JP7557149B2 - 無線通信方法及び無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信方法及び無線通信装置に関する。

第５世代移動通信システム（以下「５Ｇ」という。）及びローカル５Ｇの普及に向けて、無線通信サービスの提供エリアにおいて基地局の設置が進められている。５Ｇ及びローカル５Ｇに用いられる基地局は、集約部（Centralized Unit : CU）と、分散部（Distributed Unit DU）と、無線部（Radio Unit : RU）とを備える（非特許文献１参照）。また、集約部と分散部と無線部との組み合わせとして、複数の組み合わせが定義されている（非特許文献２参照）。

ウメシュ 外３名，"O-RANフロントホール仕様概要，" NTT DOCOMOテクニカル・ジャーナル Vol. 27 No.1 (Apr. 2019). NGMN(Next Generation Mobile Networks) Alliance, "NGMN Overview on 5G RAN Functional Decomposition," 2018.

図１６は、従来における、５Ｇ及びローカル５Ｇの無線通信システムの構成例を示す図である。無線通信システムは、上位装置と、集約部と、分散部と、１以上の無線部２００とを備える。分散部と１以上の無線部２００との間では、ｅＣＰＲＩ等のデジタルＲｏＦ（Radio-over-Fiber）を用いた伝送が行われる。

図１６では、無線部２００－１～２００－３は、無線通信サービスの提供エリアにおける既設の無線部である。無線部２００－１～２００－３のそれぞれは、カバーエリア２０１－１～２０１－３（セル）内の無線端末（不図示）との無線通信を実行する。

従来の無線通信システムでは、分散部と無線部２００との間でデジタルＲｏＦを用いた伝送が行われているため、無線信号を光デジタル信号に変換する際に、無線信号の帯域よりも大きな光信号の帯域を必要としてしまい、伝送効率が低下してしまう。さらに、従来の無線部２００は、Ｏ／Ｅ（Optical to Electrical）変換部と、Ｅ／Ｏ（Electrical to Optical）変換部と、信号処理部と、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）変換部と、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換部と、アンテナ素子とを備えている。そのため、高価かつ消費電力が大きい。このような理由から、従来では、無線通信サービスの提供エリアを拡大するための設備コストの増大を抑制することができない場合がある。

上記事情に鑑み、本発明は、無線通信サービスの提供エリアを拡大するための設備コストの増大を抑制しつつ、効率的な光伝送を行うことができる無線通信方法及び無線通信装置を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、無線通信装置が備える信号処理機能と通信機能とのうち前記信号処理機能を有する集約部が、前記通信機能で送信対象となる下りの無線信号に対応する形を有する光信号を、前記集約部と光ファイバを介して接続される前記通信機能を有する２以上の無線部のうち外部の通信装置と通信を行う通信対象無線部に送信して前記通信対象無線部のビームフォーミング制御を行い、前記通信対象無線部が、前記集約部の制御に従って、前記外部の通信装置と通信を行う無線通信方法である。

本発明の一態様は、無線通信装置が備える信号処理機能と通信機能とのうち前記信号処理機能を有する集約部と、前記集約部と光ファイバを介して接続される前記通信機能を有する２以上の無線部と、を備え、前記集約部は、前記通信機能で送信対象となる下りの無線信号に対応する形を有する光信号を、前記集約部と光ファイバを介して接続される前記通信機能を有する２以上の無線部のうち外部の通信装置と通信を行う通信対象無線部に送信して前記通信対象無線部のビームフォーミング制御を行い、前記通信対象無線部は、前記集約部の制御に従って、前記外部の通信装置と通信を行う無線通信装置である。

本発明により、無線通信サービスの提供エリアを拡大するための設備コストの増大を抑制しつつ、効率的な光伝送を行うことが可能である。

各実施形態における、無線通信システムの構成例を示す図である。 第１実施形態における基地局の構成例を示す図である。 第１実施形態における基地局の動作例を示す図である。 第２実施形態における基地局の構成例を示す図である。 第３実施形態における基地局の構成例を示す図である。 第３実施形態における基地局の動作例を示す図である。 第３実施形態における変形例における基地局の構成例を示す図である。 第４実施形態における基地局の構成例を示す図である。 第５実施形態における基地局の構成例を示す図である。 第５実施形態における基地局の動作例を示す図である。 第６実施形態における基地局の構成例を示す図である。 第７実施形態における基地局の構成例を示す図である。 第８実施形態における基地局の構成例を示す図である。 第８実施形態における基地局の動作例を示す図である。 各実施形態における、基地局のハードウェア構成例を示す図である。 従来の無線通信システムの構成例を示す図である。

本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（概要）
図１は、各実施形態における、無線通信システム１の構成例を示す図である。無線通信システム１は、上位装置２と、基地局３とを備える。基地局３は、集約部４と、複数の無線部５－１～５－ｍとを備える。なお、ｍは２以上の整数である。なお、以下の説明において特に区別しない場合には、無線部５－１～５－ｍを無線部５と説明する。無線部５は、無線通信サービスの提供エリアにおいて多面配置される。以下の説明では、上位装置２から基地局３へ向かう方向を下り方向、基地局３から上位装置２へ向かう方向を上り方向とする。

上位装置２と集約部４とは、同軸ケーブル６（通信線）を介して接続されている。集約部４と各無線部５－１～５－ｍとは、光ファイバ７を介して接続されている。光ファイバ７は、１以上のシングルコアファイバでもよいし、１以上のコアを有するマルチコアファイバでもよい。図１では、集約部４と各無線部５－１～５－ｍとは、ポイント・ツー・ポイント（point-to-point : P-P）で接続されている。例えば、集約部４と無線部５－１とは、光ファイバ７－１を介して接続されており、集約部４と無線部５－ｍとは、光ファイバ７－ｍを介して接続されている。

なお、集約部４と各無線部５－１～５－ｍとは、パッシブ光ネットワーク（Passive Optical Network : PON）で接続されていてもよい。集約部４と各無線部５－１～５－ｍとが、ＰＯＮで接続される場合には、集約部４と各無線部５－１～５－ｍとの間に光スプリッタ（分岐部）が設けられる。光スプリッタは、集約部４から入力された光信号を分岐して無線部５－１～５－ｍに出力する。パッシブ光ネットワークは、例えば、ＷＤＭ－ＰＯＮ（Wavelength Division. Multiplexing - Passive Optical Network）、又は、ＴＤＭ－ＰＯＮ（Time Division Multiplexing - Passive Optical Network）である。以下の説明では、集約部４と各無線部５－１～５－ｍとが、ポイント・ツー・ポイントで接続されているものとして説明する。

上位装置２は、下りのデータを、集約部４に出力する。
集約部４は、下りのデータに対して所定の信号処理（例えば、パケット化や符号化）を実行することによって、各無線部５に対する下りの光信号を生成する。例えば、集約部４は、１以上の無線端末８－ｉとの間で通信を行う対象となっている無線部５（以下「通信対象無線部５」という。）宛の下りの光信号を生成する。なお、ｉは１以上Ｉ以下の整数である。Ｉは１以上の整数である。集約部４と各無線部５－１～５－ｍとの間は、アナログＲｏＦ伝送が用いられる。アナログＲｏＦでは、無線信号に応じて強度変調された光信号が、光ファイバで伝送される。集約部４は、生成した下りの光信号を、無線部５に出力する。集約部４は、基地局３が備える信号処理機能と通信機能とを分離したうちの信号処理機能を有する。

無線部５は、基地局３が備える信号処理機能と通信機能とを分離したうちの通信機能を有する。そのため、無線部５は、少なくとも複数のアンテナ素子と、１以上の光電変換部とを備える。無線部５は、信号強度を増幅する増幅器を備えてもよい。無線部５は、無線端末８－ｉとの間で無線通信を行う。例えば、無線部５は、集約部４によって遠隔制御されることで、ビームを形成して無線端末８－ｉとの間で無線通信を行う。さらに、無線部５のうち通信対象無線部５は、集約部４によって選択される。例えば、無線部５を介して、集約部４と無線端末８－ｉとの間で通信を行った場合に最も通信品質がよい無線部５が通信対象無線部５として選択される。

通信対象無線部５は、光ファイバ７を介してアナログＲｏＦ伝送された下りの光信号に対する光電（Optical-to-Electrical）変換を用いて、下りの無線信号を光信号から取り出す。通信対象無線部５が備える１以上のアンテナ素子は、下りの無線信号を無線端末８－ｉに送信する。無線端末８－ｉは、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）信号処理等の信号処理によって、下りの無線信号に応じたストリームを分離する。

