特許 5993005 アンテナおよびベースバンドプロセッサ間のアナログ信号の無線伝送方法およびそのシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5993005

(24)【登録日】2016年8月26日

(45)【発行日】2016年9月14日

(54)【発明の名称】アンテナおよびベースバンドプロセッサ間のアナログ信号の無線伝送方法およびそのシステム

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/2575 20130101AFI20160901BHJP

   H04J 14/00 20060101ALI20160901BHJP

   H04J 14/02 20060101ALI20160901BHJP

【ＦＩ】

   H04B9/00 267

   H04B9/00 E

【請求項の数】18

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-519005(P2014-519005)

(86)(22)【出願日】2012年6月28日

(65)【公表番号】特表2015-501554(P2015-501554A)

(43)【公表日】2015年1月15日

(86)【国際出願番号】US2012044587

(87)【国際公開番号】WO2013009483

(87)【国際公開日】20130117

【審査請求日】2014年3月5日

(31)【優先権主張番号】61/505,769

(32)【優先日】2011年7月8日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】511207729

【氏名又は名称】ゼットティーイー コーポレイション

(73)【特許権者】

【識別番号】510279365

【氏名又は名称】ゼットティーイー （ユーエスエー） インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】八田国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】フォ， デヴィッド

【審査官】 後澤 瑞征

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２２８５７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０９４２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３１９９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１４９９０８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−０８７９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０６０３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１９８４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５２２８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０８７０３１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−１６８８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００４５２１１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−１９３１７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ１０／００−１０／９０

Ｈ０４Ｊ１４／００−１４／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のＲＲＵおよび一つのＢＢＵ間における、ファイバーを通じた光伝送方法であって、
レーザー光源によって、波長区分においてＸ個の波長を生成する生成ステップと、
Ｘ個の波長をＸ／２個のアップリンク波長およびＸ／２個のダウンリンク波長に分割する分割ステップと、
（ｉ）アップリンク波長をＢＢＵに、（ｉｉ）ダウンリンク波長を少なくとも一つのＲＲＵに、光伝送する光伝送ステップと、
を含み、
前記生成ステップにおいて、各波長には、ＭＩＭＯに用いるために前記ファイバーで多重化される信号を処理するＲＲＵが割り当てられ、前記Ｘは、３０以下であり、
前記分割ステップにおいて、前記アップリンク波長および前記ダウンリンク波長は帯域分離により分離されない、光伝送方法。

【請求項2】

Ｘは３０であり、Ｘ／２は１５である請求項１に記載の光伝送方法。

【請求項3】

前記ＢＢＵから前記ＲＲＵに光伝送するとき、または前記ＲＲＵから前記ＢＢＵに光伝送するときに、ＧＳＭ信号をＵＭＴＳまたはＬＴＥに多重化するステップをさらに含む請求項１に記載の光伝送方法。

【請求項4】

前記ＢＢＵから前記ＲＲＵに光伝送するとき、または前記ＲＲＵから前記ＢＢＵに光伝送するときに、マイクロ波周波数コンバータによって、アンテナポートからのアンテナインターフェースの信号を、システムキャリア周波数より大きくて隣接する同質の周波数帯域に変換するステップをさらに含む請求項１に記載の光伝送方法。

【請求項5】

前記ＢＢＵから前記ＲＲＵに光伝送するとき、または前記ＲＲＵから前記ＢＢＵに光伝送するときに、異なる光キャリアにアンテナポートを割り当て、単一の光源によって、当該異なる光キャリアをコヒーレントに生成するステップをさらに含む請求項１に記載の光伝送方法。

【請求項6】

異なるＲＲＵのアンテナポートからの信号を異なる光キャリアに多重化するステップをさらに含む請求項５に記載の光伝送方法。

【請求項7】

前記光伝送ステップは、レーザー光源によって行われる請求項１に記載の光伝送方法。

【請求項8】

複数のＲＲＵは、環状の単一のファイバーを介して接続される請求項１に記載の光伝送方法。

【請求項9】

前記光伝送ステップは、光強度変調器によって行われる請求項８に記載の光伝送方法。

【請求項10】

複数のＲＲＵのために制御チャネルを伝送するステップをさらに含む請求項１に記載の光伝送方法。

【請求項11】

複数のＲＲＵおよび一つのＢＢＵ間における、ファイバーを通じた光伝送システムであって、
波長区分においてＸ個の波長を生成する生成手段と、
Ｘ個の波長をＸ／２個のアップリンク波長およびＸ／２個のダウンリンク波長に分割する分割手段と、
（ｉ）アップリンク波長をＢＢＵに、（ｉｉ）ダウンリンク波長を少なくとも一つのＲＲＵに、光伝送する光伝送手段と、
を有し、
前記生成手段が生成する各波長には、ＭＩＭＯに用いるために前記ファイバーで多重化される信号を処理するＲＲＵが割り当てられ、前記Ｘは、３０以下であり、
前記アップリンク波長および前記ダウンリンク波長は帯域分離により分離されない、光伝送システム。

