(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレスフロントホールユニットによって実装される方法であって、
デジタル周波数領域マッピング(FDM)を介して、異なるサンプリングレートに関連する異なるチャネル帯域幅を具備する複数の第1のワイヤレスチャネル信号をアグリゲートして、第1のアグリゲートされた信号を生成するステップであって、前記第1のワイヤレスチャネル信号の複数の中心周波数を、チャネル帯域幅を変更することなく、重なり合わない第1の周波数帯域に周波数シフトするステップを具備し、前記第1のアグリゲートされた信号は、前記重なり合わない第1の周波数帯域内である、ステップと、
前記第1のアグリゲートされた信号を第1の変調された信号に変換するステップと、
前記第1の変調された信号をワイヤレスフロントホールリンクに送信するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記第1のワイヤレスチャネル信号をアグリゲートするステップは、
前記第1のワイヤレスチャネル信号に対して複数の離散フーリエ変換(DFT)を実行して、複数の周波数領域信号を生成するステップと、
前記周波数領域信号を前記第1の周波数帯域にマップし、チャネルマップされた信号を生成するステップと、
前記周波数領域信号をマップした後に逆DFT(IDFT)を実行するステップと、
を含む請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記第1の周波数帯域は、正周波数を含み、前記第1のワイヤレスチャネル信号をアグリゲートするステップは、
複素共役を実行することによって前記チャネルマップされた信号に対してイメージ信号を生成するステップであって、前記イメージ信号は、負周波数を含む、ステップと、
前記イメージ信号を前記チャネルマップされた信号に加えて、共役対称信号を生成するステップと、
をさらに含み、
前記IDFTは、前記共役対称信号に対して実行され、実数値信号を生成する請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記IDFTを実行するステップは、時間領域信号を生成し、前記第1のワイヤレスチャネル信号をアグリゲートするステップは、
前記時間領域信号に対してオーバーラップセーブ(OS)プロセスを実行するステップと、
前記時間領域信号のほぼ中心でM-L個のサンプルを抽出するステップであって、Mは、前記IDFTのサイズであり、Lは、Mよりも小さい前記OSプロセスの重なり合う長さであり、MおよびLは正整数である、ステップをさらに含む請求項2または3に記載の方法。
【請求項５】
前記IDFTのサイズ、前記DFTのサイズ、および前記IDFTのアグリゲートされたサンプリングレート(ASR)を、各第1のワイヤレスチャネル信号のサンプリングレートが周波数領域における整数個数のIDFT点に対応するように構成するステップをさらに含む請求項3に記載の方法。
【請求項６】
前記ワイヤレスフロントホールリンクから第2のアグリゲートされた信号を受信するステップであって、前記第2のアグリゲートされた信号は、複数の重なり合わない第2の周波数帯域に位置決めされた複数の第2のワイヤレスチャネル信号を含む、ステップと、
前記第2のアグリゲートされた信号をデジタル信号に変換するステップと、
チャネルデアグリゲーションを介して前記デジタル信号から前記第2のワイヤレスチャネル信号を抽出するステップと、
をさらに含む請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第2のワイヤレスチャネル信号を抽出するステップは、
前記第2のアグリゲートされた信号に対して離散フーリエ変換(DFT)を実行して、周波数領域信号を生成するステップと、
前記第2の周波数帯域に従って前記周波数領域信号に対してチャネルデマッピングを実行し、複数のチャネルデマップされた信号を生成するステップと、
前記チャネルデマップされた信号のうちの第1のものに対して逆DFT(IDFT)を実行して、時間領域信号を生成するステップと、
前記時間領域信号に対してオーバーラップセーブ(OS)プロセスを実行して、対応する第2のワイヤレスチャネル信号を生成するステップと、
を含む請求項6に記載の方法。
【請求項８】
装置であって、
ワイヤレスフロントホールネットワークを介してリモート無線ユニット(RRU)から第1の光信号を受信し、前記第1の光信号は、対応するワイヤレスULチャネルと同じチャネル帯域幅(BW)にまたがる異なる第1の周波数帯域内に位置決めされた複数のワイヤレスULチャネル信号を含むアグリゲートされたアップリンク(UL)信号を搬送し、
前記第1の光信号をアナログ電気信号に変換する
ように構成されている光フロントエンドと、
前記光フロントエンドに結合され、前記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ているアナログ/デジタルコンバータ(ADC)と、
前記ADCに結合され、チャネルデアグリゲーションを介して前記デジタル信号から前記ワイヤレスULチャネル信号を抽出して、ベースバンド(BB)の前記ワイヤレスULチャネル信号を生成するように構成されているデジタル信号処理(DSP)ユニットと、
を備え、
前記DSPユニットは、
前記デジタル信号に対して高速フーリエ変換(FFT)を実行して、周波数領域信号を生成するステップと、
前記第1の周波数帯域に従って前記周波数領域信号に対してチャネルデマッピングを実行し、複数のチャネルデマップされた信号を生成するステップと、
前記チャネルデマップされた信号のうちの第1のものに対して逆FFT(IFFT)を実行して、前記BBにおける前記ワイヤレスULチャネル信号のうちの第1のものを生成するステップと、
によって前記ワイヤレスULチャネル信号を抽出するようにさらに構成される装置。
【請求項９】
装置であって、
ワイヤレスフロントホールネットワークを介してリモート無線ユニット(RRU)から第1の光信号を受信し、前記第1の光信号は、対応するワイヤレスULチャネルと同じチャネル帯域幅(BW)にまたがる異なる第1の周波数帯域内に位置決めされた複数のワイヤレスULチャネル信号を含むアグリゲートされたアップリンク(UL)信号を搬送し、
前記第1の光信号をアナログ電気信号に変換する
ように構成されている光フロントエンドと、
前記光フロントエンドに結合され、前記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ているアナログ/デジタルコンバータ(ADC)と、
前記ADCに結合され、チャネルデアグリゲーションを介して前記デジタル信号から前記ワイヤレスULチャネル信号を抽出して、ベースバンド(BB)の前記ワイヤレスULチャネル信号を生成するように構成されているデジタル信号処理(DSP)ユニットと、
を備え、
前記DSPユニットは、複数のワイヤレスダウンリンク(DL)チャネル信号をアグリゲートして、周波数領域マッピング(FDM)を介してアグリゲートされたDL信号を生成するようにさらに構成され、前記ワイヤレスDLチャネル信号は、前記アグリゲートされたDL信号における無変化のチャネルBWを有する異なる第2の周波数帯域内に位置決めされ、前記光フロントエンドは、
前記アグリゲートされたDL信号を第2の光信号に変換し、
前記ワイヤレスフロントホールネットワークを介して前記第2の光信号を前記RRUに送信するようにさらに構成される装置。
【請求項１０】
前記DSPユニットは、
前記ワイヤレスDLチャネル信号に対して複数の高速フーリエ変換(FFT)を実行して、複数の周波数領域信号を生成するステップと、
前記周波数領域信号を前記第2の周波数帯域にマップし、チャネルマップされた信号を生成するステップであって、前記第2の周波数帯域は正周波数を含む、ステップと、
複素共役を実行することによって前記チャネルマップされた信号に対してイメージ信号を生成するステップであって、前記イメージ信号は、負周波数を含む、ステップと、
前記イメージ信号を前記チャネルマップされた信号に加えて、共役対称信号を生成するステップと、
前記共役対称信号に対して逆FFT(IFFT)を実行して、前記アグリゲートされたDLチャネル信号を生成するステップと、
によって前記ワイヤレスDLチャネル信号をアグリゲートするようにさらに構成される請求項9に記載の装置。
【請求項１１】
装置であって、
異なるワイヤレスULチャネルを介して複数のワイヤレスアップリンク(UL)チャネル信号を受信するように構成されている無線周波数(RF)フロントエンドと、
前記RFフロントエンドに結合され、ワイヤレスULチャネル信号をアグリゲートして、周波数領域マッピング(FDM)を介してアグリゲートされたUL信号を生成するように構成されているチャネルアグリゲーションユニットであって、前記アグリゲートされたUL信号は、異なる第1の周波数帯域内の前記ワイヤレスULチャネル信号を含み、各第1の周波数帯域は、対応するワイヤレスULチャネルと同じ帯域幅(BW)にまたがる、チャネルアグリゲーションユニットと、
前記チャネルアグリゲーションユニットに結合された光フロントエンドであって、
前記アグリゲートされたUL信号を第1の光信号に変換し、
ワイヤレスフロントホールネットワークを介して前記第1の光信号をベースバンドユニット(BBU)に送信するように構成されている、
光フロントエンドと、
を備え、
前記光フロントエンドは、前記ワイヤレスフロントホールネットワークを介して前記BBUからアグリゲートされたダウンリンク(DL)信号を搬送する第2の光信号を受信するようにさらに構成され、前記アグリゲートされたDL信号は、異なるワイヤレスDLチャネルに関連付けられている複数のワイヤレスDLチャネル信号を含み、前記ワイヤレスDLチャネル信号は、異なる第2の周波数帯域内に位置決めされ、前記アグリゲートされたDL信号における対応するワイヤレスDLチャネルと同じBWにまたがり、前記装置は、前記アグリゲートされたDL信号からベースバンド(BB)内の前記ワイヤレスDLチャネル信号を抽出するように構成されているチャネルデアグリゲーションユニットをさらに備える装置。
【請求項１２】
前記RFフロントエンドに結合され、前記ワイヤレスULチャネル信号を周波数ダウンコンバートして複数のベースバンド(BB)信号を生成するように構成されている複数の周波数ダウンコンバータと、
前記周波数ダウンコンバータを前記チャネルアグリゲーションユニットに結合する複数のアナログ/デジタルコンバータ(ADC)であって、前記ADCは、前記BB信号を複数のデジタル信号に変換するように構成されている、複数のアナログ/デジタルコンバータ(ADC)と、
をさらに備え、
前記チャネルアグリゲーションユニットは、
前記デジタル信号に対して複数の高速フーリエ変換(FFT)を実行して、複数の周波数領域信号を生成するステップと、
前記周波数領域信号を前記第1の周波数帯域にマップするステップと、
前記周波数領域信号をマップした後に逆FFT(IFFT)を実行するステップと、
によって前記ワイヤレスULチャネル信号をアグリゲートするようにさらに構成される請求項11に記載の装置。
【請求項１３】
前記光フロントエンドを前記チャネルデアグリゲーションユニットに結合するデジタル/アナログコンバータ(DAC)をさらに備え、前記DACは、前記アグリゲートされたDL信号をデジタル信号に変換するように構成され、前記チャネルデアグリゲーションユニットは、
前記デジタル信号に対して高速フーリエ変換(FFT)を実行して、周波数領域信号を生成するステップと、
前記第2の周波数帯域に従って前記周波数領域信号に対してチャネルデマッピングを実行し、複数のチャネルデマップされた信号を生成するステップと、
前記チャネルデマップされた信号のうちの第1のものに対して逆FFT(IFFT)を実行して、前記BBにおける前記ワイヤレスDLチャネル信号のうちの第1のものを生成するステップと、
によって前記ワイヤレスDL BBチャネル信号を抽出するようにさらに構成される請求項11に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アグリゲートされたタッチレスワイヤレスフロントホールに関する。
【背景技術】
【０００３】
無線アクセスネットワーク(RAN)は、携帯電話、携帯情報端末(PDA)、ラップトップ、もしく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では、エリアは地理的に複数のセルおよびセルセクタに分割されており、各々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提供されるサービスを受けることができる。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称される。高速ワイヤレス通信に対する需要が増大し続け、屋内または人口密集地域における場所の数および浸透能力に関するマクロセルの限度に到達しようとしていることから、研究および産業界は、将来のワイヤレスアクセスネットワークにおいてより高密度のより小さいセルを備えるスモールセルデプロイメント(small-cell deployment)へと進んでいる。
【０００４】
ワイヤレスフロントホールおよびモバイルフロントホールは、新たに登場したネットワークセグメントであり、スモールセルデプロイメントに適した集中型RAN(C-RAN)アーキテクチャを使用可能にする。C-RANアーキテクチャにおいて、リモートセルサイト(remote cell site)に配置されているワイヤレス基地局で典型的には実行されるデジタルベースバンド(BB)処理は、収容局(central office)(CO)またはコアネットワークの付近の中央サイト(central site)に配置されている集中型ベースバンドユニット(BBU)にリロケート(relocate)される。そのようなものとして、リモートセルサイトに配置されているワイヤレス基地局は、デジタルBB処理なしでワイヤレス無線周波数(RF)の送信および受信用のアンテナとインターフェースするリモート無線ユニット(RRU)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処理を集中型BBUにリロケートすることによって、C-RANアーキテクチャは、ジョイント信号処理(joint signal processing)、ジョイント干渉軽減(joint interference mitigation)、および/または複数のセル間のジョイントスケジューリング(joint scheduling among multiple cell)などのリソース共有および協調マルチポイント(coordinated multipoint)(CoMP)処理を使用可能にし、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。
【０００５】
ワイヤレスフロントホールは、光ファイバ通信技術によって使用可能にされるものとしてよく、リモートセルサイトに配置されているRRUと中央サイトに配置されているBBUとの間で信号および/またはデータをトランスポートするために光ファイバリンクが使用され得る。光ファイバ伝送のいくつかの利点は、低い電力損失、短い遅延時間、および高帯域幅(BW)を含み得る。しかしながら、光ファイバおよび光ハードウェアの採用は、ワイヤレスフロントホールネットワークのコストを増大させる。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になってくると思われる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】CPRI specification V4.1、2009
【非特許文献２】C. Liuら、「A Novel Multi-Service Small-Cell Cloud Radio Access Network for Mobile Backhaul and Computing Based on Radio-Over-Fiber Technologies」、Journal of Lightwave Technology、Vol. 31、No. 17、2869〜2865頁、2013年9月(Liu)
【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、ワイヤレスフロントホールユニットによって実装される方法を含み、方法はデジタル周波数領域マッピング(FDM)を介して複数の第1のワイヤレスチャネル信号をアグリゲート(aggregate)して、第1のアグリゲートされた信号(aggregated signal)を生成するステップであって、第1のワイヤレスチャネル信号は、無変化のチャネル帯域幅(BW)を有する重なり合わない第1の周波数帯域内の第1のアグリゲートされた信号内に位置決めされる、ステップと、第1のアグリゲートされた信号を第1の変調された信号に変換するステップと、第1の変調された信号をワイヤレスフロントホールリンクに送信するステップとを含む。
【０００８】
別の実施形態において、本開示は、ワイヤレスフロントホールネットワークを介してリモート無線ユニット(RRU)から第1の光信号を受信するステップであって、第1の光信号は、対応するワイヤレスULチャネルと同じチャネルBWにまたがる異なる第1の周波数帯域内に位置決めされた複数のワイヤレスULチャネル信号を含むアグリゲートされたアップリンク(UL)信号を搬送する、ステップを実行し、第1の光信号をアナログ電気信号に変換するように構成されている光フロントエンドと、光フロントエンドに結合され、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ているアナログ/デジタルコンバータ(ADC)と、ADCに結合され、チャネルデアグリゲーションを介してデジタル信号からワイヤレスULチャネル信号を抽出して、ベースバンド(BB)のワイヤレスULチャネル信号を生成するように構成されているデジタル信号処理(DSP)ユニットとを備える装置を含む。
