JP2009534930A - ワイヤレスシステム用の電気−光ケーブル - Google Patents

Abstract

ダウンリンク光ファイバ、アップリンク光ファイバ及び電力リンクを含むケーブルを介して互いに光学的且つ電気的に結合された２つの電気−光学（Ｅ／Ｏ）変換器ユニットを有するワイヤレスシステム用の電気−光ケーブル。第１のＥ／Ｏ変換器は、アクセスポイント装置から高周波（ＲＦ）電気信号を受け取り、これら電気信号を対応のＲＦ光信号に変換し、そしてこれら光信号をダウンリンク光ファイバにより第２のＥ／Ｏ変換器に伝送する。第２のＥ／Ｏ変換器は、ＲＦ光信号を受け取ってこれらＲＦ光信号を変換して元のＲＦ電気信号に戻す。Ｅ／Ｏ変換器ユニットの一方のところのＲＦ電気信号は、そのＥ／Ｏ変換器ユニットに接続されているアンテナを駆動する。ワイヤレスアンテナによって受け取られたＲＦ電気信号は、同様に処理され、光信号は、アップリンク光ファイバにより他方のＥ／Ｏ変換器ユニットに送られる。電気−光ケーブルは、アクセスポイント装置に対するアンテナの遠隔配置を可能にし、アンテナ側のＥ／Ｏ変換器ユニットには、他方のＥ／Ｏ変換器ユニットによって提供される電力が供給される。

Description

本発明は、概略的には、ワイヤレス通信システムに関し、詳細には、高周波（ＲＦ）光信号と電力の両方をワイヤレスアクセスポイント装置から遠隔アンテナに送ることができるケーブルに関する。

高速移動体データ通信に対してかつて無い需要が増大してワイヤレス通信が急成長している。一例として、いわゆる「ワイヤレスフィディリティ」即ち「ＷｉＦｉ」システムが、高速ワイヤレスインターネットアクセスのために多くの種々の領域（コーヒーショップ、空港、図書館等）に導入されている。

ＷｉＦｉシステムでは、局所ワイヤレス有効利用範囲は、アクセスポイント装置（これは、「ＷｉＦｉボックス」又は「ワイヤレスアクセスポイント」とも呼ばれる）及びこれに接続されたアンテナを有する電子ディジタルＲＦ信号送信機／受信機装置（以下、「ＷｉＦｉ装置」と言う）によって提供される。ＷｉＦｉ装置をどこに設置できるかについては、特に屋内ＷｉＦｉ有効利用範囲について制約のある場合が多い。アンテナの設置場所によりＷｉＦｉ有効利用範囲が決定されるので、アンテナは、典型的には、有効利用範囲を最大にするうえで考慮された場所に配置される。屋内配置場所に関し、例えば、最適なアンテナ位置は、天井又はその近くである場合が多い。

多くの場合、ＷｉＦｉ装置の物理的寸法は、アンテナと同一の場所に設置されることが必要なＷｉＦｉボックスには適していない。このため、アンテナが、ＷｉＦｉボックスから距離を置いたところに配置され、ケーブル、典型的には同軸ケーブルでこれに接続される。ケーブルは、ＷｉＦｉボックスから送信された高周波（ＲＦ）信号をアンテナに送り、又、受信したＲＦ信号をアンテナからＷｉＦｉボックスに送る。ケーブルは、ＲＦ信号に対して透明であり、即ち、ケーブルは、信号を変調形式、誤りコーディング、正確な搬送周波数等とは無関係に送る。ケーブルにより伝送される信号は、ワイヤレスリンクにより放出されるＲＦ信号と同一である。

ＷｉＦｉシステムに関する重要な要件は、ＲＦ信号品質がケーブルによっては実質的に劣化しないということである。ＷｉＦｉシステムで用いられる典型的な同軸ケーブルは、極めて長いが、長い同軸ケーブルを用いることは、関心のある周波数でのケーブルロスが非常に大きいので必要な信号品質を維持することができない場合に問題となる。残念ながら、電気信号の増幅によってケーブルロスに関する問題を解決することは中程度のロスレベルに限られる。というのは、強力な信号増幅により、信号対雑音比（ＳＮＲ）が減少するからである。

本発明の一態様は、ワイヤレスシステム用の電気−光ケーブル装置である。ケーブル装置は、第１及び第２の光ファイバ並びに電力ラインを有する。ケーブル装置は、第１及び第２の光ファイバのそれぞれの互いに反対側の端に光結合されると共に電力ラインのそれぞれの互いに反対側の端に電気的に結合された第１及び第２の電気−光学（Ｅ／Ｏ）コンバータユニットを更に有する。電力ラインは、電力を第１のＥ／Ｏ変換器ユニットから第２のＥ／Ｏ変換器ユニットに提供して第２のＥ／Ｏ変換器ユニットが別個の電源に接続される必要がないようになっている。各Ｅ／Ｏ変換器ユニットは、ＲＦ電気信号を受信したりすると共に（或いは）送信したりする１つ又は２つ以上のＲＦ電気コネクタを有する。Ｅ／Ｏ変換器ユニットは、第１及び第２の光ファイバを介する第１及び第２のＥ／Ｏ変換器ユニットのＲＦ電気コネクタ相互間のＲＦ信号通信を可能にするようＲＦ電気信号をＲＦ光信号に変換したりＲＦ光信号をＲＦ電気信号に変換したりするようになっている。

本発明のもう１つの態様は、アクセスポイント装置とワイヤレスアンテナとの間でＲＦ信号を送る電気−光ケーブル装置である。ケーブル装置は、入力ＲＦ電気信号及び入力電力を受け取るようアクセスポイント装置に電気的に結合されたＥ／Ｏ変換器ユニットを有する。ケーブル装置は、アンテナに電気的に結合された第２のＥ／Ｏ変換器ユニットを更に有する。ケーブル装置は、第１のＥ／Ｏ変換器ユニットと第２のＥ／Ｏ変換器ユニットを動作可能に接続するコードを有する。コードは、ダウンリンク光ファイバ、アップリンク光ファイバ、電力ライン及びオプションとして保護シースを有する。電力ラインは、電力を第１のＥ／Ｏ変換器ユニットから第２のＥ／Ｏ変換器ユニットに供給する。Ｅ／Ｏ変換器ユニットの両方は、アクセスポイント装置とアンテナとの間のＲＦ信号通信を可能にするようＲＦ電気信号をＲＦ光信号に変換したりＲＦ光信号をＲＦ電気信号に変換したりするようになっている。

