JP4535423B2 - 光送信器及び光−無線融合通信システム - Google Patents

Description

本発明は、広帯域信号光を利用した光−無線融合通信システムにおける光送信器、特に無線基地局に所望の無線信号を光信号で送信する光送信器及び光−無線融合通信システムに関する。

図１、図２、図３はそれぞれ従来の光−無線融合通信システムにおける光送信器、無線基地局、無線加入者端末の一例を示したものであり、図４は従来の光−無線融合通信システムにおける電気周波数、光周波数のスペクトルの一例を示したものである。

光送信器１０１により光信号（１０１ｇ）が光伝送路を経て無線基地局１０９へ伝送される。ここで、電気発振器１０５からの出力信号が無線信号の周波数の半値に等しい周波数の電気搬送波信号（１０１ｃ）となるようにし、単一スペクトル光源１０３の出力光（１０１ｂ）に対して光変調器１０４で電気変調信号（１０１ｃ）を基に光位相変調を施し、出力光変調信号（１０１ｄ）を得る。一方、入力端子１０２に入力されたＭ個の値を取り得るディジタル信号（１０１ａ）を基に、任意の中間周波数帯の出力信号（１０１ｅ）を発生する電気発振器１０７及び電気変調器１０８を用いて生成された中間周波数帯の変調信号（１０１ｆ）により、多モード光源１０６を直接変調するが、同時に、上記の出力光変調信号（１０１ｄ）を多モード光源１０６に入力し注入同期をかけることで、多モード光源の出力光変調信号のうちの２モードに同期がかかった光信号（１０１ｇ）が得られる。

無線基地局１０９においては、このような光信号（１０１ｇ）を１つの受光素子１１０で同時に自乗検波することにより差周波数成分（１０１ｈ）が得られるが、この信号からバンドパスフィルタ１１１を用いて不要な信号を除去して得られる信号（１０１ｉ）を必要に応じて増幅して、アンテナ１１２から電波として送出することで、ミリ波帯の電気信号を直接伝送せず、また無線基地局にミリ波帯の電気発振器を用意することなく、ミリ波帯無線信号を伝送することが可能となる。

前記無線基地局１０９から送出された電波（１０１ｉ）は無線加入者端末１１３において、アンテナ１１４により受信されるが、光送信器１０１において、電気変調器１０８により、周波数変調もしくは位相変調を施せば、信号電波（１０１ｉ）は無変調の搬送波信号を含む両側波帯信号となるため、ミキサダイオードなどの非線形素子を用いた乗算器１１５により自乗検波し、さらにこの乗算器１１５の出力電気信号（１０１ｊ）をローパスフィルタ１１６に通すことで、ミリ波帯の電気発振器を用意することなく、中間周波数帯の電気変調信号（１０１ｋ）を得ることができる。また、無線基地局における自乗検波の際に、光信号（１０１ｇ）の持つ周波数不安定性が相殺されるため、無線加入者端末１１３において得られる中間周波数帯の電気変調信号（１０１ｋ）は、非常に周波数安定性が高いものになる（非特許文献１参照）。
小楠正大、稲垣恵三、大平孝、「２モード注入同期ＦＰレーザによるミリ波帯多重信号源の検討」、電子情報通信学会２００１年総合大会講演論文集、社団法人電子情報通信学会、２００１年３月７日、Ｂ−５−２５９

図１、図２、図３、図４に挙げた従来例の場合は、光送信器において多モード光源のうちの２モードを安定に同期させるため、無線信号の周波数の帯域を持つ光変調器を用意する必要がある。また、無線基地局においては、受光素子で自乗検波した際に、受信した光信号の組み合わせの差周波数成分を出力するが、この出力信号は信号伝送には不要な信号も複数含むため、これらの不要信号を除去するための無線信号の周波数帯のバンドパスフィルタが必要になる。広帯域信号を伝送する場合には、無線信号の周波数として広い信号帯域が確保できるミリ波帯を用いることが予想されるが、光送信器は、ミリ波帯の光変調器を含むため高価になり、また、ミリ波帯のバンドパスフィルタは設計が困難であるため、基地局の構成が複雑になる。

本発明は、このような背景に行われたものであって、光送信器自身とともに無線基地局の構成を安価かつ簡易にできる光送信器及び光−無線融合通信システムを提供することを目的とする。

本発明では、前記目的を達成するため、請求項１では、受信した光信号を自乗検波して電気信号に変換し該電気信号を無線信号として送出する無線基地局に所望の無線信号を光信号で送信する光送信器において、それぞれの中心周波数ｆ _c1 ，ｆ _c2 の差（ｆ _c2 −ｆ _c1 ）が前記無線信号の周波数ｆ _RF に等しい単一スペクトルの光信号を発生する第１及び第２の単一スペクトル光源と、第１及び第２の単一スペクトル光源から出力された第１及び第２の光信号を合波する光合波器と、前記無線基地局から送出された電波を受信して自乗検波しローパスフィルタに通すことで中間周波数信号を得る無線端末における該中間周波数信号の周波数ｆ _IF の半値に等しい周波数（ｆ _IF ／２）を有する電気搬送波信号を発生する電気発振器と、電気発振器から出力された電気搬送波信号に対し、入力されたＭ個の値を取り得る電気ディジタル信号ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）にて振幅変調もしくは周波数変調を施して、ｆ _IF ／２の周波数を有する電気振幅変調信号もしくは電気周波数変調信号を出力する電気変調器と、前記光合波器から出力された光信号に対し、電気変調器よりの電気振幅変調信号もしくは電気周波数変調信号にて搬送波抑圧両側波帯光変調を施して、ｆ _c1 ＋ｆ _IF ／２、ｆ _c1 −ｆ _IF ／２、ｆ _c2 ＋ｆ _IF ／２、及びｆ _c2 −ｆ _IF ／２の周波数を有する光信号を出力する光変調器とを備えたことを特徴とする光送信器をもって解決手段とする。

