WO2018216106A1 - 基地局装置、地上局装置および地上アンテナ装置 - Google Patents

基地局装置、地上局装置および地上アンテナ装置 Download PDF

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WO2018216106A1
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signal
optical
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electrical signal
ground
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西本　浩
英介 原口
隆志 西谷
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三菱電機株式会社
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    • H04B10/25759—Details of the reception of RF signal or the optical conversion before the optical fibre
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
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    • H04J3/0638—Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation
    • H04J3/0641—Change of the master or reference, e.g. take-over or failure of the master

Definitions

  • the present invention relates to a base station apparatus, a ground station apparatus, and a ground antenna apparatus that transmit a signal to a mobile station using a plurality of distributed antennas.
  • the antenna equipment on the ground side preferably has a linear distributed antenna configuration in which antennas are distributed and arranged along the moving direction.
  • a linear cell for example, Non-Patent Document 1.
  • Non-Patent Document 1 since the communication area of the linear cell is limited to the moving direction, high efficiency is achieved by limiting the radiation direction and directivity of an antenna installed on the ground (hereinafter referred to as a ground antenna) to the moving direction. Moreover, a high-quality wireless line can be realized. Further, the linear cell can extend the cell diameter as compared with a case where a different radio frequency (RF) is used for each ground antenna, that is, when a different cell is formed for each ground antenna. In particular, when the mobile station moves at high speed, there is an advantage that the frequency of handover between cells can be reduced.
  • RF radio frequency
  • a configuration that projects radio signals from a ground station that generates a transmission signal to a mobile station to a plurality of ground antennas is promising.
  • the ground antenna in the extended configuration is also called RRH (Remote Radio Head) or RRE (Remote Radio Equipment).
  • RRH Remote Radio Head
  • RRE Remote Radio Equipment
  • an optical overhanging configuration using an optical fiber as the overhanging wire is suitable for broadband transmission.
  • an analog optical RoF Radio-on-Fiber or Radio-over-extension
  • Fiber is simple.
  • the RF band signal is a high frequency band of several tens of GHz such as a millimeter wave band
  • an external modulation type optical modulator using Mach-Zehnder modulation or the like is required to convert the RF band signal itself into electro-optical conversion. Therefore, the cost is high.
  • an inexpensive direct modulation type optical modulator can be used for the optical conversion. This is more economical than a configuration in which the signal is directly electro-optically converted.
  • a linear cell is a single cell, highly accurate radio frequency synchronization is required between a plurality of ground antennas constituting the cell. If there is an error in the radio frequency between terrestrial antennas, even if the mobile station moves within the same cell, it becomes necessary to re-incorporate the radio frequency every time it crosses the area formed by each terrestrial antenna, resulting in performance degradation Connected.
  • the mobile station mainly communicates with a nearby ground antenna, but when a signal containing a radio frequency error arrives from a distant ground antenna, the signal from the nearby ground antenna and the signal from the distant ground antenna mutually Interference will lead to performance degradation.
  • the baseband signal or IF band signal is configured to be optically converted and extended by an optical configuration, the frequency is independently converted to the RF band by each ground antenna. Realization of radio frequency synchronization is an issue.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a base station apparatus capable of synchronizing the frequencies of radio signals transmitted from each of a plurality of antennas forming a linear cell with high accuracy. To do.
  • a base station apparatus includes a ground station apparatus and a plurality of ground antenna apparatuses connected to the ground station apparatus via an optical transmission path.
  • the ground station apparatus converts an analog electrical signal to be transmitted to the mobile station and a reference clock signal from an electrical signal to an optical signal, and wavelength-division-multiplexes each obtained optical signal to output it to the optical transmission line.
  • Each of the plurality of ground antenna devices demultiplexes each optical signal input from the optical transmission path, converts each demultiplexed optical signal into an electrical signal, and based on the reference clock signal after conversion into the electrical signal Then, the frequency of the analog electric signal converted into the electric signal is up-converted and transmitted to the mobile station.
  • the base station apparatus has an effect that the frequency of a radio signal transmitted from each of a plurality of ground antenna apparatuses can be synchronized with high accuracy.
  • FIG. which shows the structural example of the ground antenna apparatus concerning Embodiment 1.
  • FIG. The figure which shows the structural example of the ground antenna side optical conversion unit shown in FIG.
  • FIG. The figure which shows the structural example of the multiplexing part shown in FIG.
  • the figure which shows the structural example of the base station apparatus which can have the same effect as the base station apparatus of the structure shown in FIG.
  • FIG. The figure which shows the structural example of the optical conversion unit for reference clock signals shown in FIG.
  • the figure which shows the structural example of the ground station side optical conversion unit shown in FIG. The figure which shows the structural example of the base station apparatus concerning Embodiment 3.
  • FIG. The figure which shows the structural example of the ground station side optical conversion unit shown in FIG.
  • FIG. The figure which shows the image of the optical spectrum of the optical signal transmitted on the optical fiber between the ground station apparatus and ground antenna apparatus concerning Embodiment 3.
  • FIG. The figure which shows the structural example of the ground antenna apparatus concerning Embodiment 3.
  • FIG. The figure which shows the structural example of the ground antenna side optical conversion unit shown in FIG.
  • the figure which shows the structural example of the frequency conversion part shown in FIG. The figure which shows the structural example of the branching part shown in FIG.
  • FIG. The figure which shows the structural example of the base station apparatus which can have the same effect as the base station apparatus of the structure shown in FIG.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a radio communication system to which a base station apparatus according to a first embodiment of the present invention is applied.
  • the wireless communication system includes a plurality of ground station devices 100 and a plurality of ground antenna devices 200.
  • a plurality of ground antenna devices 200 are connected to each of the plurality of ground station devices 100, and each ground antenna device 200 connected to the same ground station device 100 transmits the same signal synchronously at the same frequency. That is, one ground station device 100 and a plurality of ground antenna devices 200 connected to the ground station device 100 form one linear cell.
  • the linear cells formed by each of the three ground station devices 100 are linear cells A to C.
  • FIG. 1 also shows an onboard station 300 mounted on a railway vehicle as a moving body.
  • the onboard station 300 is a mobile station. Communication from the ground station device 100 side, that is, the ground antenna device 200 side to the onboard station 300 is referred to as downlink communication, and communication in the reverse direction is referred to as uplink communication.
  • the wireless communication system shown in FIG. 1 realizes a linear cell using the analog optical RoF method.
  • the configuration and operation of each of the plurality of ground station devices 100 are the same, and the configuration and operation of the plurality of ground antenna devices 200 are the same.
  • a unit composed of one ground station device 100 and N (N ⁇ 2) ground antenna devices 200 that realize one linear cell in the wireless communication system shown in FIG. 1 is referred to as a base station device.
  • the configuration and operation of one base station apparatus will be described.
  • the downlink communication from the base station apparatus to the onboard station 300 is mainly handled.
  • Embodiment 1 and Embodiment 2 will be described by taking an example in which an analog optical signal is transmitted from ground station apparatus 100 to N terrestrial antenna apparatuses 200 in the base station apparatus.
  • Uplink communication from the onboard station 300 to the base station device is reversible with downlink communication, and the base station device also transmits analog optical signals from the N ground antenna devices 200 to the ground station device 100.
  • the number of reference clock signals is exemplified as 1.
  • the present invention is not limited to this, and the number of reference clock signals may be 2 or more.
  • FIG. 2 is a diagram of a configuration example of the base station apparatus 1 according to the first embodiment.
  • the base station device 1 includes one ground station device 100 and N ground antenna devices 200-1 to 200-N.
  • the ground station device 100 and each of the ground antenna devices 200-1 to 200-N are connected by an optical fiber constituting an optical transmission path.
  • An optical signal o (t) is transmitted to the optical fiber.
  • t is a variable representing time.
  • the optical signal o (t) transmitted from the ground station device 100 is the same regardless of the ground antenna devices 200-1 to 200-N. That is, the ground antenna devices 200-1 to 200-N constituting one base station device 1 transmit the same signal.
  • the ground station device 100 and one certain ground antenna device 200 will be focused, and this will be described as the ground antenna device 200.
  • FIG. 3 is a diagram of a configuration example of the ground station device 100 according to the first embodiment.
  • the ground station apparatus 100 includes a radio modulation unit 110 that is a transmission electrical signal generation unit, a reference clock signal generation unit 130, and a ground station side optical conversion unit 150 that is an electro-optical conversion unit.
  • a radio modulation unit 110 that is a transmission electrical signal generation unit
  • a reference clock signal generation unit 130 that is a reference clock signal generation unit 130
  • a ground station side optical conversion unit 150 that is an electro-optical conversion unit.
  • two independent signals that are frequency-multiplexed at two different frequencies are handled as signals to be wirelessly transmitted.
  • the present invention is not limited to this, and the number of signals to be wirelessly transmitted may be one, or may be three or more.
  • a configuration may be adopted in which a plurality of radio signals are transmitted by spatial multiplexing instead of frequency multiplexing.
  • the wireless modulation unit 110 generates two analog electric signals that are frequency-multiplexed and wirelessly transmitted, and outputs the analog electric signals to the ground station side optical conversion unit 150 as transmission electric signals s t1 (t) and s t2 (t), respectively.
  • the transmission electrical signals s t1 (t) and s t2 (t) are baseband signals or IF band signals.
  • the transmission electric signals s t1 (t) and s t2 (t) are analog signals after digital-analog conversion. Refers to an electrical signal.
  • the reference clock signal generation unit 130 generates an analog periodic signal of a sine wave or a rectangular wave, and outputs it to the ground station side optical conversion unit 150 as a reference clock electric signal s c (t).
  • the reference clock electric signal s c (t) is a periodic signal of 10 MHz or more.
  • FIG. 4 is a diagram of a configuration example of the ground station side optical conversion unit 150 according to the first embodiment.
  • the ground station side optical conversion unit 150 includes E / O (Electrical / Optical) converters 151-1 to 151-3 and a WDM (Wavelength Division Multiplex) multiplexer 155.
  • the E / O converter 151-1 are input transmission electric signal s t1 (t) is, the E / O converter 151-2 are input transmission electric signal s t2 (t) is, the E / O converter 151
  • the reference clock electrical signal s c (t) is input to -3.
  • the E / O converters 151-1 to 151-3 perform electro-optical conversion on the input transmission electric signals s t1 (t) and s t2 (t) and the reference clock electric signal s c (t), respectively. Electro-optical conversion is a process for converting an electric signal into an optical signal.
  • the wavelengths of the optical signals output from the E / O converters 151-1 to 151-3 are ⁇ 1 , ⁇ 2 , and ⁇ 3 , respectively.
  • the WDM multiplexer 155 combines the three signals subjected to electro-optical conversion by WDM, that is, wavelength division multiplexing, and outputs an analog optical signal o (t) in which the three wavelengths are combined to the optical fiber. As shown in FIG. 3, the optical signal o (t) output to the optical fiber from the WDM multiplexer 155 of the ground station side optical conversion unit 150 is sent to N ground antenna devices 200-1 to 200-N. It is distributed and sent.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an image of an optical spectrum of the optical signal o (t) transmitted on the optical fiber between the ground station device 100 and the ground antenna devices 200-1 to 200-N according to the first embodiment. It is.
  • Each optical signal transmitted from the ground station device 100 to each of the ground antenna devices 200-1 to 200-N is the same signal. However, for the sake of convenience, in FIG. 5, these optical signals are represented by the optical signals o 1 (t) to o. N (t).
  • the optical signals o 1 (t) to o N (t) are signals in which transmission optical signals of three different optical wavelengths ⁇ 1 , ⁇ 2 , and ⁇ 3 are multiplexed by WDM.
