JPH11355209A - 光アナログ伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】送信端局から送信装置に、中間周波信号と無変
調波信号を合波した信号で、レーザを直接変調して伝送
する際、中間周波信号のＣＮＲ(Carrier-to-Noise Rati
o)を劣化させない光アナログ伝送装置を提供すること。 【解決手段】伝送する情報で変調された中間周波信号と
正弦波である無変調波信号を合波する合波手段６と、該
合波した信号を、共振周波数がｆr である半導体レーザ
ダイオードの直接変調により電気／光変換して、光ファ
イバ３に伝送する手段７を備えた光アナログ伝送装置で
あって、該中間周波信号の周波数ｆ_IFと該無変調波信号
の周波数ｆ_LOが、ｆ_LO−ｆ_IF≧1 ［GHz ］及び２ｆ_IF＜
ｆ_LO＜（２／３）・ｆｒなる条件を満たす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線信号等の高周
波信号を光ファイバを用いて伝送する光アナログ伝送装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の移動通信の発展に伴い、無線通信
サービスエリアの拡大が求められており、電波周波数資
源を有効活用する意味で、また、無線基地の設備のコス
トダウンを図るために、一つ一つの無線ゾーン（セル）
は小さくし、代わりに無線ゾーンを多数、高密度に配置
するといった方式が注目されている。これを無線ゾーン
のピコセル化と云うが、このピコセル化を実現するた
め、送信装置と送信端局を光ファイバで接続する無線通
信基地局構成が考えられている。

【０００３】つまり、無線基地局は送信端局と送信装置
とを備えるが、一つの送信端局あたりの送信装置は複数
とし、そして、各送信装置は出力を小さくしてコストダ
ウンを図ると共に、各送信端局は送信端局から受けた送
信信号を送信する。

【０００４】送信装置は、主にアンテナ部で構成されて
おり、各セルに配置される。送信端局は、各セルの複数
の送信装置に対応した変復調器、制御器を一括して備え
る。そして、送信装置と送信端局の間の光ファイバを介
して、無線情報信号を光アナログ伝送する。この構成で
あれば、送信装置を簡易化、小型化でき、多数のセルを
一つの無線通信基地局で提供できる。

【０００５】上記の光アナログ伝送には送信すべき電気
信号（無線情報信号）を光信号に変換するために、電気
／光変換手段（Ｅ／Ｏ変換手段）を用いる。そして、こ
のＥ／Ｏ変換手段は、半導体レーザ素子の出力光を無線
情報信号で変調して出力するものを用いるが、当該変調
の手法としては、半導体レーザ素子を直接変調する方式
あるいは外部光変調器による変調方式のいずれかが採用
される。

【０００６】これら２方式の優劣を比較してみると、変
調歪特性、装置規模、装置コスト等を考慮した場合に
は、レーザ素子の直接変調の方が優れている。しかし、
技術動向は無線周波信号の大容量化に伴う搬送波周波数
の2 ［GHz ］〜5 ［GHz ］帯への移行と云ったより高周
波化方向への向かう流れが鮮明となっているのに対し、
代表的なレーザ素子である分布帰還型レーザ素子(DFB-L
D)における、比較的変調歪が小さい変調周波数領域は、
せいぜい２〜3 ［GHz ］以下である。そのため、無線周
波信号によるレーザ素子の直接変調は困難となりつつあ
る。

【０００７】そこで、例えば、特開平6-164427号公報に
示されるように、情報信号で変調された中間周波信号と
正弦波である無線変調波信号を重畳して、送信端局から
送信装置へ光アナログ伝送するといった方式が提案され
ている。

【０００８】この公報における提案の伝送方式は、送信
装置側において、受信した無変調波信号を逓倍して得た
逓倍波で中間周波信号の周波数変換を行い、無線周波信
号を得るという方式である。但し、使用するレーザ素子
は、変調歪特性の優れた低い周波数帯域部分で用いるこ
とを目的としており、無変調波信号を中間周波信号の周
波数の近いところに重畳することを特徴としている。

【０００９】そして、上記公報に記載されている実施例
によれば、図１２に示されるように、300 ［MHz ］の無
変調波信号を200 ［MHz ］帯の中間周波信号に重畳して
いる。そして、この方式の場合、送信装置側では、無線
周波信号の雑音特性を確保し、周波数安定度の品質を高
めるためには、受信する中間周波信号及び無変調波信号
のＣＮＲ（Carrier-to-Noise Ratio：キャリア対雑音
比）が高くなければならない。つまり、雑音レベルが小
さくなければならない。

【００１０】ところが、無変調波信号の近傍の周波数帯
においては、ＲＩＮ（Relative Intensity Noise：相対
強度雑音）が増加してしまうため、従来例のように、無
変調波信号が中間周波信号の周波数帯の近くに配置され
ていると、ＣＮＲの劣化が生じる。

【００１１】例えば、図１３は本願発明者らの実験によ
り得た結果であるが、中間周波信号帯を500 ［MHz ］、
無変調波信号帯を550 ［MHz ］とした場合では、この図
１３に示すように、無変調波信号の変調度に応じて、特
に変調度が１５［％］以上になると、ＲＩＮ特性が著し
く劣化しているのがわかる。そのため、無線周波信号の
通信品質が大きく劣化することになる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】光ファイバで、無線変
調波信号を光伝送しようとする場合、当該無線変調波信
号でレーザ素子を直接変調変調して無線変調波信号の光
信号を得るようにするのが最も良いが、レーザ素子の特
性上、利用可能な周波数範囲はせいぜい２〜３［ＧＨ
ｚ］程度である。

【００１３】しかし、近年では光伝送はそれ以上の周波
数帯で利用することが要求されてきており、これではレ
ーザ素子の直接変調は利用できない。そこで、送信装置
側において、受信した無変調波信号を逓倍して得た逓倍
波で中間周波信号の周波数変換を行い、無線周波信号を
得るという方式が提案された。

【００１４】しかし、この提案方式の場合、中間周波信
号と無変調波信号を合波して、半導体レーザの直接変調
により光信号に変換し、光ファイバに送って伝送する光
アナログ伝送するにあたり、中間周波信号と無変調波信
号の周波数帯が近いと、ＲＩＮの増加により、各信号の
ＣＮＲの劣化が生じるという問題がある。

【００１５】特に、無変調波信号の変調度が大きくなる
と、ＲＩＮの増加は著しい。そのため、中間周波信号を
無変調波信号により周波数変換して発生させた無線周波
信号は、雑音が多く、伝送特性が劣化する。また、雑音
を多く含む無線周波信号を送信することで、他の無線周
波信号に対してその雑音の影響を与えてしまうことにな
り、他の無線通信を妨害することになる。従って、この
ような問題点の解決を図ることが要求される。

【００１６】そこで、この発明の目的とするところは、
中間周波信号と無変調波信号を合波した信号で、レーザ
を直接変調して光アナログ伝送する際に、無変調波信号
の変調度を大きくしても、中間周波信号のＣＮＲを劣化
させず、また、送信装置側にＣＮＲの優れた中間周波信
号及び無変調波信号を伝送することで、雑音特性の優れ
た無線周波信号を発生できる光アナログ伝送装置を提供
することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成する。すなわち、 ［１］第１の本発明（第１の請求項）に係わる光アナロ
グ伝送装置は、伝送する情報で変調された中間周波信号
と、正弦波である無変調波信号とを合波する手段と、こ
の合波した信号を、共振周波数がｆｒである半導体レー
ザ素子の直接変調により電気／光変換して、下り用の光
ファイバに伝送する手段とを備えると共に、前記レーザ
素子の共振周波数をｆｒとしたとき、前記中間周波信号
の周波数ｆ_IFと前記無変調波信号の周波数ｆ_LOは、ｆ_LO
−ｆ_IF ≧ 1［GHz ］及び２ｆ_IF＜ｆ_LO＜（２／３）・
ｆｒの条件を満たす構成とすることを特徴とする。

【００１８】この構成においては、情報で変調された中
間周波信号と正弦波である無変調波信号を合波手段で合
波すると共に、この合波した信号を、共振周波数がｆｒ
である半導体レーザダイオードの直接変調により電気／
光変換して、光ファイバに伝送する。

【００１９】使用する半導体レーザダイオードの共振周
波数をｆｒとしたとき、本発明の光アナログ伝送装置の
場合、中間周波信号の周波数ｆ_IFと該無変調波信号の周
波数ｆ_LOが、 ｆ_LO−ｆ_IF≧1 ［GHz ］及び２ｆ_IF＜ｆ_LO＜（２／３）
・ｆｒ の条件を満たすようにする。

【００２０】すなわち、この構成は送信端局側で採用す
る構成であり、送信端局側では、伝送したい情報で変調
した中間周波数帯の信号である中間周波信号ｆ_IFと無線
周波信号（周波数ｆ_MW）に周波数アップコンバージョン
するために用いる正弦波の無変調波信号ｆ_LOとを合波し
てから光信号に変換し、光ファイバに送り出す。そし
て、この光信号変換には半導体レーザ素子を用い、この
半導体レーザ素子の電流を前記合波した信号対応に制御
することで伝送すべき信号を光信号化する。

