(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる波長の光をそれぞれ１つづつ出力する３つの光源と、前記３つの光源からそれぞれ出力される光のうち、特定の１つの光をデータ信号状に強度変調するための信号処理手段と、前記特定の１つの光以外の他の２つの光のうち、何れか一方を、第１の周波数の交流信号状に強度変調し、他方を、第２の周波数の交流信号状に強度変調するための光変調手段と、前記データ信号状に強度変調された光（以下、データ強度変調光と言う）と前記第１周波数の交流信号状に強度変調された光（以下、第１強度変調光と言う）と前記第２周波数の交流信号状に強度変調された光（以下、第２強度変調光と言う）とを一つの光伝送路に対して合波する光合波手段とを備えた制御局と、
自走発振して所定の周波数の信号を出力する発振器と、該発振器から出力される前記信号を送信するためのアンテナと、前記発振器と前記アンテナとの間に接続され、前記発振器から出力される信号のうち、特定の周波数の信号をカットするフィルタとを備えた無線基地局とからなり、
前記発振器は、前記光伝送路を介して前記制御局から伝送される前記データ強度変調光と前記第１強度変調光と前記第２強度変調光とが照射されると共に、前記データ強度変調光の強度に基づき自走発振の周波数が２通りの値に変化するものであり、更に、光注入同期現象により、当該発振器が前記２通りの値のうち何れか一方の値の周波数で自走発振した際の発振信号が、前記第１強度変調光に同期し、当該発振器が前記２通りの値のうちの他方の値の周波数で自走発振した際の発振信号が、前記第２強度変調光に同期するようになっていること、
を特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記第１周波数の値が前記２通りの値のうちの前記一方の値に設定され、前記第２周波数の値が、前記２通りの値のうちの前記他方の値に設定されることを特徴とする通信システム。
【請求項３】
請求項１に記載の通信システムにおいて、
前記第１周波数の値が前記２通りの値のうちの前記一方の値の２分の１に設定され、前記第２周波数の値が、前記２通りの値のうちの前記他方の値の２分の１に設定されることを特徴とする通信システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信システムにおいて、
前記光変調手段は、光を交流信号状に強度変調する光変調器であること
を特徴とする通信システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信システムにおいて、
前記光源から出力される光の波長はそれぞれ、ミリ波帯であること
を特徴とする通信システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の通信システムにおいて、
前記光伝送路が石英からなる光ファイバであり、前記データ強度変調光と前記第１強度変調光と前記第２強度変調光とが赤外光であること
を特徴とする通信システム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の通信システムにおいて、
前記制御局に備える光源がそれぞれ、レーザダイオードであること
を特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光ファイバを用いた長距離通信と無線通信を融合した光無線融合通信システムに適用可能な通信システム等に関し、特に変調信号の高品質化、および無線基地局の低コスト化技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、無線通信への加入者数の増大により、都市部など利用者密度の高いエリアでは、セル半径が数百メートル程度であるマイクロセルや数十メートル以下であるピコセルが適用されつつある。無線基地局はこれら各セルの数だけ必要となるため、無線基地局の低コスト化は無線通信システムにおいて必須の技術と考えられている。そのため、無線基地局に設置する半導体集積回路における回路構成の簡易化、高集積化が進んでいる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体集積回路による発振器は周波数安定度が低く、位相雑音が極めて大きい。そのため、こうした発振器のみでは無線通信に利用することはできなかった。これに対して、特開2000−13223号公報などに記載の方法として、電圧制御発振器に位相同期回路を付加することによって周波数の安定化を図る方法が知られている。ところが、この方法を採用すると、位相同期回路を構成する分周器、位相比較器、ループフィルタ等の回路の付加が必要不可欠となるため、無線基地局のコスト上昇に繋がる。
【０００４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、無線基地局に備える半導体発振器の回路規模を拡大することなく、発振周波数を安定させることができ、位相雑音を低減させることのできる通信システムを提供する点にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するためになされた本願発明について、以下、参考発明と共に説明する。参考発明１は、光伝送路を介して伝送される光信号に基づいて電気信号の周波数変調を行う変調装置であって、前記光信号としてデータ信号状に強度変調された光が含まれており、当該データ信号状に強度変調された光の強度に応じて発振周波数が変化する発振器と、前記光伝送路を介して伝送される光信号に基づいて当該発振器の発振周波数を安定化するための安定化手段とを備えることを特徴とする変調装置である。参考発明１に記載の変調装置によれば、データ信号状に強度変調された光の強度に応じて発振周波数が変化し、周波数変調された電気信号を得ることができる。そして、この発振周波数は、光伝送路を介して伝送される光信号に基づいて安定度を高くすることができ、位相雑音を低減することができる。
【０００６】
次に、参考発明２は、参考発明１に記載の変調装置において、前記安定化手段は、前記発振器に対して電磁的に結合された共振器を備え、該共振器は前記データ信号状に強度変調された光の強度に応じて共振周波数が変化するものであり、該共振器の該共振周波数へ前記発振器の発振周波数を同期させることよって前記周波数を安定化するものであることを特徴とする変調装置である。また、参考発明３は、参考発明２に記載の変調装置において、前記共振器は、前記データ信号状に強度変調された光を直接受光する移相器と、該移相器からの伝送線路と電磁的に結合された誘電体共振器とを備え、前記発振器は前記誘電体共振器と電磁的に結合されていることを特徴とする変調装置である。発振周波数の安定化は、例えば参考発明２に示すようにして、発振器の発振周波数を共振器の共振周波数へ引き込むことで行うことができる。この共振器は、データ信号状に強度変調された光の強度に応じて共振周波数が変化するものであるため、半導体集積回路からなる発振周波数を安定させることができ、位相雑音を低減できる。特に参考発明３に示すように、共振器には誘電体共振器を備えるとよい。誘電体共振器はＱ値が大きいため、発振周波数を容易に安定させることができる。
