JP4357425B2 - 光伝送システム - Google Patents

Description

この発明は、移動通信システムの無線区間に使用される無線周波数信号などにより強度変調した光信号を光ファイバを介して伝送する、光伝送システムに関する。

近年、アナログの信号をアナログのまま伝送する通信システムが見直されている。なかでも光ファイバを用いた光アナログ伝送システムが注目されており、ＣＡＴＶ（Cable Television）ネットワークや移動通信網における中継システムとして適用され始めている。特に、携帯電話網に応用されるシステムはＲＯＦ（Radio Over Fiber）システムと称される。

ＲＯＦシステムはＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式、あるいはＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式などの、種々の規格に基づく移動通信網への適用が検討されている。ＲＯＦシステムはレーザ光を無線帯域（例えば２ＧＨｚ帯）のアナログ信号により強度変調して伝送することで、信号伝送の長距離化を実現する。

この種のシステムにおいては、基地局との間でアナログ信号を授受する装置を親局装置と称する。また光ファイバを介して遠隔の不感地帯などに設置され、親局装置との間でアナログ信号を授受する装置を子局装置と称する。親局装置から子局装置への伝送方向をダウンリンクと称し、その逆をアップリンクと称する。これは基地局から移動端末に向かう方向をダウンリンクと称し、その逆の方向をアップリンクと称することに対応する。

ところで通信システムにおいては、発・着呼試験、障害箇所の診断、および受信感度の測定などを実施してシステムの正常性を確認することが重要である。この目的のため、信号源から送出された試験信号をシステム内の或る特定の個所で折り返し、信号源に戻ってきた信号の状態を確認することが通常行われる。このような方法で実施される試験を折り返し試験と称する（例えば、特許文献１を参照）。
特開平７−１６２３５５号公報

折り返し試験においては、試験信号の折り返し個所を信号源から遠くすればするほど、より数多くの個所の状態をチェックすることができる。しかしながら既存のＲＯＦシステムでは親局装置内において試験信号が折り返されるにとどまり、試験信号を子局装置にまで達せられるようにしたシステムは知られていない。このため子局装置や光ファイバ区間をチェックできず、システムの正常性を十分に試験できているとは言い難い。
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、折り返し試験による試験範囲を拡大することができるようにし、これにより正常性を十分かつ確実に試験することの可能な光伝送システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、この願発明の一態様によれば、移動通信システムの基地局（４０）に接続される親局装置（２０）とこの親局装置に光ファイバ（Ｆ）を介して接続される子局装置（３０）とを具備し、前記移動通信システムの無線区間におけるアップリンク帯域（１９００ＭＨｚ）およびダウンリンク帯域（２１００ＭＨｚ）の無線周波数信号を電気／光変換して前記光ファイバを介して双方向伝送する光伝送システムにおいて、前記親局装置に接続され前記アップリンク帯域の試験信号を前記親局装置に入力する試験機（６０）を具備し、前記親局装置は、前記基地局装置からのダウンリンク帯域の信号を第１の帯域（７６５ＭＨｚ）に周波数変換する第１周波数変換手段（１）と、前記試験機から入力された試験信号を第２の帯域（４００ＭＨｚ）に周波数変換する第２周波数変換手段（２）と、前記第１および第２の帯域の信号を周波数多重する第１多重手段（３）と、この第１多重手段の出力を電気／光変換してダウンリンク光を生成して前記光ファイバに送出する第１電気／光変換手段（４）とを備え、前記子局装置は、前記光ファイバを介して到来するダウンリンク光を光／電気変換する第１光／電気変換手段（５）と、この第１光／電気変換手段の出力を前記第１および第２の帯域の信号に周波数分離する第１分離手段（６）と、この分離された第１の帯域の信号を周波数変換して前記ダウンリンク帯域の信号を再生する第３周波数変換手段（７）と、この再生されたダウンリンク帯域の信号を折り返す第１折り返し手段（８）と、この折り返されたダウンリンク帯域の信号を第３の帯域（７３５ＭＨｚ）に周波数変換する第４周波数変換手段（９）と、前記分離された第２の帯域の信号を周波数変換して前記試験信号を再生する第５周波数変換手段（１０）と、この再生された試験信号を折り返す第２折り返し手段（８）と、この折り返された試験信号を第４の帯域（５６５ＭＨｚ）に周波数変換する第６周波数変換手段（１１）と、前記第３および第４の帯域の信号を周波数多重する第２多重手段（１２）と、この第２多重手段の出力を電気／光変換してアップリンク光を生成して前記光ファイバに送出する第２電気／光変換手段（１３）とを備え、さらに前記親局装置は、前記光ファイバを介して到来するアップリンク光を光／電気変換する第２光／電気変換手段（１４）と、この第２光／電気変換手段の出力を前記第３および第４の帯域の信号に周波数分離する第２分離手段（１５）と、この分離された第３の帯域の信号を周波数変換して前記アップリンク帯域の信号を再生して前記基地局装置に入力する第７周波数変換手段（１６）と、前記分離された第４の帯域の信号を周波数変換して前記ダウンリンク帯域の信号を再生して前記試験機に入力する第８周波数変換手段（１７）とを備えることを特徴とする光伝送システムが提供される。なおカッコ中の数字は、一例として図２の参照符号および周波数値に対応する。

