(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機によって実装される方法であって、
アグリゲーションされた同相および直角位相(IQ)データシーケンスを生成するために多重化ユニットによって複数のアナログ信号に関連するデジタルIQデータをアグリゲーションするステップと、
変調されたIQ信号を生成するために第1の多値変調フォーマットに従って前記アグリゲーションされたIQデータシーケンスを符号化するステップと、
アグリゲーションされた制御シーケンスを生成するために前記多重化ユニットによって前記複数のアナログ信号に関連する制御情報をアグリゲーションするステップと、
変調された制御信号を生成するために前記第1の多値変調フォーマットとは異なる第2の多値変調フォーマットに従って前記アグリゲーションされた制御シーケンスを符号化するステップと、
アグリゲーションされたTDM信号を生成するために時分割多重化(TDM)ユニットによって前記変調されたIQ信号および前記変調された制御信号をアグリゲーションするステップと、
前記アグリゲーションされたTDM信号を通信チャネルを介して送信するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記アグリゲーションされたTDM信号が、ヘッダ、制御ワード(CW)部分、およびIQデータ部分を含むTDMフレームを含み、前記CW部分が、前記変調された制御信号を運び、前記IQデータ部分が、前記変調されたIQ部分を運ぶ請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記変調されたIQ信号が、変調されたIQデータシンボルを含み、前記変調された制御信号が、変調された制御情報シンボルを含み、前記変調されたIQ信号および前記変調された制御信号をアグリゲーションする前記ステップが、時間領域のシンボルシーケンスを生成するために前記変調されたIQデータシンボルの一部の間に前記変調された制御情報シンボルの少なくとも一部を周期的に挿入することをさらに含み、前記方法が、前記時間領域のシンボルシーケンスの同期および検出を可能にするために前記時間領域のシンボルシーケンスにトレーニングシンボル(TS)を追加するステップをさらに含む請求項1または2に記載の方法。
【請求項４】
前記第1の多値変調フォーマットが、パルス符号変調(PCM)フォーマットであり、前記第2の多値変調フォーマットが、前記通信チャネルの推定および等化を可能にする所定の変調フォーマットである請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記所定の変調フォーマットが、直交振幅変調(QAM)に基づく変調フォーマットまたはトレリス符号化変調(TCM)フォーマットである請求項4に記載の方法。
【請求項６】
前記IQデータが、前記複数のアナログ信号のデジタルベースバンド(BB)の表現または前記複数のアナログ信号のデジタル中間周波数(IF)の表現にさらに関連付けられる請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記通信チャネルが、光ファイバリンク、ケーブルリンク、または自由空間リンクを含む請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記通信チャネルが、ワイヤレスフロントホールリンクであり、前記複数のアナログ信号が、無線アクセスネットワーク(RAN)における複数のアンテナ-キャリアチャネル信号に対応する請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
プロセッサであって、
アグリゲーションされた同相および直角位相(IQ)データシーケンスを生成するために多重化ユニットによって複数のアナログワイヤレス信号に関連するデジタルIQデータをアグリゲーションし、
変調されたIQ信号を生成するために第1の多値変調フォーマットに従って前記アグリゲーションされたIQデータシーケンスを符号化し、
アグリゲーションされた制御シーケンスを生成するために前記多重化ユニットによって前記複数のアナログワイヤレス信号に関連する制御情報を含む制御ワード(CW)をアグリゲーションし、
変調されたCW信号を生成するために前記第1の多値変調フォーマットとは異なる第2の多値変調フォーマットに従って前記アグリゲーションされた制御シーケンスを符号化し、
アグリゲーションされたTDM信号を生成するために時分割多重化(TDM)ユニットによって前記変調されたIQ信号および前記変調されたCW信号をアグリゲーションするように構成された、プロセッサと、
前記プロセッサに結合され、前記アグリゲーションされたTDM信号を通信リンクを介して送信するように構成されたフロントエンドとを含む装置。
【請求項１０】
前記第1の多値変調フォーマットが、パルス符号変調(PCM)フォーマットであり、第2の多値変調フォーマットが、所定の直交振幅変調(QAM)に基づく変調フォーマットである請求項9に記載の装置。
【請求項１１】
前記装置が、ワイヤレスフロントホールリモート無線ユニット(RRU)であり、前記アナログワイヤレス信号が、アップリンク(UL)信号である請求項9または10に記載の装置。
【請求項１２】
前記装置が、ワイヤレスフロントホールベースバンドユニット(BBU)であり、前記アナログワイヤレス信号が、ダウンリンク(DL)信号である請求項9から11のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
同相および直角位相(IQ)データ部分ならびに制御ワード(CW)部分を含む多重化された信号を運ぶシングルキャリア信号を受信するように構成されたフロントエンドであって、前記IQデータ部分が、複数のアナログワイヤレス信号に関連するデジタルIQデータを含み、前記CW部分が、前記複数のアナログワイヤレス信号に関連する制御情報を含むCWを含む、フロントエンドと、
前記フロントエンドに結合され、
時分割多重分離ユニットによって、前記多重化された信号を多重分離して、前記IQデータ部分および前記CW部分を取得し、
前記CW部分に従ってチャネル等化器を更新し、更新されたチャネル等価器を取得し、
前記チャネル等化器によって前記多重化された信号に対してチャネル等化を実行し、
第1の多値変調フォーマットに従って前記IQデータ部分から前記デジタルIQデータを取得し、
前記第1の多値変調フォーマットとは異なる第2の多値変調フォーマットに従って前記CW部分からCWを取得し、
多重分離ユニットによって前記デジタルIQデータをIQデータ信号に分離し、
前記多重分離ユニットによって前記CWをCW信号に分離するように構成されたプロセッサとを含む装置。
【請求項１４】
前記第1の多値変調フォーマットが、パルス符号変調(PCM)フォーマットであり、前記第2の多値変調フォーマットが、所定の直交振幅変調(QAM)フォーマットである請求項13に記載の装置。
【請求項１５】
前記フロントエンドが、
ワイヤレスフロントホールリンクに結合し、
前記ワイヤレスフロントホールリンクを介して前記シングルキャリア信号を受信するようにさらに構成される請求項13または14に記載の装置。
【請求項１６】
送信機によって実装される方法であって、前記方法は、
ヘッダ、制御ワード(CW)部分、ならびに同相および直角位相(IQ)データ部分を含む時分割多重化(TDM)フレームを生成するステップであって、前記IQデータ部分が、第1の多値変調フォーマットで符号化されたIQデータ信号を運び、前記CW部分が、前記第1の多値変調フォーマットとは異なる第2の多値変調フォーマットで前記IQデータ信号に関連する制御情報を運び、
前記IQデータ信号は、多重化ユニットによって複数のアナログ信号に関連するデジタルIQデータをアグリゲーションすることによって取得され、前記制御情報は、前記多重化ユニットによって前記複数のアナログ信号に関連する制御情報をアグリゲーションすることによって取得され、前記TDMフレームは、TDMユニットによって前記IQデータ信号および前記制御情報をアグリゲーションすることによって取得される、ステップと、
前記TDMフレームを含むTDM信号を通信チャネルを介して送信するステップとを含む、方法。
【請求項１７】
前記第1の多値変調フォーマットが、パルス符号変調(PCM)フォーマットであり、前記第2の多値変調フォーマットが、直交振幅変調(QAM)に基づく変調フォーマットまたはトレリス符号化変調(TCM)フォーマットである請求項16に記載の方法。
【請求項１８】
前記IQデータ信号が、フロントホールリンクのワイヤレスRFチャネル信号に関連付けられ、前記通信チャネルが、光ファイバリンクまたはケーブルリンクである請求項16または17に記載の方法。
【請求項１９】
前記ヘッダが、フレーム同期のためのトレーニングシンボル(TS)およびフロントホールに関連する情報を含む請求項18に記載の方法。
【請求項２０】
請求項16から19のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成された送信機を含む装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、Huaiyu ZengおよびXiang Liuによって2015年9月14日に出願された、「Digital Representations of Analog Signals and Control Words Using Different Multi-Level Modulation Formats」と題された米国特許出願第14/853,478号の優先権を主張するものであり、Huaiyu ZengおよびXiang Liuによって2015年4月17日に出願された、「Transmission of Digital Representations of Analog Signals and Control Words in a Communication Channel Using Different Multi-Level Modulation Formats」と題された米国特許仮出願第62/149,039号の優先権を主張するものであり、これらの出願の両方は、参照により組み込まれる。