  • the electro-optically converted transmission electric signals s t1 (t) and s t2 (t) and the reference clock electric signal s c (t) are carried. Is done. Note that the order of the light wavelengths is an example, and the three light spectra may be in any order. Further, the wavelength intervals between the multiplexed transmission optical signals may be unequal.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the ground antenna device 200 according to the first embodiment.
  • the ground antenna device 200 includes a ground antenna side light conversion unit 210 that is a photoelectric conversion unit, a PLL (Phase Locked Loop) unit 230, frequency conversion units 250-1 and 250-2, a multiplexing unit 270, an antenna, 290.
  • the internal structures of the frequency converters 250-1 and 250-2 are the same.
  • the PLL unit 230 and the frequency conversion units 250-1 and 250-2 constitute a frequency conversion processing unit. When the frequency conversion unit 250-1 and the frequency conversion unit 250-2 are not distinguished, they are referred to as the frequency conversion unit 250.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the ground antenna side optical conversion unit 210 illustrated in FIG.
  • the ground antenna side optical conversion unit 210 includes a WDM demultiplexer 211 and O / E (Optical / Electrical) converters 215-1 to 215-3.
  • the WDM demultiplexer 211 demultiplexes the optical signal o (t) transmitted from the ground station apparatus 100 for each wavelength, and converts the optical signal of each wavelength into an O / E converter. Output to 215-1 to 215-3.
  • the O / E converters 215-1 to 215-3 photoelectrically convert the optical signal input from the WDM demultiplexer 211 and convert the optical signal into an electrical signal.
  • the O / E converter 215-1 performs photoelectric conversion on the input optical signal and extracts a transmission electrical signal st1 (t).
  • the O / E converter 215-2 performs photoelectric conversion on the input optical signal and extracts a transmission electrical signal st 2 (t).
  • the O / E converter 215-3 photoelectrically converts the input optical signal and takes out the reference clock electric signal s c (t).
  • the reference clock electric signal s c (t) is input to the PLL unit 230 shown in FIG. 6, and the local oscillation electric signals s cf1 (t) and s cf2 (t) are generated by the PLL unit 230 which is a phase synchronization circuit. Generated.
  • the local oscillation electric signals s cf1 (t) and s cf2 (t) are both sinusoidal signals, and the respective frequencies are used for frequency conversion of the transmission electric signals s t1 (t) and s t2 (t) to the RF band. This is the local oscillation frequency.
  • the local oscillation electric signal s cf1 (t) is input to the frequency conversion unit 250-1, and the local oscillation electric signal s cf2 (t) is input to the frequency conversion unit 250-2.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the frequency conversion units 250-1 and 250-2 illustrated in FIG. Since the frequency converters 250-1 and 250-2 have the same configuration, one of them is described as the frequency converter 250 in FIG.
  • the input signals to the frequency converter 250 are a transmission electric signal s (t) and a local oscillation electric signal s cf (t).
  • the frequency conversion unit 250 includes a mixer 251 and a band pass filter 255.
  • the mixer 251 receives the transmission electric signal s (t) and the local oscillation electric signal s cf (t).
  • the mixer 251 upconverts the frequency of the transmission electrical signal s (t) by multiplying the transmission electrical signal s (t) by the local oscillation electrical signal s cf (t), and the transmission electrical signal after the up-conversion.
  • s (t) is output to the band pass filter 255.
  • the band-pass filter 255 removes unnecessary frequency components from the input signal and generates a transmission electrical signal that is frequency-converted to the RF band.
  • the band pass filter 255 outputs the generated frequency-converted transmission electric signal as a transmission RF signal v (t) to the multiplexing unit 270 illustrated in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the multiplexing unit 270 illustrated in FIG.
  • the multiplexing unit 270 includes a multiplexer 271 and an amplifier 275.
  • Transmitter RF signals v t1 (t) and v t2 (t) output from frequency converters 250-1 and 250-2 are input to multiplexer 271.
  • the multiplexer 271 frequency-multiplexes the two input transmission RF signals v t1 (t) and v t2 (t) and outputs the result to the amplifier 275.
  • the amplifier 275 amplifies the signal input from the multiplexer 271 and outputs the amplified signal to the antenna 290.
  • the frequency conversion section 250-1, and 250-2 locally generated by the PLL unit 230 oscillating electrical signal s cf1 (t) and s cf2 using (t), up the input signal Convert to frequency conversion to RF band.
  • the clock signal that is the generation reference of the local oscillation electric signal in the PLL unit 230 is the reference clock electric signal s c (t) transmitted from the ground station device 100, which is the N ground antenna devices 200-1 Common to ⁇ 200-N. Therefore, highly accurate radio frequency synchronization can be realized between different terrestrial antenna devices.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of the base station apparatus 1a capable of achieving the same effects as the base station apparatus 1 having the configuration illustrated in FIG.
  • the base station device 1a is obtained by replacing the ground station device 100 of the base station device 1 with the ground station device 100a.
  • the ground antenna devices 200-1 to 200-N of the base station device 1a are the same as the ground antenna devices 200-1 to 200-N of the base station device 1.
  • the ground station device 100a includes a radio modulation unit 110, a reference clock signal generation unit 130, and ground station side optical conversion units 150-1 to 150-N.
  • the ground station device 100 of the base station device 1 has a configuration in which the optical signal converted by the ground station side optical conversion unit 150 is distributed in N and transmitted.
  • the ground station device 100a distributes each of the electric signals s t1 (t), s t2 (t) and s c (t) to N, and then N ground stations.
  • the side light conversion units 150-1 to 150-N are configured to convert into optical signals.
  • the ground station side optical conversion units 150-1 to 150-N have the same configuration as the ground station side optical conversion unit 150 shown in FIG.
  • ground station apparatuses 100 and 100a are configured to transmit a signal transmitted to a mobile station and a reference clock signal into a plurality of signals by WDM. Multiplex transmission to the ground antenna apparatus 200 is performed.
  • the ground antenna apparatus 200 converts a signal to be transmitted to the mobile station into a radio frequency band signal using the reference clock signal. Thereby, the frequency of the radio signal transmitted from each of the plurality of ground antenna devices 200 toward the mobile station can be synchronized with high accuracy.
  • FIG. FIG. 11 is a diagram of a configuration example of the ground station apparatus 100b according to the second embodiment.
  • a base station apparatus provided with the ground station apparatus 100b is referred to as a base station apparatus 1b.
  • the base station device 1b is obtained by replacing the ground station device 100a of the base station device 1a described in the first embodiment with a ground station device 100b.
  • the ground station apparatus 100b includes a radio modulation unit 110, a reference clock signal generation unit 130, a reference clock signal light conversion unit 140, and ground station side light conversion units 150b-1 to 150b-N.
  • the ground station side optical conversion units 150b-1 to 150b-N have the same configuration.
  • the radio modulation unit 110 and the reference clock signal generation unit 130 are the same as the radio modulation unit 110 and the reference clock signal generation unit 130 of the ground station devices 100 and 100a described in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
  • the difference between the ground station device 100b and the ground station device 100a is that the transmission electrical signals s t1 (t) and s t2 (t) are N-distributed in the state of electrical signals, while the reference clock signal is previously photoelectrically converted. Then, N is distributed.
  • the following description focuses on the differences from the first embodiment, particularly the ground station device 100a.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of the reference clock signal optical conversion unit 140.
  • the reference clock signal optical conversion unit 140 includes an E / O converter 141 and an optical amplifier 145.
  • the optical conversion unit for reference clock signal 140 is a conversion unit that converts the reference clock signal from an electrical signal to an optical signal.
  • the E / O converter 141 performs electro-optical conversion on the reference clock electric signal s c (t) input from the reference clock signal generation unit 130 and outputs the converted signal to the optical amplifier 145.
  • the optical amplifier 145 amplifies the optical signal input from the E / O converter 141 and outputs it as a reference clock optical signal o c (t).
  • the reference clock optical signal o c (t) output from the reference clock signal optical conversion unit 140 is distributed N times and input to the ground station side optical conversion units 150b-1 to 150b-N.
  • the reference clock electrical signal s c (t) is converted into a reference clock optical signal o c (t), which is an optical signal, and then distributed N, so that the terrestrial antenna device 200 has the same identity as the first embodiment.
  • a high reference clock signal can be transmitted, and more accurate frequency synchronization can be realized.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of the ground station side optical conversion units 150b-1 to 150b-N. Since the N ground station side optical conversion units 150b-1 to 150b-N have the same configuration, one of them is shown as the ground station side optical conversion unit 150b in FIG.
  • the ground station side optical conversion unit 150b includes E / O converters 151-1 and 151-2 and a WDM multiplexer 155.
  • the E / O converter 151-1 are input transmission electric signal s t1 (t) is transmitted electrical signal s t2 (t) is input to the E / O converter 151-2.
  • the WDM multiplexer 155 receives the signal output from the E / O converter 151-1, the signal output from the E / O converter 151-2, and the reference clock optical signal o c (t). Is done.
  • the transmission electrical signals s t1 (t) and s t2 (t) are each distributed in N as shown in FIG.
  • the E / O converter 151-1 performs electro-optical conversion on the input transmission electric signal s t1 (t) and outputs it to the WDM multiplexer 155.
  • the E / O converter 151-2 performs electro-optical conversion on the input transmission electric signal s t2 (t) and outputs the result to the WDM multiplexer 155.
  • the WDM multiplexer 155 wavelength-division-multiplexes three optical signals including the reference clock optical signal o c (t), that is, the three input optical signals, and outputs them to the ground antenna apparatus 200.
  • the ground station apparatus 100b transmits the signals to be transmitted to the mobile station and the reference clock signal to N ground antenna apparatuses 200 by WDM.
  • the reference clock electrical signal is converted into an optical signal, and N is distributed to N ground station side optical conversion units. Accordingly, it is possible to transmit a reference clock signal having high identity to a plurality of different ground antenna devices as compared with a case where the reference clock electrical signal is distributed N times to N ground station side optical conversion units.
  • the frequency of the radio signal transmitted from each of the devices 200 toward the mobile station can be synchronized with high accuracy.
  • FIG. 14 is a diagram of a configuration example of the base station apparatus 1c according to the third embodiment.
  • the base station device 1c includes one ground station device 100c and N ground antenna devices 200c-1 to 200c-N.
  • the ground station device 100c and each of the ground antenna devices 200c-1 to 200c-N are connected by an optical fiber.
  • the difference between the base station apparatus 1c according to the present embodiment and the base station apparatus according to the first and second embodiments is that in addition to downlink transmission from the base station apparatus to the onboard station, the onboard station to the base station apparatus Uplink transmission is also performed, and both downlink and uplink transmission signals are multiplexed and transmitted in the optical fiber section by WDM.
  • the configurations of the ground antenna devices 200c-1 to 200c-N are the same. In the following description, when the terrestrial antenna devices 200c-1 to 200c-N are not distinguished, they are described as the terrestrial antenna device 200c.
  • FIG. 15 is a diagram of a configuration of the ground station device 100c according to the third embodiment.
  • the ground station device 100c includes a radio modulation unit 110, a radio demodulation unit 120, a reference clock signal generation unit 130, and a ground station side optical conversion unit 150c.
  • Radio modulation section 110 and reference clock signal generation section 130 are the same as radio modulation section 110 and reference clock signal generation section 130 of ground station apparatus 100 according to the first embodiment shown in FIG.
  • the radio demodulation unit 120 demodulates the received electrical signals s r1 (t) and s r2 (t) input from the ground station side optical conversion unit 150c.
