特開 2024-16951 光無線通信システム、信号処理装置、無線通信装置、光無線通信方法、信号処理方法及び無線通信方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024016951

(43)【公開日】2024-02-08

(54)【発明の名称】光無線通信システム、信号処理装置、無線通信装置、光無線通信方法、信号処理方法及び無線通信方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/2575 20130101AFI20240201BHJP

【ＦＩ】

H04B10/2575 120

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022119264

(22)【出願日】2022-07-27

(71)【出願人】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504176911

【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】胡間 遼

(72)【発明者】

【氏名】可児 淳一

(72)【発明者】

【氏名】原 一貴

(72)【発明者】

【氏名】五十嵐 稜

(72)【発明者】

【氏名】永妻 忠夫

【テーマコード（参考）】

5K102

【Ｆターム（参考）】

5K102AA15

5K102AB13

5K102AD15

5K102AH14

5K102AH18

5K102AH24

5K102PH22

5K102PH49

5K102RD26

(57)【要約】

【課題】光により受信した信号を無線送信する装置の内部構成を簡易化する。
【解決手段】信号処理装置は、第一周波数の光の偏波多重多値位相変調信号を生成する信号生成部と、生成された偏波多重多値位相変調信号と第二周波数の光とを合波した信号光を無線通信装置へ出力する合波部とを備える。無線通信装置は、合波部から受信した信号光を、第一偏波の信号光及び第二偏波の信号光に分離する分離部と、第一偏波の信号光及び第二偏波の信号光をそれぞれ第一周波数と第二周波数との差周波数の電気信号に変換し、変換された第一偏波の電気信号を第一アンテナから無線送信し、変換された第二偏波の電気信号を第二アンテナから送信する光電変換部とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

信号処理装置と無線通信装置とを有する光無線通信システムであって、
前記信号処理装置は、
第一周波数の偏波多重多値位相変調信号を生成する信号生成部と、
前記信号生成部が生成した前記偏波多重多値位相変調信号と第二周波数の光とを合波した信号光を前記無線通信装置へ出力する合波部とを備え、
前記無線通信装置は、
前記合波部から受信した前記信号光を、第一偏波の信号光及び第二偏波の信号光に分離する分離部と、
前記第一偏波の信号光及び前記第二偏波の信号光をそれぞれ前記第一周波数と前記第二周波数との差周波数の電気信号に変換し、変換された前記第一偏波の電気信号を第一アンテナから無線送信し、変換された前記第二偏波の電気信号を第二アンテナから送信する光電変換部とを備える、
光無線通信システム。

【請求項2】

前記無線通信装置は、
第三アンテナが受信した無線信号を中間周波数の第一受信信号に変換し、第四アンテナが受信した無線信号を前記中間周波数の第二受信信号に変換する周波数変換部と、
前記第一周波数から前記中間周波数だけ離れた第三周波数の光を、前記周波数変換部が変換した前記第一受信信号及び前記第二受信信号を用いて変調し、変調により生成された中間周波数の偏波多重多値位相変調信号を前記信号処理装置に送信する変調部とを備え、
前記信号処理装置は、
前記変調部から受信した前記偏波多重多値位相変調信号を前記第一周波数の光を用いて復調する復調部を備える、
請求項１に記載の光無線通信システム。

【請求項3】

前記第一アンテナ及び前記第二アンテナはそれぞれ前記電気信号をテラヘルツ帯により無線送信し、
前記第三アンテナ及び前記第四アンテナはそれぞれテラヘルツ帯の前記無線信号を受信する、
請求項２に記載の光無線通信システム。

【請求項4】

第一周波数の光の偏波多重多値位相変調信号を生成する信号生成部と、
前記信号生成部が生成した前記偏波多重多値位相変調信号と、前記第一周波数との差周波数が無線通信装置から送信される無線信号の周波数である第二周波数の光とを合波した信号光を前記無線通信装置へ出力する合波部と、
二つの異なるアンテナにより受信した無線信号をそれぞれ中間周波数の第一受信信号及び第二受信信号に変換し、前記第一周波数から前記中間周波数だけ離れた第三周波数の光を、前記第一受信信号及び前記第二受信信号を用いて変調して生成した中間周波数の偏波多重多値位相変調信号を前記無線通信装置から受信し、受信した前記偏波多重多値位相変調信号を前記第一周波数の光を用いて復調する復調部と、
を備える信号処理装置。

【請求項5】

信号処理装置から第一周波数の光の偏波多重多値位相変調信号と第二周波数の光とが合波された信号光を受信し、受信した前記信号光を第一偏波の信号光及び第二偏波の信号光に分離する分離部と、
前記第一偏波の信号光及び前記第二偏波の信号光をそれぞれ前記第一周波数と前記第二周波数との差周波数の電気信号に変換し、変換された前記第一偏波の電気信号を第一アンテナから無線送信し、変換された前記第二偏波の電気信号を第二アンテナから送信する光電変換部と、
第三アンテナが受信した無線信号を中間周波数の第一受信信号に変換し、第四アンテナが受信した無線信号を前記中間周波数の第二受信信号に変換する周波数変換部と、
前記第一周波数から前記中間周波数だけ離れた第三周波数の光を、前記周波数変換部が変換した前記第一受信信号及び前記第二受信信号を用いて変調し、変調により生成された中間周波数の偏波多重多値位相変調信号を前記信号処理装置に送信する変調部と、
を備える無線通信装置。

【請求項6】

信号処理装置と無線通信装置とを有する光無線通信システムにおける光無線通信方法であって、
前記信号処理装置が、第一周波数の光の偏波多重多値位相変調信号を生成する信号生成ステップと、
前記信号処理装置が、前記偏波多重多値位相変調信号と第二周波数の光とを合波した信号光を前記無線通信装置へ出力する合波ステップと、
前記無線通信装置が、前記合波ステップにおいて出力された前記信号光を受信し、受信した前記信号光を第一偏波の信号光及び第二偏波の信号光に分離する分離ステップと、
前記無線通信装置が、前記第一偏波の信号光及び前記第二偏波の信号光をそれぞれ前記第一周波数と前記第二周波数との差周波数の電気信号に変換し、変換された前記第一偏波の電気信号を第一アンテナから無線送信し、変換された前記第二偏波の電気信号を第二アンテナから送信する光電変換ステップと、
を有する光無線通信方法。

【請求項7】

第一周波数の光の偏波多重多値位相変調信号を生成する信号生成ステップと、
前記偏波多重多値位相変調信号と、前記第一周波数との差周波数が無線通信装置から送信される無線信号の周波数である第二周波数の光とを合波した信号光を前記無線通信装置へ出力する合波ステップと、
二つの異なるアンテナにより受信した無線信号をそれぞれ中間周波数の第一受信信号及び第二受信信号に変換し、前記第一周波数から前記中間周波数だけ離れた第三周波数の光を、前記第一受信信号及び前記第二受信信号を用いて変調して生成した中間周波数の偏波多重多値位相変調信号を前記無線通信装置から受信し、受信した前記偏波多重多値位相変調信号を前記第一周波数の光を用いて復調する復調ステップと、
を有する信号処理方法。