無線部５と無線端末８－ｉとの通信形態は、以下の４つの形態が想定される。
（第１の通信形態）
・単一の無線部５（例えば、無線部５－１）と、単一の無線端末８－ｉ（例えば、無線端末８－１）とが通信
（第２の通信形態）
・複数の無線部５－１～５－ｍ（例えば、無線部５－１～５－２）と、単一の無線端末８－ｉ（例えば、無線端末８－１）とが通信
（第３の通信形態）
・単一の無線部５（例えば、無線部５－１）と、複数の無線端末８－ｉ（例えば、無線端末８－１～８－２）とが通信
（第４の通信形態）
・複数の無線部５－１～５－ｍ（例えば、無線部５－１～５－２）と、複数の無線端末８－ｉ（例えば、無線端末８－１～８－２）とが通信

以下の説明では、まず無線通信システム１が第１の通信形態で通信を行うことを前提に複数の動作について複数の実施形態を用いて説明する。第２の通信形態以降については、第１の通信形態で説明した構成を用いて説明する。

（第１実施形態）
図２は、第１実施形態における基地局３ａの構成例を示す図である。基地局３ａは、集約部４ａと、複数の無線部５ａ－１～５ａ－ｍとを備える。集約部４ａは、図１に示す集約部４に相当する。無線部５ａ－１～５ａ－ｍは、図１に示す無線部５－１～５－ｍに相当する。なお、無線部５ａ－１～５ａ－ｍは、同一の構成を備えるため、無線部５ａ－１を例に説明する。

集約部４ａは、無線部選択部４１と、信号処理部４２と、第１電光変換部４３とを備える。
無線部選択部４１は、通信対象無線部５を選択する。無線部選択部４１は、各無線部５経由で受信した無線端末からの信号を用いて、通信対象無線部５を選択する。例えば、無線部選択部４１は、各無線部５経由で受信した無線端末からの信号を復調せずにＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）等により、通信品質が最もよい無線部５を判定しても良いし、復調してＢＥＲ（Bit Error Rate）等により、通信品質が最もよい無線部５を判定してもよい。

信号処理部４２は、上位装置２から出力された下りのデータ（無線信号）に対して信号処理を行う。第１実施形態における信号処理部４２は、さらに制御信号に対して信号処理を行う。第１実施形態における制御信号は、無線部５のビーム形成に関する制御を行うための信号であり、例えば無線部５が備える複数のアンテナ素子のいずれを通信に用いるかを示す情報、無線部５が備えるアンテナ素子の位相に関する情報等を含む。信号処理部４２は、信号処理後の無線信号及び制御信号を第１電光変換部４３に出力する。

第１電光変換部４３は、信号処理部４２から出力された無線信号と制御信号とをそれぞれ異なる波長の光信号に変換する。第１電光変換部４３は、変換後の光信号をＷＤＭで出力する。

無線部５ａ－１は、分波器５１－１と、複数の第１光電変換部５２－１－１～５２－１－ｏ（ｏは１以上の整数）と、アレーアンテナ制御部５３－１と、アレーアンテナ部５４－１とを備える。
分波器５１－１（demultiplexer）は、光ファイバ７－１を介して入力された光信号を分波する。例えば、分波器５１－１は、波長分割多重された光信号を、波長が互いに異なる複数の光信号に分波する。分波器５１－１の複数の出力ポートには、第２光電変換部５２－１－１～５２－１－ｏが接続される。例えば、分波器５１－１における波長λ１の光信号を出力する出力ポートには第２光電変換部５２－１が接続され、波長λｏの光信号を出力する出力ポートには第２光電変換部５２－ｏが接続される。

第２光電変換部５２－１－１～５２－１－ｏは、分波器５１－１を介して入力した光信号を電気信号に変換する。なお、第２光電変換部５２－１－１～５２－１－ｏは、１つであってもよい。第２光電変換部５２－１が１つの場合、第２光電変換部５２－１は、分波器５１－１の前段に設けられる。第２光電変換部５２－１は、光ファイバ７－１を伝送してきた光信号を電気信号に変換する。

アレーアンテナ制御部５３－１は、入力された制御信号に基づいてアレーアンテナ部５４－１のビーム制御を行う。
アレーアンテナ部５４－１は、複数のアンテナ素子５５－１－１～５５－１－ｎを有する。アンテナ素子５５－１－１～５５－１－ｎは、アレー上に設けられる。アレーアンテナ部５４－１は、アレーアンテナ制御部５３－１の制御に応じて、第２光電変換部５２－１－１から出力された無線信号に対応する電気信号を、アンテナ素子５５－１－１～５５－１－ｎを介して発出する。

次に、基地局３ａの動作例を説明する。
図３は、第１実施形態における基地局３ａの動作例を示す図である。なお、図３では、無線部５ａ－１が、通信対象無線部５ａであるとして説明する。
信号処理部４２は、無線信号と制御信号に対して信号処理を行う（ステップＳ１０１）。信号処理部４２は、信号処理後の無線信号と制御信号を第１電光変換部４３に出力する。

第１電光変換部４３は、信号処理部４２から出力された無線信号と制御信号とをそれぞれ異なる波長の光信号に変換する（ステップＳ１０２）。第１電光変換部４３は、変換後の光信号を波長分割多重する（ステップＳ１０３）。第１電光変換部４３は、波長分割多重された光信号を、光ファイバ７を介して通信対象無線部５ａ（無線部５ａ－１）に伝送する。例えば、第１電光変換部４３は、波長分割多重された光信号を、光ファイバ７－１で伝送する（ステップＳ１０４）。波長分割多重された光信号は、光ファイバ７－１を介して無線部５ａ－１に伝送される。

無線部５ａ－１は、光ファイバ７－１を介して伝送された光信号を受信する。分波器５１－１は、受信された光信号を分波する（ステップＳ１０５）。これにより、波長λ１の光信号は第１光電変換部５２－１－１に入力され、波長λｏの光信号は第１光電変換部５２－１－ｏに入力される。

第１光電変換部５２－１－１は、入力した波長λ１の光信号を電気信号に変換する（ステップＳ１０６）。この電気信号は、無線信号に応じた電気信号である。第１光電変換部５２－１－１は、この電気信号をアレーアンテナ部５４－１に出力する。

第２光電変換部５２－１－ｏは、入力した波長λｏの光信号を電気信号に変換する（ステップＳ１０６）。この電気信号は、制御信号に応じた電気信号である。第１光電変換部５２－１－ｏは、この電気信号をアレーアンテナ制御部５３－１に出力する。

アレーアンテナ制御部５３－１は、入力された電気信号に基づいてアレーアンテナ部５４－１のビーム制御を行う（ステップＳ１０７）。アレーアンテナ制御部５３－１は、アレーアンテナ部５４－１が備える複数のアンテナ素子５５－１－１～５５－１－ｎを制御して、アレーアンテナ部５４－１に入力された電気信号に応じた無線信号を発出させる。アレーアンテナ部５４－１は、アレーアンテナ制御部５３－１の制御に応じて、入力された電気信号に応じた無線信号を放射する（ステップＳ１０８）。このようにして、光信号はアナログＲｏＦを用いて伝送される。

以上のように構成された基地局３ａによれば、基地局３ａの機能を集約部４ａと無線部５ａとに分割した構成において、集約部４ａに複数の無線部５ａを接続して集約部４ａが遠隔で１以上の無線部５ａのビームフォーミングを制御する。これにより、各無線部５ａは、集約部４ａからの指示に従ってビームを形成するだけでよい。さらに、第１実施形態における基地局３ａは、集約部４ａと無線部５ａとの間でアナログＲｏＦ伝送が行われる。これにより、無線部５ａにおいてデジタル信号を処理するためのデジタルアナログ変換部と、アナログデジタル変換部とを備えなくてよく、光信号の帯域の増加を抑制することができるため、効率的な光伝送を行うことが可能になる。

これによって、無線通信サービスの提供エリアを拡大するための設備コストの増大を抑制しつつ、効率的な光伝送を行うことが可能である。

従来の無線部（ＲＵ）は、デジタルアナログ変換部と、アナログデジタル変換部とを備えている。従来では、無線通信サービスの提供エリアが拡大される場合、ミリ波の直進性及び減衰性等の周波数特性に応じて、無線通信サービスの提供エリアに多数の無線部が設置される必要がある。また、無線通信サービスの提供エリアにおいて、壁面、信号機及び街灯等の高所への無線部の設置が難しい場合がある。さらに、無線部の消費電力が高い場合がある。これらの理由で、設備投資のコストが増大する等の課題があった。