  • the received electrical signals s r1 (t) and s r2 (t) input to the radio demodulation unit 120 are analog electrical signals that are received from the on-board station by the ground antenna device 200c and frequency-converted to the baseband or IF band. .
  • the wireless demodulator 120 converts the received electrical signals s r1 (t) and s r2 (t) into analog signals and converts them into digital signals. Demodulate by processing.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration example of the ground station side optical conversion unit 150c.
  • the ground station side optical conversion unit 150c includes E / O converters 151-1 to 151-3, O / E converters 152-1 and 152-2, and a WDM multiplexer / demultiplexer 156.
  • the E / O converters 151-1 to 151-3 are the same as the E / O converters 151-1 to 151-3 of the ground station side optical conversion unit 150 described in the first embodiment.
  • the transmission directions of the transmission electric signals s t1 (t) and s t2 (t) and the reference clock electric signal s c (t) are directions from the ground station device 100c to the ground antenna device 200c, and the reception electric signal s
  • the transmission directions of r1 (t) and sr2 (t) are directions from the ground antenna device 200c to the ground station device 100c.
  • Each electric signal s t1 (t), s t2 (t), s c (t) is converted from an electric signal to an optical signal in E / O converters 151-1 to 151-3, respectively.
  • the WDM multiplexer / demultiplexer 156 performs demultiplexing and multiplexing for five different optical wavelengths. Specifically, the WDM multiplexer / demultiplexer 156 wavelength division multiplexes the three transmission optical signals input from the E / O converters 151-1 to 151-3 and outputs the result to the terrestrial antenna device 200c. Also, the WDM multiplexer / demultiplexer 156 demultiplexes the optical signal input from the terrestrial antenna device 200c into two received optical signals in a state where the two received optical signals are wavelength division multiplexed. The two received optical signals demultiplexed by the WDM demultiplexer 156 are input to the O / E converters 152-1 and 152-2.
  • the O / E converters 152-1 and 152-2 perform photoelectric conversion on the received optical signal input from the WDM multiplexer / demultiplexer 156 to convert it into an electrical signal, and receive the received electrical signal s r1 (t ) And s r2 (t) are output to radio demodulation section 120.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an image of an optical spectrum of the optical signal o (t) transmitted over the optical fiber between the ground station device 100c and the ground antenna devices 200c-1 to 200c-N according to the third embodiment. It is.
  • each optical signal transmitted between the ground station device 100c and the ground antenna devices 200c-1 to 200c-N is represented by o 1 (t) to o N (t).
  • the wavelengths transmitted by wavelength division multiplexing and transmitted as optical signals o 1 (t) to o N (t) are denoted as ⁇ 1 , ⁇ 2 , ⁇ 3 , ⁇ 4 , and ⁇ 5 , respectively.
  • the original electrical signals of the five wavelength division multiplexed optical signals are s t1 (t), s t2 (t), s c (t), s r1 (t), and s r2 (t).
  • the uplink signal received by each terrestrial antenna device 200c also passes on the optical fiber. Even for an uplink signal transmitted from a single on-board station, the fading state of the uplink signal received by each terrestrial antenna device 200c is different for each signal due to the influence of reflection, diffraction, multipath, etc. in radio wave propagation. In other words, the signal received by each ground antenna device 200c differs for each optical fiber. Therefore, in FIG.
  • the optical signals on the respective optical fibers are different signals as o 1 (t) to o N (t), respectively.
  • the order of the light wavelengths is an example, and the five light spectra may be in any order. Further, the wavelength intervals between the wavelength division multiplexed optical signals may be unequal.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration example of the ground antenna device 200c according to the third embodiment.
  • the ground antenna device 200c includes a ground antenna side light conversion unit 210c, a PLL unit 230, frequency conversion units 250-1, 250-2 and 260-1, 260-2, a multiplexing unit 270, and a demultiplexing unit 280. And an antenna 290 and a duplexer 291.
  • the PLL unit 230, the frequency conversion units 250-1 and 250-2, the multiplexing unit 270, and the antenna 290 are the PLL unit 230, the frequency conversion units 250-1 and 250-2 of the terrestrial antenna device 200 according to the first embodiment, This is the same as the multiplexing unit 270 and the antenna 290.
  • frequency conversion units 260-1 and 260-2 are the same. When the frequency conversion unit 260-1 and the frequency conversion unit 260-2 are not distinguished, they are referred to as the frequency conversion unit 260.
  • frequency conversion units 250-1 and 250-2 constitute a first frequency conversion processing unit together with PLL unit 230, and frequency conversion units 260-1 and 260-2 together with PLL unit 230 2 frequency conversion processing units.
  • the duplexer 291 has a role of realizing duplexing of the downlink signal transmitted from the ground station device 100c and the uplink signal received by the antenna 290, and is used for sharing the antenna 290 in the downlink and uplink.
  • TDD time division duplex
  • FDD frequency division duplex
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration example of the ground antenna side optical conversion unit 210c.
  • the ground antenna side optical conversion unit 210c includes a WDM multiplexer / demultiplexer 212, O / E converters 215-1 to 215-3, and E / O converters 216-1 and 216-2.
  • the optical signals transmitted to and from the ground station device 100c are the original electrical signals s t1 (t), s t2 (t), s c (t), s r1 (t) and s r1 (t).
  • Five optical signals obtained by electro-optical conversion of r2 (t) are multiplexed by WDM.
  • the WDM multiplexer / demultiplexer 212 demultiplexes and multiplexes these five optical signals.
  • WDM Bungo wave 212 from the optical signal received from the ground station device 100c, the optical signal transmission electric signal s t1 (t) is converted, transmission electric signal s t2 (t) is converted
  • the optical signal converted from the optical signal and the reference clock electrical signal s c (t) are demultiplexed, and the demultiplexed optical signals are respectively sent to the O / E converters 215-1, 215-2 and 215-3. Output to.
  • the WDM multiplexer / demultiplexer 212 includes an optical signal obtained by the E / O converter 216-1 converting the received electrical signal s r1 (t), and an E / O converter 216-2 received by the received electrical signal.
  • the optical signal obtained by converting s r2 (t) is multiplexed and output to ground station apparatus 100c.
  • the O / E converter 215-1 performs photoelectric conversion on the optical signal from the ground station device 100c input from the WDM multiplexer / demultiplexer 212, and extracts the transmission electrical signal s t1 (t).
  • the O / E converter 215-2 photoelectrically converts the optical signal from the ground station device 100c input from the WDM multiplexer / demultiplexer 212, and extracts the transmission electrical signal st2 (t).
  • the O / E converter 215-3 photoelectrically converts the optical signal from the ground station apparatus 100c input from the WDM multiplexer / demultiplexer 212, and extracts the reference clock electric signal s c (t).
  • the E / O converter 216-1 performs electro-optical conversion on the received electrical signal s r1 (t) obtained by frequency conversion of the uplink signal by the frequency conversion unit 260-1 shown in FIG. Output to the correlator 212.
  • the E / O converter 216-2 performs electro-optical conversion on the received electric signal s r2 (t) obtained by frequency conversion of the uplink signal by the frequency conversion unit 260-2 shown in FIG. Output to the correlator 212.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a configuration example of the frequency conversion units 260-1 and 260-2 illustrated in FIG. Since the frequency conversion units 260-1 and 260-2 have the same configuration, one of them is described as the frequency conversion unit 260 in FIG.
  • the main function of the frequency converter 260 is the same as that of the frequency converter 250 described in the first embodiment, but the frequency converter 260 down-converts the frequency of the received RF signal received by the antenna 290 shown in FIG. To do.
  • the frequency conversion unit 260 includes a mixer 261 and a filter 265.
  • the mixer 261 receives the received RF signal v r (t) and the local oscillation electric signal s cf (t) generated by the PLL unit 230 shown in FIG.
  • the mixer 261 multiplies the reception RF signal v r (t) by the local oscillation electric signal s cf (t), thereby down-converting the frequency of the reception RF signal v r (t) and performing the down-conversion.
  • the signal is output to the filter 265.
  • the filter 265 removes unnecessary frequency components from the input signal.
  • a low-pass filter is suitable if the input signal after frequency conversion is a baseband signal
  • a band-pass filter that passes the IF band is suitable if the signal is an IF band signal. However, this is not the case.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating a configuration example of the demultiplexing unit 280 illustrated in FIG.
  • the demultiplexing unit 280 includes an amplifier 281 and bandpass filters 285-1 and 285-2.
  • the received RF signal output from the duplexer 291 illustrated in FIG. 18 is input to the amplifier 281.
  • the amplifier 281 amplifies the input received RF signal.
  • the amplified received RF signal is divided into two and input to band pass filters 285-1 and 285-2.
  • the band pass filter 285-1 extracts the received RF signal V r1 (t) from the input signal and outputs it to the frequency conversion unit 260-1 shown in FIG.
  • the band pass filter 285-2 extracts the received RF signal V r2 (t) from the input signal, and outputs it to the frequency converter 260-2 shown in FIG.
  • the ground station apparatus 100c and the plurality of ground antenna apparatuses 200c transmit the downlink signal and the reference clock signal transmitted to the mobile station.
  • an uplink signal transmitted from the mobile station are multiplexed by WDM to realize an optical extension configuration.
  • FIG. 22 is a diagram of a configuration example of the ground station device 100d according to the fourth embodiment.
  • a base station apparatus provided with the ground station apparatus 100d is referred to as a base station apparatus 1d.
  • the base station apparatus 1d is obtained by replacing the ground station apparatus 100c of the base station apparatus 1c described in the third embodiment with a ground station apparatus 100d.
  • the ground station device 100d includes a radio modulation unit 110, a radio demodulation unit 120d, a reference clock signal generation unit 130, and ground station side optical conversion units 150c-1 to 150c-N.
  • the ground station apparatus 100d is configured to multiplex-transmit both downlink and uplink transmission signals in the optical fiber section by WDM, similarly to the ground station apparatus 100c according to the third embodiment.
  • the ground station device 100d is based on the configuration of the ground station device 100c, except that N ground station side optical conversion units 150c-1 to 150c-N are provided, and N ground antenna devices 200c-1 are provided.
  • N reception electric signals s r1 (t) and N reception electric signals s r2 (t) received at ⁇ 200c-N are input to the radio demodulation unit 120d.
  • the following description focuses on differences from the third embodiment, particularly the ground station device 100c.
  • the radio modulation unit 110 and the reference clock signal generation unit 130 of the ground station device 100d are the same as the radio modulation unit 110 and the reference clock signal generation unit 130 of the ground station device 100c, and thus description thereof is omitted.
  • the transmission electrical signals s t1 (t) and s t2 (t) output from the radio modulation unit 110 are each distributed in N and input to the ground station side optical conversion units 150c-1 to 150c-N.
  • the ground station side optical conversion units 150c-1 to 150c-N are the same as the ground station side optical conversion unit 150c described in the third embodiment.
  • the reference clock electric signal s c (t) output from the reference clock signal generation unit 130 is also distributed N and input to the ground station side optical conversion units 150c-1 to 150c-N.
  • N sets of received electrical signals s r1 (t) and s r2 (t) output from the ground station side optical conversion units 150c-1 to 150c-N are input to the radio demodulation unit 120d.
  • the radio demodulator 120d selects one of the received electric signals s r1 (t) having the maximum power from the input N received electric signals s r1 (t), or combines the N received electric signals s r1 (t) in-phase or at the maximum. The signals are combined so as to be ratio combined to form one signal, and then demodulated.
  • the received radio signal s r2 (t) is demodulated after the radio demodulator 120d selects a signal having the maximum power from N signals, or synthesizes N signals.