【００２１】半導体レーザ素子は、通常、周波数帯の低
域側にいくほど、変調歪特性、ＲＩＮ特性が優れている
ため、情報信号を含むｆ_IFなる周波数帯の中間周波信号
をｆ_LOよりも低域側に配置する。ｆ_LOは正弦波の無変調
波信号であるため、歪には耐力がある。

【００２２】図３に、半導体レーザ素子における、無変
調波信号の周波数ｆ_LOに対するｆ_IF帯のＲＩＮ特性を示
す。ｆ_IFは1 ［GHz ］であり、ｆ_LOの変調度は４０
［％］で周波数を1.2 ［GHz ］、2 ［GHz ］、3 ［GHz
］、3.5 ［GHz ］、4 ［GHz ］と変化させた。無変調
波信号ｆ_LOが重畳されていない場合のＲＩＮは、−152
［dB/Hz ］であった。ＲＩＮ値は、ｆ_LOのスペクトル成
分に影響を受け、ｆ_LOに近い周波数帯ほど劣化が大き
い。

【００２３】そして、ｆ_LOから離れるに従って改善され
ていく。図３に示されるように、ｆ_LO−ｆ_IF ≧1 ［GH
z ］となると、ＲＩＮ値は、ｆ_LOが重畳されていない場
合の値に漸近し安定する。

【００２４】図４に、ｆ_IF＝120 ［MHz ］におけるｆ_LO
に対するＲＩＮを示す。ｆ_LOの変調度は、図３と同様に
４０［％］とした。ｆ_LOが重畳されていない場合のＲＩ
Ｎは、−164.0 ［dB/Hz ］であった。

【００２５】図４より、ｆ_LOが、ｆ_IFに近く1 ［GHz ］
内に配置されていると（つまり、ｆ_LO −ｆ_IF ＜1
［GHz ］であると）、ＲＩＮ値が−160 ［dB／Hz］以上
であり、大きく劣化している。しかし、ｆ_LO−ｆ_IF ≧
1［GHz ］であるｆ_LO ＝2 ［GHz ］では、ＲＩＮ値は
−162 ［dB／Hz］となり、劣化が抑圧されていることが
わかる。

【００２６】故に、ｆ_LO −ｆ_IF ≧ 1［GHz ］の配置
とすることで、ＲＩＮ特性の改善効果が図れる。また、
半導体レーザ素子は、通常、電気／光変換特性が非線形
であり、レーザ素子を直接変調した際に、ｆ_LO ±ｆ_IF
の周波数に、ｆ_LOとｆ_IFの相互変調歪が現れ、雑音増加
の要因となる。そのため、ｆ_LO ±ｆ_IFも考慮して、ｆ
_LOのｆ_IFに対する配置が重要である。低域側歪の周波数
ｆ_LO −ｆ_IFがｆ_IFの周波数帯に重なると、前述のよう
に、その周辺の帯域のＲＩＮ特性が劣化することにな
る。

【００２７】そこで、ｆ_LO ＞２ｆ_IFと設定して、ｆ_LO
−ｆ_IF＞ｆ_IFの関係をつくり、ＲＩＮ特性劣化の影響
を回避する。また、半導体レーザ素子には、ある特定の
周波数で変調度が極めて高くなる共振周波数ｆr が存在
する。

【００２８】これは、半導体レーザ素子のキャリア及び
光子の寿命時間によるバイアス電流に対する時間遅れ
が、変調周期と一致して、レーザ素子の変調度が相加さ
れて極めて大きくなるものである。このｆr に変調が加
わると、レーザ素子の特性が不安定になりＲＩＮが周波
数全域にわたって増加してしまう。そのため、高域側歪
の周波数ｆ_LO＋ｆ_IFが、ｆｒよりも小さいところになる
ように、ｆ_LOを配置する必要がある。そして、２ｆ_IF
＜ｆ_LO及びｆ_LO＋ｆ_IF＜ｆｒの条件から、このｆ_LOは、
ｆ_LO＜（２／３）・ｆｒとなる。

【００２９】［２］また、第２の本発明（第２の請求
項）に係わる光アナログ伝送装置は、前記［１］項記載
の光アナログ伝送装置において、中間周波信号と無変調
波信号を合波する合波手段と、該合波した信号を、共振
周波数がｆｒである半導体レーザ素子（例えば、半導体
レーザダイオード）の直接変調により電気／光変換し
て、光ファイバに伝送する手段を備えた光アナログ伝送
装置であって、該中間周波信号の周波数帯ｆ_IFが、ｆ_IF
＜1 ［GHz ］であり、該無変調波信号の周波数帯ｆ
_LOが、2 ［GHz ］＜ ｆ_LOであることを特徴とする。

【００３０】半導体レーザ素子、すなわち、半導体レー
ザダイオードとしては、分布帰還型半導体レーザ素子
（ＤＦＢ−ＬＤ）、あるいはファブリーペロー型半導体
レーザ素子（ＦＰ−ＬＤ）が使用される。特に、ＤＦＢ
−ＬＤは、多チャンネル信号のダイナミックレンジを抑
圧する変調歪が小さく、アナログ伝送に適している。し
かし、ＤＦＢ−ＬＤにおいても、変調歪特性が小さく、
雑音量が低い周波数帯は、通常、1 ［GHz ］以下であ
る。

【００３１】情報信号である中間周波信号はその周波数
ｆ_IFを、ｆ_IF＞１［GHz ］の範囲に配置すると、変調歪
特性の劣化、雑音の増加から、ダイナミックレンジが抑
圧されてしまうため、ｆ_IF＜1 ［GHz ］に配置すること
が望まれる。

【００３２】比較的低い周波数帯での無変調波信号周波
数−ＲＩＮ特性図である図３におけるｆ_IF ＝1 ［GHz
］の場合でのＲＩＮ値と、比較的高い周波数帯での無
変調波信号周波数−ＲＩＮ特性図である図４におけるｆ
_IF＝120 ［MHz ］の場合でのＲＩＮ値からもわかるよう
に、無変調波信号周波数ｆ_IF＝120 ［MHz ］の方が、お
よそ10［ｄＢ／Hz］ほどＲＩＮ特性が優れている。

【００３３】以上から、中間周波信号ｆ_IFと無変調波信
号ｆ_LOの周波数配置を、ｆ_IF＜1 ［GHz ］、ｆ_LO＞2
［GHz ］とすると、ＲＩＮ特性及び変調歪の影響を受け
ずに、伝送特性を良好に保てることになる。

【００３４】［３］第３の本発明（第３の請求項）に係
わる光アナログ伝送装置は、前記［１］項または［２］
項に記載の光アナログ伝送装置において、さらに前記光
ファイバにて伝送された光信号を受信する光／電気変換
手段と、前記受信信号を前記中間周波信号と前記無変調
波信号に分離する手段と、この分離した無変調波信号を
用いて中間周波信号の周波数を変換することにより、無
線周波信号を得る手段と、この得られた無線周波信号を
送信する手段とを備えることを特徴とする。

【００３５】この構成は端局装置から離れた位置に送信
装置を配置する場合の受信装置側の構成であり、この構
成の場合、端局装置側から光ファイバを介して伝送され
てきた光信号を光／電気変換手段にて電気信号に戻し、
該電気信号を中間周波信号と無変調波信号に分離する。
そして、分離した無変調波信号を用いて中間周波信号の
周波数を変換し、無線周波信号化にした上で、空中に伝
送する。

【００３６】送信端局側では、伝送したい情報で変調し
た中間周波数帯の信号である中間周波信号ｆＩＦと無線
周波信号（周波数ｆＭＷ）に周波数アップコンバージョ
ンするために用いる正弦波の無変調波信号ｆＬＯとを合
波してから光信号に変換し、光ファイバに送り出す。そ
して、この光信号変換には半導体レーザ素子を用い、こ
の半導体レーザ素子の電流を前記合波した信号対応に制
御することで行う。

【００３７】半導体レーザ素子としては、分布帰還型半
導体レーザ素子（ＤＦＢ−ＬＤ）、あるいは、ファブリ
ーペロー型半導体レーザ素子（ＦＰ−ＬＤ）が用いられ
る。そして、これらのレーザ素子の変調帯域ｆc は、通
常、ＤＦＢ−ＬＤでｆc = 3［GHz ］、ＦＰ−ＬＤでｆc
= 1 〜2 ［GHz ］程度であり、それ以上の周波数帯は
変調効率が悪くなっていく。そのため、特別な高周波用
のレーザ素子を除けば、重畳できる無変調波信号の周波
数帯は、おおよそ３〜5 ［GHz ］程度に制限される。

【００３８】本発明システムで用いる中間周波信号は、
その周波数ｆ_IFはｆ_IF ＜ 1［GHz］程度であるから、
端局装置側では中間周波信号と無変調波信号とを合波し
た信号で半導体レーザ素子を変調制御することにより光
信号変換し、これを送信装置側に光伝送し、送信装置側
ではこの光信号を電気信号に変換してから合波前の信号
に分離して中間周波信号と無変調波信号に戻し、分離し
た無変調波信号を用いて中間周波信号の周波数を変換
し、無線周波信号化することから、端局装置側では特別
な高周波用のレーザ素子を用いずとも済むようになり、
性能を落とすことなくシステムのコストダウンを図るこ
とができる。