【０００７】
次に、参考発明４は、参考発明１に記載の変調装置において、前記光伝送路を介して伝送される光信号として交流信号状に強度変調された光が含まれ、前記安定化手段は、前記発振器に備え、当該交流信号状に強度変調された光による光注入同期によって、前記発振器の前記発振周波数を当該交流信号状に強度変調された光の強度変調周波数へ同期させるものであることを特徴とする変調装置である。発振周波数の安定化は、参考発明４のようにして行うことができる。すなわち、光伝送路を介して伝送される光信号として交流信号状に強度変調された光を含み、この交流信号状に強度変調された光による光注入同期によって、発振器の発振周波数を交流信号状に強度変調された光の強度変調周波数へ引き込む。強度変調する信号源を高品質にすれば、発振周波数を安定させることができ、位相雑音を低減させることができる。
【０００８】
次に、参考発明５は、参考発明４に記載の変調装置において、前記交流信号状に強度変調された光に基づきローカル信号を取得することを特徴とする変調装置である。このようにすれば、ＩＦ周波数にダウンコンバートするためのローカル発振器が不要となり、無線基地局のコストを削減できる。また、無線基地局と制御局とを備える通信システムのコストも削減できる。
【０００９】
次に、参考発明６は、光を出力する光源と、前記光をデータ信号状に強度変調するための信号処理手段とを備え、前記光を伝送するための光伝送路に対して前記データ信号状に強度変調された光を出力する制御局と、前記光伝送路を介して前記制御局から伝送される光を受光する移相器を備えた外部共振器と、該外部共振器と電磁的に結合された発振器と、該発振器から出力される変調信号を送信するアンテナとを備えた無線基地局とを有することを特徴とする通信システムである。参考発明６に記載の通信システムによれば、制御局から出力される光を光伝送路を介して無線基地局における移相器で受光することで、その移相器を備えた外部共振器が変調され、外部共振器と電磁的に結合された発振器が変化する。このように、制御局から送信される光（光データ信号）を、例えば外部共振器として、誘電体共振器を含む外部共振回路中の移相器に照射することによって、該外部共振器の共振周波数を変化させ、ディジタル周波数変調を行うことができる。こうした誘電体共振器等を含む外部共振器を付加しているため、周波数揺らぎおよび位相雑音を低減することができる。
【００１０】
次に、参考発明７は、参考発明６に記載の通信システムにおいて、前記移相器は、フォトダイオードまたはトランジスタであることを特徴とする通信システムである。また、参考発明８は、参考発明７に記載の通信システムにおいて、前記トランジスタは、化合物半導体InPを基板としたInAlAs/InGaAsヘテロ界面高電子移動度トランジスタであることを特徴とする通信システムである。移相器は、参考発明７に示すようにフォトダイオードまたはトランジスタで構成することができ、トランジスタで構成する場合には、参考発明８に示すように化合物半導体InPを基板としたInAlAs/InGaAsヘテロ界面高電子移動度トランジスタとすることができる。このようなトランジスタを選択することによって、光伝送路としての光ファイバの低損失波長である光の波長（例えば１．５５ミクロン）の光電波融合通信が実現できるのに加え、通信速度は１５６Ｍbit/sを超える高速変調が実現できる。
【００１１】
一方、請求項１に記載の通信システムは、異なる波長の光をそれぞれ１つづつ出力する３つの光源と、前記３つの光源からそれぞれ出力される光のうち、特定の１つの光をデータ信号状に強度変調するための信号処理手段と、前記特定の１つの光以外の他の２つの光のうち、何れか一方を、第１の周波数の交流信号状に強度変調し、他方を、第２の周波数の交流信号状に強度変調するための光変調手段と、前記データ信号状に強度変調された光（以下、データ強度変調光と言う）と前記第１周波数の交流信号状に強度変調された光（以下、第１強度変調光と言う）と前記第２周波数の交流信号状に強度変調された光（以下、第２強度変調光と言う）とを一つの光伝送路に対して合波する光合波手段とを備えた制御局と、
自走発振して所定の周波数の信号を出力する発振器と、該発振器から出力される前記信号を送信するためのアンテナと、前記発振器と前記アンテナとの間に接続され、前記発振器から出力される信号のうち、特定の周波数の信号をカットするフィルタとを備えた無線基地局とからなり、
前記発振器は、前記光伝送路を介して前記制御局から伝送される前記データ強度変調光と前記第１強度変調光と前記第２強度変調光とが照射されると共に、前記データ強度変調光の強度に基づき自走発振の周波数が２通りの値に変化するものであり、更に、光注入同期現象により、当該発振器が前記２通りの値のうち何れか一方の値の周波数で自走発振した際の発振信号が、前記第１強度変調光に同期し、当該発振器が前記２通りの値のうちの他方の値の周波数で自走発振した際の発振信号が、前記第２強度変調光に同期するようになっていることを特徴としている。このような請求項１に記載の通信システムでは、制御局から出力されるデータ信号状に強度変調された光（データ強度変調光）と交流信号状に強度変調された光（第１強度変調光及び第２強度変調光）とを合成した光を無線基地局の発振器で直接受光する。この発振器では、データ強度変調光を受光することによって自走発振の周波数が２通りの値に変化し、また、光注入同期現象により、自走発振の発振信号が第１強度変調光或いは第２強度変調光に同期する。つまり、この発振器は、制御局から出力された光（データ強度変調光、第１強度変調光及び第２強度変調光）に基づいて発振周波数を変調する。したがって発振器の発振周波数に合わせて制御局から出力する光（データ強度変調光、第１強度変調光及び第２強度変調光）の波長や第１強度変調光及び第２強度変調光の周波数等を決定することによって、無線基地局の発振器の発振周波数を安定させることができ、位相雑音も低減させることができる。よって、従来のような半導体回路による位相同期回路を付加する必要がなくなり、無線基地局を低コストで提供できる。特に多数の無線基地局が必要な場合に、通信システムのコストを大幅に削減できる。
【００１３】
ここで、光注入同期現象とは、例えばD. Yangら"Optical Control and Injection Locking of Monolithically Integrated In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As MODFET Oscillators " IEEE Trans . Electron. Devices, vol.42, No.1, pp. 31-37, Jan1995.に記載のように、半導体集積回路からなる発振器に、発振器の発振周波数およびサブハーモニック付近の周波数で強度変調した光を入射すると、発振周波数が該強度変調光の周波数に引き込まれる現象である。周波数安定度および位相雑音は、注入同期させる光信号を変調する発振器に依存しているため、制御局に備える光変調器中の発振器に水晶発振器等の安定発振器を用いれば、基地局の半導体回路からなる発振器の周波数揺らぎおよび位相雑音を低減できる。