  • the signals received by the N terrestrial antenna devices 200c-1 to 200c-N can be diversity-received, and the high-quality demodulation performance can be obtained as compared with the third embodiment.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a configuration example of the base station device 1e that can achieve the same effects as the base station device 1d having the configuration illustrated in FIG.
  • the base station device 1e is obtained by replacing the ground station device 100d of the base station device 1d with the ground station device 100e.
  • the ground station device 100e includes a radio modulation unit 110, a radio demodulation unit 120, signal selection units 125-1 and 125-2, a reference clock signal generation unit 130, and ground station side optical conversion units 150c-1 to 150c-. N.
  • the difference between the base station apparatus 1e and the base station apparatus 1d is that the base station apparatus 1e is connected between the radio demodulation unit 120 and the ground station side optical conversion units 150c-1 to 150c-N.
  • the radio demodulation unit 120 of the ground station device 100e is the same as the radio demodulation unit 120 of the ground station device 100c described in the third embodiment.
  • the signal selection unit 125-1 selects one of the maximum power from the N received electrical signals s r1 (t) output from the ground station side optical conversion units 150c-1 to 150c-N, or N
  • the received electrical signal s r1 (t) is combined into an in-phase combination or a maximum ratio combination to form one signal, which is then output to the radio demodulation unit 120.
  • the signal selection unit 125-2 selects one of the maximum received power from the N received electrical signals s r2 (t) output from the ground station side optical conversion units 150c-1 to 150c-N.
  • N received electrical signals s r2 (t) are combined to be in-phase combined or maximum ratio combined to form one signal, and then output to radio demodulation section 120.
  • the ground station apparatuses 100d and 100e and the plurality of ground antenna apparatuses 200c are connected to the downlink signal transmitted to the mobile station.
  • the reference clock signal and the uplink signal transmitted from the mobile station are multiplexed by WDM to realize an optical extension configuration.
  • WDM optical extension configuration
  • the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

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Abstract

基地局装置（１）は、地上局装置（１００）と、光伝送路を介して地上局装置に接続される複数の地上アンテナ装置（２００－１～２００－Ｎ）と、を備え、地上局装置は、移動局へ送信するアナログ電気信号と、基準クロック信号と、を電気信号から光信号に変換し、得られた各光信号を波長分割多重して光伝送路へ出力し、複数の地上アンテナ装置の各々は、光伝送路から入力される各光信号を分波し、分波後の各光信号を電気信号に変換し、電気信号に変換後の基準クロック信号に基づいて、電気信号に変換後のアナログ電気信号の周波数をアップコンバートして移動局へ送信する。

Description

基地局装置、地上局装置および地上アンテナ装置
　本発明は、分散配置された複数のアンテナを使用して移動局へ信号を送信する基地局装置、地上局装置および地上アンテナ装置に関する。
　高速道路および鉄道に代表される高速な陸上移動環境では、軌道等により移動方向が固定しているケースが多い。高速で移動する移動局に対して無線通信を提供する場合、地上側のアンテナ設備は移動方向に沿ってアンテナを分散配置する線形分散アンテナ構成が好適である。ここでは、連続する複数の線形分散アンテナにより、同一信号を同一周波数で同期して送受する一定の通信エリアをリニアセルと呼ぶ（例えば、非特許文献１）。
　非特許文献１によれば、リニアセルは通信エリアが移動方向に限られるため、地上に設置されたアンテナ（以下、地上アンテナと称する）の放射方向および指向性を移動方向に限定することで高効率かつ高品質な無線回線を実現できる。また、リニアセルは、地上アンテナ毎に異なる無線周波数（ＲＦ：Radio　Frequency）を用いる場合、すなわち、地上アンテナ毎に異なるセルを形成する場合に比べて、セル径を延伸することができる。特に移動局が高速で移動するケースではセル間ハンドオーバ頻度を軽減できるという利点がある。
　リニアセルの実現には、移動局への送信信号を生成する地上局から複数の地上アンテナに対して無線信号を張り出す構成が有望である。張出構成における地上アンテナはＲＲＨ（Remote　Radio　Head）またはＲＲＥ（Remote　Radio　Equipment）とも呼ばれる。特に、張出線として光ファイバを用いる光張出構成が広帯域伝送に適している。また、信号帯域幅が数百ＭＨｚ～数ＧＨｚ幅の広帯域信号の張出には、アナログの無線信号を電気光変換して張り出すアナログ光ＲｏＦ（Radio-on-Fiber、あるいは、Radio-over-Fiber）方式が簡易である。このとき、ＲＦ帯信号がミリ波帯等の数十ＧＨｚの高周波数帯の場合、ＲＦ帯信号自体を電気光変換するためには、マッハツェンダ変調等を用いた外部変調型の光変調器が必要となり、高コストである。これに対し、ベースバンド信号、あるいは中心周波数が数ＧＨｚまでのＩＦ（Intermediate　Frequency）帯信号であれば、その光変換には安価な直接変調型の光変調器を用いることができ、ミリ波帯の信号をダイレクトに電気光変換する構成に比べて経済的である。
H.Nishimoto,　A.Okazaki,　Y.Kinoshita,　K.Tsukamoto,　S.Umeda,　K.Tsuji,　K.Yamaguchi,　and　A.Okamura,　"Millimeter-wave　train　radio　communication　system　based　on　linear　cell　concept",　Proc.STECH2015,　2E11,　Nov.　2015.
　リニアセルは単一セルであるため、セルを構成する複数の地上アンテナ間で高精度な無線周波数同期が求められる。地上アンテナ間の無線周波数に誤差があると、移動局は同一セル内を移動する場合であっても、各地上アンテナが形成するエリアを渡る度に無線周波数を再度引き込む必要が生じ、性能劣化に繋がる。また、移動局は主に近傍の地上アンテナと通信するが、遠方の地上アンテナから無線周波数の誤差を含む信号が到来すると、近傍の地上アンテナからの信号と遠方の地上アンテナからの信号とが互いに干渉となり性能劣化に繋がる。特に、経済性に優れる構成である、ベースバンド信号、あるいはＩＦ帯信号を光変換して張り出す構成とする場合、各地上アンテナで独立にＲＦ帯へ周波数を変換するため、地上アンテナ間での無線周波数の同期の実現が課題となる。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、リニアセルを形成する複数のアンテナの各々から送信する無線信号の周波数を高精度に同期させることが可能な基地局装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる基地局装置は、地上局装置と、光伝送路を介して地上局装置に接続される複数の地上アンテナ装置とを備える。地上局装置は、移動局へ送信するアナログ電気信号と、基準クロック信号と、を電気信号から光信号に変換し、得られた各光信号を波長分割多重して光伝送路へ出力する。複数の地上アンテナ装置の各々は、光伝送路から入力される各光信号を分波し、分波後の各光信号を電気信号に変換し、電気信号に変換後の基準クロック信号に基づいて、電気信号に変換後のアナログ電気信号の周波数をアップコンバートして移動局へ送信する。
　本発明にかかる基地局装置は、複数の地上アンテナ装置の各々から送信する無線信号の周波数を高精度に同期させることができる、という効果を奏する。