このような手段を講じることにより、試験機から送出された試験信号は親局装置から子局装置に達したのち折り返され、再び親局装置を経て基地局に達する。また基地局からのダウンリンク信号は親局装置から子局装置に達したのち折り返され、再び親局装置を経て試験機に達する。いずれの経路を辿る信号も光ファイバ区間に達する手前で互いに異なる周波数にコンバートされ、電気信号の状態で周波数多重される。これにより混信の虞なく１芯の光ファイバによる双方向伝送が可能となる。すなわち光ファイバを往復する４つの経路の信号を周波数多重したのち電気／光変換することによって、子局装置における信号の折り返しを実現することができるようになる。これにより子局装置を含む信号の伝送経路をカバーすることが可能となり、折り返し試験を効果的に実施することができるようになる。

この発明によれば、折り返し試験による試験範囲を拡大することができるようになり、よって正常性を十分かつ確実に試験することの可能な光伝送システムを提供することができる。

図１は、この発明に係わる光伝送システムの実施の形態を示すシステム図である。図１のシステムは、例えば携帯電話網などの移動通信システムを補助するために設けられ、基地局４０の展開するサービスエリアを光ファイバＦを用いて拡大するものである。この種のシステムはＲＯＦ（Radio Over Fiber）システムと称して知られている。この種の光アナログ伝送システムにおいては、光ファイバは、ネットワークベンダ（システム提供者など）からユーザ（通信事業者など）に規定の料金で貸し出される。ユーザは光ファイバに支線ファイバを接続して独自のネットワークを構築する。光ファイバは、融着、あるいはコネクタなどの光部品による接合により互いに接続される。

図１において、基地局４０は同軸ケーブルＣを介して親局装置（In Door Unit：ＩＤＵ）２０に接続される。親局装置２０は、基地局４０から送信される無線周波数信号の一部を同軸ケーブルＣを介して取得する。親局装置２０は光ファイバＦを介して子局装置（Out Door Unit：ＯＤＵ）３０に接続される。なお親局装置２０と子局装置３０との間に光中継装置５０を設けても良い。無線周波数信号には移動通信システムの無線区間通信に使用される帯域がそのまま割り当てられ、またダウンリンクおよびアップリンクで異なる帯域を持つ。この無線周波数信号は例えばＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）などの方式に基づいて変調され、その波形は時間とともにアナログ的に変動する。

基地局４０および移動局Ｔ１，Ｔ２は、例えばＩＭＴ−２０００に基づく移動通信システムに属する。基地局４０は例えば見晴らしの良いビル（ビル１００）の屋上などに設置されて無線ゾーンを展開する。無線ゾーン内に在圏する移動局Ｔ１は、このシステムに割り当てられたキャリア帯域の無線チャネルを介して基地局４０に接続される。

ビル１００の傍に高層ビル（ビル２００）が建設されたとすると、その直下などにおいては基地局４０からの無線周波数信号が届かず、不感地帯が形成されることがある。そこで子局装置３０を設け、光ファイバＦを介して基地局４０と子局装置３０との間に情報通信路を開設することにより不感地帯を解消することができる。このほか子局装置３０はビルの中などにも設置され、不感地帯の解消に役立てられる。