本発明のもう１つの態様は、アクセスポイント装置とワイヤレスアンテナとの間で高周波（ＲＦ）信号を伝送する方法である。この方法は、アクセスポイント装置で生じた第１のＲＦ電気信号を第１のＥ／Ｏ変換器ユニットで対応の第１のＲＦ光信号に変換するステップを有する。この方法は、第１のＲＦ光信号を第１の光ファイバにより第１のＥ／Ｏ変換器ユニットから第２のＥ／Ｏ変換器ユニットに伝送するステップを更に有する。この方法は、第１のＲＦ光信号を第２のＥ／Ｏ変換器ユニットで変換して第１のＲＦ電気信号に戻すステップを更に有する。この方法は、アンテナを第２のＥ／Ｏ変換器ユニットで第１のＲＦ電気信号により駆動するステップを更に有する。この方法は、第２のＥ／Ｏ変換器ユニットに第１のＥ／Ｏ変換器ユニットから送られた電力を供給するステップを更に有する。

本発明の追加の特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載されており、この説明から当業者には容易に明らかであり又は本明細書において説明される本発明を実施することにより認識され、本明細書は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲及び添付の図面を含む。

上述の概要的説明と以下の詳細は説明の両方は、本発明の実施形態を提供し、特許請求の範囲に記載されている本発明の性質及び特性を理解する概観又は骨組みを提供するようになっている。添付の図面は、本発明の一層の理解を可能にするために添付され、本明細書に組み込まれてその一部をなしている。図面は、本発明の種々の実施形態を記載しており、本明細書の説明と一緒になって、本発明の原理及び作用を説明するのに役立つ。

次に、本発明の現時点において好ましい実施形態を詳細に参照し、かかる実施形態の例が、添付の図面に示されている。可能な場合にはいつでも、同一又は類似の参照符号（例えば、符号は同一であるが、これに“Ａ”又は“Ｂ”の添え字が付けられている）は、同一又は類似の部分を示すために図面全体にわたって用いられている。

以下の説明において、「ＲＦ信号」という用語は、電気的であるにせよ光学的であるにせよいずれにせよ、高周波信号を有し、「ＲＦ電気信号」及び「ＲＦ光信号」という用語は、特定の形式のＲＦ信号を示している。

図１は、本発明の電気−光ケーブル装置（以下「ケーブル」という場合がある）１０の例示の実施形態の略図である。ケーブル１０は、第１の電気−光学（Ｅ／Ｏ）変換器ユニット２０Ａを有し、この第１の変換器ユニットは、説明の便宜上且つ向きを表すため、ＷｉＦｉシステム（図示せず）のアンテナ側と関連している。ケーブル１０は、ＷｉＦｉボックス（即ち、アクセスポイント装置側）のところに第１の電気−光学（Ｅ／Ｏ）変換器ユニット２０Ａと同一ではないがこれに類似したＥ／Ｏ変換器ユニット２０Ｂを更に有している。Ｅ／Ｏ変換器ユニット２０Ａ，２０Ｂは、ダウンリンク光ファイバ２４により一方向に互いに光結合されており、このダウンリンク光ファイバは、Ｅ／Ｏ変換器ユニット２０Ｂに光結合された入力端２５及びＥ／Ｏ変換器ユニット２０Ａに光結合された出力端を有している。Ｅ／Ｏ変換器ユニット２０Ａ，２０Ｂは又、アップリンク光ファイバ２８により逆方向に互いに光結合されており、このアップリンク光ファイバは、Ｅ／Ｏ変換器ユニット２０Ａに光結合された入力端２９及びＥ／Ｏ変換器ユニット２０Ａに光結合された出力端３０を有している。例示の実施形態では、ダウンリンク及びアップリンク光ファイバ２４，２８は、シングルモード光ファイバかマルチモード光ファイバかのいずれかであり、その選択については以下に詳細に説明する。

ケーブル１０は、Ｅ／Ｏ変換器ユニット２０Ａ，２０Ｂを互いに電気的に結合すると共に電力信号３５により電力をＥ／Ｏ変換器ユニット２０ＢからＥ／Ｏ変換器ユニット２０Ａに送る電力ライン３４を更に有している。例示の実施形態では、電力ラインとしては、標準型電力を運ぶ電線、例えば標準の電気通信用途で用いられる１８〜２６ＡＷＧ（アメリカの線番号）が挙げられる。電力ライン３４の例示の実施形態について以下に説明する。

ケーブル１０は、好ましくはダウンリンク及びアップリンク光ファイバ２４，２８並びに電力ライン３４を被覆してこれらを保護する保護シース３６を更に有する。ダウンリンク光ファイバ２４、アップリンク光ファイバ２８及び電力ライン３４は、ケーブルコード３８を構成する。例示の実施形態では、ケーブルコード３８も又、保護シース３６を有する。

Ｅ／Ｏ変換器ユニット２０Ａ，２０Ｂは各々、１つ又は２つ以上のそれぞれのＲＦ電気コネクタ（以下、単に「コネクタ」という場合がある）４０Ａ，４０Ｂを有する。例示の実施形態では、コネクタ４０Ａ，４０Ｂは、標準形式の同軸ケーブルコネクタ、例えばＳＭＡ、逆ＳＭＡ、ＴＮＣ、逆ＴＮＣ等である。種々の形式のコネクタに用いられるＲＦアダプタが広く市販されていることには注目する価値があり、したがって、ケーブル１０をケーブルのアクセスポイント装置側又はアンテナ側の任意のＲＦ同軸インタフェースに合わせて仕様変更できるようになっている。Ｅ／Ｏ変換器ユニット２０Ｂも又、電力をケーブル１０に供給する入力電力ライン４４を受け入れる電力コネクタ４２を有している。図示の実施形態では、入力電力ライン４４は、電源９２（図１には示されておらず、以下において説明する図２を参照されたい）から来ており、この電源は、代表的には、従来型電気コンセント又は電源にプラグ接続される。