これに対して第１実施形態では、無線部５ａがデジタルアナログ変換部と、アナログデジタル変換部とを備えないため、従来の無線部よりも設備投資のコストの増大を抑えることが可能である。さらに無線部５ａがデジタルアナログ変換部と、アナログデジタル変換部とを備えないため、従来の無線部よりも小型且つ軽量である。このため、無線部５ａは、高所、壁面、信号機及び街灯等（設置負担の大きい場所）にも容易に設置可能である。すなわち、無線部５ａは、設置場所の柔軟性を向上させることが可能になる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、集約部がサブキャリア多重（ＳＣＭ：Subcarrier Multiplexing）を行う点が、第１実施形態との差分である。第２実施形態では、第１実施形態との差分を中心に説明する。第２実施形態では、集約部は、サブキャリア多重により、１つの光波長に異なる周波数成分の電気信号を多重して無線部に伝送する。

図４は、第２実施形態における基地局３ｂの構成例を示す図である。基地局３ｂは、集約部４ｂと、複数の無線部５ｂ－１～５ｂ－ｍとを備える。集約部４ｂは、図１に示す集約部４に相当する。無線部５ｂ－１～５ｂ－ｍは、図１に示す無線部５－１～５－ｍに相当する。なお、無線部５ｂ－１～５ｂ－ｍは、同一の構成を備えるため、無線部５ｂ－１を例に説明する。

集約部４ｂは、無線部選択部４１と、信号処理部４２と、第１電光変換部４３ｂとを備える。
第１電光変換部４３ｂは、信号処理部４２から出力された無線信号と制御信号とを同一波長でサブキャリア多重して光信号に変換する。なお、第１電光変換部４３ｂに入力される無線信号と制御信号とは、電気領域で異なる周波数成分であるとする。例えば、無線信号の周波数をｆ１、制御信号の周波数をｆ２とする。なお、ｆ１≠ｆ２であり、無線信号と制御信号とは周波数領域で重なっていないものとする。

無線部５ｂ－１は、分波器５１ｂ－１と、第１光電変換部５２ｂ－１と、アレーアンテナ制御部５３－１と、アレーアンテナ部５４－１とを備える。無線部５ｂ－１は、１つの第１光電変換部５２ｂ－１を備え、第１光電変換部５２ｂ－１が分波器５１ｂ－１の前段（光ファイバ７－１側）に備えられている点で、第１実施形態における無線部５ａ－１と構成が異なる。

分波器５１ｂ－１は、入力された電気信号を分波する。分波器５１ｂ－１には、第１光電変換部５２ｂ－１から出力された電気信号（例えば、サブキャリア多重された電気信号）が入力される。第２実施形態において分波器５１ｂ－１の複数の出力ポートには、アレーアンテナ制御部５３－１と、アレーアンテナ部５４－１とが接続される。例えば、分波器５１ｂ－１は、周波数ｆ１の電気信号をアレーアンテナ部５４－１が接続されている出力ポートから出力し、周波数ｆ２の電気信号をアレーアンテナ制御部５３－１が接続されている出力ポートから出力する。このように、分波器５１ｂ－１は、入力された電気信号を電気段で分波することによって、無線信号と制御信号とを分離する。

次に基地局３ｂの動作例を説明する。なお、ここでは、無線部５ｂ－１が、通信対象無線部５ｂであるとして説明する。
第１電光変換部４３ｂは、信号処理部４２から出力された周波数ｆ１の無線信号と周波数ｆ２の制御信号とを同一波長でサブキャリア多重して光信号に変換する。これにより、サブキャリア多重後の光領域のスペクトルは、光波長ｆｃ上にサブキャリア多重する場合、以下のように表される。
ｆｃ－ｆ２：アレーアンテナ主信号の下側波帯成分
ｆｃ－ｆ１：アレーアンテナ制御信号の下側波帯成分
ｆｃ：光キャリア
ｆｃ＋ｆ１：アレーアンテナ制御信号の上側波帯成分
ｆｃ＋ｆ２：アレーアンテナ主信号の上側波帯成分

第１電光変換部４３ｂは、サブキャリア多重後の光信号を、光ファイバ７を介して通信対象無線部５ｂ（無線部５ｂ－１）に伝送する。例えば、第１電光変換部４３ｂは、サブキャリア多重後の光信号を、光ファイバ７－１で伝送する。サブキャリア多重後の光信号は、光ファイバ７－１を介して無線部５ｂ－１に伝送される。

無線部５ｂ－１は、光ファイバ７－１を介して伝送された光信号を受信する。第１光電変換部５２ｂ－１は、受信された光信号を電気信号に変換する。第１光電変換部５２ｂ－１は、変換後の電気信号を分波器５１ｂ－１に出力する。分波器５１ｂ－１は、第２光電変換部５２ｂ－１から出力された電気信号を分波する。前述のとおり、無線信号と制御信号とは、周波数領域で重なっていないため、分波することが可能である。

分波器５１ｂ－１によって分波された電気信号は、アレーアンテナ制御部５３－１及びアレーアンテナ部５４－１に入力される。アレーアンテナ制御部５３－１は、入力された電気信号に基づいてアレーアンテナ部５４－１のビーム制御を行う。

アレーアンテナ制御部５３－１は、アレーアンテナ部５４－１が備える複数のアンテナ素子５５－１－１～５５－１－ｎを制御して、アレーアンテナ部５４－１に入力された電気信号に応じた無線信号を発出させる。アレーアンテナ部５４－１は、アレーアンテナ制御部５３－１の制御に応じて、入力された電気信号に応じた無線信号を放射する。このようにして、光信号はアナログＲｏＦを用いて伝送される。

以上のように構成された基地局３ｂによれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、基地局３ｂでは、無線部５ｂが備える第２光電変換部５２ｂの数が、第１実施形態における無線部５ａより少ない。そのため、無線部５ｂの製造コストも削減することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態では、集約部において光信号の位相調整を行う点が、第１実施形態との差分である。第３実施形態では、第１実施形態との差分を中心に説明する。
図５は、第３実施形態における基地局３ｃの構成例を示す図である。基地局３ｃは、集約部４ｃと、複数の無線部５ｃ－１～５ｃ－ｍとを備える。集約部４ｃは、図１に示す集約部４に相当する。無線部５ｃ－１～５ｃ－ｍは、図１に示す無線部５－１～５－ｍに相当する。なお、無線部５ｃ－１～５ｃ－ｍは、同一の構成を備えるため、無線部５ｃ－１を例に説明する。

集約部４ｃは、無線部選択部４１と、信号処理部４２ｃと、複数の第１電光変換部４３ｃ－１～４３ｃ－ｎと、複数の位相調整部４４－１～４４－ｎと、合波器４５とを備える。
信号処理部４２ｃは、上位装置２から出力された下りのデータに対して信号処理を行う。信号処理部４２ｃは、無線信号を第１電光変換部４３ｃ－１～４３ｃ－ｎに出力する。

第１電光変換部４３ｃ－１～４３ｃ－ｎは、信号処理部４２から出力された無線信号をｎ個の異なる波長の光信号に変換する。例えば、第１電光変換部４３ｃ－１は、無線信号を波長λ１の光信号に変換する。例えば、第１光電変換部４３ｃ－ｎは、無線信号を波長λｎの光信号に変換する。

位相調整部４４－１～４４－ｎは、第１光電変換部４３ｃ－１～４３ｃ－ｎによって変換された光信号の位相を調整する。具体的には、位相調整部４４－１～４４－ｎは、位相調整部４４－１～４４－ｎに入力された光信号の位相を合わせるように位相を調整する。光領域の位相調整方法としては、光遅延器などを利用して光経路長を調整する方法、分散制御デバイスなどを利用して屈折率を調整して光伝送速度を調整して結果として位相を調整する方法などが用いられてもよい。なお、位相調整は、アナログ信号で行われてもよいし、デジタル信号で行われてもよい。

合波器４５は、位相調整部４４－１～４４－ｎによって位相調整された光信号を合波する。これにより、合波器４５は、波長分割多重された光信号を生成する。合波器４５は、波長分割多重された光信号を出力する。

無線部５ｃ－１は、分波器５１－１と、複数の第１光電変換部５２－１－１～５２－１－ｎと、複数のアンテナ素子５５－１－１～５５－１－ｎとを備える。第１光電変換部５２－１－１～５２－１－ｎのそれぞれには、１つのアンテナ素子５５－１－１～５５－１－ｎが接続される。例えば、第１光電変換部５２－１－１には、アンテナ素子５５－１－１が接続される。