【請求項12】

Ｘは３０であり、Ｘ／２は１５である請求項１１に記載の光伝送システム。

【請求項13】

前記ＢＢＵから前記ＲＲＵに光伝送するとき、または前記ＲＲＵから前記ＢＢＵに光伝送するときに、ＧＳＭ信号をＵＭＴＳまたはＬＴＥに多重化する手段をさらに有する請求項１１に記載の光伝送システム。

【請求項14】

前記ＢＢＵから前記ＲＲＵに光伝送するとき、または前記ＲＲＵから前記ＢＢＵに光伝送するときに、アンテナポートからのアンテナインターフェースの信号を、システムキャリア周波数より大きくて隣接する同質の周波数帯域に変換する手段をさらに有する請求項１１に記載の光伝送システム。

【請求項15】

前記ＢＢＵから前記ＲＲＵに光伝送するとき、または前記ＲＲＵから前記ＢＢＵに光伝送するときに、異なる光キャリアにアンテナポートを割り当てる手段と、当該異なる光キャリアをコヒーレントに生成する手段とをさらに有する請求項１１に記載の光伝送システム。

【請求項16】

異なるＲＲＵのアンテナポートからの信号を異なる光キャリアに多重化する手段をさらに有する請求項１５に記載の光伝送システム。

【請求項17】

複数のＲＲＵは、環状の単一のファイバーを介して接続される請求項１１に記載の光伝送システム。

【請求項18】

複数のＲＲＵのために制御チャネルを伝送する手段をさらに有する請求項１１に記載の光伝送システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の技術分野は、無線通信に関し、特に、アンテナおよびベースバンドプロセッサ間のファイバーを通じたアナログ信号の光伝送に関する。

【背景技術】

【0002】

第２世代（２Ｇ）セルラー方式無線ネットワークは、基地局（ＢＴＳ）、基地局制御装置（ＢＳＣ）および移動交換局（ＭＳＣ）の三つの展開レイヤーからなる。ＢＳＣ、ＢＴＳおよびアンテナを含む部分を基地局サブシステム（ＢＳＳ）と呼ぶ。ＢＳＳの進歩は、スペシャルモバイルグループ５（ＳＭＧ５）および後の第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）によって標準化された無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）を大きな焦点としてきた。

【0003】

第３世代（３Ｇ）セルラー方式無線ネットワークは、ＢＳＣが省略され（すなわち、機能がＭＳＣおよびＢＴＳに分配され）、ＢＴＳが直接コアネットワークのゲートウェイに接続される点で簡素化されているものの、このアーキテクチャを引き継ぐ。実際には、遠隔無線ユニット（ＲＲＵ）およびベースバンド部（ＢＢＵ）は分離される（すなわち、機能的に二つの製品に分離される）。そのようにして、ベースバンドデータの集中的なソフトウェア処理は、高周波（ＨＦ）信号受信から分離される。ＲＲＵおよびＢＢＵ間で最も使用されるインターフェースは、一般的な公衆無線インターフェースまたはＩｒである。２Ｇシステムでは、ＲＲＵは、ほとんどＢＢＵを有して構成される。しかし、３Ｇシステムでは、ＲＲＵは分離して位置される（すなわち、ＲＲＵが送信タワーの頂上に設置される一方、ＢＢＵはタワーの足元の設備室に設置される）。このようにして、一つのＢＢＵは、複数のＲＲＵをサポートでき、デジタル信号処理設備が集中可能となる。図１は、３Ｇ無線ネットワークアーキテクチャの概観を示し、図２は３Ｇ ＲＡＮアーキテクチャの概観を示す。いずれの図面も、３ＧＰＰ標準規格に従って示される。第４世代（４Ｇ）セルラー方式無線ネットワークは、アーキテクチャをさらにフラットにすることによって、この傾向を継続する。たとえば、エボルブドノードＢ（ｅｖｏｌｖｅｄ ｎｏｄｅ Ｂ：ｅＮＢ）は、移動管理体（ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｅｎｔｉｔｙ：ＭＭＥ）（コアネットワーク）に直接接続され、異なる位置の複数のアンテナがｅＮＢに接続可能である。図３は、４Ｇ ＲＡＮアーキテクチャを示す図である。この傾向はクラウド−ＲＡＮコンセプトによって継続されており、ＢＢＵ資源をさらに集中するために、大規模な光ファイバーが配設されている。そのようにして、より多くのＲＲＵが単一のＢＢＵによってサポート可能であり、それは、クラウドコンピューティングのインターネットプロトコル（ＩＰ）技術の処理力および処理柔軟性の向上を可能とする。この結果、電力消費を低減し、セルラー方式ネットワークにおける動的な資源配分をもたらす。

