(57)【要約】ＲＦ−光−ＲＦリンクの有効なダイナミックレンジをエンハンスするための方法および装置。そのリンクのダイナミックレンジの範囲外の大きさを有するＲＦデジタル信号の光リンクによる送信は、送信に先立ちそのような信号の振幅を変化させる（例えば、減衰させる）こと、および送信後に信号のオリジナルの振幅にそのような信号に回復させることにより実行される。それ故、そのようなデジタル信号の信号対ノイズ比（例えば、ノイズ電力比（ＮＰＲ））は所定の最小レベルより大きく維持される。本方法および装置を双方向商業ＣＡＴＶシステムに適用することは有利である。
2004534477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光リンク媒体を通じてＲＦ電力レベルを有する高周波（ＲＦ）情報信号（ＲＦｉｎ）を伝達するための装置であって：
前記装置に電気信号として前記情報信号を伝達するために適応される第１導体；
前記第１導体に動作可能であるように結合されるＲＦレベルセンサであって、前記ＲＦ電力レベルを測定し且つ前記ＲＦ電力レベルにしたがって制御信号を出力するために適応される、ＲＦレベルセンサ；
前記制御信号により動作可能であるように制御されるために適応され、且つ前記光リンク媒体を通じて伝達されることに先立ち前記第１導体からの前記電気信号（ＲＦｉｎ）を減衰するために適応される第１ＲＦ減衰器；
前記光リンク媒体に光信号として前記電気信号を送信するために適応される送信器；並びに
前記光リンク媒体から前記光信号を受信するために適応される受信器であって、前記装置から外部に電気信号（ＲＦｏｕｔ）として前記情報信号を伝達するために適応される第２導体に動作可能であるように結合される、受信器；
を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記制御信号により動作可能であるように制御されるために適応され、且つ前記光リンク媒体を通じて伝達されることに先立ち前記第１導体からの電気信号（ＲＦｉｎ）を増幅するために適応される第１ＲＦ増幅器をさらに有する、ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、前記制御信号は、前記光リンク媒体を通じて伝達され
、前記受信器に動作可能であるように結合される第２ＲＦ減衰器をさらに有し且つ符号化された制御信号により動作可能であるように制御されるために適応され、そして前記第２導体において電気信号を減衰されるために適応される、ことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置であって、前記第２ＲＦ減衰器は前記ＲＦ電力レベルを０．５ｄＢの範囲内になるように前記第２導体における電気信号（ＲＦｏｕｔ）を減衰させるために適応される、ことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項３に記載の装置であって、前記第２ＲＦ減衰器は略前記ＲＦ電力レベルに前記第２導体における前記電気信号を減衰させるために適応される、ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項２に記載の装置であって、前記制御信号は、前記光リンク媒体を通じて伝達され、前記受信器に動作可能であるように結合される第２ＲＦ減衰器をさらに有し且つ前記符号化された制御信号により動作可能であるように制御されるために適用され、前記受信器に動作可能であるように結合される第２ＲＦ増幅器をさらに有し且つ前記制御信号により動作可能であるように制御されるために適応され、前記第２制御装置において前記電気信号を増幅するために適応される、ことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、前記制御信号は、前記光リンク媒体を通じて伝達され、前記受信器に動作可能であるように結合される第２ＲＦ増幅器をさらに有し且つ前記制御信号により動作可能であるように制御されるために適応され、前記第２導体において電気信号を増幅するために適応される、ことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置であって、前記第２ＲＦ増幅器は前記ＲＦ電力レベルを０．