(57)【要約】      （修正有）【課題】既存の増幅器よりもずっと少ない電力散逸で、増幅されたＲＦ出力電力を効率的に達成する増幅器を提供する。【解決手段】ディジタル順方向受信機３００において、圧縮解除されたデータを増幅するのに先立って、遅延３２０を導入した後で、任意選択のプリディストーションモジュール３３０によって信号を処理し、信号をＤ２Ａ変換器３４０に出力する。Ｄ２Ａ変換器３４０は、入力信号を、利得ブロック３６０と電力源３７０とを有する増幅器３５０に駆動する。分析モジュール３８０は、圧縮解除された無線周波数データを分析し、このデータを使用して、Ｄ２Ａ変換器３９０を介して電力源３７０への変調信号を生成する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタルからアナログへの変換器（ＤＡＣ）から出力される信号を生成するためのプロセッサを有するデバイスであって、ディジタル信号が、増幅器によって増幅されることになる第１の成分と、前記増幅器のバイアス点を変調するための第２の成分とを有し、前記第２の成分が前記第１の成分に基づく、デバイス。
【請求項２】
ディジタルからアナログへの変換および増幅の前に前記第１の成分をプリディストーションするために使用できる前記ディジタル信号の第３の成分を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記第３の成分が、前記第１の成分と、前記第１の成分の信号包絡線とに基づく、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記第１の成分および前記第２の成分が、関連する遅延を該成分間に有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記信号と前記信号の包絡線とに基づくプリディストーション情報が前記ディジタル信号と共に前記増幅器に送信される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
第１の信号および第２の信号を受信する工程と、
前記第１の信号を増幅器によって増幅し、それにより、該増幅された信号が前記増幅器のバイアスを変調して前記増幅器の電力使用を低減する工程と、を備える、増幅器のバイアス点を変調する方法。
【請求項７】
前記第１の信号が、前記増幅器によって増幅されることになる第１の成分と、前記増幅器のバイアス点を変調するための第２の成分とを含み、前記第２の成分が前記第１の成分に基づく、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の信号が、増幅の前に前記第１の成分をプリディストーションするための前記信号の第３の成分を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第３の信号が前記第１の信号の信号包絡線に基づく、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の成分および前記第２の成分が、関連する遅延を該成分間に有する、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記信号と前記信号の包絡線とに基づくプリディストーション情報を前記信号と共に前記増幅器に送信する工程をさらに備える、請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
増幅器の電力使用を低減するための、ＣＡＴＶネットワーク内のシステムであって、
（ａ）第１の信号に変換されることになるデータを受信するプロセッサと、
（ｂ）前記第１の信号を増幅する前記増幅器と、
（ｃ）前記信号を分析して、前記増幅器のバイアス点を変調するための第２の信号を決定するための信号アナライザと、を備えるシステム。
【請求項１３】
前記増幅器が、前記第２の信号によって変調される電力源を備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記プロセッサが、前記第１の信号と共に前記増幅器に関し、プリディストーション情報を前記第１の信号に加える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記プリディストーション情報が前記信号と前記信号の包絡線とに基づく、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
増幅された前記第１の信号を前記第２の信号と共に第２の増幅器に送信する送信機を備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第２の信号が前記増幅器の出力に加えられる、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記増幅器が複数のトランジスタを備え、各トランジスタが、前記第１の信号のプリディストーションされた成分をそれぞれ変換するそれぞれのＤ／Ａ変換器によって駆動される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１の信号が、前記第２の信号に対して遅延されて前記増幅器に提供される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項２０】
固定電圧に接続されたインダクタによって前記増幅器にバイアスを提供する電力源と、
前記増幅器の電力源に接続されて、前記増幅器から出力される信号の包絡線から導出される信号によって制御される可変電圧を生成する、キャパシタと、をさらに備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項２１】
（ａ）増幅されることになる第１の成分を各々が含む第１の信号および第２の信号を生成するプロセッサであって、前記第１の信号が第１のプリディストーション成分を含み、前記第２の信号が第２のプリディストーション成分を含む、プロセッサと、
（ｂ）第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを含む増幅器であって、各トランジスタが前記第１の信号および前記第２の信号のうちのそれぞれの信号を同時に増幅し、それにより前記第１のプリディストーション成分および前記第２のプリディストーション成分が前記増幅器のバイアスを共同で変調する、増幅器と、を備える、ＣＡＴＶネットワーク内のシステム。
【請求項２２】
前記増幅器の前記バイアスを共同で変調する前記第１のプリディストーション成分および前記第２のプリディストーション成分が、前記増幅器の出力において相殺される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記プリディストーション成分が、前記増幅器の出力において相殺されることなく、増幅器歪みを低減する成分を搬送する、請求項２１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、順方向データ・コンテンツによって電力消費が駆動される、光ファイバ・ノードに関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願の相互参照
本開示は、“順方向データ・コンテンツによって電力消費が駆動される、光ファイバ・ノード（Ｆｉｂｅｒ−Ｏｐｔｉｃ  Ｎｏｄｅ  ｗｉｔｈ  Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｄａｔａ  Ｃｏｎｔｅｎｔ  Ｄｒｉｖｅｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）”と題する２０１３年８月１９日出願の米国仮出願第６１／８６７，５５０号の優先権を主張するものであり、引用によりその全体が本明細書に援用される。
【０００３】