図２は、図１のシステムのより詳細な実施の形態を示す機能ブロック図である。図２において、折り返し試験を実施するための試験機（擬似携帯端末）６０が親局装置２０に接続される。親局装置は、ダウンコンバータ１、ダウンコンバータ２、合成器３、レーザ光源４、フォトダイオード１４、分離器１５、アップコンバータ１６、および、アップコンバータ１７などを備える。子局装置３０は、フォトダイオード５、分離器６、アップコンバータ７、カプラ８、ダウンコンバータ９、アップコンバータ１０、ダウンコンバータ１１、合成器１２、および、レーザ光源１３などを備える。

図２において、試験機からアップリンクで出力される１９００ＭＨｚのモニタ信号（試験信号）は、ダウンコンバータ２により４００ＭＨｚにまで帯域を落とされたのち合成器３に入力される。一方、基地局４０からダウンリンクで出力される２１００ＭＨｚの主信号は、ダウンコンバータ１により７６５ＭＨｚにまで帯域を落とされたのち合成器３に入力される。合成器３はこれらの信号を周波数合成してレーザ光源４に入力する。レーザ光源４は入力された信号を光信号に変換してダウンリンクで光ファイバＦに送出する。この光信号は子局装置３０に達する。

子局装置３０に達した光信号はフォトダイオード５により電気信号に戻され、分離器６により試験信号と主信号とに周波数分離される。このうち試験信号はアップコンバータ１０により本来の帯域である１９００ＭＨｚに戻され、カプラ８に達する。カプラ８はこの試験信号を折り返し、デュプレクサ（ＤＵＰ）を介してダウンコンバータ１１に入力する。ダウンコンバータ１１はこの試験信号を５６５ＭＨｚに周波数変換し、合成器１２に入力する。

一方、分離器６で分離された主信号はアップコンバータ７により本来の帯域である２１００ＭＨｚに戻されたのちデュプレクサ（ＤＵＰ）を介してカプラ８に入力される。カプラ８はこの主信号を折り返し、ダウンコンバータ９に入力する。ダウンコンバータ９はこの主信号を７３５ＭＨｚに周波数変換し、合成器１２に入力する。合成器１２はこれらの信号を周波数合成してレーザ光源１２に入力する。レーザ光源１２は入力された信号を光信号に変換してアップリンクで光ファイバＦに送出する。この光信号は親局装置２０に達する。

親局装置２０に達した光信号はフォトダイオード１４により電気信号に戻され、分離器１５により試験信号と主信号とに周波数分離される。このうち試験信号はアップコンバータ１６により本来の帯域である１９００ＭＨｚに戻され、基地局４０に入力される。また主信号はアップコンバータ１７により本来の帯域である２１００ＭＨｚに戻され、試験機６０に入力される。

上記構成において、ダウンリンクにおいては、基地局４０から出力される２１００ＭＨｚの主信号が親局装置２０内で中間周波数（ＩＦ周波数）に一旦変換され、光ファイバＦを介して子局装置３０に送られる。この主信号は子局装置３０に達したのち再度ＲＦ周波数に変換され、カプラ８で折り返される。折り返された信号はダウンリンクのモニタ信号として子局装置３０内でＩＦ周波数に一旦変換され、光ファイバＦを介して親局装置２０に送られる。このモニタ信号は親局装置２０に達したのち再度ＲＦ周波数に変換され、試験機６０に入力される。

アップリンクにおいては、試験機６０から出力される１９００ＭＨｚの信号がアップリンクモニタ信号として親局装置２０内でＩＦ周波数に一旦変換され、光ファイバＦを介して子局装置３０に送られる。このモニタ信号は子局装置３０に達したのち再度ＲＦ周波数に変換され、カプラ８で折り返される。折り返された信号はアップリンクの主信号として子局装置３０内でＩＦ周波数帯に一旦変換され、光ファイバＦを介して親局装置２０に送られる。この主信号は親局装置２０に達したのち再度ＲＦ周波数に変換され、基地局４０に入力される。

このような信号の流れにより、基地局４０と試験機６０との間での折り返し通信を実現することができる。表１に、上記構成におけるアップリンク、ダウンリンクの各信号の周波数設定を示す。特に光ファイバ区間においては主信号およびモニタ信号のいずれも、互いに異なる中間周波数帯域に変換するようにする。