５ｄＢの範囲内になるように前記第２導体における電気信号を増幅させるために適応される、ことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項７に記載の装置であって、前記ＲＦ増幅器は略前記ＲＦ電力レベルに前記第２導体における前記電気信号を増幅させるために適応される、ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
光送信システムのダイナミックレンジをエンハンスするための装置であって、前記光送信システムは、デジタル信号を送信するためのＲＦ送信器、前記デジタル信号を受信するためのＲＦ受信器および前記ＲＦ受信器に前記ＲＦ送信器を動作可能であるように接続する光リンクを有し、前記装置は：
前記ＲＦ送信器により送信されるＲＦデジタル信号の電力レベルを測定するために適応されるＲＦセンサであって、前記電力レベルに対応するセンサ出力を有する、ＲＦセンサ；並びに
前記ＲＦセンサに動作可能であるように結合され且つ前記ＲＦ送信器により送信されることに先立ち前記ＲＦデジタル信号を減衰させるために適応される第１ＲＦ減衰器であって、前記第１ＲＦ減衰器により実行される前記減衰は前記センサ出力に対応する、第１ＲＦ減衰器；
を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、前記センサ出力は前記ＲＦ受信器に送信されるために適応される、ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置であって、前記ＲＦ受信器に動作可能であるように結合される第２ＲＦ増幅器をさらに有し且つ前記デジタル信号を増幅するために適応され、前記第２ＲＦ増幅器により実行される前記増幅は前記センサ出力に対応する、ことを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置であって、前記ＲＦ受信器に動作可能であるように結合される第２増幅器をさらに有し、前記装置の動作中に、前記第２ＲＦ増幅器により実行される増幅の大きさは前記第１ＲＦ減衰器により実行される減衰の大きさと実質的に同じである、ことを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載の装置であって、前記ＲＦセンサに動作可能であるように結合され且つ前記ＲＦ送信器により送信されることに先立ちＲＦデジタル電気信号を増幅するために適応される第１ＲＦ増幅器であって、前記第１ＲＦ増幅器により実行される前記増幅は前記センサ出力と反比例する、ことを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置であって、前記センサ出力は、前記ＲＦ受信器に送信され、前記ＲＦ受信器に動作可能であるように結合される第２ＲＦ減衰器をさらに有し、前記受信されるデジタル信号を減衰させるために適応され、前記第２ＲＦ減衰器により実行される前記減衰は前記センサ出力と反比例する、ことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の装置であって、前記ＲＦ受信器に動作可能であるように結合される第２ＲＦ減衰器をさらに有し、前記装置の動作中に、前記第２ＲＦ減衰器により実行される減衰の大きさは前記第１ＲＦ減衰器により実行される増幅の大きさと略同じである、ことを特徴とする装置。
【請求項１７】
光信号送信器部；
光信号受信器部；
ダイナミックレンジを有する送信システムを形成するために前記光信号送信部と前記光信号受信受信器部と第１ＲＦ電力レベルを有するＲＦ信号の状態で伝達する第２導体とに動作可能であるように接続される第１ＲＦ安定化システム；
前記送信器部と第１ＲＦ電力レベルを有するＲＦ信号を伝達する第１導体とに動作可能であるように接続される第１ＲＦ安定化システム
前記受信器部と第２ＲＦ電力レベルにおいて前記ＲＦ信号を外部に伝達する第２導体とに動作可能であるように接続される第２ＲＦ安定化システム；