【請求項8】

信号処理装置から第一周波数の光の偏波多重多値位相変調信号と第二周波数の光とが合波された信号光を受信し、受信した前記信号光を第一偏波の信号光及び第二偏波の信号光に分離する分離ステップと、
前記第一偏波の信号光及び前記第二偏波の信号光をそれぞれ前記第一周波数と前記第二周波数との差周波数の電気信号に変換し、変換された前記第一偏波の電気信号を第一アンテナから無線送信し、変換された前記第二偏波の電気信号を第二アンテナから送信する光電変換ステップと、
第三アンテナが受信した無線信号を中間周波数の第一受信信号に変換し、第四アンテナが受信した無線信号を前記中間周波数の第二受信信号に変換する周波数変換ステップと、
前記第一周波数から前記中間周波数だけ離れた第三周波数の光を、前記第一受信信号及び前記第二受信信号を用いて変調し、変調により生成された中間周波数の偏波多重多値位相変調信号を前記信号処理装置に送信する変調ステップと、
を有する無線通信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光無線通信システム、信号処理装置、無線通信装置、光無線通信方法、信号処理方法及び無線通信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、広く普及を始めている５Ｇ（第５世代移動通信システム）などの高速無線アクセスシステムでは、多数のユーザ端末を収容するため、Centralized Radio Access network（Ｃ－ＲＡＮ）構成と称するＮＷ（ネットワーク）構成が用いられている。図６は、Ｃ－ＲＡＮ構成の無線通信システムの例を示す図である。Ｃ－ＲＡＮ構成では、狭いエリアを収容する無線信号の送受信器を備えた張出局を多数配置し、それら張出局を大規模な基地局で収容して、スケジューリング処理等を実施する。

【0003】

Ｃ－ＲＡＮ構成は、多数配置される張出局を簡易な構成とし、集約局に機能を集中させるという機能分担を特徴とする。現在では、張出局にアンテナだけでなく、信号処理機能や復号機能を持たせて一部処理を張出局が実施し、残りの処理を集約局が実施する構成が検討されている。このＣ-ＲＡＮ構成をさらに拡張する方式としてアナログＲｏＦ方式がある（例えば、非特許文献１参照）。

【0004】

図７は、ＲｏＦ方式の光無線通信システムを示す図である。下り通信では、集約局側の無線信号処理部が無線信号を生成し、光送信器は生成された無線信号をそのままＥ／Ｏ（電気光）変換したのち、光信号をファイバ伝送させる。張出局は、伝搬後の光信号を光受信器によりＯ／Ｅ（光電気）変換することで、そのままアンテナ部から無線信号を送信できる。上り通信でも同様に、張出局の光送信器は、アンテナ部が受信した無線信号を光信号に変換したのち、その光信号を集約局までファイバ伝送させる。この方式を用いることにより、張出局から信号処理機能を除去することができる。

【0005】

テラヘルツ帯は、一般的に約１００ＧＨｚ（ギガヘルツ）～１０ＴＨｚ（テラヘルツ）までの周波数帯を示す。現在の所、テラヘルツ帯には、電波法による周波数の割り当てがなされていない。テラヘルツ帯は、その高いキャリア周波数と広い周波数帯とから、高速無線通信を期待できる方式として６Ｇ（第６世代移動通信システム）などの将来の高速無線通信システムの候補技術となっている。これまで、テラヘルツ領域は、電波領域（＜１００ＧＨｚ）や光波領域（＞１０ＴＨｚ）と比較して、技術面や応用面で未開の領域であった。これは、テラヘルツ波を効率よく発生する技術が確立していなかったことが原因の一つであるといえる。

【0006】

しかし、近年では技術の進展により、テラヘルツ波を効率よく発生させる技術が多く報告されている。テラヘルツ波を発生させる方法は、二つのアプローチに大別される。一つ目は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）集積回路等の電子回路を用いて局部発振信号と中間周波数帯の変調信号をミキサに入力し、周波数変換を行うことで、電気領域でテラヘルツ波を発生させる方法である（例えば、非特許文献２参照）。二つ目は、GaSe（ガリウムセレナイド）等の非線形光学結晶に２波長を入力し、非線形光学効果の一つである差周波発生によってテラヘルツ波を発生させる方法である（例えば、非特許文献３参照）。また二つ目のアプローチには、異なる波長（周波数）の二つの光を３ｄＢ（デシベル）に入力し、その光ビートを単一走行キャリアフォトダイオード（ＵＴＣ－ＰＤ：Uni-Traveling carrier Photodiode）に入射することで、光電変換により光領域でテラヘルツ波を発生させる方法もある（例えば、非特許文献４参照）。このように、複数の方式において徐々にテラヘルツ信号の生成手法が提案されてきており、システム化の検討も進み始めている。

【0007】

図８は、現在検討されている集約局と張出局間の通信（例えば、非特許文献５参照）を示す図である。図８では、前述の集約局と張出局間との通信に、コアネットワーク等で実用化されているデジタルコヒーレント受信方式（例えば、非特許文献６参照）を利用したトランシーバを活用する。すなわち、集約局に、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ：Digital Signal Processer）を搭載した２芯デジタルコヒーレントトランシーバを配置する。２芯デジタルコヒーレントトランシーバは、一般的なデジタルコヒーレント方式のトランシーバである。

【0008】

下り通信では、集約局の２芯デジタルコヒーレントトランシーバが偏波多重光信号を送信する。張出局の偏波多重コヒーレントレシーバ（ＤＰ－Ｃｏｈ．Ｒｘ：Dual polarization Coherent receive）は、集約局から受信した偏波多重光信号を電気のベースバンド（ＢＢ）信号に変換する。張出局は、前述の電子回路を用いて生成した局部発振（ＬＯ：Local oscillator）信号により、ＢＢ信号の偏波多重光信号をテラヘルツ帯に変換し、Ｘ偏波及びＹ偏波の各偏波に対応するアンテナを介して送信する。上り通信では、張出局は、ユーザ端末から各アンテナにより受信したテラヘルツ帯の信号を同様にＬＯ信号によってベースバンドにダウンコンバートしたのち、偏波多重マッハツェンダー変調器（ＤＰ－ＭＺＮ：Dual polarization Mach-Zehnder modulator）により光信号に変換して集約局に送信する。これにより、既存のデジタルコヒーレントトランシーバを活用して高速信号を送受信することができるとともに、張出局における信号処理を除去できる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】日本電信電話株式会社、“アナログRoFを活用した多様な高周波数帯無線システムの効率的収容”、ＮＴＴ技術ジャーナル、2020年3月、p.15-17、[online]、［令和４年６月６日検索］、インターネット、<URL: https://journal.ntt.co.jp/wp-content/uploads/2020/05/JN20200315.pdf>

【非特許文献2】M. Fujishima, "Study on sub-terahertz-band wireless system with fiber-optic speed", Impact, vol. 2020, no. 1, pp. 41-43, Feb. 2020

【非特許文献3】Zhiming Huang, Jinxing Lu, Jingguo Huang, Bingbing Wang, Yun Hou, Xuemin Shen, Junhao Chu, "Terahertz generation from DFG and TPG configurations", 2011 International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, 2011.

【非特許文献4】H. Ito, T. Furuta, F. Nakajima, K. Yoshino, and T. Ishibashi, "Photonic Generation of Continuous THz Wave Using Uni-Traveling-Carrier Photodiode", Journal of Lightwave Technology, Vol.23, No.12, pp.4016-4021, 2005.