【００１４】
例えば、無線基地局に設置する半導体集積回路からなる発振器に、光のオンオフからなるデータ信号状に強度変調された光（以下、光データ信号）を入射し、発振器の発振周波数をｆ1（オン時）とｆ0（オフ時）間で変調することによって、ディジタル周波数変調方式の通信システムを実現することができる。さらに、交流信号状に強度変調された光として波長の異なる２つの信号を入射し、図７に示すようにそれぞれｆ0とｆ1に光注入同期させれば、この発振器の周波数揺らぎや位相雑音を低減できる。また、例えば、光データ信号の強度を４段階にし、無線基地局に備える発振器へ入射する交流状強度変調光を４光にすれば、４値のディジタル周波数変調方式である通信システムが実現できる。
【００１５】
この交流信号状に強度変調された光（第１強度変調光或いは第２強度変調光）の周波数は、請求項２に示すようにすればよい。つまり、第１周波数の値が前記２通りの値のうちの前記一方の値に設定され、第２周波数の値が、前記２通りの値のうちの前記他方の値に設定されるようにすればよい。このようにすれば、応答速度や光注入同期効果を向上させることができる。
また、請求項３に示すように、第１周波数の値が前記２通りの値のうちの前記一方の値の２分の１に設定され、第２周波数の値が、前記２通りの値のうちの前記他方の値の２分の１に設定されるようにしてもよい。言い換えると、無線基地局に備える発振器に、その発振器の自走発振の周波数の２分の１付近の周波数、つまり、サブハーモニック周波数で強度変調した光信号を入射する。すると、２倍高調波による光注入同期現象を発現させることができる。このようにすれば、第１強度変調光或いは第２強度変調光の周波数が下がるため、光変調手段等をより安価に構成することが可能となる。
【００１６】
なお、制御局から光伝送路を介して送信される光は、発振器の発振回路の種々の部分に照射することによって回路定数を変化させ、発振条件を変化させることができるが、特に、発振器の発振回路中の能動素子に照射するとよい。このように、例えば能動素子の位相を変化させることで、発振回路の発振条件を容易に変化させることができる。そして、この能動素子は、化合物半導体InPを基板としたInAlAs/InGaAs ヘテロ界面高電子移動度トランジスタとするとよい。このようにすれば、一般的な光ファイバの低損失波長である光の波長（１．５５ミクロン）の光電波融合通信が実現でき、通信速度が１５６Ｍbit/sを超える高速変調が実現できる。
【００１７】
なお、無線基地局における発振器の後段にフィルタを導入することによって、簡易に注入周波数を除去できる。
【００１８】
また光変調手段は、光源を制御することにより交流信号状に強度変調するようにしてもよいが、請求項４に示すようにして、光源から出力された光を交流信号状に強度変調するとよい。このようにすれば、請求項５に示すようにミリ波帯のような高周波の光を強度変調することができる。
【００１９】
なお、光伝送路は請求項６に示すように石英光ファイバとし、光信号の波長として赤外光を選択することによって、長距離光伝送が可能になる。また、制御局の光源は、請求項７に示すように半導体レーザダイオードを用いることができる。このようにすれば、光源を安価に実現できる。
【００２０】
また、上述したローカル信号を得る例として参考発明９〜１２に示す通信システムが挙げられる。参考発明９は、制御局と無線基地局とを有する通信システムにおいて、前記制御局は、波長の異なる複数の光源と、前記光源からの複数の光のうちの一つをデータ信号状に強度変調するための信号処理手段と、前記複数の光のうち少なくとも一つを交流信号状に強度変調するための光変調手段と、前記データ信号状に強度変調された光と前記交流信号状に強度変調された光を一つの光伝送路に対して合波する光合波手段と、前記無線基地局から光伝送路を介して伝送される光を受光して電気信号に変換する光電気変換手段とを備え、前記無線基地局は、前記光伝送路を介して前記制御局から伝送される複数の光をそれぞれの波長の光に分波する光分波手段と、前記光分波手段によって分波された前記データ信号状に強度変調された光を受光することによって発振周波数を変調可能な発振器と、前記発振器による変調信号を送信する第１のアンテナと、無線端末から送信される信号を受信する第２のアンテナと、前記光分波手段によって分波された前記交流信号状に強度変調された光を受光する光電気変換手段と、前記光電気変換手段による出力信号に基づき前記第２のアンテナによって受信された信号をＩＦ信号にダウンコンバートする周波数変換手段と、該ＩＦ信号を元のデータ信号に復調する復調手段と、該復調手段によって復調されたデータ信号を光伝送路を介して前記無線基地局へ伝送するための光信号へ変換する光源とを備えることを特徴とする通信システムである。参考発明９に記載の通信システムによれば、無線基地局に備える光電気変換手段によって、制御局から光伝送路を介して送られる光信号から電気信号を得る。そしてこの電気信号を、無線基地局に備える周波数変換器のローカル信号とすることができる。したがって、従来の位相同期回路を備えた電圧制御発振器から成るローカル発振器に比べて、無線基地局のコストダウンを図ることができる。また、前記光電気変換回路で受光する交流信号状の光を、制御局に備えた安定発振器によって変調して生成すれば、変換後のローカル信号は周波数揺らぎおよび位相雑音が小さくなる。その結果、制御局と無線基地局との間で安定した双方向通信を安価に実現できる。
【００２１】
次に、参考発明１０は、制御局と無線基地局とを有する通信システムにおいて、前記制御局は、波長の異なる複数の光源と、前記光源からの複数の光のうちの一つをデータ信号状に強度変調するための信号処理手段と、前記複数の光のうち少なくとも一つを交流信号状に強度変調するための光変調手段と、前記データ信号状に強度変調された光と前記交流信号状に強度変調された光を一つの光伝送路に対して合波する光合波手段と、前記無線基地局から光伝送路を介して伝送される光を受光して電気信号に変換する光電気変換手段とを備え、前記無線基地局は、前記光伝送路を介して前記制御局から伝送される複数の光をそれぞれの波長の光に分波する光分波手段と、前記光分波手段によって分波された前記データ信号状に強度変調された光を受光することによって発振周波数を変調可能な発振器と、前記発振器による変調信号を送信する第１のアンテナと、無線端末から送信される信号を受信する第２のアンテナと、前記光分波手段によって分波された前記交流信号状に強度変調された光を受光するローカル発振器と、前記ローカル発振器による出力信号に基づき前記第２のアンテナによって受信された信号をＩＦ信号にダウンコンバートする周波数変換手段と、該ＩＦ信号を元のデータ信号に復調する復調手段と、該復調手段によって復調されたデータ信号を光伝送路を介して前記無線基地局へ伝送するための光信号へ変換する光源とを備えることを特徴とする通信システムである。参考発明１０に記載の通信システムによれば、例えば、無線基地局に備えるローカル発振器に、そのローカル発振器の発振周波数付近で強度変調した光信号を照射し、光注入同期現象を生じさせることができる。例えば制御局の安定発振器を用いて、強度変調すれば、電圧制御発振器に位相同期回路を付加した従来の位相同期発振器よりも、周波数揺らぎおよび位相雑音が低くすることが容易にできる。また、無線基地局の回路構成が簡易であるため、無線基地局のコストを低減させることができる。