請求項１の発明によれば、光送信器から４つの光信号を送信することができ、無線基地局の受光素子の出力として、所望の無線信号周波数帯において、振幅変調信号もしくは周波数変調信号を含み、周波数間隔がそれぞれ中間周波数信号の周波数分だけ異なる３波の無線信号を得ることができる。

請求項１の発明において、振幅変調時に伝送する光信号の電界Ｅ_optは次式のように表すことができる。

Ｅ_opt＝ａ_mｃｏｓ｛２π（ｆ_c2＋ｆ_IF／２）ｔ＋φ₂(t)｝
＋ａ_mｃｏｓ｛２π（ｆ_c2−ｆ_IF／２）ｔ＋φ₂(t)｝
＋ａ_mｃｏｓ｛２π（ｆ_c1＋ｆ_IF／２）ｔ＋φ₁(t)｝
＋ａ_mｃｏｓ｛２π（ｆ_c1−ｆ_IF／２）ｔ＋φ₁(t)｝ …（１）
但し、ここで、ａ_mは電界振幅変調成分で、ｍはＭ値（Ｍは２のｎ乗（ｎは自然数）であり、Ｍ値信号はｎビットの信号である）の入力ディジタル信号（ｍ＝１，２，…，Ｍ）、ｆ_c1，ｆ_c2は第１，第２の光信号の光周波数、ｆ_IFは中間周波数、φ₁(t)，φ₂(t)は第１，第２の単一スペクトル光源の位相雑音を表すものとする。

この光信号を受光素子で自乗検波して得られる無線信号の電界Ｅ_RFは次式のように表すことができる。

Ｅ_RF∝ａ_m ²ｃｏｓ｛２π（ｆ_RF＋ｆ_IF）ｔ＋φ₂(t)−φ₁(t)｝
＋２ａ_m ²ｃｏｓ｛２πｆ_RFｔ＋φ₂(t)−φ₁(t)｝
＋ａ_m ²ｃｏｓ｛２π（ｆ_RF−ｆ_IF）ｔ＋φ₂(t)−φ₁(t)｝ …（２）
但し、ここで、ｆ_RFは無線信号周波数を表し、ｆ_RF＝ｆ_c2−_c1である。

無線加入者端末では、これらの高周波無線信号電波をアンテナで受信した後、ダイオードなどの非線形素子により自乗検波し、ローパスフィルタを通すことで、局部発振器、つまり無線信号の周波数帯の電気発振器を用意することなく、中間周波数信号として、低周波数帯の電気振幅変調を得ることができる。

中間周波数帯信号の電界Ｅ_IFは次式のように表すことができる。

Ｅ_IF∝４ａ_m ⁴ｃｏｓ（２πｆ_IFｔ） …（３）
（３）式から、無線加入者端末における電気の自乗検波の際に、第１及び第２の単一光スペクトル光源の位相雑音が相殺され、周波数安定性の高い中間周波数信号が得られることが分かる。

請求項２では、受信した光信号を自乗検波して電気信号に変換し該電気信号を無線信号として送出する無線基地局に所望の無線信号を光信号で送信する光送信器において、それぞれの中心周波数ｆ _c1 ，ｆ _c2 の差（ｆ _c2 −ｆ _c1 ）が前記無線信号の周波数ｆ _RF に等しい単一スペクトルの光信号を発生する第１及び第２の単一スペクトル光源と、第１及び第２の単一スペクトル光源から出力された第１及び第２の光信号を合波する光合波器と、前記無線基地局から送出された電波を受信して自乗検波しローパスフィルタに通すことで中間周波数信号を得る無線端末における該中間周波数信号の周波数ｆ _IF の半値に等しい周波数（ｆ _IF ／２）を有する電気搬送波信号を発生する電気発振器と、電気発振器から出力された電気搬送波信号に対し、入力されたＭ個の値を取り得る電気ディジタル信号ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）にて位相変調を施して電気位相変調信号を出力する電気位相変調器であって、電気ディジタル信号（ｍ＋１）に対する出力電気位相変調信号の位相と、電気ディジタル信号ｍに対する出力電気位相変調信号の位相との位相差がπ／Ｍとなるような位相変調を施して、ｆ _IF ／２の周波数を有する電気位相変調信号を出力する電気位相変調器と、前記光合波器から出力された光信号に対し、電気変調器よりの電気位相変調信号にて搬送波抑圧両側波帯光変調を施して、ｆ _c1 ＋ｆ _IF ／２、ｆ _c1 −ｆ _IF ／２、ｆ _c2 ＋ｆ _IF ／２、及びｆ _c2 −ｆ _IF ／２の周波数を有する光信号を出力する光変調器とを備えたことを特徴とする光送信器をもって解決手段とする。

請求項２の発明によれば、光送信器から４つの光信号を送信することができ、無線基地局の受光素子の出力として、所望の無線信号周波数帯において、位相変調信号を含み、周波数間隔がそれぞれ中間周波数信号の周波数分だけ異なる３波の無線信号を得ることができる。