単一の電気コネクタ４０Ｂが望まれる例示の実施形態では、Ｅ／Ｏ変換器ユニット２０Ｂは、コネクタ４０Ｂに電気的に結合された信号方向づけ要素５０Ｂ、例えば電気サーキュレータ又はＲＦスイッチ（例えば、２：１ＲＦスイッチ）を有する。信号方向づけ要素５０Ｂは、出力ポート５２Ｂ及び入力ポート５４Ｂを有し、この信号方向づけ要素は、以下に説明するようにダウンリンクＲＦ電気信号とアップリンクＲＦ電気信号を分離するのに役立つ。

Ｅ／Ｏ変換器ユニット２０Ｂは、出力ポート５０Ｂに電気的に結合されたレーザ６０Ｂを更に有する。また、レーザ６０Ｂは、ダウンリンク光ファイバ２４の入力端２５に光結合されている。オプションとして、レーザ６０Ｂと出力ポート５０Ｂとの間には、レーザ駆動装置／増幅器６４Ｂが設けられている。ＲＦ電力レベル及び用いられるレーザ６０Ｂの形式において、レーザ駆動装置／レーザ増幅器６４Ｂが必要な場合があれば必要ではない場合もある。レーザ６０Ｂ、又は変形例としてレーザ６０Ｂ及びレーザ駆動装置／増幅器６４Ｂは、伝送器６６Ｂを構成する。例示の実施形態では、レーザ駆動装置／増幅器６４Ｂは、レーザ６０Ｂのインピーダンスがコネクタ４０Ｂのインピーダンス（例えば、業界標準の５０オーム）に整合していない場合、インピーダンス整合回路要素として働く。しかしながら、このインピーダンス整合は、ＲＦコンポーネントシーケンス中の任意の箇所で実施できる。

レーザ６０Ｂは、光ファイバによるＲＦ伝送用途にとって十分な動的範囲を送出するのに適した任意のレーザである。レーザ６０Ｂに適した例示のレーザとしては、レーザダイオード、分散形フィードバック（ＤＦＢ）レーザ、ファブリ・ペロー（ＦＰ）レーザ及び垂直共振器表面発光ダイオードレーザ（ＶＣＳＥＬ）が挙げられる。例示の実施形態では、レーザ６０Ｂの波長は、標準の電気通信波長の１つ、例えば８５０ｎｍ、１３３０ｎｍ又は１５５０ｎｍである。別の例示の実施形態では、非電気通信波長、例えば９８０ｎｍが用いられる。例示の実施形態では、レーザ６０Ｂは、コスト、電力消費量及びサイズを最小限に抑えるために冷却されない。

レーザ６０Ｂは、ケーブル１０の特定の構成に応じて特定のレイジングモードを有するものであれば、シングルモードレーザであっても良くマルチモードレーザであっても良い。ダウンリンク光ファイバ２４についてマルチモード光ファイバが用いられる場合、レーザ６０Ｂをシングルモード又はマルチモードで作動させることができる。他方、比較的長いケーブル（例えば、＞１ｋｍ）及び距離が短い場合、ダウンリンク光ファイバ２４についてシングルモード光ファイバを用いるのが良い。ダウンリンク及び（又は）アップリンク光ファイバ２４，２８がシングルモードである場合、対応のレーザは、シングルモードである必要がある。

マルチモード光ファイバは、ケーブルが比較的短い場合にケーブル１０の光ファイバダウンリンク及びアップリンクについて、例えば、ケーブルが数メートル、数十メートル又はそれどころか数百メートルであるビルディング内用途について費用効果の良いオプションである。用いられるマルチモード光ファイバの特定の形式は、ケーブルの長さ及び特定用途の周波数範囲で決まる。ケーブル１０の最も利用性の高い例は、約２．４ＧＨｚ又は５．２ＧＨｚの周波数帯域で動作するＷｉＦｉシステムへの利用である。最長例えば１００メートルのケーブル長さに関し、標準の５０μｍマルチモード光ファイバがダウンリンク及びアップリンク光ファイバに最適である。他方、高帯域幅マルチモード光ファイバは、最長１０００メートルまでのケーブル長さに最適である。

引き続き図１を参照すると、Ｅ／Ｏ変換器ユニット２０Ｂは、光ファイバアップリンク２８の出力端３０に光結合された光検出器８０Ｂを更に有している。例示の実施形態では、線形インピーダンス変換増幅回路又は増幅器８４Ｂが、光検出器及び信号方向づけ要素５０Ｂの入力ポート５４Ｂに電気的に結合されている。光検出器８０Ｂ、或いは光検出器８０Ｂ及び線形増幅器８４Ｂは、受光器９０Ｂを構成する。５０オーム同軸コネクタ４０Ｂと光検出器８０Ｂのこれよりも高いインピーダンスとの間のインピーダンス整合は、好ましくは、インピーダンス変換増幅器８４Ｂを用いて達成される。

システムの残部は、好ましくは、標準のインピーダンス、例えば５０オームに合わされる。

アンテナ側におけるＥ／Ｏ変換器２０Ａの構成は、Ｅ／Ｏ変換器２０Ｂの構成とほぼ同じ又は本質的に同一であり、同一の参照符号は、同一の要素を表している。この結果、Ｅ／Ｏ変換器ユニット２０Ａは、受光器９０Ａ及び伝送器６６Ａを有する。受光器９０Ａでは、光検出器８０Ａは、ダウンリンク光ファイバ２４の出力端２６に光結合され、伝送器６６Ａでは、レーザ６０Ａは、アップリンク光ファイバ２８の入力端２９に光結合されている。伝送器６６Ａ及び受光器９０Ａは、信号方向づけ要素５０Ａの出力ポート５２Ａ及び入力ポート５４Ａにそれぞれ結合されている。