を有する光送信システムであって、
前記ＲＦ安定化システムは前記送信システムのダイナミックレンジより実質的に広い前記装置の有効なダイナミックレンジを生成するために動作する；
ことを特徴とする光送信システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光送信システムであって、前記ＲＦ安定化システムは前記第１ＲＦ電力レベルが０．５ｄＢの範囲内になるように前記第２ＲＦ電力レベルを保つ、ことを特徴とする光送信システム。
【請求項１９】
請求項１０に記載の光送信システムであって、前記光送信システムはケーブルテレビ（ＣＡＴＶ）システムである、ことを特徴とする光送信システム。
【請求項２０】
光送信システムのダイナミックレンジをエンハンスするための装置であって、前記光送信システムは、デジタル信号を送信するためのＲＦ送信器、前記デジタル信号を受信するためのＲＦ受信器および前記ＲＦ受信器に前記ＲＦ送信器を動作可能であるように接続する光リンクを有し、前記装置は：
前記ＲＦ送信器により送信されるＲＦデジタル信号の電力レベルを測定するために適応されるＲＦセンサであって、前記電力レベルに対応するセンサ出力を有し、前記センサ出力は前記ＲＦ受信器に送信されるために適応される、ＲＦセンサ；
前記ＲＦセンサに動作可能であるように結合され且つＲＦ送信器により送信されることに先立ち前記ＲＦデジタル信号を減衰させるために適応されるＲＦ減衰器であって、前記ＲＦ減衰器により実行される減衰は測定電力レベルが前記ダイナミックレンジの範囲内にあるときより前記測定電力レベルが前記ダイナミックレンジより大きいときの方が大きい、ＲＦ減衰器；並びに
前記ＲＦ受信器に動作可能であるように結合され且つ前記デジタル信号を増幅するために適応されるＲＦ増幅器であって、前記像地の動作中に、前記装置の動作中に、前記第２ＲＦ増幅器により実行される増幅の大きさは前記第１ＲＦ減衰器により実行された減衰の大きさと実質的に同じである；
ことを特徴とする装置。
【請求項２１】
送信器、光リンクおよび受信器を有する光送信システムの有効なダイナミックレンジをエンハンスするため、および送信ＲＦ電子信号として光信号を出力する前記受信器に光リンクを通じて前記光信号としてＲＦ電子信号を送信するための方法であって：
送信される前記ＲＦ電子信号の第１ＲＦ電力レベルを測定する段階；
前記ＲＦ電子信号が前記送信器により光信号として送信される前に送信ＲＦ電力レベルに前記ＲＦ電子信号を変換する段階；並びに
前記第１ＲＦ電力レベルを０．５ｄＢの範囲内になるように前記送信ＲＦ電子信号を出力する段階；
を有することを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法であって、前記送信ＲＦ電子信号のノイズ電力比（ＮＰＲ）はそのような送信が実行されない場合におけるより大きい、ことを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法であって、前記送信は減衰し、前記送信ＲＦ電力レベルは前記第１ＲＦ電力レベルより小さい、ことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載の方法であって、前記送信は増幅し、前記送信ＲＦ電力レベルは前記第１ＲＦ電力レベルより大きい、ことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２２に記載の方法であって、前記ＲＦ電子信号はケーブルテレビ（ＣＡＴＶ）信号である、ことを特徴とする方法。
【請求項２６】
光リンク媒体を通じてＲＦ電力レベルを有する高周波（ＲＦ）情報信号（ＲＦｉｎ）を伝達するための方法であって：
前記装置に電気信号として前記情報信号を伝達するために適応される第１導体を提供する段階；
前記第１導体に動作可能であるように結合されるＲＦレベルセンサであって、前記ＲＦ電力レベルにしたがって前記ＲＦ電力レベルを測定し且つ制御信号を出力するために適応される、ＲＦレベルセンサを提供する段階；