次に基地局３ｃの動作例を説明する。
図６は、第３実施形態における基地局３ｃの動作例を示す図である。なお、図６では、無線部５ｃ－１が、通信対象無線部５ｃであるとして説明する。
信号処理部４２ｃは、無線信号に対して信号処理を行う（ステップＳ２０１）。信号処理部４２ｃは、信号処理後の無線信号を第１電光変換部４３ｃ－１～４３ｃ－ｎに出力する。信号処理部４２ｃから出力された無線信号は、ｎ個に分岐されて第１電光変換部４３ｃ－１～４３ｃ－ｎに入力される。なお、無線信号の分岐は、例えば１入力多出力の分岐器が用いられてもよいし、物理的に複数の回線を信号処理部４２ｃの出力側に接続して行われてもよい。第１電光変換部４３ｃ－１～４３ｃ－ｎは、信号処理部４２ｃから出力された無線信号をｎ個の異なる波長の光信号に変換する（ステップＳ２０２）。第１電光変換部４３ｃ－１～４３ｃ－ｎは、変換後の光信号を位相調整部４４－１～４４－ｎに出力する。

位相調整部４４－１～４４－ｎは、入力された光信号の位相を調整する（ステップＳ２０３）。位相調整部４４－１～４４－ｎは、位相調整後の光信号を合波器４５に出力する。合波器４５は、位相調整部４４－１～４４－ｎによって位相調整された光信号を波長分割多重する（ステップＳ２０４）。合波器４５は、波長分割多重された光信号を、光ファイバ７を介して通信対象無線部５ｃ（無線部５ｃ－１）に伝送する。例えば、合波器４５は、波長分割多重された光信号を、光ファイバ７－１で伝送する（ステップＳ２０５）。波長分割多重された光信号は、光ファイバ７－１を介して無線部５ｃ－１に伝送される。

その後、ステップＳ１０５及びＳ１０６の処理において、光ファイバ７－１を介して伝送された光信号が分波器５１－１によって分波され、分波された光信号が第１光電変換部５２－１－１～５２－１－ｎによって電気信号に変換される。第１光電変換部５２－１－１～５２－１－ｎによって変換された電気信号は、アンテナ素子５５－１－１～５５－１－ｎに入力される。アンテナ素子５５－１－１～５５－１－ｎは、入力された電気信号に応じた無線信号を放射する（ステップＳ２０６）。このようにして、光信号はアナログＲｏＦを用いて伝送される。

以上のように構成された基地局３ｃによれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、基地局３ｃでは、分波器５１－１の出力先に第２光電変換部５２－１－１～５２－１－ｎが接続され、第２光電変換部５２－１－１～５２－１－ｎの出力先にアンテナ素子５５－１－１～５５－１－ｎが接続される。そのため、集約部４ｄでの位相調整により無線部５ｃが形成するビームを制御することができる。

（第３実施形態における変形例）
上記構成では、集約部４ｃにｎ個の第１電光変換部４３ｃ－１～４３ｃ－ｎを備える構成を示したが、集約部４ｃは１個の第１電光変換部４３ｃ－１を備えるように構成されてもよい。図７は、第３実施形態における変形例における基地局３ｄの構成例を示す図である。基地局３ｄは、集約部４ｄと、複数の無線部５ｄ－１～５ｄ－ｍとを備える。集約部４ｄは、図１に示す集約部４に相当する。無線部５ｄ－１～５ｄ－ｍは、図１に示す無線部５－１～５－ｍに相当する。なお、無線部５ｄ－１～５ｄ－ｍが備える機能部は、図５に示す無線部５ｃ－１～５ｄ－ｍと同一の構成であるため説明を省略する。

集約部４ｄは、無線部選択部４１と、信号処理部４２ｄと、第１電光変換部４３ｄと、複数の位相調整部４４－１～４４－ｎと、合波器４５と、分波器４６とを備える。集約部４ｄは、１個の第１電光変換部４３ｄを備え、第１電光変換部４３ｄと複数の位相調整部４４－１～４４－ｎとの間に分波器４６を備える。

第１電光変換部４３ｄは、信号処理部４２ｄから出力された無線信号をｎ個の異なる波長の光信号に変換する。例えば、第１電光変換部４３ｄは、無線信号を波長λ１～λｏの光信号に変換する。第１電光変換部４３ｄは、変換後のｎ個の光信号を分波器４６に出力する。

分波器４６は、第１電光変換部４３ｄから出力されたｎ個の光信号を分波する。分波器４６によって分波された光信号は、位相調整部４４－１～４４－ｎに入力される。例えば、波長λ１の光信号は、位相調整部４４－１に入力され、波長λｎの光信号は、位相調整部４４－ｎに入力される。以降の処理は、第３実施形態と同様である。

（第４実施形態）
第４実施形態では、集約部において電気信号の位相調整を行う点が、第１実施形態との差分である。第４実施形態では、第１実施形態との差分を中心に説明する。
図８は、第４実施形態における基地局３ｅの構成例を示す図である。基地局３ｅは、集約部４ｅと、複数の無線部５ｅ－１～５ｅ－ｍとを備える。集約部４ｅは、図１に示す集約部４に相当する。無線部５ｅ－１～５ｅ－ｍは、図１に示す無線部５－１～５－ｍに相当する。なお、無線部５ｅ－１～５ｅ－ｍは、同一の構成を備えるため、無線部５ｅ－１を例に説明する。

集約部４ｅは、無線部選択部４１と、信号処理部４２ｅと、複数の第１電光変換部４３ｅ－１～４３ｅ－ｎと、複数の位相調整部４４－１～４４－ｎと、合波器４５とを備える。信号処理部４２ｅの出力側には、位相調整部４４と第１電光変換部４３ｅとのｎ個の組み合わせ（系統）が設けられる。
信号処理部４２ｅは、上位装置２から出力された下りのデータに対して信号処理を行う。信号処理部４２ｅは、無線信号を位相調整部４４－１～４４－ｎに出力する。

位相調整部４４－１～４４－ｎは、信号処理部４２から出力された無線信号の位相を調整する。具体的には、位相調整部４４－１～４４－ｎは、位相調整部４４－１～４４－ｎに入力された無線信号の位相を合わせるように位相を調整する。電気領域の位相調整方法としては、遅延器などを利用して経路長を調整する方法、移相器を利用して無線信号の位相を調整する方法などが用いられてもよい。なお、位相調整は、アナログ信号で行われてもよいし、デジタル信号で行われてもよい。

第１電光変換部４３ｅ－１～４３ｅ－ｎは、位相調整された無線信号をｎ個の異なる波長の光信号に変換する。例えば、第１電光変換部４３ｅ－１は、位相調整された無線信号を波長λ１の光信号に変換する。例えば、第１電光変換部４３ｅ－ｎは、位相調整された無線信号を波長λｏの光信号に変換する。

合波器４５は、第１電光変換部４３ｅ－１～４３ｅ－ｎによって変換された光信号を合波する。これにより、合波器４５は、波長分割多重された光信号を生成する。合波器４５は、波長分割多重された光信号を出力する。

次に基地局３ｅの動作例を説明する。なお、ここでは、無線部５ｅ－１が、通信対象無線部５ｅであるとして説明する。
信号処理部４２ｅは、無線信号に対して信号処理を行う。信号処理部４２ｅは、信号処理後の無線信号を位相調整部４４－１～４４－ｎに出力する。信号処理部４２ｅから出力された無線信号は、ｎ個に分岐されて位相調整部４４－１～４４－ｎに入力される。位相調整部４４－１～４４－ｎは、入力された無線信号の位相を調整する。位相調整部４４－１～４４－ｎは、位相調整後の無線信号を第１電光変換部４３ｅ－１～４３ｅ－ｎに出力する。

第１電光変換部４３ｅ－１～４３ｅ－ｎは、位相調整部４４－１～４４－ｎから出力された無線信号をｎ個の異なる波長の光信号に変換する。第１電光変換部４３ｅ－１～４３ｅ－ｎは、変換後の光信号を合波器４５に出力する。合波器４５は、変換後の光信号を合波器４５に出力する。合波器４５は、第１電光変換部４３ｅ－１～４３ｅ－ｎによって変換された光信号を波長分割多重する。合波器４５は、波長分割多重された光信号を、光ファイバ７を介して通信対象無線部５ｅ（無線部５ｅ－１）に伝送する。例えば、合波器４５は、波長分割多重された光信号を、光ファイバ７－１で伝送する。波長分割多重された光信号は、光ファイバ７－１を介して無線部５ｅ－１に伝送される。