【００２２】
次に、参考発明１１は、制御局と無線基地局とを有する通信システムにおいて、前記制御局は、波長の異なる複数の光を出力する光源と、前記光源からの複数の光のうちの一つをデータ信号状に強度変調するための信号処理手段と、前記複数の光のうち少なくとも一つを交流信号状に強度変調するための光変調手段と、前記データ信号状に強度変調された光と前記交流信号状に強度変調された光を一つの光伝送路に対して合波する光合波手段と、前記無線基地局から光伝送路を介して伝送される光を受光して電気信号に変換する光電気変換手段とを備え、前記無線基地局は、前記光伝送路を介して前記制御局から伝送される光を分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段によって分岐された光を受光することによって発振周波数を変調可能な発振器と、該発振器による変調信号を送信する第１のアンテナと、無線端末から送信された信号を受信する第２のアンテナと、前記光分岐手段によって分岐された光を電気信号に変換する光電気変換手段と、該光電気変換手段から出力される信号のうち、前記データ信号状に強度変調した光に基づく信号を制限するフィルタ手段と、前記フィルタ手段から出力された信号に基づき前記第２のアンテナによって受信された信号をＩＦ信号にダウンコンバートする周波数変換手段と、該ＩＦ信号を元のデータ信号に復調する復調手段と、該復調手段によって復調されたデータ信号を光伝送路を介して前記無線基地局へ伝送するための光信号へ変換する光源とを備え、該無線基地局の発振器は、前記データ信号状に強度変調された光の波長に対応するバンドギャップの光吸収層を有することを特徴とする通信システムである。参考発明１１に記載の通信システムでは、無線基地局の発振器は、データ信号状に強度変調された光の波長に対応するバンドギャップの光吸収層を有する。そしてデータ信号状に強度変調された光の波長と交流信号状に強度変調された光の波長は異なる波長であるので、無線基地局に備える発振器と光電気変換手段の双方にデータ信号状に強度変調された光と交流信号状に強度変調された光を合波した光を入力しても、発振器ではデータ信号状に強度変調された光のみを選択的に吸収して周波数変調した信号を出力することができる。また、光電気変換手段で受光したデータ信号状に強度変調された光と交流信号状に強度変調された光が合波された光は、それぞれ電気信号に変換されるが、フィルタ手段によってデータ信号をカットすることができるため、周波数変換手段に入力されるのは交流信号状に強度変調された光に基づく電気信号のみとなる。例えばデータ信号状に強度変調する光の波長を交流信号状に強度変調する光の波長よりも長く選択した場合、フィルタ手段はハイパスフィルタとして低周波領域であるデータ信号をカットすればよい。このようにすれば、比較的安価な光分岐器によってローカル信号を生成でき、また発振器の出力段にフィルタを入れる必要がなくなり、無線基地局のコストを低減させることができる。
【００２３】
次に、参考発明１２は、制御局と無線基地局とを有する通信システムにおいて、前記制御局は、波長の異なる複数の光源と、前記光源からの複数の光のうちの一つをデータ信号状に強度変調するための信号処理手段と、前記複数の光のうち少なくとも一つを交流信号状に強度変調するための光変調手段と、前記データ信号状に強度変調された光と前記交流信号状に強度変調された光を一つの光伝送路に対して合波する光合波手段と、前記無線基地局から光伝送路を介して伝送される光を受光して電気信号に変換する光電気変換手段とを備え、前記無線基地局は、前記光伝送路を介して前記制御局から伝送される光を分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段によって分岐された光を受光することによって発振周波数を変調可能な発振器と、該発振器による変調信号を制限するフィルタ手段と、該フィルタ手段によって制限された変調信号を送信する第１のアンテナと、無線端末から送信された信号を受信する第２のアンテナと、前記光分岐手段によって分岐された光を直接受光するローカル発振器と、該ローカル発振器による信号を逓倍する周波数逓倍手段と、前記周波数逓倍手段によって逓倍された信号に基づき前記第２のアンテナによって受信された信号をＩＦ信号にダウンコンバートする周波数変換手段と、該ＩＦ信号を元のデータ信号に復調する復調手段と、該復調手段によって復調されたデータ信号を光伝送路を介して前記無線基地局へ伝送するための光信号へ変換する光源とを備え、前記交流信号状に強度変調された光の波長に対応するバンドギャップの光吸収層を有することを特徴とする通信システムである。参考発明１２に記載の通信システムによれば、ローカル発振器に対して、データ信号状に強度変調された光と交流信号状に強度変調された光を合波した光を入力した場合、ローカル発振器では交流信号状に強度変調された光のみを選択的に吸収する。そのため、周波数変換手段へ入力するローカル信号を出力することができる。一方、周波数変調用の発振器は、データ信号状に強度変調された光と交流信号状に強度変調された光の両方の信号を受光し、データ信号状に強度変調された光は周波数変調に用いられ、交流信号状に強度変調された光は光注入同期信号として利用できる。周波数逓倍手段を備えることにより、ローカル信号を得るための強度変調周波数を下げることができるため、低コストで制御局を実現できる。また比較的安価な光分岐器で構成できるため無線基地局のコストを低減させることができ、また発振周波数も安定させることができる。
【００２４】
なお、請求項２〜７、９〜１２の内容は、参考発明９〜１２の何れかに従属させることができ、同様の効果を奏する。次に、参考発明１３は、参考発明９に記載の通信システムにおいて、前記無線基地局に備える光電気変換手段は、フォトダイオードまたはアバランシェフォトダイオードで構成されることを特徴とする通信システムである。参考発明１３に示すように、光電気変換手段は、フォトダイオードまたはアバランシェフォトダイオードで構成することができる。
【００２５】
そして、通信システム（請求項１〜１２、参考発明９〜１３）には、請求項１３に示すような無線端末を備えることができる。請求項１３に示す通信システムによれば、制御局からの光信号に基づき無線基地局から送信された電波を無線端末で受信して、制御局における元のデータ信号を得て処理することができる。また、通信システム（参考発明９〜１３）には、参考発明１４に示すような無線端末を備えることができる。ここで、参考発明１４は、参考発明９〜１３のいずれかに記載の通信システムにおいて、無線端末を備え、当該無線端末は、信号を生成する発振器と、該発振器で生成した信号を無線周波数にアップコンバートする周波数変換器と、該信号を増幅する電力増幅器と、該電力増幅器から出力する変調信号を送信するアンテナとを備えることを特徴とする通信システムである。参考発明１４に示す通信システムによれば、無線端末から送信された電波を無線基地局で受信して光信号として制御局へ送信し、制御局で無線端末での信号を得ることができる。請求項１３と参考発明１４の無線端末の機能を両方備えれば、制御局と無線端末との間で双方向の通信が可能となる。