前記制御信号により動作可能であるように制御されるために適応されるために適応され、且つ前記光リンク媒体を通じて伝達されることに先立ち前記第１導体からの前記電気信号（ＲＦｉｎ）を減衰するために適応される第１ＲＦ減衰器を提供する段階；
前記光リンク媒体に光信号として前記電気信号を送信するために適応される送信器を提供する段階；並びに
前記光リンク媒体から前記光信号を受信するために適応される受信器であって、前記装置からの電気信号として前記情報信号を出力するために適応される第２導体に動作可能であるように結合される、受信器を提供する段階；並びに
０．５ｄＢの前記ＲＦ電力レベルで前記第２導体において前記電気信号を出力する段階；
を有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、限定された物理的なダイナミックレンジを有するオプティカルリンクによるＲＦデジタル信号の転送に関し、特に、そのようなデジタル信号の不必要な信号対ノイズ比（例えば、ノイズ電力比（ＮＰＲ））を犠牲にすることによりリンクの有効なダイナミックレンジをエンハンスするための方法および装置であって、双方向の商業ＣＡＴＶシステムにおいて有利なアプリケーションを有する、方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、商業地上波ケーブルテレビ（ＣＡＴＶ）システムは、代表的には、長距離に亘る高周波（ＲＦ）デジタル信号を伝えるためにオプティカルリンク（例えば、ＲＦ送信器−受信器の対を用いる光ファイバケーブル）を利用する。
【０００３】
図１Ａは、従来の技術における代表的なＲＦデジタル信号送信システム１００を示している。従来技術のシステム１００は、高周波（ＲＦ）デジタル信号（即ち、ＲＦデジタル電気信号ＲＦｏｕｔ）として受信光信号を出力する光電気受信器（Ｒｘ，１４０）の光入力端子ポート（１４１）に光信号として光リンク（１３０）に光出力端子ポート（１２１）デジタル情報信号（例えば、ＲＦデジタル電気信号ＲＦｉｎとして伝達される）を送信する電気光学送信器（Ｔｘ，１２０）を含む。光リンク１３０（例えば、光ファイバケーブル）の中を通る光信号は、波長分割多重化（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ）信号とすることが可能である。一般に、送信器１２０からのＲＦデジタル電気信号ＲＦｏｕｔ出力は、システム１００を通って通過する間に導入される何れかの利得／減衰、ノイズおよび／または歪みを除いて、送信器１２０へのオリジナルの電気信号ＲＦｉｎ入力の複製である。導体１１０は、高周波（ＲＦ）電気信号ＲＦｉｎを送信器に伝達する。送信器１２０と受信器１４０は一般に電気的に分離されており、著しく（例えば、数マイル）離れている。遠く隔たったローカルな電源（図示せず）は電力を各々の送信器１２０および受信器１４０に供給する。
【０００４】
ＲＦｉｎにおけるデジタル信号が歪むかまたはノイズと結合する範囲は、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）および／またはノイズ電力比（ＮＰＲ）と呼ばれる周知の測定（または演算）を用いて当業者により特徴付けられる。ここで説明して明らかにする目的のために、ＮＰＲの明確な値が、特定の連続波（ＣＷ）に関連するというより、システムへのデジタル信号入力の“振幅”（例えば、ＲＦ電力レベル）に関連することを除いて、ＮＰＲはＳＮＲと同様および／またはそれと類似しているとみなされる。所定の最小値ＮＰＲ（例えば、現在の工業規格の最小のＮＰＲは４０である）に等しいかまたはそれより大きいＮＰＲを有する振幅において送信されるデジタル信号（ＲＦｉｎ）は、許容可能な忠実度を有すると考えられる一方、書体の最小値ＮＰＲ（例えば、４０）より小さいＮＰＲを有する振幅において送信される信号（ＲＦｉｎ）は、許容可能ではない歪みおよび／またはノイズをもつと判断される。
【０００５】