【非特許文献5】C. Castro, R. Elschner, T. Merkle, C. Schubert and R. Freund, "100 Gb/s Real-Time Transmission over a THz Wireless Fiber Extender Using a Digital-Coherent Optical Modem", 2020 Optical Fiber Communications Conference and Exhibition (OFC), 2020

【非特許文献6】OIF, "OIF-IC-TROSA-01.0", 2019年8月,［令和４年６月６日検索］, インターネット, <URL: https://www.oiforum.com/wp-content/uploads/OIF-IC-TROSA-01.0.pdf>

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

上述の技術では、張出局に、複雑な構成のデジタルコヒーレント受信器が必要である。加えて、張出局は、受信した信号をベースバンド信号に一度変換するため、アンテナとコヒーレント受信器間、および、アンテナと変調器間で、偏波ごとにＩ，Ｑの双方に分離した信号を扱わなくてはならない。従って、張出局に、アンプなどの必要な電気素子の数が増加する。

【0011】

上記事情に鑑み、本発明は、光により受信した信号を無線送信する装置の内部構成を簡易化することができる光無線通信システム、信号処理装置、無線通信装置、光無線通信方法、信号処理方法及び無線通信方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の一態様は、信号処理装置と無線通信装置とを有する光無線通信システムであって、前記信号処理装置は、第一周波数の光の偏波多重多値位相変調信号を生成する信号生成部と、前記信号生成部が生成した前記偏波多重多値位相変調信号と第二周波数の光とを合波した信号光を前記無線通信装置へ出力する合波部とを備え、前記無線通信装置は、前記合波部から受信した前記信号光を、第一偏波の信号光及び第二偏波の信号光に分離する分離部と、前記第一偏波の信号光及び前記第二偏波の信号光をそれぞれ前記第一周波数と前記第二周波数との差周波数の電気信号に変換し、変換された前記第一偏波の電気信号を第一アンテナから無線送信し、変換された前記第二偏波の電気信号を第二アンテナから送信する光電変換部とを備える。

【0013】

本発明の一態様は、第一周波数の光の偏波多重多値位相変調信号を生成する信号生成部と、前記信号生成部が生成した前記偏波多重多値位相変調信号と、前記第一周波数との差周波数が無線通信装置から送信される無線信号の周波数である第二周波数の光とを合波した信号光を前記無線通信装置へ出力する合波部と、二つの異なるアンテナにより受信した無線信号をそれぞれ中間周波数の第一受信信号及び第二受信信号に変換し、前記第一周波数から前記中間周波数だけ離れた第三周波数の光を、前記第一受信信号及び前記第二受信信号を用いて変調して生成した中間周波数の偏波多重多値位相変調信号を前記無線通信装置から受信し、受信した前記偏波多重多値位相変調信号を前記第一周波数の光を用いて復調する復調部と、を備える信号処理装置である。

【0014】

本発明の一態様は、信号処理装置から第一周波数の光の偏波多重多値位相変調信号と第二周波数の光とが合波された信号光を受信し、受信した前記信号光を第一偏波の信号光及び第二偏波の信号光に分離する分離部と、前記第一偏波の信号光及び前記第二偏波の信号光をそれぞれ前記第一周波数と前記第二周波数との差周波数の電気信号に変換し、変換された前記第一偏波の電気信号を第一アンテナから無線送信し、変換された前記第二偏波の電気信号を第二アンテナから送信する光電変換部と、第三アンテナが受信した無線信号を中間周波数の第一受信信号に変換し、第四アンテナが受信した無線信号を前記中間周波数の第二受信信号に変換する周波数変換部と、前記第一周波数から前記中間周波数だけ離れた第三周波数の光を、前記周波数変換部が変換した前記第一受信信号及び前記第二受信信号を用いて変調し、変調により生成された中間周波数の偏波多重多値位相変調信号を前記信号処理装置に送信する変調部と、を備える無線通信装置である。

【0015】

本発明の一態様は、信号処理装置と無線通信装置とを有する光無線通信システムにおける光無線通信方法であって、前記信号処理装置が、第一周波数の光の偏波多重多値位相変調信号を生成する信号生成ステップと、前記信号処理装置が、前記偏波多重多値位相変調信号と第二周波数の光とを合波した信号光を前記無線通信装置へ出力する合波ステップと、前記無線通信装置が、前記合波ステップにおいて出力された前記信号光を受信し、受信した前記信号光を第一偏波の信号光及び第二偏波の信号光に分離する分離ステップと、前記無線通信装置が、前記第一偏波の信号光及び前記第二偏波の信号光をそれぞれ前記第一周波数と前記第二周波数との差周波数の電気信号に変換し、変換された前記第一偏波の電気信号を第一アンテナから無線送信し、変換された前記第二偏波の電気信号を第二アンテナから送信する光電変換ステップと、を有する光無線通信方法である。

【0016】

本発明の一態様は、第一周波数の光の偏波多重多値位相変調信号を生成する信号生成ステップと、前記偏波多重多値位相変調信号と、前記第一周波数との差周波数が無線通信装置から送信される無線信号の周波数である第二周波数の光とを合波した信号光を前記無線通信装置へ出力する合波ステップと、二つの異なるアンテナにより受信した無線信号をそれぞれ中間周波数の第一受信信号及び第二受信信号に変換し、前記第一周波数から前記中間周波数だけ離れた第三周波数の光を、前記第一受信信号及び前記第二受信信号を用いて変調して生成した中間周波数の偏波多重多値位相変調信号を前記無線通信装置から受信し、受信した前記偏波多重多値位相変調信号を前記第一周波数の光を用いて復調する復調ステップと、を有する信号処理方法である。

【0017】

本発明の一態様は、信号処理装置から第一周波数の光の偏波多重多値位相変調信号と第二周波数の光とが合波された信号光を受信し、受信した前記信号光を第一偏波の信号光及び第二偏波の信号光に分離する分離ステップと、前記第一偏波の信号光及び前記第二偏波の信号光をそれぞれ前記第一周波数と前記第二周波数との差周波数の電気信号に変換し、変換された前記第一偏波の電気信号を第一アンテナから無線送信し、変換された前記第二偏波の電気信号を第二アンテナから送信する光電変換ステップと、第三アンテナが受信した無線信号を中間周波数の第一受信信号に変換し、第四アンテナが受信した無線信号を前記中間周波数の第二受信信号に変換する周波数変換ステップと、前記第一周波数から前記中間周波数だけ離れた第三周波数の光を、前記第一受信信号及び前記第二受信信号を用いて変調し、変調により生成された中間周波数の偏波多重多値位相変調信号を前記信号処理装置に送信する変調ステップと、を有する無線通信方法である。

【発明の効果】

【0018】

本発明により、光により受信した信号を無線送信する装置の内部構成を簡易化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１の実施形態による光無線通信システムの構成を示す図である。