【0004】

図５に示すように、Ｃ−ＲＡＮは、光ファイバーおよび集中型のベースバンド処理による、複数のセルサイト（基地局）の集約を特徴とする。Ｃ−ＲＡＮアーキテクチャは、構造、電力およびセルサイトにおけるメンテナンスを低減し、同時に、内部のセル／セクターの協働およびコンピューター設備をより良くする。新たなレイヤー０（すなわち、物理レイヤーよりも下のレイヤー（国際標準組織（ＩＳＯ）によると通信プロトコルモデル））を利用するという、技術的解決法が提供される。レイヤー０は３ＧＰＰの範囲の一部ではないので、Ｃ−ＲＡＮは非標準の解法である。

【0005】

図５にさらに示すように、ＲＲＵは、アンテナシステムに直接接続され、そのようにして、ＲＲＵの入力が未加工（ｒａｗ）のＨＦ信号となる。ＢＢＵの出力は、ｅＮｏｄｅＢ／ＢＳＣにより必要とされるベースバンドデータであり、それゆえ、メディアアクセス管理（ＭＡＣ）レイヤーまたはそれより上層に属する。ＲＲＵおよびＢＢＵ間のデータは、機能的定義およびＢＢＵおよびＲＲＵ間の分離によって、異なる形式を採用する。図６は、３ＧＰＰのプロトコルスタックアーキテクチャおよびＲＡＮプロトコルスタックにおけるＣ−ＲＡＮインターフェースの位置を示す。

【0006】

当該インターフェースは、ＨＦにまたはＨＦから、そして、ベースバンド（Ｉ−Ｑ）ディジットにまたはベースバンド（Ｉ−Ｑ）ディジットからの変換を含む。処理のつながりは、本質的に四つの操作、（ｉ）ＲＦ−ＩＭＦ／ＩＭＦ−ＲＦ（ここで中間周波数ＩＭＦは、デジタル中間周波数信号である）、（ｉｉ）変調／復調、（ｉｉｉ）サンプリング、および（ｉｖ）アナログデジタル変換／デジタルアナログ変換（ＡＤＣ／ＤＡＣ）を含む。四つの操作は、ＲＲＵまたはＢＢＵの一方に配置され、その配置基準は、実現可能性および効率的な情報伝送である。現在のインターフェースの取り組みは、いわゆるＣＰＲＩインターフェースを介するものである。ＣＰＲＩ標準は、無線装置（ＲＥ）として知られるローカルまたは遠隔無線ユニットに、標準の無線装置コントローラー（ＲＥＣ）間の基地局のインターフェースを定義する。

【0007】

ＣＰＲＩインターフェース（１）による機能的分離は、（１）ＲＲＵ：ＲＦ−ＩＭＦ／ＩＭＦ−ＲＦ、サンプリング、ＡＤＣ／ＤＡＣ、および（２）ＢＢＵ：Ｉ−Ｑデータストリームである。このスキームによって、アップリンクにおいて、アンテナ給電線から来て変調されたＲＦデータは、固定のサンプルレートによりデジタル化されるところで、ベースバンドにまずダウンコンバートされる。デジタル信号（ｄｅｇｉｔ）は、それから、ＣＰＲＩプロトコルに従ってパケット化される。ファイバーは、ＣＰＲＩパケットを中央処理位置に伝送するために用いられる。図７は、ＣＰＲＩの機能およびプロトコルスタックを示し、図８は、デジタルＲＲＵ−ＢＢＵリンクを示す。

【0008】

重要な問題は、異なるＲＲＵ位置からのＣＰＲＩパケットのタイミングと、ＢＢＵおよび接続されたＲＲＵ間の同期である。これは、ＣＰＲＩを伴う取り組み（アプローチ）にとって、あるいは他のパケットベースの伝送プロトコルにとって、特に難しい。なぜなら、データは、デジタル化されたベースバンドアナログ信号サンプル（ＩＱデータ）からなり、これは、とても高い伝送容量および時間正確性を要求するからである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

従来技術は、光学インターフェースにおいて、電気的サンプルデータを光データに変換するために、ｓｍａｌｌ ｆｏｒｍ−ｆａｃｔｏｒ ｐｌｕｇｇａｂｌｅ（ＳＦＰ）を用いる。このように、単一のファイバーに各ＲＲＵが必要である。効率を向上するために、波長分割多重方式（ＷＤＭ）が配置されており、異なるＲＲＵ間の単一のファイバーの光学的な容量の共有を許容する。しかし、そのような事情に関わらず、ＣＰＲＩベース集約の取り組みには欠点がある。第一に、ＨＦデータはＲＲＵにおいてデジタル化される必要があり、ファイバー上に伝送される莫大な量の未処理のサンプルを生成してしまう。その結果、帰路のためのＡ−インターフェースのような上位層からのデータとは逆に、生データが伝送されるので、ファイバー容量は、非効率的に利用される（あるいは、即座に消耗される）。第二に、高いデータ速度のため、同期における不均衡を吸収するための遅延吸収量をより多く持つ上層データよりも同期が厳しい。第三に、アナログ信号はデジタルに変換され、そしてデジタルが光学的アナログ信号に変換され、それから光学的アナログ信号が再び電気的デジタルに変換されるので、伝送の連鎖は、余剰な要素を含む。伝送の連鎖の中間においてデジタルデータの高容量は、伝送システムに不利に働いてしまう。