【００３９】［４］第４の本発明（第４の請求項）に係
わる光アナログ伝送装置は、前記［１］項または［２］
項に記載の光アナログ伝送装置において、さらに前記光
ファイバを伝送された光信号を受信して電気信号に変換
して出力する光／電気変換手段と、この変換されて出力
された電気信号から前記中間周波信号と前記無変調波信
号とを分離する分離手段と、これらの分離された信号の
うち、無変調波信号を逓倍する逓倍手段と、この逓倍さ
れた無変調波信号を用い、前記分離された中間周波信号
を周波数変換し、無線周波信号を得る手段と、この得ら
れた無線周波信号を送信する手段とを備える。

【００４０】このような構成の本システムは、送信端局
側から光ファイバを介して伝送されてきた光信号を電気
信号に変換した後、これを中間周波信号と無変調波信号
に分離する。そして、この分離した無変調波信号を逓倍
手段にて逓倍し、該逓倍した無変調波信号を用いて、前
記中間周波信号の周波数を変換して無線周波信号を得
る。そして、この得られた無線周波信号を空中に送信す
る。

【００４１】送信端局側では、伝送したい情報で変調し
た中間周波数帯の信号である中間周波信号ｆＩＦと無線
周波信号（周波数ｆ_MW）にアップコンバージョンするた
めに用いる正弦波の無変調波信号ｆ_LOとを合波してから
光信号に変換し、光ファイバに送り出す。そして、この
光信号変換には半導体レーザ素子を用い、この半導体レ
ーザ素子の電流を前記合波した信号対応に制御すること
で行う。

【００４２】半導体レーザ素子としては、分布帰還型半
導体レーザ素子（ＤＦＢ−ＬＤ）、あるいは、ファブリ
ーペロー型半導体レーザ素子（ＦＰ−ＬＤ）が用いられ
る。そして、これらのレーザ素子の変調帯域ｆc は、通
常、ＤＦＢ−ＬＤでｆc = 3［GHz ］、ＦＰ−ＬＤでｆc
= 1 〜2 ［GHz ］程度であり、それ以上の周波数帯は
変調効率が悪くなっていく。そのため、特別な高周波用
のレーザ素子を除けば、重畳できる無変調波信号の周波
数帯は、おおよそ３〜5 ［GHz ］程度に制限される。

【００４３】本発明システムで用いる中間周波信号は、
その周波数ｆ_IFはｆ_IF ＜ 1［GHz］程度であるから、
ｆ_IF＋ｆ_LOである無線周波信号の周波数ｆ_MWは、本来な
らば4 〜6 ［GHz ］に制限されることとなる。

【００４４】しかし、逓倍器を設けた構成をとること
で、周波数変換に用いる無変調波信号はｎ逓倍されたも
のとなり、従って、無線周波信号の周波数ｆ_MWは、ｆ_MW
＝ｆ_IF＋ｎｆ_LO（ただし、ｎは正の整数）とすることが
できるので、電気／光変換器７内のレーザ素子の変調帯
域に制限されることなく、高い周波数帯の無線周波信号
を発生することが可能となる。

【００４５】［５］第５の本発明（第５の請求項）に係
わる光アナログ伝送装置は、前記［３］項に記載の光ア
ナログ伝送装置であって、無線信号を受信して無線周波
数の電気信号として得る受信手段と、前記分離手段で得
られた前記無変調波信号を用いて、前記受信手段にて得
た無線周波数の電気信号を周波数変換し、中間周波信号
を得る受信系の周波数変換手段と、前記受信系の周波数
変換手段にて得られた中間周波信号を光信号に変換し、
上り用の光ファイバに伝送する手段とを備えることを特
徴とする。

【００４６】このシステムは、無線送信ばかりでなく、
無線受信も可能にするものであり、無線送信系の構成に
おいて、光信号から電気信号に変換後、得た下り用（送
信用）の中間周波信号を下り用の無線周波信号に周波数
変換するための無変調波信号を受信系においても用い
て、上り用（受信用）の無線周波信号を周波数変換し、
受信用の中間周波信号を得、これを光信号に変換して端
局装置側に光伝送する。

【００４７】これにより、送受信が可能なシステムが構
築できる。 ［６］第６の本発明（第６の請求項）に係わる光アナロ
グ伝送装置は、［４］項に記載の光アナログ伝送装置で
あって、無線信号を受信して無線周波数の電気信号とし
て得る受信手段と、前記分離手段で得られた前記無変調
波信号を所望逓倍して出力する逓倍手段と、この逓倍手
段により得られた逓倍された無変調波信号を用いて、前
記受信手段にて得た無線周波数の電気信号を周波数変換
し、中間周波信号を得る受信系の周波数変換手段と、前
記受信系の周波数変換手段にて得られた中間周波信号を
光信号に変換し、上り用の光ファイバに伝送する手段と
を備えることを特徴とする。

【００４８】このシステムも、無線送信ばかりでなく、
無線受信も可能にするものであり、無線送信系の構成に
おいて、光信号から電気信号に変換後、得た下り用（送
信用）の中間周波信号を下り用の無線周波信号に周波数
変換するための逓倍した無変調波信号を受信系において
も用いて、上り用（受信用）の無線周波信号を周波数変
換し、受信用の中間周波信号を得、これを光信号に変換
して端局装置側に光伝送する。

【００４９】これにより、高い無線周波数帯での送受信
が可能なシステムが構築できる。本発明によれば、無変
調波信号の変調度を大きくとっても、中間周波信号のＣ
ＮＲの劣化はなく、送信装置側では、優れたＣＮＲの無
変調波信号を得ることができる。送信装置において、ア
ンテナから受信した無線周波信号は微弱なこともあるた
め、乗算器における周波数変換用の信号には高いＣＮＲ
が要求されるが、このような周波数変換用の信号として
送信端局から無変調波信号を提供することが可能とな
る。また、無変調波信号を周波数変換用の信号として逓
倍する際にも、受信したときの無変調波信号のＣＮＲが
高いため、周波数変換の際に大きく雑音特性を劣化させ
ることがない。

【００５０】以上、上記各種構成の本発明により、無変
調波信号の合波することよる、中間周波信号帯のＲＩＮ
値増加を抑えることができ、従って、中間周波信号帯の
ＣＮＲ劣化を低減できると共に、中間周波信号帯のＲＩ
Ｎを劣化させずに、無変調波信号の変調度を大きくで
き、送信装置側で受信する無変調波信号のＣＮＲ特性を
高くとることができて、周波数変換の際に、付加雑音を
抑えて、品質の優れた無線周波信号を得ることが可能と
なる。そして、中間周波信号及び無変調波信号のＣＮＲ
特性の劣化を抑えられると、光ファイバ伝送の長距離化
が可能となり、例えば、無線通信基地局に本発明の光ア
ナログ伝送を適用した場合、一つの送信端局でカバーで
きる通信サービスエリアを広げることが可能となる。

【００５１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施例を詳細に説明する。 （第１の実施例）図１に本発明の第１の実施例を示す。
図１において、１は送信端局、６は加算器、７は電気／
光（Ｅ／Ｏ）変換器、２０はドライバアンプ、２２は電
流源、２４は半導体レーザ素子である。

【００５２】加算器６は中間周波信号５１と無変調波信
号５２を合波して無線情報信号５３を得るためのもので
あり、Ｅ／Ｏ変換器７はこの得られた無線情報信号５３
を光信号に変換するものであって、ドライバアンプ２
０，電流源２２，インダクタンス２１，抵抗２３，レー
ザ素子２４からなる。インダクタンス２１はドライバア
ンプ２０の出力信号に対して電流源２２の出力分のバイ
アスを与えるためのものであり、抵抗２３はこのバイア
スを与えられたドライバアンプ２０の出力を半導体レー
ザ素子２４に変調信号として加えための入力抵抗であ
る。端局装置１はこれらの構成要素よりなる。

【００５３】このような構成の本光送信器は、送信端局
１において、中間周波信号５１と無変調波信号５２を加
算器６で合波して得られた無線情報信号５３をＥ／Ｏ変
換器７に入力する。

【００５４】中間周波信号５１の周波数をｆ_IF、無変調
波信号５２の周波数をｆ_LOとする。Ｅ／Ｏ変換器７内に
おいて、無線情報信号５３は、ドライバアンプ２０で増
幅された後、電流源２２からのバイアス電流を付加さ
れ、半導体レーザ素子２４を直接変調する。そして、こ
の半導体レーザ素子２４は無線情報信号５３対応に変調
を受けたかたちのレーザ光を発光し、伝送路である光フ
ァイバ２に送出する。ここで用いられている半導体レー
ザ素子２４は、アナログ伝送用のＤＦＢレーザダイオー
ドである。

【００５５】このようにして半導体レーザ素子２４の発
振する光信号６１は、光ファイバ２に入力されて伝送さ
れる。半導体レーザ素子２４の共振周波数をｆｒとす
る。以上のような構成で、図２に示されるように、ｆ_IF
なる周波数の中間周波信号５１とｆ_LOなる周波数の変調
波信号５２の周波数配置関係は、ｆ_LO−ｆ_IF≧1 ［GHz
］とする。

【００５６】半導体レーザ素子２４は、通常、周波数帯
の低域側にいくほど、変調歪特性、ＲＩＮ特性が優れて
いるため、情報信号を含むｆ_IFなる周波数帯の中間周波
信号をｆ_LOよりも低域側に配置する。ｆ_LOは正弦波の無
変調波信号であるため、歪には耐力がある。

