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公開番号2024119567
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-03
出願番号2023026561
出願日2023-02-22
発明の名称光伝送方法および光伝送装置
出願人国立大学法人東北大学
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H04B 10/2575 20130101AFI20240827BHJP(電気通信技術)
要約【課題】基地局ベースバンド部とアンテナ無線部との間で無線信号を、簡便な構成且つ高い品質を保持したまま、光ファイバ伝送路を介して伝送する。
【解決手段】地局ベースバンド部とアンテナ無線部との間で、光ファイバ伝送路を介して無線信号を含む信号光伝送させるための光伝送方法において、
前記光ファイバ伝送路を伝送後の前記信号光を前記アンテナ無線部に配置された局発光源からの前記信号光と90度位相が異なる局発光と干渉させることでホモダイン検波を行い、ホモダイン検波された前記無線信号をA/D変換回路によりデジタル信号に変換し、
前記デジタル信号をデジタル信号処理回路によりキャリヤ位相再生、信号歪み補償、ならびに前方誤り訂正を行うことを特徴とする光伝送方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基地局ベースバンド部とアンテナ無線部との間で、光ファイバ伝送路を介して無線信号を含む信号光伝送させるための光伝送方法において、
前記光ファイバ伝送路を伝送後の前記信号光を前記アンテナ無線部に配置された局発光源からの前記信号光と９０度位相が異なる局発光と干渉させることでホモダイン検波を行い、ホモダイン検波された前記無線信号をＡ／Ｄ変換回路によりデジタル信号に変換し、
前記デジタル信号をデジタル信号処理回路によりキャリヤ位相再生、信号歪み補償、ならびに前方誤り訂正を行うことを特徴とする光伝送方法。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記基地局ベースバンド部において、前記信号光は、ベースバンドのアナログ信号に前記無線信号を重畳したものであって、前記無線信号は、光へのフォーマット変換を用いず前記ベースバンドのアナログ信号により光変調を行うことを特徴とする請求項１記載の光伝送方法。
【請求項３】
前記信号光に光位相同期用のパイロットトーン信号を重畳することを特徴とする請求項１に記載の光伝送方法。
【請求項４】
前記アンテナ無線部において、注入同期法を用いて前記信号光と前記局発光との間の光位相同期を行うことを特徴とする請求項３記載の光伝送方法。
【請求項５】
前記注入同期法は、前記信号光を前記光ファイバ伝送路で分岐し、前記分岐された一方の前記信号光から、前記パイロットトーン信号を抽出し、前記パイロットトーン信号を前記局発光源に注入して、前記局発光を生成することを特徴とする請求項４記載の光伝送方法。
【請求項６】
前記アンテナ無線部において、光位相同期ループを用いて前記信号光と前記局発光との間の光位相同期を行うことを特徴とする請求項３記載の光伝送方法。
【請求項７】
前記光位相同期ループは、前記ホモダイン検波された前記無線信号を一部分岐し、前記分岐された前記検波された無線信号から、前記パイロットトーン信号を抽出し、前記パイロットトーン信号を前記局発光源に注入して、前記局発光を生成することを特徴とする請求項６記載の光伝送方法。
【請求項８】
前記光ファイバ伝送路を伝送中に生じた符号誤りおよび前記アンテナ無線部を伝送中に生じた符号誤りに対し、前記デジタル信号処理回路で一括して前記信号歪み補償及び前記前方誤り訂正を行うことを特徴とする請求項１記載の光伝送方法。
【請求項９】
基地局ベースバンド部と、
局発光源を有するホモダイン検波回路、Ａ／Ｄ変換回路及びデジタル信号処理回路、を備えたアンテナ無線部と、前記基地局ベースバンド部から前記アンテナ無線部へ、無線信号を含む信号光を伝送させる光ファイバ伝送路と、を備え、
前記基地局ベースバンド部は、前記信号光を生成し、
前記アンテナ無線部は、前記光ファイバ伝送路を伝送後の前記信号光を、前記ホモダイン検波回路において、前記局発光源からの前記信号光と９０度位相が異なる局発光と干渉させることでホモダイン検波を行い、ホモダイン検波された前記無線信号を前記Ａ／Ｄ変換回路によりデジタル信号に変換し、前記デジタル信号処理回路は、前記デジタル信号をキャリヤ位相再生、信号歪み補償、ならびに前方誤り訂正を行うことを特徴とする光伝送装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線アクセスネットワークにおいて基地局とアンテナとの間で無線信号を、光ファイバ伝送路を介して伝送させるための光伝送方法に関するものである。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
モバイルデータトラフィックが年率３０％で増大を続けている中、Ｂｅｙｏｎｄ５Ｇもしくは６Ｇに向けて無線アクセスネットワークの高速化を図るために、キャリヤ周波数のミリ波・テラヘルツ波への高周波数化やスモールセル化が検討されている。スモールセル化を実現するためには、無線基地局から各セルに配置された多数のアンテナに大容量データを配信するための経済性の高いモバイルフロントホール伝送技術が重要な基盤となる。
【０００３】
最近のモバイルフロントホールにおいては、ＣＰＲＩ（ＣｏｍｍｏｎＰｕｂｌｉｃＲａｄｉｏＩｎｔｅｒｆａｃｅ）またはｅＣＰＲＩ（ｅｖｏｌｖｅｄＣＰＲＩ）と呼ばれる方式により無線信号をデジタルサンプリングして光ファイバ伝送するデジタルＲｏＦ（ＲａｄｉｏｏｖｅｒＦｉｂｅｒ）方式が主に用いられている（例えば、非特許文献１、非特許文献２。デジタルサンプリングされた無線信号は、ＯＯＫ（ＯｎＯｆｆＫｅｙｉｎｇ）と呼ばれる０と１の２値の強度変調、もしくはＰＡＭ（ＰｕｌｓｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と呼ばれる多値振幅変調により光信号に変換される。また、光の振幅と位相の両方を多値変調するＱＡＭ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と呼ばれるデジタルコヒーレント伝送方式を用いることによりさらなる高速伝送が可能である。デジタルコヒーレント伝送技術は、その復調においてデジタル信号処理回路（ＤＳＰ：ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いることから、ファイバ中の分散・非線形補償あるいは前方誤り訂正（ＦＥＣ：ＦｏｒｗａｒｄＥｒｒｏｒＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）がソフトウェアにより容易に実現できる。そのため複雑な信号処理をＤＳＰで実装できる点が優れた特徴である。
