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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、Beyond 5G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(Common Public Radio Interface)またはeCPRI(evolved CPRI)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(Radio over Fiber)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(On Off Keying)と呼ばれる0と1の2値の強度変調、もしくはPAM(Pulse Amplitude Modulation)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(Quadrature Amplitude Modulation)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:Digital Signal Processor)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:Forward Error Correction)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】
“Common Public Radio Interface(CPRI);Interface Specification“,[online],CPRI Specification v7.0,Technical Report,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>
“Common Public Radio Interface:eCPRI Interface Specification“,[online],eCPRI Specification v1.0,Technical Report,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,MWP 2016-71,Jan.2017
K.Kasai,T.Hirooka,M.Yoshida and M.Nakazawa,“64 Gbit/s,256QAM coherently-linked optical and wireless transmission in 61 GHz band using novel injection-locked carrier frequency converter”,ECOS 2020,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10 Gbit/sの無線アクセスでは、光伝送帯域が50~160 Gbit/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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