【０００９】
さらに別の実施形態において、本開示は、異なるワイヤレスULチャネルを介して複数のワイヤレスULチャネル信号を受信するように構成された無線周波数(RF)フロントエンドと、RFフロントエンドに結合され、ワイヤレスULチャネル信号をアグリゲートして、FDMを介してアグリゲートされたUL信号を生成するように構成されているチャネルアグリゲーションユニットであって、アグリゲートされたUL信号は、異なる第1の周波数帯域内のワイヤレスULチャネル信号を含み、各第1の周波数帯域は、対応するワイヤレスULチャネルと同じBWにまたがる、チャネルアグリゲーションユニットと、チャネルアグリゲーションユニットに結合され、アグリゲートされたUL信号を第1の光信号に変換し、ワイヤレスフロントホールネットワークを介して第1の光信号をベースバンドユニット(BBU)に送信するように構成されている光フロントエンドとを備える装置を含む。
【００１０】
これらおよび他の特徴は、添付図面および請求項と併せて以下の詳細な説明からより明確に理解されるであろう。
【００１１】
本開示をより完全に理解できるように、類似の番号は類似の部分を表す、添付図面および詳細な説明に関して以下の簡単な説明が参照される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ワイヤレスバックホール通信システムの概略図である。
【図２】デジタルベースバンド(BB)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】アナログ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】別のデジタルBB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５】本開示の一実施形態によるアグリゲート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６】アグリゲートされたワイヤレスフロントホール通信システムの別の実施形態の概略図である。
【図７】アグリゲートされたワイヤレスフロントホール通信システムの別の実施形態の概略図である。
【図８】チャネルアグリゲーション方式の一実施形態の概略図である。
【図９】チャネルデアグリゲーション方式の一実施形態の概略図である。
【図１０】周波数領域実装方式を採用するチャネルアグリゲーションユニットの一実施形態の概略図である。
【図１１】周波数領域実装方式を採用するチャネルデアグリゲーションユニットの一実施形態の概略図である。
【図１２】時間領域実装方式を採用するチャネルアグリゲーションユニットの一実施形態の概略図である。
【図１３】時間領域実装方式を採用するチャネルアグリゲーションユニットの別の実施形態の概略図である。
【図１４】時間領域実装方式を採用するチャネルデアグリゲーションの一実施形態の概略図である。
【図１５】時間領域実装方式を採用するチャネルデアグリゲーションユニットの別の実施形態の概略図である。
【図１６】チャネルアグリゲーションのための方法の一実施形態のフローチャートである。
【図１７】チャネルアグリゲーションのための方法の別の実施形態のフローチャートである。
【図１８】チャネルデアグリゲーションのための方法の一実施形態のフローチャートである。
【図１９】チャネルデアグリゲーションのための方法の別の実施形態のフローチャートである。
【図２０】チャネルデアグリゲーションの前および後のアグリゲートされた信号に対する周波数スペクトルを例示するグラフである。
【図２１】アグリゲートされたワイヤレスフロントホール通信システムのための実験セットアップの一実施形態の概略図である。
【図２２】図21のシステムによって生成されたアグリゲートされた信号に対する周波数スペクトルを例示するグラフである。
【図２３】図21のシステムにおいて測定されたアグリゲートされた信号に対する周波数スペクトルを例示するグラフである。
【図２４Ａ】図21のシステムからキャプチャされた1.4メガヘルツ(MHz)帯域幅(BW)チャネルに対するコンスタレーションプロットを例示するグラフである。
【図２４Ｂ】図21のシステムからキャプチャされた3MHz BWチャネルに対するコンスタレーションプロットを例示するグラフである。
【図２４Ｃ】図21のシステムからキャプチャされた5MHz BWチャネルに対するコンスタレーションプロットを例示するグラフである。
【図２４Ｄ】図21のシステムからキャプチャされた10MHz BWチャネルに対するコンスタレーションプロットを例示するグラフである。
【図２４Ｅ】図21のシステムからキャプチャされた15MHz BWチャネルに対するコンスタレーションプロットを例示するグラフである。
【図２４Ｆ】図21のシステムからキャプチャされた20MHz BWチャネルに対するコンスタレーションプロットを例示するグラフである。
【図２５】図21のシステムにおいて測定されたエラーベクトル振幅(EVM)を例示するグラフである。
【図２６】図21のシステムからキャプチャされた1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、および20MHz BWチャネルに対するコンスタレーションプロットを例示するグラフである。
【図２７】ワイヤレスフロントホールトランシーバユニットの一実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
最初に、1つまたは複数の実施形態の例示的な実装が以下に提示されているが、開示されているシステムおよび/または方法は、現在知られているか、または存在している、いくつもの技術を使用することで実装され得ることは理解されるべきである。本開示は、本明細書において例示され、説明されている例示的な設計および実装を含む、以下に例示されている例示的な実装、図面、および技術に決して限定されるべきでないが、等価物の全範囲とともに付属の請求項の範囲内で修正され得る。
【００１４】
光無線統合もしくはブリッジ技術は、第5世代(5G)ワイヤレス通信規格などの将来のワイヤレスネットワーク向けの有望なソリューションであり、大規模なスモールセルワイヤレスネットワークアーキテクチャ、集中処理、および協調的無線が重要な話題になってきている。図1〜図3は、高容量ワイヤレスアクセスを可能にするために費用効果の高い、また電力効率の高いワイヤレスフロントホールを実現することに焦点を当てながら、ワイヤレスバックホール通信システムからワイヤレスフロントホール通信システムへと発展するワイヤレス通信インフラストラクチャと産業および研究によって提案されている異なるワイヤレスフロントホール構成とを例示し、比較している。
【００１５】
図1は、ワイヤレスバックホール通信システム100の概略図である。システム100は、従来のマクロセルワイヤレスネットワークにおいて採用されているものである。システム100は、双方向リンクである、リンク130を通じて収容局(CO)120に通信可能に結合されているワイヤレス基地局110を含む。ワイヤレス基地局110は、セルサイト140に配置され、固定された位置、たとえば、セルタワー141の底部に設置され得る。CO120は、ワイヤレス基地局110をコアネットワーク150に接続する。セルサイト140は、CO120から離れているリモート位置に配置されている地理的領域であり、1つまたは複数のセルセクタを備え、これは携帯電話事業者によってネットワークデプロイメントの際に決定され得る。セルサイト140は、マクロセルワイヤレスネットワーク内の約1キロメートル(km)から約20kmまでの範囲の半径を有するエリアをカバーし得る。セルタワー141は、アンテナ142および/またはセルサイト140のカバレッジ内に配置されている移動局と通信するための、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ている高架構造物である。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ている、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物などの、電気デバイスである。たとえば、アンテナ142は、セルサイト140内でワイヤレス無線周波数(RF)カバレッジを生成するようにセルタワー141の頂部に位置決めされ得る。コアネットワーク150は、ネットワークサービスを移動局のユーザに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営される1つまたは複数の相互接続されたサブネットワークを含む。リンク130は、たとえば、同軸ケーブルを含む、ケーブルリンク、たとえば、見通し伝搬路を含む、自由空間マイクロ波リンク、またはたとえば、標準シングルモードファイバ(SSMF)またはマルチモードファイバ(MMF)を含む、光ファイバリンクであってよく、ワイヤレス基地局110とCO120との間でEthernet（登録商標）フレームを搬送するデジタルベースバンド(BB)信号をトランスポートするように構成されている。光ファイバは、ケーブルに比べて電力損失が著しくより低く、より高速であり、BWがより高くなり得るので、マクロセルネットワークの多くは、ケーブルの代わりに光ファイバを採用している。
【００１６】
ワイヤレス基地局110は、RFフロントエンド111、1つまたは複数のアナログ/デジタルコンバータ(ADC)112、1つまたは複数のデジタル/アナログコンバータ(DAC)113、BBデジタル信号処理(DSP)ユニット114、ワイヤレス媒体アクセス制御(MAC)ユニット115、gigabit Ethernet（登録商標）(GbE)インターフェース116、光/電気(O/E)フロントエンド117、および電気/光(E/O)フロントエンド118を備える。RFフロントエンド111は、電力増幅器(PA)、低雑音増幅器(LNA)、およびフィルタなどの、アナログ電気部品を備える。RFフロントエンド111は、アンテナ142に結合され、移動局との間でRF信号を送信し、RF信号を受信するように構成される。ADC112およびDAC113は、RFフロントエンド111に結合される。BB DSPユニット114は、ADC112およびDAC113に結合される。ワイヤレスMACユニット115は、BB DSPユニット114に結合される。GbEインターフェース116は、ワイヤレスMACユニット115をO/Eフロントエンド117およびE/Oフロントエンド118に結合する。GbEインターフェース116は、毎秒約1ギガビット(Gbps)の速度でEthernet（登録商標）フレームを送信するように構成されているハードウェアデバイスである。E/Oフロントエンド118は、電気的ドライバ、E/Oコンバータ、およびレーザーなどの、E/Oコンポーネントを備える。E/Oフロントエンド118は、たとえば、電気信号を光搬送波信号上に変調し、リンク130を介して光信号をCO120に送信することによって1つまたは複数の電気信号を光信号に変換するように構成される。O/Eフロントエンド117は、電気的ドライバ、O/Eコンバータ、およびレーザーなどの、O/Eコンポーネントを備える。O/Eフロントエンド117は、光信号を1つまたは複数の電気信号に変換するように構成される。
【００１７】
アップリンク(UL)方向では、ADC112は、移動局から受信されたアナログRF信号をデジタル信号に変換するように構成され、ULは、移動局からCO120に向かう伝送方向を指す。ダウンリンク(DL)方向において、DAC113は、BB DSPユニット114によって生成されたデジタル信号をアナログ信号に変換するように構成され、DLは、CO120から移動局に向かう伝送方向を指す。ADC112およびDAC113は、個別のワイヤレス信号に作用し、そのサンプリングレートは、ワイヤレス基地局110によって使用中である信号帯域幅およびオーバーサンプリング率によって決定される。たとえば、ADC112およびDAC113は、オーバーサンプリング率が約1.5である20MHz帯域幅のワイヤレスチャネルに対する毎秒約30メガサンプル(MSa/s)に対応する約30メガヘルツ(MHz)のサンプリングレートで動作し得る。サンプリング分解能は、約4ビットから約20ビットまでの範囲とすることができる。
【００１８】
BB DSPユニット114は、信号同期、変調、復調、チャネルプリイコライゼーション、チャネルイコライゼーション、誤り符号化、および誤り復号などの、物理層BB DSP機能を実行するように構成される。ワイヤレスMACユニット115は、パケット処理、誤り制御、スケジューリング、およびチャネルマッピングなどの、MAC層処理機能を実行するように構成される。たとえば、BB DSP機能およびワイヤレスMAC処理機能は、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ているようなロングタームエボリューション(LTE)規格およびLTE-Advance(LTE-A)規格などの、特定のワイヤレス通信プロトコルに従って実行される。BB処理機能は、大量の計算を行い、複雑であり、そのため、ワイヤレス基地局110のコストおよび電力消費量は高くなり得る。
【００１９】
CO120は、サーバゲートウェイ(SGW)、アクセス制御用の制御および管理要素、移動性サポート、およびセキュリティ制御などのスイッチングコンポーネントと、音声電話、電子メール、ならびに他のインターネットアプリケーションおよびサービスなどの広範なネットワークサービスを提供するためにワイヤレス基地局110および移動局をコアネットワーク150にインターフェースするように構成されているインターフェースユニット121とを備える。インターフェースユニット121は、SGWインターフェース122、GbEインターフェース126、O/Eフロントエンド127、およびE/Oフロントエンド128を備える。GbEインターフェース126、E/Oフロントエンド128、およびO/Eフロントエンド127は、GbEインターフェース116、O/Eフロントエンド117、およびE/Oフロントエンド118に類似している。SGWインターフェース122は、SGWとインターフェースするように構成され、SGWは、リンク130を介して受信される移動局とCO120との間の、さらにはCO120とコアネットワーク150との間のユーザデータパケットのルーティングおよび転送を行う。システム100は、セルサイト140において分散される高コストのワイヤレス基地局110のせいで、特にスモールセルネットワークに対しては、デプロイのコストが高くなる可能性がある。
【００２０】
図2は、デジタルBB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、集中型RAN(C-RAN)における採用に適している。システム200は、リンク230を通じてベースバンドユニット(BBU)220に通信可能に結合されているリモートアンテナユニット(RAU)210を備える。RAU210は、セルサイト240に配置され、セルタワー241の頂部の近くに設置されている1つまたは複数のアンテナ242に接続される。BBU220は、コアネットワーク250の近くのサイトに配置され、RAU210をコアネットワーク250に接続する。セルサイト240、セルタワー241、アンテナ242、およびコアネットワーク250は、それぞれ、セルサイト140、セルタワー141、アンテナ142、およびコアネットワーク150に類似している。システム200において、大量の計算を行うBB DSP機能およびワイヤレスMAC処理機能は、RAU210から分離され、BBU220に移動される。
【００２１】
リンク230は、SSMFまたはMMFなどの、光ファイバを含む。リンク230は、参照により本明細書に組み込まれている、CPRI specification V4.1、2009において定義されている共通公衆無線インターフェース(CPRI)プロトコルに従ってRAU210とBBU220との間でデジタルBB同相/直角位相(I/Q)サンプルをトランスポートするように構成される。たとえば、リンク230は、デジタルBB I/Qサンプルを搬送するCPRIフレームをトランスポートする。
【００２２】
RAU210は、RFフロントエンド211、1つまたは複数のADC212、1つまたは複数のDAC213、CPRIインターフェース219、O/Eフロントエンド217、およびE/Oフロントエンド218を備える。RFフロントエンド211、ADC212、DAC213、O/Eフロントエンド217、およびE/Oフロントエンド218は、それぞれ、RFフロントエンド111、ADC112、DAC113、O/Eフロントエンド117、およびE/Oフロントエンド118に実質的に類似している。CPRIインターフェース219は、ADC212とE/Oフロントエンド218との間、さらにはDAC213とO/Eフロントエンド217との間に位置決めされる。CPRIインターフェース219は、CPRIデバイス(図示せず)とインターフェースするように構成される。CPRIデバイスは、物理層シグナリングおよびライン制御ならびにデータリンク層フレーミング、マッピング、およびフロー制御などの、CPRIプロトコル処理を実行するように構成される。
【００２３】