請求項２の発明において、伝送する光信号の電界Ｅ_optは次式のように表すことができる。

Ｅ_opt＝Ａｃｏｓ｛２π（ｆ_c2＋ｆ_IF／２）ｔ＋φ_m＋φ₂(t)｝
＋Ａｃｏｓ｛２π（ｆ_c2−ｆ_IF／２）ｔ−φ_m＋φ₂(t)｝
＋Ａｃｏｓ｛２π（ｆ_c1＋ｆ_IF／２）ｔ＋φ_m＋φ₁(t)｝
＋Ａｃｏｓ｛２π（ｆ_c1−ｆ_IF／２）ｔ−φ_m＋φ₁(t)｝ …（４）
但し、ここで、Ａは電界振幅、ｆ_c1，ｆ_c2は第１，第２の光信号の光周波数、ｆ_IFは中間周波数、ｍはＭ値（Ｍは２のｎ乗（ｎは自然数）であり、Ｍ値信号はｎビットの信号である）の入力ディジタル信号（ｍ＝１，２，…，Ｍ）、φ₁(t)，φ₂(t)は第１，第２の単一スペクトル光源の位相雑音を表し、φ_mはφ＝φ_m+1−φ_m＝π／Ｍを満たすものとする。

この光信号を受光素子で自乗検波して得られる無線信号の電界Ｅ_RFは次式のように表すことができる。

Ｅ_RF∝Ａ²ｃｏｓ｛２π（ｆ_RF＋ｆ_IF）ｔ＋２φ_m＋φ₂(t)−φ₁(t)｝
＋２Ａ²ｃｏｓ｛２πｆ_RFｔ＋φ₂(t)−φ₁(t)｝
＋Ａ²ｃｏｓ｛２π（ｆ_RF−ｆ_IF）ｔ−２φ_m＋φ₂(t)−φ₁(t)｝ …（５）
但し、ここで、ｆ_RFは無線信号周波数を表し、ｆ_RF＝ｆ_c2−ｆ_c1である。

無線加入者端末では、これらの高周波無線信号電波をアンテナで受信した後、ダイオードなどの非線形素子により自乗検波し、ローパスフィルタを通すことで、局部発振器、つまり無線信号の周波数帯の電気発振器を用意することなく、中間周波数信号として、入力端子に入力された電気ディジタル信号のＭ値の信号に対する位相差φ’（＝２φ_m+1−２φ_m）が２π／Ｍとなる低周波数帯の電気位相信号を得ることができる。

中間周波数帯信号の電界Ｅ_IFは次式のように表すことができる。

Ｅ_IF∝４Ａ⁴ｃｏｓ（２πｆ_IFｔ＋２φ_m） …（６）
（６）式から、無線加入者端末における電気の自乗検波の際に、第１及び第２の単一光スペクトル光源の位相雑音が相殺され、周波数安定性の高い中間周波数信号が得られることが分かる。

請求項３では、受信した光信号を自乗検波して電気信号に変換し該電気信号を無線信号として送出する無線基地局に、所望の無線信号を送出させる光信号を送信する光送信器において、それぞれの中心周波数ｆ _c1 ，ｆ _c2 の差（ｆ _c2 −ｆ _c1 ）が前記無線信号の周波数ｆ _RF に等しい単一スペクトルの光信号を発生する第１及び第２の単一スペクトル光源と、第１及び第２の単一スペクトル光源から出力された第１及び第２の光信号を合波する光合波器と、前記無線基地局から送出された電波を受信して自乗検波しローパスフィルタに通すことで中間周波数信号を得る無線端末における該中間周波数信号の周波数ｆ _IF に等しい周波数を有する電気搬送波信号を発生する電気発振器と、電気発振器から出力された電気搬送波信号に対し、入力されたＭ個の値を取り得る電気ディジタル信号ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）にて振幅変調もしくは周波数変調もしくは位相変調を施して、ｆ _IF の周波数を有する電気振幅変調信号もしくは電気周波数変調信号もしくは電気位相変調信号を出力する電気変調器と、前記光合波器から出力された光信号に対し、電気変調器よりの電気振幅変調信号もしくは電気周波数変調信号もしくは電気位相変調信号にて単側波帯光変調を施して、ｆ _c1 ＋ｆ _IF 及びｆ _c2 ＋ｆ _IF の周波数、またはｆ _c1 −ｆ _IF 及びｆ _c2 −ｆ _IF の周波数を有する光信号を出力する光単側波帯変調器とを備えたことを特徴とする光送信器をもって解決手段とする。

請求項３の発明によれば、光送信器から４つの光信号を送信することができ、無線基地局の受光素子の出力として、所望の無線信号周波数帯において、振幅変調信号もしくは周波数変調信号もしくは位相変調信号を含み、周波数間隔がそれぞれ中間周波数信号の周波数分だけ異なる３波の無線信号を得ることができる。

請求項３の発明において、電気変調器により位相変調し、光単側波帯変調器により上側波帯を残留させる単側波帯光変調する際に伝送する光信号の電界Ｅ_optは次式のように表すことができる。

Ｅ_opt＝Ａｃｏｓ｛２π（ｆ_c2＋ｆ_IF）ｔ＋φ_m＋φ₂(t)｝
＋Ａｃｏｓ｛２π（ｆ_c2）ｔ＋φ₂(t)｝
＋Ａｃｏｓ｛２π（ｆ_c1＋ｆ_IF）ｔ＋φ_m＋φ₁(t)｝
＋Ａｃｏｓ｛２π（ｆ_c1）ｔ＋φ₁(t)｝ …（７）
但し、ここで、Ａは電界振幅、ｆ_c1，ｆ_c2は第１，第２の光信号の光周波数、ｆ_IFは中間周波数、ｍはＭ値（Ｍは２のｎ乗（ｎは自然数）であり、Ｍ値信号はｎビットの信号である）の入力ディジタル信号（ｍ＝１，２，…，Ｍ）、φ₁(t)，φ₂(t)は第１，第２の単一スペクトル光源の位相雑音を表し、φ_mはφ＝φ_m+1−φ_m＝２π／Ｍを満たすものとする。