【００２６】
次に、参考発明１５は、請求項１〜１３のいずれかに記載の通信システムに用いられる当該請求項に記載の制御局、或いは参考発明６〜１４のいずれかに記載の通信システムに用いられる当該参考発明に記載の制御局である。また、参考発明１６は、請求項１〜１３のいずれかに記載の通信システムに用いられる当該請求項に記載の無線基地局、或いは参考発明６〜１４のいずれかに記載の通信システムに用いられる当該参考発明に記載の無線基地局である。なお、参考発明１５に記載の制御局や、参考発明１６に記載の無線基地局も、例えば単独で生産・使用・譲渡等することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された実施例について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうることは言うまでもない。
［第１参考例］
図１は、参考発明の第１参考例の通信システムとしてのダウンリンク光無線融合通信システムの構成を示す図である。本システムは、図１に示すように、制御局１と無線基地局２と無線端末３とから構成される。
【００２８】
制御局１において、発振波長が赤外光付近の波長λAであるレーザダイオード１０のバイアス電極に通信情報であるデータ信号が信号処理回路４から入力される。レーザダイオード１０は入力された電気信号によるデータ信号を光のオンオフによる光データ信号に変換する。そして、その光データ信号は光ファイバ１１に入力され、光ファイバ１１を介して無線基地局２へ伝送される。
【００２９】
無線基地局２では半導体集積回路からなる発振器２１に、誘電体共振器２９を備えた外部共振器２２を付加している。発振器２１は、図１に示すように接続された終端抵抗２３，共振器２４，トランジスタ２５，整合回路２６，帰還回路３１を備える。また外部共振器２２は、誘電体共振器２９，伝送線路３０，トランジスタ３２，伝送線路３３を備える。そして外部共振器２２に備えるＩｎＰを基板としたＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓヘテロ界面トランジスタ３２に、光ファイバ１１を介して伝送される光データ信号を入射させて、外部共振器２２の共振周波数を変調している。発振器２１の共振器２４は、外部共振器２２と結合しているため、発振器２１の発振周波数は光データ信号に対応して変調される。また、誘電体共振器２９はＱ値が大きいため、発振器の周波数揺らぎおよび位相雑音を低減できる。こうして発振器２１から出力される変調信号はバッファアンプ２８を通過し、アンテナ１４から大気中に放出（送信）される。
【００３０】
無線端末３では、無線基地局２から送信された周波数変調信号をアンテナ１５で受信し、低雑音増幅器１６によって増幅して周波数変換器１７によってＩＦ信号にダウンコンバートする。そして、ＩＦ信号は復調器１８によって元のデータ信号に復調され、信号処理回路１９によって解析される。このようにして、無線端末３の信号処理回路１９では、無線基地局１おける通信情報を得ることができる。
【００３１】
なお本第１参考例において、レーザダイオード１０が参考発明６における光源に相当し、光ファイバ１１が光伝送路に相当する。また、トランジスタ３２が移相器に相当し、外部共振器２２が外部共振器に相当し、発振器１２が発振器に相当し、アンテナ１４がアンテナに相当する。
［実施例］
図２は、本発明の実施例の通信システムとしてのダウンリンク光無線融合通信システムを示す図である。本システムは、図２に示すように、制御局１と無線基地局２と無線端末３から構成される。
【００３２】
制御局１は、信号処理を行う信号処理回路４と、信号処理回路４に接続された発振波長が赤外光付近の波長λAであるレーザダイオード１０と、図示しない駆動回路に接続された発振波長が赤外光付近の波長λBであるレーザダイオード５と、図示しない駆動回路に接続された発振波長が赤外光付近の波長λCであるレーザダイオード６と、レーザダイオード５から出力された光を入力して変調を行うための光変調器７と、レーザダイオード６から出力された光を入力して変調を行うための光変調器８と、光変調器７・光変調器８・レーザダイオード１０の各々から出力された光を合波して光ファイバ１１へ入射させる光合波器９を備える。
【００３３】
一方、無線基地局２は、光ファイバ１１を介して制御局１から伝送される光に基づいて電気的な発振を得る発振器１２と、発振器１２から出力された電気信号をフィルタするフィルタ１３と、このフィルタした信号を電波として送信するためのアンテナ１４を備える。
【００３４】
制御局１では、レーザダイオード１０のバイアス電極に、信号処理回路４から通信情報である電気信号によるデータ信号を入力し、レーザダイオード１０は、入力されたデータ信号を光のオンオフによる光データ信号に変換する。また、レーザダイオード５から出射される発振波長が赤外光付近の波長λBの光と、レーザダイオード６から出射される発振波長が赤外光付近の波長λCの光を、それぞれ光変調器７，８に入力し、光変調器７，８は、それぞれの周波数がｆ0／２とｆ1／２である交流状に入力した光を強度変調する。そして光合波器９によって、これら光変調器７，８及びレーザダイオード１０から出力されるそれぞれの波長の光信号を一本の光ファイバ１１に合波して入力し、無線基地局２へ伝送させる。
【００３５】
無線基地局２では、例えば、ＩｎＰを基板とするＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓヘテロ界面高電子移動度トランジスタを能動素子とする半導体集積回路からなる発振器１２のトランジスタ部分に制御局１から光ファイバ１１を介して送信される光を照射させる。ＩｎＧａＡｓはバンドギャップが狭く、赤外付近の光を吸収するため、この光データ信号を受光して発振周波数を変調することができる。例えば、光のオンオフである光データ信号のオフ時に発振周波数がｆ0付近になり、オン時に発振周波数がｆ1付近になるなるような発振器を導入すれば、光データ信号を直接受光することによって、周波数を変調するディジタル周波数変調方式の通信システムが実現できる。このように、それぞれｆ0／２とｆ1／２の周波数で強度変調した光を同時に照射し、発振器の周波数をｆ0とｆ1に光注入同期することによって、周波数安定度および依存雑音を向上できる。
【００３６】
そして、こうした発振器１２が出力する信号のうち周波数ｆ0／２およびｆ1／２の信号を、フィルタ１３によってカットし、周波数変調信号をアンテナ１４によって大気中に送信する。
こうして大気中に送信された電波は、第１参考例の無線端末３と同様の構成の一般的な無線端末３で受信することができる。
【００３７】