【００５７】図３に、電気／光変換器７内の半導体レー
ザ素子２４における、無変調波信号５２の周波数ｆ_LOに
対するｆ_IF帯のＲＩＮ特性を示す。ｆ_IFは1 ［GHz ］で
あり、ｆ_LOの変調度は４０［％］で周波数を1.2 ［GHz
］、2 ［GHz ］、3 ［GHz ］、3.5 ［GHz ］、4 ［GHz
］と変化させた。無変調波信号ｆ_LOが重畳されていな
い場合のＲＩＮは、-152［dB/Hz ］であった。ＲＩＮ値
は、ｆ_LOのスペクトル成分に影響を受け、ｆ_LOに近い周
波数帯ほど劣化が大きい。

【００５８】そして、ｆ_LOから離れるに従って改善され
ていく。図３に示されるように、ｆ_LO−ｆ_IF ≧ 1［GH
z ］となると、ＲＩＮ値は、ｆ_LOが重畳されていない場
合の値に漸近し安定する。

【００５９】図４に、ｆ_IF＝120 ［MHz ］におけるｆ_LO
に対するＲＩＮ値を示す。ｆ_LOの変調度は、図３と同様
に４０［％］とした。ｆ_LOが重畳されていない場合のＲ
ＩＮ値は、−164.0 ［dB/Hz ］であった。

【００６０】図４より、ｆ_LOが、ｆ_IFに近く、1 ［GHz
］内に配置されていると（つまり、ｆ_LO −ｆ_IF ＜
1［GHz ］であると）、ＲＩＮ値が−160 ［dB／Hz］以
上であり、大きく劣化している。しかし、ｆ_LO − ｆ
_IF ≧ 1［GHz ］であるｆ_LO＝ 2［GHz ］では、ＲＩＮ
値は−162 ［dB／Hz］となり、劣化が抑圧されているこ
とがわかる。

【００６１】以上より、ｆ_LO − ｆ_IF ≧ 1［GHz ］
の配置とすることで、ＲＩＮ特性の改善効果が図れる。
半導体レーザ素子２４は、通常、Ｅ／Ｏ変換特性が非線
形であり、レーザ素子を直接変調した際に、ｆ_LO ±ｆ
_IFの周波数に、ｆ_LOとｆ_IFの相互変調歪が現れ、雑音増
加の要因となる。そのため、ｆ_LO ±ｆ_IFも考慮して、
ｆ_LOのｆ_IFに対する配置が重要である。低域側歪の周波
数ｆ_LO −ｆ_IFがｆ_IFの周波数帯に重なると、前述のよ
うに、その周辺の帯域のＲＩＮ特性が劣化することにな
る。

【００６２】そこで、ｆ_LO ＞ ２ｆ_IFと設定して、ｆ
_LO −ｆ_IF ＞ ｆ_IFの関係をつくり、ＲＩＮ劣化の影
響を回避する。また、半導体レーザ素子２４には、ある
特定の周波数で変調度が極めて高くなる共振周波数ｆr
が存在する。

【００６３】これは、レーザ素子のキャリア及び光子の
寿命時間によるバイアス電流に対する時間遅れが、変調
周期と一致して、レーザ素子の変調度が相加されて極め
て大きくなるものである。このｆｒに変調が加わると、
レーザ素子の特性が不安定になりＲＩＮが周波数全域に
わたって増加してしまう。

【００６４】そのため、高域側歪の周波数ｆ_LO ＋ ｆ
_IFが、ｆｒよりも小さいところになるように、ｆ_LOを配
置する必要がある。そして、２ｆ_IF ＜ ｆ_LO及びｆ_LO
＋ｆ_IF＜ｆｒの条件から、このｆ_LOは、ｆ_LO＜（２／
３）・ｆｒとなる。つまり、これらの条件を満たすｆ_IF
（中間周波信号５１）とｆ_LO（無変調波信号５２）の周
波数配置は、図５のようになる。

【００６５】半導体レーザ素子２４すなわち、半導体レ
ーザダイオードとしては、分布帰還型半導体レーザ素子
（ＤＦＢ−ＬＤ）、あるいはファブリーペロー型半導体
レーザ素子（ＦＰ−ＬＤ）が使用される。特に、ＤＦＢ
−ＬＤは、多チャンネル信号のダイナミックレンジを抑
圧する変調歪が小さく、アナログ伝送に適している。し
かし、ＤＦＢ−ＬＤにおいても、変調歪特性が小さく、
雑音量が低い周波数帯は、通常、1 ［GHz ］以下であ
る。

【００６６】情報信号である中間周波信号５１はその周
波数ｆ_IFを、ｆ_IF＞１［GHz ］の範囲に配置すると、変
調歪特性の劣化、雑音の増加から、ダイナミックレンジ
が抑圧されてしまうため、ｆ_IF＜1 ［GHz ］に配置する
ことが望まれる。

【００６７】比較的低い周波数帯での無変調波信号周波
数- ＲＩＮ特性図である図３におけるｆ_IF ＝1 ［GHz
］の場合でのＲＩＮ値と、比較的高い周波数帯での無
変調波信号周波数- ＲＩＮ特性図である図４におけるｆ
_IF ＝120 ［MHz ］の場合でのＲＩＮ値からもわかるよ
うに、無変調波信号周波数ｆ_IF＝120 ［MHz ］の方が、
およそ10［ｄＢ／Hz］ほどＲＩＮ特性が優れていること
がわかる。

【００６８】以上から、中間周波信号ｆ_IF（中間周波信
号５１）と無変調波信号ｆ_LO（無変調波信号５２）の周
波数配置を、図６に示されるようにｆ_IF＜1 ［GHz ］、
ｆ_LO＞2 ［GHz ］とすると、ＲＩＮ特性及び変調歪の影
響を受けずに、伝送特性を良好に保てることになる。

【００６９】( 第２の実施例)図７に本発明の第２の実
施例を示す。第２の実施例は、本発明の第１の発明であ
る第１の実施例を、無線通信用の基地局装置に適用した
ものである。

【００７０】図７に示すように、送信端局１と送信装置
２が光ファイバ３で接続されている。図では一つしか示
されていないが、一つの送信端局１に対して送信装置２
は複数個が設けられ、各送信装置２は光ファイバ３で接
続されている。送信装置２はそれぞれ離れた位置に配置
され、それぞれ電波の届く範囲がそれぞれの無線ゾーン
（セル）となり、セル内の通信端末と電波を授受できる
サービスエリアとなる。

【００７１】送信端局１は無線信号用変調器４、局部発
振器５、加算器６、電気／光変換器（Ｅ／Ｏ変換器）７
とから構成され、送信装置２は光／電気変換器（Ｏ／Ｅ
変換器）８、分離器９、バンドパスフィルタ１０，１
１，１３、乗算器１２、パワーアンプ１４、アンテナ１
５とから構成される。

【００７２】これらのうち、無線信号用変調器４は送信
データを無線信号用の中間周波信号５１に変調するため
のものであり、局部発振器５は所定周波数の無変調波信
号５２を発振する発振器である。

【００７３】加算器６はこれら中間周波信号５１と無変
調波信号５２とを合波して無線情報信号５３として出力
するものであり、Ｅ／Ｏ変換器７はこの合波して得られ
た無線情報信号５３を光信号に変換して出力するための
ものである。Ｅ／Ｏ変換器７は半導体レーザ素子を光源
として内蔵し、この半導体レーザ素子の電流を上記無線
情報信号５３対応に制御することにより、無線情報信号
で変調された光信号として出力する機能を有する。

【００７４】光ファイバ３は端局装置１のＥ／Ｏ変換器
７と送信装置２のＯ／Ｅ変換器８とを結ぶ光伝送路であ
る。Ｏ／Ｅ変換器８は光ファイバ３を伝送されてきた光
信号６１を受信し、電気信号に変換するものであり、分
離器９はこのＯ／Ｅ変換器８より出力された電気信号を
２つに分離し、分岐した一方をバンドパスフィルタ１０
に、また、他方をバンドパスフィルタ１１に与えるもの
である。

【００７５】バンドパスフィルタ１０は中間周波信号抽
出用のフィルタであって、透過帯域にｆ_IFを含むフィル
タであり、バンドパスフィルタ１１は無変調波信号抽出
用のフィルタであって透過帯域にｆ_LOを含むフィルタで
ある。

【００７６】乗算器１２は、これら２つのバンドパスフ
ィルタ１０，１１の出力信号を乗算して出力するもので
あり、バンドパスフィルタ１３はこの乗算器１２の出力
から所要の無線周波信号を抽出するためのフィルタであ
り、パワーアンプ１４はこのバンドパスフィルタ１３か
ら出力された無線周波信号を電力増幅して出力するもの
であり、アンテナ１５はこの増幅された信号を電波とし
て空中に放射するものである。

【００７７】このような構成の本システムは、送信端局
１において、無線信号用変調器４からの中間周波信号５
１に、局部発振器５からの無変調波信号５２を加算器６
で合波して得られた無線情報信号５３を、Ｅ／Ｏ変換器
７に入力する。