ケーブル・テレビジョン（ＣＡＴＶ）システムは、ビデオ、データ、音声、または高速インターネット・サービスなど、様々なメディア・コンテンツを加入者に提供することができる。ＣＡＴＶプロバイダは通常、同軸ネットワーク、光ファイバ・ネットワーク、またはハイブリッド・ファイバ／同軸（ＨＦＣ）ネットワークなどの伝送ネットワークを介して、ヘッド・エンドからその加入者のクライアント・デバイスにメディア・コンテンツを送達する。これらのＣＡＴＶネットワークにおけるデータ・スループット（または帯域幅）に対する要件は、顧客がより多くのコンテンツやデータ・サービスなどを要求するのに伴って、指数関数的に増大しつつある。これまでは、符号化効率およびトランスポート・プロトコルの改善により、ケーブル運営者が加入者需要および競争的需要に後れを取らないようにすることが可能であったが、次世代ケーブル・ネットワークの全体的性能を強化または抑制する可能性のある様々なネットワーク要素の分析を継続することが重要である。
【０００４】
ケーブル・テレビジョン・ネットワーク内の無線周波（ＲＦ）増幅器のほとんどは、いわゆる「Ａ級」動作モードで動作する。Ａ級動作モードは、非常に高い忠実度の信号を提供し、これはしばしば、信号対雑音、および、信号対第２、第３、第４、第５．．．高調波歪み成分で定量化される。しかし、Ａ級動作モードの場合の電力消費は、ＲＦ出力信号の複合電力の約１００倍高い。この、より高い電力消費は、実効的な信号電力からの頻繁に生じる大きな「ピーク対平均」偏差に対応する必要性の結果として生じ、これは、増幅器の出力ＲＦのｒｍｓ振幅を、実装形態に応じて、電圧と電流のいずれかの出力レール・ツー・レール範囲のわずか約２５％に設定することを含む場合がある。電力消費に対する需要がより高いことにより、ＲＦ利得ブロック（例えば、ヘッド・エンドの光送信機および受信機、光ファイバ・ノード、ＲＦ分配増幅器）を必要とするケーブル・ネットワーク製品のコストが押し上げられる。よって、雑音に対する出力信号電力を損なうことなく、ＣＡＴＶネットワークにおける電力散逸を低減することが望ましい。また、雑音に対する出力信号電力を改善するとともに、ＣＡＴＶネットワークにおける電力散逸を低減することが一層望ましいであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】例示的なＣＡＴＶシステムを示す図。
【図２】代表的な基本的プッシュプル・トランジスタ増幅器の概略図。
【図３】図２に示す増幅器への入力電流の結果として得られる出力電流を示す図。
【図４】図３の増幅された信号を提供するときの、バイアスされた状態の図２の増幅器によって提供されるトランジスタ電流を示す図。
【図５】開示されるディジタル順方向受信機の一実施形態を示す図。
【図６】増幅器バイアシングを変更するための一実施形態を示す図。
【図７】増幅すべき信号の形状を示す図。
【図８】ピーク検出アルゴリズムの一実施形態を示す図。
【図９】図８に示す実施形態の結果として得られる入力波形および出力波形を示す図。
【図１０】バイアス電流が高いときの出力信号ピークを示す図。
【図１１】例示的なトランジスタ電流を示す図。
【図１２】ほぼ同じ大きさに拡大縮小されて比較されている入力信号および出力信号を示す図。
【図１３】例示的な線形化機能を示す図。
【図１４】２つの電圧ソースがトランジスタ増幅器を駆動する一実施形態を示す図。
【図１５】通常動作中および電圧一時的変動中の電力送達をサポートするインダクタにエネルギーが蓄積される電力源を示す図。
【図１６】固定電流を送達する例示的な電力源を示す図。
【図１７】電力源をキャパシタで置き換えた例示的な一実施形態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
後述する実施形態を示す目的で、実施形態の例示的な構造を図面に示す。しかし、実施形態は、開示する特定の方法および手段に限定されない。
添付の図では、特許請求の範囲に記載される開示の一部を含む実施形態を示し、これらの実施形態の様々な原理および利点を説明するが、図に描かれた詳細は本開示の利益を有する当業者にはすぐに明らかであろうから、図示の詳細は、示す実施形態を理解するために必要なわけではないことを理解されたい。
【０００７】
本開示では、ＣＡＴＶネットワークにおける電力消費を削減するシステムおよび方法について述べる。これらは、（１）信号に基づいて電力を取り出すことによってＣＡＴＶネットワーク中のノードの電力効率を改善するシステム、および（２）信号包絡線情報を使用してＣＡＴＶ伝送システムにおける電力消費を削減する方法を含む。本明細書でより詳細に後述するように、開示するシステムおよび方法は、多くのディジタル順方向パス概念を利用し展開する。これらの概念は、限定されないが以下のものを含む。１）通信リンクの一端における（例えば、ディジタル順方向パス送信の場合のヘッド・エンド送信機側における）アナログからディジタルへの（Ａ２Ｄ）ＲＦ信号変換。２）鮮鋭なディジタル・フィルタリングの実施を可能にするための、オーバーサンプリング、すなわち、サンプリングされた帯域幅の２倍のナイキスト周波数よりも高いレートでのサンプリング。これにより、ＲＦ信号の再構築に必要とされる２進データ・ビットの数が削減される。３）ＲＦ信号の再組立てに必要とされる２進ビットの数をさらに削減するための、圧縮コーディング、例えばハフマン・タイプの符号化。４）必要とされる距離にわたる、ただし約１６０．９３４キロメートル（１００マイル）未満の、光オン／オフ送信。約１６０．９３４キロメートル（１００マイル）は、ＤＯＣＳＩＳ（Ｄａｔａ  Ｏｖｅｒ  Ｃａｂｌｅ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）（登録商標）標準によって指定される限度である。５）送信機からの元々符号化されたＲＦ信号を再組立てするための、受信機におけるデータ圧縮解除、およびその後に続くディジタルからアナログへの（Ｄ２Ａ）信号変換。
【０００８】
また、本開示は、信号からの受信データが圧縮解除された後で、ただし圧縮解除された信号データが利得ブロックによって増幅される前に実施されることになる遅延を導入するシステムおよび方法について述べる。遅延の間、圧縮解除されたデータを使用して、さらに後の時点で利得ブロックによって増幅されることになる信号包絡線の大きさが予測される。次いで、信号包絡線の大きさを使用して、補助信号が生成される。この補助信号は、利得ブロックのための必要電圧／電流を最小限に抑え、それによりブロックが消費する電力を最小限に抑えるように、ＲＦ利得ブロックへの電力源を駆動する。さらに、信号包絡線の予測された大きさに基づく遅延された補助信号を、任意選択で遅延された信号自体と共に、フィードフォワードプリディストーション信号として使用することができ、このフィードフォワードプリディストーション信号は、信号包絡線を増幅するときにＲＦ利得ブロックによって導入される歪みを補正する。
【０００９】
本出願に開示するシステムおよび方法は、「ファイバ・トゥ・ザ・ラスト・アクティブ（ｆｉｂｅｒ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｌａｓｔ  ａｃｔｉｖｅ）」（ＦＴＴＬＡ）、ノード・プラス・ゼロ（Ｎ＋０）、またはファイバ・ディープ・アーキテクチャと代替的に呼ばれるアーキテクチャにおいて、多数のＲＦ出力を有し、顧客構内にサービス提供する前の最終の増幅器としての働きをする、光ファイバ・ノードの電力消費を削減するのに、特に有用である可能性がある。というのは、このようなノードでは、ノードの出力におけるＲＦ信号は通常、比較的多量の電力を消費するからである。しかし、アップストリームまたはリターン・パスＡ２Ｄ／Ｄ２Ａシステムや、ディジタル・リターン受信機など、他のアーキテクチャ、または他のアーキテクチャのコンポーネントが、開示する技法から利益を得ることもできることを理解されたい。さらに、開示する技法は、他のディジタル順方向受信機のＲＦ利得段を調整することにも適用することができる（この受信機がダウンストリーム・アーキテクチャにおける最終のＲＦ利得段でなくても）。様々な実施形態に関する追加の詳細については、以下でより詳細に述べる。
【００１０】
図１に、ビデオ、音声、および高速インターネット・サービスなど、高精細度ディジタル娯楽（エンターテインメント）および遠隔通信を送達するように動作可能な、例示的なケーブル・テレビジョン（ＣＡＴＶ）システム１００を示す。概して言えば、ＣＡＴＶシステム１００は、娯楽および／または情報サービスを１つまたは複数の町、地域、またはその一部に広がる加入者基盤に提供する、娯楽および／または情報サービス・フランチャイズの、動作上の（例えば地理的な）フットプリントを指す。フランチャイズによって提供される個々の娯楽および／または情報サービス（例えば、娯楽チャネル・ラインナップ、データ・パッケージなど）は、システムごとに異なる場合がある。いくつかの大きいケーブル会社は、複数のケーブル通信システム（例えば、場合によっては数百個までのシステム）を運営し、マルチプル・システム・オペレータ（ＭＳＯ）として一般に知られる。