従来技術の代表的なデジタル信号送信システムにおいては、図１に示すシステム１００、即ち、システムを通るデジタル信号（ＲＦｏｕｔ）に関連するノイズ電力比（ＮＰＲ）は入力信号（ＲＦｉｎ）の振幅（即ち、ｄＢｍＶで測定された信号強度）の関数として特徴付けられることが可能である。不十分な振幅（即ち、所定の最小ＮＰＲに等しいかまたはそれより大きいＮＰＲをもつシステムから得られる最も小さい振幅より小さい振幅を有する）は大きすぎるノイズまたは歪みをもたらす（即ち、小さ過ぎるＳＮＲおよび／または４０より小さいＮＰＲをもつ）。大きい振幅を有するデジタル信号ＲＦｉｎはそれらの振幅に略比例する範囲にクリッピングされ（即ち、Ｔｘ、リンクまたはＲｘにより）、これにより、ノイズおよび／または歪みが導入される。それ故、最大振幅（システムの装置特性に依存する）より大きい振幅を有するデジタル信号ＲＦｉｎは、過度にノイズまたは歪みを含んだ状態が現れる（即ち、ＳＮＲおよび／またはＮＰＲは４０より小さい）。小さ過ぎることのないまたは大き過ぎることのない振幅を有し、所定の最小ＮＰＲに等しいかまたはそれより大きいＮＰＲをもつシステムから現れる信号の振幅の範囲は、“ダイナミックレンジ”と呼ばれる。
【０００６】
図１Ｂは、図１Ａの代表的なデジタル信号送信システム１００によって、測定された（ＲＦｉｎとＲＦｏｕｔとの間で測定された）ＮＰＲを入力信号（ＲＦｉｎ）の振幅の関数としてグラフ化して描いた図である。システム１００のダイナミックレンジは、所定の最小のＮＰＲ（即ち、４０）に等しいかまたはそれより大きいＮＰＲにおいてシステムから現れる入力信号ＲＦｉｎの振幅の範囲（即ち、１０ｄＢｍＶ乃至４０ｄＢｍＶ）により特徴付けられる。図１Ａに示したように、システム１００のダイナミックレンジの範囲内の振幅を有する一部の信号が所定の最小のＮＰＲより実質的に大きいＮＰＲ値を伴うシステム１００のより送信されることは、従来技術のシステム１００において一般的である。
【０００７】
最大幅のダイナミックレンジを有するデジタル信号送信システムであって、特に、入力ＲＦｉｎに相対する出力ＲＦ信号ＲＦｏｕｔの電力レベルに対して著しい利得または減衰をもたらさないシステムが所望されている。しかしながら、そのようなシステム１００のダイナミックレンジを増加させるための従来の技術は、一般に、かなり高価なシステム構成要素（例えば、高い忠実度をもつ送信器Ｔｘおよび／または受信器Ｒｘ）および／または高品質の（即ち、かなり高価な）光リンク（１３０）媒体等を備えることが必要である。そのような物理的なアップグレードについてのコストはしばしば経済的に法外である。しかし、経済性を伴って設置される地上波システム１００の限定されたダイナミックレンジは、有用性、拡張性およびそのようなシステムの性能を制限することとなる。
【０００８】
それ故、エンハンスされた有効な（即ち、広い）ダイナミックレンジを提供する光リンクによるＲＦ信号を送信するための方法および経済的なＲＦデジタル信号送信システムに対する要求が存在する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、光リンクを有するＲＦデジタル信号送信システムのダイナミックレンジに関する物理的および経済的制限を克服する。ここで開示する本発明は、全体的なケーブルテレビ（ＣＡＴＶ）の周波数範囲に適用可能であり、セットトップボックスから商業ＣＡＴＶプロバイダに戻るプログラミングおよび／またはウェブサイトのセクション情報のようなエンドユーザの提供する情報のような低周波数のＣＡＴＶアプリケーションにおいて、特に有用となる。本発明のＲＦデジタル信号送信システムにより送信されることが可能であるＲＦデジタル信号は、ＱＡＭ（例えば、Ｍ−ａｒｙ  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ）、ベースバンド、ＱＰＳＫおよび他の種類を含むことが可能である。
【００１０】