UL方向では、RAU210は、アンテナ242を介して移動局からUL RF信号を受信する。ADC212は、受信されたUL RF信号をデジタルI/Qサンプルに変換し、CPRIデバイスは、デジタルI/Qサンプルを、バイナリビットを含むCPRIフレームに符号化し、E/Oフロントエンド218は、たとえば、バイナリオン/オフキーイング(OOK)を採用することによって、CPRIフレームを光信号に変換し、リンク230を介してその光信号をBBU220に送信する。DL方向では、RAU210は、リンク230を介してBBU220からCPRI符号化されたDL信号を搬送する光信号を受信する。O/Eフロントエンド218は、受信された光信号を電気的なCPRI符号化されたDL信号に変換する。CPRIデバイスは、CPRI符号化されたDL信号を復号して、デジタルI/Qサンプルを生成し、DAC213は、デジタルI/Qサンプルを電気的なアナログRF信号に変換し、アンテナ242を介して移動局に送信する。
【００２４】
BBU220は、SGWインターフェース222と、ワイヤレスMACユニット225と、BB DSPユニット224と、CPRIインターフェース229と、O/Eフロントエンド227と、E/Oフロントエンド228とを備える内部ユニット221を具備する。SGWインターフェース222、ワイヤレスMACユニット225、BB DSPユニット224、CPRIインターフェース229、O/Eフロントエンド227、およびE/Oフロントエンド228は、それぞれ、SGWインターフェース122、ワイヤレスMACユニット115、BB DSPユニット114、CPRIインターフェース219、O/Eフロントエンド117、およびE/Oフロントエンド118に実質的に類似している。単一のBBU220がシステム200内に例示されているが、システム200は、コアネットワーク250の近くのサイトにBBU220のプールを配置してBBU220間でリソース共有および無線協調を可能にすることによる集中型処理方式を採用し得る。
【００２５】
システム200の欠点の1つに、アンテナ242とリンク230との間の一対一のマッピングがある。たとえば、リンク230を介して接続されているRAU210およびBBU220の両方が、各ワイヤレスRFチャネルに対して必要であり、各RAU210およびBBU220は、光トランシーバを採用している。そのようなものとして、リンク230および関連する光ハードウェアの数は、ワイヤレスRFチャネルの数およびアンテナ242の数とともに増える。それに加えて、システム200内のRAU210とBBU220との間のデータスループットは高い。たとえば、オーバーサンプリング率が約1.5で、サンプル分解能が約15ビットである8×8の多入力および多出力(MIMO)LTE 20MHzチャネルをサポートするために、データスループットは、CPRIプロトコルのオーバーヘッドを含めて約10Gbpsであり、これは8ビットシンボルから10ビットシンボルへのマッピング(8b/10b)ラインコーディング方式に対して約25パーセントとなり得る。そのようなものとして、約20MHzのBWを有する信号をトランスポートするために、約10Gbpsの光トランシーバのペアが必要である。したがって、システム200は、光BWが不効率であるだけでなく、費用効果も低い。
【００２６】
図3は、参照により本明細書に組み込まれている、C. Liuら、「A Novel Multi-Service Small-Cell Cloud Radio Access Network for Mobile Backhaul and Computing Based on Radio-Over-Fiber Technologies」、Journal of Lightwave Technology、Vol. 31、No. 17、2869〜2865頁、2013年9月(Liu)において説明されているようなアナログ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、リンク330を通じてコアネットワーク350の近くに配置されているBBU320に通信可能に結合されているセルサイト340に配置されているRAU310を備える。システム300は、システム200と実質的に類似する構成を備え、コアネットワーク350、セルサイト340、およびリンク330は、それぞれ、コアネットワーク250、セルサイト240、およびリンク230に類似している。しかしながら、リンク330は、システム200のようにデジタルBB I/Qサンプルの代わりにRAU310とBBU320との間でアナログRF信号をトランスポートし、したがって、RAU210と比較したときにRAU310における処理をさらに簡素化する。
【００２７】
RAU310は、1つまたは複数の増幅器311、O/Eフロントエンド317、およびE/Oフロントエンド318を備える。O/Eフロントエンド317およびE/Oフロントエンド318は、それぞれ、O/Eフロントエンド117およびE/Oフロントエンド118に類似している。増幅器311は、セルタワー341のところに配置されているアンテナ342とインターフェースするように構成され、アンテナ342およびセルタワー341は、それぞれ、アンテナ142およびセルタワー141に類似している。増幅器311は、移動局から受信されたRF信号またはアンテナ342を介して移動局に送信されるべきRF信号を増幅するように構成されているRFコンポーネントまたはデバイスである。いくつかの実施形態において、アンテナ342は、RAU310の一部である。
【００２８】
BBU320は、BBU220における内部ユニット221に類似する内部ユニット321を備える。しかしながら、BBU320は、BBU320がリンク330上でRAU310との間でRF信号を送信し、受信するように構成されているので、内部ユニット221のようにCPRIインターフェース229の代わりにRFフロントエンド322を備える。RFフロントエンド322は、RFフロントエンド111または211に実質的に類似している。
【００２９】
RAU310での処理は簡素化されているが、RAU310は、信号帯域幅よりも高い中心周波数を含むアナログRF信号であるためアナログRF信号の信号帯域幅よりも広い帯域幅を有する光コンポーネントおよび電気コンポーネントを採用するものとしてよく、中心周波数は、様々なワイヤレス伝送規格に従って予め決定されている。したがって、システム300は、帯域幅効率が悪い。アナログ周波数のダウンシフティングは、帯域幅効率を改善するために適用され得るが、必要なアナログハードウェアの複雑度は実質的に高まる。たとえば、RFダウンシフティングを実現するために、アナログI/Q変調器および局部発振器は、周波数ダウンシフティングの量に等しい周波数で動作し得る。アナログI/Q変調器に関連する電力損失により、RAU310は、それに加えて、電力損失を補償するためにRF電力増幅器を採用し得る。それに加えて、アナログI/Q変調器は、アナログRF信号を周波数シフトさせるために狭い動作周波数帯域を有するものとしてよく、したがって、複数の専用I/Q変調器が、異なる中心周波数を有する複数のRF信号をシフトするために使用され得る。これは、実装の複雑度を上げるだけでなく、システムの柔軟性もひどく制限する。
【００３０】
図4は、別のデジタルBBワイヤレスフロントホール通信システム400の概略図である。システム400は、システム200に類似しており、システム200をさらに詳細に示すものとなっている。システム400は、リンク230に類似する、リンク430を通じてBBU420に通信可能に結合されているRAU410を備える。RAU410およびBBU420は、それぞれ、RAU210およびBBU220の詳細ブロック図である。RAU410は、デュプレクサ451と、アップコンバータ(UC)411と、ダウンコンバータ(DC)412と、DAC413と、ADC414と、CPRI符号化ユニット416と、CPRI復号ユニット415と、複数のPA417と、フォトダイオード(PD)418と、レーザー419と、および光サーキュレータ452とを備える。デュプレクサ451は、アンテナ142に類似する、アンテナ442に通信可能に結合される。デュプレクサ451は、受信機および送信機が同じ伝送リンクを共有することを可能にしながら受信機を送信機から分離するように構成されているRFデバイスおよび/またはRFコンポーネントである。たとえば、デュプレクサ451は、アンテナ442のRF帯域で動作し、アンテナ442との間でRF信号を送信することと、受信することとを分離する。
【００３１】
RAU410におけるUL方向では、DC412は、デュプレクサ451に結合される。DC412は、アナログ電気信号をより高い周波数帯域からより低い周波数帯域にダウンコンバートするように構成されているアナログ電気的デバイスまたはアナログ電気部品である。たとえば、DC412は、アンテナ442から受信されたRF信号をBB信号に変換し、RF信号は、RFを中心とするものであってよく、またBB信号は0ヘルツ(Hz)を中心とする信号である。ADC414は、DC412に結合され、アナログBB信号を、たとえば、デジタルBB I/Qサンプルを含む、デジタル信号に変換するように構成される。CPRI符号化ユニット416は、ADC414に結合され、物理層シグナリングならびにデータリンク層処理および制御の両方を含み得る、CPRIプロトコルに従ってCPRI符号化を実行するように構成される。PA417のうちの第1のものは、CPRI符号化ユニット416に結合される。PA417は、信号増幅を行うように構成されている電気的デバイスまたは電気部品である。たとえば、第1のPA417は、CPRI信号を伝送に適した電圧レベルまで増幅する。レーザー419は、光信号を発生するように構成されている、直接変調レーザー(DML)などの、光源である。増幅されたCPRI信号は、たとえば、OOK方式を使用することによって、光信号上に変調される。
【００３２】
光サーキュレータ452は、レーザー419およびPD418をリンク430に結合する。光サーキュレータ452は、光ファイバ内で反対方向に進行する光信号を分離するように構成されている光コンポーネントまたは光デバイスである。たとえば、光サーキュレータ452は、レーザー419によって生成されたUL光信号を、リンク430を介してBBU420から受信されたDL光信号から分離する。
【００３３】
RAU410におけるDL方向では、PD418は受信されたDL光信号を電気信号に変換するように構成される。PA417のうちの第2のものは、PD418に結合され、電気信号を受信機処理に適した電圧レベルに増幅するように構成される。CPRI復号ユニット415は、第2のPA417に結合され、CPRIプロトコルに従って受信された信号を復号し、デジタルBB I/Qサンプルに変換するように構成される。DAC413は、CPRI復号ユニット415に結合され、デジタルBB I/Qサンプルをアナログ信号に変換するように構成される。UC411は、DAC413に結合され、BBからのアナログ信号をアップコンバートして元のRF帯域に戻し、アンテナ442を介して移動局に送信するのに適したRF信号を与えるように構成される。
【００３４】
BBU420は、光サーキュレータ462と、レーザー429と、PD428と、複数のPA427と、CPRI符号化ユニット426と、CPRI復号ユニット425と、BB DSPユニット421とを備える。光サーキュレータ462、レーザー429、PD428、PA427、CPRI符号化ユニット426、およびCPRI復号ユニット425は、それぞれ、光サーキュレータ452、レーザー419、PD418、PA417、CPRI符号化ユニット416、およびCPRI復号ユニット415に実質的に類似している。UL方向では、BBU420は、RAU410からUL光信号を受信するように構成される。たとえば、PD428は、光サーキュレータ462に結合され、受信されたUL光信号を電気信号に変換するように構成される。PA427のうちの第1のものは、PD428に結合され、電気信号を増幅するように構成される。CPRI復号ユニット425は、第1のPA427に結合され、CPRI復号ユニット415のような類似のCPRI復号を実行するように構成される。BB DSPユニット421は、CPRI復号ユニット425に結合される。
【００３５】
BB DSPユニット421は、1つまたは複数のシングルコアプロセッサと、1つまたは複数のマルチコアプロセッサと、1つまたは複数の汎用プロセッサと、1つまたは複数のDSPプロセッサとを備え得る。BB DSPユニット421は、たとえば、LTEまたはLTE-Aなどの、ワイヤレス通信規格に従って、受信と送信の両方のための、さらにはULとDL方向の両方のための、BB DSP機能を実行するように構成される。たとえば、UL方向において、BB DSPユニット421は、ULデジタルBB I/Qサンプルを受信し、コアネットワーク250などのコアネットワークに送信するためのデータパケットを生成する。DL方向において、BB DSPユニット421は、コアネットワークからデータパケットを受信し、RAU410に送信するためのDLデジタルBB I/Qサンプルを生成する。BB DSP機能のいくつかの例は、限定はしないが、フレーム同期、データ符号化、データ復号、変調、復調、チャネルプリイコライゼーション、チャネルイコライゼーション、干渉抑圧、誤り符号化、および誤り復号を含み得る。それに加えて、BB DSPユニット421は、パケット処理、スケジューリング、および誤り制御などの、ワイヤレスMAC層処理を実行し得る。
【００３６】
BBU420におけるDL方向では、CPRI符号化ユニット426は、BB DSP421ユニットに結合される。CPRI符号化ユニット426は、DLデジタルBB I/Qサンプルを符号化する。PA427のうちの第1のものは、CPRI符号化ユニット426に結合され、CPRI符号化信号を光伝送に適した電圧レベルに増幅するように構成される。レーザー429は、第2のPA427に結合され、CPRI符号化信号をたとえばOOK変調方式を介してレーザー429によって生成される光信号上に変調するように構成される。システム200と同様に、システム400は、ワイヤレスフロントホールネットワークにおけるワイヤレスRFチャネルの数またはアンテナ442の数とともに増える。したがって、システム400は、ワイヤレスフロントホールを採用するには光BWが不効率であり、また費用効果も低い。
【００３７】
本明細書において開示されているのは、費用効果のある、DSP効率の高い、および光BW効率の高いアグリゲートされたタッチレス(touchless)ワイヤレスフロントホール通信システムである。「アグリゲートされた」という言い回しは、RRUとBBUとの間の光ファイバリンク上でトランスポートされる複数のワイヤレスRFチャネルまたはワイヤレスRFチャネル信号のアグリゲーションを指す。RRUは、リモートセルサイトに配置され、複数のアンテナとインターフェースし、各々ワイヤレスRFチャネルで受信および/または送信するように構成される。BBUは、BBUのプールを含み得る、中央サイトに配置される。「タッチレス」という語は、デジタルBB処理なしでワイヤレスRF信号をトランスポートし、ワイヤレスRFチャネル信号の信号帯域幅および/または波形特性を保持することを指す。開示されている実施形態において、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のために周波数領域マッピング(FDM)方式が採用される。FDM方式では、入力ワイヤレスおよび/またはモバイル信号は、入力ワイヤレスおよび/またはモバイル信号の中心周波数を周波数シフトし、予め決定されている周波数マップに従って周波数シフトされた信号を組み合わせることによって予め決定されている周波数マップに従って光周波数領域にマップされる。FDMを実行するために、周波数スペクトルは、複数の重なり合わない周波数帯域に分割され、複数の異なる信号は、重なり合わない周波数帯域で搬送される。RRUがアンテナからUL信号を受信したときに、RRUは、受信されたUL信号をアグリゲートして、重なり合わない周波数帯域でUL信号を搬送する、アグリゲートされたUL信号を生成する。重なり合わない周波数帯域へのUL信号のマッピングは、予め決定されたチャネルマップに基づく。BBUが、アグリゲートされたUL信号を受信したときに、BBUは、予め決定されたチャネルマップに従ってUL信号を抽出することによって受信されたアグリゲートされたUL信号をデアグリゲートする。DL方向で、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は、UL方向に類似しているが、逆方向である。たとえば、BBUは、複数のDL BB信号をアグリゲートするが、各々アンテナ上で送信されることになっている。RR
Uが、アグリゲートされたDL信号を受信したときに、RRUは、対応するアンテナを介して受信されたアグリゲートされたDL信号をデアグリゲートし、DL信号を送信する。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は、デジタル領域においてまたはアナログ領域において実現され得る。デジタル領域では、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は、周波数領域においてまたは時間領域において実現され得る。周波数領域では、開示されている実施形態は、チャネルアグリゲーションおよびチャネルアグリゲーションのためにオーバーラップセーブ(OS)高速フーリエ変換(FFT)/逆FFT(IFFT)ベースのアプローチを採用している。OS FFT/IFFTベースのアプローチは、DSP効率が高く、安価なDSPコア上に実装され得る。複数のRF信号および/またはワイヤレスチャネルのチャネルアグリゲーションは、ワイヤレスフロントホールにおける光ファイバリンクおよび光ハードウェアの数を減らし、したがって、開示されている実施形態は、費用効果が高く、電力効率が高く、光BW効率が高いワイヤレスフロントホールを実現する。それに加えて、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におけるキーパラメータは、ソフトウェア構成可能である。したがって、開示されている実施形態は、BBUおよび/またはRRUにおける柔軟なソフトウェアによって定義された伝送およびネットワーキングを可能にする。本開示において、リモート無線ヘッド(RRH)およびRRUという語は、等価であり、入れ替えて使用できることに留意されたい。