【００１１】
ケーブル・ネットワークは、全同軸、全ファイバ、またはハイブリッド・ファイバ／同軸（ＨＦＣ）ネットワーク、例えばファイバ・トゥ・ザ・ラスト・アンプリファイア（ｆｉｂｅｒ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｌａｓｔ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）（ＦＴＴＡ）の形をとることができる。例示のみの目的で、図１には、ハイブリッド・ファイバ同軸（ＨＦＣ）ネットワークを示す。ＨＦＣネットワークは、光ファイバと同軸ケーブルとを組み合わせたブロードバンド・ネットワークであり、ファイバ・ノードを戦略的に配置して複数の家庭にサービスを提供する。本出願に開示するシステムおよび方法は、様々なネットワーク中で採用することができ、ＨＦＣネットワークは非制限的な例として示すに過ぎないことを理解されたい。
【００１２】
図１に示すネットワークは、光ファイバ接続と同軸接続の使用を組み合わせたＨＦＣブロードバンド・ネットワークである。このネットワークはヘッド・エンド１０２を含み、ヘッド・エンド１０２は、アナログ・ビデオ信号と、様々なディジタル情報ソースからの種々のサービス（例えば、ビデオ、音声、およびインターネット）を表すディジタル・ビット・ストリームとを受信する。例えば、ヘッド・エンド１０２は、１つまたは複数のビデオ・オン・デマンド（ＶＯＤ）サーバ、ＩＰＴＶブロードキャスト・ビデオ・サーバ、インターネット・ビデオ・ソース、または、ＩＰコンテンツを提供するための他の適切なソースから、コンテンツを受信することができる。
【００１３】
ＩＰネットワーク１０８は、ウェブ・サーバ１１０およびデータ・ソース１１２を含むことができる。ウェブ・サーバ１１０は、ＩＰプロトコルを使用してビデオ・オン・デマンド、オーディオ・オン・デマンド、およびペイ・パー・ビュー・ストリームをＩＰネットワーク１０８に送達するストリーミング・サーバである。ＩＰデータ・ソース１１２は、ＩＰコンテンツを送信する地域エリアまたはバックボーン・ネットワーク（図示せず）に接続される場合がある。例えば、地域エリア・ネットワークは、インターネットもしくはＩＰベースのネットワーク、コンピュータ・ネットワーク、ウェブベースのネットワーク、または他の適切な有線もしくはワイヤレスのネットワークもしくはネットワーク・システムであるか、またはこれらを含むものとすることができる。
【００１４】
ヘッド・エンド１０２において、様々なサービスは、ＲＦキャリアに符号化、変調、およびアップコンバートされ、単一の電気信号に結合され、ブロードバンド光送信機に挿入される。光ファイバ・ネットワークが、ケーブル運営者のマスタ／地域ヘッド・エンド１０２から、複数の光ファイバ・ノード１０４まで延びている。ヘッド・エンド１０２は、光ファイバ１０３を介して光通信を提供するために、光送信機または送受信機を備えることができる。ヘッド・エンドと１つまたは複数のノードとの間に、地域ヘッド・エンドおよび／または近傍ハブ・サイトが存在してもよい。例示的なＨＦＣネットワーク１００の光ファイバ部分は、ヘッド・エンド１０２から地域ヘッド・エンド／ハブまで延びているか、複数のノード１０４まで延びているか、またはその両方まで延びている。光送信機は、電気信号を、光変調されたダウンストリーム信号に変換し、この信号はノードに送られる。そして、光ノードは、入ってきた信号をＲＦエネルギーに変換し、リターンＲＦ信号をリターン・パスに沿って光信号に変換する。本明細書、図面、および特許請求の範囲では、用語「順方向パス」および「ダウンストリーム」は、ヘッド・エンドからノードへの、ノードから加入者への、またはヘッド・エンドから加入者へのパスを指すのに、交換可能に使用される場合がある。反対に、用語「リターン・パス」、「逆方向パス」、および「アップストリーム」は、加入者からノードへの、ノードからヘッド・エンドへの、または加入者からヘッド・エンドへのパスを指すのに、交換可能に使用される場合がある。また、本明細書、図面、および特許請求の範囲では、ノードは、ＣＡＴＶネットワークを介してローカル要求を送る、ヘッド・エンドと顧客家庭との間の任意のディジタル・ハブとすることができる。光ファイバを介した順方向パス光通信は、同軸ケーブルを介して加入者に送信されるように、ノードにおいて無線周波数（ＲＦ）通信に変換されてよい。反対に、加入者からのリターン・パスＲＦ通信は、同軸ケーブルを介して提供され、通常は、光ファイバを介してヘッド・エンドに送信されるように、ノードにおいて光信号に変換される。各ノード１０４は、通信を加入者デバイス１０６からヘッド・エンド１０２にアップストリームに中継できるリターン・パス送信機を備えることができる。
【００１５】
各ノード１０４は、１つまたは複数の顧客位置を含むサービス・グループにサービス提供する。例として、単一のノード１０４が、数千個のケーブル・モデムまたは他の加入者デバイス１０６に接続される場合がある。一例では、ファイバ・ノードが、１０００個と２０００個の間またはより多くの顧客位置にサービス提供することがある。ＨＦＣネットワークでは、光ファイバ・ノード１０４は同軸ケーブル・カスケード１１１を介して複数の加入者デバイス１０６に接続される場合があるが、当業者なら、同軸カスケードは、ＲＦ増幅器と、タップおよびスプリッタと、同軸ケーブルとの組合せを含む場合があることを認識するであろう。いくつかの実装形態では、各ノード１０４は、ヘッド・エンドまたはハブから受信した光変調されたダウンストリーム信号を、同軸カスケード１１１を介して加入者のデバイス１０６に提供される電気信号に変換するために、ブロードバンド光受信機を備える場合がある。信号は、ノード１０４からＲＦカスケード１１１を介して加入者デバイス１０６に進むことができ、ＲＦカスケード１１１は、複数の増幅器と、能動または受動デバイス（ケーブリング、タップ、スプリッタ、およびインライン等化器を含む）と、を備える場合がある。ＲＦカスケード１１１中の増幅器は、双方向であってよく、増幅器がカスケード中でさらに先の増幅器に供給するだけでなく多数の加入者に供給することもできるように、カスケードされてよいことを理解されたい。タップは、同軸システムへの、顧客のドロップ・インタフェースである。タップは、配信システムに沿った振幅の一貫性を可能にするように、様々な値で設計される。
【００１６】
加入者デバイス１０６は、ケーブル加入者の家庭など、顧客位置にあってよく、ヘッド・エンドに位置するケーブル・モデム終端システム（ＣＭＴＳ）１２０またはそれに匹敵するコンポーネントに接続される。クライアント・デバイス１０６は、加入者の、モデム（例えばケーブル・モデム）、ＭＴＡ（メディア端末アダプタ）、セット・トップ・ボックス、端末デバイス、セット・トップ・ボックス付きテレビジョン、データ・オーバ・ケーブル・サービス・インタフェース仕様（ＤＯＣＳＩＳ）端末デバイス、顧客構内機器（ＣＰＥ）、ルータ、または、類似の電子クライアント、エンド、もしくは端末デバイスとすることができる。例えば、ケーブル・モデムおよびＩＰセット・トップ・ボックスは、ケーブル・ネットワークを介したインターネットおよび他のコンピュータ・ネットワークへのデータ接続をサポートすることができ、ケーブル・ネットワークは、データをヘッド・エンドから加入者にダウンストリームに、かつ加入者からヘッド・エンドにアップストリームに送ることのできる、双方向通信システムを提供する。
【００１７】
本明細書に開示する技法は、ＤＯＣＳＩＳに準拠するシステムに適用することができる。ケーブル業界は、ケーブル・システムを介したＩＰデータ・パケットの送達を可能にするために、国際的なデータ・オーバ・ケーブル・システム・インタフェース仕様（ＤＯＣＳＩＳ（登録商標））標準またはプロトコルを策定した。一般に、ＤＯＣＳＩＳは、データ・オーバ・ケーブル・システムに対する、通信および動作のサポート・インタフェース要件を定義する。例えば、ＤＯＣＩＳは、ケーブル・テレビジョン・システム・ネットワークを介した高速データ配信に関与するケーブル・モデムに対するインタフェース要件を定義する。しかし、本明細書に開示する技法は、ディジタル・ビデオやＥＰｏｃ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）  ＰＯＮ  ｏｖｅｒ  Ｃｏａｘ）など、ディジタル・サービス伝送のための任意のシステムに適用できることを理解されたい。ＤＯＣＳＩＳを参照する本明細書における例は、同軸を介して搬送される幅広いサービスにこれらの技法が適用されることを例示および代表するものである。