図２は、２つの電気コネクタ４０Ｂを有するＥ／Ｏ変換器ユニット２０Ｂの例示の実施形態の概略拡大図である。２つの電気コネクタ４０Ｂを用いることにより、信号方向づけ要素５０Ｂが不要になっている。図２の例示の実施形態では、上側コネクタ４０Ｂは、ＲＦ電気信号１５０Ｂを受け取り、下側コネクタ４０Ｂは、ＲＦ電気信号２８０Ａを出力する（ＲＦ電気信号１５０Ｂ，２８０Ａについては、以下に詳細に説明する）。

図３は、各々が別々のアンテナ１３０に作動可能に結合された２つのＲＦ電気コネクタ４０Ａを有するＥ／Ｏ変換器ユニット２０Ａの例示の実施形態の概略拡大図であり、上側のアンテナは、送信アンテナであり、下側のアンテナは、受信アンテナである。この場合も又、２つのコネクタを用いるこの実施形態により、信号方向づけ要素５０Ａが不要になっている。例示の実施形態では、Ｅ／Ｏ変換器ユニット２０Ａ，２０Ｂの両方は、各側にデュアルコネクタ４０Ａ，４０Ｂを有している。さらに、この例示の実施形態では、図４のケーブル１０の略図に示されているように、両方のＥ／Ｏ変換器ユニットのそれぞれの対をなす電気コネクタには、１対のアンテナ１３０が電気的に接続されている。

種々の追加の電気回路要素、例えばバイアスティー（bias tee）、ＲＦフィルタ、増幅器、周波数分割器等は、説明を分かりやすくすると共に図を分かりやすくするために図示されていない。本発明のケーブルへのかかる要素の利用の仕方は、当業者には明らかであろう。

例示の作動方法
図５は、本発明のケーブル１０の例示の実施形態を有する例示のＷｉＦｉシステム１００の略図である。ケーブル１０は、遠隔アンテナをＷｉＦｉアクセスポイント装置に動作可能に連結するための透明な〜０ｄＢ損失ケーブルとしてＷｉＦｉシステム１００に用いられている。ＷｉＦｉシステム１００は、ＲＦ電気信号源１１０を有し、このＲＦ電気信号源は、図示の実施形態では、アクセスポイント装置又はＷｉＦｉボックスである。ＲＦ電気信号源１１０は、コネクタ１１２を有し、このコネクタは、ケーブル１０のＥ／Ｏ変換器ユニット２０Ｂのコネクタ４０Ｂに接続されている。ＲＦ電気信号源１１０は、電源コード１１６を有し、この電源コードは、従来型電気コンセント１２０又は他の電源にプラグ接続されている。ＷｉＦｉシステム１００は、入力電力ライン４４を介してＥ／Ｏ変換器ユニットに電気的に結合されると共に電源コード１２２を介して電気コンセント１２０にプラグ接続された電源９２を更に有する。例示の実施形態では、ＲＦ電気信号源１１０は、電気コンセント１２０ではなく、電源９２にプラグ接続されている。別の例示の実施形態では、入力電力ライン４４は、図５の破線によって示されているように、電力タップ１２４を介して電源コード１１６から引き出されている。例示の実施形態では、電源タップ１２４は、電気コンセント１２０からの電源コード１１６の第１の部分を受け入れると共にＲＦ電気信号源１１０からの電源コード１１６の第２の部分を受け入れるレセプタクル（図示せず）を有する。電源タップ１２４は、Ｅ／Ｏ変換器２０Ａ，２０Ｂに電力供給するために電源コード１１６から幾分かの電力を取り出す。Ｅ／Ｏ変換器２０Ａ，２０Ｂは、低電力レベルを用いて動作するので、追加の電力要件は、電源コード１１６の定格に対してそれほど制約とはならない。

ＷｉＦｉシステム１００は、例えばコネクタ４０Ａを介してＥ／Ｏ変換器ユニット２０Ａに電気的に結合されたアンテナ１３０を更に有する。ワイヤレス通信ユニット１４２、例えばワイヤレスカードを備えたコンピュータ１４０又は同等な装置が、ＷｉＦｉシステム１００とワイヤレスＲＦ通信状態にある。

図１のケーブル１０及び図５のＷｉＦｉシステム１００の例示の実施形態を参照すると、ＷｉＦｉシステムの動作中、ＲＦ電気信号ユニット１１０は、ダウンリンクＲＦ電気信号１５０Ｂ（図１）を出力し、このダウンリンクＲＦ電気信号は、Ｅ／Ｏ変換器ユニット２０Ｂ及びこの中の信号方向づけ要素５０Ｂに至る。信号方向づけ要素５０Ｂは、ダウンリンクＲＦ電気信号１５０Ｂをレーザ駆動装置／増幅器６４Ｂに差し向ける。レーザ駆動装置／増幅器６４Ｂは、ダウンリンクＲＦ電気信号を増幅し、増幅した信号をレーザ６０Ｂに与える。増幅されたダウンリンクＲＦ電気信号１５０Ｂは、レーザ６０Ｂを駆動し、それによりダウンリンクＲＦ光信号１６０を発生させる。これら光信号は、ダウンリンク光ファイバ２４の入力端２５に入力され、そしてこの光ファイバを下って進み、これら光信号は、Ｅ／Ｏ変換器ユニット２０Ａのところの光ファイバ出力端２６で出る。光検出器８０Ａは、伝送されたダウンリンクＲＦ光信号１６０を受け取り、これらを変換してダウンリンクＲＦ電気信号１５０Ｂに戻す。インピーダンス変換増幅回路８４Ａは、ダウンリンクＲＦ電気信号１５０Ｂ（図１）を増幅し、次に、この増幅されたダウンリンクＲＦ電気信号は、信号方向づけ要素５０Ａまで進む。次に、信号方向づけ要素５０Ａは、これら信号をコネクタ４０Ａ及びアンテナ１３０に差し向ける。