本発明の実施の形態１にかかる基地局装置が適用される無線通信システムの構成例を示す図 実施の形態１にかかる基地局装置の構成例を示す図 実施の形態１にかかる地上局装置の構成例を示す図 実施の形態１にかかる地上局側光変換ユニットの構成例を示す図 実施の形態１にかかる地上局装置と地上アンテナ装置との間の光ファイバ上を伝送される光信号の光スペクトルのイメージを示す図 実施の形態１にかかる地上アンテナ装置の構成例を示す図 図６に示した地上アンテナ側光変換ユニットの構成例を示す図 図６に示した周波数変換部の構成例を示す図 図６に示した合波部の構成例を示す図 図２に示した構成の基地局装置と同様の効果を奏することが可能な基地局装置の構成例を示す図 実施の形態２にかかる地上局装置の構成例を示す図 図１１に示した基準クロック信号用光変換ユニットの構成例を示す図 図１１に示した地上局側光変換ユニットの構成例を示す図 実施の形態３にかかる基地局装置の構成例を示す図 実施の形態３にかかる地上局装置の構成を示す図 図１５に示した地上局側光変換ユニットの構成例を示す図 実施の形態３にかかる地上局装置と地上アンテナ装置との間の光ファイバ上を伝送される光信号の光スペクトルのイメージを示す図 実施の形態３にかかる地上アンテナ装置の構成例を示す図 図１８に示した地上アンテナ側光変換ユニットの構成例を示す図 図１８に示した周波数変換部の構成例を示す図 図１８に示した分波部の構成例を示す図 実施の形態４にかかる地上局装置の構成例を示す図 図２２に示した構成の基地局装置と同様の効果を奏することが可能な基地局装置の構成例を示す図
　以下に、本発明の実施の形態にかかる基地局装置、地上局装置および地上アンテナ装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかる基地局装置が適用される無線通信システムの構成例を示す図である。
　実施の形態１にかかる無線通信システムは、複数の地上局装置１００および複数の地上アンテナ装置２００を含んで構成される。複数の地上局装置１００の各々には複数の地上アンテナ装置２００が接続され、同じ地上局装置１００に接続されている各地上アンテナ装置２００は、同一信号を同一周波数で同期して送信する。すなわち、１台の地上局装置１００、および、この地上局装置１００に接続された複数の地上アンテナ装置２００が１つのリニアセルを形成する。図１に示した例では、３台の地上局装置１００の各々が形成しているリニアセルをリニアセルＡ～リニアセルＣとしている。また、図１では、移動体としての鉄道車両に搭載された車上局３００も記載している。車上局３００は移動局である。なお、地上局装置１００側すなわち地上アンテナ装置２００側から車上局３００への通信をダウンリンク通信、逆方向の通信をアップリンク通信と呼ぶ。
　図１に示した無線通信システムは、アナログ光ＲｏＦ方式を用いてリニアセルを実現するものとする。複数の地上局装置１００の各々の構成および動作は同様であり、また、複数の地上アンテナ装置２００の構成および動作は同様である。
　以下では、図１に示した無線通信システムにおいて１つのリニアセルを実現する１台の地上局装置１００およびＮ（Ｎ≧２）台の地上アンテナ装置２００で構成される単位を基地局装置と呼ぶ。各実施の形態では、１つの基地局装置の構成および動作について説明を行う。また、各実施の形態では、基地局装置から車上局３００へのダウンリンク通信を主に扱うものとする。特に、実施の形態１および実施の形態２では、基地局装置において地上局装置１００からＮ台の地上アンテナ装置２００へアナログ光信号を伝送する形態を例に挙げて説明する。車上局３００から基地局装置へのアップリンク通信についてはダウンリンク通信と可逆的であり、基地局装置においてＮ台の地上アンテナ装置２００から地上局装置１００へアナログ光信号を伝送する場合についても同様に適用可能である。また、以下に説明する各実施の形態では、基準クロック信号の数を１として例示するが、これに限らず、基準クロック信号数を２以上としてもよい。
　図２は、実施の形態１にかかる基地局装置１の構成例を示す図である。基地局装置１は、１台の地上局装置１００と、Ｎ台の地上アンテナ装置２００－１～２００－Ｎとを備える。地上局装置１００と地上アンテナ装置２００－１～２００－Ｎの各々とは光伝送路を構成する光ファイバで接続されている。光ファイバには光信号ｏ(t)が伝送される。ここで、ｔは時刻を表す変数である。地上局装置１００から送られる光信号ｏ(t)は地上アンテナ装置２００－１～２００－Ｎによらず同一である。すなわち、１台の基地局装置１を構成する地上アンテナ装置２００－１～２００－Ｎは同一の信号を送信する。以下の説明では、地上局装置１００と、ある１台の地上アンテナ装置２００とに焦点を当て、これを地上アンテナ装置２００として説明を進める。
　図３は、実施の形態１にかかる地上局装置１００の構成例を示す図である。地上局装置１００は、送信電気信号生成部である無線変調部１１０と、基準クロック信号生成部１３０と、電気光変換部である地上局側光変換ユニット１５０とを備える。本実施の形態では、一例として、無線伝送する信号として２つの異なる周波数で周波数多重する独立な２信号を扱う。ただし、これに限らず、無線伝送する信号数を１つとしてもよく、また、３つ以上としてもよい。また、複数の無線信号を周波数多重で伝送するのではなく空間多重で伝送する構成としてもよい。
　無線変調部１１０は、周波数多重して無線伝送する２つのアナログ電気信号を生成し、それぞれを送信電気信号ｓt1(ｔ)，ｓt2(ｔ)として地上局側光変換ユニット１５０に出力する。ここで、送信電気信号ｓt1(ｔ)，ｓt2(ｔ)は、ベースバンド信号、または、ＩＦ帯信号である。また、地上アンテナ装置２００と車上局３００との間に適用される無線伝送方式がデジタル方式である場合、送信電気信号ｓt1(ｔ)，ｓt2(ｔ)は、デジタルアナログ変換後のアナログ電気信号を指す。基準クロック信号生成部１３０は、正弦波または矩形波のアナログ周期信号を生成し、基準クロック電気信号ｓc(ｔ)として地上局側光変換ユニット１５０に出力する。ここで、基準クロック電気信号ｓc(ｔ)は１０ＭＨｚ以上の周期信号である。
　図４は、実施の形態１にかかる地上局側光変換ユニット１５０の構成例を示す図である。地上局側光変換ユニット１５０は、Ｅ／Ｏ（Electrical/Optical）変換器１５１－１～１５１－３と、ＷＤＭ（Wavelength　Division　Multiplex）合波器１５５とを備える。Ｅ／Ｏ変換器１５１－１には送信電気信号ｓt1(ｔ)が入力され、Ｅ／Ｏ変換器１５１－２には送信電気信号ｓt2(ｔ)が入力され、Ｅ／Ｏ変換器１５１－３には基準クロック電気信号ｓc(ｔ)が入力される。
　Ｅ／Ｏ変換器１５１－１～１５１－３は、入力される送信電気信号ｓt1(ｔ)，ｓt2(ｔ)、および、基準クロック電気信号ｓc(ｔ)をそれぞれ電気光変換する。なお、電気光変換は電気信号を光信号に変換する処理である。Ｅ／Ｏ変換器１５１－１～１５１－３が出力する光信号の波長をそれぞれλ1，λ2，λ3とする。ＷＤＭ合波器１５５は、電気光変換された３つの信号をＷＤＭすなわち波長分割多重により合波し、３波長が合波されたアナログの光信号ｏ(ｔ)を光ファイバに出力する。地上局側光変換ユニット１５０のＷＤＭ合波器１５５から光ファイバに出力された光信号ｏ(ｔ)は、図３に示したように、Ｎ台の地上アンテナ装置２００－１～２００－Ｎに向けて分配送信される。
　図５は、実施の形態１にかかる地上局装置１００と地上アンテナ装置２００－１～２００－Ｎとの間の光ファイバ上を伝送される光信号ｏ(ｔ)の光スペクトルのイメージを示す図である。地上局装置１００から地上アンテナ装置２００－１～２００－Ｎの各々に向けて伝送される各光信号は同一の信号であるが、便宜上、図５ではこれらを光信号ｏ1(ｔ)～ｏN(ｔ)としている。光信号ｏ1(ｔ)～ｏN(ｔ)は、異なる３つの光波長λ1，λ2，λ3の送信光信号がＷＤＭで多重された信号である。光信号ｏ1(ｔ)～ｏN(ｔ)のそれぞれにおいて、電気光変換された送信電気信号ｓt1(ｔ)，ｓt2(ｔ)、および、基準クロック電気信号ｓc(ｔ)が搬送される。なお、光波長の順番は一例であり、３つの光スペクトルはどのような順番であってもよい。また、多重される送信光信号同士の波長の間隔は不均等であってもよい。
　図６は、実施の形態１にかかる地上アンテナ装置２００の構成例を示す図である。地上アンテナ装置２００は、光電気変換部である地上アンテナ側光変換ユニット２１０と、ＰＬＬ（Phase　Locked　Loop）部２３０と、周波数変換部２５０－１，２５０－２と、合波部２７０と、アンテナ２９０とを備える。周波数変換部２５０－１，２５０－２の内部構成は同一である。ＰＬＬ部２３０および周波数変換部２５０－１，２５０－２は、周波数変換処理部を構成する。周波数変換部２５０－１と周波数変換部２５０－２とを区別しない場合、これらを周波数変換部２５０と記載する。
　図７は、図６に示した地上アンテナ側光変換ユニット２１０の構成例を示す図である。地上アンテナ側光変換ユニット２１０は、ＷＤＭ分波器２１１と、Ｏ／Ｅ（Optical/Electrical）変換器２１５－１～２１５－３とを備える。
　地上アンテナ側光変換ユニット２１０において、ＷＤＭ分波器２１１は、地上局装置１００から送られてきた光信号ｏ(ｔ)を波長ごとに分波し、各波長の光信号をＯ／Ｅ変換器２１５－１～２１５－３に出力する。Ｏ／Ｅ変換器２１５－１～２１５－３は、ＷＤＭ分波器２１１から入力された光信号を光電気変換し、光信号から電気信号に変換する。Ｏ／Ｅ変換器２１５－１は、入力された光信号を光電気変換し、送信電気信号ｓt1(ｔ)を取り出す。Ｏ／Ｅ変換器２１５－２は、入力された光信号を光電気変換し、送信電気信号ｓt2(ｔ)を取り出す。Ｏ／Ｅ変換器２１５－３は、入力された光信号を光電気変換し、基準クロック電気信号ｓc(ｔ)を取り出す。このうち、基準クロック電気信号ｓc(ｔ)は図６に示したＰＬＬ部２３０に入力され、位相同期回路であるＰＬＬ部２３０により局部発振電気信号ｓcf1(ｔ)およびｓcf2(ｔ)が生成される。局部発振電気信号ｓcf1(ｔ)およびｓcf2(ｔ)はともに正弦波信号であり、それぞれの周波数は送信電気信号ｓt1(ｔ)およびｓt2(ｔ)をＲＦ帯に周波数変換するための局部発振周波数である。局部発振電気信号ｓcf1(ｔ)は周波数変換部２５０－１に入力され、局部発振電気信号ｓcf2(ｔ)は周波数変換部２５０－２に入力される。
　図８は、図６に示した周波数変換部２５０－１および２５０－２の構成例を示す図である。周波数変換部２５０－１と２５０－２とは同一の構成であるため、図８ではこれらの中の１つを周波数変換部２５０として記載している。また、図８では、周波数変換部２５０への入力信号を送信電気信号ｓ(ｔ)と局部発振電気信号ｓcf(ｔ)としている。周波数変換部２５０は、ミクサ２５１および帯域通過フィルタ２５５を備える。ミクサ２５１には送信電気信号ｓ(ｔ)および局部発振電気信号ｓcf(ｔ)が入力される。ミクサ２５１は、送信電気信号ｓ(ｔ)に対して局部発振電気信号ｓcf(ｔ)を乗積することにより送信電気信号ｓ(ｔ)の周波数をアップコンバートし、アップコンバート後の送信電気信号ｓ(ｔ)を帯域通過フィルタ２５５へ出力する。帯域通過フィルタ２５５は、入力された信号から不要な周波数成分を除去してＲＦ帯に周波数変換された送信電気信号を生成する。帯域通過フィルタ２５５は、生成した周波数変換後の送信電気信号を送信ＲＦ信号ｖ(ｔ)として、図６に示した合波部２７０に出力する。
　図９は、図６に示した合波部２７０の構成例を示す図である。合波部２７０は、合波器２７１および増幅器２７５を備える。合波器２７１には、周波数変換部２５０－１および２５０－２の各々から出力された送信ＲＦ信号ｖt1(ｔ)、ｖt2(ｔ)が入力される。合波器２７１は、入力された２つの送信ＲＦ信号ｖt1(ｔ)およびｖt2(ｔ)を周波数多重して増幅器２７５へ出力する。増幅器２７５は、合波器２７１から入力された信号を増幅してアンテナ２９０に出力する。
　上述したように、周波数変換部２５０－１および２５０－２は、ＰＬＬ部２３０で生成された局部発振電気信号ｓcf1(ｔ)およびｓcf2(ｔ)を使用して、入力された信号をアップコンバートしてＲＦ帯に周波数変換する。ここで、ＰＬＬ部２３０における局部発振電気信号の生成基準となるクロック信号は地上局装置１００から伝送された基準クロック電気信号ｓc(ｔ)であり、これはＮ台の地上アンテナ装置２００－１～２００－Ｎで共通である。したがって、異なる地上アンテナ装置間で高精度な無線周波数の同期を実現できる。