【０００２】
連邦政府による資金提供を受けた研究または開発の記載
該当なし。
【０００３】
マイクロフィッシュ付録の参照
該当なし。
【背景技術】
【０００４】
無線アクセスネットワーク(RAN)は、モバイル電話、携帯情報端末(PDA)、ラップトップ、または任意のユーザ機器などのモバイルデバイスまたは移動局とコアネットワークとの間のネットワークを指す。従来のワイヤレスマクロセルネットワークおよびモバイルマクロセルネットワークにおいては、エリアが、コアネットワークと通信するワイヤレス基地局によってそれぞれがサービスを提供される複数のセルおよびセルセクタへと地理的に分割される可能性がある。ワイヤレス基地局とコアネットワークとの間のRANの部分は、ワイヤレスバックホールと呼ばれる。高速なワイヤレス通信の需要が増え続け、場所の数および屋内または人口の密集したエリアにおける浸透能力の点でマクロセルの限界に達するので、研究および産業は、将来のワイヤレスアクセスネットワークにおけるより密なおよびより小さなセルを用いるスモールセルの展開に向かって動いている。
【０００５】
ワイヤレスフロントホールまたはモバイルフロントホールは、スモールセルの展開に好適なクラウドRAN(C-RAN:cloud-RAN)アーキテクチャを可能にする台頭しつつあるネットワークセグメントである。C-RANアーキテクチャにおいては、遠隔のセルサイトに置かれたワイヤレス基地局において通常実行されるデジタルベースバンド(BB)処理が、中央局(CO:central office)またはコアネットワークの近くの中央サイト(central site)に置かれた集中化されたベースバンドユニット(BBU:baseband unit)に再配置される。したがって、遠隔のセルサイトに置かれたワイヤレス基地局が、デジタルBB処理なしにワイヤレス無線周波数(RF)送信および受信のためのアンテナとインターフェースを取るリモート無線ユニット(RRU:remote radio unit)によって置き換えられる。ワイヤレスフロントホールは、RRUとBBUとの間のRANの部分を指す。デジタルBB処理を集中化されたBBUに再配置することによって、C-RANアーキテクチャは、複数のセルの間の共同信号処理、共同干渉抑圧、および/または共同スケジューリングなどのリソース共有および多地点協調(CoMP)処理を可能にする可能性があり、したがって、ネットワークの性能および効率を改善し得る。
【０００６】
ワイヤレスフロントホールは、光ファイバ通信テクノロジーによって可能にされる可能性があり、遠隔のセルサイトに置かれたRRUと中央サイトに置かれたBBUとの間で信号を伝送するために光ファイバリンクが使用される。光ファイバ送信のいくつかの利点は、低電力損失、低レイテンシー、および高帯域幅(BW)を含む。しかし、光ファイバおよび光ハードウェアの使用は、ワイヤレスフロントホールネットワークのコストを上げる。したがって、光ファイバリンクおよび光ハードウェアの効率的な使用が、ワイヤレスフロントホールの設計において重要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態において、本開示は、送信機によって実装される方法であって、変調された同相および直角位相(IQ:in-phase and quadrature-phase)信号を生成するために第1の多値変調フォーマットに従って複数のアナログ信号に関連するデジタルIQデータを符号化するステップと、変調された制御信号を生成するために第1の多値変調フォーマットとは異なる第2の多値変調フォーマットに従って複数のアナログ信号に関連する制御情報を符号化するステップと、アグリゲーションされた時分割多重化(TDM)信号を生成するためにTDMによって変調されたIQ信号および変調された制御信号をアグリゲーションするステップと、アグリゲーションされたTDM信号を通信チャネルを介して送信するステップとを含む、方法を含む。
【０００８】
別の実施形態において、本開示は、プロセッサであって、変調された同相および直角位相(IQ)信号を生成するために第1の多値変調フォーマットに従って複数のアナログワイヤレス信号に関連するデジタルIQデータを符号化し、変調された制御ワード(CW)信号を生成するために第1の多値変調フォーマットとは異なる第2の多値変調フォーマットに従って複数のアナログワイヤレス信号に関連する制御情報を含むCWを符号化し、アグリゲーションされた時分割多重化(TDM)信号を生成するためにTDMによって変調されたIQ信号および変調されたCW信号をアグリゲーションするように構成された、プロセッサと、プロセッサに結合され、アグリゲーションされたTDM信号を通信リンクを介して送信するように構成されたフロントエンドとを含む装置を含む。
【０００９】
さらに別の実施形態において、本開示は、同相および直角位相(IQ)データ部分ならびに制御ワード(CW)部分を含む多重化された信号を運ぶシングルキャリア信号を受信するように構成されたフロントエンドであって、IQデータ部分が、複数のアナログワイヤレス信号に関連するデジタルIQデータを含み、CW部分が、複数のアナログワイヤレス信号に関連する制御情報を含むCWを含む、フロントエンドと、フロントエンドに結合され、CW部分に従ってチャネル等化器を更新し、チャネル等化器に従って多重化された信号に対してチャネル等化を実行し、第1の多値変調フォーマットに従ってIQデータ部分からデジタルIQデータを取得し、第1の多値変調フォーマットとは異なる第2の多値変調フォーマットに従ってCW部分からCWを取得するように構成されたプロセッサとを含む装置を含む。
【００１０】
さらに別の実施形態において、本開示は、送信機を含む装置と、TDMフレームを生成するために送信機によって実装される方法とを含む。TDMフレームは、ヘッダ、制御ワード(CW)部分、ならびに同相および直角位相(IQ)データ部分を含み、IQデータ部分は、第1の多値変調フォーマットで符号化されたIQデータ信号を運び、CW部分は、第1の多値変調フォーマットとは異なる第2の多値変調フォーマットでIQデータ信号に関連する制御情報を運ぶ。送信機は、TDMフレームを含むTDM信号を通信チャネルを介して送信する。
【００１１】
これらのおよびその他の特徴は、以下の詳細な説明を添付の図面および特許請求の範囲と併せて理解することによってより明瞭に理解されるであろう。
【００１２】
本開示をより完全に理解するために、同様の参照番号が同様の部分を表す添付の図面および詳細な説明に関連して解釈される以下の簡単な説明がここで参照される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】クラウド無線アクセスネットワーク(C-RAN)システムの概略図である。
【図２】アグリゲーションされたワイヤレスフロントホール通信システムの概略図である。
【図３】別のアグリゲーションされたワイヤレスフロントホール通信システムの概略図である。
【図４】本開示の実施形態による時分割多元接続(TDMA)に基づく送信機の概略図である。
【図５】本開示の実施形態によるTDMAに基づく受信機の概略図である。
【図６】本開示の実施形態によるTDMAに基づくワイヤレスフロントホール通信システムの概略図である。
【図７】本開示の実施形態によるワイヤレスフロントホールのデータフレームの構造の概略図である。
【図８】本開示の実施形態による同相および直角位相(IQ)チャネル信号および制御チャネル信号を送信するための方法の流れ図である。
【図９】本開示の実施形態によるIQチャネル信号および制御チャネル信号を受信するための方法の流れ図である。
【図１０】16直交振幅変調(16-QAM)符号化による制御ワード(CW)チャネルの信号点配置のプロットを示すグラフである。
【図１１】64直交振幅変調(64-QAM)符号化によるIQチャネルの信号点配置のプロットを示すグラフである。
【図１２】TDMAに基づくアグリゲーションされたワイヤレスフロントホール信号の周波数スペクトルを示すグラフである。
【図１３】ワイヤレスフロントホールトランシーバユニットの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
1つまたは複数の実施形態の例示的な実装が以下で与えられるが、開示されるシステムおよび/または方法は、現在知られているのかまたは存在しているのかにかかわらず任意の数の技術を使用して実装され得ることを最初に理解されたい。本開示は、本明細書において例示され、説明される例示的な設計および実装を含む、以下で示される例示的な実装、図面、および技法にまったく限定されるべきでなく、添付の特許請求の範囲の均等物の全範囲と併せたそれらの特許請求の範囲内で修正され得る。
【００１５】
ワイヤレスフロントホールを提供する1つの手法は、リモート無線ユニット(RRU)とベースバンドユニット(BBU)との間で信号を運ぶために波長分割多重(WDM)を使用することである。しかし、この手法は、スモールセルの拡大につれて高価になる可能性がある。別の手法は、RRUおよび/またはBBUから受信されたワイヤレスチャネル信号をデジタル化し、デジタル化されたデータを2値変調フォーマットによってRRUとBBUとの間で転送することである。しかし、この手法は、帯域幅の面で効率的でない可能性がある。より効率的でより安価な手法は、多値変調を伴ってデジタル領域においてアグリゲーションおよびデアグリゲーション(deaggregation)を実行することである可能性がある。