ダウンリンクＲＦ電気信号１５０Ｂは、アンテナ１３０を駆動し、このアンテナは、対応のダウンリンクＲＦワイヤレス信号２００をＲＦ電磁波の形態で出す。ＲＦワイヤレス信号２００は、コンピュータ１４０に設けられているワイヤレス通信ユニット１４２によって受信される。ワイヤレス通信ユニット１４２は、ＲＦワイヤレス信号２００を対応の電気信号（図示せず）に変換し、この電気信号は、次に、コンピュータ１４０によって処理される。

コンピュータ１４０は又、アップリンク電気信号（図示せず）を発生させ、ワイヤレス通信ユニット１４２は、このアップリンク電気信号をＲＦ電磁波の形態のアップリンクワイヤレスＲＦ信号２５０に変換する。アップリンクＲＦワイヤレス信号２５０は、アンテナ１３０によって受信され、このアンテナは、これら信号をアップリンクＲＦ電気信号２８０Ａに変換する。アップリンクＲＦ電気信号２８０Ａは、コネクタ４０Ａ（図１）でＥ／Ｏ変換器ユニット２０Ａに入り、信号方向づけ要素５０Ａにより伝送器６６Ａに差し向けられる。伝送器６６Ａは、伝送器６６Ｂと同一の仕方で動作し、この伝送器６６Ａは、アップリンクＲＦ電気信号２８０Ａを対応のアップリンクＲＦ光信号３００に変換する。アップリンクＲＦ光信号３００は、アップリンク光ファイバ２８の入力端２９に結合されてこの光ファイバにより進み、そしてＥ／Ｏ変換器ユニット２０Ｂで光ファイバ出力端３０から出る。受光器９０Ｂは、アップリンクＲＦ光信号３００を受け取り、これらを変換してアップリンクＲＦ電気信号２８０Ａ（図１）に戻す。次に、アップリンクＲＦ電気信号２８０Ａは、信号方向づけ要素５０Ｂまで進み、この信号方向づけ要素は、これら信号をコネクタ４０Ｂに差し向けると共にＲＦ電気信号ユニット１１０に差し向け、このＲＦ電気信号ユニットは、次に、これら信号を更に処理する（例えば、これら信号を濾波し、これら信号をインターネットに送る等する）。

配電
上述したように、Ｅ／Ｏ変換器ユニット２０Ｂの伝送器６６Ｂ、受光器９０Ｂ及び信号方向づけ要素５０Ｂ（設けられていれば、又、この信号方向づけ要素が電力を必要としている場合）を駆動する電力は、入力電力ライン４４により提供され、この入力電力ラインは、図示の実施形態では、電源９２から来ている。Ｅ／Ｏ変換器ユニット２０Ａの伝送器６６Ａ、受光器９０Ａ及び信号方向づけ要素５０Ａ（設けられていれば、又、この信号方向づけ要素が電力を必要としていれば）を駆動する電力は、電力ライン３４により提供され、この電力ラインは、上述したように、ケーブルコード３８に含まれている。本発明のケーブル１０の好ましい実施形態は、電力消費量が比較的低い点、例えば数ワットのオーダである。

図６は、電力ライン３４がＥ／Ｏ変換器ユニット２０ＡでＤＣ／ＤＣ電力変換器３１４に電気的に結合された２本の電線３０４，３０６を有する例示の実施形態を示しているケーブル１０のアンテナ側の概略拡大図である。ＤＣ／ＤＣ電力変換器３１４は、電力信号の電圧をＥ／Ｏ変換器ユニット２０Ａ内の電力消費コンポーネントにより必要とされる電力レベルに変更する。例示の実施形態では、電線３０４，３０６は、ダウンリンク光ファイバ２４及びアップリンク光ファイバ２８を包囲しているそれぞれの光ファイバジャケット（図示せず）内に設けられている。図６に示す実施形態と類似した例示の実施形態では、電力ライン３４は、互いに異なる電圧レベルを送る３本以上の電線を有する。

遠隔ＷｉＦｉセル又は「ホットスポット」の形成
図７は、ＷｉＦｉシステム１００の例示の実施形態の概略図であり、ＷｉＦｉセル又は「ホットスポット」をＷｉＦｉボックス１１０のところ又はその近くに配置されている代表的なＷｉＦｉホットスポットに対して建物内にＷｉＦｉセル又は「ホットスポット」を遠隔的に設置するために本発明のケーブル１０をどのように用いるかを示している。図７は、内壁４４０，４２２を互いに交差させることにより画定された４つの別々の部屋４１２，４１３，４１４，４１５を有する内部建物構造４１０を示している。ＷｉＦｉボックス１１０は、部屋４１４内に設置され、アンテナ１３０が従来方式でこれに取り付けられた状態で示されている。ＷｉＦｉボックス１１０と関連して、局所ＷｉＦｉ「ホットスポット」４４０が設けられ、この局所ＷｉＦｉ「ホットスポット」は、ＷｉＦｉボックス４３０に直接取り付けられていないとしてもこれに近接して配置されたアンテナ１３０により部屋４１４の全てではないにせよその大部分に及ぶ。

また、図７には、Ｅ／Ｏ変換器ユニット２０ＢでＷｉＦｉボックス１１０に連係された本発明のケーブル１０が示されており、アンテナ１３０が、Ｅ／Ｏ変換器ユニット２０Ａに接続されている。ケーブル１０は、壁４２０を貫通して延びて部屋４１３内に延びている。この形態により、部屋４１４内の元のフットスポット４４０から比較的遠ざかって部屋４１３内に新たなＷｉＦｉホットスポット４６０が形成されている。ケーブル１０は、ＷｉＦｉアンテナ（及び関連のＷｉＦｉセル）をＷｉＦｉボックスから比較的遠隔の距離を置いたところに設置するのを容易にする。

図７に示す構成の例示の実施形態では、２つのアンテナ１３０が１度に用いられ、即ち、１つのアンテナがＷｉＦｉボックス１５０で用いられ、１つの遠隔アンテナが、Ｅ／Ｏ変換器ユニット２０Ａに電気的に接続されている。この多アンテナ構成により、局所と遠隔の（及びオプションとして互いにオーバーラップした）ＷｉＦｉホットスポット４４０，４６０が同時に提供される。さらに、数本のケーブル１０を多数のＲＦケーブル接続部を備えたＷｉＦｉボックス１１０に接続されるのが良い（２本のかかるケーブル１０が図７に示されている）。局所アンテナ１３０及びケーブル１０が用いられる場合又は多数本のケーブル１０が用いられる場合、ＲＦ電力スプリッタ又は電力分割器（図示せず）が、ＲＦ信号を分割するために用いられる。