　図１０は、図２に示した構成の基地局装置１と同様の効果を奏することが可能な基地局装置１ａの構成例を示す図である。基地局装置１ａは、基地局装置１の地上局装置１００を地上局装置１００ａとしたものである。基地局装置１ａの地上アンテナ装置２００－１～２００－Ｎは、基地局装置１の地上アンテナ装置２００－１～２００－Ｎと同一である。地上局装置１００ａは、無線変調部１１０と、基準クロック信号生成部１３０と、地上局側光変換ユニット１５０－１～１５０－Ｎとを備える。
　基地局装置１の地上局装置１００は、図３に示したように、地上局側光変換ユニット１５０により変換された光信号をＮ分配して伝送する構成であった。これに対して、地上局装置１００ａは、図１０に示すように、各電気信号ｓt1(ｔ)、ｓt2(ｔ)およびｓc(ｔ)をそれぞれＮ分配した後、Ｎ個の地上局側光変換ユニット１５０－１～１５０－Ｎにより光信号に変換する構成である。地上局側光変換ユニット１５０－１～１５０－Ｎは図４に示した地上局側光変換ユニット１５０と同一の構成であるため説明を割愛する。
　以上のように、本実施の形態では、アナログ光ＲｏＦ方式を用いる基地局装置１および１ａにおいて、地上局装置１００および１００ａは、移動局へ伝送する信号と、基準クロック信号とをＷＤＭにより複数の地上アンテナ装置２００へ多重伝送する。地上アンテナ装置２００は、基準クロック信号を用いて、移動局へ伝送する信号を無線周波数帯域の信号へ変換する。これにより、複数の地上アンテナ装置２００の各々から移動局に向けて送信する無線信号の周波数を高精度に同期させることができる。
実施の形態２．
　図１１は、実施の形態２にかかる地上局装置１００ｂの構成例を示す図である。なお、地上局装置１００ｂを備える基地局装置を基地局装置１ｂとする。
　本実施の形態にかかる基地局装置１ｂは、実施の形態１で説明した基地局装置１ａの地上局装置１００ａを地上局装置１００ｂに置き換えたものである。地上局装置１００ｂは、無線変調部１１０と、基準クロック信号生成部１３０と、基準クロック信号用光変換ユニット１４０と、地上局側光変換ユニット１５０ｂ－１～１５０ｂ－Ｎとを備える。地上局側光変換ユニット１５０ｂ－１～１５０ｂ－Ｎは同一の構成である。無線変調部１１０および基準クロック信号生成部１３０は、実施の形態１で説明した地上局装置１００，１００ａの無線変調部１１０および基準クロック信号生成部１３０と同一であるため、説明を割愛する。
　地上局装置１００ｂと地上局装置１００ａとの相違点は、送信電気信号ｓt1(ｔ)およびｓt2(ｔ)が電気信号の状態でＮ分配される一方、基準クロック信号については予め光電気変換した上でＮ分配する点である。以下に実施の形態１、特に地上局装置１００ａと異なる点を中心に説明する。
　図１２は、基準クロック信号用光変換ユニット１４０の構成例を示す図である。基準クロック信号用光変換ユニット１４０は、Ｅ／Ｏ変換器１４１および光増幅器１４５を備える。基準クロック信号用光変換ユニット１４０は、基準クロック信号を電気信号から光信号に変換する変換部である。Ｅ／Ｏ変換器１４１は、基準クロック信号生成部１３０から入力された基準クロック電気信号ｓc(ｔ)を電気光変換して光増幅器１４５に出力する。光増幅器１４５は、Ｅ／Ｏ変換器１４１から入力された光信号を増幅し、基準クロック光信号ｏc(ｔ)として出力する。基準クロック信号用光変換ユニット１４０から出力された基準クロック光信号ｏc(ｔ)は、Ｎ分配され、地上局側光変換ユニット１５０ｂ－１～１５０ｂ－Ｎに入力される。基準クロック電気信号ｓc(ｔ)を光信号である基準クロック光信号ｏc(ｔ)に変換した上でＮ分配することで、実施の形態１に比べ、各地上アンテナ装置２００に同一性の高い基準クロック信号を伝送することができ、より高精度な周波数同期を実現できる。
　図１３は、地上局側光変換ユニット１５０ｂ－１～１５０ｂ－Ｎの構成例を示す図である。Ｎ個の地上局側光変換ユニット１５０ｂ－１～１５０ｂ－Ｎは同一の構成であるため、図１３ではこれらの１つを地上局側光変換ユニット１５０ｂとして記載している。地上局側光変換ユニット１５０ｂは、Ｅ／Ｏ変換器１５１－１および１５１－２と、ＷＤＭ合波器１５５とを備える。Ｅ／Ｏ変換器１５１－１には送信電気信号ｓt1(ｔ)が入力され、Ｅ／Ｏ変換器１５１－２には送信電気信号ｓt2(ｔ)が入力される。また、ＷＤＭ合波器１５５には、Ｅ／Ｏ変換器１５１－１が出力する信号と、Ｅ／Ｏ変換器１５１－２が出力する信号と、基準クロック光信号ｏc(ｔ)とが入力される。ここで、送信電気信号ｓt1(ｔ)およびｓt2(ｔ)は、図１１に示すとおり予めそれぞれＮ分配されている。
　Ｅ／Ｏ変換器１５１－１は、入力された送信電気信号ｓt1(ｔ)を電気光変換してＷＤＭ合波器１５５に出力する。Ｅ／Ｏ変換器１５１－２は、入力された送信電気信号ｓt2(ｔ)を電気光変換してＷＤＭ合波器１５５に出力する。ＷＤＭ合波器１５５は、基準クロック光信号ｏc(ｔ)を含めた３つの光信号、すなわち入力された３つの光信号を波長分割多重して地上アンテナ装置２００へ出力する。
　以上のように、本実施の形態では、アナログ光ＲｏＦ方式を用いる基地局装置１において、地上局装置１００ｂは、移動局へ伝送する信号と基準クロック信号とをＷＤＭによりＮ台の地上アンテナ装置２００へ多重伝送する際に、基準クロック電気信号を光信号に変換した上で、Ｎ台の地上局側光変換ユニットにＮ分配する。これにより、基準クロック電気信号をＮ台の地上局側光変換ユニットにＮ分配する場合に比べて異なる複数の地上アンテナ装置に同一性の高い基準クロック信号を伝送することができ、複数の地上アンテナ装置２００の各々から移動局に向けて送信する無線信号の周波数を高精度に同期させることができる。
実施の形態３．
　図１４は、実施の形態３にかかる基地局装置１ｃの構成例を示す図である。基地局装置１ｃは、１台の地上局装置１００ｃと、Ｎ台の地上アンテナ装置２００ｃ－１～２００ｃ－Ｎとを備える。地上局装置１００ｃと地上アンテナ装置２００ｃ－１～２００ｃ－Ｎの各々とは光ファイバで接続されている。本実施の形態にかかる基地局装置１ｃと実施の形態１，２にかかる基地局装置との相違点は、基地局装置から車上局へのダウンリンク伝送に加えて車上局から基地局装置へのアップリンク伝送も実施し、ダウンリンクおよびアップリンクの両伝送信号をＷＤＭにより光ファイバ区間において多重伝送する点である。以降では実施の形態１及び２との相違点を中心に説明する。なお、地上アンテナ装置２００ｃ－１～２００ｃ－Ｎの構成は同一である。以下の説明では、地上アンテナ装置２００ｃ－１～２００ｃ－Ｎを区別しない場合、これらを地上アンテナ装置２００ｃと記載する。
　図１５は、実施の形態３にかかる地上局装置１００ｃの構成を示す図である。地上局装置１００ｃは、無線変調部１１０と、無線復調部１２０と、基準クロック信号生成部１３０と、地上局側光変換ユニット１５０ｃとを備える。無線変調部１１０および基準クロック信号生成部１３０は、図３に示した実施の形態１にかかる地上局装置１００の無線変調部１１０および基準クロック信号生成部１３０と同一である。無線復調部１２０は、地上局側光変換ユニット１５０ｃから入力される受信電気信号ｓr1(ｔ)およびｓr2(ｔ)を復調する。無線復調部１２０に入力される受信電気信号ｓr1(ｔ)およびｓr2(ｔ)は、地上アンテナ装置２００ｃが車上局から受信し、ベースバンドあるいはＩＦ帯に周波数変換したアナログ電気信号である。地上アンテナ装置２００ｃと車上局との間の無線伝送方式がデジタル方式である場合、無線復調部１２０では受信電気信号ｓr1(ｔ)およびｓr2(ｔ)をアナログデジタル変換した上でデジタル信号処理により復調を行う。
　図１６は、地上局側光変換ユニット１５０ｃの構成例を示す図である。地上局側光変換ユニット１５０ｃは、Ｅ／Ｏ変換器１５１－１～１５１－３と、Ｏ／Ｅ変換器１５２－１および１５２－２と、ＷＤＭ分合波器１５６とを備える。Ｅ／Ｏ変換器１５１－１～１５１－３は、実施の形態１で説明した地上局側光変換ユニット１５０のＥ／Ｏ変換器１５１－１～１５１－３と同一である。ここで、送信電気信号ｓt1(ｔ)，ｓt2(ｔ)および基準クロック電気信号ｓc(ｔ)の伝送方向は地上局装置１００ｃから地上アンテナ装置２００ｃへ向かう方向であり、受信電気信号ｓr1(ｔ)，ｓr2(ｔ)の伝送方向は地上アンテナ装置２００ｃから地上局装置１００ｃへ向かう方向である。
　各電気信号ｓt1(ｔ)，ｓt2(ｔ)，ｓc(ｔ)はそれぞれＥ／Ｏ変換器１５１－１～１５１－３において電気信号から光信号に変換される。
　ＷＤＭ分合波器１５６は、異なる５つの光波長を対象として、分波および合波を行う。具体的には、ＷＤＭ分合波器１５６は、Ｅ／Ｏ変換器１５１－１～１５１－３から入力された３つの送信光信号を波長分割多重して地上アンテナ装置２００ｃへ出力する。また、ＷＤＭ分合波器１５６は、２つの受信光信号が波長分割多重された状態で地上アンテナ装置２００ｃから入力された光信号を２つの受信光信号に分波する。ＷＤＭ分合波器１５６で分波された２つの受信光信号はＯ／Ｅ変換器１５２－１および１５２－２に入力される。
　Ｏ／Ｅ変換器１５２－１および１５２－２は、ＷＤＭ分合波器１５６から入力された受信光信号に対して光電気変換を実行して電気信号に変換し、受信電気信号ｓr1(ｔ)およびｓr2(ｔ)として無線復調部１２０へ出力する。
　図１７は、実施の形態３にかかる地上局装置１００ｃと地上アンテナ装置２００ｃ－１～２００ｃ－Ｎとの間の光ファイバ上を伝送される光信号ｏ(ｔ)の光スペクトルのイメージを示す図である。図１７では、地上局装置１００ｃと地上アンテナ装置２００ｃ－１～２００ｃ－Ｎとの間で伝送される各光信号をｏ1(ｔ)～ｏN(ｔ)としている。また、図１７では、波長分割多重されて光信号ｏ1(ｔ)～ｏN(ｔ)として伝送される各波長をそれぞれλ1，λ2，λ3，λ4，λ5としている。波長分割多重された５つの光信号のそれぞれの元の電気信号はｓt1(ｔ)，ｓt2(ｔ)，ｓc(ｔ)，ｓr1(ｔ)，ｓr2(ｔ)である。なお、実施の形態１，２とは異なり、本実施の形態では各地上アンテナ装置２００ｃで受信したアップリンク信号も光ファイバ上を通っている。単一の車上局から送信されたアップリンク信号であっても、無線電波伝搬における反射および回折、マルチパス等の影響により、各地上アンテナ装置２００ｃで受信するアップリンク信号のフェージング状態は信号ごとに異なり、各地上アンテナ装置２００ｃで受信した信号については光ファイバ毎に異なる。そのため、図１７では、各光ファイバ上の光信号をそれぞれｏ1(ｔ)～ｏN(ｔ)として異なる信号としている。光波長の順番は一例であり、５つの光スペクトルはどのような順番であってもよい。また、波長分割多重される光信号同士の波長の間隔は不均等であってもよい。
　図１８は、実施の形態３にかかる地上アンテナ装置２００ｃの構成例を示す図である。地上アンテナ装置２００ｃは、地上アンテナ側光変換ユニット２１０ｃと、ＰＬＬ部２３０と、周波数変換部２５０－１，２５０－２および２６０－１，２６０－２と、合波部２７０と、分波部２８０と、アンテナ２９０と、デュプレクサ２９１とを備える。ＰＬＬ部２３０、周波数変換部２５０－１，２５０－２、合波部２７０およびアンテナ２９０は、実施の形態１にかかる地上アンテナ装置２００のＰＬＬ部２３０、周波数変換部２５０－１，２５０－２、合波部２７０およびアンテナ２９０と同じものである。また、周波数変換部２６０－１および２６０－２の内部構成は同一である。周波数変換部２６０－１と周波数変換部２６０－２とを区別しない場合、これらを周波数変換部２６０と記載する。地上アンテナ装置２００ｃにおいて、周波数変換部２５０－１および２５０－２は、ＰＬＬ部２３０とともに第１の周波数変換処理部を構成し、周波数変換部２６０－１および２６０－２は、ＰＬＬ部２３０とともに第２の周波数変換処理部を構成する。