【００１６】
たとえば、アナログワイヤレスチャネル信号が、デジタルで表現され、デジタル領域でアグリゲーションされる。したがって、ワイヤレスフロントホールの主な機能は、アナログワイヤレスチャネル信号のデジタル表現およびアナログワイヤレスチャネル信号に関連する制御情報を送信することである。アナログワイヤレスチャネル信号のデジタル表現は、ベースバンド(BB)または中間周波数(IF)におけるアナログワイヤレスチャネル信号のデジタル化された同相(I)成分および直角位相(Q)成分の形態である可能性がある。デジタル化されたI成分およびQ成分は、本開示においてはデジタルIQデータまたはIQデータと呼ばれる可能性がある。制御情報は、CWの形態である可能性があり、機器の制御および管理(C&M)の目的で使用される可能性がある。通常、RAN機器は、RRUとインターフェースユニットとの間で無線周波数(RF)信号を送信するために、参照により本明細書に組み込まれる共通公衆無線インターフェース(CPRI:common public radio interface)仕様V6.1、2014において定義されたようなCPRIプロトコルを使用する。CPRIプロトコルは、ワイヤレスフロントホールの送信のために使用される可能性もある。しかし、CPRIプロトコルは、効率的でない可能性がある。たとえば、CPRIプロトコルは、2値変調に基づいてIQデータおよびCWを送信する。光リンクが使用されるとき、IQデータおよびCWは、変調シンボル毎に1ビットを送信するオンオフ変調(OOK)を使用することによって送信される。
【００１７】
図1は、C-RANシステム100の概略図である。システム100は、開示される実施形態を実装するのに好適である。システム100は、フロントホールリンク130を通じてBBUプール120に通信可能なように結合されたRRU 110を含む。RRU 110は、セルサイト140に置かれる。たとえば、RRU 110は、複数のアンテナ142を保持するセルタワー141の底部に設置される。BBUプール120は、中央局(CO)サイト(図示せず)に置かれる可能性がある。BBUプール120は、バックホールリンク160を介してコアネットワーク150にRRU 110を接続する。セルサイト140は、COサイトから離れた遠隔の場所に置かれた地理的エリアであり、モバイル事業者によってネットワークの展開中に決定される可能性がある1つまたは複数のセルセクタを含み得る。通常、システム100は、スモールセルネットワークのために展開される。したがって、セルサイト140は、数百メートル(m)程度の半径のエリアをカバーし得る。セルタワー141は、アンテナ142のカバレッジ内にある移動局(図示せず)と通信するためのアンテナ142などの無線通信機器を保持するように構成された高い構造物である。アンテナ142は、電力を電波に変換し、電波を電力に変換するように構成された指向性アンテナ、全方向性アンテナ、またはアンテナアレイ構造などの電気的デバイスである。たとえば、アンテナ142は、セルサイト140においてワイヤレスRFカバレッジを生成するためにセルタワー141の最上部に位置付けられる可能性がある。コアネットワーク150は、移動局のユーザにネットワークサービスを提供するネットワークの中心部分である。コアネットワーク150は、1つまたは複数のネットワークプロバイダおよび/またはサービスプロバイダによって運用される1つまたは複数の相互に接続された下位ネットワークを含み得る。フロントホールリンク130は、RRU 110とBBUプール120との間でデジタルベースバンド信号を転送するように構成されたケーブルリンク、自由空間(free-space)リンク、または光ファイバリンクである可能性がある。ケーブルリンクは、同軸ケーブルを含む。自由空間リンクは、見通し内電波伝播経路を含む。光ファイバリンクは、標準シングルモード光ファイバ(SSMF:standard single-mode fiber)またはマルチモード光ファイバ(MMF:multi-mode fiber)を含み得る。光ファイバは、ケーブルよりも著しく低い電力損失、高い速度、および高い帯域幅(BW)を提供するので、フロントホールリンク130のためにケーブルの代わりに一般的に使用される。バックホールリンク160は、フロントホールリンク130と実質的に同様であるが、BBUプール120とコアネットワーク150との間でイーサネット(登録商標)パケットなどのパケットを転送する。
【００１８】
RRU 110は、アンテナ142に通信可能なように結合された複数のRRHインターフェース(RRHI) 111を含む。各アンテナ142は、アップリンク(UL)チャネルまたはダウンリンク(DL)チャネルである可能性があるワイヤレスRFチャネルにおいて動作するように構成される。ULは、移動局からCOまたはCOサイトへの送信方向を指し、一方、DLは、COまたはCOサイトから移動局への送信方向を指す。ワイヤレスRFチャネルのいくつかの例は、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)仕様において定義されたようなロングタームエボリューション(LTE)チャネル、LTE-advanced(LTE-A)チャネル、またはその他の進化型ユニバーサル地上無線アクセス(E-UTRA:evolved universal terrestrial radio access)チャネルを含み得る。ワイヤレスRFチャネルは、様々なBWの様々なRF帯域に及ぶ可能性がある。LTEのBW構成のいくつかの例は、1.4メガヘルツ(MHz)、3MHz、1MHz、10MHz、15MHz、および20MHzを含み得る。本開示においては、多入力多出力(MIMO)送信方式の場合、各入力チャネルまたは各出力チャネルがRFチャネルと呼ばれることに留意されたい。たとえば、8×8 MIMO送信方式をサポートするために、RRU 110は、8つのRF入力チャネルおよび8つのRF出力チャネルを処理するように構成される。RRHI 111およびアンテナ142は、RRHIリンク143を介して接続される。RRHIリンク143は、SSMFもしくはMMFなどの光ファイバ、RFケーブル、または自由空間マイクロ波接続を含む可能性があり、たとえば、特定のRFインターフェースプロトコルに従ってRF信号を光信号内で運ぶ可能性がある。
【００１９】
RRU 110は、セルサイト140内およびアンテナ142のカバーエリア内にある複数の移動局にサービスを提供するように構成される。各アンテナ142は、移動局のうちの1つまたは複数と通信する。たとえば、移動局は、指定されたUL RF帯域内でUL RF信号を送信し、指定されたDL RF帯域からDL RF信号を受信し、1つのアンテナ142が、UL RF帯域内でUL RF信号を受信するように構成され、別のアンテナ142が、DL RF帯域内でDL RF信号を送信するように構成される。UL方向で、RRU 110は、RRHI 111を介して各アンテナ142からUL RF信号を受信し、受信されたUL RF信号をBBにダウンコンバートして処理レートを下げる。RRU 110は、下記でより完全に検討されるように様々なメカニズムを使用する可能性があるULチャネルアグリゲーション方式に従ってBB信号をアグリゲーションしてアグリゲーションされたUL信号を生成する。RRU 110は、アグリゲーションされたUL信号をUL光信号に変換し、UL光信号をBBUプール120に送信する。
【００２０】
DL方向で、RRU 110は、フロントホールリンク130を介してBBUプール120からDL光信号を受信する。DL光信号は、アグリゲーションされたDL信号を運ぶ。RRU 110は、DL光信号を電気信号に変換し、以下でより完全に検討されるように様々なメカニズムを使用する可能性があるDLチャネルアグリゲーション方式に従ってチャネルデアグリゲーションを実行してアグリゲーションされたDL信号からDL BB信号を抽出する。RRU 110は、DL BB信号を、アンテナ142を介して送信するために使用される対応するDL RF帯域にアップコンバートする。
【００２１】
BBUプール120は、ワイヤレス通信プロトコルに従ってBB DSP機能およびワイヤレス媒体アクセス制御(MAC)処理機能を実行するように構成された複数のBBU 121を含む。UL方向で、BBU 121は、フロントホールリンク130を介してRRU 110からアグリゲーションされたUL信号を運ぶUL光信号を受信するとき、光信号を電気信号に変換する。BBU 121は、ULチャネルアグリゲーション方式によるチャネルデアグリゲーションを実行して、アグリゲーションされたUL信号からUL信号を抽出する。BBU 121は、BB DSP機能およびワイヤレスMAC処理機能を実行して、ワイヤレスRFチャネルの各々を介して送信されるデータパケットを復元し、バックホールリンク160を介してコアネットワーク150にデータパケットを送信する。受信されたアグリゲーションされたUL信号は、合成中間周波数(IF)信号である可能性があり、中間周波数からベースバンドへの(IF-to-BB)変換が、下でより完全に検討されるように、チャネルデアグリゲーションの一部として実装される可能性があることに留意されたい。
【００２２】