その後、ステップＳ１０５及びＳ１０６の処理において、光ファイバ７－１を介して伝送された光信号が分波器５１－１によって分波され、分波された光信号が第１光電変換部５２－１－１～５２－１－ｎによって電気信号に変換される。第１光電変換部５２－１－１～５２－１－ｎによって変換された電気信号は、アンテナ素子５５－１－１～５５－１－ｎに入力される。アンテナ素子５５－１－１～５５－１－ｎは、入力された電気信号に応じた無線信号を放射する。このようにして、光信号はアナログＲｏＦを用いて伝送される。

以上のように構成された基地局３ｅによれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、基地局３ｅでは、分波器５１－１の出力先に第１光電変換部５２－１－１～５２－１－ｎが接続され、第２光電変換部５２－１－１～５２－１－ｎの出力先にアンテナ素子５５－１－１～５５－１－ｎが接続される。そのため、集約部４ｅでの位相調整により無線部５ｅが形成するビームを制御することができる。

（第５実施形態）
第５実施形態では、無線部においてビームの形成に、ビーム形成回路を用いる点が、第１実施形態との差分である。第５実施形態では、第１実施形態との差分を中心に説明する。
図９は、第５実施形態における基地局３ｆの構成例を示す図である。基地局３ｆは、集約部４ｆと、複数の無線部５ｆ－１～５ｆ－ｍとを備える。集約部４ｆは、図１に示す集約部４に相当する。無線部５ｆ－１～５ｆ－ｍは、図１に示す無線部５－１～５－ｍに相当する。なお、無線部５ｆ－１～５ｆ－ｍは、同一の構成を備えるため、無線部５ｆ－１を例に説明する。

集約部４ｆは、無線部選択部４１と、信号処理部４２ｆと、第１電光変換部４３ｆと、波長制御部４７とを備える。
信号処理部４２ｆは、上位装置２から出力された下りのデータに対して信号処理を行う。信号処理部４２ｆは、無線信号を第１電光変換部４３ｆに出力し、制御信号を波長制御部４７に出力する。

波長制御部４７は、信号処理部４２ｆから出力された制御信号に基づいて第１電光変換部４３ｆの波長を制御する。具体的には、波長制御部４７は、第１電光変換部４３ｆで無線信号を光信号に変換する際の波長を指定する。

第１電光変換部４３ｆは、信号処理部４２ｆから出力された無線信号を、波長制御部４７で指定された波長の光信号に変換する。

無線部５ｆ－１は、分波器５１－１と、複数の第１光電変換部５２－１－１～５２－１－ｎと、複数のアンテナ素子５５－１－１～５５－１－ｎと、ビーム形成回路５６－１とを備える。無線部５ｆ－１は、アレーアンテナ制御部５３－１及びアレーアンテナ部５４－１に代えて、ビーム形成回路５６－１を備える点で第１実施形態における無線部５ａ－１と構成が異なる。

ビーム形成回路５６－１は、複数の入力ポートと、複数の出力ポートとを持つ。ビーム形成回路５６－１の入力ポートには、第１光電変換部５２－１－１～５２－１－ｎが接続される。ビーム形成回路５６－１の出力ポートには、アンテナ素子５５－１－１～５５－１－ｎが接続される。ビーム形成回路５６－１は、ある１つの入力ポートに信号を入力すると、出力ポートからは振幅が同じで、位相が線形に傾くような信号が出力される。ビーム形成回路５６－１は、入力ポートによって位相の傾きが異なる。ビーム形成回路５６－１は、入力ポートに応じた方向にビームを形成することができる。ビーム形成回路は、アンテナ部の一態様である。

ビーム形成回路５６－１は、入出力の可逆性をもち、ある入力ポートに対応するビームの方向から信号が到来すると、当該入力ポートのみから信号が出力される。ビーム形成回路５６－１は、例えばバトラーマトリクス、ブラスマトリクス、ノーランマトリクス及びロットマンレンズなどがある（例えば、参考文献１参照）。
（参考文献１：Luo, Q., Gao, S. S., Liu, W., & Gu, C. ,“Low-cost Smart Antennas” , Wiley. p.253-265）

次に基地局３ｆの動作例を説明する。
図１０は、第５実施形態における基地局３ｆの動作例を示す図である。なお、図１０では、無線部５ｆ－１が、通信対象無線部５ｆであるとして説明する。
信号処理部４２ｆは、無線信号と制御信号に対して信号処理を行う（ステップＳ１０１）。信号処理部４２ｆは、信号処理後の無線信号を第１光電変換部４３ｆに出力し、信号処理後の制御信号を波長制御部４７に出力する。

波長制御部４７は、制御信号に基づいて第１電光変換部４３ｆの波長を制御する（ステップＳ３０１）。例えば、波長制御部４７は、制御信号に含まれる波長の情報に基づいて、第１電光変換部４３ｆで無線信号を光信号に変換する際の波長を指定する。例えば、制御信号に含まれる波長の情報が、波長λ１とする。第１電光変換部４３ｆは、信号処理部４２ｆから出力された無線信号を、波長制御部４７で指定された波長の光信号に変換する（ステップＳ３０２）。例えば、第１電光変換部４３ｆは、信号処理部４２ｆから出力された無線信号を、波長制御部４７で指定された波長λ１の光信号に変換する。

第１電光変換部４３ｆは、波長λ１の光信号を、光ファイバ７を介して通信対象無線部５ｆ（無線部５ｆ－１）に伝送する。例えば、第１電光変換部４３ｆは、波長λ１の光信号を、光ファイバ７－１で伝送する（ステップＳ３０３）。波長λ１の光信号は、光ファイバ７－１を介して無線部５ｆ－１に伝送される。

無線部５ｆ－１は、光ファイバ７－１を介して伝送された光信号を受信する。分波器５１－１は、受信された光信号を分波する（ステップＳ３０４）。無線部５ｆ－１で受信された光信号は、波長λ１の光信号である。そのため、分波器５１－１から出力される光信号は、波長λ１の光信号である。分波器５１－１から出力される光信号は、第１光電変換部５２－１－１に入力される。

第１光電変換部５２－１－１は、入力した波長λ１の光信号を電気信号に変換する（ステップＳ３０５）。第１光電変換部５２－１－１は、電気信号をビーム形成回路５６－１に出力する。

ビーム形成回路５６－１は、第１光電変換部５２－１－１から出力された電気信号を入力する。ビーム形成回路５６－１は、電気信号を入力した入力ポートに応じた方向にビームを形成する（ステップＳ３０６）。これにより、電気信号を入力した入力ポートに対応する出力ポートに接続されたアンテナ素子５５－１から無線信号が発出される。電気信号を入力した入力ポートに対応する出力ポートに接続されたアンテナ素子５５－１は、入力された電気信号に応じた無線信号を放射する（ステップＳ１０８）。このようにして、光信号はアナログＲｏＦを用いて伝送される。

以上のように構成された基地局３ｆによれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、基地局３ｆでは、集約部４ｆで波長を切り替えることによって、無線部５ｆに備えられるビーム形成回路５６に入力される電気信号の入力ポートが変更される。これにより、ビーム形成回路５６で形成するビーム方向が変更される。このように、基地局３ｆでは、集約部４ｆで波長を切り替えることによって、無線部５ｆで形成するビームの方向を制御することができる。

（第６実施形態）
第６実施形態では、無線部においてビームの形成に、リフレクタアンテナを用いる点が、第１実施形態との差分である。第６実施形態では、第１実施形態との差分を中心に説明する。
図１１は、第６実施形態における基地局３ｇの構成例を示す図である。基地局３ｇは、集約部４ｆと、複数の無線部５ｇ－１～５ｇ－ｍとを備える。集約部４ｆは、図１に示す集約部４に相当する。無線部５ｇ－１～５ｇ－ｍは、図１に示す無線部５－１～５－ｍに相当する。なお、無線部５ｇ－１～５ｇ－ｍは、同一の構成を備えるため、無線部５ｇ－１を例に説明する。第６実施形態において、集約部４ｆの構成は、第５実施形態における集約部４ｆと同一構成のため説明を省略する。

無線部５ｇ－１は、分波器５１－１と、複数の第１光電変換部５２－１－１～５２－１－ｎと、アンテナ部５７－１とを備える。無線部５ｇ－１は、アレーアンテナ制御部５３－１及びアレーアンテナ部５４－１に代えて、アンテナ部５７－１を備える点で第１実施形態における無線部５ａ－１と構成が異なる。

アンテナ部５７－１は、例えば、リフレクタアンテナである。アンテナ部５７－１は、複数のフィード５８－１－１～５８－１－ｎと、リフレクトアレー５９－１とで構成される。
フィード５８－１－１～５８－１－ｎは、リフレクトアレー５９－１に対面して設けられ、第１光電変換部５２－１－１～５２－１－ｎから出力された電気信号が入力される。フィード５８－１－１～５８－１－ｎは、入力された電気信号に応じた無線信号を放射する。