【００３８】
図5は、本開示の一実施形態によるアグリゲートされたワイヤレスフロントホール通信システム500の概略図である。システム500は、C-RANおよびスモールセルネットワークにおける採用に適している。システム500は、フロントホールリンク530を通じてBBUプール520に通信可能に結合されているRRU510を備える。RRU510は、セルサイト540に配置される。たとえば、RRU510は、複数のアンテナ542を保持するセルタワー541の底部に設置される。BBUプール520は、バックホールリンク560を介してRRU510をコアネットワーク550に接続する。セルサイト540、セルタワー541、およびコアネットワーク550は、それぞれ、セルサイト140、セルタワー141、およびコアネットワーク150に実質的に類似している。システム500がスモールセルネットワークにおいて採用されるときに、セルサイト540は、セルサイト140よりも実質的に小さい地理的領域を含み得る。たとえば、セルサイト540は、セルサイト140のように数10キロメートルの代わりに数100メートル(m)のオーダーの範囲を持つ領域を含み得る。アンテナ542は、アンテナ142に実質的に類似しているが、デプロイメント領域のセルサイズおよびセル密度に応じて異なる雑音指数および電力定格を備え得る。フロントホールリンク530は、実質的にリンク230に類似しているものとしてよい。しかしながら、フロントホールリンク530は、以下でさらに詳しく説明されているように、システム200および400のような2つのレベルを有するCPRI符号化されたBB I/Qサンプルの代わりに2つよりも多いレベルを有する2値化されたサンプルを含むアグリゲートされたデジタルRF信号をトランスポートするように構成される。バックホールリンク560は、フロントホールリンク530に実質的に類似しているが、BBUプール520とコアネットワーク550との間で、Ethernet（登録商標）パケットなどの、パケットをトランスポートし得る。
【００３９】
RRU510は、アンテナ542に通信可能に結合されている複数のRRHインターフェース(RRHI)511を備える。各アンテナ542は、特定のワイヤレス通信プロトコルに関連付けられているワイヤレスRFチャネルに対応する。ワイヤレスRFチャネルのいくつかの例は、3GPP仕様書において定義されているようなLTEチャネル、LTE-Aチャネル、または他の発展型ユニバーサル地上無線アクセス(E-UTRA)チャネルを含むものとしてよい。各ワイヤレスRFチャネルは、ULチャネルまたはDLチャネルに対応する。ワイヤレスRFチャネルは、様々なBWを有する様々なRF帯域にまたがるものとしてよい。LTE BW構成のいくつかの例は、1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、および20MHzを含み得る。MIMO伝送方式の場合、各入力チャネルまたは各出力チャネルは、本開示においてRFチャネルと称されることに留意されたい。たとえば、8×8 MIMO伝送方式をサポートするために、RRU510は、8個のRF入力チャネルおよび8個のRF出力チャネルを処理するように構成される。RRHI511およびアンテナ542は、リンク543を介して接続される。リンク543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ものとしてよく、光信号において、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信号を搬送することができる。
【００４０】
RRU510は、セルサイト540に配置され、アンテナ542のカバーエリア内にある複数の移動局(図示せず)にサービスを提供するように構成される。各アンテナ542は、移動局のうちの1つまたは複数と通信しているものとしてよい。UL方向では、RRU510は、RRHI511を介して各アンテナ542からUL RF信号を受信し、UL RF信号をBBにダウンコンバートして、処理速度を最小にすることができる。RRU510は、FDM方式を介して、BB信号をアグリゲートしてアグリゲートされたUL信号を生成するが、これはRFチャネルを周波数スペクトルにおいて隣接する重なり合わない周波数帯域にマップする予め決定されたULチャネルマップを含む。たとえば、RRU510は、実際には、予め決定されたULチャネルマップに従って、ダウンコンバートされたUL RF信号の中心周波数を重なり合わない周波数帯域にシフトし、周波数シフトされた信号を多重化してアグリゲートされたUL信号を生成する。RRU510は、アグリゲートされたUL信号をUL光信号に変換し、UL光信号をBBUプール520に送信する。
【００４１】
DL方向では、RRU510は、フロントホールリンク530を介してBBUプール520からDL光信号を受信する。DL光信号は、異なる重なり合わない周波数帯域内に位置決めされた複数のDL信号を含むアグリゲートされたDL信号を搬送し、各DL信号は、アンテナ542上で送信することを予定されている。RRU510は、DL光信号を電気信号に変換し、予め決定されたDLチャネルマップに従ってチャネルデアグリゲーションによりDL信号をデアグリゲートする。予め決定されたULおよびDLチャネルマップは、互いに独立しており、同じである場合も同じでない場合もあることに留意されたい。チャネルデアグリゲーションの後、アグリゲートされたチャネルのBB信号が取得される。RRU510は、BBからデアグリゲートされたDL信号をアンテナ542上で送信するために使用される元のRFにアップコンバートする。
【００４２】
BBUプール520は、ワイヤレス通信プロトコル、使用中のチャネルアグリゲーション、チャネルデアグリゲーション、周波数アップコンバージョン、周波数ダウンコンバージョンに従ってBB DSP機能およびワイヤレスMAC処理機能を実行するように構成されている複数のBBU521を含む。UL方向では、BBU521がフロントホールリンク530を介してRRU510からアグリゲートされたUL信号を搬送するUL光信号を受信したときに、BBU521は、光信号を電気信号に変換する。BBU521は、予め決定されたULチャネルマップに従ってチャネルデアグリゲーションによりアグリゲートされたUL信号からUL信号を抽出する。BBU521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チャネルの各々の上で送信されるデータバケットを再生し、バックホールリンク560を介してデータパケットをコアネットワーク550に送信する。受信されたアグリゲートされたUL信号は、複合中間周波数(IF)信号であってよく、中間周波数/ベースバンド(IF/BB)変換は、以下でさらに詳しく説明されているように、チャネルデアグリゲーションの一部として実装され得ることに留意されたい。
【００４３】
DL方向では、BBU521は、バックホールリンク560を介してコアネットワーク550からDLパケットを受信し、パケットは、ワイヤレスRFチャネルに対応し得る。BBU521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。次いで、BBU521は、RRU510のような類似のFDMを実行することによってデジタルBB信号をアグリゲートしてアグリゲートされたDL信号を生成し、アグリゲートされたDL信号を光信号に変換し、光信号をRRU510に送信する。アグリゲートされたDL信号は、複合IF信号であり、ベースバンド/中間周波数(BB/IF)変換は、以下でさらに詳しく説明されているように、チャネルアグリゲーションの一部として実装され得ることに留意されたい。
【００４４】
上記の実施形態では、BBU521に関してBBU処理を説明しているが、BBU処理の一部は、BBUプール520に配置されている複数のBBU521の上に分散されるものとしてよく、それに加えて、RRU510に類似する、複数のRRU、および/またはアンテナ542に類似する、複数のアンテナにわたって、ジョイント信号処理または協調マルチポイント(CoMP)機能を含み得る。
【００４５】
図6は、アグリゲートされたワイヤレスフロントホール通信システム600の別の実施形態の概略図である。システム600は、システム500に類似しており、システム500をさらに詳細に示すものとなっている。システム600は、フロントホールリンク530に類似する、リンク630を通じてBBU620に通信可能に結合されているRAU610を備える。RRU610およびBBU620は、それぞれ、RRU510およびBBU521の詳細ブロック図である。システム600では、RRU610およびBBU620は、リンク630上で、光信号で搬送されるアグリゲートされたUL信号およびアグリゲートされたDL信号を送信し、受信する。アグリゲートされたUL信号は、隣接する重なり合わない第1の周波数帯域に位置決めされた複数のULチャネル信号を含むが、アグリゲートされたDL信号は、隣接する重なり合わない第2の周波数帯域に位置決めされた複数のDLチャネル信号を含む。たとえば、システム600は、ULチャネル信号を第1の周波数帯域にマップするための予め決定されたULチャネルマップおよびDLチャネル信号を第2の周波数帯域にマップする予め決定されたDLチャネルを使用する。システム600では、RRU610およびBBU620は両方とも、デジタル領域において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、ULチャネル信号およびDLチャネル信号は、CPRI信号符号化または復号などのBB処理もしくは信号変換なしで2値化される。したがって、BB信号の波形特性およびBWに変更はない。RRU610およびBBU620は両方とも、送信機側では類似の光伝送方式、たとえば、強度変調(IM)方式を使用し、受信機側では類似の光検出方式、たとえば、直接検出(DD)方式を使用するものとしてよい。
【００４６】
RRU 610は、デュプレクサアレイ651と、複数のUC611と、複数のDC612と、複数のDAC613と、複数のADC614と、デジタルチャネルデアグリゲーションユニット615と、デジタルチャネルアグリゲーションユニット616と、高速ADC654と、高速DAC653と、光フロントエンド655とを備える。デュプレクサアレイ651は、アンテナ542に類似する、複数のアンテナ642に通信可能に結合される。デュプレクサアレイ651は、アンテナ642との間のRF信号の送信と受信とを分離するように構成されているRFデバイスまたはRFコンポーネントである。UC611、DC612、DAC613、およびADC614は、それぞれ、UC411、DC412、DAC413、およびADC414に類似している。UC611および411は、入力信号を周波数アップコンバートするように構成されている、RF I/Q変調器などの、コンポーネントおよびデバイスであってよい。DC612および412は、入力信号を周波数ダウンコンバートするように構成されている、RF I/Q変調器などの、コンポーネントおよびデバイスであってよい。光フロントエンド655は、複数のPA617、PD618、レーザー619、および光サーキュレータ652を備える。PA617、PD618、レーザー619、および光サーキュレータ652は、それぞれ、PA417、PD418、レーザー419、および光サーキュレータ452に類似している。
【００４７】
RRU610におけるUL方向では、DC612は、デュプレクサアレイ651に結合され、ADC614は、DC612に結合される。DC612およびADC614のペアは、アンテナ642から受信されたULチャネル信号に作用し、DC612は、RF帯域からULチャネル信号をBBにダウンコンバートし、BB信号を生成する。ADC614は、BB信号のIおよびQ成分をデジタルBB信号に変換するように構成されている2つのコンバータを備える。デジタルチャネルアグリゲーションユニット616は、ADC614に結合され、デジタルBB信号をアグリゲートしてアグリゲートされたUL信号にするように構成される。たとえば、デジタルチャネルアグリゲーションユニット616は、実際には、予め決定されたULチャネルマップに従って各デジタルBB信号を第1の周波数帯域にシフトし、周波数シフトされたデジタルIF信号を組み合わせる。高速DAC653は、デジタルチャネルアグリゲーションユニット616に結合され、アグリゲートされた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DAC653は、高サンプリングレート、たとえば、アグリゲートされたチャネルの数およびチャネルのBWに応じて毎秒ギガサンプル(GSa/s)のオーダーで動作するが、これは以下でさらに詳しく説明されているとおりであることに留意されたい。PA617のうちの第1のものは、高速DAC653に結合され、アグリゲートされたUL信号を伝送に適した電圧レベルに増幅するように構成される。レーザー619は、第1のPA617に結合され、アグリゲートされた信号をたとえばIM方式を採用することによってレーザー619によって生成される光信号上に変調するように構成される。光信号は、変調された信号と称され、光搬送波信号の1つまたは複数の信号特性は、アグリゲートされた信号の変動に従って修正される。たとえば、IM方式では、光搬送波信号の光強度または光出力を修正する。光サーキュレータ652は、レーザー619およびPD618をリンク630に結合する。
【００４８】
RRU610におけるDL方向では、PD618は、たとえば、DD方式を採用することによって、受信されたDL光信号をアナログ電気信号に変換する。PA617のうちの第2のものは、PD618に結合され、電気信号を受信機処理に適した電圧レベルに増幅するように構成される。高速ADC654は、第2のPA617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DAC653と同様に、高速ADC654は、GSa/sのオーダーと高い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615は、高速ADC654に結合され、予め決定されたDLチャネルマップに従ってチャネルデアグリゲーションを実行し、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。DAC613は、デジタルチャネルデアグリゲーションユニット615に結合され、DLチャネル信号の各々のI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。UC611は、DAC613に結合され、アンテナ642を介して送信するためにBBからアナログ電気信号を元のRF帯域にアップコンバートするように構成される。
【００４９】
BBU620は、光フロントエンド665と、高速DAC663と、高速ADC664と、デジタルチャネルアグリゲーションユニット626と、デジタルチャネルデアグリゲーションユニット625と、BB DSPユニット621とを備える。光フロントエンド665、高速DAC663、高速ADC664、デジタルチャネルアグリゲーションユニット626、およびデジタルチャネルデアグリゲーションユニット625は、それぞれ、光フロントエンド655、高速DAC653、高速ADC654、デジタルチャネルアグリゲーションユニット616、およびデジタルチャネルデアグリゲーションユニット615に類似する。システム600において示されているように、BBU620のUL経路(681として示されている)およびRRU610のDL経路(672として示されている)は類似しており、BBU620のDL経路(682として示されている)およびRRU610のUL経路(671として示されている)は類似している。しかしながら、BBU620は、デジタルチャネルアグリゲーションユニット626およびデジタルチャネルデアグリゲーションユニット625に結合された、BB DSPユニット421に類似する、BB DSPユニット621をさらに備える。BB DSPユニット621は、ULチャネルおよびDLチャネルに対するBB DSP機能を実行するように構成される。たとえば、DL方向において、BB DSPユニット621は、コアネットワーク550などのコアネットワークから受信されたDLパケットに基づきDLチャネルに対する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626は、DL BB信号をアグリゲートする。UL方向では、デジタルチャネルデアグリゲーションユニット625は、ULチャネル信号を複数のUL BB信号にデアグリゲートし、BB DSPユニット621は、UL BB信号をコアネットワークに送信するためにULパケットに変換する。RRU610におけるデジタルチャネルアグリゲーションユニット616およびデジタルチャネルデアグリゲーションユニット615、さらにはBBU620におけるデジタルチャネルアグリゲーションユニット626およびデジタルチャネルデアグリゲーションユニット625は、BB DSPユニット621よりも性能が低い可能性のある、DSPユニットでの実装に適している。