【図2】同実施形態による無線端末の構成を示す図である。

【図3】第２の実施形態による光無線通信システムの構成を示す図である。

【図4】第２の実施形態の変形例による光無線通信システムの構成を示す図である。

【図5】第２の実施形態の変形例による光無線通信システムの構成を示す図である。

【図6】Ｃ－ＲＡＮ構成の無線通信システムの例を示す図である。

【図7】ＲｏＦ方式の光無線通信システムの例を示す図である。

【図8】集約局と張出局間の通信を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。

【0021】

本発明の実施形態の光無線通信システムは、集約局と、無線アンテナを有する張出局とが通信する構成である。集約局から無線端末への方向の下り通信のため、集約局は、光コヒーレント送受信器（ＴＲｘ）が生成した周波数ｆ１の光信号と、局部発振光源が出力した周波数ｆ２の光とを合波して張出局に送信する。張出局は、これら２波長の光の差周波に相当するテラヘルツ信号を送出する光電変換器を実装する。また、無線端末から集約局への方向の上り通信のため、張出局は、無線端末から受信したテラヘルツ信号をＩＦ（中間周波数：Intermediate frequency）帯に変換する。張出局は、変換されたＩＦ帯の信号を、集約局の光コヒーレント送受信器が用いる局部発振光源の発振波長に対してＩＦ帯周波数だけ離れた信号光波長を用いて集約局に送信する。これにより、集約局に既存の光コヒーレント送受信器を用いつつ、張出局の構成を簡易し、小型化及び経済化を図ることができる。

【0022】

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による光無線通信システム１００の構成図である。光無線通信システムは、集約局側装置２００と、張出局側装置３００とを備える。同図では張出局側装置３００を１台のみ示しているが、１台の集約局側装置２００に複数台の張出局側装置３００が接続され得る。光無線通信システム１００は、集約局側装置２００と張出局側装置３００とが２芯ファイバを介して同一波長の送受信号を通信するシステムである。

【0023】

集約局側装置２００と、張出局側装置３００とは、伝送路４０１及び伝送路４０２とにより接続される。伝送路４０１及び伝送路４０２はそれぞれ、２芯ファイバの異なるコアである。伝送路４０１及び伝送路４０２はそれぞれ、異なるファイバでもよい。ここでは、張出局側装置３００は、無線区間でテラヘルツ通信を行うことを想定するが、無線区間は任意の周波数帯でもよい。

【0024】

集約局側装置２００は、デジタルコヒーレント送受信器（ＴＲｘ）２１０と、局部発振光源２２０と、光合分波部２３０とを備える。デジタルコヒーレントＴＲｘ２１０には、既存の一般的な２芯のデジタルコヒーレントＴＲｘを用いることができる。デジタルコヒーレントＴＲｘ２１０は、ＤＰ（偏波多重：Dual Polarization）－ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：四位相変位変調）、ＤＰ－１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation：直交位相振幅変調）などの偏波多重の多値位相変調信号を送受信する。デジタルコヒーレントＴＲｘ２１０は、光源２１１と、光スプリッタ２１２と、ＤＳＰ２１３と、複数のデジタルアナログ変換部（ＤＡＣ：Digital Analog Converter）２１４と、偏波多重ＩＱ変調器２１５と、偏波ダイバーシティ受信器２１６と、複数のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ：Analog Digital Converter）２１７とを備える。複数のＤＡＣ２１４をＤＡＣｓ２１４と記載し、複数のＡＤＣ２１７をＡＤＣｓ２１７と記載する。

【0025】

光源２１１は、光源周波数ｆ１の光を出力する。光スプリッタ２１２は、光源２１１が出力した光を２分岐する。光スプリッタ２１２は、分岐した一方の光を偏波多重ＩＱ変調器２１５に出力し、分岐したもう一方の光を偏波ダイバーシティ受信器２１６に出力する。ＤＳＰ２１３は、デジタル信号のＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ成分の下り信号を生成し、ＤＡＣｓ２１４に出力する。ＸＩ成分及びＸＱ成分はそれぞれ、Ｘ偏波の同相（Ｉ）成分及び直交（Ｑ）成分であり、ＹＩ成分及びＹＱ成分はそれぞれ、Ｙ偏波の同相（Ｉ）成分及び直交（Ｑ）成分である。Ｘ偏波とＹ偏波とは直交する。ＤＡＣｓ２１４は、ＤＳＰ２１３が生成したＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ成分の各下り信号をデジタル信号からアナログ信号に変換して偏波多重ＩＱ変調器２１５に出力する。偏波多重ＩＱ変調器２１５は、光スプリッタ２１２から入力した光を、ＤＡＣｓ２１４が出力したＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ成分のアナログ信号を用いて変調し、光信号の偏波多重多値位相変調信号を生成する。偏波多重ＩＱ変調器２１５は、生成した下りの偏波多重多値位相変調信号を光合分波部２３０に出力する。

【0026】

偏波ダイバーシティ受信器２１６は、張出局側装置３００が出力したＩＦ信号の偏波多重多値位相変調信号を伝送路４０２から入力する。偏波ダイバーシティ受信器２１６は、偏波多重多値位相変調信号を、光スプリッタ２１２から入力した光信号を用いて復調し、上り信号のＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ成分を得る。偏波ダイバーシティ受信器２１６は、復調により得られたＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ成分の電気信号をＡＤＣｓ２１７に出力する。ＡＤＣｓ２１７はそれぞれ、入力したＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ成分の各電気信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換してＤＳＰ２１３に出力する。ＤＳＰ２１３は、ＡＤＣｓ２１７から受信した各成分の上り信号に復号等の受信処理を行ってデータを得る。

【0027】

局部発振光源２２０は、発振周波数ｆ２の局発光を発生する。発振周波数ｆ２は、光源２１１の光源周波数ｆ１に対し、張出局側装置３００における送信無線周波数ｆｃだけ離れた周波数である。光合分波部２３０は、デジタルコヒーレントＴＲｘ２１０が出力した信号光周波数ｆ１の偏波多重多値位相変調信号である下り信号と、局部発振光源２２０が出力した周波数ｆ２の局発光とを合波した信号光を伝送路４０１に出力する。

【0028】

集約局側装置２００が複数の張出局側装置３００と接続される場合、集約局側装置２００は、各張出局側装置３００に対応したデジタルコヒーレントＴＲｘ２１０、局部発振光源２２０及び光合分波部２３０の組を備える。なお、一つの局部発振光源２２０を、複数の張出局側装置３００それぞれに対応した光合分波部２３０と共通で用いてもよい。

【0029】

張出局側装置３００は、光受信部３１０と、アンテナ部３２０と、アンテナ部３３０と、光送信部３４０とを備える。光受信部３１０は、偏波分離素子３１１と、光電変換素子３１２－１と、光電変換素子３１２－２とを備える。アンテナ部３２０は、アンテナ３２１－１とアンテナ３２１－２とを備える。アンテナ部３３０は、アンテナ３３１－１と、アンテナ３３１－２とを備える。光送信部３４０は、ミキサ３４１－１と、ミキサ３４１－２と、発振器３４２と、逓倍器３４３と、光源３４４と、偏波多重ＩＱ変調器３４５とを備える。