リフレクトアレー５９－１は、フィード５８－１－１～５８－１－ｎから放射された無線信号を反射させる。より具体的には、リフレクトアレー５９－１は、フィード５８－１－１～５８－１－ｎの位置に応じた方向に位相差をつけて無線信号を反射する。これにより、リフレクトアレー５９－１は、フィード５８－１－１～５８－１－ｎの位置に応じた方向にビームを形成することができる。例えば、第６実施形態におけるアンテナ部５７－１として、反射位相を制御した素子を配列し平面化したリフレクトアレーが用いられてもよい（例えば、参考文献１参照）。
（参考文献１：Luo, Q., Gao, S. S., Liu, W., & Gu, C. ,“Low-cost Smart Antennas” , Wiley. p.165-198）

リフレクトアレー５９－１は、ある１つのフィード５８から無線信号を放射すると、リフレクトアレーで反射する際に位相が線形に傾き、ある方向にビームを形成することができる。フィード５８によって位相の傾きは異なり、ビーム方向は異なる。リフレクトアレー５９－１は、入出力の可逆性をもち、あるフィード５８に対応するビームの方向から無線信号が到来すると、無線信号は当該フィード５８に収束する。

次に基地局３ｇの動作例を説明する。なお、集約部４ｆの処理は、第５実施形態で説明したため省略する。ここでは、集約部４ｆにおいて波長λ１の光信号が出力されたとする。
無線部５ｇ－１は、光ファイバ７－１を介して伝送された光信号を受信する。分波器５１－１は、受信された光信号を分波する。無線部５ｇ－１で受信された光信号は、波長λ１の光信号である。そのため、分波器５１－１から出力される光信号は、波長λ１の光信号である。分波器５１－１から出力される光信号は、第１光電変換部５２－１－１に入力される。

第１光電変換部５２－１－１は、入力した波長λ１の光信号を電気信号に変換する。第１光電変換部５２－１－１は、電気信号をフィード５８－１－１に出力する。フィード５８－１－１は、第１光電変換部５２－１－１から出力された電気信号に応じた無線信号を放射する。フィード５８－１－１から放射された無線信号は、リフレクトアレー５９－１により反射されて、フィード５８－１－１の位置に応じた方向に放射される。このようにして、光信号はアナログＲｏＦを用いて伝送される。

以上のように構成された基地局３ｇによれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、基地局３ｇでは、集約部４ｆで波長を切り替えることによって、無線部５ｇに備えられるフィード５８に入力される電気信号が変更される。これにより、アンテナ部５７で形成するビーム方向が変更される。このように、基地局３ｇでは、集約部４ｆで波長を切り替えることによって、無線部５ｇで形成するビームの方向を制御することができる。

（第７実施形態）
第７実施形態では、無線部においてビームの形成に、レンズアンテナを用いる点が、第１実施形態との差分である。第７実施形態では、第１実施形態との差分を中心に説明する。
図１２は、第７実施形態における基地局３ｈの構成例を示す図である。基地局３ｈは、集約部４ｆと、複数の無線部５ｈ－１～５ｈ－ｍとを備える。集約部４ｆは、図１に示す集約部４に相当する。無線部５ｈ－１～５ｈ－ｍは、図１に示す無線部５－１～５－ｍに相当する。なお、無線部５ｈ－１～５ｈ－ｍは、同一の構成を備えるため、無線部５ｈ－１を例に説明する。第７実施形態において、集約部４ｆの構成は、第５実施形態における集約部４ｆと同一構成のため説明を省略する。

無線部５ｆ－１は、分波器５１－１と、複数の第１光電変換部５２－１－１～５２－１－ｎと、アンテナ部５７ｈ－１とを備える。無線部５ｈ－１は、アレーアンテナ制御部５３－１及びアレーアンテナ部５４－１に代えて、アンテナ部５７ｈ－１を備える点で第１実施形態における無線部５ａ－１と構成が異なる。

アンテナ部５７ｈ－１は、例えば、レンズアンテナである。アンテナ部５７ｈ－１は、複数のフィード５８－１－１～５８－１－ｎと、トランスミットアレー６０－１とで構成される。
フィード５８－１－１～５８－１－ｎには、第１光電変換部５２－１－１～５２－１－ｎから出力された電気信号が入力される。フィード５８－１－１～５８－１－ｎは、入力された電気信号に応じた無線信号を放射する。

トランスミットアレー６０－１は、フィード５８－１－１～５８－１－ｎから放射された無線信号を、フィード５８－１－１～５８－１－ｎの位置に応じた方向に位相差をつけて透過させる。これにより、トランスミットアレー６０－１は、フィード５８－１－１～５８－１－ｎの位置に応じた方向にビームを形成することができる。例えば、第７実施形態におけるアンテナ部５７ｆ－１として、透過位相を制御した素子を配列し平面化したトランスミットアレーが用いられてもよい（例えば、参考文献１参照）。
（参考文献１：Luo, Q., Gao, S. S., Liu, W., & Gu, C. ,“Low-cost Smart Antennas” , Wiley. p.165-198）

次に基地局３ｈの動作例を説明する。なお、集約部４ｆの処理は、第５実施形態で説明したため省略する。ここでは、集約部４ｆにおいて波長λ１の光信号が出力されたとする。
無線部５ｈ－１は、光ファイバ７－１を介して伝送された光信号を受信する。分波器５１－１は、受信された光信号を分波する。無線部５ｈ－１で受信された光信号は、波長λ１の光信号である。そのため、分波器５１－１から出力される光信号は、波長λ１の光信号である。分波器５１－１から出力される光信号は、第１光電変換部５２－１－１に入力される。

第１光電変換部５２－１－１は、入力した波長λ１の光信号を電気信号に変換する。第１光電変換部５２－１－１は、電気信号をフィード５８－１－１に出力する。フィード５８－１－１は、第１光電変換部５２－１－１から出力された電気信号に応じた無線信号を放射する。フィード５８－１－１から放射された無線信号は、トランスミットアレー６０－１を透過して、フィード５８－１－１の位置に応じた方向に放射される。このようにして、光信号はアナログＲｏＦを用いて伝送される。

以上のように構成された基地局３ｈによれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、基地局３ｈでは、集約部４ｆで波長を切り替えることによって、無線部５ｈに備えられるフィード５８に入力される電気信号が変更される。これにより、アンテナ部５７ｈで形成するビーム方向が変更される。このように、基地局３ｈでは、集約部４ｆで波長を切り替えることによって、無線部５ｈで形成するビームの方向を制御することができる。

（第８実施形態）
第８実施形態では、上りの光信号を各無線部が受信する点が、第１実施形態との差分である。第８実施形態では、第１実施形態との差分を中心に説明する。

第８実施形態において、図１に示された各無線部５は、上りの無線信号に応じた光信号を、アナログＲｏＦを用いて集約部４に送信する。集約部４は、上りの無線信号に応じた光信号に対して所定の信号処理を実行することによって、上りのデータを生成する。上位装置２は、上りのデータを、集約部４（CU）から取得する。

図１３は、第８実施形態における基地局３ｉの構成例を示す図である。基地局３ｉは、集約部４ｉと、複数の無線部５ｉ－１～５ｉ－ｍとを備える。集約部４ｉは、図１に示す集約部４に相当する。無線部５ｉ－１～５ｉ－ｍは、図１に示す無線部５－１～５－ｍに相当する。無線部５ｉ－１～５ｉ－ｍは、アナログＲｏＦを用いて、上りの光信号を集約部４ｉに送信する。なお、無線部５ｉ－１～５ｉ－ｍは、同一の構成を備えるため、無線部５ｉ－１を例に説明する。

無線部５ｉ－１は、第２電光変換部６１－１と、アレーアンテナ部５４－１と、アンテナ素子５５－１－１～５５－１－ｎとを備える。
アレーアンテナ部５４－１は、アンテナ素子５５－１－１～５５－１－ｎを介して、無線端末８から送信された無線信号を受信する。
第２電光変換部６１－１は、アンテナ素子５５－１－１～５５－１－ｎを介して受信された無線信号を光信号に変換する。

集約部４ｉは、第２光電変換部４８と、信号処理部４９とを備える。
第２光電変換部４８は、光ファイバ７を介して受信された光信号を電気信号に変換する。
信号処理部４９は、第２光電変換部４８によって変換された電気信号に対して信号処理を行うことによって、上りのデータを生成する。