【００５０】
図7は、アグリゲートされたワイヤレスフロントホール通信システム700の別の実施形態の概略図である。システム700は、システム500および600に類似している。システム700は、リンク530および630に類似する、リンク730を通じて、BBU521およびBBU620に類似する、BBU720に通信可能に結合されているRRU770を備える。しかしながら、RRU710は、システム600のRRU610のようなデジタル領域ではなくアナログ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する。RRU710は、デュプレクサアレイ751と、アナログチャネルアグリゲーションユニット716と、アナログチャネルデアグリゲーションユニット715と、光フロントエンド755とを備える。デュプレクサアレイ751および光フロントエンド755は、それぞれ、デュプレクサアレイ651および光フロントエンド655に類似している。光フロントエンド755は、PA617に類似する、複数のPA717、レーザー619に類似する、レーザー719、およびPD618に類似する、PD718を備える。RRU610と同様に、RRU710は、複数のULチャネルに対応するUL RF信号を受信し、複数のDLチャネルに対応するDL RF信号を送信するために、アンテナ642に類似する、複数のアンテナ742にインターフェースするように構成される。
【００５１】
UL方向では、アナログチャネルアグリゲーションユニット716は、デュプレクサアレイ751と光フロントエンド755との間に位置決めされる。アナログチャネルアグリゲーションユニット716は、複数のULチャネルから受信されたUL RF信号をアグリゲートしてアグリゲートされたUL信号を生成するように構成される。たとえば、アナログチャネルアグリゲーションユニット716は、単側波帯変調器(SSBM)、RFコンバイナー、RF PA、およびRFフィルタなどの、アナログ周波数ミキサアレイを備える。アナログチャネルアグリゲーションユニット716は、デジタルチャネルアグリゲーションユニット616およびDAC612によって、ただしアナログ領域において、実行されるのと同様のFDMを実行する。DL方向では、アナログチャネルデアグリゲーションユニット715は、デュプレクサアレイ751と光フロントエンド755との間に位置決めされる。アナログチャネルデアグリゲーションユニット715は、対応するRF帯域に従ってアグリゲートされたDL信号をフィルタリングし、シフトするように構成されている、RFスプリッタ、RFフィルタ、およびSSBMなどのアナログ周波数ミキサを備える。
【００５２】
ワイヤレスチャネルは、適切に定義されたチャネルBWおよびチャネルサンプリングレートを備える。E-UTRAチャネル構成の例が、以下のTable 1(表1)に示されている。
【００５３】
【表１】
0006440131.tif 000002
【００５４】
Table 1(表1)に示されているチャネル構成に加えて、E-UTRAは、チャネルの実効BWを20MHzを超えるように高めるために、たとえば、LTE-A標準仕様において説明されているように、キャリアアグリゲーション(CA)をサポートし得る。たとえば、LTE-Aチャネルは、最大約5個までの20MHzチャネルを組み合わせて、約100MHzのBWを有するチャネルを構成することができる。開示されている実施形態は、CAを有するLTE-Aチャネルを含むBWとRFチャネルをアグリゲートし得る。しかしながら、開示されているチャネルアグリゲーション方式では、RFチャネルは、以下でさらに詳しく説明されているように、いくつかの公約数を含むサンプリングレートを備える必要があり得る。
【００５５】
図8は、チャネルアグリゲーション方式800の一実施形態の概略図である。方式800は、システム500、600、および700によって使用されている。方式800において、チャネルアグリゲータ810は、デジタルチャネルアグリゲーションユニット616およびアナログチャネルアグリゲーションユニット716と同様のFDMメカニズムを使用することによって、複数の信号820、830、840、850、および860をアグリゲートして、アグリゲートされた信号870を生成するように構成される。信号820〜860は、異なるワイヤレスチャネルに関連付けられるものとしてよく、アンテナ542、642、および742上で受信され、送信されるRF信号に類似するものとしてよい。たとえば、信号820〜860は、LTE信号、LTE-A信号、または他のE-UTRA信号の組合せであってよく、Table 1(表1)に示されているチャネル構成に類似するチャネル構成を備え得る。図示されているように、信号820〜860は、様々な周波数帯域を占有し、様々な帯域幅にまたがる。チャネルアグリゲータ810は、信号820〜860を異なる重なり合わない周波数帯域にシフトし、周波数シフトされた信号を組み合わせてアグリゲートされた信号870を生成する。アグリゲートされた信号870で搬送される信号872、873、874、875、および876は、それぞれ、周波数シフトした後の信号820、830、840、850、および860に対応する。アグリゲートされた信号870は、信号820〜860の組み合わされたBWとほぼ同じである全BWを含む。アグリゲートされた信号870は、アグリゲートされたUL信号、およびリンク530、630、および730上でトランスポートされる光信号で搬送されるアグリゲートされたDL信号に類似する。
【００５６】
図9は、チャネルデアグリゲーション方式900の一実施形態の概略図である。方式900は、システム500、600、および700によって使用されている。方式900において、チャネルデアグリゲータ910は、デジタルチャネルデアグリゲーションユニット615およびアナログチャネルデアグリゲーションユニット715と同様の周波数逆多重化およびシフトメカニズムを実行することによって信号970をデアグリゲートするように構成される。信号970は、アグリゲートされたUL信号、およびリンク530、630、および730上でトランスポートされる光信号で搬送されるアグリゲートされたDL信号に類似する。図示されているように、信号970は、複数の信号972、973、974、975、および976を搬送し、信号972〜976の各々は、類似のBWまたは異なるBWにまたがるものとしてよい。チャネルデアグリゲータ910は、信号を複数の信号920、930、940、950、および960に分離し、信号920〜960をいくつかの予め決定された周波数帯域に周波数シフトする。信号920〜960は、アンテナ542ならびにアンテナ642および742上で受信され送信されるRF信号に類似しており、Table 1(表1)に示されているチャネル構成に類似するチャネル構成を備え得る。チャネルデアグリゲータ910は、信号972〜976を信号920〜960の周波数帯域にマップするチャネルマップで予め構成され得る。
【００５７】
図10は、周波数領域実装方式を採用するチャネルアグリゲーションユニット1000の一実施形態の概略図である。チャネルアグリゲーションユニット1000は、RRU510および610などのRRU、および/またはBBU521、620、および720などのBBUによって使用される。チャネルアグリゲーションユニット1000は、デジタルチャネルアグリゲーションユニット616および626に類似している。チャネルアグリゲーションユニット1000をRRUで使用したときに、チャネルアグリゲーションユニット1000は、性能の低い、および/または安価なDSPユニットによって実装され得る。チャネルアグリゲーションユニット1000をBBUで使用したときに、チャネルアグリゲーションユニット1000は、BB DSP機能を実装するBB DSPユニット621などの、同じBB DSPユニットによって実装され得る。
【００５８】
チャネルアグリゲーションユニット1000は、複数のFFTユニット1010と、チャネルマッパー1020と、シグナルイメージジェネレータ(signal image generator)1030と、IFFTユニット1040と、OSユニット1050とを備える。FFTユニット1010は、信号を時間領域から周波数領域に変換するように構成される。各FFTユニット1010は、特定のワイヤレスRFチャネル(チャネル1、...、チャネルnとして示されている)に対応する信号に作用し、これはTable 1(表1)に示されているようなチャネル構成に類似するチャネル構成を備え得る。各FFTユニット1010は、N点FFTを実行するように構成され、Nは、FFTのサイズに対応する正整数である。FFTのサイズは、以下でさらに詳しく説明されているように、FFTユニット1010によって処理される信号のBWに応じて異なるFFTユニット1010に対して異なり得る。
【００５９】
チャネルマッパー1020は、FFTユニット1010に結合され、FFTユニット1010によって生成される周波数信号を隣接する重なり合わない周波数帯域ビンまたはFFTビンにマップして、fDCとfMAXとの間の正の周波数帯域にまたがる、E(f)として表される、アグリゲートされた周波数信号を生成するように構成され、fDCは、直流周波数0Hzにおける周波数ビン番号0に対応し、fMAXは、周波数ビン番号
【００６０】
【数１】
0006440131.tif 000003
【００６１】
に対応する。fDCもまたチャネルアグリゲーションユニット1000によって生成された信号が、たとえば、光フロントエンド665に類似する光フロントエンドを使用することによって、光信号に変換されるときの光搬送波周波数に対応することに留意されたい。fMAXの周波数は、以下でさらに詳しく説明されているように、FFTのサンプリングレートに依存する。
【００６２】
シグナルイメージジェネレータ1030は、チャネルマッパー1020に結合され、E*(f)によって表される、信号E(f)の複数共役である、イメージ信号を生成するように構成される。そのようなものとして、イメージ信号E*(f)は、直流で畳み込まれた信号E(f)のスペクトル鏡像である。たとえば、信号E*(f)は、fDCとfMINとの間の負の周波数帯域にまたがり、fMINは、周波数ビン
【００６３】
【数２】
0006440131.tif 000004
【００６４】
に対応する。したがって、E*(f)=E(-f)となる。
【００６５】
IFFTユニット1040は、チャネルマッパー1020およびシグナルイメージジェネレータ1030に結合され、M点IFFTを実行し、値Mは、値Nよりも実質的に大きい正整数であり、IFFTユニット1040のIFFTのサイズに対応するように構成される。IFFTユニット1040は、アグリゲートされたサンプリングレート(ASR)で動作し、ASRおよび値Mは、以下でさらに詳しく説明されているように、サンプリングレート、FFTユニット1010における入力信号のチャネルBW、およびアグリゲーションを行う信号の数に基づき決定される。シグナルイメージジェネレータ1030は、IFFTユニット1040がFFTの対称性に従って実数値信号を生成するように使用され、実数値信号は、光IMに適していることに留意されたい。
【００６６】
OSユニット1050は、IFFTユニット1040に結合され、Lとして表されている、重なり合う長さを有するOSを実行するように構成される。重なり合う長さLは、
【００６７】
【数３】
0006440131.tif 000005
【００６８】
のように構成されるものとしてよく、nはFFTユニット1010の最小のFFTのサイズである。
【００６９】
OSユニット1050は、IFFTユニット1040によって生成されるM個のサンプルごとに中心M-Lサンプルを抽出する。したがって、チャネルiについて各FFT/IFFTサイクルにおけるサンプルアドバンス(samples advance)の数は、
【００７０】
【数４】
0006440131.tif 000006
【００７１】
のように計算され、Niはチャネルiについてi番目のFFTユニット1010によって使用されるFFTのサイズを表す。
【００７２】
タッチレスアグリゲーションは、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において各チャネルiについて同じチャネルBWを維持することによって達成される。たとえば、FFTユニット1010に対するFFTのサイズNi、およびIFFTユニット1040に対するIFFTのサイズMは、サンプリングレート、チャネルの数、およびチャネルのBWに基づき、各ワイヤレスチャネルiが整数のIFFT点の個数に対応するように選択される。FFTユニット1010は、Table 1(表1)に示されているE-UTRAチャネル構成で定義されているFFTサイズよりも実質的に小さいFFTサイズを使用して、DSP複雑度を小さくするが、それでも十分なシステム性能をもたらすことに留意されたい。
【００７３】
ワイヤレスフロントホールシステムにおいて、IFFTユニット1040に対するスペクトル分解能は、
【００７４】
【数５】
0006440131.tif 000007
【００７５】
として計算され、dfはスペクトル分解能であり、SRminはシステム内のワイヤレスまたはモバイル信号の最小サンプリングレート(SR)であり、nは最小SRチャネル信号を処理するためにFFTユニット1010によって使用されるFFTのサイズである。IFFTに対するASRは、ワイヤレスフロントホールシステムの全チャネルBWの約3倍となるように構成され、それにより、十分なスペクトル分解能を確保し、係数2はシグナルイメージジェネレータ1030でイメージ生成について考慮され、約1.5の係数は中程度のオーバーサンプリング率について考慮される。
【００７６】
たとえば、ワイヤレスフロントホールシステムにおける約8個の5-CA 20MHzチャネル信号をサポートするために、IFFTユニット1040は、以下の式で示されているように計算されたASRで動作し、
ASR=3×8チャネル×5 CA×30.72MHz=3.7GSa/s    (4)
20MHzチャネルは、上で説明されているTable 1(表1)に示されているように30.72MHzのSRでサンプリングされる。IFFTのアグリゲートされたサンプリングレート(ASR)は、好ましくは、各ワイヤレスチャネル信号のサンプリングレートが周波数領域における整数個のIFFT点に対応するように選択される。この場合、アグリゲートされた信号においてワイヤレスチャネル信号に割り振られた周波数帯域の帯域幅は、ワイヤレスチャネル信号のそれぞれのサンプリングレートに対応する。
【００７７】
IFFTのサイズは、
【００７８】
【数６】
0006440131.tif 000008
【００７９】
で示されているように計算される。
【００８０】
式(3)および(4)を式(5)の中に代入し、SRminが約1.92MHzであり、nが約4であると仮定すると、ワイヤレスフロントホールシステムをサポートするのに8192点IFFTで十分である。各ワイヤレスフロントホールシステムに対する値M、L、n、df、およびASRは、チャネルの数、および全チャネルBWなどに従って構成されることに留意されたい。
【００８１】
一例として、チャネル1は、約1.92MHzでサンプリングされた1.4MHz BWチャネルであってよく、また最初に、4点FFTによって周波数領域に変換され、その後、8192点IFFTによって他のチャネルと多重化され、その結果、約3.93216ギガヘルツ(GHz)(=1.92MHz×8192/4)のASRが得られる。LがM/2となるように選択されたときに、チャネル1は、式(2)に従って各FFT/IFFTサイクルの後に2サンプルだけ前進する。固定されたIFFTのサイズおよび固定されたASRをチャネルアグリゲーションユニット1000において維持するために、20MHz BWチャネルが約30.72MHzでサンプリングされるチャネル2は、64点FFTによって周波数領域に変換され、その後、同じ8192点IFFTによって他のチャネルと多重化される。そのようなものとして、チャネル2は、式(2)に従って各FFT/IFFTサイクルの後に32サンプルだけ前進する。いくつかの実施形態において、離散フーリエ変換(DFT)および/または離散逆フーリエ変換(IDFT)は、それぞれ、FFTおよび/またはIFFTの代わりに使用され得る。
【００８２】
図11は、周波数領域実装方式を採用するチャネルデアグリゲーションユニット1100の一実施形態の概略図である。チャネルデアグリゲーションユニット1100は、RRU510および610などのRRU、および/またはBBU521、620、および720などのBBUによって使用される。チャネルデアグリゲーションユニット1100は、デジタルチャネルデアグリゲーションユニット615および625に類似している。チャネルデアグリゲーションユニット1100は、周波数領域においてデジタルチャネルデアグリゲーションを実行する。チャネルアグリゲーションユニット1000をRRUで使用したときに、チャネルアグリゲーションユニット1000は、性能のより低い、および/または安価なDSPユニットによって実装され得る。チャネルアグリゲーションユニット1000をBBUで使用したときに、チャネルアグリゲーションユニット1000は、BB DSP機能を実装するBB DSPユニット621などの、同じBB DSPユニットによって実装され得る。
【００８３】