【００１８】
本開示では、ヘッド・エンド１０２中のケーブル・モデム終端システム（ＣＭＴＳ）を参照する。一般に、ＣＭＴＳは、ケーブル・ネットワーク・インフラストラクチャ内のヘッド・エンドとクライアント・デバイスとの間で信号を交換する、ネットワークのヘッド・エンドまたはハブ・サイトに位置するコンポーネントである。例示的なＤＯＣＳＩＳ構成では、例えば、ＣＭＴＳおよびケーブル・モデムがＤＯＣＳＩＳプロトコルのエンドポイントであってよく、ハイブリッド・ファイバ同軸（ＨＦＣ）ケーブル・プラントがこれらのエンドポイント間で情報を伝送する。認識されるであろうが、アーキテクチャ１００が１つのＣＭＴＳを含むのは例示のために過ぎず、実際には、複数のＣＭＴＳおよびそれらのケーブル・モデムが管理ネットワークを介して管理されるのが通例である。
【００１９】
ＣＭＴＳ１２０は、ダウンストリーム・ポートおよびアップストリーム・ポートをホストし、非常に多くの受信機を備える。各受信機は、ブロードバンド・ネットワークに接続された数百個のエンド・ユーザ・ネットワーク要素間の通信を扱う。例えば、各ＣＭＴＳ１２０が、多くの加入者の複数のモデムに接続される場合があり、例として、単一のＣＭＴＳが、通信特性の大きく異なる数百個のモデムに接続されることがある。多くの事例では、光ファイバ・ノード１０４などの複数のノードが、町または都市の特定のエリアにサービス提供することができる。ＤＯＣＳＩＳは、ＣＭＴＳとケーブル・モデムとの間のリンクのいずれかの側で、ＩＰパケットがデバイス間を進むことができるようにする。
【００２０】
ＣＭＴＳは、ケーブル・ネットワーク・インフラストラクチャ内のヘッド・エンドと加入者デバイス１０６との間で信号を交換するのに使用できる、ケーブル・ネットワーク中のコンポーネントの非制限的な例であることを理解されたい。例えば、他の非制限的な例には、モジュラＣＭＴＳ（Ｍ−ＣＭＴＳ（商標））アーキテクチャまたはコンバージド・ケーブル・アクセス・プラットフォーム（ＣＣＡＰ）が含まれる。
【００２１】
ビデオやデータなどのディジタル・コンテンツのパケットを受信し、ディジタル・コンテンツをＭＰＥＧトランスポート・ストリームに再パケット化し、直角振幅変調（ＱＡＭ）を使用してディジタル・トランスポート・ストリームをダウンストリームＲＦキャリアにディジタル変調するために、エッジＱＡＭ（ＥＱＡＭ）１２２またはＥＱＡＭ変調器が、ヘッド・エンドまたはハブ・デバイス中にあってよい。エッジＱＡＭは、ディジタル・ブロードキャストとＤＯＣＳＩＳダウンストリーム送信との両方に使用することができる。ＣＭＴＳまたはＭ−ＣＭＴＳ実装形態では、データとビデオのＱＡＭを、別々に管理および制御されるプラットフォーム上で実装することができる。ＣＣＡＰ実装形態では、ＣＭＴＳおよびエッジＱＡＭ機能を１つのハードウェア・ソリューション中で結合することができ、それにより、データとビデオの送達を結合することができる。
【００２２】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）は、より小さいサブバンド（ＱＡＭキャリアと比較して）を利用することができる。例えば、従来のＤＯＣＳＩＳ  ＱＡＭキャリアは６ＭＨｚ幅だが、ＣＡＴＶシステムは、約２５ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ幅のＯＦＤＭキャリアを用いる直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）技術を採用することができる。よって、前に１００個のＱＡＭキャリアが使用された場合、数千個のＯＦＤＭサブキャリアを使用することができる。ＯＦＤＭ技術は、雑音の多い信号条件に適する場合があり、サーバの品質を低減することなく、利用可能なスペクトルのうちのより多くの使用を可能にすることができる。例示的な実装形態では、ケーブル・ネットワークが、ダウンストリーム速度のためにはＱＡＭ変調を使用し、ＯＦＤＭを使用してアップストリーム速度を上げることができる。
【００２３】
図２に、電源Ｖ２からの差動電圧によって駆動される入力信号２１０を増幅して、抵抗器Ｒ１４を介して出力信号２２０を生成する、基本的なプッシュプル・トランジスタ増幅器２００の代表的な概略図を示す。増幅器１００は、２つのトランジスタＱ１およびＱ２に供給される電力を取り出して、所望の増幅された信号電圧を抵抗器Ｒ１２に提供する。抵抗器Ｒ１１およびＲ１２は、２００オーム前後の、増幅器に対する入力インピーダンスを設定する。電力源Ｖ４は、増幅器の電流バイアス点を設定するのに使用されるコモン電圧を入力に提供する。各トランジスタは、トランジスタのコレクタへのフィードバック抵抗器Ｒ２およびＲ４をそれぞれ有し、コレクタは低インピーダンスの差動負荷Ｒ１０に接続され、出力電圧信号２２０が差動負荷Ｒ１０に提供される。電圧ソースＶ１に接続された変圧器２３０もまた、増幅器をバイアスするのに使用され、これは、差動信号に対して高インピーダンスを提供し、コモン・モード電流に対して低インピーダンスを提供することによって行われる。
【００２４】
図３に、ＣＡＴＶノードに典型的なマルチチャネル被変調ＲＦ信号についての、増幅器回路２００の抵抗器Ｒ１１を介した入力電流２５０、および抵抗器Ｒ１４を介した出力電流２６０を示す。電流利得は大きい（＞２０×）。出力振幅は普通、平均ｒｍｓ値に近いが、時折、高い増幅された信号ピークが発生する。ピーク値は通常、ｒｍｓ値の約６倍であり、約１０＾−６の比較的低い確率（時間で）で生じる。しかし、増幅器クリッピングはＲＦ接続リンク中のビット・エラーにつながるので、増幅器は、発生率が比較的低くてもこれらのピークを高忠実度で増幅しなければならない。
【００２５】
図３に示す大きい信号ピークを有する信号を増幅するための必要電流利得を提供するために、増幅器は通常、高い電流でバイアスされなければならない。これは図４で最も容易に見ることができる。図４には、図２の増幅器２００中のトランジスタＱ２によって使用される増幅器電流を示すが、この場合、増幅器は約８０ｍＡでバイアスされる。図３に示す信号２５０を増幅するとき、出力電圧中のピークの間、トランジスタＱ２中の電流は、１０ｍＡのやや下まで下がる。０ｍＡでは、増幅器は信号をそれ以上増幅できなかったはずであり、クリッピング歪みが発生したであろう。別の言い方をすれば、増幅器回路２００が８０ｍＡにバイアスされず、より低い点でバイアスされたならば、あるいは、増幅器への入力が、増幅されるべき、より高い信号ピークを有していたならば、増幅器クリッピングからの歪みに伴う付随的な信号劣化（ビット・エラー）と共に、クリッピングが発生したであろう。
【００２６】
ＨＦＣネットワーク中のＲＦ増幅器は通常、「Ａ級」動作モードで動作する。このことは、これらが高忠実度の増幅された信号を提供し、ビット・エラー・レートは約１０−８未満であるべきであることを意味する。先に言及したように、信号ピークが１０−６のレートで発生する、すなわち必要とされるビット・エラー・レートの頻度の１００倍の頻度で発生することから、ＨＦＣネットワーク中のＲＦ増幅器は、１００個のうち約１個以下の増幅された信号ピークしかクリップされないような、十分に高いバイアス点を提供しなければならない。しかし、信号ピークの発生頻度が非常に低いので、また信号ピークが信号のｒｍｓ値の約６倍高いので、信号ピークを反映するように増幅器をバイアスすると、増幅器回路は非常に非効率的になる。典型的なケースでは、例えば、増幅された信号の１００ｍＷの総ＲＦ出力を提供するのに、約１０Ｗの電力が必要とされる。すなわち、ＲＦエネルギー出力を提供するために増幅器への電力供給の約１％しか使用されず、電力の残りは、増幅器をバイアスするために消費され、このバイアシングの電流は、低頻度の信号ピークを除いてはほぼ常に、信号を増幅するのに必要な電流よりもずっと高い。
【００２７】