【0030】

偏波分離素子３１１は、伝送路４０１を伝送した信号光を入力し、入力した信号光を直交するＸ偏波の信号光とＹ偏波の信号光とに分離する。偏波分離素子３１１は、Ｘ偏波の信号光を光電変換素子３１２－１に出力し、Ｙ偏波の信号光を光電変換素子３１２－２に出力する。光電変換素子３１２－１及び光電変換素子３１２－２は、前述のＵＴＣ－ＰＤや、共鳴トンネルダイオードである。光電変換素子３１２－ｉ（ｉ＝１，２）は、入力した信号光に合波されている周波数λ１の光信号を、入力した信号光に合波されている周波数λ２の光との間の差周波数｜λ２－λ１｜に相当する周波数ｆｃを含む周波数帯の電気信号に変換する。変換後の周波数帯は、例えば、テラヘルツ帯である。光電変換素子３１２－ｉは、周波数変換された電気信号を、アンテナ３２１－ｉに出力する。アンテナ３２１－ｉは、光電変換素子３１２－ｉから入力した電気信号を無線送信する。

【0031】

アンテナ３２１－ｉ（ｉ＝１，２）は、無線信号を受信し、受信した無線信号をミキサ３４１－ｉに出力する。アンテナ３２１－１が受信する無線信号は、テラヘルツ波のＸ偏波の多値位相変調信号であり、アンテナ３２１－２が受信する無線信号は、テラヘルツ波のＹ偏波の多値位相変調信号である。発振器３４２は、周波数ｆｄの局部発振信号（ＬＯ：Local Oscillation Signal）を出力する。逓倍器３４３は、発振器３４２が出力した周波数ｆｄの局部発振信号を、Ａ逓倍（Ａは１以上の整数）した周波数Ａｆｄの局部発振信号に変換して、ミキサ３４１－１及び３４１－２に出力する。集約局側装置２００のデジタルコヒーレントＴＲｘ２１０が有する光源２１１の周波数Ａｆｄは、光源周波数ｆ１に対し、Ｐ［ＧＨｘ］離れた周波数である。

【0032】

ミキサ３４１－ｉ（ｉ＝１，２）は、アンテナ３３１－ｉから入力した信号を、逓倍器３４３から入力した周波数Ａｆｄの局部発振信号によりダウンコンバートして、周波数Ｐを含むＩＦ帯の信号に変換する。ミキサ３４１－ｉは、ダウンコンバートした信号を偏波多重ＩＱ変調器３４５に出力する。光源３４４は、周波数ｆ３の光を発生する。周波数ｆ３と、集約局側装置２００のデジタルコヒーレントＴＲｘ２１０が有する光源２１１の光源周波数ｆ１との差周波はＰである。偏波多重ＩＱ変調器３４５は、光源３４４から入力した光を、ミキサ３４１－１から入力された信号と、ミキサ３４１－２から入力された信号とにより変調してＩＦ帯の偏波多重多値位相変調信号を生成する。偏波多重ＩＱ変調器３４５は、生成した多値位相変調信号を伝送路４０２に出力する。

【0033】

なお、張出局側装置３００が逓倍器３４３を設けず、ミキサ３４１－１、ミキサ３４１－２においてダウンコンバートに用いられる周波数の光を発振器３４２が直接送出してもよい。また、十分な送信強度を確保するため、張出局側装置３００は、偏波分離素子３１１の前段に光増幅器を有してもよく、アンテナ３２１－１、３２１－２の前段に電気増幅器を有してもよい。また、ミキサ３４１－１、３４１－２の後段に、偏波多重ＩＱ変調器３４５の変調振幅に合わせて、電気の増幅器が配置されてもよい。

【0034】

光無線通信システム１００は、以下のように下り通信を行う。集約局側装置２００の光スプリッタ２１２は、光源２１１が出力した周波数ｆ１の光を分岐する。ＤＳＰ２１３は、ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ成分の下り信号を生成する。ＤＡＣｓ２１４は、生成されたＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ成分の各下り信号をデジタル信号からアナログ信号に変換する。偏波多重ＩＱ変調器２１５は、光スプリッタ２１２から入力した光を、ＤＡＣｓ２１４が出力したＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ成分のアナログ信号を用いて変調し、偏波多重多値位相変調信号を生成する。光合分波部２３０は、偏波多重ＩＱ変調器２１５が生成した周波数ｆ１の偏波多重多値位相変調信号と、局部発振光源２２０が出力した周波数ｆ２の局発光とを合波した信号光を伝送路４０１に出力する。

【0035】

張出局側装置３００の偏波分離素子３１１は、伝送路４０１を伝送した信号光を入力する。偏波分離素子３１１は、入力した信号光をＸ偏波の信号光とＹ偏波の信号光とに分離し、それぞれを光電変換素子３１２－１、３１２－２に出力する。光電変換素子３１２－１は、Ｘ偏波の信号光を、周波数ｆｃを含む周波数帯の電気信号に変換する。同様に、光電変換素子３１２－２は、Ｙ偏波の信号光を、周波数ｆｃを含む周波数帯の電気信号に変換する。周波数ｆｃは、信号光に合波されている周波数λ１の光信号と周波数λ２の光との間の差周波数｜λ２－λ１｜に相当する。アンテナ３２１－１、３２１－２はそれぞれ、光電変換素子３１２－１、３１２－２から入力したテラヘルツ帯の電気信号を無線送信する。

【0036】

光無線通信システム１００は、以下のように上り通信を行う。張出局側装置３００のアンテナ３２１－１は、テラヘルツ波のＸ偏波の多値位相変調信号である無線信号を受信すし、アンテナ３２１－２は、テラヘルツのＹ偏波の多値位相変調信号である無線信号を受信する。逓倍器３４３は、発振器３４２が出力した周波数ｆｄの局部発振信号をＡ逓倍（Ａは１以上の整数）し、ミキサ３４１－１及び３４１－２に出力する。ミキサ３４１－１、３４１－２はそれぞれ、アンテナ３３１－１、３３１－２から入力した信号を、逓倍器３４３から入力した局部発振信号によりダウンコンバートして、周波数Ｐを含むＩＦ帯の信号に変換する。偏波多重ＩＱ変調器３４５は、光源３４４から入力した周波数ｆ３の光を、ミキサ３４１－１から入力された信号と、ミキサ３４１－２から入力された信号とにより変調してＩＦ帯の偏波多重多値位相変調信号を生成する。偏波多重ＩＱ変調器３４５は、生成した多値位相変調信号を伝送路４０２に出力する。

【0037】

集約局側装置２００の偏波ダイバーシティ受信器２１６は、張出局側装置３００が出力した偏波多重多値位相変調信号を伝送路４０２から入力する。偏波ダイバーシティ受信器２１６は、偏波多重多値位相変調信号を、光スプリッタ２１２から入力した周波数ｆ１の光を用いて復調し、ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ成分の電気信号を得る。ＡＤＣｓ２１７はそれぞれ、ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ成分の各電気信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。ＤＳＰ２１３は、デジタル信号に変換された各成分の上り信号に受信処理を行ってデータを得る。