【0010】

加えて、オペレーターは、ＣＰＲＩデータを運ぶために、ギガビットの能力があるパッシブ光ネットワーク（ＧＰＯＮ）を利用することに関心があるが、ＧＰＯＮの容量を需要に遅らせずについていかせ、ｆｉｂｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ｘ（ＦＴＴｘ）のように、他のサービスと共有する余地を持たせるのは困難であるという問題が発生する。最後に、同じインフラにおいてデジタルチャネルを共有することは、オペレーターにとってセキュリティの懸念もある。このような、また他の環境の問題および障害は、下記のシステムおよび方法によって克服できる。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、ファイバーを介するアンテナおよびベースバンドプロセッサ間のアナログ信号の光伝送に関する無線通信方法およびシステムに関する。また、単一のＢＢＵに対するＲＲＵデータの効率的な伝送および集約を促進する。

【0012】

一つのシステムおよび方法の態様として、ＭＩＭＯアップリンクおよびダウンリンクチャネルが多重化され（各チャネルの保護周波数帯を含む）、ファイバーを通じて光伝送される。アップリンク信号は第１キャリア上で伝送され、ダウンリンク信号は第２キャリア上で伝送される。アップリンク信号およびダウンリンク信号間で、帯域分離が含まれる。

【0013】

他の態様は、より具体的に、複数のＲＲＵおよびＢＢＵ間における、ファイバーを介した光伝送方法（およびシステム）である。当該方法は、レーザー光源によって複数の波長を生成する工程を含み、ここで各波長が少なくとも一つのＲＲＵに割り当てられている。そして、異なるアンテナポートからのキャリアを変換し、異なるアンテナポートに向けられる他のキャリアを変換するために、キャリアコンバータが使用される。キャリアは、帯域分離により分離される。ＲＲＵおよびＢＢＵを接続するファイバーを介して、光線がキャリアを伝送する。

【0014】

上述の方法（およびシステム）のある態様では、３０個の波長が生成され、キャリアが各ポートに対応する保護周波数帯を含む。選択的に、方法は、アンテナポートからのアンテナインターフェースを、システムキャリア周波数より大きくて隣接する同質の周波数帯域に変換するためにマイクロ波周波数コンバータを使用するステップ、異なるキャリアにアンテナポートを割り当てるステップ、単一の光源によって異なるキャリアをコヒーレントに生成するステップを含む。異なるＲＲＵからのアンテナポートを異なるキャリアに多重化することは、本発明のさらなる光学的な態様である。他に、複数のＲＲＵは、環状の単一のファイバーを通じて接続され、光強度変調器が光伝送のために使用される。

【0015】

本発明のさらに他の態様では、複数のＲＲＵおよびＢＢＵ間でファイバーを介した光伝送方法（およびシステム）を提供する。当該方法は、レーザー光源によって一定量の波長を生成するステップを含む。そして、波長は、アップリンク波長およびダウンリンク波長に分離される。それから、アップリンク波長はＢＢＵに光伝送され、ダウンリンク波長はＲＲＵに光伝送される。この実施形態では、帯域分離は、アップリンク波長およびダウンリンク波長を分離するためには使用されない。上述の方法（およびシステム）の一態様では、３０個の波長が生成され、１５個のアップリンク波長および１５個のダウンリンク波長に分離される。選択的に、当該方法は、ＧＳＭ（登録商標）信号をＵＭＴＳまたはＬＴＥに多重化するステップを含む。または、アンテナポートからのアンテナインターフェースを、システムキャリア周波数より大きくて隣接する同質の周波数帯域に変換するためにマイクロ波周波数コンバータを使用する。選択的に、本発明は、異なる光キャリアにアンテナポートを割り当て、そして、単一の光源によって、異なる光キャリアをコヒーレントに生成するステップを含む。異なるＲＲＵからのアンテナポートは、さらに異なる光キャリアに多重化されてもよい。他の態様では、複数のＲＲＵは、環状の単一のファイバーを通じて接続されてもよく、当該ファイバーを通じた光伝送に光強度変調器が用いられる。本発明のさらに別の態様では、ＲＲＵおよびＢＢＵネットワークを開示する。当該ネットワークは、複数のＲＲＵを含み、各ＲＲＵは、無線信号を受信するアンテナと、当該無線信号を対応する光信号に変換する電気−光コンバータとを有する。当該ネットワークは、ＢＢＵも含み、ＢＢＵは、上記対応する光信号を対応する電気信号を変換する光−電気コンバータを含む。最後に、複数のＲＲＵおよび一つのＢＢＵを接続するファイバーがある。選択的に、複数のＲＲＵおよびＢＢＵを接続するファイバーは、環状に形成される。改良の更なる態様および利点は、実施の形態の詳細な説明に示される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】３ＧＰＰ標準による３Ｇ無線アーキテクチャの概観を示す図である。