コンパクトなケーブル設計
例示の実施形態では、本発明のケーブル１０はコンパクトに作られ、即ち、Ｅ／Ｏ変換器ユニット２０Ａ，２０Ｂが小形になるように且つコード１０が比較的小径のものであるように作られている。例えば、本発明のケーブル１０は、従来型同軸ケーブルのオーダのサイズのものであり、したがって、本発明のこのケーブルは、壁、バルクヘッド等に設けられサイズが従来型同軸ケーブルに用いられるサイズと同一又は類似した穴の中に納まるようになっている。今日におけるエレクトロニクス及びフォトニクスは、Ｅ／Ｏ変換器ユニット２０Ａ，２０Ｂが高い集積度を有するように作られており、したがって、ケーブル１０のそれぞれの端が従来型同軸ケーブルコネクタとほぼ同一サイズのものであるようになっている。

さらに、ケーブル１０の例示の実施形態では、Ｅ／Ｏ変換器ユニット２０Ａ，２０Ｂは、取り外し可能であり、例えば、これらＥ／Ｏ変換器ユニットは、それぞれのケーブル端に取り外し可能に係合したりこれから離脱し、その結果、これらＥ／Ｏ変換器ユニットを容易に取り外したり元に戻したりすることができるようになっている。

パッチコード延長部を備えた電気−光ケーブル
図８は、１つ又は２つ以上の電気−光学パッチコード延長部（以下「パッチコード」という場合がある）５２０を有する本発明の電気−光ケーブル１０の例示の実施形態の略図である。図９は、ケーブル１０の中央部分の拡大図であり、パッチコード５２０の細部を、ケーブルの長さを延長する１つ又は２つ以上のパッチコード５２０の追加に対応するよう上述したようにケーブル１０に対して行われた改造と共に示している。

図８及び図９を参照すると、上述した例示の実施形態としてのケーブル１０が、コード３８（この実施形態では、「主コード」という）をその長さに沿う一箇所で分割して２つの主コード部分３８Ａ，３８Ｂを形成することによって改造されている。この場合、係合可能な電気−光学（Ｅ−Ｏ）カプラ５５０，５５２が、それぞれの露出した端のところに配置されている。この例示の実施形態のケーブル１０は、各々がコード（主コード）３８の部分５３８から形成され、１対のＥ−Ｏカプラ５５２，５５０によりそのそれぞれの端で終端された１つ又は２つ以上のパッチコード５２０を更に有している。Ｅ−Ｏカプラ５５０，５５２は、ダウンリンク光ファイバ２４、アップリンク光ファイバ２８及び電力ライン３４を隣接のコード部分に作動的に結合するよう互いに係合するようになっている。１つ又は２つ以上のパッチコード５２０を用いることにより、光信号と電力の両方を単にパッチコードを追加し又はパッチコードをケーブルから取り外すことにより種々のケーブル長さにわたって送ることができる。

１つ又は２つ以上のパッチコード５２０を用いた場合の潜在的な問題は、接続箇所の数の増大に起因した損失の増大である。しかしながら、ＲＦ増幅器、例えば増幅器６４Ａ，６４Ｂ，８４Ａ，８４Ｂの１つ又は２つ以上を用いると、かかる損失を補償することができる。また、例示の実施形態では、光増幅器５６０（図９）が、光信号をブーストするようＥ−Ｏカプラ５５０及び（又は）Ｅ−Ｏカプラ５５２内に配置されている。

例示の周波数範囲
例示の実施形態では、本発明のＲＦ周波数範囲は、２．４ＧＨｚ〜５．２ＧＨｚに収まり、これら周波数は、ＷｉＦｉシステムで用いられるＩＳＭ周波数帯の両方をカバーする。これら周波数は、市販の高速レーザ、伝送器及び受光器により容易に得ることができる。別の例示の実施形態では、本発明の周波数範囲は、８００ＭＨｚから最高（ａ）２．４ＧＨｚ、（ｂ）５．２ＧＨｚ又は（ｃ）５．８ＧＨｚまでの範囲内に収まる。例示の実施形態では、周波数範囲は、携帯電話サービス及び（又は）無線認証（ＲＦＩＤ）を含むよう選択される。別の例示の実施形態では、本発明の周波数範囲は、約２．４ＧＨｚ又は約５．２〜約５．８ＧＨｚの周波数を中心として±約２００ＭＨｚの狭い周波数帯しかカバーしない。

ケーブル１０の主要な損失源は、電気−光学−電気変換プロセスに起因している。例示の実施形態では、この変換損失は、インピーダンス変換増幅回路６４Ａ及び（又は）６４Ｂを用いて、例えばＥ／Ｏ変換器ユニット２０Ａ及び（又は）２０Ｂでケーブル中のＲＦ信号を増幅することにより補償される。

他のケーブル用途
本発明のケーブルの主要な利点は、このケーブルが各端のところに標準型ＲＦコネクタを用いることができること、小さな物理的寸法を有することができること及びアクセスポイント装置をアンテナに接続して一方を他方に対して遠隔に配置できるということにある。さらに、ケーブルのアンテナ側の端に別途電力を供給する必要はない。というのは、この電力は、ケーブルのアクセスポイント側端部からケーブルを通って来るからである。