DL方向で、BBU 121は、バックホールリンク160を介してコアネットワーク150からDLパケットを受信し、パケットは、ワイヤレスRFチャネルに対応する。BBU 121は、ワイヤレスMAC処理機能およびBB DSP機能を実行してデジタルBB信号を生成する。それから、BBU 121は、DLチャネルアグリゲーション方式に従ってデジタルBB信号をアグリゲーションしてアグリゲーションされたDL信号を生成し、アグリゲーションされたDL信号を光信号に変換し、光信号をRRU 110に送信する。アグリゲーションされたDL信号は、合成IF信号であり、BB-to-IF変換が、下でより完全に検討されるように、チャネルアグリゲーションの一部として実装される可能性があることに留意されたい。上の実施形態はBBU 121に関連してBBUの処理を説明するが、BBUの処理の一部は、BBUプール120に置かれた複数のBBU 121に分散される可能性があり、加えて、RRU 110と同様の複数のRRUおよび/またはアンテナ142と同様の複数のアンテナにまたがる共同信号処理または多地点協調(CoMP)機能を含み得る。
【００２３】
図2は、アグリゲーションされたワイヤレスフロントホール通信システム200の概略図である。システム200は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第14/528,823号において説明されている。システム200は、システム100と同様であり、RRU 110およびBBU 120のより詳細な図を提供する。システム200は、フロントホールリンク230を通じてBBU 220に通信可能なように結合されたRRU 210を含む。RRU 210、BBU 220、およびフロントホールリンク230は、それぞれ、RRU 110、BBU 120、およびフロントホールリンク130に対応する。システム200においては、RRU 210とBBU 220との両方が、デジタル領域でチャネルアグリゲーションおよびチャネルデアグリゲーションを実行し、フロントホールリンク230を介してデジタル化されたULおよびDL BB信号を転送する。たとえば、ULチャネル信号およびDLチャネル信号が、無線フレームの単位で転送される。RRU 210とBBU 220との両方は、同様の光送信方式および同様の光検出方式を使用する可能性がある。たとえば、光送信方式は、強度変調(IM)方式である可能性があり、光検出方式は、直接検波(DD)方式である可能性がある。
【００２４】
RRU 210は、デュプレクサアレイ251、複数のアップコンバータ(UC) 211、複数のダウンコンバータ(DC) 212、複数のデジタルアナログコンバータ(DAC) 213、複数のアナログデジタルコンバータ(ADC) 214、デジタルチャネルデアグリゲーションユニット215、デジタルチャネルアグリゲーションユニット216、高速ADC 254、高速DAC 253、および光フロントエンド255を含む。デュプレクサアレイ251は、複数のアンテナ242に通信可能なように結合される。デュプレクサアレイ251は、アンテナ242にRF信号を送信することとアンテナ242からRF信号を受信することとを分けるように構成されたRFデバイスまたはRF構成要素である。光フロントエンド255は、複数の電力増幅器(PA) 217、フォトダイオード(PD) 218、レーザ219、および光サーキュレータ252を含む。
【００２５】
RRU 210のUL方向に、DC 212が、デュプレクサアレイ251に結合され、ADC 214が、DC 212に結合される。DC 212およびADC 214の対は、アンテナ242から受信されたULチャネル信号に対して動作し、DC 212は、ULチャネル信号をRF帯域からBBにダウンコンバートしてアナログBB信号を生成する。ADC 214は、アナログBB信号をデジタルBB信号に変換するように構成される。特に、各ADC 214は、アナログBB信号のIおよびQ成分をIQデータサンプルを含むデジタルBB信号に変換するように構成された2つのコンバータを含む。したがって、デジタルBB信号は、任意の波形を含み得るアナログBB信号の信号特性を含む。デジタルチャネルアグリゲーションユニット216は、ADC 214に結合され、下でより完全に検討されるようにチャネルアグリゲーション方式に従ってデジタルBB信号をアグリゲーションされたUL信号へとアグリゲーションするように構成される。高速DAC 253は、デジタルチャネルアグリゲーションユニット216に結合され、アグリゲーションされたUL信号をアナログ電気信号に変換するように構成される。高速DAC 253は、下でより完全に検討されるように、たとえば、アグリゲーションされるチャネルの数およびチャネルのBWに応じてギガサンプル毎秒(GSa/s)程度の高サンプリングレートで動作することに留意されたい。PA 217のうちの第1のPAは、高速DAC 253に結合され、アグリゲーションされたUL信号を送信のために好適な電圧レベルに増幅するように構成される。レーザ219は、第1のPA 217に結合され、たとえば、IM方式を使用することによって、アグリゲーションされたUL信号をレーザ219によって生成される光信号に変調するように構成される。光サーキュレータ252は、レーザ219およびPD 218をフロントホールリンク230に結合する。
【００２６】
RRU 210のDL方向に、PD 218は、たとえば、DD方式を使用することによって、受信された光DL信号をアナログ電気信号に変換する。アナログ電気信号は、アグリゲーションされたDL BB信号を含む。PA 217のうちの第2のPA 217は、PD 218に結合され、電気信号を受信機の処理のために好適な電圧レベルに増幅するように構成される。高速ADC 254は、第2のPA 217に結合され、アナログ電気信号をデジタル信号に変換するように構成される。高速DAC 253と同様に、高速ADC 254は、GSa/s程度の高サンプリングレートで動作する。デジタルチャネルデアグリゲーションユニット215は、高速ADC 254に結合され、所定のDLチャネルマップによるチャネルデアグリゲーションを実行してDLチャネルに対応する複数のDL BB信号を生成するように構成される。DAC 213は、デジタルチャネルデアグリゲーションユニット215に結合され、DLチャネル信号の各々のI成分およびQ成分をアナログ電気信号に変換するように構成される。UC 211は、DAC 213に結合され、アンテナ242を介して送信するために、アナログ電気信号をBBから元のRF帯域にアップコンバートするように構成される。
【００２７】
BBU 220は、光フロントエンド265、高速DAC 263、高速ADC 264、デジタルチャネルアグリゲーションユニット226、デジタルチャネルデアグリゲーションユニット225、およびBB DSPユニット221を含む。光フロントエンド265、高速DAC 263、高速ADC 264、デジタルチャネルアグリゲーションユニット226、およびデジタルチャネルデアグリゲーションユニット225は、それぞれ、光フロントエンド255、高速DAC 253、高速ADC 254、デジタルチャネルアグリゲーションユニット216、およびデジタルチャネルデアグリゲーションユニット215と同様である。示されるように、BBU 220の(281として示される)UL経路およびRRU 210の(272として示される)DL経路は、同様であり、BBU 220の(282として示される)DL経路およびRRU 210の(271として示される)UL経路は、同様である。しかし、BBU 220は、デジタルチャネルアグリゲーションユニット226およびデジタルチャネルデアグリゲーションユニット225に結合されたBB DSPユニット221をさらに含む。BB DSPユニット221は、1つもしくは複数のシングルコアプロセッサ、1つもしくは複数のマルチコアプロセッサ、1つもしくは複数の汎用プロセッサ、または1つもしくは複数のDSPプロセッサを含み得る。BB DSPユニット221は、ULチャネルおよびDLチャネルのためのBB DSP機能を実行するように構成される。たとえば、DL方向で、BB DSPユニット221は、コアネットワーク150などのコアネットワークから受信されたDLパケットに基づいてDLチャネルのためのBB信号を生成し、デジタルチャネルアグリゲーションユニット226は、DL BB信号をアグリゲーションする。UL方向で、デジタルチャネルデアグリゲーションユニット225は、ULチャネル信号を複数のUL BB信号にデアグリゲーションし、BB DSPユニット221は、コアネットワークに送信するために、UL BB信号をULパケットに変換する。
【００２８】
図3は、別のアグリゲーションされたワイヤレスフロントホール通信システム300の概略図である。システム300は、システム200と同様である。しかし、システム300は、CPRIプロトコルまたはCPRIに似たプロトコルを使用してULおよびDLチャネル信号の無線フレームを符号化する。システム300は、フロントホールリンク330を通じてBBU 320に通信可能なように結合されたRRU 310を含む。RRU 310は、RRU 210と同様であるが、第1のデジタルチャネルアグリゲーションおよびデアグリゲーションユニット392をDAC 313およびADC 314に結合する第1のCPRIユニット391を含む。第1のデジタルチャネルアグリゲーションおよびデアグリゲーションユニット392は、チャネルアグリゲーションユニット216および226と同様のアグリゲーション動作ならびにチャネルデアグリゲーションユニット215および225と同様のデアグリゲーション動作を実行するように構成される。DAC 313およびADC 314は、それぞれ、DAC 213およびADC 214と同様である。RRU 310は、DAC 313およびADC 314をアンテナ142および242と同様の複数のアンテナ342に結合するデュプレクサアレイ251と同様のデュプレクサアレイ351をさらに含む。
【００２９】