次に、基地局３ｉの動作例を説明する。
図１４は、第８実施形態における基地局３ｉの動作例を示す図である。
アレーアンテナ部５４－１は、アンテナ素子５５－１－１～５５－１－ｎを介して、無線端末８から送信された無線信号を受信する。アレーアンテナ部５４－１は、受信した無線信号を電気信号に変換する（ステップＳ４０１）。アレーアンテナ部５４－１は、上りの無線信号に応じた電気信号を第２電光変換部６１－１に出力する。第２電光変換部６１－１は、アレーアンテナ部５４－１から出力された電気信号を光信号に変換する（ステップＳ４０２）。この際、第２電光変換部６１－１は、光信号を無線信号で強度変調して、無線信号を光信号に変換する。これにより、無線部５ｉ－１から集約部４ｉに対してアナログＲｏＦ伝送することができる。

第２電光変換部６１－１は、変換後の光信号を、光ファイバ７－１を介して伝送する（ステップＳ４０３）。光ファイバ７－１を介して伝送された光信号は、集約部４ｉで受信される。第２光電変換部４８は、光ファイバ７を介して受信された光信号を電気信号に変換する（ステップＳ４０４）。第２光電変換部４８は、変換後の電気信号を信号処理部４９に出力する。

信号処理部４９は、第４光電変換部４８から出力された電気信号に対して信号処理を行う（ステップＳ４０５）。これによって、信号処理部４９は、上りのデータを生成する。

以上のように構成された基地局３ｉによれば、上り方向においても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

第２実施形態から第７実施形態までについても、第８実施形態と同様に、上りの光信号を各無線部が受信して集約部に伝送するように構成されてもよい。このように構成される場合、各実施形態における集約部及び無線部５は以下のように構成される。
（第２実施形態における上り方向の構成）
第２実施形態における集約部４ｂと、無線部５ｂ－１～５ｂ－ｍは、第８実施形態における集約部４ｉと、無線部５ｉ－１～５ｉ－ｍと同様の構成を有する。

（第３実施形態における上り方向の構成）
第３実施形態における無線部５ｃ－１～５ｃ－ｍは、第１光電変換部５２－１－１～第１光電変換部５２－１－ｎの代わりに複数の第２電光変換部６１－１－１～第２電光変換部６１－１－ｎを備え、分波器５１－１の代わりに合波器を備える。ここで、合波器は、第２電光変換部６１－１－１～第２電光変換部６１－１－ｎから出力された光信号を波長分割多重する。
第３実施形態における集約部４ｃは、合波器４５の代わりに分波器を備え、第１電光変換部４３ｃ－１～４３ｃ－ｎの代わりに複数の第２光電変換部４８－１～４８－ｎを備え、信号処理部４２ｃの代わりに信号処理部４９を備える。この場合、分波器は、光ファイバ７を介して入力された光信号を分波する。位相調整部４４－１～４４－ｎは、分波器から出力された光信号の位相を調整する。第２光電変換部４８－１～４８－ｎは、位相調整後の光信号をｎ個の電気信号に変換する。

（第３実施形態の変形例における上り方向の構成）
第３実施形態の変形例における無線部５ｄ－１～５ｄ－ｍは、第１光電変換部５２－１－１～第１光電変換部５２－１－ｎの代わりに複数の第２電光変換部６１－１－１～第２電光変換部６１－１－ｎを備え、分波器５１－１の代わりに合波器を備える。ここで、合波器は、第２電光変換部６１－１－１～第３光電変換部６１－１－ｎから出力された光信号を波長分割多重する。
第３実施形態の変形例における集約部４ｄは、合波器４５の代わりに分波器を備え、分波器４６の代わりに合波器を備え、第１電光変換部４３ｄの代わりに第２光電変換部４８－１～４８－ｎを備え、信号処理部４２ｄの代わりに信号処理部４９を備える。この場合、分波器は、光ファイバ７を介して入力された光信号を分波する。位相調整部４４－１～４４－ｎは、分波器から出力された光信号の位相を調整する。合波器は、位相調整部４４－１～４４－ｎによって位相調整された光信号を合波する。第４光電変換部４８－１は、合波器によって合波された光信号を電気信号に変換する。

（第４実施形態における上り方向の構成）
第４実施形態における無線部５ｅ－１～５ｅ－ｍは、第１光電変換部５２－１－１～第１光電変換部５２－１－ｎの代わりに複数の第２電光変換部６１－１－１～第２電光変換部６１－１－ｎを備え、分波器５１－１の代わりに合波器を備える。この場合、合波器は、第２電光変換部６１－１－１～第２電光変換部６１－１－ｎから出力された光信号を波長分割多重する。
第４実施形態における集約部４ｅは、合波器４５の代わりに分波器を備え、第１光電変換部４３ｅ－１～４３ｅ－ｎの代わりに第２光電変換部４８－１～４８－ｎを備え、信号処理部４２ｅの代わりに信号処理部４９を備える。この場合、分波器は、光ファイバ７を介して入力された光信号を分波する。第２光電変換部４８－１～４８－ｎは、分波器から出力された光信号を電気信号に変換する。位相調整部４４－１～４４－ｎは、第４光電変換部４８－１～４８－ｎから出力された電気信号の位相を調整する。

（第５実施形態における上り方向の構成）
第５実施形態における無線部５ｆ－１～５ｆ－ｍは、第１光電変換部５２－１－１～第１光電変換部５２－１－ｎの代わりに複数の第２電光変換部６１－１－１～第２電光変換部６１－１－ｎを備え、分波器５１－１の代わりに合波器を備える。この場合、ビーム形成回路５６－１は、無線信号を受信したアンテナ素子５５－１－１～５５－１－ｎが接続されている出力ポートに応じた入力ポートから無線信号を出力する。第２電光変換部６１－１～６１－ｎは、ビーム形成回路５６－１の入力ポートから出力された無線信号を光信号に変換する。合波器は、第２電光変換部６１－１－１～第２電光変換部６１－１－ｎから出力された光信号を波長分割多重する。
第５実施形態における集約部４ｆは、第１電光変換部４３ｆの代わりに第２光電変換部４８を備え、信号処理部４２ｄの代わりに信号処理部４９を備える。

（第６実施形態における上り方向の構成）
第６実施形態における無線部５ｇ－１～５ｇ－ｍは、第１光電変換部５２－１－１～第１光電変換部５２－１－ｎの代わりに複数の第２電光変換部６１－１－１～第２電光変換部６１－１－ｎを備え、分波器５１－１の代わりに合波器を備える。この場合、アンテナ部５７－１は、無線信号を受信したフィード５８－１－１－１～５８－１－ｎが接続されている第２電光変換部６１－１～６１－ｎに無線信号を出力する。第２電光変換部６１－１～６１－ｎは、無線信号を受信したフィード５８－１－１－１～５８－１－ｎから出力された無線信号を光信号に変換する。合波器は、第３光電変換部６１－１－１～第３光電変換部６１－１－ｎから出力された光信号を波長分割多重する。
第６実施形態における集約部４ｆは、第１電光変換部４３ｆの代わりに第２光電変換部４８を備え、信号処理部４２ｄの代わりに信号処理部４９を備える。

（第７実施形態における上り方向の構成）
第７実施形態における無線部５ｈ－１～５ｈ－ｍは、第１光電変換部５２－１－１～第１光電変換部５２－１－ｎの代わりに複数の第２電光変換部６１－１－１～第２電光変換部６１－１－ｎを備え、分波器５１－１の代わりに合波器を備える。この場合、アンテナ部５７ｈ－１は、無線信号を受信したフィード５８－１－１－１～５８－１－ｎが接続されている第２電光変換部６１－１～６１－ｎに無線信号を出力する。第２電光変換部６１－１～６１－ｎは、無線信号を受信したフィード５８－１－１－１～５８－１－ｎから出力された無線信号を光信号に変換する。合波器は、第２電光変換部６１－１－１～第２電光変換部６１－１－ｎから出力された光信号を波長分割多重する。
第７実施形態における集約部４ｆは、第１電光変換部４３ｆの代わりに第２光電変換部４８を備え、信号処理部４２ｄの代わりに信号処理部４９を備える。

（第２の通信形態について）
上記説明では、無線部５と無線端末８－ｉとの通信形態が、第１の通信形態の場合の構成について説明した。次に、無線部５と無線端末８－ｉとの通信形態が、第２の通信形態の場合の構成について説明する。第２の通信形態では、複数の無線部５－１～５－ｍと、単一の無線端末８－ｉとが通信を行う。ここでは、一例として、無線部５が２台（無線部５－１～５－２）の場合について説明する。第２の通信形態における無線部５－１～５－２は、異なる信号を単一の無線端末８－ｉに送信する。単一の無線端末８－ｉが複数のアンテナを有している場合、ＭＩＭＯ通信が可能になる。すなわち、単一の無線端末８－ｉが複数のアンテナを有している場合、単一の無線端末８－ｉは無線部５－１～５－２それぞれから送信された無線信号を受信して信号処理で分離する。