【図2】３ＧＰＰ標準による３Ｇ ＲＡＮアーキテクチャを示す図である。

【図3】４Ｇ ＲＡＮアーキテクチャを示す図である。

【図4】Ｃ−ＲＡＮアーキテクチャを示す図である。

【図5】Ｃ−ＲＡＮアーキテクチャおよびインターフェースを示す図である。

【図6】３ＧＰＰのプロトコルスタックアーキテクチャにおけるＣ−ＲＡＮインターフェースの位置と、ＲＡＮプロトコルスタックを示す図である。

【図7】ＣＰＲＩ機能およびプロトコルスタックを示す図である。

【図8】デジタルＲＲＵ−ＢＢＵリンクを示す図である。

【図9】アンテナから基地局へのリンクの骨格を示し、図中左はＣＰＲＩを伴う供給、右は直接の供給を示す図である。

【図10A】アナログＲＲＵ−ＢＢＵのリンクを示す図である。

【図10B】Ｌ帯域レーザースペクトルグリッドを示す図である。

【図11】可多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）可能な用なロング−ターム エボリューション（ＬＴＥ）のＲＦ信号のためのキャリアスペクトルを示す図である。

【図12】Ｃ帯域レーザーの使用のスペクトルを示す図である。

【図13】ＢＢＵからＲＲＵ（ダウンリンク）の光伝送のための回路を示す図である。

【図14A】現実的な多重化を示す図である。

【図14B】（２．６ＧＨｚ帯域およびＬＴＥ使用帯域を変調するのに伴って３０のλが生成された場合の）ファイバーごとに異なる構造および容量を示す図である。

【図15A】全てのＲＲＵを関連する単一のＢＢＵにリンクさせる単一のリング状のファンバーを示す図である。

【図15B】可用なＷＤＭ−ＲＡＮに対する技術を示す図である。

【図16】ＨＦコンバータを示す図である。

【図17】ＣＰＲＩ伝送能力を示す図である。

【図18】伝送能力を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に、上記の背景技術における問題を解決し、単一のＢＢＵのためのＲＲＵデータの効率的な伝送および集約を促進するための方法およびシステムの実施形態を示す。

【0018】

効率的な集約を促進するために、異なる場所での伝送媒体がデータ転送量の需要にあっているか否かを知ることが重要である。なぜなら、中央処理がＢＢＵに位置し（そして、単一のＢＢＵに接続されうるＲＲＵの数が限られ）ており、ファイバーのインフラとしての観点からどれだけ多くのＲＲＵをＢＢＵに接続できるか知ることが重大だからである。それは、たとえば、ＣＰＲＩの取り組みにおいては、非常に限定される。他の地上システムとインフラを共有することによって、復旧力および保守力が重要になる。最初に、ＣＰＲＩベースのＣ−ＲＡＮの問題について言及する。ＣＰＲＩバージョンのＲＲＵ−ＢＢＵ間リンクを用いることによって、ＣＰＲＩペイロードを生成するためにまずＨＦ信号がデジタル化され、そして、光線による伝送を可能とするために、電気信号が光信号に変換される。受信側では、光信号がアナログ信号として受信され、電気的にデジタルに変調される。図９はＲＲＵおよびＢＢＵ間の信号受信／送信の比較を示す。図示されるように、ＨＦ信号が単に一つのＡＤＣを通過する代わりに、ＡＤＣ、ＤＡＣ、ＡＤＣを通過する。ここで、追加的に通過するＤＡＣ、ＡＤＣ（光伝送経路に対応する）は、他のものの間で遅延を起こすような、構成、オーバーヘッドおよび保護機構を有する。

【0019】

しかしながら、そのような通信ネットワークには、信頼性および最小限の遅延という、重要な技術的要求がある。最小限の遅延が要求されるのは、たとえば、（ｉ）物理レイヤーの下層では、標準規格により決められている厳しい遅延量があり、（ｉｉ）集約サイズに相関関係がある距離に遅延が比例し、（ｉｉｉ）異なる位置間の同期が困難であるからである。特に、最小限のフレームヘッダー（または全くフレームなし）、インターリービングなし、および時分割多重なしが要求される。

【0020】

信頼性が要求されるのは、たとえば、（ｉ）物理レイヤーの下層では、途切れない可能性がゼロであるアンテナ給電線がエミュレートされ、（ｉｉ）民間のインフラ、復旧力および保守力からなる現在のＲＡＮアーキテクチャがＲＡＮオペレーターによる制御下にあるからである。特に、Ｃ−ＲＡＮに使用されるチャネルが同じファイバーを共有する他のチャネルから分離され、保守が孤立されることが要求される。