ケーブルユーザは、ＲＦ信号をアクセスポイントとアンテナとの間の信号経路の一部分によって伝送するために光ファイバが用いられるという事実を知ろうとする必要はなく、それどころかそのことを知っておく必要はない。光ファイバの損失が低いので、マルチモード光ファイバを用いて比較的長い距離、例えば１ｋｍ以上にわたり、又、シングルモード光ファイバを用いて１０ｋｍ以上に及ぶよう比較的長いケーブルを用いることができる。本発明のケーブルを任意形式のワイヤレス通信システムに用いることができ、かかるケーブルは、共通のインタフェースを利用する標準型ＷｉＦｉシステムに用いるのに特に適合性がある。或る特定のＷｉＦｉ用途に関し、ＷｉＦｉ通信プロトコルは、比較的長い（例えば、１０ｋｍ以上の）ケーブルを用いた場合、ＲＦ信号処理において考慮に入れる必要がある場合がある。

上述した１つ又は２つ以上のパッチコードの使用により、ケーブルの長さを容易に延長することができる。例えば上述したような本発明のケーブルを利用したワイヤレスシステムを、幾つかのアクセスポイントが中央の場所に存在し、対応のアンテナがシステムのアンテナ側に電力供給するために利用できる電力が存在しない場所に配置されているようなオフィスビルディング、ショッピングモール、図書館、空港等に用いることができる。
本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明に対して種々の改造及び変形を行うことができることは当業者には明らかである。本発明は、本発明の改造例及び変形例が特許請求の範囲に記載された本発明の範囲及びその均等範囲に属する限り、これらを含む。

本発明の電気−光ケーブル装置の例示の実施形態の略図である。 ２つの電気コネクタを有するアクセスポイント側Ｅ／Ｏ変換器ユニットの例示の実施形態の概略拡大図である。 各々が別々のアンテナに作動可能に結合された２つのＲＦ電気コネクタを有するアンテナ側Ｅ／Ｏ変換器ユニットの例示の実施形態の概略拡大図である。 Ｅ／Ｏ変換器ユニットの各々２つのアンテナを有する本発明のケーブル装置の例示の実施形態の略図である。 本発明の電気−光ケーブル装置を用いたＷｉＦｉシステムの例示の実施形態の略図である。 図１の電気−光ケーブル装置と類似した本発明の電気−光ケーブル装置のアンテナ側の概略拡大図であり、電力ラインがアンテナ側Ｅ／Ｏ変換器ユニットでＤＣ／ＤＣ変換器に結合された２本の電線を有する状態を示す図である。 図５に示すＷｉＦｉシステムと類似したＷｉＦｉシステムの略図であり、ＷｉＦｉセル又は「フットスポット」をＷｉＦｉボックスから遠ざけて遠隔に配置するために本発明のケーブルを建物にどのように用いるかを示す図である。 ２つのパッチコード延長部を含む本発明のケーブル装置の例示の実施形態の略図である。 図８のケーブル装置の中央部分の拡大図であり、パッチコード部分及びケーブルの長さを延長させるようケーブルコードの部分を互いに接合するために用いられた係合状態のＥ／Ｏカプラの細部を示す図である。

Claims (20)