集約部４又は無線端末８－ｉは、一般的な信号処理手法（例えばＺＦ（Zero Forcing）、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Squared Error）、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）等のＭＩＭＯ信号処理手法）を用いて、受信した信号を分離してもよい。なお、無線部５－１～５－２は、同じ信号を単一の無線端末８－ｉに送信して，集約部４又は無線端末８－ｉが信号処理を用いて同相合成してもよい。

第２の通信形態における無線部５－１～５－２は、集約部４の制御に従ってビームを形成する。下り方向における無線部５－１～５－２及び集約部４の構成は、上述した第１実施形態から第７実施形態のいずれかの構成となる。なお、複数の無線部５－１～５－２は、同一の構成であってもよいし、異なる構成であってもよい。複数の無線部５－１～５－２が異なる構成である場合、集約部４は各無線部５の構成に対応する構成を備える。例えば、無線部５－１が第１実施形態における無線部５－１の構成（無線部５ａ－１）であり、無線部５－２が第３実施形態における無線部５－１の構成（無線部５ｃ－１）である場合、集約部４は第１実施形態における集約部４の構成（集約部４ａ）と第３実施形態における集約部４の構成（集約部４ｃ）の両方を備える。なお、重複する構成については複数備えなくてよい。

第２の通信形態において、上り方向における無線部５－１～５－２及び集約部４の構成は、上述した第８実施形態や第２実施形態から第７実施形態における上り方向の構成のいずれかの構成となる。

（第３の通信形態について）
上記説明では、無線部５と無線端末８－ｉとの通信形態が、第１の通信形態の場合の構成について説明した。次に、無線部５と無線端末８－ｉとの通信形態が、第３の通信形態の場合の構成について説明する。第３の通信形態では、単一の無線部５と、複数の無線端末８－ｉとが通信を行う。ここでは、一例として、複数の無線端末８－ｉが２台（無線端末８－１～８－２）の場合について説明する。第３の通信形態において通信対象無線部５は、複数の無線部５－１～５－ｍの中から集約部４が選択する。第３の通信形態における通信対象無線部５は、集約部４の制御に従ってビームを形成する。下り方向における無線部５－１～５－ｍ及び集約部４の構成は、上述した第１実施形態から第７実施形態のいずれかの構成となる。なお、複数の無線部５－１～５－ｍは、同一の構成であってもよいし、異なる構成であってもよい。複数の無線部５－１～５－ｍが異なる構成である場合、集約部４は各無線部５の構成に対応する構成を備える。なお、重複する構成については複数備えなくてよい。

集約部４は、一般的な信号処理手法（例えばＺＦ、ＭＭＳＥ、ＭＬＤ等のＭＩＭＯ信号処理手法）を用いて、受信した信号を分離してもよい。
第３の通信形態において、上り方向における無線部５－１～５－ｍ及び集約部４の構成は、上述した第８実施形態や第２実施形態から第７実施形態における上り方向の構成のいずれかの構成となる。

（第４の通信形態について）
上記説明では、無線部５と無線端末８－ｉとの通信形態が、第１の通信形態の場合の構成について説明した。次に、無線部５と無線端末８－ｉとの通信形態が、第４の通信形態の場合の構成について説明する。第４の通信形態では、複数の無線部５－１～５－ｍと、複数の無線端末８－ｉとが通信を行う。第４の通信形態は、第２の通信形態と第３の通信形態との組み合わせである。ここでは、一例として、無線部５が３台（無線部５－１～５－３）、無線端末８－ｉが２台（無線端末８－１～８－２）の場合について説明する。この場合、例えば、無線部５－１～５－２が第２の通信形態における無線部５として動作し、無線部５－３が第３の通信形態における無線部５として動作してもよい。なお、無線部５が２台の場合には、無線部５－１又は５－２の一方が、第２の通信形態における無線部５及び第３の通信形態における無線部５として動作する。

第４の通信形態における無線部５－１～５－２は、集約部４の制御に従ってビームを形成する。下り方向における無線部５－１～５－２及び集約部４の構成は、上述した第１実施形態から第７実施形態のいずれかの構成となる。なお、複数の無線部５－１～５－２は、同一の構成であってもよいし、異なる構成であってもよい。複数の無線部５－１～５－２が異なる構成である場合、集約部４は各無線部５の構成に対応する構成を備える。

第４の通信形態において、上り方向における無線部５－１～５－２及び集約部４の構成は、上述した第８実施形態や第２実施形態から第７実施形態における上り方向の構成のいずれかの構成となる。

（ハードウェア構成例）
図１５は、各実施形態における、基地局３～３ｉ（無線通信装置）のハードウェア構成例を示す図である。基地局３～３ｉの各機能部のうちの一部又は全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ１１１が、不揮発性の記録媒体（非一時的な記録媒体）を有する記憶装置１１３とメモリ１１２とに記憶されたプログラムを実行することにより、ソフトウェアとして実現される。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（Read Only Memory）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）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などの非一時的な記録媒体である。

基地局３～３ｉの各機能部の一部又は全部は、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を用いた電子回路（electronic circuit又はcircuitry）を含むハードウェアを用いて実現されてもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本発明は、無線通信システムに適用可能である。

１…無線通信システム、２…上位装置、３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ…基地局、４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ…集約部、５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇ，５ｈ，５ｉ…無線部、７…光ファイバ、４１…無線部選択部、４２，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ，４２ｆ，４９…信号処理部、４３，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ，４３ｆ…第１電光変換部、４４…位相調整部、４５…合波器、４６…分波器、４７…波長制御部、４８…第２光電変換部、５１，５１ｂ…分波器、５２，５２ｂ…第１光電変換部、５３…アレーアンテナ制御部、５４…アレーアンテナ部、５５…アンテナ素子、５６…ビーム形成回路、５７，５７ｈ…アンテナ部、５８…フィード、５９…リフレクトアレー、６０…トランスミットアレー、６１…第２電光変換部、１１１…プロセッサ、１１２…メモリ、１１３…記憶装置、２００…無線部

Claims (4)

1. 無線通信装置が備える信号処理機能と通信機能とのうち前記信号処理機能を有する集約部が、前記通信機能で送信対象となる下りの無線信号に対応する形を有する光信号を、前記集約部と光ファイバを介して接続される前記通信機能を有する２以上の無線部のうち外部の通信装置と通信を行う通信対象無線部に送信して前記通信対象無線部のビームフォーミング制御を行い、
   前記通信対象無線部が、前記集約部の制御に従って、前記外部の通信装置と通信を行い、
   前記集約部が、前記下りの無線信号と制御信号とを複数の光信号に変換して多重化することによって前記光信号を生成し、
   前記通信対象無線部が、前記光信号を複数の光信号に分波し、前記複数の光信号を複数のアナログ電気信号に変換して得られる前記制御信号に基づいて、変換して得られる前記下りの無線信号を前記外部の通信装置に送信する、
   無線通信方法。
2. 前記集約部が、前記下りの無線信号と制御信号とを波長が互いに異なる複数の光信号に変換して波長分割多重することによって前記光信号を生成する、
   請求項１に記載の無線通信方法。
3. 前記集約部が、前記下りの無線信号と制御信号とをサブキャリア多重することによって前記光信号を生成する、
   請求項１に記載の無線通信方法。
4. 無線通信装置が備える信号処理機能と通信機能とのうち前記信号処理機能を有する集約部と、
   前記集約部と光ファイバを介して接続される前記通信機能を有する２以上の無線部と、
   を備え、
   前記集約部は、前記通信機能で送信対象となる下りの無線信号に対応する形を有する光信号を、前記集約部と光ファイバを介して接続される前記通信機能を有する２以上の無線部のうち外部の通信装置と通信を行う通信対象無線部に送信して前記通信対象無線部のビームフォーミング制御を行い、
   前記通信対象無線部は、前記集約部の制御に従って、前記外部の通信装置と通信を行い、
   前記集約部が、前記下りの無線信号と制御信号とを複数の光信号に変換して多重化することによって前記光信号を生成し、
   前記通信対象無線部が、前記光信号を複数の光信号に分波し、前記複数の光信号を複数のアナログ電気信号に変換して得られる前記制御信号に基づいて、変換して得られる前記下りの無線信号を前記外部の通信装置に送信する、
   無線通信装置。

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