なお本実施例において、レーザダイオード５，６，１０が請求項１における異なる波長の光をそれぞれ１つづつ出力する３つの光源に相当し、信号処理回路４が信号処理手段に相当し、光変調器７，８が光変調手段に相当し、光合波器９が光合波手段に相当し、光ファイバ１１が光伝送路に相当する。そして、発振器１２が発振器に相当し、フィルタ１３がフィルタに相当し、アンテナ１４がアンテナに相当する。
【００３８】
制御局１は、信号処理を行う信号処理回路４と、信号処理回路４に接続された発振波長が赤外光付近の波長λAであるレーザダイオード１０と、図示しない駆動回路に接続された発振波長が赤外光付近の波長λBであるレーザダイオード５と、レーザダイオード５から出力された光を入力して変調を行う光変調器７と、光変調器７及びレーザダイオード１０から出力された光を合波して光ファイバ１１ａへ入射させる光合波器９を備える。また制御局１は、光ファイバ１１ｂを介して無線基地局２から伝送される光を受光して電気信号に変換し、信号処理回路４へ出力するフォトダイオード３４を備える。
【００３９】
一方、無線基地局２は、光ファイバ１１ａを介して制御局１から伝送される波長λAの光と波長λBの光を波長に応じて分波する光分波器３５と、光分波器３５によって分波された波長λAの光を受光して発振する発振器１２と、発振器１２から出力される変調信号を電波として大気中に放出するアンテナ１４と、光分波器３５によって分波された波長λBの光を受光するフォトダイオード３６と、フォトダイオード３６からの電気信号を増幅する増幅器３７と、無線端末３から送信される電波を受信するためのアンテナ３８と、アンテナ３８で受信した信号を増幅する低雑音増幅器３９と、低雑音増幅器３９からの信号と増幅器３７からの信号をミックスするミクサ４０と、ミクサ４０からの信号を復調する復調器４１と、復調器４１によってデータ信号に変換された信号を光に変換するレーザダイオード４２を備える。
【００４０】
そして、無線端末３は、第１参考例の無線端末３の構成に加え、信号処理回路１９から出力するデータ信号によって発振周波数を変調する発振器４６と、発振器４６から出力される変調信号をアップコンバートする周波数変換器４５と、電力増幅器４４と、アンテナ４３を備える。
【００４１】
まず、制御局１から無線基地局２を経て無線端末３に情報を送信するダウンリンクシステムについて説明する。制御局１において、発振波長が赤外光付近の波長λAであるレーザダイオード１０のバイアス電極に信号処理回路４から通信情報であるデータ信号が入力される。レーザダイオード１０は入力された電気信号によるデータ信号を光のオンオフによる光データ信号に変換する。発振波長が赤外光付近の波長λBであるレーザダイオード５から出射する光は光変調器７に入力し、周波数がｆ0である交流状に強度変調する。光合波器９によって、レーザダイオード１０から出力された光と光変調器７から出力された光を一本の光ファイバ１１ａに入力し、無線基地局へ伝送する。
【００４２】
無線基地局２では、制御局１から送信された２つの光信号を光分波器３５によって、それぞれの波長に分配し、波長λAである光データ信号はＩｎＰを基板とするＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓヘテロ界面高電子移動度トランジスタを能動素子とする半導体集積回路からなる発振器１２のトランジスタ部分に照射し、発振器１２から出力した変調信号はアンテナ１４によって大気中に送信される。
【００４３】
こうして大気中の放出（送信）された電波は、第１参考例と同様にして、無線端末３で受信することができる。
また無線端末３は、信号処理回路１９から出力するデータ信号によって発振器４６の発振周波数を変調し、該変調信号を周波数変換器４５によってｆ1付近の周波数にアップコンバートした後、電力増幅器４４を経てアンテナ４３から大気中に送信する。
【００４４】
無線基地局２では、無線端末３から送信された変調信号をアンテナ３８で受信し、低雑音増幅器３９によって増幅し、ミクサ４０に入力する。光分波器３５で分波されたｆ0の周波数で交流状に強度変調した光信号は、フォトダイオード３６に入射し、増幅器３７によって増幅した後にミクサ４０に入力する。このようにフォトダイオード３６によって変換された周波数ｆ0の信号がローカル信号としてミクサ４０に入力されているので、無線端末３から受信した変調信号はＩＦ信号に変換される。そしてこのＩＦ信号を復調器４１に入力し、復調器４１によってデータ信号に変換する。そして、このデータ信号を、レーザダイオード４２のバイアスに入力して光データ信号に変換し、光ファイバを通して制御局１に送信する。制御局１では、無線基地局２から送信された光データ信号をフォトダイオード３４によって電気信号であるデータ信号に変化し、信号処理回路４に入力する。
【００４５】
このように、制御局１から送信される交流状に強度変調された光を、無線基地局２に備えるフォトダイオード３６によって光信号から電気信号に変換し、この電気信号をミクサ４０のローカル信号とするため、従来の位相同期回路を備えた電圧制御発振器から成るローカル発振器と比較して、無線基地局のコストダウンを図ることができる。また、フォトダイオード３６で受光する交流状に強度変調された光は、制御局に備えた安定発振器によって変調すれば、変換後のローカル信号は周波数揺らぎおよび位相雑音が小さくなる。こうして制御局１と無線端末３との間での無線基地局２を介した双方向の通信を安定かつ低コストで実現できる。
【００４６】
なお本第２参考例において、レーザダイオード５，１０が参考発明９における波長の異なる複数の光を出力する光源に相当し、信号処理回路４が信号処理手段に相当し、光変調器７が光変調手段に相当し、光合波器９が光合波手段に相当し、フォトダイオード３４が制御局における光電気変換手段に相当し、光ファイバ１１ａ，１１ｂが光伝送路に相当する。そして、光分波器３５が光分波手段に相当し、発振器１２が無線基地局に備える発振器に相当し、フォトダイオード３６が光電気変換手段に相当し、アンテナ１４が第１のアンテナに相当し、アンテナ３８が第２のアンテナに相当し、ミクサ４０が周波数変換手段に相当し、復調器４１が復調手段に相当し、レーザダイオード４２が無線基地局に備える光源に相当する。
［第３参考例］
図４は、参考発明の第３参考例の通信システムとしての光無線融合通信システムを示している。本システムは、第２参考例の通信システムにおいて、無線基地局２に備えた図３に示したフォトダイオード３６、増幅器３７に代えて、図４に示す発振器４７を備えた構成である。
【００４７】
まず、制御局１から無線基地局２を経て無線端末３に情報を送信するダウンリンクシステムについて説明する。第２参考例と同様に制御局１において発振波長が赤外光付近の波長λAであるレーザダイオード１０のバイアス電極に信号処理回路４から通信情報であるデータ信号が入力される。レーザダイオード１０は入力された電気信号のデータ信号を光のオンオフによる光データ信号に変換する。発振波長が赤外光付近の波長λBであるレーザダイオード５から出射する光は光変調器７に入力し、周波数がｆ0である交流状に強度変調する。そして、光合波器９によって、それぞれの波長の光信号を一本の光ファイバ１１に入力し、無線基地局へ伝送する。