【０００４】
一方、無線信号をデジタルサンプリングせず直接光に乗せて伝送する手法として、アナログＲｏＦが知られている。アナログＲｏＦは、無線信号をサブキャリアに乗せてアナログ波形として伝送する方式（例えば、非特許文献３）と、無線信号の振幅と位相を光の振幅と位相に乗せて伝送する方式（例えば、非特許文献４）に大別される。光ファイバ伝送後の光信号は、前者の場合は直接検波、後者の場合はヘテロダイン検波により、そのまま無線信号に変換することが出来る。このようにアナログＲｏＦはＡ／Ｄ変換、Ｄ／Ａ変換を用いないため、簡素で安価な構成でモバイルフロントホールを実現できる点が特徴である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
“ＣｏｍｍｏｎＰｕｂｌｉｃＲａｄｉｏＩｎｔｅｒｆａｃｅ（ＣＰＲＩ）；ＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ“，［ｏｎｌｉｎｅ］，ＣＰＲＩＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｖ７．０，ＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｐｏｒｔ，２０１５，［令和５年２月１７日検索］，インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｐｒｉ．ｉｎｆｏ／ｄｏｗｎｌｏａｄｓ／ＣＰＲＩ＿ｖ＿７＿０＿２０１５－１０－０９．ｐｄｆ＞
“ＣｏｍｍｏｎＰｕｂｌｉｃＲａｄｉｏＩｎｔｅｒｆａｃｅ：ｅＣＰＲＩＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ“，［ｏｎｌｉｎｅ］，ｅＣＰＲＩＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｖ１．０，ＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｐｏｒｔ，２０１７，［令和５年２月１７日検索］，インターネット＜ＵＲＬｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｐｒｉ．ｉｎｆｏ／ｄｏｗｎｌｏａｄｓ／ｅＣＰＲＩ＿ｖ＿１＿０＿２０１７－０８－２２．ｐｄｆ＞
鈴木正敏，“光及びモバイル通信システム進化と将来の光無線融合”，信学技報，ＭＷＰ２０１６－７１，Ｊａｎ．２０１７
Ｋ．Ｋａｓａｉ，Ｔ．Ｈｉｒｏｏｋａ，Ｍ．ＹｏｓｈｉｄａａｎｄＭ．Ｎａｋａｚａｗａ，“６４Ｇｂｉｔ／ｓ，２５６ＱＡＭｃｏｈｅｒｅｎｔｌｙ－ｌｉｎｋｅｄｏｐｔｉｃａｌａｎｄｗｉｒｅｌｅｓｓｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｉｎ６１ＧＨｚｂａｎｄｕｓｉｎｇｎｏｖｅｌｉｎｊｅｃｔｉｏｎ－ｌｏｃｋｅｄｃａｒｒｉｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｔｅｒ”，ＥＣＯＳ２０２０，Ｔｈ１Ｇ－７，Ｄｅｃ．（２０２０）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、デジタルＲｏＦでは、ＣＰＲＩまたはｅＣＰＲＩに準拠した無線信号のデジタルサンプリングに伴い、一般に無線信号速度の５～１６倍の光伝送帯域が要求される。例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓの無線アクセスでは、光伝送帯域が５０～１６０Ｇｂｉｔ／ｓとなり、非常に非効率な光伝送方式となる。
【０００７】
一方、アナログＲｏＦはＣＰＲＩまたはｅＣＰＲＩによる信号フォーマット変換を必要としないため、光伝送帯域は無線のベースバンド信号と等しい帯域で済む利点はある。しかしながら、従来のアナログＲｏＦ伝送では無線信号をそのままアナログ伝送するため、光ファイバ伝送で生じる歪みがそのまま無線信号の波形劣化として変換されてしてしまう課題があった。即ち、光から無線への変換においてＤＳＰによる誤り訂正や歪み補償を行わないため、光区間で波形が劣化してしまい無線伝送区間で高いＳ／Ｎが確保できないという課題があった。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためのものであり、簡便な構成で高品質な大容量モバイルフロントホール用光伝送方法および光伝送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するために、本発明に係る光伝送方法及び光伝送装置は、基地局ベースバンド部とアンテナ無線部との間で、光ファイバ伝送路を介して無線信号を含む信号光伝送させるための光伝送方法において、光ファイバ伝送路を伝送後の信号光をアンテナ無線部に配置された局発光源からの信号光と９０度位相が異なる局発光と干渉させることでホモダイン検波を行い、ホモダイン検波された無線信号をＡ／Ｄ変換回路によりデジタル信号に変換し、デジタル信号をデジタル信号処理回路によりキャリヤ位相再生、信号歪み補償、ならびに前方誤り訂正を行うことを特徴とする。
【００１０】
上記手法、構成により、光ファイバ伝送中に生じた歪みが除去され、誤りが訂正された高品質な無線信号を出力することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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