第1のCPRIユニット391は、CPRIの仕様に従ってCPRI符号化および復号を実行するように構成される。たとえば、特定のワイヤレスRFチャネルのための無線フレームが、IQデータブロックおよびCWを含むCPRI符号化されたフレームへと符号化される。IQデータブロックは、特定のワイヤレスRFチャネルに対応するIQデータサンプルビットを含み、CWは、CPRIに関連する制御情報を含む。DAC 313およびADC 314は、それぞれ、DAC 213およびADC 214と同様である。RRU 310は、それぞれ、高速ADC 254、高速DAC 253、および光フロントエンド255と同様のADC 354、DAC 353、および光フロントエンド355をさらに含む。
【００３０】
BBU 320は、BBU 220と同様であるが、第2のデジタルチャネルアグリゲーションおよびデアグリゲーションユニット394をBB DSPユニット321に結合する第2のCPRIユニット393を含む。第2のCPRIユニット393は、第1のCPRIユニット391と同様である。第2のデジタルチャネルアグリゲーションおよびデアグリゲーションユニット394は、第1のデジタルチャネルアグリゲーションおよびデアグリゲーションユニット393と同様である。BB DSPユニット321は、BB DSPユニット221と同様である。BBU 320は、それぞれ、光フロントエンド255、高速DAC 263、および高速ADC 264と同様の光フロントエンド365、高速DAC 363、高速ADC 364をさらに含む。CPRI符号化はワイヤレスRFチャネルのIQデータと制御情報との両方を含むので、IQデータと制御情報との両方が、フロントホールリンク330を介して転送される。IQデータおよび制御情報は、異なる誤り耐性(error tolerance)を含む可能性がある。たとえば、制御情報は、送信および機器を制御するので、より堅牢な送信を必要とする可能性がある。したがって、IQデータと制御情報との両方の誤り耐性を満足する送信方式が、ワイヤレスフロントホールにとって重要である。
【００３１】
本明細書において開示されるのは、ワイヤレスフロントホールのための効率的で信頼性の高い送信方式および高性能な復号方式を提供するための実施形態である。ワイヤレスフロントホールシステムにおいては、複数のワイヤレスRFチャネル信号に関連するデジタルIQ信号および制御情報が、RRUとBBUとの間でワイヤレスフロントホールリンクを介して転送される。開示される実施形態は、デジタルIQ信号および制御情報を異なる多値変調フォーマットで送信する。たとえば、デジタルIQデータは、パルス符号変調(PCM)フォーマットで符号化され、制御情報は、パルス振幅変調(PAM)、4直交振幅変調(4-QAM)、または16-QAMなどの所定の低レベル変調(low-level modulation)フォーマットで符号化される。多値変調フォーマットは、効率的な送信を可能にし、制御情報のために使用される所定の低レベル変調フォーマットは、信頼性の高い送信を可能にする。たとえば、低レベルまたは低次変調(low-order modulation)は、約10-12の低ビット誤り率(BER)を提供し得る。したがって、受信機は、前方誤り訂正(FEC)なしに確実に制御情報を受信する可能性があり、したがって、処理の複雑さおよびレイテンシーを減らす可能性がある。CWの送信性能をさらに向上させるために、CWは、トレリス符号化変調(TCM:trellis-coded modulation)を使用することによって符号化される可能性がある。加えて、開示される実施形態は、同じワイヤレスRFチャネル信号に関連するデジタルIQデータおよび制御情報をアグリゲーションすることによってデジタルIQデータおよび制御情報の同期した同時送信を可能にする。開示される実施形態は、TDMAに基づくアグリゲーション方式を使用してデジタルIQデータおよび制御情報を連続的なタイムスロットにマッピングまたは時間多重化する。実施形態において、時分割多重(TDM)は、時間領域のシンボルのシーケンスを生成するために、変調された制御情報シンボルを変調されたIQデータシンボルに周期的に挿入することに基づく。さらに、開示される実施形態は、受信機におけるアグリゲーションされた信号全体のチャネル推定および等化を容易にするために、制御情報に関して所定のまたは知られている変調フォーマットを使用する。たとえば、デジタルIQデータおよび制御情報を含むアグリゲーションされた信号を受信すると、受信機は、受信された信号の制御情報の部分に基づいてチャネル等化器を訓練し、更新し、受信された信号全体にチャネル等化器を適用して、アグリゲーションされた信号の送信機と受信機との間のチャネルの影響を等化する。したがって、開示される実施形態は、高いシステム性能を実現し得る。本開示は制御情報またはCWをワイヤレスフロントホールリンク上のCPRIプロトコルまたはCPRIに似たプロトコルの文脈で説明するが、開示される実施形態は、デジタル加入者線(DSL)フロントホールリンクおよび同軸ケーブルフロントホールリンクなどの任意の通信リンク上の任意のインターフェースプロトコルに適用され得る。
【００３２】
TDMAに基づくチャネルアグリゲーション/デアグリゲーション方式は、周波数分割多元接続(FDMA)に基づく方式と比較したとき、いくつかの利点を提供し得る。たとえば、TDMAは、CPRI符号化されたフレームなどの固定のフレーム構造に対して、または10ギガビットイーサネット(登録商標)(10GE)などのパケットに基づく送信方式に対して柔軟である。加えて、TDMAは、レートマッチングに適している。たとえば、オーバーサンプリング率が、ADCおよび/またはDACのサンプリングレートに合うように制御される可能性があり、フレームに基づくワイヤレスフロントホール送信方式を使用するときは、好適な量のスタッフィングビット(stuffing bit)が、追加される可能性がある。さらに、TDMAに基づくアグリゲーションされたワイヤレスフロントホール通信システムのアーキテクチャは、FDMAに基づくアグリゲーションされたワイヤレスフロントホール通信システムよりも単純である。たとえば、ワイヤレスRFチャネル信号をアップコンバートおよび/またはダウンコンバートするために、離散フーリエ変換(DFT)/逆DFT(IDFT)を使用するミキサが必要とされない。
【００３３】
図4は、本開示の実施形態によるTDMAベースの送信機400の概略図である。送信機400は、RRU 110、210、および310などのRRUならびにBBU 120、220、および320などのBBUによって使用される。送信機400は、複数のIQ/CW信号分離ユニット410、多重化ユニット420、PCM符号化ユニット430、QAMエンコーダ440、トレーニングシンボル(TS)挿入ユニット460、および時分割多重化(TDM)ユニット450を含む。
【００３４】
それぞれのIQ/CW信号分離ユニット410は、チャネル1からNとして示される特定のワイヤレスRFチャネルに対応する合成されたIQ/CW信号をIQ部分およびCW部分に分離するように構成される。IQ部分は、特定のワイヤレスRFチャネルのデジタルIQの表現を含み、CW部分は、特定のワイヤレスRFチャネルに関連する制御情報を含む。多重化ユニット420は、IQ/CW信号分離ユニット410に結合され、所定のタイムスロットスケジュールに従ってワイヤレスRFチャネルに関連するすべてのIQ部分を多重化してアグリゲーションされたIQ信号を形成し、ワイヤレスRFチャネルに関連するすべてのCW部分を多重化してアグリゲーションされたCW信号を形成するように構成される。
【００３５】
PCM符号化ユニット430は、多重化ユニット420に結合され、アグリゲーションされたIQ信号をPCM方式に従って符号化してPCM符号化されたIQ信号を生成するように構成される。QAMエンコーダ440は、多重化ユニット420に結合され、アグリゲーションされたIQ信号を4-QAMまたは16-QAM方式などの所定の低次QAM方式に従って符号化してQAM符号化されたCW信号を生成するように構成される。たとえば、アグリゲーションされたIQ信号およびアグリゲーションされたCW信号は、IQ/CWフレームとしてフレーム毎に送信される。TS挿入ユニット460は、IQ/CWフレームにTSを挿入するように構成される。たとえば、TSは、フレームの検出および同期に使用され得る所定の時間シーケンスである可能性がある。一部の実施形態において、送信機400は、下記でより完全に検討されるように、追加的な制御情報挿入ユニット(図示せず)を使用して追加的な制御情報を挿入する可能性がある。
【００３６】
TDMユニット450は、PCM符号化ユニット430、QAMエンコーダ440、およびTS挿入ユニット460に結合され、PCM符号化されたIQ信号、QAM符号化されたCW信号、およびTSを、時間多重化IQ/CW信号と呼ばれる時間シーケンスに時間多重化するように構成される。実施形態において、変調されたCWシンボルおよびTSは、時間多重化IQ/CW信号を形成するために変調されたIQデータシンボルの間に周期的に挿入される。送信機400は、フロントエンド255、355、および365と同様のフロントエンド(図示せず)をさらに含み得る。フロントエンドは、シングルキャリア光信号内で時間多重化IQ/CW信号を運ぶために光IM方式を使用することにより時間多重化IQ/CW信号を送信するように構成される。
【００３７】
図5は、本開示の実施形態によるTDMAに基づく受信機500の概略図である。受信機500は、送信機400などのTDMAに基づく送信機によって送信された時間多重化IQ/CW信号を多重分離するためにRRU 110、210、および310などのRRUおよびBBU 120、220、および320などのBBUによって使用される。受信機500は、同期ユニット505、時分割多重分離ユニット510、等化器(EQ) 520、多重分離ユニット530、および複数のIQ/CW信号合成ユニット540を含む。
【００３８】