【００４８】
無線基地局２では、制御局１から送信された２つの光データ信号を光分波器３５によってそれぞれの波長の光データ信号に分配し、波長λAである光データ信号をＩｎＰを基板とするＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ ヘテロ界面 高電子移動度トランジスタを能動素子とする半導体集積回路からなる発振器１２のトランジスタ部分に照射する。そして、発振器１２から出力した変調信号は、アンテナ１４によって大気中に送信される。
【００４９】
一方、ｆ0の周波数で交流状に強度変調した波長λBの光信号は、発振周波数がｆ0付近である発振器４７に入射する。すると、発振器４７はこの入力された光信号によって、光注入同期現象を発現し、位相同期回路などコスト上昇につながる回路を付加しなくても、周波数揺らぎおよび位相雑音を抑えたローカル信号をミクサ４０に入力することができる。
【００５０】
無線基地局２では、無線端末３から送信された変調信号をアンテナ３８で受信し、低雑音増幅器３９によって増幅し、ミクサ４０に入力する。入力した信号はミクサ４０によってＩＦ信号に変換され、復調器４１に入力される。そして、復調器４１によって変換されたデータ信号を、レーザダイオード４２のバイアスに入力し、光データ信号に変換する。この光データ信号は、光ファイバ１１を通して、制御局１に送信される。制御局１では、無線基地局２から送信した光データ信号をフォトダイオード３４によって電気信号であるデータ信号に変化し、信号処理回路４に入力する。
【００５１】
こうして制御局１と無線端末３との間での無線基地局２を介した双方向の通信を安定かつ低コストで実現できる。
なお本第３参考例において、レーザダイオード５，１０が参考発明１０における波長の異なる複数の光を出力する光源に相当し、信号処理回路４が信号処理手段に相当し、光変調器７が光変調手段に相当し、光合波器９が光合波手段に相当し、フォトダイオード３４が制御局における光電気変換手段に相当し、光ファイバ１１ａ，１１ｂが光伝送路に相当する。そして、光分波器３５が光分波手段に相当し、発振器１２が無線基地局に備える発振器に相当し、発振器４７がローカル発振器に相当し、アンテナ１４が第１のアンテナに相当し、アンテナ３８が第２のアンテナに相当し、ミクサ４０が周波数変換手段に相当し、復調器４１が復調手段に相当し、レーザダイオード４２が無線基地局に備える光源に相当する。
［第４参考例］
図５は、参考発明の第４参考例の通信システムとしての光無線融合通信システムを示している。本システムは、第２参考例の通信システムにおいて、レーザダイオード５の発振波長λBをレーザダイオード１０の発振波長λAより長くし、また、無線基地局２に備えた図３に示した光分波器３５に替えて、図５に示す光分岐器５１を備え、フォトダイオード３６と増幅器３７の間にＨＰＦ（ハイパスフィルタ）４８を備えた構成である。また、発振器１２を構成する能動素子である半導体のバンドギャップＥOSCはｈｃ／λB＜ＥOSC＜ｈｃ／λAとし、フォトダイオード３６の光吸収層を構成する半導体のバンドギャップＥDIOはＥDIO＜ｈｃ／λBとしている。なお、ｈはプランク定数、ｃは光速度を表す。
【００５２】
まず、制御局１から無線基地局２を経て無線端末３に情報を送信するダウンリンクシステムについて説明する。第２参考例と同様に、制御局１において、発振波長が赤外光付近の波長λAであるレーザダイオード１０のバイアス電極に信号処理回路４から通信情報であるデータ信号を入力する。レーザダイオード１０は入力した電気信号によるデータ信号を光のオンオフによる光データ信号に変換する。発振波長がλAより長いλBであるレーザダイオード５から出射する光は光変調器７に入力し、周波数がｆ0である交流状に強度変調する。光合波器９によって、それぞれの波長の光信号を一本の光ファイバ１１に入力し、無線基地局へ伝送する。
【００５３】
無線基地局２では、制御局１から送信された２つの光信号の電力を光分岐器５１によって分配し、それぞれ発振器１２、フォトダイオード３６に入射する。発振器１２を構成する能動素子である半導体のバンドギャップＥOSCがｈｃ／λB＜ＥOSC＜ｈｃ／λA、フォトダイオード３６の光吸収層を構成する半導体のバンドギャップＥDIOがＥDIO＜ｈｃ／λBであるため、フォトダイオード３６は、波長λA、波長λBの両方の光信号を吸収するが、発振器１２は波長λAの光データ信号のみしか吸収しない。したがって発振器１２から出力した変調信号はそのままアンテナ１４によって大気中に送信される。
【００５４】
一方、フォトダイオード３６によって電気信号に変換したデータ信号と周波数がｆ0である交流信号は、ハイパスフィルタ４８に導入され、ハイパスフィルタ４８の出力には周波数がｆ0である交流信号のみが出力される。そして出力された交流信号は増幅器３７によって増幅され、ローカル信号としてミクサ４０に入力される。
【００５５】
また無線基地局２では、無線端末３から送信した変調信号をアンテナ３８で受信し、低雑音増幅器３９によって増幅して、ミクサ４０に入力する。ミクサ４０にはフォトダイオード３６によって変換された周波数ｆ0の信号がローカル信号として入力されているので、低雑音増幅器３９で増幅された変調信号はＩＦ信号にダウンコンバートされて、復調器４１に入力する。復調器４１によってデータ信号に変換された信号を、レーザダイオード４２のバイアスに入力し、光データ信号に変換して光ファイバを通して制御局１に送信する。制御局１では、無線基地局２から送信された光データ信号をフォトダイオード３４によって電気信号であるデータ信号に変化し、信号処理回路４に入力する。
【００５６】
このように光データ信号の光波長を交流状の光変調信号の光波長よりも短く選択すれば、無線基地局２に備える半導体集積回路か成る発振器１２と、フォトダイオード３６の双方に、光データ信号と交流状光変調信号を入力しても、発振器１２では光データ信号のみを選択的に吸収し、周波数変調した信号を出力することができる。つまり、光分波器よりも安価な光分岐器５１を無線基地局２に備えればよく、無線基地局２のコスト低減に繋がる。また、フォトダイオード３６で受光した光データ信号と交流状強度変調光は、それぞれ電気信号に変換されるが、ハイパスフィルタ４８によって、低周波領域であるデータ信号がカットされるため、ミクサ４０に入力されるのは交流状の電気信号のみとすることができる。
【００５７】
なお本第４参考例において、レーザダイオード５，１０が参考発明１１における波長の異なる複数の光を出力する光源に相当し、信号処理回路４が信号処理手段に相当し、光変調器７が光変調手段に相当し、光合波器９が光合波手段に相当し、フォトダイオード３４が制御局における光電気変換手段に相当し、光ファイバ１１ａ，１１ｂが光伝送路に相当する。そして、光分岐器５１が光分岐手段に相当し、発振器１２が無線基地局に備える発振器に相当し、フォトダイオード３６が光電気変換手段に相当し、アンテナ１４が第１のアンテナに相当し、アンテナ３８が第２のアンテナに相当し、ミクサ４０が周波数変換手段に相当し、復調器４１が復調手段に相当し、レーザダイオード４２が無線基地局に備える光源に相当する。