【0038】

上記のように、下り通信を行う際、集約局側装置２００の局部発振光源２２０は、デジタルコヒーレントＴＲｘ２１０が出力する光信号の周波数ｆ１に対して、張出局側装置３００が送信する無線信号の周波数ｆｃだけ離れた発振周波数ｆ２で発光する。この時、周波数ｆ１に対する周波数差ｆｃの符号は、正負どちらの値を用いてもよい。すなわち、ｆ２＝ｆ１－ｆｃでもよく、ｆ２＝ｆ１＋ｆｃでもよい。張出局側装置３００の光電変換素子３１２－１、３１２－２は、この周波数差ｆｃに対応する周波数帯の電気信号を出力し、アンテナ３２１－１、３２１－２から送信する。本実施形態の構成によれば、張出局側装置３００にコヒーレント受信器のような複雑な機器を配置することなく、光信号をテラヘルツ帯信号に変換できる。

【0039】

また、上り通信では、張出局側装置３００のアンテナ３３１－１、３３１－２で受信した任意の周波数の無線信号を、ミキサ３４１－１、３４１－２によってＩＦ帯にダウンコンバートし、偏波多重ＩＱ変調器３４５により変調してＩＦ帯で集約局側装置２００に伝送する。張出局側装置が無線により受信した信号をＢＢ帯にダウンコンバートする従来方式では、偏波多重ＩＱ変調器に入力する信号として、各偏波に対応するＩＱ信号が必要となる。一方、本実施形態では張出局側装置３００から集約局側装置２００までＩＦ帯伝送のため、張出局側装置３００は、Ｘ、Ｙ偏波それぞれに対応する信号のみを偏波多重ＩＱ変調器に入力すればよい。よって、要求される電気素子が従来技術の半分となる。一方、ＩＦ帯に相当する電気帯域が必要となる。

【0040】

本実施形態を実現するにあたって、重要となるのが信号波長の設定である。下り通信では、前述の通りテラヘルツ周波数に相当する周波数差ｆｃを光源２１１が出力する光と、局部発振光源２２０が出力する局発光との間に設け、光電変換素子３１２－１、３１２－２の特性によりテラヘルツ帯に変換する。上り通信では、前述の通り、張出局側装置３００から集約局側装置２００へはＩＦ帯での信号の送信を想定している。この時、一般的なデジタルコヒーレント受信用ＴＲｘでは、ベースバンド信号受信を前提としている。しかし、図１に示すようにＩＦ帯信号を送信した場合、光区間では光中心波長ｆ３からＩＦ周波数Ｐ［ＧＨｘ］分離れた位置に変調スペクトルが発生する。したがって、デジタルコヒーレントＴＲｘ２１０を対向に配置する構成のように、張出局側装置３００の光源周波数ｆ３と、集約局の光源周波数ｆ１とが一致している場合は受信することができない。

【0041】

そこで、本実施形態では、集約局側装置２００の光源周波数ｆ１に対し、±Ｐ［ＧＨｚ］離れた発振波長で張出局側装置３００の光源３４４を動作させる。これにより、偏波ダイバーシティ受信器２１６は、ＩＦ帯に存在する変調スペクトルを、光源の波長差を利用してＢＢ信号に変更する。これにより、ＩＦ帯信号を集約局側装置２００の構成を変えることなく受信可能となる。このとき、受信後のＤＳＰ２１３で補償可能な周波数オフセット量以下となるような波長制御精度が必要となる。図１に示す構成では、変調スペクトルのうち上側、もしくは、下側のスペクトルのみを利用するため、ＳＮ（信号／ノイズ非）が低下する。これを回避するため、偏波多重ＩＱ変調器３４５は、ＳＳＢ（Single side band）変調をかけてもよい。

【0042】

図２は、本実施形態における無線端末５００の構成例を示す図である。無線端末５００は、アンテナ５１１－１、アンテナ５１１－２、ミキサ５１２－１、ミキサ５１２－２、発振器５１３、逓倍器５１４、複数のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）５１５、ＤＳＰ５３１、複数のデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）５５１、ミキサ５５２－１、ミキサ５５２－２、発振器５５３、逓倍器５５４、アンテナ５５５－１、アンテナ５５５－２を有する。複数のＡＤＣ５１５を、ＡＤＣｓ５１５と記載し、複数のＤＡＣ５５１を、ＤＡＣｓ５５１と記載する。

【0043】

アンテナ５１１－ｉ（ｉ＝１，２）は、張出局側装置３００のアンテナ３２１－ｉが送信したテラヘルツ波の無線信号を受信し、受信した無線信号をミキサ５１２－ｉに出力する。発振器５１３は、局部発振信号を出力する。逓倍器５１４は、発振器５１３が出力した局部発振信号を、逓倍した周波数の局部発振信号に変換して、ミキサ５１２－１及び５１２－２に出力する。ミキサ５１２－ｉ（ｉ＝１，２）は、アンテナ５１１－ｉから入力した受信信号を、逓倍器５１４から入力した局部発振信号によりダウンコンバートして、ＡＤＣｓ５１５に出力する。ＡＤＣｓ５１５は、ミキサ５１２－１から入力した受信信号及びミキサ５１２－２から入力した受信信号をそれぞれ、デジタル信号からアナログ信号に変換してＤＳＰ５３１に出力する。ＤＳＰ５３１は、ＡＤＣｓ５１５から入力した受信信号に受信処理を行って、集約局側装置２００が送信したデータを得る。

【0044】

また、ＤＳＰ５３１は、アンテナ５５５－１及びアンテナ５５５－２のそれぞれから送信する上りの送信信号を生成し、ＤＡＣｓ５５１に出力する。ＤＡＣｓ５５１は、ＤＳＰ５３１から入力した送信信号をそれぞれデジタル信号からアナログ信号に変換する。ＤＡＣｓ５５１は、アンテナ５５５－ｉ（ｉ＝１，２）から送信する送信信号をミキサ５５２－ｉに出力する。発振器５５３は、局部発振信号を出力する。逓倍器５５４は、発振器５５３が出力した局部発振信号を、逓倍した周波数の局部発振信号に変換して、ミキサ５５２－１及び５５２－２に出力する。ミキサ５５２－１及びミキサ５５２－２は、ＤＡＣｓ５５１から入力した信号を、逓倍器５５４から入力した局部発振信号によりアップコンバートして、無線信号の周波数帯の送信信号に変換する。ミキサ５５２－ｉ（ｉ＝１，２）は、アップコンバートした送信信号をアンテナ５５５－ｉに出力する。アンテナ５５５－ｉは、ミキサ５５２－ｉから入力した送信信号を無線送信する。

【0045】

上記のように、無線端末５００は、張出局側装置３００から受信した無線信号を、任意の周波数に変換したのち、ＡＤ（アナログデジタル）変換する。送信時も同様に、無線端末５００は、任意の周波数の送信信号をＤＡ（デジタルアナログ）変換した後、ミキサ５５２－１、５５２－２により無線信号の周波数帯に変換する。

【0046】

なお、集約局側装置２００が送受信する信号のフォーマットは光のトランシーバにおける信号フォーマットに準拠するため、無線端末５００に、同様の機能を有するＤＳＰを搭載する必要がある。

【0047】

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態の光無線通信システムは、第１の実施形態において説明した通り、光の発振周波数を制御することにより、任意の周波数帯の電気信号を生成及び受信する。したがって、発振周波数の設定が重要となる。一般的に、デジタルコヒーレント送受信器は波長変更機能を有する。そこで、第２の実施形態では、外部情報伝達経路から与えられた無線区間の周波数に基づいて、各種光源の周波数を設定可能とする。第２の実施形態を、上述した第１の実施形態との差分を中心に説明する。