　デュプレクサ２９１は、地上局装置１００ｃから送信されたダウンリンク信号およびアンテナ２９０で受信したアップリンク信号の複信を実現する役割を持ち、アンテナ２９０をダウンリンクおよびアップリンクで共用するために用いられる。以下では、複信方式として時間分割複信（ＴＤＤ：Time　Division　Duplex）を用いる例を説明するが、これに限らず、周波数分割複信（ＦＤＤ：Frequency　Division　Duplex）を用いてもよい。以下では、実施の形態１で説明した地上アンテナ装置２００と同一の構成回路については説明を割愛し、異なる点を中心に説明を行う。
　図１９は、地上アンテナ側光変換ユニット２１０ｃの構成例を示す図である。地上アンテナ側光変換ユニット２１０ｃは、ＷＤＭ分合波器２１２と、Ｏ／Ｅ変換器２１５－１～２１５－３と、Ｅ／Ｏ変換器２１６－１，２１６－２とを備える。
　上述のとおり、地上局装置１００ｃとの間で伝送される光信号は、元の電気信号としてのｓt1(ｔ)、ｓt2(ｔ)、ｓc(ｔ)、ｓr1(ｔ)およびｓr2(ｔ)を電気光変換して得られる５つの光信号がＷＤＭで多重されている。ＷＤＭ分合波器２１２では、これら５つの光信号を分波および合波する。具体的には、ＷＤＭ分合波器２１２は、地上局装置１００ｃより受け取った光信号から、送信電気信号ｓt1(ｔ)が変換された光信号、送信電気信号ｓt2(ｔ)が変換された光信号および基準クロック電気信号ｓc(ｔ)が変換された光信号を分波し、分波後の各光信号をＯ／Ｅ変換器２１５－１、２１５－２および２１５－３のそれぞれに出力する。また、ＷＤＭ分合波器２１２は、Ｅ／Ｏ変換器２１６－１が受信電気信号ｓr1(ｔ)を変換して得られた光信号と、Ｅ／Ｏ変換器２１６－２が受信電気信号ｓr2(ｔ)を変換して得られた光信号とを合波し、地上局装置１００ｃに出力する。
　Ｏ／Ｅ変換器２１５－１は、ＷＤＭ分合波器２１２から入力された、地上局装置１００ｃからの光信号を光電気変換し、送信電気信号ｓt1(ｔ)を取り出す。同様に、Ｏ／Ｅ変換器２１５－２は、ＷＤＭ分合波器２１２から入力された、地上局装置１００ｃからの光信号を光電気変換し、送信電気信号ｓt2(ｔ)を取り出す。Ｏ／Ｅ変換器２１５－３は、ＷＤＭ分合波器２１２から入力された、地上局装置１００ｃからの光信号を光電気変換し、基準クロック電気信号ｓc(ｔ)を取り出す。Ｅ／Ｏ変換器２１６－１は、図１８に示した周波数変換部２６０－１がアップリンク信号を周波数変換して得られた受信電気信号ｓr1(ｔ)を電気光変換し、ＷＤＭ分合波器２１２に出力する。Ｅ／Ｏ変換器２１６－２は、図１８に示した周波数変換部２６０－２がアップリンク信号を周波数変換して得られた受信電気信号ｓr2(ｔ)を電気光変換し、ＷＤＭ分合波器２１２に出力する。
　図２０は、図１８に示した周波数変換部２６０－１および２６０－２の構成例を示す図である。周波数変換部２６０－１と２６０－２とは同一の構成であるため、図２０ではこれらの中の１つを周波数変換部２６０として記載している。周波数変換部２６０の主な機能は実施の形態１で説明した周波数変換部２５０と同様であるが、周波数変換部２６０は、図１８に示したアンテナ２９０で受信した受信ＲＦ信号の周波数をダウンコンバートする。周波数変換部２６０は、ミクサ２６１およびフィルタ２６５を備える。ミクサ２６１には受信ＲＦ信号ｖr(ｔ)と、図１８に示したＰＬＬ部２３０で生成された局部発振電気信号ｓcf(ｔ)とが入力される。ミクサ２６１は、受信ＲＦ信号ｖr(ｔ)に対して局部発振電気信号ｓcf(ｔ)を乗積することにより、受信ＲＦ信号ｖr(ｔ)の周波数をダウンコンバートし、ダウンコンバート後の信号をフィルタ２６５へ出力する。フィルタ２６５は、入力された信号から不要な周波数成分を除去する。ここで、フィルタ２６５は、入力される周波数変換後の信号がベースバンド信号であれば低域通過フィルタが適しており、ＩＦ帯信号であれば当該ＩＦ帯を通過させる帯域通過フィルタが適しているが、これらの限りではない。
　図２１は、図１８に示した分波部２８０の構成例を示す図である。分波部２８０は、増幅器２８１と、帯域通過フィルタ２８５－１および２８５－２とを備える。増幅器２８１には、図１８に示したデュプレクサ２９１から出力された受信ＲＦ信号が入力される。増幅器２８１は、入力された受信ＲＦ信号を増幅する。増幅後の受信ＲＦ信号は２分配され、帯域通過フィルタ２８５－１および２８５－２に入力される。帯域通過フィルタ２８５－１は、入力された信号から受信ＲＦ信号Ｖr1(ｔ)を抽出し、図１８に示した周波数変換部２６０－１に出力する。帯域通過フィルタ２８５－２は、入力された信号から受信ＲＦ信号Ｖr2(ｔ)を抽出し、図１８に示した周波数変換部２６０－２に出力する。
　以上のように、本実施の形態では、アナログ光ＲｏＦ方式を用いる基地局装置１ｃにおいて、地上局装置１００ｃおよび複数の地上アンテナ装置２００ｃは、移動局へ伝送するダウンリンクの信号と、基準クロック信号と、移動局から伝送されるアップリンクの信号とをＷＤＭにより多重し、光張出構成を実現する。これにより、複数の地上アンテナ装置が送信する無線信号の周波数および受信する無線信号の周波数を高精度に同期させることが可能となる。
実施の形態４．
　図２２は、実施の形態４にかかる地上局装置１００ｄの構成例を示す図である。なお、地上局装置１００ｄを備える基地局装置を基地局装置１ｄとする。
　本実施の形態にかかる基地局装置１ｄは、実施の形態３で説明した基地局装置１ｃの地上局装置１００ｃを地上局装置１００ｄに置き換えたものである。地上局装置１００ｄは、無線変調部１１０と、無線復調部１２０ｄと、基準クロック信号生成部１３０と、地上局側光変換ユニット１５０ｃ－１～１５０ｃ－Ｎとを備える。
　本実施の形態にかかる地上局装置１００ｄは、実施の形態３にかかる地上局装置１００ｃと同様、ダウンリンクおよびアップリンクの両伝送信号をＷＤＭにより光ファイバ区間において多重伝送する構成である。地上局装置１００ｄは地上局装置１００ｃの構成を基準としているが、相違点は、Ｎ個の地上局側光変換ユニット１５０ｃ－１～１５０ｃ－Ｎを有し、Ｎ台の地上アンテナ装置２００ｃ－１～２００ｃ－Ｎで受信したＮ本の受信電気信号ｓr1(ｔ)とＮ本の受信電気信号ｓr2(ｔ)とが無線復調部１２０ｄに入力される点である。以下に実施の形態３、特に地上局装置１００ｃと異なる点を中心に説明する。地上局装置１００ｄの無線変調部１１０および基準クロック信号生成部１３０は、地上局装置１００ｃの無線変調部１１０および基準クロック信号生成部１３０と同一であるため、説明を割愛する。
　無線変調部１１０から出力される送信電気信号ｓt1(ｔ)およびｓt2(ｔ)は、それぞれＮ分配されて地上局側光変換ユニット１５０ｃ－１～１５０ｃ－Ｎに入力される。ここで、地上局側光変換ユニット１５０ｃ－１～１５０ｃ－Ｎは、実施の形態３で説明した地上局側光変換ユニット１５０ｃと同一である。また、基準クロック信号生成部１３０から出力される基準クロック電気信号ｓc(ｔ)もＮ分配されて地上局側光変換ユニット１５０ｃ－１～１５０ｃ－Ｎに入力される。
　無線復調部１２０ｄには、地上局側光変換ユニット１５０ｃ－１～１５０ｃ－Ｎから出力される受信電気信号ｓr1(ｔ)およびｓr2(ｔ)がＮ組入力される。無線復調部１２０ｄは、入力されるＮ本の受信電気信号ｓr1(ｔ)の中から最大電力である１本を選択するか、Ｎ本の受信電気信号ｓr1(ｔ)を同相合成または最大比合成となるよう合成して１本の信号とした後、復調する。受信電気信号ｓr2(ｔ)についても同様に、無線復調部１２０ｄは、Ｎ本から最大電力のものを選択、あるいはＮ本を合成した後、復調する。これにより、Ｎ台の地上アンテナ装置２００ｃ－１～２００ｃ－Ｎで受信した信号をダイバーシチ受信することができ、実施の形態３に比べて高品質な復調性能が得られるという効果を奏する。
　図２３は、図２２に示した構成の基地局装置１ｄと同様の効果を奏することが可能な基地局装置１ｅの構成例を示す図である。基地局装置１ｅは、基地局装置１ｄの地上局装置１００ｄを地上局装置１００ｅとしたものである。地上局装置１００ｅは、無線変調部１１０と、無線復調部１２０と、信号選択部１２５－１および１２５－２と、基準クロック信号生成部１３０と、地上局側光変換ユニット１５０ｃ－１～１５０ｃ－Ｎとを備える。図２３に示したように、基地局装置１ｅと基地局装置１ｄとの相違点は、基地局装置１ｅが、無線復調部１２０と地上局側光変換ユニット１５０ｃ－１～１５０ｃ－Ｎとの間に信号選択部１２５－１および１２５－２を備える点である。地上局装置１００ｅの無線復調部１２０は、実施の形態３で説明した地上局装置１００ｃの無線復調部１２０と同じものである。
　信号選択部１２５－１は、地上局側光変換ユニット１５０ｃ－１～１５０ｃ－Ｎから出力されたＮ本の受信電気信号ｓr1(ｔ)から最大電力である１本を選択するか、Ｎ本の受信電気信号ｓr1(ｔ)を同相合成または最大比合成となるよう合成して１本の信号とした後、無線復調部１２０に出力する。同様に、信号選択部１２５－２は、地上局側光変換ユニット１５０ｃ－１～１５０ｃ－Ｎから出力されたＮ本の受信電気信号ｓr2(ｔ)から最大電力である１本を選択するか、Ｎ本の受信電気信号ｓr2(ｔ)を同相合成または最大比合成となるよう合成して１本の信号とした後、無線復調部１２０に出力する。
　以上のように、本実施の形態では、アナログ光ＲｏＦ方式を用いる基地局装置１ｄおよび１ｅにおいて、地上局装置１００ｄ，１００ｅおよび複数の地上アンテナ装置２００ｃは、移動局へ伝送するダウンリンクの信号と、基準クロック信号と、移動局から伝送されるアップリンクの信号とをＷＤＭにより多重し、光張出構成を実現する。これにより、異なる複数の地上アンテナ装置から送信する無線信号の周波数および受信する無線信号の周波数を高精度に同期させることが可能となる。また、地上局装置１００ｄ，１００ｅは、アップリンク信号のダイバーシチ受信を行うこととしたので、高品質なアップリンク伝送を実現できる。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ　基地局装置、１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ　地上局装置、１１０　無線変調部、１２０，１２０ｄ　無線復調部、１２５－１，１２５－２　信号選択部、１３０　基準クロック信号生成部、１４０　基準クロック信号用光変換ユニット、１５０，１５０－１～１５０－Ｎ，１５０ｂ，１５０ｂ－１～１５０ｂ－Ｎ，１５０ｃ，１５０ｃ－１～１５０ｃ－Ｎ　地上局側光変換ユニット、１４１，１５１－１，１５１－２，１５１－３，２１６－１，２１６－２　Ｅ／Ｏ変換器、１４５　光増幅器、１５２－１，１５２－２，２１５－１，２１５－２，２１５－３　Ｏ／Ｅ変換器、１５５　ＷＤＭ合波器、１５６　ＷＤＭ分合波器、２００，２００－１～２００－Ｎ，２００ｃ，２００ｃ－１～２００ｃ－Ｎ　地上アンテナ装置、２１０，２１０ｃ　地上アンテナ側光変換ユニット、２３０　ＰＬＬ部、２５０，２５０－１，２５０－２，２６０，２６０－１，２６０－２　周波数変換部、２５１，２６１　ミクサ、２５５，２８５－１，２８５－２　帯域通過フィルタ、２６５　フィルタ、２７０　合波部、２７１　合波器、２７５，２８１　増幅器、２８０　分波部、２９０　アンテナ、２９１　デュプレクサ。

Claims (21)

  1. 　地上局装置と、
    　光伝送路を介して前記地上局装置に接続される複数の地上アンテナ装置と、
    　を備え、