チャネルデアグリゲーションユニット1100は、FFTユニット1110と、チャネルデマッパー1120と、複数のIFFTユニット1140と、OSユニット1050に類似する、複数のOSユニット1150とを備える。FFTユニット1110は、FFTユニット1010に類似しており、M点FFTを実行してアグリゲートされた信号を時間領域から周波数領域に変換して周波数信号を生成するように構成されるものとしてよく、アグリゲートされた信号は実数値信号である。FFTユニット1110は、ASRで動作し、これはチャネルアグリゲーションユニット1000におけるIFFTユニット1040におけるASRに類似しているものとしてよい。チャネルデマッパー1120は、FFTユニット1110に結合され、fDCとfMAXとの間の、正周波数帯域における周波数信号を複数の周波数信号に逆多重化するように構成され、各々予め決定されたチャネルマップに従って特定のワイヤレスチャネル(チャネル1、...、チャネルnとして示されている)に対応する。fDCとfMINとの間の、負周波数帯域に配置されている周波数信号の部分は、破棄され得る。
【００８４】
各IFFTユニット1140は、IFFTユニット1040に類似しており、N点IFFTを実行するように構成される。IFFTのサイズNは、FFTユニット1110におけるASR、チャネルのサンプリングレートおよびチャネルBW、ならびにチャネルの数に応じて異なるチャネルに対して異なり得る。
【００８５】
システム500、600、および700などのワイヤレスフロントホールシステムにおいて、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のために使用される、値M、値Ni、ASR、値L、値n、およびチャネルマップなどのキーパラメータは、ソフトウェアで定義され得る。キーパラメータは、使用中のワイヤレス通信プロトコルおよびシステムにおいてサポートされているチャネルの数に基づき構成される。それに加えて、特定の伝送方向に対するチャネルアグリゲーションユニットおよびチャネルデアグリゲーションユニットは、同じ値M、同じ値Ni、同じASR、同じ値L、および同じチャネルマップを使用する。たとえば、UL方向では、RRU510および610などの、RRUにおける、チャネルアグリゲーションユニット1000などの、チャネルアグリゲーションユニット、ならびにBBU521、620、および720などの、BBUにおける、チャネルデアグリゲーションユニット1100などの、チャネルデアグリゲーションユニットは、同じキーパラメータ値で構成される。同様に、DL方向では、BBUにおけるチャネルアグリゲーションユニットおよびRRUにおけるチャネルデアグリゲーションユニットは、同じキーパラメータ値で構成される。
【００８６】
図12は、時間領域実装方式を採用するチャネルアグリゲーションユニット1200の一実施形態の概略図である。チャネルアグリゲーションユニット1200は、BBU521、620、および720などの、BBUによって使用される。チャネルアグリゲーションユニット1200は、チャネルアグリゲーションユニット1000のように類似の周波数シフトおよび多重化を実行するが、動作は周波数領域の代わりに時間領域で実行される。チャネルアグリゲーションユニット1200は、BB DSPをBBUで実行する、BB DSPユニット621などの、同じBB DSPユニットによって実装され得る。チャネルアグリゲーションユニット1200は、信号加算器1240に結合されている直交ミキサ1290のアレイを備える。直交ミキサ1290は、デジタルBB IおよびQ信号のペアを周波数シフトするように構成される。各直交ミキサ1290は、2つの信号乗算器1210と、移相器1220と、周波数発生器1270と、信号加算器1230とを備える。周波数発生器1270は、特定の周波数で信号を発生するように構成される。移相器1220は、約90度(°)の位相シフトを行うように構成される。信号乗算器1210のうちの第1のものは、周波数発生器1270に結合され、デジタルBB I信号を周波数発生器1270の周波数に周波数シフトする。信号乗算器1210のうちの第2のものは、周波数発生器1270および移相器1220に結合され、デジタルBB Q信号を周波数発生器1270の周波数に周波数シフトする。信号加算器1230は、信号乗算器1210に結合され、周波数シフトされたIおよびQ信号を加算するように構成される。信号加算器1240は、信号加算器1230に結合され、直交ミキサ1290の出力を組み合わせてアグリゲートされたDL信号を生成するように構成される。
【００８７】
たとえば、チャネルアグリゲーションユニット1200は、LTE MIMO出力チャネル、LTEチャネル、第3世代(3G)ワイヤレスチャネル、第2世代(2G)ワイヤレスチャネルなどの、複数のワイヤレスRF DLチャネルに対応する複数のデジタルBB I/Q信号を受信する。チャネルアグリゲーションユニット1200において、デジタルBB IおよびQ信号の各ペアは、予め決定されたDLチャネルマップに従って直交ミキサ1290によって、fi(f1、...、f22、f23、およびf24)として表される、異なる周波数に周波数シフトされる。NxN MIMOチャネルはN個の出力チャネルを備えることに留意されたい。信号加算器1240の出力信号は、異なる周波数帯域においてデジタルBB I/Q信号を搬送するアグリゲートされたDL信号を含み、アグリゲートされたDL信号は、高速DAC663および653などの、高速DACに送信される。
【００８８】
図13は、時間領域実装方式を採用するチャネルアグリゲーションユニット1300の別の実施形態の概略図である。チャネルアグリゲーションユニット1300は、RRU521および610に類似する、RRUによって使用される。チャネルアグリゲーションユニット1300は、チャネルアグリゲーションユニット1000のように類似の周波数シフトおよび多重化を実行するが、動作は周波数領域の代わりに時間領域で実行される。チャネルアグリゲーションユニット1300は、DSPユニットによって実装されるものとしてよく、これは性能が低く、および/または安価なDSPであってよい。チャネルアグリゲーションユニット1300は、ミキサ1390のアレイを備え、各々、信号乗算器1210に類似する、信号乗算器1310と、周波数発生器1270に類似する、周波数発生器1370と、ハイパスフィルタ(HPF)1350とを備える。ミキサ1390において、信号乗算器1310は、周波数発生器1370に結合され、入力信号を周波数発生器1370の周波数に周波数シフトする。HPF1350は、周波数シフトされた信号中の、高周波成分、たとえば、帯域外雑音を除去するように構成される。
【００８９】
たとえば、チャネルアグリゲーションユニット1300は、ADC614などの、複数のADCから複数のデジタルRF信号を受信する。各受信されたデジタルRF信号は、特定のワイヤレスRF ULチャネルに対応する。チャネルアグリゲーションユニット1300において、各デジタルRF信号は、予め決定されたULチャネルマップに従ってミキサ1390によって、fi(f25、...、f46、f47、およびf48として示されている)として表される、異なる周波数に周波数シフトされる。各周波数シフトされた信号は、HPF1350によってフィルタリングされ、HPF1350のカットオフ周波数は、対応するRF信号の周波数帯域に従って構成される。NxN MIMOチャネルはN個の入力チャネルを備えることに留意されたい。ミキサ1390の出力は、異なる周波数帯域においてUL RF信号を搬送するアグリゲートされたUL信号を生成するように組み合わされるものとしてよく、アグリゲートされたUL信号は、高速DAC663および653などの、高速DACに送信され得る。
【００９０】
図14は、時間領域実装方式を採用するチャネルデアグリゲーションユニット1400の一実施形態の概略図である。チャネルデアグリゲーションユニット1400は、BBU521、620、および720などの、BBUによって使用される。チャネルデアグリゲーションユニット1400は、チャネルデアグリゲーションユニット1100のように類似の周波数シフトおよび逆多重化を実行するが、動作はチャネルデアグリゲーションユニット1100のように周波数領域の代わりに時間領域で実行される。チャネルデアグリゲーションユニット1400は、BB DSPをBBUで実行する、BB DSPユニット621などの、同じBB DSPユニットによって実装され得る。チャネルデアグリゲーションユニット1400は、直交ミキサ1490、信号スプリッタ1480、LPF1460、およびHPF1350に類似している、HPF1450のアレイを備える。信号スプリッタ1480は、HPF1450に結合され、各入力信号を2つの信号に分割するように構成される。各直交ミキサ1490は、2つの信号乗算器1410と、移相器1420と、周波数発生器1470とを備える。信号乗算器1410、移相器1420、および周波数発生器1470は、それぞれ、信号乗算器1210、移相器1220、および周波数発生器1270に類似している。信号乗算器1410のうちの第1のものは、周波数発生器1470に結合され、I信号を生成する。信号乗算器1410のうちの第2のものは、周波数発生器1470および移相器1420に結合され、Q信号を生成する。LPF1460は、直交ミキサ1490に結合され、低周波成分、たとえば、隣接する周波数帯域からの信号を除去して、対応する周波数帯域においてIおよびQ信号を取得するように構成される。
【００９１】
たとえば、チャネルデアグリゲーションユニット1400は、高速ADC664および654などの、高速ADCからアグリゲートされたデジタルUL信号を受信する。アグリゲートされたデジタルUL信号は、予め決定されたULチャネルマップに対応する異なる周波数帯域において複数のUL信号を搬送し、周波数帯域に対する中心周波数は、fi(f1、...、f22、f23、およびf24として示されている)として表され、UL信号は、異なるワイヤレスRF ULチャネルに関連付けられている。アグリゲートされた信号は、周波数シフトの前にHPF1450によって最初にフィルタリングされ、次いで、周波数シフトした後にLPF1460によってフィルタリングされ、BBにおいてUL信号を生成する。デアグリゲートされたBB信号は、使用中のワイヤレス通信プロトコルに従って処理され得る。NxN MIMOチャネルはN個の入力チャネルまたはBB信号に対応することに留意されたい。
【００９２】
図15は、時間領域実装方式を採用するチャネルデアグリゲーションユニット1500の別の実施形態の概略図である。チャネルデアグリゲーションユニット1500は、RRU521および610に類似する、RRUによって使用される。チャネルデアグリゲーションユニット1500は、チャネルデアグリゲーションユニット1100のように類似の周波数シフトおよび逆多重化を実行するが、動作はチャネルデアグリゲーションユニット1100のように周波数領域の代わりに時間領域で実行される。チャネルデアグリゲーションユニット1500は、DSPユニットによって実装されるものとしてよく、これは安価で、および/または性能が低いDSPユニットであってよい。チャネルデアグリゲーションユニット1500は、ミキサ1390に類似するミキサ1590、およびHPF1350に類似するHPF1550のアレイを備える。各ミキサ1390は、HPF1550のペアの間に位置決めされる。たとえば、HPF1550のうちの第1のものは、IFにおける高周波成分を取り除き、次いで、HPF1550のうちの第2のものは、RF帯域における高周波成分を取り除くものとしてよい。
【００９３】
たとえば、チャネルデアグリゲーションユニット1500は、高速ADC664および654などの、高速ADCからアグリゲートされたデジタルDL信号を受信する。アグリゲートされたデジタルDL信号は、予め決定されたDLチャネルマップに従って異なる周波数帯域において複数のDL信号を搬送し、周波数帯域に対する中心周波数は、fi(f25、...、f46、f47、およびf48として示されている)として表され、DL信号は、異なるワイヤレスRF DLチャネルに関連付けられている。アグリゲートされた信号は、最初に、たとえば、IF帯域において、周波数シフトの前にHPF1550によってフィルタリングされ、たとえば、RF帯域において、周波数シフトの後に別のHPF1550によってフィルタリングされて、対応するRF DL信号を生成する。NxN MIMOチャネルはN個の出力チャネルを備えることに留意されたい。デアグリゲートされたRF信号は、DAC613に類似する、複数のDACに送信され得る。
【００９４】
図16は、チャネルアグリゲーションのための方法1600の一実施形態のフローチャートである。方法1600は、RRU510および610などのRRU、および/またはBBU521、620、および720などのBBUによって実装される。ステップ1610において、複数のFFTが、複数のワイヤレスチャネルに関連付けられている複数の信号に対して実行され、複数の周波数信号を生成する。たとえば、RRUにおいて、信号は、アンテナ542、642、および742などの、アンテナから受信されたUL RF信号であり、IF帯域に周波数ダウンコンバートされ、それにより実装が簡素化され得る。BBUでは、信号は、ワイヤレスチャネルに向けられたDL BB信号である。異なるFFTに対するサイズは、上で説明されているようにワイヤレスチャネルのBWに応じて変わり得ることに留意されたい。
【００９５】
ステップ1620で、周波数信号は、予め決定された周波数帯域にマップされ、チャネルマップされた信号を生成する。ステップ1630で、複素共役を実行することによってチャネルマップされた信号に対してイメージ信号が生成される。たとえば、イメージ信号は、直流で畳み込まれたチャネルマップされた信号のスペクトル鏡像である。ステップ1640で、イメージ信号がチャネルマップされた信号と組み合わされて、共役対称信号を生成する。
【００９６】
ステップ1650で、IFFTが共役対称信号に対して実行され、時間信号を生成する。たとえば、IFFTのサイズは、FFTのサイズの各々よりも大きく、高いASRで動作し、IFFTのサイズ、FFTのサイズ、およびASRは、各ワイヤレスチャネル信号のサンプリングレートが整数個数のIFFT点に対応するように選択される。ステップ1660で、OSが時間信号に対して実行され、アグリゲートされた信号を生成する。ワイヤレスチャネル信号は、アグリゲートされた信号における無変化のワイヤレスチャネルBWを有する隣接する重なり合わない周波数帯域で搬送される。一実施形態において、OSは、時間信号の始まりではなく、時間信号の中心の付近でサンプルを抽出することによって実行され得る。たとえば、IFFTのサイズがMで、OSの重なる長さがLであるときに、抽出されるべきサンプルの数は、約M-Lであるものとしてよい。ステップ1630および1640における共役対称信号の生成は、IM方式などの光変調方式が光伝送に使用され得るように時間信号を実数値信号にすることができることに留意されたい。ステップ1630および1640は、他の光変調方式に対してはオプションであってよい。
【００９７】
図17は、チャネルアグリゲーションのための方法1700の別の実施形態のフローチャートである。方法1700は、RRU510および610などのRRU、および/またはBBU521、620、および720などのBBUによって実装される。方法1700は、方法1600に実質的に類似している。ステップ1710で、複数のワイヤレスチャネルに関連付けられている複数の信号がアグリゲートされ、FDMを介してアグリゲートされた信号を生成する。アグリゲートされた信号は、隣接する重なり合わない周波数帯域において信号を搬送し、各周波数帯域は、対応するワイヤレスチャネルと同じBWにまたがる。たとえば、チャネルアグリゲーションは、方法1600で説明されているように類似のFFTおよびIFFTベースのメカニズムを使用することによってデジタル領域において実行される。代替的に、チャネルアグリゲーションは、上で説明されているアナログチャネルアグリゲーションユニット716のように類似のメカニズムを使用することによってアナログ領域において実行される。ステップ1720で、アグリゲートされた信号は、変調された信号に変換される。ステップ1730で、変調された信号は、ワイヤレスフロントホールリンク上で送信される。たとえば、ワイヤレスフロントホールリンクが、リンク530、630、および730などの、ワイヤレスフロントホール光リンクであるときに、変調された信号は、アグリゲートされた信号を光搬送波上に変調することによって生成された光信号である。代替的に、ワイヤレスフロントホールリンクは、ケーブルリンクまたは自由空間マイクロ波リンクであってよく、異なるタイプの信号変換、変調、および伝送は、ステップ1720および1730で実行され得る。
【００９８】
図18は、チャネルデアグリゲーションのための方法1800の一実施形態のフローチャートである。方法1800は、RRU510および610などのRRU、および/またはBBU521、620、および720などのBBUによって実装される。ステップ1810で、FFTがアグリゲートされた信号に対して実行され、周波数信号を生成する。アグリゲートされた信号は、予め決定されたチャネルマップに従って隣接する重なり合わない周波数帯域に位置決めされた複数のワイヤレスチャネル信号を搬送する。たとえば、RRUで、アグリゲートされた信号は、リンク530、630、および730などの、光リンク上でBBUから受信され、ワイヤレスチャネル信号はDL信号である。BBUで、アグリゲートされた信号は、光リンク上でRRUから受信され、ワイヤレスチャネル信号はULチャネルである。
【００９９】
ステップ1820で、チャネルデマッピングが予め決定されたチャネルマップに従って周波数信号に対して実行され、複数の周波数信号を生成する。たとえば、予め決定されたチャネルマップは、アグリゲートされた信号を生成したデジタルチャネルアグリゲーションユニット616および626などのチャネルアグリゲーションユニットによって使用される。