同期ユニット505は、時間多重化IQ/CW信号を受信し、フレームの始まりを検出し、受信された信号の送信機に同期するように構成され、フレーム構造は、下記でさらに検討される。時分割多重分離ユニット510は、同期ユニット505に結合され、時分割多重分離を実行してIQデータ信号およびCW信号を得るように構成される。等化器520は、時分割多重分離ユニット510に結合され、IQ信号およびCW信号に対してチャネル等化を実行し、受信された時間多重化IQ/CW信号の送信機によって使用される所定の変調方式に従ってCW信号を復調するように構成される。チャネル等化は、符号間干渉(ISI)またはサンプル間干渉を取り除くかまたは抑制する。等化器520は、矢印590によって示されるように、復調されたCW信号を等化器520にフィードバックすることによって訓練され、更新される。
【００３９】
多重分離ユニット530は、等化器520に結合され、送信機によって使用される所定のタイムスロットスケジュールに従って、復調されたIQデータ信号を複数のIQデータ信号に分離し、復調されたCW信号を複数のCW信号に分離するように構成される。それぞれの分離されたIQ信号および各CW信号は、特定のワイヤレスRFチャネルに対応する。複数のIQ/CW信号合成ユニット540は、多重分離ユニット530に結合され、チャネル1からチャネルNとして示される関連するワイヤレスRFチャネルに関するIQデータおよびCWを単一のIQ/CWフレームに合成するように構成される。
【００４０】
図6は、本開示の実施形態によるTDMAに基づくワイヤレスフロントホール通信システム600の概略図である。システム600は、システム100、200、および300などのワイヤレスフロントホールシステムによって使用される。システム600は、光チャネル630によって受信機620に通信可能なように結合された送信機610を含む。送信機610および受信機620は、上述の送信機400および受信機500と同様のチャネルアグリゲーションおよびデアグリゲーションメカニズムおよびチャネル等化メカニズムを使用する。送信機610は、QAMマッピングユニット611、マルチプレクサ(MUX) 612、アップサンプリングユニット613、第1のパルス整形ユニット614、アップコンバータ615、実信号抽出ユニット616、DAC 617、および電気-光(E/O)ユニット618を含む。受信機620は、光-電気(O/E)ユニット627、ADC 621、ダウンコンバータ622、同期ユニット623、分数間隔等化器(EQ) 624、デマルチプレクサ(DEMUX) 625、およびQAMスライサ626を含む。
【００４１】
送信経路において、QAMマッピングユニット611は、4-QAMまたは16-QAMなどのQAM方式によって複数のワイヤレスRFチャネル信号に関連するCWを符号化するように構成される。マルチプレクサ612は、QAMマッピングユニット611に結合され、QAM符号化されたCWを複数のワイヤレスRFチャネル信号の複数のIQチャネル信号と多重化して多重化されたIQ/CW信号を生成するように構成される。IQチャネル信号は、ワイヤレスRFチャネル信号のデジタルBBの表現であるPCMサンプルを含む。たとえば、ワイヤレスRFチャネル信号は、RRUにおけるULチャネル信号に対応するか、またはBBUにおけるDLチャネル信号に対応する可能性がある。アップサンプリングユニット613は、マルチプレクサ612に結合され、多重化されたIQ/CW信号に対してアップサンプリングを実行するように構成される。示されるように、アップサンプリングユニット613は、アップサンプリング率3を使用する。アップサンプリングは、BB信号を通過帯域信号にアップコンバートするためにフィルタを使用するときに、後段におけるフィルタカットオフを楽にする可能性があることに留意されたい。しかし、アップサンプリングユニット613は、同様の機能を実現するために異なるアップサンプリング率によって構成される可能性がある。
【００４２】
第1のパルス整形ユニット614は、アップサンプリングユニット613に結合され、たとえば、アップサンプリングされた信号に対してパルス整形を実行して、アップサンプリングされた信号の帯域幅を制限するように構成される。アップコンバータ615は、第1のパルス整形ユニット614に結合され、パルス整形された信号に対して周波数アップコンバートを実行するように構成される。実信号抽出ユニット616は、アップコンバータ615に結合される。アップコンバータ615の出力は、複素信号である。実信号抽出ユニット616は、複素信号の実信号成分を抽出するように構成される。DAC 617は、DAC 213および313と同様であり、実信号抽出ユニット616に結合される。DAC 617は、実信号成分をアナログ電気信号に変換するように構成される。E/Oユニット618は、DAC 617に結合され、光チャネル630を介して送信するためにアナログ電気信号を光信号に変換するように構成される。たとえば、アナログ電気信号は、IM方式を使用することによって光キャリアに変調される可能性がある。
【００４３】
受信経路において、O/Eユニット627は、光チャネル630から光信号を受信するように構成され、受信された光信号をアナログ電気信号に変換する。光信号は、多重化されたIQ/CW信号を運ぶ。O/Eユニット627は、DD方式を使用する可能性がある。ADC 621は、O/Eユニット627に結合される。ADC 621は、ADC 214および314と同様であり、アナログ電気信号をデジタル信号に変換するように構成される。ダウンコンバータ622は、ADC 621に結合され、デジタル信号をベースバンド信号にダウンコンバートするように構成される。同期ユニット623は、ダウンコンバータ622に結合され、信号検出、同期、および正規化を実行するように構成される。たとえば、信号検出は、多重化されたIQ/CW信号の存在を検出し、信号同期は、受信機620を送信機610と同期させ、信号正規化は、さらなる受信機の処理のためにデジタル信号を正規化する。分数間隔等化器624は、同期ユニット623に結合され、チャネル等化を実行するように構成される。示されるように、分数間隔等化器624は、T/3の間隔の分数間隔等化を実行し、ここで、Tはシンボル期間であり、アップサンプリングユニット613によって使用されるアップサンプリング率3に合うようにT/3が選択される。デマルチプレクサ625は、分数間隔等化器624に結合され、等化された信号を複数のIQチャネル信号および制御チャネル信号に分離するように構成される。各IQチャネル信号は、特定のワイヤレスRFチャネルに対応する。QAMスライサ626は、デマルチプレクサ625に結合され、制御チャネル信号を復調してCWを生成するように構成される。矢印690によって示されるように、QAMスライサ626によって生成されたCWは、最小2乗平均(LMS)アルゴリズムまたは任意のその他の好適な適応アルゴリズムを使用することによって分数間隔等化器624の係数を訓練し、更新するために使用され得る。
【００４４】
図7は、本開示の実施形態によるワイヤレスフロントホールのデータフレーム700の構造の概略図である。フレーム700は、フロントホールリンク130、230、および330などのワイヤレスフロントホールリンクを介して時間多重化IQ/CW信号を転送するためにRRU 110、210、および310などのRRUならびにBBU 120、220、および320などのBBUによって使用され得る。RRUまたはBBUは、送信機400および610と同様の送信機ならびに受信機500および620と同様の受信機を使用する可能性がある。たとえば、送信機において、フレーム700は、TDMユニット450などのTDMユニットによって生成されるフレームに対応する。受信機において、フレーム700は、時分割多重分離ユニット510などの時分割多重分離ユニットによって受信されるフレームに対応する。示されるように、フレーム700は、IQデータ部分710、CW部分720、ヘッダ730、およびスタッフィングビット部分740を含む。
【００４５】
IQデータ部分710は、IQチャネル1からnとして示されるワイヤレスRFチャネルのIQデータにそれぞれ対応する複数のデータブロック711を含む。たとえば、IQデータは、ワイヤレスRFチャネルの信号特性を含むPCMサンプルである。CW部分720は、データブロック711の送信および受信を容易にする可能性がある制御情報および管理情報を運ぶ1つまたは複数のCWを含む。ヘッダ730は、追加的な制御情報を運ぶ。たとえば、ヘッダ730は、CW部分720のサイズおよびIQデータ部分710のサイズを示す可能性がある。加えて、ヘッダ730は、TDMAフレーム同期のための同期シンボルもしくはTSまたはその他のフロントホールに関連する情報を運ぶ可能性がある。スタッフィング部分(stuffing portion)740は、フレームに基づく送信方式を使用するとき、送信レートに合うように追加され得る。フレーム700は、示されたように配列されるか、または代替的に、同様の機能を実現するために当業者によって決定されたとおりに構成される可能性があることに留意されたい。たとえば、インターリーブが、フレーム700に実行される可能性がある。
【００４６】
図8は、本開示の実施形態によるIQチャネル信号および制御チャネル信号を送信するための方法800の流れ図である。方法800は、RRU 110、200、および300などのRRUまたはBBU 120、220、および320などのBBUに置かれる可能性がある送信機400および610などの送信機によって実装される。RRUにおいて、方法800は、RRUがアンテナ142、242、および342などの複数のアンテナを介して複数のULチャネル信号を受信した後に実装される。BBUにおいて、方法800は、BBUが複数のDLチャネルのための複数のデジタルIQ信号を生成した後に実装される。