ＨＦＣネットワーク全体に散在する増幅器の数は、米国内だけで４００万個を超える。このことは、言い換えると、１年当たり何百万ドルもの総エネルギー消費となり、これは主として、先に言及したように、ごく散発的な信号ピークを増幅するためだけにしか必要とされないエネルギーである。
【００２８】
図５に、増幅器の電力源を変調するためにノード１０４中で使用して、それにより既存の増幅器よりもずっと少ない電力散逸で、増幅されたＲＦ出力電力を効率的に達成することができる、例示的な受信機３００を示す。受信機３００は、無線周波数データを受信して圧縮解除する圧縮解除モジュール３１０を備えることが好ましいが、ディジタル波形を生成するための他の手段を備えてもよい。圧縮解除されたデータを増幅するのに先立って、受信機３００は、遅延３２０を導入した後で、任意選択のプリディストーションモジュール３３０によって信号を処理し、信号をＤ２Ａ変換器３４０に入力する。Ｄ２Ａ変換器３４０は、入力信号を、利得ブロック３６０と電力源３７０とを有する増幅器３５０に駆動する。
【００２９】
遅延３２０の間、受信機３００は、分析モジュール３８０を備えることが好ましく、分析モジュール３８０は、圧縮解除された無線周波数データ、すなわち、増幅器３５０への入力信号を構成するのと同じデータを分析し、このデータを使用して、Ｄ２Ａ変換器３９０を介した電力源３７０への変調信号を生成する。変調信号は、いくつかの代替形のうちのいずれか１つを構成することができる。例えば、単純な一実施形態では、電力源３７０は、信号が信号ピークを経験していない期間中に使用される通常の（低い）バイアス点と、信号が信号ピークを経験しているときのピーク（高い）バイアス点との間で、２通りで変調されてよい。遅延３２０により、増幅器３５０のバイアス点は、それが増幅する信号と同期するように変調されることが可能であり、したがって、バイアス点は、信号がピークを経験するのに伴って上げられ、信号がピークから下がるのに伴って下げられる。他の実施形態では、信号ピーク間の振幅の相違を反映するようにバイアスを３つ以上のバイアス点の間で切り替える変調方式や、さらには、どの時点の信号振幅に対しても線形であるように増幅器のバイアス電圧または電流を変調する変調方式など、より複雑な変調方式を採用することができる。遅延３２０は、増幅されるデータが変調信号と同時に生じるようにデータ増幅前の任意の時点で導入されてよいこと、および、遅延が圧縮解除の後で行われるという説明は例示に過ぎないことを理解されたい。これは特に、システムによっては、圧縮データを含まない場合もあり、そうでなければ増幅のためにデータを圧縮解除する必要がある場合もあるからである。
【００３０】
受信機３００はまた、任意選択で、Ａ２Ｄ変換器の追加を伴って、ディジタル・リターン送信機を構成するコンポーネントの多くを備えてもよい。それにより、ディジタル順方向受信機は、４．２５Ｇｂｓまたは１１．３Ｇｂｓポート中の双方向光プラガブルを使用して、８５、２×８５、２００、または２×２００ＭＨｚの帯域幅で、ディジタル・リターン送信機の機能を実施することができる。よって、ディジタル順方向受信機は、わずかな追加コストで、順方向と逆方向のトラフィックを有するノードのコンポーネントのうちの本質的にほとんどに変換されることが可能である。
【００３１】
当業者なら認識できるように、受信機３００は、信号処理を使用して電力包絡線を予測することができ、出力Ｄ２Ａ変換器中で補償信号を生成することによって、電源変調による増幅器アーチファクトを自動的に補償することができる。増幅器のバイアス点（電流および／または電圧）を変調して、増幅器散逸を低減することができる。いくつかの実施形態では、受信機３００は、所与の出力電力レベルに対して、供給電力の散逸を約４分の１にすることができる。受信機３００によって使用される電力がより少ないことで、より小さいトランジスタやより小さいヒートシンクの使用、より低コストのパッケージング、ならびに、ノード・サイズの縮小および電力消費の削減が可能になる。
【００３２】
本明細書に開示する実施形態では電力削減のためのノード増幅器ソリューションについて述べるが、これらの概念はケーブル・ネットワーク中の他の増幅器にも適用されることに留意されたい。例えば、実施形態は、Ｄ／Ａ変換器によって直接的に駆動されない場合のあるフィールド中でカスケードされたアナログ増幅器の変調を組み込むこともできる。増幅器カスケード中の増幅器においては、より低コストの増幅器が望ましい。開示するように、カスケードされた増幅器の場合の実施形態は、電力散逸の低減によってより低コストの増幅器を提供することができ、オプションとして出力電力をより高くすることができる。ケーブル・ネットワークがアップグレードされた場合は、電力散逸を低減するがより高い出力を可能にする、より低コストの増幅器が望ましい。
【００３３】
より効率的な増幅器を創出するための、開示する実施形態は、既存のネットワークと、高度なまたは次世代のネットワークとに有益である。例えば、高度なアーキテクチャ、例えばＮｏｄｅ＋０アーキテクチャが採用されない場合でも、より電力効率のよい増幅器がなお望ましい。増幅器はそれらに先行するレッグ中の損失を補償することを考えれば、ノードからのユニバーサル設定が、増幅器の集合に対して作用する。ほとんどの増幅器は同様のチルトおよび利得設定を有し、同様の電力負荷で操作されるので、概して同じ設定が増幅器のチェーンに当てはまることになる。アーキテクチャは、ますます短い増幅器チェーンを有し、それにより、高度なアーキテクチャ、例えばＮ＋１やＮ＋２に落ち着くであろう。
【００３４】
開示するディジタル順方向アーキテクチャは、非常に低いコストの、かつ電力効率のよいノードを許容する。例えば、開示するディジタル順方向技法に関する実施形態は、低コストの、かつ電力効率のよいノード設計を可能にするが、これにより、ノード・コストとファイバ上の最大波長数とによって現在は抑制されている、ノード置換、またファイバ・ディープ・アーキテクチャも可能となる。さらに、全ての処理がディジタル領域内にある実施形態では、このような設計の帯域分割においてフレキシビリティがある。ディジタル化された入力信号が生成され、遅延され、電力源に対する決定入力およびプリディストーション入力として使用される、開示される技法の利益は、ほぼどんなＲＦ利得段も得ることができる。既存の標準的なＨＦＣ利得段は、ディジタル化された信号の利益を有さず、よって、開示するディジタル順方向（およびディジタル・リターン）システムは、システムの受信側について、および対応する出力ＲＦ利得段について、開示する技法から利益を得ることができる（コスト効果のある最小限の機能ブロック／コスト追加を伴って）。
【００３５】
供給電圧および／またはトランジスタ・バイアスが変調される、開示する技法に関する様々な実装形態が可能であることに留意されたい。プッシュ・トランジスタとプル・トランジスタとをＤ２Ａ変換器によって独立して駆動して、真のＢ級動作、または電源変調と組み合わされたＢ級動作を許容することができる。このような操作は、アナログ出力信号中の歪みを引き起こす可能性がある。しかし、これらの歪みは予測可能である。受信機３００中のディジタル・プリディストータ３３０を任意選択で使用して、歪みを軽減することができる。
【００３６】
図６に、電力源４１０を有する例示的なプッシュプル増幅器４００を示す。電力源４１０は、電圧ソースＶ３を追加することによって、高いピークを増幅する必要があるときだけバイアス電流が高く、それ以外のときはバイアス電流が低いように、受信機３００を使用して変調されることが可能である。電圧ソースＶ３は、出力ピークを増幅する必要があるときにバイアスが高いように生成された信号によって、駆動される。図７に、電圧ソースＶ３から提供される電圧を表す波形４２０と、増幅すべき信号の形状を表す波形４３０とを示す。出力ピークを増幅する必要があるときにバイアス信号が増大するのがわかる。図６および図７に示す実施形態では、バイアス信号は、増幅すべき信号のサンプルをピーク検出回路および後続のフィルタに通すことによってディジタル生成され、主信号（図７では赤で示す）は、バイアス信号の応答が信号ピークと同時に生じるように、いくつかのサンプル分だけ遅延された。
【００３７】