1. ワイヤレスシステム用の電気−光ケーブル装置であって、
   各々が互いに反対側の端を備えた第１及び第２の光ファイバと、互いに反対側の端を備えた電力ラインととを有し、
   各々が前記第１及び前記第２の光ファイバの前記互いに反対側の端の各々にそれぞれ光結合された第１及び第２の電気−光学（Ｅ／Ｏ）変換器ユニットを有し、前記第１及び前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットは、電力を前記第１のＥ／Ｏ変換器ユニットから前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットに提供するよう前記電力ラインの前記互いに反対側の端にそれぞれ電気的に結合され、前記第１及び前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットは、高周波（ＲＦ）電気信号を受信すると共に（或いは）送信するそれぞれの１つ又は２つ以上の第１及び第２の高周波（ＲＦ）電気コネクタを有し、
   前記第１及び前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットは、前記第１及び前記第２の光ファイバを介して前記１つ又は２つ以上の第１及び第２の電気コネクタ相互間のＲＦ信号通信を可能にするよう前記ＲＦ電気信号をＲＦ光信号に変換したり前記ＲＦ光信号を前記ＲＦ電気信号に変換したりするように構成されている、
   ことを特徴とするケーブル装置。
2. 前記第１のＥ／Ｏ変換器ユニットは、第１のＲＦ電気信号を受信して対応の第１のＲＦ光信号に変換し、該第１のＲＦ光信号は、前記第１の光ファイバにより前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットに伝送され、前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットは、前記第１のＲＦ光信号を変換して前記第１のＲＦ電気信号に戻し、そして該第１のＲＦ電気信号を出力し、
   前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットは、第２のＲＦ電気信号を受信して対応の第２のＲＦ光信号に変換し、該第２のＲＦ光信号は、前記第２の光ファイバにより前記第１のＥ／Ｏ変換器ユニットに伝送され、前記第１のＥ／Ｏ変換器ユニットは、前記第２のＲＦ光信号を変換して前記第２のＲＦ電気信号に戻し、そして該第２のＲＦ電気信号を出力する、
   請求項１記載のケーブル装置。
3. 前記第１及び前記第２の光ファイバの少なくとも一方は、マルチモード光ファイバである、
   請求項１記載のケーブル装置。
4. 前記第１のＥ／Ｏ変換器ユニットは、入力電力ラインを受け入れてこれに係合する電力コネクタを有する、
   請求項１記載のケーブル装置。
5. 前記入力電力ラインを介して前記電力コネクタに電気的に接続された電源を有する、
   請求項４記載のケーブル装置。
6. 前記第１及び前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットの各々のところに設けられた入力及び出力ＲＦ電気コネクタを有する、
   請求項１記載のケーブル装置。
7. 前記入力及び前記出力ＲＦ電気コネクタの少なくとも一方には、アンテナが電気的に結合されている、
   請求項６記載のケーブル装置。
8. 前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットで前記第２の電気コネクタの１つに電気的に接続されたアンテナを有する、
   請求項１記載のケーブル装置。
9. 前記第１のＥ／Ｏ変換器ユニットに電気的に接続され、入力ＲＦ電気信号を発生させて該入力ＲＦ電気信号を前記第１のＥ／Ｏ変換器ユニットに与えるＲＦ電気信号ユニットを有する、
   請求項１記載のケーブル装置。
10. 前記第１のＥ／Ｏ変換器ユニットは、
    前記１つ又は２つ以上の第１のＲＦ電気コネクタの１つに電気的に接続され、第１の入力ポート及び第１の出力ポートを有する第１の信号方向づけ要素と、
    前記第１の出力ポートに電気的に接続されると共に前記第１の光ファイバの入力端に光結合された第１の伝送器と、
    前記第１の入力ポートに電気的に接続されると共に前記第２の光ファイバの出力端に光結合された第１の受光器とを有し、
    前記第１の信号方向づけ要素は、前記第１のＲＦ電気信号を前記第１のＲＦ電気コネクタから前記第１の伝送器に送り、前記第２のＲＦ電気信号を前記第１の受光器から前記１つ又は２つ以上の第１のＲＦ電気コネクタの前記１つに送る、
    請求項１記載のケーブル装置。
11. 前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットは、
    前記１つ又は２つ以上の第２のＲＦ電気コネクタの１つに電気的に接続され、第２の入力ポート及び第２の出力ポートを有する第２の信号方向づけ要素と、
    前記第２の出力ポートに電気的に接続されると共に前記第２の光ファイバの入力端に光結合された第２の伝送器と、
    前記第２の入力ポートに電気的に接続されると共に前記第１の光ファイバの出力端に光結合された第２の受光器とを有し、
    前記第２の信号方向づけ要素は、前記第２のＲＦ電気信号を前記第２のＲＦ電気コネクタから前記第２の伝送器に送り、前記第１のＲＦ電気信号を前記第２の受光器から前記１つ又は２つ以上の第２のＲＦ電気コネクタの前記１つに送る、
    請求項１０記載のケーブル装置。
12. 前記第１及び前記第２の光ファイバ並びに前記電力ラインは、前記第１及び前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットにそれぞれ光結合され、全体としての長さを有する第１及び第２の主コード部分を含むコードを構成し、前記ケーブル装置は、前記コードの前記全体としての長さを延長するよう前記第１の主コード部分と前記第２の主コード部分を互いに電気的且つ光学的に結合する１本又は２本以上のパッチコードを更に有する、
    請求項１記載のケーブル装置。
13. アクセスポイント装置とワイヤレスアンテナとの間でＲＦ信号を送る電気−光ケーブル装置であって、
    入力高周波（ＲＦ）電気信号及び入力電力を受け取るよう前記アクセスポイント装置に電気的に結合された第１の電気−光学（Ｅ／Ｏ）変換器ユニットと、
    前記アンテナに電気的に結合された第２の電気−光学（Ｅ／Ｏ）変換器ユニットと、
    前記第１のＥ／Ｏ変換器ユニットと前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットを互いに動作可能に接続するケーブルとを有し、該ケーブルは、（ａ）第１及び第２の光ファイバ、並びに（ｂ）電力を前記第１のＥ／Ｏ変換器ユニットから前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットに提供する電力ラインを有し、
    前記第１及び前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットは、前記アクセスポイント装置と前記アンテナとの間のＲＦ信号通信を可能にするようＲＦ電気信号をＲＦ光信号に変換したりＲＦ光信号をＲＦ電気信号に変換したりする、
    ことを特徴とするケーブル装置。
14. 電力を前記第１及び前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットに供給するよう前記第１のＥ／Ｏ変換器ユニットに電気的に結合された電源を有する、
    請求項１３記載のケーブル装置。
15. 前記第１及び前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットは各々、
    ＲＦ電気信号を受け取って該ＲＦ電気信号をＲＦ光信号に変換する伝送器と、
    ＲＦ光信号を受け取って該ＲＦ光信号をＲＦ電気信号に変換する受光器とを有する、
    請求項１３記載のケーブル装置。
16. 前記第１及び前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットは各々、それぞれ対応した第１及び第２のＲＦ電気コネクタに電気的に結合され、入力ポート及び出力ポートを備えた信号選択要素を有し、前記伝送器は、前記出力ポートに電気的に結合され、前記受光器は、前記入力ポートに電気的に結合されている、
    請求項１５記載のケーブル装置。
17. 前記ケーブルの長さを調節するために用いられる挿入したり取り出したりすることができる電気−光学パッチコード部分を更に有する、
    請求項１３記載のケーブル装置。
18. アクセスポイント装置とワイヤレスアンテナとの間で高周波（ＲＦ）信号を伝送する方法であって、
    前記アクセスポイント装置からの第１のＲＦ電気信号を第１のＥ／Ｏ変換器ユニットで対応の第１のＲＦ光信号に変換するステップと、
    前記第１のＲＦ光信号を第１の光ファイバにより前記第１のＥ／Ｏ変換器ユニットから第２のＥ／Ｏ変換器ユニットに伝送するステップと、
    前記第１のＲＦ光信号を前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットで変換して前記第１のＲＦ電気信号に戻すステップと、
    前記アンテナを前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットで前記第１のＲＦ電気信号により駆動するステップと、
    前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットに前記第１のＥ／Ｏ変換器ユニットから送られた電力を供給するステップとを有する、
    ことを特徴とする方法。
19. 第２のＲＦ電気信号を電気アンテナで受信するステップと、
    前記第２のＲＦ電気信号を対応の第２のＲＦ光信号に変換するステップと、
    前記第２のＲＦ光信号を第２の光ファイバにより前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットから前記第１のＥ／Ｏ変換器ユニットに伝送するステップと、
    前記第２のＲＦ光信号を前記第１のＥ／Ｏ変換器ユニットで変換して前記第２のＲＦ電気信号に戻すステップと、
    前記第２のＲＦ電気信号を前記第１のＥ／Ｏ変換器ユニットから前記アクセスポイント装置に向かって出力するステップとを更に有する、
    請求項１８記載の方法。
20. 電力を前記第１のＥ／Ｏ変換器ユニットに供給し、前記第１のＥ／Ｏ変換器ユニットと前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットを互いに電気的に結合する電力ラインを介して前記電力の幾分かを前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットに送って前記第２のＥ／Ｏ変換器ユニットに給電するステップを有する、
    請求項１９記載の方法。

Images