【００７８】中間周波信号５１の周波数帯をｆ_IF、無変
調波信号５２の周波数帯をｆ_LOとする。Ｅ／Ｏ変換器７
においては、無線情報信号５３でレーザを直接変調し
て、光信号６１を得、これを光ファイバ３を介して送信
装置２へ伝送する。

【００７９】送信装置２側においては、この光ファイバ
３を介して伝送されてきた光信号６１を、Ｏ／Ｅ変換器
８で受信し、電気信号に変換してから分離器９で２つに
分離して、一方を中間周波信号用の透過帯域にｆ_IFを含
むバンドパスフィルタ１０に通し、他方は無変調波信号
用の透過帯域にｆ_LOを含むバンドパスフィルタ１１に通
すことにより、元の中間周波信号５１および無変調波信
号５２に復元する。

【００８０】そして、復元されたこれら中間周波信号５
１および無変調波信号５２は乗算器１２に入力して、乗
算する。そして、この乗算器１２の出力をバンドパスフ
ィルタ１３を通すことにより、所要の無線周波信号５４
を抽出し、この抽出した無線周波信号５４はパワーアン
プ１４を介して増幅した後、アンテナ１５を通して、空
中に電波として放射し、セル内の端末側へと送信する。

【００８１】以上のような構成と作用により、第１の実
施例と同様に、ｆ_IFなる周波数帯の中間周波信号５１と
ｆ_LOなる周波数帯の無変調波信号５２は、その周波数配
置を、ｆ_LO−ｆ_IF ≧1 ［GHz ］、２ｆ_IF＜ｆ_LO＜（２
／３）・ｆr 、あるいは、ｆ_IF＜1 ［GHz ］、ｆ_LO ＞
2 ［GHz ］とする。

【００８２】以上のようにして、第１の実施例を、無線
通信用の基地局装置に適用することができる。以上は、
第１の実施例を、無線通信用の基地局装置に適用した本
発明の第２の実施例の説明であった。次に、送信装置の
ハードウェアを交換することなく、無線周波信号のキャ
リアを変更できるようにして、同一仕様の送信装置を、
隣接セル間でも利用できるようにし、システムのコスト
ダウンを図ることができるようにした実施例を第３の実
施例として説明する。

【００８３】（第３の実施例）図８に、本発明における
第３の実施例を示す。送信端局１の構成は、第１及び第
２の実施例を同じとし、送信装置２においても、第１及
び第２の実施例の送信装置２と同じ構成には同一符号を
付した。

【００８４】この実施例での送信装置２は、光／電気変
換器（Ｏ／Ｅ変換器）８、分離器９、乗算器１２、バン
ドパスフィルタ１３、パワーアンプ１４、アンテナ１
５、ローパスパスフィルタ１６、ハイパスフィルタ１７
とから構成される。

【００８５】本システムは、送信端局１において、無線
信号用変調器４からの中間周波信号５１に、局部発振器
５からの無変調波信号５２を加算器６で合波して得られ
た無線情報信号５３を、Ｅ／Ｏ変換器７に入力してこの
Ｅ／Ｏ変換器７の持つ半導体レーザ素子を当該無線情報
信号５３で直接変調して、光信号６１を得、これを光フ
ァイバ３を介して送信装置２へ伝送する仕組みは第１及
び第２の実施例と変わりはない。

【００８６】送信装置２の構成要素のうち、Ｏ／Ｅ変換
器８は光ファイバ３を伝送されてきた端局装置１からの
光信号６１を受信し、電気信号に変換するものであり、
分離器９はこのＯ／Ｅ変換器８より出力された電気信号
を２つに分離し、分岐した一方をローパスフィルタ１６
に、また、他方をハイパスフィルタ１７に与えるもので
ある。

【００８７】ローパスフィルタ１６は透過帯域にｆ_IFを
含む中間周波信号用のフィルタであり、ローパスフィル
タ１７は透過帯域にｆ_LOを含む無変調波信号用のフィル
タである。

【００８８】乗算器１２は、これら２つのフィルタ１
６，１７の出力信号を乗算して出力するものであり、バ
ンドパスフィルタ１３はこの乗算器１２の出力から所要
の無線周波信号を抽出するためのフィルタであり、パワ
ーアンプ１４はこのバンドパスフィルタ１３から出力さ
れた無線周波信号を電力増幅して出力するものであり、
アンテナ１５はこの増幅された信号を電波として空中に
放射するものである。

【００８９】このような構成の本システムは、送信装置
２側においては、光ファイバ３を介して伝送されてきた
光信号６１を、Ｏ／Ｅ変換器８で受信し、電気信号に変
換してから分離器９で２つに分離して、一方を透過帯域
にｆ_IFを含む中間周波信号用のローパスパスフィルタ１
６に通し、他方は透過帯域にｆ_LOを含む無変調波信号用
のハイパスフィルタ１７に通すことにより、元の中間周
波信号５１および無変調波信号５２に復元する。

【００９０】そして、復元されたこれら中間周波信号５
１および無変調波信号５２は乗算器１２に入力して、乗
算する。そして、この乗算器１２の出力をバンドパスフ
ィルタ１３を通すことにより、所要の無線周波信号５４
を抽出し、この抽出した無線周波信号５４はパワーアン
プ１４を介して増幅した後、アンテナ１５を通して、空
中に電波として放射し、セル内の端末側へと送信する。

【００９１】このように、第３の実施例に示す本システ
ムは、送信装置２側においては内蔵の分離器９の２つの
出力を、それぞれローパスフィルタ１６、ハイパスフィ
ルタ１７に入力し、中間周波信号５１及び無変調波信号
５２を抽出するようにした。すなわち、バンドパスフィ
ルタ１０，１１を用いるのではなく、ローパスフィルタ
１６、ハイパスフィルタ１７を用い、中間周波信号５１
及び無変調波信号５２を抽出するのである。

【００９２】このような構成をとり、後段の無線周波信
号抽出用のバンドパスフィルタ１３の透過帯域に余裕を
持たせることができるようにしておくと、ローパスフィ
ルタ１６とハイパスフィルタ１７はバンドパスフィルタ
に比べて、透過周波数帯が広いので、周波数選択のフレ
キシブル性が高くなり、送信装置の他のハードウェアを
交換することなく、無線周波信号５４のキャリアを変更
できる。

【００９３】無変調波信号と中間周波信号を合波した信
号から、バンドパスフィルタで元の無変調波信号と中間
周波信号を抽出する構成の場合、通常、処理対象の信号
のＣＮＲ値に依存して、大なるＱを持つバンドパスフィ
ルタを使用する。すなわち、従来の送信装置では、端局
装置１から光ファイバ３を介して受け取り、Ｏ／Ｅ変換
器８で光電変換して得た受信信号５５のＣＮＲ値が劣化
するようであると、バンドパスフィルタ１０、１１はＱ
の大きなものを使用する必要がでてきて、無線周波信号
の波長選択の幅が小さくなってしまう。

【００９４】しかし、本発明のシステムによれば、送信
端局１側において、無変調波信号５２を重畳しても、中
間周波信号５１帯のＲＩＮ値の劣化は抑えられる。従っ
て、中間周波信号５１帯のＲＩＮ値を劣化させることな
く、無変調波信号５２の変調度を大きくすることができ
るので、ローパスフィルタ１６やハイパスフィルタ１７
を使用しての、中間周波信号及び無変調波信号の分離が
可能となる訳である。そのため、無線周波信号５４のフ
レキシビリティを高くでき、適用範囲の広い無線通信基
地局を提供できることになる。

【００９５】つぎに、中間周波信号と無変調波信号が高
くなくとも、無線周波信号の周波数を高くできるように
した実施例を次に第４の実施例として説明する。 ( 第４の実施例)図９に、本発明における第４の実施例
を示す。送信端局１の構成は、第１及び第２の実施例を
同じとし、送信装置２においても、同じ構成には同一符
号を付した。

【００９６】この実施例での送信装置２は、光／電気変
換器（Ｏ／Ｅ変換器）８、分離器９、乗算器１２、バン
ドパスフィルタ１３、パワーアンプ１４、アンテナ１
５、ローパスパスフィルタ１６、ハイパスフィルタ１
７、逓倍器１８及びバンドパスフィルタ１９とから構成
される。

【００９７】本システムは、送信端局１において、無線
信号用変調器４からの中間周波信号５１に、局部発振器
５からの無変調波信号５２を加算器６で合波して得られ
た無線情報信号５３を、Ｅ／Ｏ変換器７に入力してこの
Ｅ／Ｏ変換器７の持つ半導体レーザ素子を当該無線情報
信号５３で直接変調して、光信号６１を得、これを光フ
ァイバ３を介して送信装置２へ伝送する仕組みは第１及
び第２の実施例と変わりはない。

【００９８】送信装置２の構成要素のうち、Ｏ／Ｅ変換
器８は光ファイバ３を伝送されてきた端局装置１からの
光信号６１を受信し、電気信号に変換するものであり、
分離器９はこのＯ／Ｅ変換器８より出力された電気信号
を２つに分離し、分岐した一方をローパスフィルタ１６
に、また、他方をハイパスフィルタ１７に与えるもので
ある。