【0048】

図３は、第２の実施形態の光無線通信システム１０１の構成図である。図３において、図１に示す第１の実施形態による光無線通信システム１００と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。光無線通信システム１０１は、集約局側装置２０１と張出局側装置３０１とを備える。張出局側装置３０１及び無線端末５０１は、第１の実施形態の無線端末５００及び張出局側装置３００と同様に無線通信する。さらに、集約局側装置２０１及び張出局側装置３０１は、無線端末５０１と制御信号伝達経路６００により接続される。

【0049】

集約局側装置２０１が、図１に示す第１の実施形態の集約局側装置２００と異なる点は、周波数制御部２５０をさらに備える点である。周波数制御部２５０は、無線区間周波数情報を取得する。無線区間周波数情報は、張出局側装置３０１と無線端末５０１との間の無線区間に使用される周波数を示す。例えば、周波数制御部２５０は、無線端末５０１から制御信号伝達経路６００を介して無線区間周波数情報を受信する。あるいは、周波数制御部２５０は、無線端末５０１とは異なる外部装置から外部情報伝達経路を介して無線区間周波数情報を受信してもよく、予め無線区間周波数情報を保持してもよい。この場合、集約局側装置２０１は、無線端末５０１と接続されていなくてもよい。周波数制御部２５０は、受信した無線区間周波数情報が示す下りの無線区間の周波数ｆｃを用いて、自装置のデジタルコヒーレントＴＲｘ２１０が出力する信号の周波数ｆ１と、局部発振光源２２０の発振周波数ｆ２とを決定する。すなわち、周波数制御部２５０は、ｆｃ＝｜ｆ１－ｆ２｜となるように周波数ｆ１及び発振周波数ｆ２を決定する。なお、周波数ｆ１又は発振周波数ｆ２は固定でもよい。周波数制御部２５０は、決定した周波数ｆ１をデジタルコヒーレントＴＲｘ２１０に設定し、決定した発振周波数ｆ２を局部発振光源２２０に設定する。

【0050】

張出局側装置３０１が、図１に示す第１の実施形態の張出局側装置３００と異なる点は、周波数制御部３５０をさらに備える点である。周波数制御部３５０は、無線区間周波数情報と、集約局側装置周波数情報との一方又は両方を取得する。集約局側装置周波数情報は、集約局側装置２０１のデジタルコヒーレントＴＲｘ２１０が有する光源２１１の周波数ｆ１、及び、局部発振光源２２０の発振周波数ｆ２を示す。なお、集約局側装置周波数情報は、局部発振光源２２０の発振周波数ｆ２の情報を含まなくてもよい。例えば、周波数制御部３５０は、無線端末５０１から制御信号伝達経路６００を介して無線区間周波数情報を受信する。あるいは、周波数制御部３５０は、無線端末５０１とは異なる外部装置から外部情報伝達経路を介して無線区間周波数情報を受信してもよく、予め無線区間周波数情報を保持してもよい。この場合、張出局側装置３０１は、無線端末５０１と接続されていなくてよい。また、周波数制御部３５０は、外部装置から外部情報伝達経路を介して集約局側装置周波数情報を受信してもよい。あるいは、周波数制御部３５０は、集約局側装置周波数情報を受信する代わりに、集約局側装置２０１の周波数制御部２５０と同様のアルゴリズムにより無線区間周波数情報に基づいて光源２１１の周波数ｆ１、及び、局部発振光源２２０の発振周波数ｆ２を算出してもよい。

【0051】

周波数制御部３５０は、光源２１１の周波数ｆ１と、上りの無線区間の周波数とに基づいて、発振器３４２の周波数ｆｄ及び光源３４４の周波数ｆ３を決定する。すなわち、周波数制御部３５０は、周波数ｆ１と周波数ｆ３との差周波が、周波数Ａｆｄと上りの無線区間の周波数とに基づいて得られる無線信号のダウンコンバート後の周波数Ｐとなるように周波数ｆｄ及び周波数ｆ３を決定する。周波数制御部３５０は、決定した周波数ｆｄを発振器３４２に設定し、周波数ｆ３を光源３４４に設定する。なお、周波数制御部３５０は、光送信部３４０からの送信周波数を外部から取得し、送信周波数に基づいて周波数ｆｄ及び周波数ｆ３を光送信部３４０に設定してもよい。

【0052】

無線端末５０１が、図２に示す第１の実施形態の無線端末５００と異なる点は、制御信号送信部５６０をさらに備える点である。制御信号送信部５６０は、集約局側装置２０１及び張出局側装置３０１に、制御信号伝達経路６００を介して無線区間周波数情報を送信する。

【0053】

図４は、第２の実施形態の変形例の光無線通信システム１０２の構成図である。図４において、図１に示す第１の実施形態による光無線通信システム１００と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。光無線通信システム１０２は、集約局側装置２０２と、張出局側装置３０２とを備える。集約局側装置２０２が、図１に示す第１の実施形態の集約局側装置２００と異なる点は、周波数制御部２６０をさらに備える点である。また、張出局側装置３０２が、図１に示す第１の実施形態の張出局側装置３００と異なる点は、周波数制御部３６０をさらに備える点である。張出局側装置３０２の周波数制御部２６０と、張出局側装置３０２の周波数制御部３６０とは、制御情報伝達経路６０１を介して制御情報を送受信する。

【0054】

集約局側装置２０２の周波数制御部２６０は、図３に示す集約局側装置２０１の周波数制御部２５０と同様に無線区間周波数情報を取得し、無線区間周波数情報が示す無線区間の周波数ｆｃを用いて、自装置のデジタルコヒーレントＴＲｘ２１０が出力する信号の周波数ｆ１と、局部発振光源２２０の発振周波数ｆ２とを決定する。周波数制御部２６０は、制御情報伝達経路６０１を介して、張出局側装置３０２の周波数制御部３６０へ制御情報を通知する。制御情報は、集約局側装置周波数情報、又は、無線区間周波数情報及び集約局側装置周波数情報である。張出局側装置３０２の周波数制御部３６０は、受信した制御情報を用いて、図３に示す張出局側装置３０１の周波数制御部３５０と同様の処理を行う。

【0055】

なお、制御情報の伝達経路として、例えば参考文献１に記載のように、外部強度変調器を用いて制御情報を主信号に重畳し、張出局側装置の受信器で選択受信するＡＭＣＣ（Auxiliary Management and Control Channel）信号を利用してもよい。

【0056】

（参考文献１）Ryo Igarashi, Ryo Koma, Kazutaka Hara, Kazuaki Honda, Jun-ichi Kani, and Tomoaki Yoshida, "Simultaneous Reception of ASK-based AMCC Signals and QPSK Signals with Single Coherent Receiver", 2021 Optical Fiber Communications Conference and Exhibition (OFC), 2021

【0057】

図５は、第２の実施形態の変形例の光無線通信システム１０３の構成図である。図５において、図１に示す第１の実施形態による光無線通信システム１００と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。光無線通信システム１０３は、集約局側装置２０３と、張出局側装置３０３とを備える。集約局側装置２０３と、張出局側装置３０３とは、ＡＭＣＣ信号により制御信号を送受信する。ＡＭＣＣ信号は、低周波の信号であり、主信号に重畳されて伝送される。