本発明は、図１Ａに示したシステムのような代表的なＲＦデジタル信号送信システムにおいて、システム１００のダイナミックレンジにおける振幅（ＲＦｉｎ信号の）の一部の範囲が所定の最小のＮＰＲより実質的に大きいＮＰＲ値をもって送信されることが代表的であるという知識を活用する。換言すれば、一部の振幅（ＲＦｉｎ信号の）は、符号化情報の忠実な送信のために必要とされる場合を余剰と成るＳＮＲおよび／またはＮＰＲを有する出力信号（ＲＦｏｕｔ）を生成する。本発明は、そのような代表的なシステム１００の（即ち、必要なＮＰＲより大きい）“余剰性能” がそのようなシステムのダイナミックレンジを効果的にエンハンスする（即ち、光リンク（１３０）の品質を修正することなく、または送信器（Ｔｘ）か受信器（Ｒｘ）のどちらかの忠実度を修正することなく）結果を用いて意図的に犠牲にされることができるという発見をさらに活用する。
【００１１】
第１の一般的な特徴において、本発明は、光リンク媒体を通じて、あるＲＦ電力レベルを有する高周波（ＲＦ）情報信号を伝達するための装置であって：前記装置は、前記装置に電気信号として前記情報信号を伝達するために適応される第１導体；動作可能であるように前記第１導体に結合され、前記ＲＦ電力レベルを測定するためおよび前記ＲＦ電力レベルにしたがった制御信号を出力するために適応されるＲＦレベルセンサ；前記制御信号により動作可能であるように制御されるように適応され、前記光シンク媒体により伝達されることに先立ち前記第１導体からの前記電気信号を減衰されるために適応される第１ＲＦ減衰器；前記光リンク媒体に光信号として前記電気信号を送信するために適応される送信器；並びに、前記光リンク媒体から前記光信号を受信するために適応される受信器であって、前記装置の外に電気信号として前記情報信号を伝達するために適応される第２導体に動作可能であるように結合される受信器；を有する装置を提供する。
【００１２】
第２の一般的な特徴において、本発明は、光送信システムのダイナミックレンジをエンハンスするための装置であって、前記光送信システムはデジタル信号を送信するためのＲＦ送信器を有し、ＲＦ受信器は前記デジタル信号を受信し、そして光リンクは前記ＲＦ受信器に前記送信器を動作可能であるように接続する、装置であり：前記ＲＦ送信器により送信されるＲＦデジタル信号の電力レベルを測定するために適応されるＲＦセンサであって、前記電力レベルに対応するセンサ出力を有するＲＦセンサ；並びに、前記ＲＦ送信器により送信されるに先立ち前記ＲＦセンサに動作可能であるように結合され且つ前記ＲＦデジタル信号を減衰させるために適応される第１ＲＦ減衰器であって、前記第１ＲＦ減衰器により実行される前記減衰は前記センサ出力に対応する、第１ＲＦ減衰器；を有する装置を提供する。
【００１３】
第３の一般的な特徴にしたがって、本発明は：光信号送信器セクション；光信号受信器セクション；ダイナミックレンジを有する送信システムを形成するために前記光信号送信器セクションと前記光信号受信器セクションとの間に動作可能であるように接続される光リンク媒体；前記光信号送信器セクションにおよび第１ＲＦ電力レベルを有するＲＦ信号の状態で伝達する第１導体に動作可能であるように接続されるＲＦ安定化システム；並びに、前記受信器セクションにおよび第２ＲＦ電力レベルにおいて前記ＲＦ信号を外部に伝達する第２導体に動作可能であるように接続されるＲＦ安定化システム；を有し、前記ＲＦ安定化システムは含まれる送信システムのダイナミックレンジより実質的に広い前記装置の有効なダイナミックレンジを生成するために動作する、光送信システムを提供する。
【００１４】
第４の一般的な特徴において、本発明は、光送信システムのダイナミックレンジをエンハンスするための装置であって、前記光送信システムは、デジタル信号を送信するためのＲＦ送信器と、デジタル信号を受信するためのＲＦ受信器と、前記ＲＦ受信器に前記ＲＦ送信器を動作可能であるように接続する光リンクとを有し、前記装置は：ＲＦ送信器により送信されるＲＦデジタル信号の電力レベルを測定するために適応されるＲＦセンサであって、ＲＦセンサは前記電力レベルに対応するセンサ出力を有し、前記センサの出力は前記ＲＦ受信器に送信されるために適応される、ＲＦセンサ；前記ＲＦセンサに動作可能であるように結合され且つ前記ＲＦ送信器により送信されることに先立ち前記ＲＦデジタル信号を減衰するために適応されるＲＦ減衰器であって、測定電力レベルが前記ダイナミックレンジの範囲内にあるときより前記測定電力レベルが前記ダイナミックレンジより広いときの方が前記ＲＦ減衰器により実行される減衰は大きい、ＲＦ減衰器；並びに、前記ＲＦ受信器に動作可能であるように結合され且つ前記デジタル信号を増幅するために適応されるＲＦ増幅器であって、前記装置の動作中に、前記ＲＦ増幅器により実行される前記増幅は前記ＲＦ減衰器により実行される前記減衰の大きさと略同じである、ＲＦ増幅器；を有する、装置を提供する。