【００９９】ローパスフィルタ１６は透過帯域にｆ_IFを
含む中間周波信号用のフィルタであり、ローパスフィル
タ１７は透過帯域にｆ_LOを含む無変調波信号用のフィル
タである。逓倍器１８はこのローパスフィルタ１７の濾
波出力をｎ逓倍して出力するものであり、バンドパスフ
ィルタ１９はこのｎ逓倍された出力から所定の周波数帯
域成分を抽出するフィルタである。なお、上記のｎは正
の整数である。

【０１００】乗算器１２は、これら２つのフィルタ１
６，１９の出力信号を乗算して出力するものであり、バ
ンドパスフィルタ１３はこの乗算器１２の出力から所要
の無線周波信号を抽出するためのフィルタであり、パワ
ーアンプ１４はこのバンドパスフィルタ１３から出力さ
れた無線周波信号を電力増幅して出力するものであり、
アンテナ１５はこの増幅された信号を電波として空中に
放射するものである。

【０１０１】このような構成の本システムは、送信装置
２側においては、光ファイバ３を介して伝送されてきた
光信号６１を、Ｏ／Ｅ変換器８で受信し、電気信号に変
換してから分離器９で２つに分離して、一方を透過帯域
にｆ_IFを含む中間周波信号用のローパスパスフィルタ１
６に通し、他方は透過帯域にｆ_LOを含む無変調波信号用
のハイパスフィルタ１７に通すことにより、元の中間周
波信号５１および無変調波信号５２に復元する。

【０１０２】こうして得られた中間周波信号５１及び無
変調波信号５２のうち、無変調波信号５２は逓倍器１８
でｎ逓倍した後、バンドパスフィルタ１９を透過させる
ことにより、所望の逓倍された無変調波信号５８を得、
これを乗算器１２に入力して周波数変換に用いる。

【０１０３】乗算器１２ではローパスフィルタ１６から
の中間周波信号５１とこの無変調波信号５８とを乗算
し、得られた信号出力をバンドパスフィルタ１３を透過
させることにより、所要の無線周波信号を抽出する。そ
して、このバンドパスフィルタ１３から出力された無線
周波信号をパワーアンプ１４で電力増幅してからアンテ
ナ１５より電波として空中に放射する。

【０１０４】この実施例では、第３の実施例の構成に、
さらに逓倍器１８とバンドパスフィルタ１９を設けてお
り、ローパスフィルタ１７の濾波出力をｎ逓倍し、この
ｎ逓倍された出力から所定の周波数帯域成分をバンドパ
スフィルタ１９により抽出することで、周波数変換に用
いる所望逓倍された無変調波信号５８を得るようにして
いる。そして、この点が第３の実施例との相違点であ
る。

【０１０５】送信端局１の電気／光変換器７内に用いら
れるレーザ光源には、分布帰還型半導体レーザ素子（Ｄ
ＦＢ−ＬＤ）、あるいは、ファブリーペロー型半導体レ
ーザ素子（ＦＰ−ＬＤ）がある。

【０１０６】そして、これらのレーザ素子の変調帯域ｆ
c は、通常、ＤＦＢ- ＬＤでｆc =3 ［GHz ］、ＦＰ−
ＬＤでｆc = 1 〜2 ［GHz ］であり、それ以上の周波数
帯は変調効率が悪くなっていく。そのため、特別な高周
波用のレーザ素子を除けば、重畳できる無変調波信号５
２の周波数帯は、おおよそ３〜5 ［GHz ］程度に制限さ
れる。

【０１０７】本発明システムで用いる中間周波信号の周
波数ｆ_IFはｆ_IF ＜ 1［GHz ］であるから、ｆ_IF ＋
ｆ_LOである無線周波信号５４の周波数ｆ_MWは、本来なら
ば4〜6 ［GHz ］に制限されることとなる。

【０１０８】しかし、逓倍器を設けた図８の構成をとる
ことで、周波数変換に用いる無変調波信号５８は所望逓
倍されたものとなり、従って、無線周波信号５４の周波
数ｆ_MWは、ｆ_MW ＝ｆ_IF ＋ ｎｆ_LOとすることができ
るので、電気／光変換器７内のレーザ素子の変調帯域に
制限されることなく、より高い周波数帯の無線周波信号
５４を発生することが可能なシステムとなる。

【０１０９】但し、無変調波信号５２をｎ逓倍する際
に、雑音が付加されることが避けられないため、普通に
は無線周波信号５４の品質を劣化させてしまう。しか
し、本発明によれば、中間周波信号５１帯のＲＩＮ値を
劣化させずに、無変調波信号５２の変調度を大きくでき
ることから、両信号５１、５２のＣＮＲ特性は良好に保
つことができる。

【０１１０】そのため、本発明では、逓倍器１８を用い
ても、無線周波信号５４の品質を大きく劣化させること
がないシステムとなる。以上の各実施例は、送信のみを
主体に説明したものであった。実際のシステムにおいて
は、送受信を可能にするものが不可欠であるから、次に
そのようなシステムについて第５の実施例として説明す
る。

【０１１１】（第５の実施例）図１０、図１１に、本発
明における第５の実施例を示す。主な構成は第２の実施
例と同じであり、同じ構成には同一符号を付した。ま
た、第２の実施例と同様に、本発明を無線通信用の基地
局装置に適用したものである。

【０１１２】図１０においては、双方向で通信できるよ
うにするために、端局１は受信機能を含めた送受信端局
１Ａとなっており、また、端局に繋がる送信装置２も送
信機能ばかりでなく受信機能を持たせた送受信装置２Ａ
となっている。

【０１１３】送受信端局１Ａと送受信装置２Ａが光ファ
イバ３ａ，３ｂで接続されている。図では一つしか示さ
れていないが、一つの送受信端局１Ａに対して送受信装
置２Ａは複数個が設けられる構成も当然採用することが
できる。送受信装置２Ａが複数台ある場合は、それぞれ
離れた位置に配置され、それぞれ電波の届く範囲がそれ
ぞれの無線ゾーン（セル）となり、セル内の通信端末と
電波を授受できるサービスエリアとなる。

【０１１４】光ファイバ３ａ，３ｂのうち、前者は下り
回線用（送信回線用）、後者は上り回線用（受信回線
用）である。送受信端局１Ａは下り用（送信用）とし
て、無線信号用変調器４、局部発振器５、加算器６、電
気／光変換器（Ｅ／Ｏ変換器）７があり、上り用（受信
用）として光／電気変換器（Ｏ／Ｅ変換器）８−２と復
調器２７が設けられて構成されている。

【０１１５】また、送受信装置２Ａは電気／光変換器
（Ｅ／Ｏ変換器）７−２、光／電気変換器（Ｏ／Ｅ変換
器）８−１、分離器９、バンドパスフィルタ１０−１，
１０−２，１１，１３−１，１３−２、乗算器１２−
１，１２−２、パワーアンプ１４、アンテナ１５、サー
キュレータ（もしくはデュプレクサ）２５、ローノイズ
アンプ２６とから構成される。

【０１１６】これらのうち、無線信号用変調器４は送信
データを無線信号用の中間周波信号５１に変調するため
のものであり、局部発振器５は所定周波数の無変調波信
号５２を発振する発振器である。

【０１１７】加算器６はこれら中間周波信号５１と無変
調波信号５２とを合波して無線情報信号５３として出力
するものであり、Ｅ／Ｏ変換器７−１はこの合波して得
られた無線情報信号５３を光信号６１に変換して出力す
るためのものである。Ｅ／Ｏ変換器７−１は半導体レー
ザ素子を光源として内蔵し、この半導体レーザ素子の電
流を上記無線情報信号５３対応に制御することにより、
無線情報信号で変調された光信号として出力する機能を
有する。当該Ｅ／Ｏ変換器７−１は光ファイバ３ａに接
続されていて、その光信号出力は光ファイバ３ａへと出
力される構成である。

【０１１８】また、Ｏ／Ｅ変換器８−２は光ファイバ３
ｂに接続されており、この光ファイバ３ｂにて伝送され
てきた送受信装置２Ａからの光信号３を電気信号に変換
して出力するものである。また、復調器２７はこのＯ／
Ｅ変換器８−２で変換された電気信号を受けて元の無線
情報信号を復調するためのものである。

【０１１９】送受信装置２Ａの構成要素であるＯ／Ｅ変
換器８−１は、光ファイバ３ａを伝送されてきた光信号
６１を電気信号に変換するためのものであり、分離器９
はこのＯ／Ｅ変換器８−１より出力された電気信号を２
つに分離し、分岐した一方をバンドパスフィルタ１０−
１に、また、他方をバンドパスフィルタ１１に与えるも
のである。

【０１２０】バンドパスフィルタ１０−１は中間周波信
号抽出用のフィルタであって透過帯域にｆ_IFを含むフィ
ルタであり、バンドパスフィルタ１１は無変調波信号抽
出用のフィルタであって透過帯域にｆ_LOを含むフィルタ
である。

【０１２１】乗算器１２は、これら２つのバンドパスフ
ィルタ１０−１，１１の出力信号を乗算して出力するも
のであり、バンドパスフィルタ１３はこの乗算器１２の
出力から所要の無線周波信号を抽出するためのフィルタ
であり、パワーアンプ１４はこのバンドパスフィルタ１
３から出力された無線周波信号を電力増幅して出力する
ものであり、アンテナ１５はこの増幅された信号をサー
キュレータ（もしくはデュプレクサ）２５を介して受け
て電波として空中に放射すると共に、空中から到来する
電波をとらえてサーキュレータ２５を介してこれをロー
ノイズアンプ２６に与えるためのものである。