図８に、分析モジュール４５０が、正と負の両方のピークを検出することができ、増幅すべきＲＦ信号の絶対値を計算した後でピーク検出または電力検出動作を実施することができる、実施形態を示す。フィルタ４７０によるフィルタリングの後のバイアス信号が、増幅すべきＲＦ入力信号中のピークと同時にピーク値に達することができるように、遅延４６０の量が設定される。ＲＦ信号はＤ２Ａ変換器に出力されて、アナログ信号が生成されてよい。制御バイアス信号もまたＤ２Ａ変換器に出力されて、アナログ・バイアス信号が生成されてよい。
【００３８】
図８の実施形態からの得られた入力波形４８０および出力波形４９０を、それぞれ図９に示すが、これらの波形は、図３の入力波形および出力波形の再現として見ることが容易にできる。図９は、受信機の入力信号の増幅が不変であることを示す。しかし、図１０に見られるように、電力ソースＶ１からの電流は、もはや定電流ではない。トランジスタのバイアス点が変調される結果、図６の変圧器４１５からの電力源電流が変調される。図１０は、出力信号ピークが生じるとき、バイアスは実際に高く、この例では２００ｍＡもの高さでピークに達することを示す。平均して、バイアス電流は、前の例の場合よりもずっと低く、この例では８２ｍＡである。増幅器の電力消費は、約２分の１に削減された（図７の波形４３０との比較でわかるように）。トランジスタ電流を図１１に示す。図１１と図７の比較と同様、図１１と図  の比較もまた、電力が約２分の１に削減されたことを示す。最低値はこの場合もやはり１０ｍＡのやや下だが、これは、元々の８０ｍＡによってではなく、１トランジスタ当たりわずか約４０ｍＡのバイアス電流によって達成される。
【００３９】
図６の変圧器４１５を介した電力供給はコモン・モード電流変動（これらはほとんど抵抗なしで通される）の影響を受けないので、かつ、Ｒ１４中の差動出力信号もまたコモン・モード変動の影響を受けないので、図６に示すプッシュプル増幅器は、増幅すべき信号に影響を及ぼさずにバイアス電流を変調するのに特に適する。というのは、バイアス制御信号は出力抵抗器Ｒ１４中で自己相殺されるからである。図１２に、ほぼ同じ大きさに拡大縮小されて比較されている入力信号５００および出力信号５１０を示す。入力信号は、高忠実度で増幅され再現される。
【００４０】
しかし、ＣＡＴＶシステムでは、信号増幅の忠実度に対して極度の要件が適用される可能性がある。増幅器の歪み挙動は、バイアス点に対していくらかの依存関係があることが知られている。したがって、図１３に、増幅器を駆動するための遅延された信号パス中で線形化機能を適用するリニアライザ５６０を備える分析モジュール５５０を示すが、リニアライザのパラメータは、任意選択で、増幅器のバイアス点によって制御されるものとすることができる。リニアライザの実装形態は、米国特許第８，０６４，７７７号、８，５４７，１７４号、および８，１４５，０６６号、ならびに米国特許出願公開第２００３０００１６７０号など、レーザ光送信機中で使用されるリニアライザ（例えば、ＦＰＧＡ中のディジタル信号実装形態と、ＲＦコンポーネント中のディスクリート・コンポーネント実装形態とを含む、リニアライザ実装形態）と同様とすることができる。図１３に示す実施形態は、全ての動作がディジタル領域にあるように信号がディジタル処理されるシステムに適する。しかし、ピーク検出、遅延、バイアス信号生成、および／または線形化機能を含めて、ＲＦコンポーネントを用いるアナログ領域における実装形態もまた可能であることを理解されたい。
【００４１】
また、いくつかの実施形態では、バイアス制御信号と増幅すべきＲＦ信号とがＤ２Ａ変換器上で別々に生成される必要はないことも理解されたい。例えば、図１４に、差動トランジスタ増幅器を駆動する２つの電圧ソース６１０および６２０を有するプッシュプル増幅器６００を示すが、各電圧ソースは、バイアス制御信号情報とＲＦ信号情報との両方をトランジスタに提供する。トランジスタによって増幅された信号全体は、図９〜図１１に示した例の場合と同じとすることができる。さらに、増幅器バイアス電流を制御および変調して電力散逸を低減することができる一方、増幅器バイアス電圧を制御および変調して電力散逸を低減することもでき、またはこれらの組合せも可能である。
【００４２】
電力源が変調されるいくつかの実施形態では、バイアス電流変調と電圧源変調との組合せが、さらに節電をもたらすことができ、例えば、バイアス変調のみの場合に示したような２分の１ではなく、４分の１への節電をもたらすことができる。しかし、変調される電圧源の構築は、トランジスタのバイアス電流を変調することよりも複雑である。図１５〜図１７に、通常動作中および電圧一時的変動中の電力送達をサポートするインダクタにエネルギーが蓄積される電力源についての実施形態を示す。例えば、図１５は電力源７００を示し、主電力源７１０は例えば１１Ｖに設定される。電力源７００は、寄生内部抵抗器Ｒ１（例えば、１０ミリオーム〜１オームの抵抗器。この例では９００ミリオーム）を伴うインダクタ７１５を介して電流を提供することができる。第１の固定電圧ソース７２５および第２の可変電圧ソース７３０の直列接続を含む可変電圧ソース７２０が、負荷７３５と並列接続されるのが示されている。電圧源７３０の可変電圧は、バイアス制御信号に比例するようにされる。
【００４３】
図１６に示すように、バイアス電圧制御一時的変動において、負荷Ｒ２における電圧は、曲線７４０に見られるように、１０Ｖ前後から２２Ｖ前後までのピークを有する。曲線７４５として見られる電力源７１０からの電流は、約−１Ａに固定される。曲線７５０に見られる電力源７２０からの電流は、一時的変動中は約−１．２Ａをピークとするが、他の場合では小さい（−０．１Ａ以下）。一時的変動を除いては、ほぼ全ての電力が電力ソース７１０によって送達される。電力ソース７２０は、供給電圧の２倍を提供するのに十分なヘッドルームを有するが、一時的変動中しか電力を送達せず、電力ソース７２０が電力を送達している間は、一時的変動中に電流を一定に保持するインダクタ７１５のインダクタンスにより、電力ソース７１０は電力を送達し続ける。その結果、電力ソース７１０によって送達される平均電力（１Ａ）は、ソース７２０からの平均電力（０．１２Ａ）よりもずっと大きい。電力ソース７２５は、２２Ｖに達することができる必要があるので、一般に、２２Ｖソースと、それに続く、一時的波形を生成するためのトランジスタ段とを用いて実装される。よって、電圧ソース７１０中の電力散逸は１１Ｗ（１１Ｖ×１Ａ）であり、電圧ソース７２０中の電力散逸は２．６４Ｗ（２２Ｖ×０．１２Ａ）であると推定することができる。合計１３．６４Ｗは、固定２２Ｖ電力源が全電流に使用された場合の電力散逸となるはずの２５．６４Ｗ（２２Ｖ×１．１２Ａ）よりもずっと低い。
【００４４】
図１７に示すように、いくつかの実施形態では、電圧源７２５をキャパシタ７６０で置き換えることができる。この例では、キャパシタ７６０は、１０Ｖ前後に自己充電することができ、したがって、外部２２Ｖ電源はもはや必要でない。キャパシタ７６０は、サージ中に１０Ｖの差を保持するのに十分なほど大きく、電圧源７２０は、１２Ｖ電源から駆動されることが可能である。他のどんなより高い電圧源も必要ない。
【００４５】
いくつかの実施形態では、一時的電圧発生器７３０を介する電流を低く保つために、インダクタ７１５の存在が不可欠である。これは、インダクタ７１５が通常動作中の平均電流をサポートするからであり、出力電圧が主電力源に近く、主電力源が全ての電力を提供し、インダクタ７１５は一時的変動中にこの電流を維持する。一時的変動中は、電圧がずっと高い（例えば２倍になる）可能性があり、したがって、一時的電圧発生器は、すでにＬ１．高度増幅器動作によって提供された平均電流を除いた、必要な追加の電流を生成するだけで済む。
【００４６】
１つまたは複数の例では、本明細書に開示する機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの任意の組合せにおいて実装することができる。ソフトウェアにおいて実装される場合、これらの機能は、コンピュータ可読媒体上の１つもしくは複数の命令もしくはコード上に記憶されるかまたはこのような命令もしくはコードとして送信されて、ハードウェアベースの処理ユニットによって実行されてよい。コンピュータ可読媒体はコンピュータ可読ストレージ媒体を含むことができ、コンピュータ可読ストレージ媒体は、データ・ストレージ媒体などの有形媒体、または通信媒体に対応する。通信媒体は、例えば通信プロトコルに従って、ある場所から別の場所にコンピュータ・プログラムを転送するのを容易にする任意の媒体を含む。このようにして、コンピュータ可読媒体は一般に、（１）非一時的な有形のコンピュータ可読ストレージ媒体、または（２）信号や搬送波などの通信媒体に対応する場合がある。データ・ストレージ媒体は、本開示に記載の技法を実施するための命令、コード、および／またはデータ構造を取り出すために、１つもしくは複数のコンピュータ、または１つもしくは複数のプロセッサによってアクセスできる、任意の利用可能な媒体とすることができる。コンピュータ・プログラム製品が、コンピュータ可読媒体を含むことができる。