［第５参考例］
図６は、参考発明の第５参考例の通信システムとしての光無線融合通信システムを示している。本システムは、第３参考例の通信システムにおいて、レーザダイオード５の発振波長λBをレーザダイオード１０の発振波長λAより短くし、また、無線基地局２に備えた図４に示した光分波器３５の代わりに図５に示す光分岐器５１を備え、図４における発振器４７の代わりにローカル発振器４９を備え、ローカル発振器４９とミクサ４０の間にＨＰＦ（ハイパスフィルタ）４８を備えた構成である。また、発振器１２を構成する能動素子の半導体バンドギャップＥOSCをＥOSC＜ｈｃ／λA、ローカル発振器４９を構成する能動素子の半導体バンドギャップＥDIOをｈｃ／λA＜ＥDIO＜ｈｃ／λBとしている。なお、ｈはプランク定数、ｃは光速度を表す。
【００５８】
まず、制御局１から無線基地局２を経て無線端末３に情報を送信するダウンリンクシステムについて説明する。制御局１において、発振波長が赤外光付近の波長λAであるレーザダイオード１０のバイアス電極に信号処理回路４から通信情報であるデータ信号を入力する。レーザダイオード１０は入力した電気信号のデータ信号を光のオンオフによる光データ信号に変換する。発振波長がλAより短いλBであるレーザダイオード５から出射する光は光変調器７に入力し、周波数がｆ0／２である交流状に強度変調する。光合波器９によって、それぞれの波長の光信号を一本の光ファイバ１１に入力し、無線基地局へ伝送する。
【００５９】
無線基地局２では、制御局から送信されたた２つの光信号の電力を光分岐器５１によって分配し、発振周波数がｆ0付近である発振器１２、発振周波数がｆ0／２付近であるローカル発振器４９に入射する。発振器１２を構成する能動素子の半導体バンドギャップＥOSCをＥOSC＜ｈｃ／λA、ローカル発振器４９を構成する能動素子の半導体バンドギャップＥDIOをｈｃ／λA＜ＥDIO＜ｈｃ／λBとすると、発振器１２は両方の光信号を吸収するが、ローカル発振器４９は周波数がｆ0／２である交流状に強度変調した光信号のみが入力される。したがってローカル発振器４９は周波数がｆ0／２である交流状に強度変調した光信号によって、光注入同期現象を発現する。その結果、位相同期回路などコスト上昇につながる回路を付加しなくても、周波数揺らぎおよび位相雑音を抑えたローカル信号を周波数逓倍器５０に入力できる。入力した周波数がｆ0／２である電気信号は、周波数逓倍器５０によってに２倍され、ミクサ４０に入力される。一方、発振器１２で同様にサブハーモニック光注入同期によって、光データ信号のオン時の発振周波数であるｆ0に同期され、周波数揺らぎおよび位相雑音が少ない周波数変調波を生成できる。発振器１２から出力されるｆ0／２の信号はフィルタ１３によってカットした後にアンテナ１４によって大気中に送信する。
【００６０】
無線基地局２では、無線端末３から送信した変調信号をアンテナ３８で受信し、低雑音増幅器３９によって増幅し、ミクサ４０に入力する。ミクサ４０には周波数逓倍器からの周波数ｆ0の信号がローカル信号として入力されているので、低雑音増幅器３９によって増幅された変調信号はＩＦ信号にダウンコンバートされ、復調器４１に入力する。そして、復調器４１によってデータ信号に変換された信号を、レーザダイオード４２のバイアスに入力し、光データ信号と光ファイバを通して、制御局１に送信する。一方、制御局１では、無線基地局２から送信された光データ信号をフォトダイオード３４によって電気信号であるデータ信号に変化し、信号処理回路４に入力する。
【００６１】
このように強度変調周波数をｆ0／２とすることができ、低コストで制御局を実現できる。また比較的安価な光分岐器で構成できるため無線基地局のコストを低減させることができ、また発振周波数も安定させることができる。
なお本第５参考例において、レーザダイオード５，１０が参考発明１２における波長の異なる複数の光を出力する光源に相当し、信号処理回路４が信号処理手段に相当し、光変調器７が光変調手段に相当し、光合波器９が光合波手段に相当し、フォトダイオード３４が制御局における光電気変換手段に相当し、光ファイバ１１ａ，１１ｂが光伝送路に相当する。そして、光分岐器５１が光分岐手段に相当し、発振器１２が無線基地局に備える発振器に相当し、ローカル発振器４９がローカル発振器に相当し、周波数逓倍器５０が周波数逓倍手段に相当し、アンテナ１４が第１のアンテナに相当し、アンテナ３８が第２のアンテナに相当し、ミクサ４０が周波数変換手段に相当し、復調器４１が復調手段に相当し、レーザダイオード４２が無線基地局に備える光源に相当する。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考発明の第１参考例であるダウンリンク光無線融合通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例であるダウンリンク光無線融合通信システムの構成を示すブロック図である。
【図３】参考発明の第２参考例である光無線融合通信システムの構成を示すブロック図である。
【図４】参考発明の第３参考例である光無線融合通信システムの構成を示すブロック図である。
【図５】参考発明の第４参考例である光無線融合通信システムの構成を示すブロック図である。
【図６】参考発明の第５参考例である光無線融合通信システムの構成を示すブロック図である。
【図７】光注入同期に関する説明図である。
【符号の説明】
１…制御局              ２…無線基地局
３…無線端末            ４…信号処理回路
５…レーザダイオード    ６…レーザダイオード
７…光変調器            ８…光変調器
９…光合波器            １０…レーザダイオード
１１…光ファイバ        １２…発振器
１３…フィルタ          １４…アンテナ
１５…アンテナ          １６…低雑音増幅器
１７…周波数変換器      １８…復調器
１９…信号処理回路
２１…発振器            ２２…外部共振器
２３…終端抵抗          ２４…共振器
２５…トランジスタ      ２６…整合回路
２７…コンデンサ        ２８…バッファアンプ
２９…誘電体共振器      ３０…伝送線路
３１…帰還回路          ３２…トランジスタ
３３…伝送線路          ３４…フォトダイオード
３５…光分波器          ３６…フォトダイオード
３７…増幅器            ３８…アンテナ
３９…低雑音増幅器      ４０…ミクサ
４１…復調器            ４２…レーザダイオード
４３…アンテナ          ４４…電力増幅器
４５…周波数変換器      ４６…発振器
４７…ローカル発振器    ４８…ハイパスフィルタ
４９…ローカル発振器    ５０…周波数逓倍器
５１…光分岐器
【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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