【０１２２】サーキュレータ２５は、送信する無線周波
信号をアンテナ１５に導き、アンテナ１５でとらえた受
信無線周波信号５６をローノイズアンプ２６へ導く経路
切り替えのための装置である。

【０１２３】ローノイズアンプ２６はこの受信無線周波
信号５６を低雑音で増幅する性能を有する増幅器であ
り、バンドパスフィルタ１３−２はこのローノイズアン
プ２６の出力を所要の透過帯域で通過させて、当該所要
の透過帯域の成分を抽出するフィルタであり、乗算器１
２−２はこのバンドパスフィルタ１３−２の出力とバン
ドパスフィルタ１１の出力する無変調波信号５２とを乗
算するためのものである。

【０１２４】また、バンドパスフィルタ１０−２はこの
乗算器１２−２出力を所要の透過帯域で通過させて、当
該所要の透過帯域の成分を無線情報信号５７として抽出
するフィルタであり、Ｅ／Ｏ変換器７−２はこのバンド
パスフィルタ１０−２により得られた無線情報信号５７
を光信号に変換して出力するためのものである。Ｅ／Ｏ
変換器７−２は半導体レーザ素子を光源として内蔵し、
この半導体レーザ素子の電流を上記無線情報信号５７対
応に制御することにより、無線情報信号で変調された光
信号として出力する機能を有する。尚、Ｅ／Ｏ変換器７
−２の出力する光信号は、光ファイバ３ｂに出力される
構成としてある。

【０１２５】このような構成の本システムは、送信端局
１において、無線信号用変調器４からの中間周波信号５
１に、局部発振器５からの無変調波信号５２を加算器６
で合波して得られた無線情報信号５３を、Ｅ／Ｏ変換器
７−１に入力する。

【０１２６】中間周波信号５１の周波数帯をｆ_IF、無変
調波信号５２の周波数帯をｆ_LOとする。Ｅ／Ｏ変換器７
−１においては、無線情報信号５３でレーザ素子を直接
変調して、光信号６１を得、これを光ファイバ３ａを介
して送受信装置２Ａへ伝送する。

【０１２７】送信装置２Ａ側においては、この光ファイ
バ３ａを介して伝送されてきた光信号６１を、Ｏ／Ｅ変
換器８−１で受信し、電気信号に変換してから分離器９
で２つに分離して、一方を中間周波信号用の透過帯域に
ｆ_IFを含むバンドパスフィルタ１０に通し、他方は無変
調波信号用の透過帯域にｆ_LOを含むバンドパスフィルタ
１１に通すことにより、元の中間周波信号５１および無
変調波信号５２に復元する。

【０１２８】そして、復元されたこれら中間周波信号５
１および無変調波信号５２は乗算器１２に入力して、乗
算する。そして、この乗算器１２の出力をバンドパスフ
ィルタ１３−１を通すことにより、所要の無線周波信号
５４を抽出し、この抽出した無線周波信号５４はパワー
アンプ１４を介して増幅した後、サーキュレータ２５か
らアンテナ１５を通して、空中に電波として放射し、セ
ル内の端末側へと送信する。

【０１２９】一方、セル内の端末側から送信されてきた
電波はアンテナ１５にて受信され、サーキュレータ２５
を介してローノイズアンプ１４に入力されて増幅された
後、バンドパスフィルタ１３−２にて所要の帯域成分が
抽出される。そして、この抽出された成分の信号は、乗
算器１２−２にてバンドパスフィルタ１１からの無変調
波信号５２と乗算された後、バンドパスフィルタ１０−
２で所定の帯域成分が抽出され、これがＥ／Ｏ変換器７
−２で光信号に変換された後、上り光信号として光ファ
イバ３ｂに送出され、端受局装置１Ａへと送られる。

【０１３０】本実施例装置における特徴点は、送受信装
置２Ａ内の分離器９の２つの出力から、バンドパスフィ
ルタ１１を用いて無変調波信号５２を抽出し、この抽出
した無変調波信号５２は分離して送信系統側の乗算器１
２−１と受信系統側の乗算器１２−２にそれぞれ入力す
るようにしたことにある。そして、送信系においては、
抽出した無変調波信号５２は、乗算器１２−１により中
間周波信号５１と乗算することにより、中間周波信号５
１の周波数のアップコンバートするのに使用し、また、
受信系においては、乗算器１２−２にて無線周波信号５
６を、無変調波信号５２を用いて、乗算することによ
り、周波数ダウンコンバートすることに使用する。

【０１３１】すなわち、送受信装置２Ａ内の分離器９の
２つの出力から、バンドパスフィルタ１０−１、１１を
用いて、中間周波信号５１及び無変調波信号５２を抽出
する。そして、抽出した無変調波信号５２は、分離して
乗算器１２−１、１２−２に入力する。

【０１３２】乗算器１２−１においては、上述したよう
に送受信端局１Ａから伝送されてきた中間周波信号５１
の周波数を無変調波信号５２を用いて、アップコンバー
ジョンし、無線周波信号５４を得、これをパワーアンプ
１４、アンテナ１５を介して、無線伝送する。

【０１３３】また、乗算器１２−２においては、無線周
波信号５６を、無変調波信号５２を用いて、乗算するこ
とにより、周波数ダウンコンバートする。すなわち、無
線伝送されてきた無線周波信号５６をアンテナ１５で受
信し、サーキュレータあるいはデュプレクサ２５で、ロ
ーノイズアンプ２６に入力して、所望の帯域をバンドパ
スフィルタ１３−２で抽出する。そして、この無線周波
信号５６の抽出した帯域成分を、乗算器１２−２におい
て、無変調波信号５２を用いて、周波数ダウンコンバー
トし、そして、バンドパスフィルタ１０−２でイメージ
等を除去し、所望の帯域を抽出して、上り中間周波信号
５７を得る。上り中間周波信号５７は、Ｅ／Ｏ変換器７
−２で光信号６２に変換し、光ファイバ３を介して、送
信端局１に伝送する。

【０１３４】送信端局１では、送信装置２側から伝送さ
れてきた光信号６２を光／電気変換器８−２で受信し、
復調器２７に入力して、情報を取り出す。このように本
発明は、送受信装置２Ａ内において端局装置から送信さ
れてきた無線送信用の中間周波信号５１と無変調波信号
との合波信号から、バンドパスフィルタを用いて無変調
波信号５２とを抽出し、この抽出した無変調波信号５２
を送信系で周波数アップコンバートと、受信系での受信
信号に対する周波数ダウンコンバートに使用するように
した。

【０１３５】従って、送受信装置２Ａ内に局部発振器等
のコンポーネントを必要とせずに、送受信装置２Ａから
送受信端局１Ａ側への上り信号の周波数をダウンコンバ
ートできる。そのため、受信系統での構成要素をその
分、簡素化できる。また、アンテナでとらえた無線周波
数帯の受信信号をダウンコンバートしてからＥ／Ｏ変換
器７−２に入力して光信号に変換し、端局装置に送るよ
うにしたので、受信系統におけるＥ／Ｏ変換器７−２に
求められる周波数帯域も低く抑えることができ、Ｅ／Ｏ
変換器７−２に内蔵するレーザ素子やドライバアンプ等
に対する仕様が扱う信号の周波数帯が低くなっている
分、緩和され、ローコストのものを使用可能になる。

【０１３６】以上のことから、送受信装置２Ａの装置規
模を小型化、簡易化することが可能となり、コストダウ
ンを図った送受信装置２Ａを提供できることとなる。図
１１に送受信装置２Ａの別の構成例を示す。この図１１
に示す例においては、逓倍した無変調波信号５８を周波
数変換に用いる場合の送受信装置２Ａの構成を示す。

【０１３７】この例は、送信系統におけるバンドパスフ
ィルタ１１の後段に、逓倍器１８とバンドパスフィルタ
１９を直列的に挿入した構成としてあり、送受信装置２
Ａ内において、バンドパスフィルタ１１で抽出された無
変調波信号５２を逓倍器１８で逓倍して、バンドパスフ
ィルタ１９で所望倍、逓倍された無変調波信号５８を
得、この所望逓倍された無変調波信号５８を送信系統で
の周波数アップコンバートと、受信系統での周波数ダウ
ンコンバートに使用するようにしたものである。

【０１３８】この所望逓倍された無変調波信号５８を、
乗算器１２−１、１２−２に入力して、アップコンバー
トあるいはダウンコンバートのために用いるようにした
以外、その他の構成については、図１０と同じであるの
で、詳細な説明は省略する。

【０１３９】逓倍器とバンドパスフィルタを増設した
分、回路構成が増えるが、このようにしても、図１０の
実施例と同様、受信系統におけるＥ／Ｏ変換器７−２に
求められる周波数帯域も低く抑えることができ、Ｅ／Ｏ
変換器７−２に内蔵するレーザ素子やドライバアンプ等
に対する仕様が扱う信号の周波数帯が低くなっている
分、緩和され、ローコストのものを使用可能になる。