この光信号を受光素子で自乗検波して得られる無線信号の電界Ｅ_RFは次式のように表すことができる。

Ｅ_RF∝Ａ²ｃｏｓ｛２π（ｆ_RF＋ｆ_IF）ｔ＋φ_m＋φ₂(t)−φ₁(t)｝
＋２Ａ²ｃｏｓ｛２πｆ_RFｔ＋φ₂(t)−φ₁(t)｝
＋Ａ²ｃｏｓ｛２π（ｆ_RF−ｆ_IF）ｔ−φ_m＋φ₂(t)−φ₁(t)｝ …（８）
但し、ここで、ｆ_RFは無線信号周波数を表し、ｆ_RF＝ｆ_c2−ｆ_c1である。

無線加入者端末では、これらの高周波無線信号電波をアンテナで受信した後、ダイオードなどの非線形素子により自乗検波し、ローパスフィルタを通すことで、局部発振器、つまり無線信号の周波数帯の電気発振器を用意することなく、中間周波数信号として、低周波数帯の電気位相信号を得ることができる。

中間周波数帯信号の電界Ｅ_IFは次式のように表すことができる。

Ｅ_IF∝４Ａ⁴ｃｏｓ（２πｆ_IFｔ＋φ_m） …（９）
（９）式から、無線加入者端末における電気の自乗検波の際に、第１及び第２の単一光スペクトル光源の位相雑音が相殺され、周波数安定性の高い中間周波数信号が得られることが分かる。
請求項４乃至６では、それぞれ請求項１乃至３の光送信器を含む光−無線融合通信システムをもって解決手段とし、その作用・効果は前記請求項１乃至３の場合と同様である。

以上説明したように、本発明の光送信器及び光−無線融合通信システムにより、無線基地局に光信号を送信する広帯域光−無線融合通信システムの光送信器において無線信号の周波数帯の光変調器を用意することなく、また、無線基地局において無線信号の周波数帯のフィルタを用意することなく、周波数安定性の高い中間周波数変調信号を得ることが可能となる。これにより、光送信器とともに無線基地局を安価かつ単純なハードウェア構成にすることが可能となる。

＜実施の形態１＞
本発明の第１の実施の形態について、図５、図６、図７のブロック図と、図８の電気周波数、光周波数のスペクトル図を参照して説明する。

図５は本発明の第１の実施の形態の光送信器１の構成を示すブロック図であるが、２は伝送する電気ディジタル信号（１ａ）を入力する入力端子、３，４は第１及び第２の単一スペクトル光源、５は第１の単一スペクトル光源３及び第２の単一スペクトル光源４からの第１及び第２の出力光信号（１ｂ，１ｃ）を合波する光合波器、６は電気発振器７からの出力信号（１ｅ）を電気変調器８で入力電気ディジタル信号（１ａ）を基に振幅変調もしくは周波数変調した電気変調信号（１ｆ）によって光合波器５の出力光（１ｄ）を搬送波抑圧両側波帯光変調する光変調器である。

この光送信器１において、第１の単一スペクトル光源３からの出力光信号（１ｂ）の光周波数（ｆ_c1）と第２の単一スペクトル光源４からの出力光信号（１ｃ）の光周波数（ｆ_c2）との差（ｆ_c2−ｆ_c1）が、ミリ波帯などの無線信号周波数（ｆ_RF）と等しくなるようにし、電気発振器７からの出力信号（１ｅ）が中間周波数信号の周波数（ｆ_IF）の半値の周波数（ｆ_IF／２）を持つ電気搬送波信号となるようにする。また、電気変調器８の出力電気変調信号（１ｆ）の占有周波数帯域（Ｂ）が中間周波数信号の周波数（ｆ_IF）よりも小さくなるようにする。

上記のようにして光送信器１から送信された光信号（１ｇ）は、図６に示す無線基地局９で受信される。

無線基地局９は、光信号（１ｇ）を自乗検波して電気信号に変換する受光素子１０と、この受光素子１０の出力電気信号（１ｈ）であるミリ波帯無線信号を電波として送出するアンテナ１１によって構成される。

光送信器１で、第１の単一スペクトル光源３からの出力光信号（１ｂ）の光周波数（ｆ_c1）と第２の単一スペクトル光源４からの出力光信号（１ｃ）の光周波数（ｆ_c2）との差（ｆ_c2−ｆ_c1）が、ミリ波帯などの無線信号周波数（ｆ_RF）と等しくなるようにし、さらに、電気発振器８からの出力信号（１ｅ）が中間周波数信号の周波数（ｆ_IF）の半値の周波数（ｆ_IF／２）を持つ電気搬送波信号となるようにすることで、無線基地局９において、周波数間隔がそれぞれ中間周波数信号の周波数分（ｆ_IF）だけ異なる３波のミリ波帯無線信号（１ｈ：ｆ_RF＋ｆ_IF，ｆ_RF，ｆ_RF−ｆ_IF）を得ることができる。

図７は本発明の第１の実施の形態の無線加入者端末１２の構成を示すブロック図である。無線基地局９から送出されたミリ波帯無線信号（１ｈ）はアンテナ１３により受信された後、ミキサダイオードなどの非線形素子を用いた乗算器１４により自乗検波され、さらにこの乗算器１４の出力電気信号（１ｉ）をローパスフィルタ１５に通すことで、ミリ波帯の電気発振器を用意することなく、周波数安定性の高い中間周波数帯の電気変調信号（１ｊ）を得ることができる。