【００４７】
限定ではなく例として、このようなコンピュータ可読ストレージ媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、もしくは他の光ディスク・ストレージ、磁気ディスク・ストレージ、もしくは他の磁気ストレージ・デバイス、フラッシュ・メモリ、または、所望のプログラム・コードを命令もしくはデータ構造の形で記憶するのに使用できコンピュータによってアクセスできる他の任意の媒体、を含むことができる。また、どんな接続も、コンピュータ可読媒体と適正に呼ばれる。例えば、命令が、ウェブサイト、サーバ、または他のリモート・ソースから、同軸ケーブル、光ファイバ・ケーブル、ツイスト・ペア、ディジタル加入者線（ＤＳＬ）、またはワイヤレス技術（赤外線、無線、およびマイクロ波など）を使用して送信される場合は、同軸ケーブル、光ファイバ・ケーブル、ツイスト・ペア、ＤＳＬ、またはワイヤレス技術（赤外線、無線、およびマイクロ波など）は、媒体の定義に含まれる。しかし、コンピュータ可読ストレージ媒体およびデータ・ストレージ媒体は、接続、搬送波、信号、または他の一時的媒体を含まないが、その代わり、非一時的な有形のストレージ媒体を対象とすることを理解されたい。本明細書において、「ディスク（ｄｉｓｋ）」および「ディスク（ｄｉｓｃ）」は、コンパクト・ディスク（ｄｉｓｃ）（ＣＤ）、レーザ・ディスク（ｄｉｓｃ）（登録商標）、光ディスク（ｄｉｓｃ）、ディジタル多用途ディスク（ｄｉｓｃ）（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）・ディスク（ｄｉｓｋ）、およびブルーレイ・ディスク（ｄｉｓｃ）を含み、ディスク（ｄｉｓｋ）は通常、データを磁気的に再生し、ディスク（ｄｉｓｃ）はデータをレーザで光学的に再生する。以上の組合せもコンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。
【００４８】
命令は、１つまたは複数のプロセッサによって実行されてよく、これらのプロセッサは、１つまたは複数のディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、汎用マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ロジック・アレイ（ＦＰＧＡ）、または他の等価な集積もしくはディスクリート・ロジック回路などである。したがって、本明細書において、用語「プロセッサ」は、前述の構造のいずれか、または、本明細書に記載の技法の実施に適した他の任意の構造を指す場合がある。加えて、いくつかの態様では、本明細書に記載の機能は、符号化および復号に向けて構成された専用ハードウェアおよび／もしくはソフトウェア・モジュール内で提供されてもよく、または結合されたコーデックに組み込まれてもよい。また、これらの技法は、１つまたは複数の回路またはロジック要素中で完全に実施されてもよい。
【００４９】
本開示の技法は、多様なデバイスまたは装置中で実施することができる。本開示では、開示される技法を実施するように構成されたコンポーネントの機能的態様を強調するために様々なコンポーネント、モジュール、またはユニットが記載されているが、これらは、必ずしも異なる複数のハードウェア・ユニットによって実現される必要はない。そうではなく、前述のように、様々なユニットが、コーデック・ハードウェア・ユニットに組み込まれてもよく、または、適切なソフトウェアおよび／もしくはファームウェアと共に前述のように１つもしくは複数のプロセッサを含む相互運用ハードウェア・ユニットの集合によって提供されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年8月28日(2019.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を増幅するために動作可能な増幅器を有するデバイスであって、前記デバイスは、増幅器電圧源を変調することによって電力散逸を低減し、前記デバイスは、
第１の増幅器電圧源であって、増幅器は、前記増幅器電圧源からの出力によって提供される電力を用いて信号を増幅する、第１の増幅器電圧源と、
増幅すべき前記入力信号を表す波形を生成する第２の増幅器電圧源と、
増幅すべき前記入力信号のサンプルをピーク検出回路に通すことによって生成されるバイアス信号によって駆動される増幅器バイアス電流制御回路であって、前記増幅器バイアス電流制御回路からの出力は、前記入力信号のピークと同時に生じるように、前記増幅器のバイアス点を可変に変化させる、増幅器バイアス電流制御回路と、を備え、
前記増幅器バイアス電流制御回路の前記出力によって変更される前記増幅器の前記バイアス点は、前記増幅器の電力消費を低減するべく変化させられ、
前記増幅器は、前記バイアス信号の包絡線信号の変化に応じて調節される遅延入力信号によって駆動され、
前記遅延入力信号は、前記バイアス信号の応答を前記入力信号の１つ以上のピークと同時に生じさせるためにいくつかのサンプル分だけ遅延された前記入力信号であり、
前記増幅器は出力変圧器を有し、該出力変圧器は、前記増幅器の前記バイアス点の変化によって生じるコモン・モード電流変動についての抵抗を低減するための互いに結合された巻線を有する、デバイス。
【請求項２】
前記入力信号を増幅することは、前記入力信号の第１の成分を増幅することを含み、該増幅することの前に、前記入力信号の別の成分が、増幅前の前記第１の成分をプリディストーションする、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記別の成分が、前記第１の成分と、前記第１の成分の信号包絡線とに基づく、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記第１の成分および前記別の成分が、関連する遅延を該成分間に有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記入力信号と前記入力信号の包絡線とに基づくプリディストーション情報が前記入力信号と共に前記増幅器に送信される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記増幅器バイアス電流制御回路は、固定電圧に接続されたインダクタによって前記増幅器にバイアスを提供する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記増幅器バイアス電流制御回路に接続されて、可変電圧を生成する、キャパシタをさらに備え、前記可変電圧は、前記増幅器から出力される信号の包絡線から導出される信号によって制御される、請求項１に記載のデバイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
図６に、電力源４１０を有する例示的なプッシュプル増幅器４００を示す。電力源４１０は、電圧ソースＶ３を追加することによって、高いピークを増幅する必要があるときだけバイアス電流が高く、それ以外のときはバイアス電流が低いように、受信機３００を使用して変調されることが可能である。電圧ソースＶ３は、出力ピークを増幅する必要があるときにバイアスが高いように生成された信号によって、駆動される。図７に、電圧ソースＶ３から提供される電圧を表す波形４２０（破線）と、増幅すべき信号の形状を表す波形４３０（実線）とを示す。信号４３０の出力ピークを増幅する必要があるとき、Ｖ３から出力されるバイアス信号４２０が増大するのがわかる。図６および図７に示す実施形態では、Ｖ３から出力されるバイアス信号４２０は、増幅すべき信号４３０のサンプルをピーク検出回路および後続のフィルタに通すことによってディジタル生成され、主信号は、バイアス信号４２０の応答が信号ピークと同時に生じるように、いくつかのサンプル分だけ遅延された。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