【００４７】
ステップ810において、複数のアナログ信号に関連するデジタルIQデータが、変調されたIQ信号を生成するために第1の多値変調フォーマットに従って符号化される。アナログ信号は、ULチャネル信号またはDLチャネル信号に対応する。デジタルIQデータは、アナログ信号のデジタルIQデータのアグリゲーションである。第1の多値変調フォーマットは、PCMフォーマットである可能性がある。
【００４８】
ステップ820は、複数のアナログ信号に関連する制御情報が、変調された制御信号を生成するために第2の多値変調フォーマットに従って符号化される。制御情報は、複数のアナログ信号に関連する制御および管理情報を含み、受信機が各アナログ信号に関連するデジタルIQデータを正しく受信し、抽出することを可能にし得る。制御情報は、CWの形態である可能性がある。第2の多値変調フォーマットは、4-QAMまたは16-QAMフォーマットなどの所定の低レベル変調フォーマットである。低レベル変調フォーマットは、追加的なFECなしにCWが受信機において正しく復元され得るように堅牢で高品質な送信を可能にする。
【００４９】
ステップ830において、変調されたIQ信号および変調された制御信号が、アグリゲーションされたIQ/CW信号を生成するためにアグリゲーションされる。たとえば、アグリゲーションは、TDMAに基づく送信機400において説明されたTDMAに基づくアグリゲーションである。ステップ840において、変調されたIQ信号および変調された制御信号を含むアグリゲーションされたIQ/CW信号が、ワイヤレスフロントホールリンク130、230、および330などの通信チャネルを介して送信される。制御情報を符号化するために使用される所定のフォーマットは、受信機が通信チャネルのチャネル応答を推定し、通信チャネルの影響を等化することを可能にすることに留意されたい。アグリゲーションされたIQ/CW信号は、フレーム700と同様の構造を含むフレーム単位に通信チャネルを介して送信される可能性があり、デジタルIQデータは、IQデータ部分710内で運ばれる可能性があり、制御情報は、CW部分720内で運ばれる可能性がある。CWに加えて、TSならびに追加的な制御および管理が、フレーム700のヘッダ730に示されたようにフレームに追加される可能性がある。さらに、スタッフィングビットが、フレーム700のスタッフィングビット部分740に示されたように特定の送信レートに合うようにフレームに追加される可能性がある。方法800は、ワイヤレスフロントホールまたはDSLフロントホールおよび同軸ケーブルフロントホールなどのその他のフロントホールに適用され得る。
【００５０】
図9は、本開示の実施形態によるIQチャネル信号および制御チャネル信号を受信するための方法900の流れ図である。方法900は、RRU 110、210、および310などのRRUまたはBBU 120、220、および320などのBBUに置かれる可能性がある受信機500などの受信機によって実装される。方法900は、ワイヤレスフロントホールリンク130、230、および330などのワイヤレスフロントホールリンクから信号を受信するときに実装される。ステップ910において、IQデータ部分およびCW部分を含む多重化された信号を運ぶシングルキャリア信号が、受信される。IQデータ部分は、複数のアナログワイヤレス信号に関連するデジタルIQデータを含み、CW部分は、複数のアナログワイヤレス信号に関連するCWを含む。アナログワイヤレス信号は、ULチャネル信号またはDLチャネル信号に対応する可能性がある。ステップ920において、チャネル等化が、チャネル等化器によって多重化された信号に対して実行される。たとえば、シングルキャリア信号が、フロントホールリンク130、230、および330および光チャネル630などの通信リンクから受信される。チャネル等化器は、通信リンクを介した送信によって引き起こされる信号の歪みの影響を等化するかまたは取り除くように構成される。ステップ930において、デジタルIQデータが、第1の多値変調フォーマットに従ってIQデータ部分から取得される。たとえば、第1の多値変調フォーマットは、PCMフォーマットである。ステップ940において、CWが、第2の多値変調フォーマットに従ってCW部分から取得される。第2の多値変調フォーマットは、16-QAMフォーマットなどの所定の低レベル変調フォーマットである。ステップ950において、チャネル等化器が、時間多重化された信号のCW部分に従って更新される。たとえば、チャネル等化器は、フィルタである可能性があり、第2の多値変調フォーマットが所定のQAMフォーマットであるので、フィルタ係数は、CW部分に従って訓練され、更新される。PCM符号化されたIQデータ部分は、任意の波形を含み、したがって、チャネル等化器を更新するのに好適でない可能性があることに留意されたい。方法900は、ワイヤレスフロントホールまたはDSLフロントホールおよび同軸ケーブルフロントホールなどのその他のフロントホールに適用され得る。
【００５１】
図10は、16-QAM符号化によるCWチャネルの信号点配置のプロットを示すグラフ1000である。グラフ1000において、x軸は、I成分を表し、y軸は、Q成分を表し、x軸およびy軸は、何らかの一定の単位である。信号点1010は、約5キロメートル(km)の光ファイバの長さを含む光チャネル630などの光チャネルを介した送信の後、受信機500および620などの受信機において捕捉される。たとえば、信号点1010は、QAMスライサ626などのQAMスライサの出力において捕捉される。示されるように、信号点1010は、かなりの距離をあけて分離されており、受信された信号対雑音比(SNR)は、約27.8デジベル(dB)である。したがって、受信機は、さらなるFECを使用することなくCWチャネル内で運ばれたCWを確実に復元し得る。
【００５２】
図11は、64-QAM符号化によるIQチャネルの信号点配置のプロットを示すグラフ1100である。グラフ1100において、x軸は、I成分を表し、y軸は、Q成分を表し、x軸およびy軸は、何らかの一定の単位である。信号点1110は、受信機500および620などの受信機において捕捉される。信号点1110および信号点1010は、同じ光信号から受信され、したがって、CWチャネルとIQチャネルとの両方が、約27.8dBの同じSNRで受信される。たとえば、CWチャネルおよびIQチャネルは、送信機400および610と同様の送信機において多重化される。グラフ1000および1100を比較すると、信号点1010は、信号点1110よりも長い距離をあけて分離される。したがって、16-QAM符号化されたCWチャネルは、予想されるとおり、同じSNRで、64-QAM符号化されたIQチャネルよりも高い性能を提供する。
【００５３】
図12は、TDMAに基づくアグリゲーションされたワイヤレスフロントホール信号の周波数スペクトル1210を示すグラフ1200である。グラフ1200において、x軸は、周波数をギガヘルツ(GHz)を単位として表し、y軸は、電力をデシベル(dB)を単位として表す。TDMAに基づくアグリゲーションされたワイヤレスフロントホール信号は、送信機400および610などのTDMAに基づく送信機によって生成された時間多重化IQ/CW信号である。示されるように、周波数スペクトル1210は、正の周波数レジーム(frequency regime)内のシングルキャリア変調スペクトルを含む。加えて、周波数スペクトル1210は、周波数領域においてエルミート対称である。したがって、アグリゲーションされたワイヤレスフロントホール信号は、実数値である。アグリゲーションされたワイヤレスフロントホール信号は、正の値の信号に変換される可能性があり、それによって、DD受信機が信号を検出することを可能にする。したがって、IM送信機およびDD受信機が、それぞれ、シングルキャリアTDMA信号を送信および受信するために使用され得る。
【００５４】
図13は、光信号および/またはRF信号を送信および/または受信する任意のデバイスである可能性があるワイヤレスフロントホールトランシーバユニット1300の実施形態の概略図である。たとえば、トランシーバユニット1300は、システム100、200、300、および600などのワイヤレスフロントホール通信ネットワークシステム内のRRU 110、210、および310ならびにBBU 120、220、および320などの光通信デバイスに置かれる可能性がある。また、トランシーバユニット1300は、説明された方式のいずれかを実装またはサポートするように構成される可能性がある。当業者は、用語「トランシーバユニット」が広範なデバイスを包含し、トランシーバユニット1300がそのようなデバイスの例であるに過ぎないことを認めるであろう。トランシーバユニット1300は、議論を明瞭にすることを目的として含まれており、本開示の応用を特定のトランシーバユニットの実施形態またはトランシーバユニットの実施形態の部類に限定するようにまったく意図されていない。本開示において説明される特徴および方法の少なくとも一部は、トランシーバユニット1300などのネットワーク装置または構成要素に実装される可能性がある。たとえば、本開示の特徴および方法は、ハードウェア、ファームウェア、および/またはハードウェア上で実行するためにインストールされたソフトウェアを使用して実装される可能性がある。図13に示されるように、トランシーバユニット1300は、複数のフロントエンド1310を含む可能性がある。フロントエンド1310は、光フロントエンド(図示せず)およびRFフロントエンド(図示せず)を含む可能性がある。たとえば、光フロントエンドは、光フロントエンド255、265、355、および365と同様である可能性があり、それぞれ、ワイヤレスフロントホール光ネットワークにおいて送信するために電気信号を光信号に変換し、ワイヤレスフロントホールネットワークから光信号を受信し、光信号を電気信号に変換し得るE/O構成要素およびO/E構成要素を含む可能性がある。RFフロントエンドは、ワイヤレスRF信号を受信および送信し得るRF構成要素、RFデバイス、およびRFインターフェースを含む可能性がある。処理ユニット1330は、複数のDAC 1340およびADC 1350を介してフロントエンド1310に結合される可能性がある。たとえば、DAC 1340は、DAC 213、253、263、313、および363と同様である可能性がある。ADC 1350は、ADC 214、254、264、314、および364と同様である可能性がある。DAC 1340は、処理ユニット1330によって生成されたデジタル電気信号を、フロントエンド1310に供給され得るアナログ電気信号に変換し得る。ADC 1350は、フロントエンド1310から受信されたアナログ電気信号を処理ユニット1330によって処理され得るデジタル電気信号に変換し得る。一部の実施形態において、ADC 1350およびDAC 1340は、処理ユニット1330と統合される可能性がある。