【０１００】
ステップ1830で、IFFTが各周波数信号に対して実行され、時間信号を生成する。ワイヤレスチャネルBWに応じて異なる周波数信号に対して異なるIFFTのサイズが使用され得ることに留意されたい。ステップ1840で、各時間信号に対してOSが実行され、たとえば、時間信号のほぼ中心に位置決めされたサンプルを抽出することによって、ワイヤレスチャネル信号を再生する。たとえば、IFFTのサイズがMで、OSの重なる長さがLであるときに、抽出されるべきサンプルの数は、約M-Lであるものとしてよい。
【０１０１】
図19は、チャネルデアグリゲーションのための方法1900の別の実施形態のフローチャートである。方法1900は、RRU510および/または610などのRRU、および/またはBBU521、620、および720などのBBUによって実装される。方法1900は、方法1800に実質的に類似している。ステップ1910で、アグリゲートされた信号を搬送する光信号は、リンク530、630、および730などの、ワイヤレスフロントホール光リンクから受信される。たとえば、アグリゲートされた信号は、予め決定されたチャネルマップに従って複数の隣接する重なり合わない周波数帯域に位置決めされた複数のワイヤレスチャネル信号を搬送する。ステップ1920で、光信号は、たとえば、光フロントエンド655および665などの光フロントエンド、ならびに高速ADC654および664などの高速ADCを介して、デジタル信号に変換される。
【０１０２】
ステップ1930で、ワイヤレスチャネル信号は、予め決定されたチャネルマップに従ってFDMを介してアグリゲートされた信号から抽出される。たとえば、ワイヤレスチャネルの関連する信号の抽出は、方法1800で説明されているように類似のFFTおよび/またはIFFTメカニズムを使用することによってデジタル領域において実行される。代替的に、抽出は、上で説明されているアナログチャネルデアグリゲーションユニット715のように類似のメカニズムを使用することによってアナログ領域において実行される。方法1900は、ワイヤレスフロントホール光リンクを有するシステムについて説明されているが、方法1900は、ケーブルリンクまたは自由空間マイクロ波リンクを採用するシステムに適用されてよく、異なるタイプの信号変換および伝送が、ステップ1910および1920で実行され得る。
【０１０３】
図20は、チャネルデアグリゲーションの前および後のアグリゲートされた信号に対する周波数スペクトルを例示するグラフ2000である。グラフ2000において、x軸は、GHzを単位とする周波数を表し、y軸は、デシベル(dB)を単位とする相対的な出力を表している。プロット2010は、チャネルアグリゲーションユニット1000などの、チャネルアグリゲーションユニットによって生成されるアグリゲートされた信号の周波数スペクトルを示している。アグリゲートされた信号は、12個の100MHz BW LTE-Aに似た信号のアグリゲーションを含む。プロット2010に図示されているように、部分2011は、たとえば、チャネルアグリゲーションユニット1000のチャネルマッパー1020の出力時に生成される、正周波数帯域の12個の信号に対応している。部分2012は、たとえば、チャネルアグリゲーションユニット1000のシグナルイメージジェネレータ1030の出力時に生成される、部分2011のシグナルイメージに対応する。
【０１０４】
プロット2020は、チャネルデアグリゲーションユニット1100などの、チャネルデアグリゲーションユニットがプロット2010に示されているアグリゲートされた信号に対して周波数逆多重化および周波数シフトを実行した後にデアグリゲートされた信号の周波数スペクトルを示している。図示されているように、デアグリゲートされた信号は0Hzを中心とし、サンプルBWを有し、元の信号はアグリゲートされた信号で搬送されている。したがって、開示されている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方式は、同じBWを保持することに関してタッチレスである。
【０１０５】
図21は、アグリゲートされたワイヤレスフロントホール通信システム2100のための実験セットアップの一実施形態の概略図である。システム2100は、システム500および600に類似している。システム2100は、アグリゲーションDSPユニット2111と、DAC2112と、第1のPA 2113と、DML2114と、約20kmの長さを有するSSMF 2130と、可変光減衰器(VOA)2140と、アバランシェフォトダイオード(APD)2154と、第2のPA 2153と、ADC 2152と、デアグリゲーションDSPユニット2151とを備える。DAC2112は、高速DAC653および663に類似している。ADC2152は、高速ADC654および664に類似している。第1のPA2113および第2のPA2153は、PA617および717に類似している。DML2114は、レーザー619および719に類似している。APD2154は、PD418、618、および718に類似している。アグリゲーションDSPユニット2111およびデアグリゲーションDSP2151は、BB DSPユニット621に類似している。
【０１０６】
たとえば、チャネルアグリゲーションDSPユニット2111は、1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、および20MHzの各E-UTRA標準BWに対して6個のE-UTRAに似たBB信号を生成する。信号は、副搬送波変調に対して64個の直交振幅変調(64-QAM)を使用する直交周波数分割多重(OFDM)に基づく。チャネルアグリゲーションDSPユニット2111は、チャネルアグリゲーションユニット616、626、および1000において説明されているような類似のメカニズムを使用することによってBB信号をアグリゲートして、アグリゲートされた信号にする。たとえば、チャネルにおいてBB信号を、約50MHzから約550MHzまでの間の複数の隣接する重なり合わない周波数帯域にマップする。DAC2112は、チャネルアグリゲーションDSPユニット2111に結合され、アグリゲートされた信号をアナログ電気信号に変換するように構成される。第1のPA2113は、DAC2112に結合され、アナログ電気信号を光変調に適した電圧レベルに増幅するように構成される。DML2114は、第1のPA2113に結合され、直接変調方式を介してアナログ電気信号を光信号上に変調するように構成される。光信号は、SSMF2130上で送信される。VOA2140は、SSMF2130に結合されている。VOA2140は、可変減衰で光信号を減衰させるように構成されている光デバイスである。SSMF2130およびVOA2140は一緒に、RRUとBBUとの間のリンク530および630などの光リンクをエミュレートする。
【０１０７】
APD2154は、VOA2154に結合され、アグリゲートされた信号を搬送する光信号をアナログ電気信号に変換するように構成される。第2のPA2153は、アナログ電気信号を光受信機処理に適した電圧レベルに増幅するように構成される。ADC2152は、第2のPA2153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。デアグリゲーションDSPユニット2151は、ADC2152に結合され、チャネルデアグリゲーションユニット625、615、および1100におけるチャネルデアグリゲーション動作に類似する、チャネルデアグリゲーションを実行して、受信されたアグリゲートされた信号から36個のE-UTRA BB信号を抽出するように構成される。
【０１０８】
図22は、システム2100によって生成されたアグリゲートされた信号に対する周波数スペクトルを例示するグラフ2200である。グラフ2200において、x軸は、GHzを単位とする周波数を表し、y軸は、dBを単位とする相対的な出力を表している。プロット2210は、DAC2112の出力時に生成されるアグリゲートされた信号の周波数スペクトルを示している。部分2211、2212、2213、2214、2215、および2216は、それぞれ、1.4MHz信号、3MHz信号、5MHz信号、10MHz信号、15MHz信号、および20MHz信号に対応する。
【０１０９】
図23は、システム2100で測定されたアグリゲートされた信号に対する周波数スペクトルを例示するグラフ2300である。グラフ2300において、x軸は、GHzを単位とする周波数を表し、y軸は、dBを単位とする相対的な出力を表している。プロット2310は、チャネルデアグリゲーションの前のADC2152の出力時に測定された周波数スペクトルを示している。プロット2310と2210とを比較すると、プロット2310は、高い周波数で減衰を示しており、これは、SSMF2130およびVOA2140などの光コンポーネントによって引き起こされ得るものである。プロット2310に示されている周波数応答は、システム500、600、および700などの、ワイヤレスフロントホールシステムにおける実際の光ファイバリンクに類似し得る。
【０１１０】
図24A〜図24Fは、システム2100からキャプチャされたコンスタレーションプロットを例示している。図24A〜図24F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、いくつかの一定の単位をとり得る。図24Aは、システム2100からキャプチャされた1.4MHz BWチャネルに対するコンスタレーションプロットを例示するグラフ2410である。コンスタレーション点2411は、チャネルデアグリゲーションの後にデアグリゲーションDSPユニット2151のところでキャプチャされた1.4MHz BW信号に対する64-QAMコンスタレーション点に対応する。
【０１１１】
図24Bは、システム2100からキャプチャされた3MHz BWチャネルに対するコンスタレーションプロットを例示するグラフ2420である。コンスタレーション点2421は、チャネルデアグリゲーションの後にデアグリゲーションDSPユニット2151のところでキャプチャされた3MHz BW信号に対する64-QAMコンスタレーション点に対応する。
【０１１２】
図24Cは、システム2100からキャプチャされた5MHz BWチャネルに対するコンスタレーションプロットを例示するグラフ2430である。コンスタレーション点2431は、チャネルデアグリゲーションの後にデアグリゲーションDSPユニット2151のところで受信された5MHz BW信号に対する64-QAMコンスタレーション点に対応する。
【０１１３】
図24Dは、システム2100からキャプチャされた10MHz BWチャネルに対するコンスタレーションプロットを例示するグラフ2440である。コンスタレーション点2441は、チャネルデアグリゲーションの後にデアグリゲーションDSPユニット2151のところでキャプチャされた10MHz BW信号に対する64-QAMコンスタレーション点に対応する。
【０１１４】
図24Eは、システム2100からキャプチャされた15MHz BWチャネルに対するコンスタレーションプロットを例示するグラフ2450である。コンスタレーション点2451は、チャネルデアグリゲーションの後にデアグリゲーションDSPユニット2151のところでキャプチャされた15MHz BW信号に対する64-QAMコンスタレーション点に対応する。
【０１１５】
図24Fは、システム2100からキャプチャされた20MHz BWチャネルに対するコンスタレーションプロットを例示するグラフ2460である。コンスタレーション点2461は、チャネルデアグリゲーションの後にデアグリゲーションDSPユニット2151のところでキャプチャされた20MHz BW信号に対する64-QAMコンスタレーション点に対応する。
【０１１６】
図24A〜図24Fに示されているように、グラフ2410〜2460の各々は、実質的な距離で隔てられた、コンスタレーション点の64個の明確に異なるグループを示している。しかしながら、この分離距離は、BWが増大するにつれ減少する、たとえば、20MHz信号に対するコンスタレーション点2461に対する分離距離は、5MHz信号に対するコンスタレーション点2431に対する分離距離よりも実質的に小さい。より高いBWで分離距離がより小さくなるのは、コンスタレーション点2411〜2461が、固定された時間期間の間に取得されるからであり、より高いBW信号に対しては受信されるシンボルの数は増え、したがってキャプチャされる信号歪みも高くなる。より高い周波数の信号は、グラフ2300に示されているように、システム2100の帯域幅制限によりより高い減衰を受ける可能性がある。いくつかの実施形態において、チャネルプリイコライゼーションが伝送前に実行されて、システムの周波数応答をイコライズするものとしてよく、たとえば、リンク530、630、および730などの、光ファイバリンクによって与えられる光チャネルの周波数応答をプリイコライズする。
【０１１７】
図25は、20kmのSSMF2130上での伝送の後にシステム2100において測定されたエラーベクトル振幅(EVM)を例示するグラフ2500である。EVMは、実際の受信されたシンボルと元の生成されたシンボルとの間の距離の測定量である。グラフ2500において、x軸は、パーセンテージ(%)を単位とするEVMを表し、y軸は、デシベルミリワット(dBm)を単位とする光出力を表している。プロット2510は、光出力の関数として1.4MHz BWにおける64-QAM信号に対するEVMに対応している。プロット2520は、光出力の関数として3MHz BWにおける64-QAM信号に対するEVMに対応している。プロット2530は、光出力の関数として5MHz BWにおける64-QAM信号に対するEVMに対応している。プロット2540は、光出力の関数として10MHz BWにおける64-QAM信号に対するEVMに対応している。プロット2550は、光出力の関数として15MHz BWにおける64-QAM信号に対するEVMに対応している。プロット2560は、光出力の関数として20MHz BWにおける64-QAM信号に対するEVMに対応している。図示されているように、8%のEVM閾値について、約-24dBmの受信された光出力は、ファイバ伝送距離が約20kmであるすべての異なるチャネル帯域幅に対して十分である。
【０１１８】
図26は、システム2100からキャプチャされた1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、および20MHz BWチャネルに対するコンスタレーションプロットを例示するグラフ2600である。グラフ2600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、いくつかの一定の単位をとり得る。コンスタレーション点2610は、チャネルデアグリゲーションの後にデアグリゲーションDSPユニット2151のところでキャプチャされた1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、および20MHz BW信号に対する64-QAMコンスタレーション点に対応し、これらの信号に対する受信される光出力は、約-20dBmである。図示されているように、コンスタレーション点2610は、64個の明確に異なるグループを示しており、したがって、元の送信されたデータは、受信された信号から復元され得る。
【０１１９】
光BW効率およびコストをさらに改善するために、開示されている実施形態は、波長分割多重(WDM)技術を適用して、複数のアグリゲートされたチャネルを信号の光搬送波信号上にさらに多重化して、単一の光ファイバリンク上で送信するようにできる。それに加えて、開示されている実施形態は、異なるワイヤレス通信プロトコルからのワイヤレスチャネルをアグリゲートするために使用されるものとしてよく、同期および/または微調整のためにサンプルスタッフィング(samples stuffing)を使用して様々なサンプリングレートをサポートすることができる。サンプルスタッフィングは、追加のサンプルを信号に加える、たとえば、ゼロ値を加えることである。
【０１２０】
図27は、光信号および/またはRF信号を送信し、および/または受信する任意のデバイスであってよい、ワイヤレスフロントホールトランシーバユニット2700の一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2700は、RRU510、610、および710などの、光通信デバイス、ならびに/またはワイヤレスフロントホール通信システム500、600、および700などの、ワイヤレスフロントホール通信ネットワークおよびシステム内のBBU521、620、および720内に配置され得る。トランシーバユニット2700は、方法1600、1700、1800、および1900などの、本明細書で説明されているチャネルアグリゲーションおよびデアグリゲーション方式のどれかを実装またはサポートするようにも構成され得る。当業者であれば、「トランシーバユニット」という用語は、トランシーバユニット2700が単なる一例にすぎない様々なデバイスを包含することを理解するであろう。トランシーバユニット2700は、開示を明確にするために含まれているが、決して、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クラスに制限することを意図されていない。本開示において説明されている特徴および方法のうちの少なくともいくつかは、トランシーバユニット2700などのネットワーク装置もしくはコンポーネントで実装され得る。たとえば、本開示における特徴および方法は、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ているソフトウェアを使用して実装され得る。図27に示されているように、トランシーバユニット2700は、複数のフロントエンド2710を備え得る。フロントエンド2710は、光フロントエンドおよび/またはRFフロントエンドを含み得る。たとえば、光フロントエンドは、光フロントエンド655および665に類似しているものとしてよく、E/Oコンポーネントおよび/またはO/Eコンポーネントを備えていてよく、これらは、それぞれ、電気信号を光信号に変換してワイヤレスフロントホール光ネットワーク内で送信できるようにし、および/または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。RFフロントエンドは、RFコンポーネント、RFデバ