＜実施の形態２＞
本発明の第２の実施の形態について、図９、図１０、図１１のブロック図と、図１２の電気周波数、光周波数のスペクトル図を参照して説明する。

図９は本発明の第２の実施の形態の光送信器１８の構成を示すブロック図であるが、１９は伝送する電気ディジタル信号（２ａ）を入力する入力端子、２０，２１は第１及び第２の単一スペクトル光瀬、２２は第１の単一スペクトル光源２０及び第２の単一スペクトル光源２１からの第１及び第２の出力光信号（２ｂ，２ｃ）を合波する光合波器、２３は電気発振器２４からの出力信号（２ｅ）を電気位相変調器２５で入力電気ディジタル信号（２ａ）を基に位相変調した電気位相変調信号（２ｆ）によって光合波器５の出力光（２ｄ）を搬送波抑圧両側波帯光変調する光変調器である。

この光送信器１８において、第１の単一スペクトル光源２０からの出力光信号（２ｂ）の光周波数（ｆ_c1）と第２の単一スペクトル光源２１からの出力光信号（２ｃ）の光周波数（ｆ_c2）との差（ｆ_c2−ｆ_c1）が、ミリ波帯などの無線信号周波数（ｆ_RF）と等しくなるようにし、電気発振器２４からの出力信号（２ｅ）が中間周波数信号の周波数（ｆ_IF）の半値の周波数（ｆ_IF／２）を持つ電気搬送波信号となるようにする。また、電気位相変調器２５において、入力されたＭ個の値を取り得る電気ディジタル信号ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）に対して、電気ディジタル信号（ｍ＋１）に対する出力電気位相変調信号（２ｆ）の位相と、電気ディジタル信号ｍに対する出力電気位相変調信号（２ｆ）の位相との位相差がπ／Ｍとなるように位相変調を施し、さらに、電気位相変調器２５の出力電気位相変調信号（２ｆ）の占有周波数帯域（Ｂ）が中間周波数信号の周波数（ｆ_IF）よりも小さくなるようにする。

上記のようにして光送信器１８から送信された光信号（２ｇ）は、図１０に示す無線基地局２６で受信される。

無線基地局２６は、光信号（２ｇ）を自乗検波して電気信号に変換する受光素子２７と、この受光素子２７の出力電気信号（２ｈ）であるミリ波帯無線信号を電波として送出するアンテナ２８によって構成される。

光送信器１８で、第１の単一スペクトル光源２０からの出力光信号（２ｂ）の光周波数（ｆ_c1）と第２の単一スペクトル光源２１からの出力光信号（２ｃ）の光周波数（ｆ_c2）との差（ｆ_c2−ｆ_c1）が、ミリ波帯などの無線信号周波数（ｆ_RF）と等しくなるようにし、さらに、電気発振器２４からの出力信号（２ｅ）が中間周波数信号の周波数（ｆ_IF）の半値の周波数（ｆ_IF／２）を持つ電気搬送波信号となるようにすることで、無線基地局２６において、周波数間隔がそれぞれ中間周波数信号の周波数分（ｆ_IF）だけ異なる３波のミリ波帯無線信号（２ｈ：ｆ_RF＋ｆ_IF，ｆ_RF，ｆ_RF−ｆ_IF）を得ることができる。

図１１は本発明の第２の実施の形態の無線加入者端末２９の構成を示すブロック図である。無線基地局２６から送出されたミリ波帯無線信号（２ｈ）はアンテナ３０により受信された後、ミキサダイオードなどの非線形素子を用いた乗算器３１により自乗検波され、さらにこの乗算器３１の出力電気信号（２ｉ）をローパスフィルタ３２に通すことで、ミリ波帯の電気発振器を用意することなく、周波数安定性の中間周波数帯の電気変調信号（２ｊ）を得ることができる。

また、本発明では、光送信器において、入力電気ディジタル信号のＭ値の信号に対する位相差φがπ／Ｍとなるように変調されているので、無線加入者端末２９における中間周波数帯信号として、入力電気ディジタル信号のＭ値の信号に対する位相差φ’が２π／Ｍとなるような変調信号（２ｊ）を得ることができ、検波のＳＮ特性が最適となる。

＜実施の形態３＞
本発明の第３の実施の形態について、図１３、図１４、図１５のブロック図と、図１６の電気周波数、光周波数のスペクトル図を参照して説明する。

図１３は本発明の第３の実施の形態の光送信器３５の構成を示すブロック図であるが、３６は伝送する電気ディジタル信号（３ａ）を入力する入力端子、３７，３８は第１及び第２の単一スペクトル光源、３９は第１の単一スペクトル光源３７及び第２の単一スペクトル光源３８からの第１及び第２の出力光信号（３ｂ，３ｃ）を合波する光合波器、４０は電気発振器４１からの出力信号（３ｅ）を電気変調器４２で入力電気ディジタル信号（３ａ）を基に振幅変調もしくは周波数変調もしくは位相変調した電気変調信号（３ｆ）によって光合波器３９の出力光（３ｄ）を単側波帯光変調する光単側波帯変調器である。

この光送信器３５において、第１の単一スペクトル光源３７からの出力光信号（３ｂ）の光周波数（ｆ_c1）と第２の単一スペクトル光源３８からの出力光信号（３ｃ）の光周波数（ｆ_c2）との差（ｆ_c2−ｆ_c1）が、ミリ波帯などの無線信号周波数（ｆ_RF）と等しくなるようにし、電気発振器４１からの出力信号（３ｅ）が中間周波数信号の周波数（ｆ_IF）を持つ電気搬送波信号となるようにする。また、電気変調器４２の出力電気変調信号（３ｆ）の占有周波数帯域（Ｂ）が中間周波数信号の周波数（ｆ_IF）の２倍値よりも小さくなるようにする。