【0021】

本発明の実施形態は、アナログ光チャネルを用いるＷＤＭ−ＲＡＮを実装する。ファイバーは、データが完全に使い切れないその莫大なキャパシティのため、光伝送に望ましい。たとえば、１００ＧＨｚグリッドのＩＴＵ標準規格によれば、Ｃ帯域ウィンドウは、７４−３８＝３６のスペクトル光線が生成され、単一モードの光ファイバー（ＳＭＦ）で伝送される。現在の光システムは、通常、ＷＤＭでさえ、それらの一つしか使わない。確かに、１０以上のスペクトル光線の使用は、仮にそうなったとしても、滅多に起こらない。一方、伝送される無線信号は、一般的に２０ＭＨｚ帯域幅を有する。極端な例でも、キャリアごとの帯域幅は１００ＭＨｚより大きくない。たとえば、ＬＴＥのためのキャリア周波数は、７００、８００、９００、２１００ＭＨｚとなりうる。それゆえ、キャリア信号を有する光線を直接変調することが可能である。１００ＧＨｚのチャネル間隔とＬＴＥ２．６ＧＨｚのＲＦ周波数とを比較すれば、単一のファイバーにおいて単一のλ（あるいはそれ以上）を使用する多くのアナログＲＦチャネルの伝送が理論上可能であることが明らかである。

【0022】

さらに、近年の無線技術は、空気界面において複雑な設計を有する。たとえば、アンテナ給電線から来るアナログ信号は、複数のポートを含む。そのため、複数のＭＩＭＯポートが考慮されなくてはならない。ＬＴＥの典型的な構造は４×４のＭＩＭＯであるが、標準規格においては８×８も定義され、サポートされる。８つのポートを基本的構成と考えるなら、単一のキャリアに要求される帯域は、８×Ｗであり、ここで、Ｗは帯域（Ｗ＝２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚおよび１００ＭＨｚ、あるいは、ＵＭＴＳ用に、Ｗ＝５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、１５ＭＨｚおよび２０ＭＨｚ、あるいは、ＧＳＭ（登録商標）用にＷ＝２５ＭＨｚ、あるいはＷｉＦｉ用にＷ＝２２ＭＨｚ）である。

【0023】

「チャネル」が周波数多重化される場合、保護周波数帯が必要となる。したがって、２０ＭＨｚ保護周波数が各Ｗに加えられ、８×（Ｇ＋Ｗ）となる。Ｓ＝４５ＭＨｚから１９０ＭＨｚであり、ここでＳはアップリンクおよびダウンリンク間の帯域分離である。したがって、アップリンクおよびダウンリンクが同じキャリアに伝送されるとき、合計で８×（Ｇ＋Ｗ）＋Ｓ＋８×（Ｇ＋Ｗ）となる。このような場合、たとえば、Ｓ＝１００ＭＨｚで十分である。

【0024】

図１０ＡはアナログＲＲＵ−ＢＢＵ間リンクを示し、図１０ＢはＬ帯域スペクトルレーザーグリッドを示し、図１１はＭＩＭＯ可能なＬＴＥのＲＦ信号のためのキャリアスペクトルを示す。図１２は、Ｃ帯域レーザーを使用するスペクトルを示す。図１３は、ＢＢＵからＲＲＵ（ダウンリング）の光伝送のための回路を示す図である。

【0025】

方法は、次の光変調、すなわち、波長区分、キャリア置換区分、波長キャリア置換区分および波長アンテナ区分としてまとめられる。

【0026】

波長区分において、光源は、１００ＧＨｚの間隔を有する３０個までの波長（すなわちλ）を生成する。ある実施形態では、１００ＧＨｚまでの可能な帯域により、各λは少なくとも一つのＲＲＵに割り当てられる。このようにして、複数のＲＲＵの周波数多重化をすることなく、３０のＲＲＵが接続されうる。しかしながら、同じλの光で複数のキャリアを変調可能である。

【0027】

キャリア置換区分では、異なるアンテナポートからのキャリアを高／低周波数に変換するために、ＲＲＵおよびＢＢＵの両方にキャリアコンバータが用いられる。その結果、アップリンクおよびダウンリンク間でＳの分離を伴い、８×（Ｇ＋Ｗ）がＢＢＵで生成され、８×（Ｇ＋Ｗ）がＲＲＵで生成される。二つの光線が異なるキャリアで（十分な保護周波数帯Ｓで）、両者から送信される。

【0028】

複数のＲＲＵが単一のλに多重化される場合、計算は、Ｍ×１６×（Ｇ＋Ｗ）＋Ｓ＋Ｆとなる。たとえば、Ｍ×１６×（１００＋１００）＋４２０＋２６００＝Ｍ×３２００＋３０００ＭＨｚ＜１００ＧＨｚとなる。Ｇ、Ｓ、Ｆの値を与えることによって、Ｆが制御チャネルのために確保される帯域であるので、単一のλにより対応できるＲＲＵの数が計算できる。たとえば、ＲＲＵのためのアップリンク、ダウンリンクおよび制御チャネルを含んで、単一のファイバー用に３０×Ｍ個までのＲＲＵがある。