【0058】

集約局側装置２０３が、図１に示す第１の実施形態の集約局側装置２００と異なる点は、周波数制御部２７０及び強度変調器２７１をさらに備える点である。周波数制御部２７０は、図３に示す集約局側装置２０１の周波数制御部２４０と同様の処理を行う。ただし、周波数制御部２７０は、張出局側装置３０２に送信する制御情報を強度変調器２７１に出力する。強度変調器２７１は、周波数制御部２７０から入力した制御情報を設定したＡＭＣＣ信号を、光合分波部２３０が出力した信号光に重畳する。強度変調器２７１は、ＡＭＣＣ信号が重畳された信号光を伝送路４０１に出力する。制御情報は、無線区間周波数情報、又は、無線区間周波数情報及び集約局側装置周波数情報である。

【0059】

張出局側装置３０３が、図１に示す第１の実施形態の張出局側装置３００と異なる点は、光合分波部３７１と、ＡＭＣＣ信号受信部３７２と、周波数制御部３７３とをさらに備える点である。光合分波部３７１は、伝送路４０１を伝送した信号光を入力し、波長により分波する。光合分波部３７１は、ＡＭＣＣ信号が設定されている波長の信号光をＡＭＣＣ信号受信部３７２に出力し、主信号が設定されている波長の信号光を光受信部３１０に出力する。ＡＭＣＣ信号受信部３７２は、光合分波部３７１から入力した信号光からＡＭＣＣ信号を検出し、ＡＭＣＣ信号に設定されている制御情報を周波数制御部３７３に出力する。周波数制御部３７３は、ＡＭＣＣ信号受信部３７２から入力した制御情報を用いて、図３に示す張出局側装置３０１の周波数制御部３５０と同様の処理を行う。

【0060】

上述した集約局側装置２０１、集約局側装置２０２、集約局側装置２０３、張出局側装置３０１、張出局側装置３０２、及び、張出局側装置３０３はそれぞれ、バスで接続されたプロセッサやメモリや補助記憶装置などを備え、プロセッサがプログラムを実行することによって周波数制御部２５０、周波数制御部２６０、周波数制御部２７０、周波数制御部３５０、周波数制御部３６０、及び、周波数制御部３７３の機能を実現してもよい。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）である。なお、周波数制御部２５０、周波数制御部２６０、周波数制御部２７０、周波数制御部３５０、周波数制御部３６０、及び、周波数制御部３７３の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。周波数制御部２５０、周波数制御部２６０、周波数制御部２７０、周波数制御部３５０、周波数制御部３６０、及び、周波数制御部３７３のプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。周波数制御部２５０、周波数制御部２６０、周波数制御部２７０、周波数制御部３５０、周波数制御部３６０、及び、周波数制御部３７３のプログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

【0061】

上述の実施形態によれば、光無線通信システムは、信号処理装置と無線通信装置とを有する。例えば、信号処理装置は、実施形態の集約局側装置２００、２０１、２０２、２０３に対応し、無線通信装置は、実施形態の張出局側装置３００、３０１、３０２、３０３に対応する。信号処理装置は、信号生成部と、合波部とを備える。例えば、信号生成部が、実施形態の偏波多重ＩＱ変調器２１５に対応し、合波部は、実施形態の光合分波部２３０に対応する。信号生成部は、第一周波数ｆ１の光の偏波多重多値位相変調信号を生成する。合波部は、信号生成部が生成した偏波多重多値位相変調信号と第二周波数ｆ２の光とを合波した信号光を無線通信装置へ出力する。無線通信装置は、分離部と、光電変換部とを備える。例えば、分離部は、実施形態の偏波分離素子３１１に対応し、光電変換部は、実施形態の光電変換素子３１２－１、３１２－２に対応する。分離部は、合波部から受信した信号光を、第一偏波の信号光及び第二偏波の信号光に分離する。光電変換部は、第一偏波の信号光及び第二偏波の信号光をそれぞれ第一周波数ｆ１と第二周波数ｆ２との差周波数ｆｃの電気信号に変換し、変換された第一偏波の電気信号を第一アンテナから無線送信し、変換された第二偏波の電気信号を第二アンテナから送信する。例えば、第一アンテナ、及び、第二アンテナは、実施形態のアンテナ３３１－１、３３１－２に対応する。

【0062】

前記無線通信装置は、周波数変換部と、変調部とをさらに備えてもよい。例えば、周波数変換部は、実施形態のミキサ３４１－１、３４１－２に対応し、変調部は、実施形態の偏波多重ＩＱ変調器３４５に対応する。周波数変換部は、第三アンテナが受信した無線信号を中間周波数Ｐの第一受信信号に変換し、第四アンテナが受信した無線信号を中間周波数Ｐの第二受信信号に変換する。変調部は、第一周波数ｆ１から中間周波数Ｐだけ離れた第三周波数ｆ３の光を、周波数変換部が変換した第一受信信号及び第二受信信号を用いて変調し、変調により生成された中間周波数の偏波多重多値位相変調信号を信号処理装置に送信する。信号処理装置は、復調部を備える。例えば、復調部は、実施形態の偏波ダイバーシティ受信器２１６に対応する。復調部は、変調部から受信した偏波多重多値位相変調信号を第一周波数ｆ１の光を用いて復調する。

【0063】

第一アンテナ及び第二アンテナはそれぞれ、電気信号をテラヘルツ帯により無線送信し、第三アンテナ及び第四アンテナはそれぞれテラヘルツ帯の無線信号を受信してもよい。

【符号の説明】

【0064】

１００、１０１、１０２、１０３ 光無線通信システム
２００、２０１、２０２、２０３ 集約局側装置
２１０ デジタルコヒーレント送受信器
２１１ 光源
２１２ 光スプリッタ
２１４ デジタルアナログ変換部
２１５ 偏波多重ＩＱ変調器
２１６ 偏波ダイバーシティ受信器
２１７ アナログデジタル変換器
２２０ 局部発振光源
２３０ 光合分波部
２４０、２５０、２６０、２７０ 周波数制御部
２７１ 強度変調器
３００、３０１、３０２、３０３ 張出局側装置
３１０ 光受信部
３１１ 偏波分離素子
３１２－１、３１２－２ 光電変換素子
３２０ アンテナ部
３２１－１、３２１－２ アンテナ
３３０ アンテナ部
３３１－１、３３１－２ アンテナ
３４０ 光送信部
３４１－１、３４１－２ ミキサ
３４２ 発振器
３４３ 逓倍器
３４４ 光源
３４５ 偏波多重ＩＱ変調器
３５０、３６０、３７３ 周波数制御部
３７１ 光合分波部
３７２ ＡＭＣＣ信号受信部
４０１、４０２ 伝送路
５００、５０１ 無線端末
５１１－１、５１１－２、５５５－１、５５５－２ アンテナ
５１２－１、５１２－２、５５２－１、５５２－２ ミキサ
５１３、５５３ 発振器
５１４、５５４ 逓倍器
５１５ アナログデジタル変換器
５５１ デジタルアナログ変換器
５６０ 制御信号送信部
６００ 制御信号伝達経路
６０１ 制御情報伝達経路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】