上記のようにして光送信器３５から送信された光信号（３ｇ）は、図１４に示す無線基地局４３で受信される。

無線基地局４３は、光信号（３ｇ）を自乗検波して電気信号に変換する受光素子４４と、この受光素子４４の出力電気信号（３ｈ）であるミリ波帯無線信号を電波として送出するアンテナ４５によって構成される。

光送信器３５で、第１の単一スペクトル光源３７からの出力光信号（３ｂ）の光周波数（ｆ_c1）と第２の単一スペクトル光源３８からの出力光信号（３ｃ）の光周波数（ｆ_c2）との差（ｆ_c2−ｆ_c1）が、ミリ波帯などの無線信号周波数（ｆ_RF）と等しくなるようにし、さらに、電気発振器４１からの出力信号（３ｅ）が中間周波数信号の周波数（ｆ_IF）を持つ電気搬送波信号となるようにすることで、無線基地局４３において、周波数間隔がそれぞれ中間周波数信号の周波数分（ｆ_IF）だけ異なる３波のミリ波帯無線信号（３ｈ：ｆ_RF＋ｆ_IF，ｆ_RF，ｆ_RF−ｆ_IF）を得ることができる。

図１５は本発明の第３の実施の形態の無線加入者端末４６の構成を示すブロック図である。無線基地局４３から送出されたミリ波帯無線信号（３ｈ）はアンテナ４７により受信された後、ミキサダイオードなどの非線形素子を用いた乗算器４８により自乗検波され、さらにこの乗算器４８の出力電気信号（３ｉ）をローパスフィルタ４９に通すことで、ミリ波帯の電気発振器を用意することなく、周波数安定性の高い中間周波数帯の電気変調信号（３ｊ）を得ることができる。

従来の光送信器の一例を示すブロック構成図 従来の無線基地局の一例を示すブロック構成図 従来の無線加入者端末の一例を示すブロック構成図 従来の光−無線融合通信システムにおける信号スペクトルの一例を示す図 本発明の第１の実施の形態に係る光送信器を示すブロック構成図 本発明の第１の実施の形態に係る無線基地局を示すブロック構成図 本発明の第１の実施の形態に係る無線加入者端末を示すブロック構成図 本発明の第１の実施の形態における信号スペクトルを示す図 本発明の第２の実施の形態に係る光送信器を示すブロック構成図 本発明の第２の実施の形態に係る無線基地局を示すブロック構成図 本発明の第２の実施の形態に係る無線加入者端末を示すブロック構成図 本発明の第２の実施の形態における信号スペクトルを示す図 本発明の第３の実施の形態に係る光送信器を示すブロック構成図 本発明の第３の実施の形態に係る無線基地局を示すブロック構成図 本発明の第３の実施の形態に係る無線加入者端末を示すブロック構成図 本発明の第３の実施の形態における信号スペクトルを示す図

符号の説明

１，１８，３５：光送信器、２，１９，３６：入力端子、３，４，２０，２１，３７，３８：単一スペクトル光源、５，２２，３９：光合波器、６，２３…光変調器、４０…光単側波帯変調器、７，２４，４１…電気発振器、８，４２：電気変調器、２５…電気位相変調器、９，２６，４３：無線基地局、１０，２７，４４：受光素子、１１，１３，２８，３０，４５，４７…アンテナ、１２，２９，４６：無線加入者端末、１４，３１，４８…乗算器、１５，３２，４９：ローパスフィルタ、１６，３３，５０：検波器、１７，３４，５１…出力端子。

Claims (6)