【０１４０】本実施例によれば、無変調波信号５２の変
調度を大きくとっても、中間周波信号５１のＣＮＲの劣
化はなく、送信装置２側では、優れたＣＮＲの無変調波
信号５２を得ることができる。送信装置２において、ア
ンテナ１５から受信した無線周波信号５６は微弱なこと
もあるため、乗算器１２−１における周波数変換用の信
号には高いＣＮＲが要求されるが、このような周波数変
換用の信号として送信端局１から無変調波信５２号を提
供することが可能となる。また、無変調波信号を周波数
変換用の信号として逓倍する際にも、受信したときの無
変調波信号のＣＮＲが高いため、周波数変換の際に大き
く雑音特性を劣化させることがない。

【０１４１】

【発明の効果】以上、詳述したように、中間周波信号と
無変調波信号を合波して、送信端局から送信装置に光伝
送する無線通信用光アナログ伝送装置において、本発明
によれば、以下のような効果がある。

【０１４２】合波する無変調波信号の周波数帯ｆ_LOと中
間周波信号の周波数帯ｆ_IFを、ｆ_LO−ｆ_IF≧1 ［GHz ］
及び２ｆ_IF＜ｆ_LO＜（２／３）・ｆr(レーザの共振周波
数)の関係をもって配置する。ｆ_IFにおいて、ｆ_LOの合
波によるＲＩＮ特性の劣化を抑えることができ、送信装
置側で良好なＣＮＲ特性を提供でき、伝送される光信号
の通信品質が向上する。また、上記の条件を満たせば、
無変調波信号の変調度を大きくしてもＲＩＮ特性の劣化
を抑えられる。

【０１４３】無変調波信号の変調度を大きくすることが
できれば、送信装置側において、ＣＮＲ特性の優れたｆ
_LOを提供できる。ｆ_LOは周波数変換用の局部発振信号と
して乗算器で使用されるため、乗算器出力の雑音付加量
が減り、雑音成分の低い無線周波信号を得ることが可能
となる。

【０１４４】また、ｆ_LOのＣＮＲ特性が優れていれば、
ｆ_LOの抽出フィルタのＱは小さくでき、伝送できるｆ_LO
の周波数帯域が広げられることになる。つまり、送信装
置側で取扱う無線周波信号の周波数範囲が広がられるこ
とになり、適用範囲の大きい無線通信基地局を提供でき
る。

【０１４５】また、送信装置側において、送信端局側か
ら伝送された無変調波信号ｆ_LOを優れたＣＮＲで取り出
せるので、付加雑音量を抑えて、無線周波信号の周波数
アップコンバート、ダウンコンバートできる。中間周波
信号と無変調波信号のＣＮＲ特性の劣化が小さいと、送
信端局と送信装置の間の光伝送距離をより長くとること
ができる。つまり、一つの送信端局に接続された送信装
置の設置範囲を広げることができ、接続できる送信装置
数も増やすことができ、無線通信サービスエリアを効率
的に広げることが可能となる。

【０１４６】また、ＲＩＮ以外にＣＮＲ特性を劣化され
る要因に、変調歪がある。レーザの変調歪特性の優れて
いる周波数帯は1 ［GHz ］より低い帯域である。そのた
め、ｆ_IF＜1 ［GHz ］及び2 ［GHz ］＜ｆ_LOとすること
で、ＲＩＮとともに変調歪に対してもＣＮＲ劣化を抑え
た伝送系を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示した構成図。

【図２】本発明の第１の実施例におけるｆ_IFとｆ_LOの周
波数配置を示した図。

【図３】ｆ_IF＝1 ［GHz ］におけるｆ_LOの周波数に対す
るＲＩＮ特性を示した図。

【図４】ｆ_IF＝120 ［MHz ］におけるｆ_LOの周波数に対
するＲＩＮ特性を示した図。

【図５】本発明の第１の実施例におけるｆ_IFとｆ_LOの周
波数配置を示した図。

【図６】本発明の第１の実施例におけるｆ_IFとｆ_LOの周
波数配置を示した図。

【図７】本発明の第２の実施例を示した構成図。

【図８】本発明の第３の実施例を示した構成図。

【図９】本発明の第４の実施例を示した構成図。

【図１０】本発明の第５の実施例を示した構成図。

【図１１】本発明の第５の実施例を示した構成図。

【図１２】従来の周波数配置を示した図。

【図１３】従来の周波数配置において無変調波信号の変
調度に対するＲＩＮ特性を示した図。

【符号の説明】

１…送信端局 １Ａ…送受信端局 ２…送信装置 ２Ａ…送受信装置 ３，３ａ，３ｂ…光ファイバ ４…変調器 ５…局部発振器 ６…加算器 ７，７−１，７−２…電気／光変換器（Ｅ／Ｏ変換器） ８，８−１，８−２…光／電気変換器（Ｏ／Ｅ変換器） ９…分離器 １０，１０−１…中間周波信号用のバンドパスフィルタ １０−２，１３−１，１３−２…バンドパスフィルタ １１…無変調波信号用のバンドパスフィルタ １２…乗算器 １３…無線周波信号用バンドパスフィルタ １４…パワーアンプ １５…アンテナ １６…中間周波信号用ローパスフィルタ １７…無変調波信号用ハイパスフィルタ １８…逓倍器 １９…逓倍無変調波信号用バンドパスフィルタ ２０…ドライバアンプ ２１…直流電流付加用コイル ２２…電流源 ２３…負荷抵抗 ２４…半導体レーザ素子 ２５…サーキュレータ( あるいはデュプレクサ) ２６…ローノイズアンプ ２７…復調器 ５１…中間周波信号 ５２…無変調波信号 ５３…無線情報信号 ５４…無線周波信号 ５５…受信信号 ５６…受信する無線周波信号 ５７…上り中間周波信号 ５８…逓倍された無変調波信号 ６１…光信号 ６２…上り光信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/06

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】伝送する情報で変調された中間周波信号
   と、正弦波である無変調波信号とを合波する手段と、 この合波した信号を、共振周波数がｆｒである半導体レ
   ーザ素子の直接変調により電気／光変換して、下り用の
   光ファイバに伝送する手段とを備えると共に、 前記レーザ素子の共振周波数をｆｒとしたとき、前記中
   間周波信号の周波数ｆ_IFと前記無変調波信号の周波数ｆ
   _LOは、 ｆ_LO−ｆ_IF≧1 ［GHz ］及び２ｆ_IF＜ｆ_LO＜（２／３）
   ・ｆr の条件を満たす構成とすることを特徴とする光アナログ
   伝送装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の光アナログ伝送装置にお
   いて、 中間周波信号と無変調波信号を合波する合波手段と、 該合波した信号を、共振周波数がｆr である半導体レー
   ザ素子の直接変調により電気／光変換して、光ファイバ
   に伝送する手段とを備えると共に、 前記中間周波信号の周波数帯ｆ_IFを、ｆ_IF ＜ 1 ［GH
   z ］とし、前記無変調波信号の周波数帯ｆ_LOを、2 ［GH
   z ］＜ ｆ_LOとすることを特徴とする光アナログ伝送装
   置。
3. 【請求項３】請求項１または２いずれか１項に記載の光
   アナログ伝送装置において、 前記光ファイバにて伝送された光信号を受信する光／電
   気変換手段と、 前記受信信号を前記中間周波信号と前記無変調波信号に
   分離する手段と、 この分離した無変調波信号を用いて中間周波信号の周波
   数を変換することにより、無線周波信号を得る手段と、 この得られた無線周波信号を送信する手段と、を備える
   ことを特徴とする光アナログ伝送装置。
4. 【請求項４】請求項１または２いずれか１項に記載の光
   アナログ伝送装置において、 前記光ファイバを伝送された光信号を受信して電気信号
   に変換して出力する光／電気変換手段と、 この変換されて出力された電気信号から前記中間周波信
   号と前記無変調波信号とを分離する分離手段と、 これらの分離された信号のうち、無変調波信号を逓倍す
   る逓倍手段と、 この逓倍された無変調波信号を用い、前記分離された中
   間周波信号を周波数変換し、無線周波信号を得る手段
   と、 この得られた無線周波信号を送信する手段と、を備える
   ことを特徴とする光アナログ伝送装置。
5. 【請求項５】請求項３に記載の光アナログ伝送装置にお
   いて、 無線信号を受信して無線周波数の電気信号として得る受
   信手段と、 前記分離手段で得られた前記無変調波信号を用いて、前
   記受信手段にて得た無線周波数の電気信号を周波数変換
   し、中間周波信号を得る受信系の周波数変換手段と、 前記受信系の周波数変換手段にて得られた中間周波信号
   を光信号に変換し、上り用の光ファイバに伝送する手段
   と、を備えることを特徴とする光アナログ伝送装置。
6. 【請求項６】請求項４に記載の光アナログ伝送装置にお
   いて、 無線信号を受信して無線周波数の電気信号として得る受
   信手段と、 前記分離手段で得られた前記無変調波信号を所望逓倍し
   て出力する逓倍手段と、 この逓倍手段により得られた逓倍された無変調波信号を
   用いて、前記受信手段にて得た無線周波数の電気信号を
   周波数変換し、中間周波信号を得る受信系の周波数変換
   手段と、 前記受信系の周波数変換手段にて得られた中間周波信号
   を光信号に変換し、上り用の光ファイバに伝送する手段
   と、を備えることを特徴とする光アナログ伝送装置。