以上のようにこの実施形態では、親局装置２０と子局装置３０とを光ファイバＦを介して接続するＲＯＦシステムにおいて、無線帯域（ＲＦ）信号をダウンコンバートしてＩＦ信号としたのち電気／光変換することにより、光ファイバＦをＩＦ周波数帯で伝送するようにする。その際、主信号およびモニタ信号を中間周波数帯域に変換したのち周波数多重し、さらに電気／光変換して光ファイバＦに送出するようにする。

このように、周波数多重した電気信号を光信号に変換してダウンリンク、アップリンク共に各１個の光レーザで光ファイバＦに送出することにより、部品削減およびコスト削減主に、光レーザが支配的）が可能となる。また周波数多重することで、光ファイバＦ上で双方向伝送を実現することができ、１芯の光ファイバＦでシステムを構築することが可能となるのでコスト削減につながる。また子局装置（ＯＤＵ）３０が遠隔地にある場合でも、光リンク部の構成を増やすことなく折り返し試験を実現することができる。これらのことから、折り返し試験による試験範囲を拡大することができるようになり、よって正常性を十分かつ確実に試験することの可能な光伝送システムを提供することが可能となる。
なおこの発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

この発明に係わる光伝送システムの実施の形態を示すシステム図。 図１のシステムのより詳細な実施の形態を示す機能ブロック図。

符号の説明

１，２，９，１１…ダウンコンバータ、３，１２…合成器、４，１３…レーザ光源、５，１４…フォトダイオード、６，１５…分離器、７，１０，１６，１７…アップコンバータ、８…カプラ、２０…親局装置、３０…子局装置、４０…基地局、６０…試験機、１００，２００…ビル、Ｔ１，Ｔ２…移動局、Ｆ…光ファイバ

Claims (1)

1. 移動通信システムの基地局に接続される親局装置とこの親局装置に光ファイバを介して接続される子局装置とを具備し、前記移動通信システムの無線区間におけるアップリンク帯域およびダウンリンク帯域の無線周波数信号を電気／光変換して前記光ファイバを介して双方向伝送する光伝送システムにおいて、
   前記親局装置に接続され前記アップリンク帯域の試験信号を前記親局装置に入力する試験機を具備し、
   前記親局装置は、
   前記基地局装置からのダウンリンク帯域の信号を第１の帯域に周波数変換する第１周波数変換手段と、
   前記試験機から入力された試験信号を第２の帯域に周波数変換する第２周波数変換手段と、
   前記第１および第２の帯域の信号を周波数多重する第１多重手段と、
   この第１多重手段の出力を電気／光変換してダウンリンク光を生成して前記光ファイバに送出する第１電気／光変換手段とを備え、
   前記子局装置は、
   前記光ファイバを介して到来するダウンリンク光を光／電気変換する第１光／電気変換手段と、
   この第１光／電気変換手段の出力を前記第１および第２の帯域の信号に周波数分離する第１分離手段と、
   この分離された第１の帯域の信号を周波数変換して前記ダウンリンク帯域の信号を再生する第３周波数変換手段と、
   この再生されたダウンリンク帯域の信号を折り返す第１折り返し手段と、
   この折り返されたダウンリンク帯域の信号を第３の帯域に周波数変換する第４周波数変換手段と、
   前記分離された第２の帯域の信号を周波数変換して前記試験信号を再生する第５周波数変換手段と、
   この再生された試験信号を折り返す第２折り返し手段と、
   この折り返された試験信号を第４の帯域に周波数変換する第６周波数変換手段と、
   前記第３および第４の帯域の信号を周波数多重する第２多重手段と、
   この第２多重手段の出力を電気／光変換してアップリンク光を生成して前記光ファイバに送出する第２電気／光変換手段とを備え、
   さらに前記親局装置は、
   前記光ファイバを介して到来するアップリンク光を光／電気変換する第２光／電気変換手段と、
   この第２光／電気変換手段の出力を前記第３および第４の帯域の信号に周波数分離する第２分離手段と、
   この分離された第３の帯域の信号を周波数変換して前記アップリンク帯域の信号を再生して前記基地局装置に入力する第７周波数変換手段と、
   前記分離された第４の帯域の信号を周波数変換して前記ダウンリンク帯域の信号を再生して前記試験機に入力する第８周波数変換手段とを備えることを特徴とする光伝送システム。

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