1. 受信した光信号を自乗検波して電気信号に変換し該電気信号を無線信号として送出する無線基地局に所望の無線信号を光信号で送信する光送信器において、
   それぞれの中心周波数ｆ _c1 ，ｆ _c2 の差（ｆ _c2 −ｆ _c1 ）が前記無線信号の周波数ｆ _RF に等しい単一スペクトルの光信号を発生する第１及び第２の単一スペクトル光源と、
   第１及び第２の単一スペクトル光源から出力された第１及び第２の光信号を合波する光合波器と、
   前記無線基地局から送出された電波を受信して自乗検波しローパスフィルタに通すことで中間周波数信号を得る無線端末における該中間周波数信号の周波数ｆ _IF の半値に等しい周波数（ｆ _IF ／２）を有する電気搬送波信号を発生する電気発振器と、
   電気発振器から出力された電気搬送波信号に対し、入力されたＭ個の値を取り得る電気ディジタル信号ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）にて振幅変調もしくは周波数変調を施して、ｆ _IF ／２の周波数を有する電気振幅変調信号もしくは電気周波数変調信号を出力する電気変調器と、
   前記光合波器から出力された光信号に対し、電気変調器よりの電気振幅変調信号もしくは電気周波数変調信号にて搬送波抑圧両側波帯光変調を施して、ｆ _c1 ＋ｆ _IF ／２、ｆ _c1 −ｆ _IF ／２、ｆ _c2 ＋ｆ _IF ／２、及びｆ _c2 −ｆ _IF ／２の周波数を有する光信号を出力する光変調器とを備えた
   ことを特徴とする光送信器。
2. 受信した光信号を自乗検波して電気信号に変換し該電気信号を無線信号として送出する無線基地局に所望の無線信号を光信号で送信する光送信器において、
   それぞれの中心周波数ｆ _c1 ，ｆ _c2 の差（ｆ _c2 −ｆ _c1 ）が前記無線信号の周波数ｆ _RF に等しい単一スペクトルの光信号を発生する第１及び第２の単一スペクトル光源と、
   第１及び第２の単一スペクトル光源から出力された第１及び第２の光信号を合波する光合波器と、
   前記無線基地局から送出された電波を受信して自乗検波しローパスフィルタに通すことで中間周波数信号を得る無線端末における該中間周波数信号の周波数ｆ _IF の半値に等しい周波数（ｆ _IF ／２）を有する電気搬送波信号を発生する電気発振器と、
   電気発振器から出力された電気搬送波信号に対し、入力されたＭ個の値を取り得る電気ディジタル信号ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）にて位相変調を施して電気位相変調信号を出力する電気位相変調器であって、電気ディジタル信号（ｍ＋１）に対する出力電気位相変調信号の位相と、電気ディジタル信号ｍに対する出力電気位相変調信号の位相との位相差がπ／Ｍとなるような位相変調を施して、ｆ _IF ／２の周波数を有する電気位相変調信号を出力する電気位相変調器と、
   前記光合波器から出力された光信号に対し、電気変調器よりの電気位相変調信号にて搬送波抑圧両側波帯光変調を施して、ｆ _c1 ＋ｆ _IF ／２、ｆ _c1 −ｆ _IF ／２、ｆ _c2 ＋ｆ _IF ／２、及びｆ _c2 −ｆ _IF ／２の周波数を有する光信号を出力する光変調器とを備えた
   ことを特徴とする光送信器。
3. 受信した光信号を自乗検波して電気信号に変換し該電気信号を無線信号として送出する無線基地局に、所望の無線信号を送出させる光信号を送信する光送信器において、
   それぞれの中心周波数ｆ _c1 ，ｆ _c2 の差（ｆ _c2 −ｆ _c1 ）が前記無線信号の周波数ｆ _RF に等しい単一スペクトルの光信号を発生する第１及び第２の単一スペクトル光源と、
   第１及び第２の単一スペクトル光源から出力された第１及び第２の光信号を合波する光合波器と、
   前記無線基地局から送出された電波を受信して自乗検波しローパスフィルタに通すことで中間周波数信号を得る無線端末における該中間周波数信号の周波数ｆ _IF に等しい周波数を有する電気搬送波信号を発生する電気発振器と、
   電気発振器から出力された電気搬送波信号に対し、入力されたＭ個の値を取り得る電気ディジタル信号ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）にて振幅変調もしくは周波数変調もしくは位相変調を施して、ｆ _IF の周波数を有する電気振幅変調信号もしくは電気周波数変調信号もしくは電気位相変調信号を出力する電気変調器と、
   前記光合波器から出力された光信号に対し、電気変調器よりの電気振幅変調信号もしくは電気周波数変調信号もしくは電気位相変調信号にて単側波帯光変調を施して、ｆ _c1 ＋ｆ _IF 及びｆ _c2 ＋ｆ _IF の周波数、またはｆ _c1 −ｆ _IF 及びｆ _c2 −ｆ _IF の周波数を有する光信号を出力する光単側波帯変調器とを備えた
   ことを特徴とする光送信器。
4. 受信した光信号を自乗検波して電気信号に変換し該電気信号を無線信号として送出する無線基地局と、前記無線基地局から送出された電波を受信して自乗検波しローパスフィルタに通すことで中間周波数信号を得る無線端末と、前記無線基地局に所望の無線信号を光信号で送信する光送信器とを備えた光−無線融合通信システムにおいて、
   前記光送信器は、
   それぞれの中心周波数ｆ _c1 ，ｆ _c2 の差（ｆ _c2 −ｆ _c1 ）が前記無線信号の周波数ｆ _RF に等しい単一スペクトルの光信号を発生する第１及び第２の単一スペクトル光源と、
   第１及び第２の単一スペクトル光源から出力された第１及び第２の光信号を合波する光合波器と、
   前記無線端末における前記中間周波数信号の周波数ｆ _IF の半値に等しい周波数（ｆ _IF ／２）を有する電気搬送波信号を発生する電気発振器と、
   電気発振器から出力された電気搬送波信号に対し、入力されたＭ個の値を取り得る電気ディジタル信号ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）にて振幅変調もしくは周波数変調を施して、ｆ _IF ／２の周波数を有する電気振幅変調信号もしくは電気周波数変調信号を出力する電気変調器と、
   前記光合波器から出力された光信号に対し、電気変調器よりの電気振幅変調信号もしくは電気周波数変調信号にて搬送波抑圧両側波帯光変調を施して、ｆ _c1 ＋ｆ _IF ／２、ｆ _c1 −ｆ _IF ／２、ｆ _c2 ＋ｆ _IF ／２、及びｆ _c2 −ｆ _IF ／２の周波数を有する光信号を出力する光変調器とを備え、