    　前記地上局装置は、
    　移動局へ送信するアナログ電気信号と、基準クロック信号と、を電気信号から光信号に変換し、得られた各光信号を波長分割多重して前記光伝送路へ出力し、
    　前記複数の地上アンテナ装置の各々は、
    　前記光伝送路から入力される前記各光信号を分波し、分波後の各光信号を電気信号に変換し、電気信号に変換後の前記基準クロック信号に基づいて、電気信号に変換後の前記アナログ電気信号の周波数をアップコンバートして前記移動局へ送信する、
    　ことを特徴とする基地局装置。
  2. 　前記地上局装置は、
    　前記アナログ電気信号を生成する送信電気信号生成部と、
    　前記基準クロック信号を生成する基準クロック信号生成部と、
    　前記アナログ電気信号および前記基準クロック信号を電気信号から光信号に変換し、変換後の各光信号を波長分割多重して前記光伝送路へ出力する電気光変換部と、
    　を備え、
    　前記複数の地上アンテナ装置の各々は、
    　前記光伝送路から入力される前記各光信号を分波し、分波後の各光信号を電気信号に変換する光電気変換部と、
    　電気信号に変換後の前記基準クロック信号に基づいて、前記アナログ電気信号の周波数をアップコンバートする周波数変換処理部と、
    　を備えることを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
  3. 　前記地上局装置は、前記波長分割多重した各光信号を前記複数の地上アンテナ装置の各々へ分配する、
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載の基地局装置。
  4. 　前記地上局装置は、
    　前記複数の地上アンテナ装置と同じ数の前記電気光変換部を備え、
    　前記電気光変換部の各々は、前記複数の地上アンテナ装置のいずれか１つと１対１で接続され、
    　前記電気光変換部の各々には、前記基準クロック信号生成部が生成する基準クロック信号と、前記送信電気信号生成部が生成するアナログ電気信号とが入力される、
    　ことを特徴とする請求項２に記載の基地局装置。
  5. 　前記地上局装置は、
    　前記アナログ電気信号を生成する送信電気信号生成部と、
    　前記基準クロック信号を生成する基準クロック信号生成部と、
    　前記基準クロック信号を電気信号から光信号に変換する変換部と、
    　前記アナログ電気信号を電気信号から光信号に変換し、変換後の光信号と、前記変換部で光信号に変換された後の前記基準クロック信号とを波長分割多重して前記光伝送路へ出力する、前記複数の地上アンテナ装置と同じ数の電気光変換部と、
    　を備え、
    　前記電気光変換部の各々は、前記複数の地上アンテナ装置のいずれか１つと１対１で接続され、
    　前記電気光変換部の各々には、前記アナログ電気信号と、前記変換部で光信号に変換された後の前記基準クロック信号とが入力され、
    　前記複数の地上アンテナ装置の各々は、
    　前記光伝送路から入力される前記各光信号を分波し、分波後の各光信号を電気信号に変換する光電気変換部と、
    　電気信号に変換後の前記基準クロック信号に基づいて、前記アナログ電気信号の周波数をアップコンバートする周波数変換処理部と、
    　を備えることを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
  6. 　前記地上局装置は、
    　前記アナログ電気信号を生成する送信電気信号生成部と、
    　前記基準クロック信号を生成する基準クロック信号生成部と、
    　前記アナログ電気信号および前記基準クロック信号を電気信号から光信号に変換し、変換後の各光信号を波長分割多重して前記光伝送路へ出力するとともに、前記地上アンテナ装置が前記移動局から受信したアナログ電気信号を光信号に変換して波長分割多重により前記光伝送路へ出力した各光信号を受け取り、受け取った各光信号を分波した後、各光信号を電気信号に変換する電気光変換部と、
    　前記電気光変換部で電気信号に変換された信号を復調する無線復調部と、
    　を備え、
    　前記複数の地上アンテナ装置の各々は、
    　前記光伝送路から入力される前記各光信号を分波し、分波後の各光信号を電気信号に変換するとともに、前記移動局から受信したアナログ電気信号を光信号に変換し、波長分割多重により前記光伝送路へ出力する光電気変換部と、
    　前記光電気変換部で電気信号に変換された後の前記基準クロック信号に基づいて、前記光電気変換部で電気信号に変換された後の前記アナログ電気信号の周波数をアップコンバートする第１の周波数変換処理部と、
    　前記光電気変換部で電気信号に変換された後の前記基準クロック信号に基づいて、前記移動局から受信したアナログ電気信号の周波数をダウンコンバートし、ダウンコンバート後のアナログ電気信号を前記光電気変換部へ出力する第２の周波数変換処理部と、
    　を備えることを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
  7. 　前記無線復調部は、複数の前記地上アンテナ装置が前記移動局から受信したアナログ電気信号を前記電気光変換部から受け取り、受け取ったアナログ電気信号をダイバーシチ復調する、
    　ことを特徴とする請求項６に記載の基地局装置。
  8. 　前記無線復調部は、前記電気光変換部から受け取ったアナログ電気信号の中から最大電力のアナログ電気信号を選択し、選択したアナログ電気信号を復調する、
    　ことを特徴とする請求項７に記載の基地局装置。
  9. 　前記無線復調部は、前記電気光変換部から受け取ったアナログ電気信号を同相合成し、合成後のアナログ電気信号を復調する、
    　ことを特徴とする請求項７に記載の基地局装置。
  10. 　光伝送路を介して接続された複数の地上アンテナ装置とともに無線通信システムの基地局装置を構成する地上局装置であって、
    　移動局へ送信するアナログ電気信号と、前記アナログ電気信号をアップコンバートする際に用いられる基準クロック信号とを電気信号から光信号に変換し、得られた各光信号を波長分割多重して前記光伝送路経由で前記複数の地上アンテナ装置へ伝送する、
    　ことを特徴とする地上局装置。
  11. 　前記アナログ電気信号を生成する送信電気信号生成部と、
    　前記基準クロック信号を生成する基準クロック信号生成部と、
    　前記アナログ電気信号および前記基準クロック信号を電気信号から光信号に変換し、変換後の各光信号を波長分割多重して前記光伝送路へ出力する電気光変換部と、
    　を備えることを特徴とする請求項１０に記載の地上局装置。
  12. 　前記電気光変換部は、前記波長分割多重した各光信号を前記複数の地上アンテナ装置の各々へ分配する、
    　ことを特徴とする請求項１１に記載の地上局装置。
  13. 　前記複数の地上アンテナ装置と同じ数の前記電気光変換部を備え、
    　前記電気光変換部の各々は、前記複数の地上アンテナ装置のいずれか１つと１対１で接続され、
    　前記電気光変換部の各々には、前記基準クロック信号生成部が生成する基準クロック信号と、前記送信電気信号生成部が生成するアナログ電気信号とが入力される、
    　ことを特徴とする請求項１１に記載の地上局装置。
  14. 　前記アナログ電気信号を生成する送信電気信号生成部と、
    　前記基準クロック信号を生成する基準クロック信号生成部と、
    　前記基準クロック信号を電気信号から光信号に変換する変換部と、
    　前記アナログ電気信号を電気信号から光信号に変換し、変換後の光信号と、前記変換部で光信号に変換された後の前記基準クロック信号とを波長分割多重して前記光伝送路へ出力する、前記複数の地上アンテナ装置と同じ数の電気光変換部と、
    　を備え、
    　前記電気光変換部の各々は、前記複数の地上アンテナ装置のいずれか１つと１対１で接続され、
    　前記電気光変換部の各々には、前記アナログ電気信号と、前記変換部で光信号に変換された後の前記基準クロック信号とが入力される、
    　ことを特徴とする請求項１０に記載の地上局装置。
  15. 　前記アナログ電気信号を生成する送信電気信号生成部と、
    　前記基準クロック信号を生成する基準クロック信号生成部と、
    　前記アナログ電気信号および前記基準クロック信号を電気信号から光信号に変換し、変換後の各光信号を波長分割多重して前記光伝送路へ出力するとともに、前記地上アンテナ装置が前記移動局から受信したアナログ電気信号を光信号に変換して波長分割多重により前記光伝送路へ出力した各光信号を受け取り、各光信号を分波した後、各光信号を電気信号に変換する電気光変換部と、
    　前記電気光変換部で電気信号に変換された信号を復調する無線復調部と、
    　を備えることを特徴とする請求項１０に記載の地上局装置。
  16. 　前記無線復調部は、複数の前記地上アンテナ装置が前記移動局から受信したアナログ電気信号を前記電気光変換部から受け取り、受け取ったアナログ電気信号をダイバーシチ復調する、
    　ことを特徴とする請求項１５に記載の地上局装置。
  17. 　前記無線復調部は、前記電気光変換部から受け取ったアナログ電気信号の中から最大電力のアナログ電気信号を選択し、選択したアナログ電気信号を復調する、
    　ことを特徴とする請求項１６に記載の地上局装置。
  18. 　前記無線復調部は、前記電気光変換部から受け取ったアナログ電気信号を同相合成し、合成後のアナログ電気信号を復調する、
    　ことを特徴とする請求項１６に記載の地上局装置。
  19. 　移動局へ送信するアナログ電気信号と、前記アナログ電気信号をアップコンバートする際に用いられる基準クロック信号とを電気信号から光信号に変換し、波長分割多重して光伝送路へ出力する地上局装置に前記光伝送路を介して接続され、他の地上アンテナ装置とともに無線通信システムの基地局装置を構成する地上アンテナ装置であって、
    　前記光伝送路から入力される前記各光信号を分波し、分波後の各光信号を電気信号に変換し、電気信号に変換後の前記基準クロック信号に基づいて、電気信号に変換後の前記アナログ電気信号の周波数をアップコンバートして前記移動局へ送信する、
    　ことを特徴とする地上アンテナ装置。
  20. 　前記光伝送路から入力される前記各光信号を分波し、分波後の各光信号を電気信号に変換する光電気変換部と、
    　電気信号に変換後の前記基準クロック信号に基づいて、前記アナログ電気信号の周波数をアップコンバートする周波数変換処理部と、
    　を備えることを特徴とする請求項１９に記載の地上アンテナ装置。
  21. 　前記光伝送路から入力される前記各光信号を分波し、分波後の各光信号を電気信号に変換するとともに、前記移動局から受信したアナログ電気信号を光信号に変換し、波長分割多重して前記光伝送路へ出力する光電気変換部と、
    　前記光電気変換部で電気信号に変換された後の前記基準クロック信号に基づいて、前記光電気変換部で電気信号に変換された後の前記アナログ電気信号の周波数をアップコンバートする第１の周波数変換処理部と、
    　前記光電気変換部で電気信号に変換された後の前記基準クロック信号に基づいて、前記移動局から受信したアナログ電気信号の周波数をダウンコンバートし、ダウンコンバート後のアナログ電気信号を前記光電気変換部へ出力する第２の周波数変換処理部と、
    　を備えることを特徴とする請求項１９に記載の地上アンテナ装置。
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