１１３…チャネル推定用系列付加部、１１４…ＩＦＦＴ部、１１５…ＧＩ付加部、１１６…Ｐ／Ｓ変換部、１１７…電気−光変換部、２００Ａ，２００Ｂ…光通信装置、２１１…光−電気変換部、２１２…Ｓ／Ｐ変換部、２１３…ＧＩ除去部、２１４…ＦＦＴ部、２１５…系列分離部、２１６…チャネル推定部、２１７…位相補償部、２１８…Ｐ／Ｓ変換部、２１９…復調部
【図１】
2012238931.tif 000003
【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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