   前記無線基地局は、
   前記光送信器から送出されたｆ _c1 ＋ｆ _IF ／２、ｆ _c1 −ｆ _IF ／２、ｆ _c2 ＋ｆ _IF ／２、及びｆ _c2 −ｆ _IF ／２の周波数を有する光信号を受信して自乗検波し、ｆ _RF 、ｆ _RF ＋ｆ _IF 、及びｆ _RF −ｆ _IF の周波数を有する電気信号に変換し、該電気信号を無線信号として送出し、
   前記無線端末は、
   前記無線基地局から送出されたｆ _RF 、ｆ _RF ＋ｆ _IF 、及びｆ _RF −ｆ _IF の周波数を有する電波を受信して自乗検波し、ｆ _IF 、２ｆ _IF 、２ｆ _RF 、２ｆ _RF ＋ｆ _IF 、及び２ｆ _RF −ｆ _IF の周波数を有する電気信号に変換し、該電気信号をローパスフィルタに通すことでｆ _IF の周波数を有する中間周波数信号を得る
   ことを特徴とする光−無線融合通信システム。
5. 受信した光信号を自乗検波して電気信号に変換し該電気信号を無線信号として送出する無線基地局と、前記無線基地局から送出された電波を受信して自乗検波しローパスフィルタに通すことで中間周波数信号を得る無線端末と、前記無線基地局に所望の無線信号を光信号で送信する光送信器とを備えた光−無線融合通信システムにおいて、
   前記光送信器は、
   それぞれの中心周波数ｆ _c1 ，ｆ _c2 の差（ｆ _c2 −ｆ _c1 ）が前記無線信号の周波数ｆ _RF に等しい単一スペクトルの光信号を発生する第１及び第２の単一スペクトル光源と、
   第１及び第２の単一スペクトル光源から出力された第１及び第２の光信号を合波する光合波器と、
   前記無線端末における前記中間周波数信号の周波数ｆ _IF の半値に等しい周波数（ｆ _IF ／２）を有する電気搬送波信号を発生する電気発振器と、
   電気発振器から出力された電気搬送波信号に対し、入力されたＭ個の値を取り得る電気ディジタル信号ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）にて位相変調を施して電気位相変調信号を出力する電気位相変調器であって、電気ディジタル信号（ｍ＋１）に対する出力電気位相変調信号の位相と、電気ディジタル信号ｍに対する出力電気位相変調信号の位相との位相差がπ／Ｍとなるような位相変調を施して、ｆ _IF ／２の周波数を有する電気位相変調信号を出力する電気位相変調器と、
   前記光合波器から出力された光信号に対し、電気変調器よりの電気位相変調信号にて搬送波抑圧両側波帯光変調を施して、ｆ _c1 ＋ｆ _IF ／２、ｆ _c1 −ｆ _IF ／２、ｆ _c2 ＋ｆ _IF ／２、及びｆ _c2 −ｆ _IF ／２の周波数を有する光信号を出力する光変調器とを備え、
   前記無線基地局は、
   前記光送信器から送出されたｆ _c1 ＋ｆ _IF ／２、ｆ _c1 −ｆ _IF ／２、ｆ _c2 ＋ｆ _IF ／２、及びｆ _c2 −ｆ _IF ／２の周波数を有する光信号を受信して自乗検波し、ｆ _RF 、ｆ _RF ＋ｆ _IF 、及びｆ _RF −ｆ _IF の周波数を有する電気信号に変換し、該電気信号を無線信号として送出し、
   前記無線端末は、
   前記無線基地局から送出されたｆ _RF 、ｆ _RF ＋ｆ _IF 、及びｆ _RF −ｆ _IF の周波数を有する電波を受信して自乗検波し、ｆ _IF 、２ｆ _IF 、２ｆ _RF 、２ｆ _RF ＋ｆ _IF 、及び２ｆ _RF −ｆ _IF の周波数を有する電気信号に変換し、該電気信号をローパスフィルタに通すことでｆ _IF の周波数を有する中間周波数信号を得る
   ことを特徴とする光−無線融合通信システム。
6. 受信した光信号を自乗検波して電気信号に変換し該電気信号を無線信号として送出する無線基地局と、前記無線基地局から送出された電波を受信して自乗検波しローパスフィルタに通すことで中間周波数信号を得る無線端末と、前記無線基地局に所望の無線信号を光信号で送信する光送信器とを備えた光−無線融合通信システムにおいて、
   前記光送信器は、
   それぞれの中心周波数ｆ _c1 ，ｆ _c2 の差（ｆ _c2 −ｆ _c1 ）が前記無線信号の周波数ｆ _RF に等しい単一スペクトルの光信号を発生する第１及び第２の単一スペクトル光源と、
   第１及び第２の単一スペクトル光源から出力された第１及び第２の光信号を合波する光合波器と、
   前記無線端末における前記中間周波数信号の周波数ｆ _IF に等しい周波数を有する電気搬送波信号を発生する電気発振器と、
   電気発振器から出力された電気搬送波信号に対し、入力されたＭ個の値を取り得る電気ディジタル信号ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）にて振幅変調もしくは周波数変調もしくは位相変調を施して、ｆ _IF の周波数を有する電気振幅変調信号もしくは電気周波数変調信号もしくは電気位相変調信号を出力する電気変調器と、
   前記光合波器から出力された光信号に対し、電気変調器よりの電気振幅変調信号もしくは電気周波数変調信号もしくは電気位相変調信号にて単側波帯光変調を施して、ｆ _c1 ＋ｆ _IF 及びｆ _c2 ＋ｆ _IF の周波数、またはｆ _c1 −ｆ _IF 及びｆ _c2 −ｆ _IF の周波数を有する光信号を出力する光単側波帯変調器とを備え、
   前記無線基地局は、
   前記光送信器から送出されたｆ _c1 ＋ｆ _IF 及びｆ _c2 ＋ｆ _IF の周波数、またはｆ _c1 −ｆ _IF 及びｆ _c2 −ｆ _IF の周波数を有する光信号を受信して自乗検波し、ｆ _RF 、ｆ _RF ＋ｆ _IF 、及びｆ _RF −ｆ _IF の周波数を有する電気信号に変換し、該電気信号を無線信号として送出し、
   前記無線端末は、
   前記無線基地局から送出されたｆ _RF 、ｆ _RF ＋ｆ _IF 、及びｆ _RF −ｆ _IF の周波数を有する電波を受信して自乗検波し、ｆ _IF 、２ｆ _IF 、２ｆ _RF 、２ｆ _RF ＋ｆ _IF 、及び２ｆ _RF −ｆ _IF の周波数を有する電気信号に変換し、該電気信号をローパスフィルタに通すことでｆ _IF の周波数を有する中間周波数信号を得る
   ことを特徴とする光−無線融合通信システム。

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