図８の実施形態からの得られた入力波形４８０および出力波形４９０を、それぞれ図９に示すが、これらの波形は、図３の入力波形および出力波形の再現として見ることが容易にできる。図９は、受信機の入力信号の増幅が不変であることを示す。しかし、図１０に見られるように、電力ソースＶ１からの電流は、もはや定電流ではない。トランジスタのバイアス点が変調される結果、図６の変圧器４１５からの電力源電流が変調される。図１０は、出力信号ピークが生じるとき、バイアスは実際に高く、この例では２００ｍＡもの高さでピークに達することを示す。平均して、バイアス電流は、前の例の場合よりもずっと低く、この例では８２ｍＡである。増幅器の電力消費は、約２分の１に削減された（図７の波形４３０との比較でわかるように）。トランジスタ電流を図１１に示す。図１１と図７の比較と同様、図１１と図１０の比較もまた、電力が約２分の１に削減されたことを示す。最低値はこの場合もやはり１０ｍＡのやや下だが、これは、元々の８０ｍＡによってではなく、１トランジスタ当たりわずか約４０ｍＡのバイアス電流によって達成される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
図１６に示すように、バイアス電圧制御一時的変動において、負荷Ｒ２における電圧は、曲線７５０に見られるように、１０Ｖ前後から２２Ｖ前後までのピークを有する。曲線７４５として見られる電力源７１０からの電流は、約−１Ａに固定される。曲線７４０に見られる電力源７２０からの電流は、一時的変動中は約−１．２Ａをピークとするが、他の場合では小さい（−０．１Ａ以下）。一時的変動を除いては、ほぼ全ての電力が電力ソース７１０によって送達される。電力ソース７２０は、供給電圧の２倍を提供するのに十分なヘッドルームを有するが、一時的変動中しか電力を送達せず、電力ソース７２０が電力を送達している間は、一時的変動中に電流を一定に保持するインダクタ７１５のインダクタンスにより、電力ソース７１０は電力を送達し続ける。その結果、電力ソース７１０によって送達される平均電力（１Ａ）は、ソース７２０からの平均電力（０．１２Ａ）よりもずっと大きい。電力ソース７２５は、２２Ｖに達することができる必要があるので、一般に、２２Ｖソースと、それに続く、一時的波形を生成するためのトランジスタ段とを用いて実装される。よって、電圧ソース７１０中の電力散逸は１１Ｗ（１１Ｖ×１Ａ）であり、電圧ソース７２０中の電力散逸は２．６４Ｗ（２２Ｖ×０．１２Ａ）であると推定することができる。合計１３．６４Ｗは、固定２２Ｖ電力源が全電流に使用された場合の電力散逸となるはずの２５．６４Ｗ（２２Ｖ×１．１２Ａ）よりもずっと低い。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
本開示の技法は、多様なデバイスまたは装置中で実施することができる。本開示では、開示される技法を実施するように構成されたコンポーネントの機能的態様を強調するために様々なコンポーネント、モジュール、またはユニットが記載されているが、これらは、必ずしも異なる複数のハードウェア・ユニットによって実現される必要はない。そうではなく、前述のように、様々なユニットが、コーデック・ハードウェア・ユニットに組み込まれてもよく、または、適切なソフトウェアおよび／もしくはファームウェアと共に前述のように１つもしくは複数のプロセッサを含む相互運用ハードウェア・ユニットの集合によって提供されてもよい。
＜追加の実施形態＞
ディジタルからアナログへの変換器（ＤＡＣ）から出力される信号を生成するためのプロセッサを有するデバイスであって、ディジタル信号が、増幅器によって増幅されることになる第１の成分と、前記増幅器のバイアス点を変調するための第２の成分とを有し、前記第２の成分が前記第１の成分に基づく、デバイス。
ディジタルからアナログへの変換および増幅の前に前記第１の成分をプリディストーションするために使用できる前記ディジタル信号の第３の成分を含むデバイスが実施形態には含まれる。
前記第３の成分が、前記第１の成分と、前記第１の成分の信号包絡線とに基づくデバイスが実施形態には含まれる。
前記第１の成分および前記第２の成分が、関連する遅延を該成分間に有するデバイスが実施形態には含まれる。
前記信号と前記信号の包絡線とに基づくプリディストーション情報が前記ディジタル信号と共に前記増幅器に送信されるデバイスが実施形態には含まれる。
第１の信号および第２の信号を受信する工程と、
前記第１の信号を増幅器によって増幅し、それにより、該増幅された信号が前記増幅器のバイアスを変調して前記増幅器の電力使用を低減する工程と、を備える、増幅器のバイアス点を変調する方法。
前記第１の信号が、前記増幅器によって増幅されることになる第１の成分と、前記増幅器のバイアス点を変調するための第２の成分とを含み、前記第２の成分が前記第１の成分に基づく方法が実施形態には含まれる。
前記第１の信号が、増幅の前に前記第１の成分をプリディストーションするための前記信号の第３の成分を含む方法が実施形態には含まれる。
前記第３の信号が前記第１の信号の信号包絡線に基づく方法が実施形態には含まれる。
前記第１の成分および前記第２の成分が、関連する遅延を該成分間に有する方法が実施形態には含まれる。
前記信号と前記信号の包絡線とに基づくプリディストーション情報を前記信号と共に前記増幅器に送信する工程をさらに備える方法が実施形態には含まれる。
増幅器の電力使用を低減するための、ＣＡＴＶネットワーク内のシステムであって、
第１の信号に変換されることになるデータを受信するプロセッサと、
前記第１の信号を増幅する前記増幅器と、
前記信号を分析して、前記増幅器のバイアス点を変調するための第２の信号を決定するための信号アナライザと、を備えるシステム。
前記増幅器が、前記第２の信号によって変調される電力源を備えるシステムが実施形態には含まれる。
前記プロセッサが、前記第１の信号と共に前記増幅器に関し、プリディストーション情報を前記第１の信号に加えるシステムが実施形態には含まれる。
前記プリディストーション情報が前記信号と前記信号の包絡線とに基づくシステムが実施形態には含まれる。
増幅された前記第１の信号を前記第２の信号と共に第２の増幅器に送信する送信機を備えるシステムが実施形態には含まれる。
前記第２の信号が前記増幅器の出力に加えられるシステムが実施形態には含まれる。
前記増幅器が複数のトランジスタを備え、各トランジスタが、前記第１の信号のプリディストーションされた成分をそれぞれ変換するそれぞれのＤ／Ａ変換器によって駆動されるシステムが実施形態には含まれる。
前記第１の信号が、前記第２の信号に対して遅延されて前記増幅器に提供されるシステムが実施形態には含まれる。
固定電圧に接続されたインダクタによって前記増幅器にバイアスを提供する電力源と、
前記増幅器の電力源に接続されて、前記増幅器から出力される信号の包絡線から導出される信号によって制御される可変電圧を生成する、キャパシタと、をさらに備えるシステムが実施形態には含まれる。
増幅されることになる第１の成分を各々が含む第１の信号および第２の信号を生成するプロセッサであって、前記第１の信号が第１のプリディストーション成分を含み、前記第２の信号が第２のプリディストーション成分を含む、プロセッサと、
第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを含む増幅器であって、各トランジスタが前記第１の信号および前記第２の信号のうちのそれぞれの信号を同時に増幅し、それにより前記第１のプリディストーション成分および前記第２のプリディストーション成分が前記増幅器のバイアスを共同で変調する、増幅器と、を備える、ＣＡＴＶネットワーク内のシステム。
前記増幅器の前記バイアスを共同で変調する前記第１のプリディストーション成分および前記第２のプリディストーション成分が、前記増幅器の出力において相殺されるシステムが実施形態には含まれる。
前記プリディストーション成分が、前記増幅器の出力において相殺されることなく、増幅器歪みを低減する成分を搬送するシステムが実施形態には含まれる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2019220978.tif 000020
【外国語明細書】
2019220978000001.pdf