【００５５】
処理ユニット1330は、汎用プロセッサ、シングルコアプロセッサ、マルチコアプロセッサ、特定用途向け集積回路(ASIC)、および/またはDSPを含む可能性がある1つまたは複数のプロセッサを含み得る。処理ユニット1330は、本明細書において説明された方法1000および1100ならびにチャネルアグリゲーション方式およびチャネルデアグリゲーション方式を実装し得るチャネルアグリゲーションモジュール1333およびチャネルデアグリゲーションモジュール1334を含む可能性がある。代替的な実施形態において、チャネルアグリゲーションモジュール1333およびチャネルデアグリゲーションモジュール1334は、処理ユニット1330によって実行され得る、メモリモジュール1332に記憶される命令として実装される可能性がある。メモリモジュール1332は、コンテンツを一時的に記憶するためのキャッシュ、たとえば、ランダムアクセスメモリ(RAM)を含み得る。加えて、メモリモジュール1332は、比較的長くコンテンツを記憶するための長期的ストレージ、たとえば、読み出し専用メモリ(ROM)を含み得る。たとえば、キャッシュおよび長期的ストレージは、ダイナミックRAM(DRAM)、ソリッドステートドライブ(SSD)、ハードディスク、またはこれらの組合せを含む可能性がある。
【００５６】
実行可能な命令をプログラミングすることおよび/または実行可能な命令をトランシーバユニット1300にロードすることによって、処理ユニット1330および/またはメモリモジュール1332のうちの少なくとも一方が変更され、本開示によって教示される新規性のある機能を有する特定のマシンまたは装置、たとえば、マルチコア転送アーキテクチャへとトランシーバユニット1300を部分的に変換することが理解される。実行可能なソフトウェアをコンピュータにロードすることによって実装され得る機能が、よく知られている設計規則によってハードウェアの実装に変換され得ることは、電気工学およびソフトウェア工学の基本である。概して、概念をソフトウェアで実装することと概念をハードウェアで実装することと間の判断は、ソフトウェアの領域からハードウェアの領域への変換に関わるいかなる問題よりも設計の安定性、生産される単位数、および/またはクロックスピードの要件の考慮に依存する。概して、ハードウェアの実装を再設計することはソフトウェアの設計を再設計するよりも高価であるので、やはり頻繁に変更される設計はソフトウェアで実装される方が好ましい可能性がある。概して、大量生産工程(large production run)に関しては、ハードウェアの実装がソフトウェアの実装よりも安価である可能性があるので、安定しており、大量に生産される設計はハードウェア、たとえば、ASICで実装されることが好ましい可能性がある。多くの場合、設計は、ソフトウェアの形態で開発され、試験され、ソフトウェアの命令を配線するASICにおける同等のハードウェアの実装に、よく知られている設計規則によって後で変換される可能性がある。新しいASICによって制御されるマシンが特定のマシンまたは装置であるのと同じように、実行可能な命令によってプログラミングされたかおよび/または実行可能な命令をロードされたコンピュータは、同様に、特定のマシンまたは装置と見なされ得る。
【００５７】
いくつかの実施形態が本開示において与えられたが、開示されたシステムおよび方法は、本開示の趣旨または範囲を逸脱することなく多くのその他の特定の形態で具現化される可能性があることが理解されるであろう。これらの例は、例示的であって限定的でないと考えられるべきであり、意図は、本明細書において与えられた詳細に限定されるべきでない。たとえば、様々な要素もしくは構成要素が、組み合わされるかもしくは別のシステムに統合される可能性があり、または特定の特徴が、省略されるかもしくは実装されない可能性がある。
【００５８】
加えて、様々な実施形態において分離しているまたは別々であるものとして説明され、図示された技法、システム、サブシステム、および方法は、本開示の範囲を逸脱することなくその他のシステム、モジュール、技法、または方法と組み合わされるかまたは統合される可能性がある。互いに結合されるかもしくは直接結合されるか、または互いに通信しているものとして示されたかまたは検討されたその他の品目が、電気的であるか、機械的であるか、またはそれ以外であるかにかかわらず何らかのインターフェース、デバイス、または中間構成要素を通じて間接的に結合されるかまたは通信している可能性がある。変更、置き換え、および改変のその他の例が、当業者によって突き止められる可能性があり、本明細書において開示された趣旨および範囲を逸脱することなくなされる可能性がある。
【符号の説明】
【００５９】
100  C-RANシステム
110  RRU
111  RRHI
120  BBUプール
121  BBU
130  フロントホールリンク
140  セルサイト
141  セルタワー
142  アンテナ
143  RRHIリンク
150  コアネットワーク
160  バックホールリンク
200  アグリゲーションされたワイヤレスフロントホール通信システム
210  RRU
211  UC
212  DC
213  DAC
214  ADC
215  デジタルチャネルデアグリゲーションユニット
216  デジタルチャネルアグリゲーションユニット
217  PA
218  PD
219  レーザ
220  BBU
221  BB DSPユニット
225  デジタルチャネルデアグリゲーションユニット
226  デジタルチャネルアグリゲーションユニット
230  フロントホールリンク
242  アンテナ
251  デュプレクサアレイ
252  光サーキュレータ
253  高速DAC
254  高速ADC
255  光フロントエンド
263  高速DAC
264  高速ADC
265  光フロントエンド
300  アグリゲーションされたワイヤレスフロントホール通信システム
310  RRU
313  DAC
314  ADC
320  BBU
321  BB DSPユニット
330  フロントホールリンク
351  デュプレクサアレイ
363  高速DAC
364  高速ADC
365  光フロントエンド
391  第1のCPRIユニット
392  第1のデジタルチャネルアグリゲーションおよびデアグリゲーションユニット
393  第2のCPRIユニット
394  第2のデジタルチャネルアグリゲーションおよびデアグリゲーションユニット
400  TDMAに基づく送信機
410  IQ/CW信号分離ユニット
420  多重化ユニット
430  PCM符号化ユニット
440  QAMエンコーダ
450  TDMユニット
460  TS挿入ユニット
500  TDMAに基づく受信機
505  同期ユニット
510  時分割多重分離ユニット
520  EQ
530  多重分離ユニット
540  IQ/CW信号合成ユニット
600  TDMAに基づくワイヤレスフロントホール通信システム
610  送信機
611  QAMマッピングユニット
612  MUX
613  アップサンプリングユニット
614  第1のパルス整形ユニット
615  アップコンバータ
616  実信号抽出ユニット
617  DAC
618  E/Oユニット
620  受信機
621  ADC
622  ダウンコンバータ
623  同期ユニット
624  EQ
625  DEMUX
626  QAMスライサ
627  O/Eユニット
630  光チャネル
690  矢印
700  ワイヤレスフロントホールのデータフレーム
710  IQデータ部分
711  データブロック
720  CW部分
730  ヘッダ
740  スタッフィングビット部分
800  方法
900  方法
1000  グラフ
1010  信号点
1100  グラフ
1110  信号点
1200  グラフ
1210  周波数スペクトル
1300  ワイヤレスフロントホールトランシーバユニット
1310  フロントエンド
1330  処理ユニット
1332  メモリモジュール
1333  チャネルアグリゲーションモジュール
1334  チャネルデアグリゲーションモジュール
1340  DAC
1350  ADC
【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】
0006710431.tif 000008
【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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