イス、および/またはRRHI511などのRFインターフェースを備えるものとしてよく、ワイヤレスRF信号を受信し、送信することができる。処理ユニット2730は、複数のDAC2740およびADC2750を介してフロントエンド2710に結合され得る。たとえば、DAC2740は、DAC413および613、および/または高速DAC653および/または663に類似しているものとしてよい。ADC2750は、ADC414および614、および/または高速ADC654および/または664に類似しているものとしてよい。DAC2740は、処理ユニット2730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2710に送ることができるアナログ電気信号に変換し得る。ADC2750は、フロントエンド2710から受信されたアナログ電気信号を処理ユニット2730によって処理され得るデジタル電気信号に変換し得る。いくつかの実施形態において、ADC2750およびDAC2740は、処理ユニット2730と一体化されてもよい。処理ユニット2730は1つまたは複数のプロセッサを備えるものとしてよく、これは汎用プロセッサ、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を含み得る。処理ユニット2730は、方法1600および1700を実装し得る、チャネルアグリゲーションモジュール2733と、方法1800および1900を実装し得る、チャネルデアグリゲーションモジュール2734とを備え得る。代替的一実施形態において、チャネルアグリゲーションモジュール2733およびチャネルデアグリゲーションモジュール2734は、処理ユニット2730によって実行され得る、メモリモジュール2732に記憶されている命令として実装され得る。メモリモジュール2732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)を備え得る。それに加えて、メモリモジュール2732は、比較的長くコンテンツを記憶するための長期記憶装置、たとえば、リードオンリーメモリ(ROM)を備え得る。たとえば、キャッシュおよび長期記憶装置は、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み得る。
【０１２１】
実行可能命令をトランシーバユニット2700にプログラムおよび/またはロードすることによって、処理ユニット2730および/またはメモリモジュール2732のうちの少なくとも一方が変更されて、トランシーバユニット2700を一部は、本開示によって教示されてい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に変換することは理解される。実行可能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ルールによるハードウェア実装に変換でき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。ソフトウェアでコンセプトを実装することとハードウェアでコンセプトを実行することとの間の決定は、典型的には、ソフトウェア領域からハードウェア領域に翻訳することに関わる問題ではなく、設計の安定性の考慮、生産されるべきユニットの数、および/またはクロック速度要件に依存する。一般的に、頻繁な変更をさらに受ける可能性のある設計は、ソフトウェアで実装されることが好ましいものとしてよいが、それはハードウェア実装のリスピンは、ソフトウェア設計のリスピンよりも高く付くからである。一般的に、大量生産される安定した設計は、ハードウェアで、たとえば、ASICで実装されるのは好ましいものとしてよいが、それは、大量生産の工程では、ハードウェア実装はソフトウェア実装に比べて安価で済むからである。多くの場合、設計は、ソフトウェア形態で開発され、テストされ、その後、よく知られている設計ルールによって、ソフトウェアの命令をハード配線したASICにおける等価なハードウェア実装に変換され得る。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仕方で、同様に、実行可能命令でプログラムされ、および/またはロードされたコンピュータは、特定のマシンまたは装置とみなされ得る。
【０１２２】
本開示の処理は、コンピュータシステム内のプロセッサ(たとえば、コンピュータシステム内部の汎用中央演算処理装置(CPU))にコンピュータプログラムを実行させることによって実装され得ることは理解されるべきである。この場合、コンピュータプログラム製品は、任意のタイプの非一時的コンピュータ可読媒体を使用してコンピュータまたはモバイルデバイスに送られ得る。コンピュータプログラム製品は、コンピュータまたはネットワークデバイス内の非一時的コンピュータ可読媒体に記憶され得る。非一時的コンピュータ可読媒体は、任意のタイプの有形の記憶媒体を含む。非一時的コンピュータ可読媒体の例は、磁気記憶媒体(フロッピィ（登録商標）ディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブなど)、光磁気記憶媒体(たとえば、光磁気ディスク)、コンパクトディスクリードオンリーメモリ(CD-ROM)、追記型コンパクトディスク(CD-R)、書き換え可能コンパクトディスク(CD-R/W)、デジタル多用途ディスク(DVD)、Blu-ray(登録商標)ディスク(BD)、および半導体メモリ(マスクROM、プログラム可能ROM(PROM)、消去可能PROMなど)、フラッシュROM、およびRAM)を含む。コンピュータプログラム製品は、任意のタイプの一時的コンピュータ可読媒体を使用してコンピュータまたはネットワークデバイスにも提供され得る。一時的コンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、および電磁波を含む。一時的コンピュータ可読媒体は、有線通信回線(たとえば、電線および光ファイバ)、または無線通信回線を介してプログラムをコンピュータに送ることができる。
【０１２３】
本開示においていくつかの実施形態が提供されているが、開示されているシステムおよび方法は、本開示の精神または範囲から逸脱することなく多くの他の特定の形態で具現化されることも可能であることは理解されるべきである。本発明の例は、例示的であり、制限的でない、と考えられるべきであり、本発明は、明細書に示されている詳細に限定されるべきでない。たとえば、様々な要素またはコンポーネントは、別のシステム内に組み合わされ得るか、もしくは一体化され得るか、またはいくつかの特徴が省略され得るか、もしくは実施され得ない。
【０１２４】
それに加えて、離散または分離していると様々な実施形態において説明され例示されている技術、システム、サブシステム、および方法は、本開示の範囲から逸脱することなく他のシステム、モジュール、技術、または方法と組み合わされるか、もしくは一体化され得る。結合されるか、または直接結合されるか、または互いに通信するとして図示されるかもしくは説明されている他の項目は、電気的であろうと機械的であろうと他の方法であろうと、何らかのインターフェース、デバイス、または中間コンポーネントを通じて間接的に結合されるか、または通信するものとしてよい。変更、代用、および改変の他の例は、当業者によって確かめることができ、本明細書で開示されている精神および範囲から逸脱することなくなされ得る。
【符号の説明】
【０１２５】
100  ワイヤレスバックホール通信システム
110  ワイヤレス基地局
111  RFフロントエンド
112  アナログ/デジタルコンバータ(ADC)
113  デジタル/アナログコンバータ(DAC)
114  BBデジタル信号処理(DSP)ユニット
115  ワイヤレス媒体アクセス制御(MAC)ユニット
116  gigabit Ethernet（登録商標）(GbE)インターフェース
117  光/電気(O/E)フロントエンド
118  電気/光(E/O)フロントエンド
120  収容局(CO)
121  インターフェースユニット
122  SGWインターフェース
126  GbEインターフェース
127  O/Eフロントエンド
128  E/Oフロントエンド
130  リンク
140  セルサイト
141  セルタワー
142  アンテナ
150  コアネットワーク
200  デジタルBBワイヤレスフロントホール通信システム
210  リモートアンテナユニット(RAU)
211  RFフロントエンド
212  ADC
213  DAC
217  O/Eフロントエンド
218  E/Oフロントエンド
219  CPRIインターフェース
220  ベースバンドユニット(BBU)
221  内部ユニット
222  SGWインターフェース
224  BB DSPユニット
225  ワイヤレスMACユニット
227  O/Eフロントエンド
228  E/Oフロントエンド
229  CPRIインターフェース
230  リンク
240  セルサイト
241  セルタワー
242  アンテナ
250  コアネットワーク
300  アナログワイヤレスフロントホール通信システム
310  RAU
311  増幅器
317  O/Eフロントエンド
318  E/Oフロントエンド
320  BBU
321  内部ユニット
330  リンク
340  セルサイト
341  セルタワー
342  アンテナ
350  コアネットワーク
400  デジタルBBワイヤレスフロントホール通信システム
410  RAU
411  アップコンバータ(UC)
412  ダウンコンバータ(DC)
413  DAC
414  ADC
415  CPRI復号ユニット
416  CPRI符号化ユニット
417  PA
418  フォトダイオード(PD)
419  レーザー
420  BBU
421  BB DSPユニット
425  CPRI復号ユニット
426  CPRI符号化ユニット
427  PA
428  PD
429  レーザー
430  リンク
442  アンテナ
451  デュプレクサ
452  光サーキュレータ
462  光サーキュレータ
500  アグリゲートされたワイヤレスフロントホール通信システム
510  RRU
511  RRHインターフェース(RRHI)
520  BBUプール
521  BBU
530  フロントホールリンク
540  セルサイト
541  セルタワー
542  アンテナ
550  コアネットワーク
560  バックホールリンク
600  アグリゲートされたワイヤレスフロントホール通信システム
610  RAU
611  UC
612  DC
613  DAC
614  ADC
615  デジタルチャネルデアグリゲーションユニット
616  デジタルチャネルアグリゲーションユニット
617  PA
618  PD
619  レーザー
620  BBU
621  BB DSPユニット
625  デジタルチャネルデアグリゲーションユニット
626  デジタルチャネルアグリゲーションユニット
630  リンク
642  アンテナ
651  デュプレクサアレイ
652  光サーキュレータ
653  高速DAC
654  高速ADC
655  光フロントエンド
663  高速DAC
664  高速ADC
665  光フロントエンド
700  アグリゲートされたワイヤレスフロントホール通信システム
710  RRU
715  アナログチャネルデアグリゲーションユニット
716  アナログチャネルアグリゲーションユニット
717  PA
718  PD
719  レーザー
720  BBU
730  リンク
751  デュプレクサアレイ
755  光フロントエンド
770  RRU
800  チャネルアグリゲーション方式
810  チャネルアグリゲータ
820、830、840、850、860  信号
870  信号
872、873、874、875、876  信号
900  チャネルデアグリゲーション方式
910  チャネルデアグリゲータ
920、930、940、950、960  信号
970  信号
972、973、974、975、976  信号
1000  チャネルアグリゲーションユニット
1010  FFTユニット
1020  チャネルマッパー
1030  シグナルイメージジェネレータ(signal image generator)
1040  IFFTユニット
1050  OSユニット
1100  チャネルデアグリゲーションユニット
1110  FFTユニット
1120  チャネルデマッパー
1140  IFFTユニット
1150  OSユニット
1200  チャネルアグリゲーションユニット
1210  信号乗算器
1220  移相器
1230  信号加算器
1240  信号加算器
1270  周波数発生器
1290  直交ミキサ
1300  チャネルアグリゲーションユニット
1310  信号乗算器
1350  ハイパスフィルタ(HPF)
1370  周波数発生器
1390  ミキサ
1400  チャネルデアグリゲーションユニット
1450  HPF
1460  LPF
1470  周波数発生器
1480  信号スプリッタ
1490  直交ミキサ
1500  チャネルデアグリゲーションユニット
1550  HPF
1590  ミキサ
1600  方法
1700  方法
1800  方法
1900  方法
2000  グラフ
2010  プロット
2011  部分
2012  部分
2020  プロット
2100  アグリゲートされたワイヤレスフロントホール通信システム
2111  アグリゲーションDSPユニット
2112  DAC
2113  第1のPA
2114  DML
2130  SSMF
2140  可変光減衰器(VOA)
2151  デアグリゲーションDSPユニット
2152  ADC
2153  第2のPA
2154  アバランシェフォトダイオード(APD)
2200  グラフ
2210  プロット
2300  グラフ
2310  プロット
2410  グラフ
2411  コンスタレーション点
2420  グラフ
2421  コンスタレーション点
2430  グラフ
2431  コンスタレーション点
2440  グラフ
2441  コンスタレーション点
2450  グラフ
2451  コンスタレーション点
2460  グラフ
2461  コンスタレーション点
2500  グラフ
2510  プロット
2520  プロット
2530  プロット
2540  プロット
2550  プロット
2560  プロット
2600  グラフ
2610  コンスタレーション点
2700  ワイヤレスフロントホールトランシーバユニット
2710  フロントエンド
2730  処理ユニット
2733  チャネルアグリゲーションモジュール
2734  チャネルデアグリゲーションモジュール
2732  メモリモジュール
2740  DAC
2750  ADC
【図１】
0006440131.tif 000009
【図２】
0006440131.tif 000010
【図３】
0006440131.tif 000011
【図４】
0006440131.tif 000012
【図５】
0006440131.tif 000013
【図６】
0006440131.tif 000014
【図７】
0006440131.tif 000015
【図８】
0006440131.tif 000016
【図９】
0006440131.tif 000017
【図１０】
0006440131.tif 000018
【図１１】
0006440131.tif 000019
【図１２】
0006440131.tif 000020
【図１３】
0006440131.tif 000021
【図１４】
0006440131.tif 000022
【図１５】
0006440131.tif 000023
【図１６】
0006440131.tif 000024
【図１７】
0006440131.tif 000025
【図１８】
0006440131.tif 000026
【図１９】
0006440131.tif 000027
【図２０】
0006440131.tif 000028
【図２１】
0006440131.tif 000029
【図２２】
0006440131.tif 000030
【図２３】
0006440131.tif 000031
【図２４Ａ】
0006440131.tif 000032
【図２４Ｂ】
0006440131.tif 000033
【図２４Ｃ】
0006440131.tif 000034
【図２４Ｄ】
0006440131.tif 000035
【図２４Ｅ】
0006440131.tif 000036
【図２４Ｆ】
0006440131.tif 000037
【図２５】
0006440131.tif 000038
【図２６】
0006440131.tif 000039
【図２７】
0006440131.tif 000040