【0029】

波長キャリア置換区分では、３０個のλをアップリンクのための１５個のλとダウンリンクのための１５個のλに分離する他のアプローチがある。そのようにして、アップリンクおよびダウンリンクを分離するために必要な１５×Ｓの帯域分離を省略できる。それから、Ｍ×８×（Ｇ＋Ｗ）＋Ｆ＜１００ＧＨｚのように、単一のλがＭ個のＲＲＵを支援する。そして、単一のファイバーごとの１５×Ｍ個までのＲＲＵが調整されうる。この配置では保護周波数帯が省略されるので、単一のファイバーがより多くのＲＲＵをサポートできる。上記の実施形態では、Ｍ×１６００＋２６００ＭＨｚ＜１００ＧＨｚが期待されているので、Ｍ＝［（１００−２．６）／１．６］＝６０である。この結果、合計で１５×６０＝９００という最小限の数のＲＲＵが単一のファイバーによりサポート可能となる。この構成において、（あるとするならば）唯一のボトルネックがＢＢＵのパワーである。この構成は、単一のファイバーを通じて、異なる信号の多重化の柔軟性を可能とする。そのようにして、ＵＭＴＳまたはＬＴＥを伴うＧＳＭ（登録商標）（グローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーションズ）の信号の多重化が簡単に実装される。

【0030】

波長アンテナ区分は次の通りである。上記方法では、光変調の実行前に、（管理チャネルに加えて）、８つのアンテナインターフェースを、システムキャリア周波数より大きい隣接する同質の８つの周波数帯域に変換するために、典型的にマイクロ波周波数コンバータが使用される。しかしながら、これらの９つのチャネルが異なる光キャリアに割り当てられる場合、マイクロ波周波数コンバータが省略される。したがって、各ＲＲＵにとって、単一のレーザー光源によってコヒーレントに生成される光キャリアが、Ａ＋１＝９つある。Ｌが与えられたλの光チャネルの数である場合、Ｌ／（Ａ＋１）＝４であって、Ａ＝８の場合Ｌ＝３６（サポートできるλの数）である。そのようにして、最も悪い場合でも、３から４つのＲＲＵがマイクロ波周波数コンバータなしで搬送される。同じＲＲＵの異なるアンテナが異なる光チャネルに割り当てられる一方で、周波数がよくロックされ同期されている限り、異なるＲＲＵのアンテナは同じ光キャリアに多重化されることができる。ＲＲＵの数がＭ’である場合、（Ｗ＋Ｇ）×Ｍ’ＭＨｚ＜１００ＧＨｚから、Ｍ’＝［１００／（Ｗ＋Ｇ）］＝［１００／（０．１＋０．１）］＝５００が導かれる。これは、Ｍの合計を、悪くても、３×５００＜２×Ｍ＜４×５００、すなわち、７５０＜Ｍ＜１０００とする。計数の“２”は、アップリンクおよびダウンリンクの分であり、Ｇは異なるＲＲＵからの信号間の保護周波数帯である。異なるＲＲＵの可変アンテナ数が異なる場合、数Ｍが増加する。

【0031】

本願発明の利点は、（ａ）各ＲＲＵのマイクロ波周波数コンバータがただ一つの固有の目標周波数を変換目標として有し、これにより設計を簡単にし、コストを低減する、（ｂ）アップリンクおよびダウンリンク間に帯域分離の必要がない、（ｃ）ＬＴＥ、ＧＳＭ（登録商標）、ＵＭＴＳおよびＷｉＦｉ信号に対して単一の構成である（唯一異なるのはＢＢＵ）、（ｄ）異なる数のアンテナが実装されるので、帯域を省略し、適用範囲を拡大し、配置の柔軟性を増加することである。

【0032】

実際には、構成の限定が考慮される。そのような限定は、たとえば、電気−光変調帯域がレーザーのコストおよび電力消費を制限することや、位相干渉（クロストーク）や、マイクロ波周波数コンバータの複雑性や、マイクロ波構成品質などを含む。ある実施形態では、ダイレクトレーザー生成器が変調帯域２．６ＧＨｚを有する。光周波数が関連する（すなわち、ＤＣに対応している）場合、ＲＦ信号の搬送に、ただ２．６ＧＨｚが使用される。第一に、内部変調ノイズをまとめるために帯域の低い部分を取っておく必要があるので、同時にＧＰＯＮタイプのサービスを適用する一方、１ＧＨｚが取っておかれる。したがって、８つのアンテナからのＲＦ信号を搬送するのに、１．６ＧＨｚが使用可能である。保護周波数帯が信号帯域と同じ場合（すなわち、Ｇ＝Ｗ）、追加の２０ＭＨｚの帯域に、同期および管理配当である２０＋８×（Ｇ＋Ｗ）＝２０＋１６×Ｗ＝３４０ＭＨｚ、６６０ＭＨｚ、１６２０ＭＨｚを加える。そのように、帯域幅が２０ＭＨｚである場合、各ＲＲＵは３４０ＭＨｚが必要であり、この波長が３つのＲＲＵを支援できる。帯域幅が４０ＭＨｚである場合、２つのＲＲＵだけを支援できる。１００ＭＨｚの帯域幅では、たった一つのＲＲＵだけを支援できる。アップリンクを支援する１５個の波長およびダウンリンクを支援する別の１５個の波長を伴い、単一のファイバーが１５から４５個のＲＲＵを支援できる。

【0033】

図１４Ａは現実的な多重化を示し、図１４Ｂはファイバーごとの異なる構成および容量を示す（２．６ＧＨｚおよびＬＴＥ使用帯域の変調に伴って３０個のλが生成されるとする）。最も代表的な構成は、太字で示している。この全ては、市場において手に入る構成の下限である２．６ＧＨｚの動作帯域幅に基づき動作する。

【0034】

本発明では、一定の低い電力の実施形態が可能である。上記の実装は、ダウンリンクおよびアップリンクのそれぞれに光源を提供するために、各ＲＲＵにレーザー生成器があり、対応して、ＢＢＵにもレーザー生成器があることを意味する。レーザー生成器はマイクロ波構成よりも大きな電力を必要とするので、光強度変調器（ＩＭ）によってレーザー生成器を置き換えることによって、電力消費（同様に構成の費用も）を低減するように、実装を修正できる。この構成を有効にするために、ＢＢＵに接続されるすべてのＲＲＵは、環状の単一のファイバーを通じて接続される。品質要求により課される範囲内の距離である限り、レーザー光源が一つ必要なだけである。

【0035】

図１５は、たとえば、単一のＢＢＵに関連する全てのＲＲＵを結ぶ単一の環状のファイバーを示し、ここで、ＩＭは送信機を示し、ＩＭの後のボックスは受信側を示す。ＢＢＵにおいて、レーザーのバンクがあり（ＥＣＬ）、そのそれぞれが、同じＢＢＵにおいて処理が終わる環に沿って一方向に、単一λ光の連続波（ＣＷ）を生成する。アップリンクでは、各ＲＲＵのＩＭは、当該ＲＲＵにおいてアップリンクに指定されている対応する波長で、自身のＲＦ信号を用いて、同じ光線を変調し、当該信号は各ＲＲＵのバンドパスフィルターによって抽出され、対応するＲＦ信号に変換される。ダウンリンクでは、複数のＩＭがあり、そのそれぞれは、同じＲＲＵに指定されている対応するＲＦ信号を用いて、指定されたＲＲＵに対応する一定の波長を変調する。無線アップリンクはファイバー上の光信号のアップストリームに対応し、ダウンリンクはファイバー上の光信号のダウンストリームに対応する。

【0036】

本発明の特定の実施形態を可能とするために必要な技術は、すでに成熟されている。確かに、工業用のレーザー生成器、変調器、循環器、フィルターおよびスイッチは全て入手可能である。たとえば、ＭＩＴＥＱ Ｉｎｃ．のhttp://www.miteq.com/results.php?ID=27548100&rpp=&cs=&st=fo&sort=(FreqMaxMHz-FreqMinMHz)+descによると、２．２ＧＨｚ（最も安価）から１８ＧＨｚ（最も高価）までの最大実効周波数のレーザー生成器を引用する。平均をとって、１０ＧＨｚの上限帯域を有する成熟製品を評価できる。http://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=3918から提供されるＴｈｏｒｌａｂｓ， Ｉｎｃ．の強度変調器によってもさらに確認できる。たとえば、図１５Ｂに示す技術は、ＷＤＭ−ＲＡＮの本発明の実施形態を可能とする。

【0037】

ＨＦアップコンバータおよびダウンコンバータがそれぞれＲＲＵおよびＢＢＵで使用される。その機能は、周波数帯域上でアンテナの異なるポートを分離するものであり、文字通り同じ帯域でのそれらの送信を可能とする。アップリンクでは、それらの各信号は、異なる周波数でＢＢＵに受信されるので、ベースバンドにダウンコンバートされ、これにより、ＭＩＭＯ信号の空間分化を可能とする。ダウンリンクでは、異なるアンテナポートに供給するために、ＲＲＵにおいて各信号はキャリア周波数にダウンコンバートされる。これは、空間から周波数、および周波数から空間の両方向として理解されうる。図１６はＨＦコンバータを示し、図１７はＣＰＲＩ伝送容量を示し、図１８は伝送容量を示す。

【0038】

方法およびシステムの実施形態が示され説明される一方、本発明の思想から離れない範囲で、当業者にとって、多くの変更が可能であることは明らかである。したがって、本発明は、特許請求の範囲以外には限定されるものでない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図15A】

【図15B】

【図16】

【図17】

【図18】