【００１５】
第５の一般的特徴において、本発明は、送信器、光リンクおよび受信器を有する光送信システムの有効なダイナミックレンジをエンハンスするため、および、送信ＲＦ電気信号としてＲＦ電子信号を送信するための方法であって：送信されるＲＦ電子信号の第１ＲＦ電力レベルを測定する段階；前記ＲＦ電子信号が前記送信器により光信号として送信される前に、送信ＲＦ電力レベルに前記ＲＦ電子信号を変換する段階であって、前記送信ＲＦ電子信号のノイズ電力比（ＮＰＲ）はそのような送信が実行されない場合におけるより大きい、段階；並びに、０．５ｄＢの前記第１ＲＦ電力レベルの範囲内における送信ＲＦ電子信号を出力する段階；を有する、方法を提供する。
【００１６】
第６の一般的特徴において、本発明は、光リンク媒体を通じて、ＲＦ電力レベルを有する高周波（ＲＦ）情報信号を伝達するための方法であって：前記装置に電気信号として前記情報信号を伝達する種に適応される第１導体を備える段階；前記第１導体に動作可能であるように結合され、前記ＲＦ電力レベルにしたがって前記ＲＦ電力レベルを測定するためおよび制御信号を出力するために適応されるＲＦレベルセンサを備える段階；前記制御信号により動作可能であるように制御されるために適応され、前記光リンク媒体を通じて伝達されることに先立ち前記第１導体からの前記電気信号を減衰させるために適応される第１ＲＦ減衰器を備える段階；前記光リンク媒体に光信号として電気信号を送信するために適応される送信器を備える段階；前記光リンク媒体からの前記光信号を受信するために適応される受信器を備える段階であって、前記受信器は電気信号として前記情報信号を出力するために適応される第２導体に動作可能であるように結合される、段階；並びに、０．５ｄＢのＲＦ電力レベルで前記第２導体において前記電気信号を出力する段階；を有する方法を提供する。
【００１７】
本発明における上記のおよび他の特徴および優位性は、本発明の実施形態についてさらに詳細な以下の説明から明らかになるであろう。
【００１８】
本発明の特徴および発明の側面は、添付図を参照して以下の本発明の詳細な説明および請求項を読むことにより明快になるであろう。
【００１９】
同じ要素の参照番号は、同一のものを有する構成要素に、または実質的に同じ機能および構造の特徴に対して付けるものとすることに留意が必要である。したがって、異なる図における要素であって同じ参照番号を付けられた要素は同一であるか、または構成、構造および／または機能において実質的に同様であり、そのような要素の機能についての説明をすでに行っている場合は、そのことに関する詳細な説明をさらに繰り返す必要はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図２は、本発明の実施形態にしたがった、光リンク１３０により情報信号（即ち、ＲＦ電子信号ＲＦｉｎとしてシステム内におよびＲＦ電子信号ＲＦｏｕｔとしてシステム外に伝達される情報信号）の送信のためのＲＦデジタル信号送信システムを示し、エンハンスされるダイナミックレンジを支援するブロック図である。システム２００は、電子信号ＲＦｉｎとして高周波（ＲＦ）デジタル情報信号の状態で伝達するための外部導体２１０である。システム２００はまた、電子信号ＲＦｏｕｔとして高周波（ＲＦ）デジタル情報信号の状態で伝達するための外部導体２１１を有する。システム２００の実施形態は、従来技術のそのままのＲＦ送信器−リンク−受信器システム１００をさらに含むことが可能である。また、従来技術のシステム１００の能動構成要素（例えば、１２０および１４０）は、本発明のシステム２００に特有である付加的な構成要素（例えば、２５０および２６０のそれぞれ）を用いて、物理的および電気的に統合されるように、変更されることが可能である。
【００２１】
図２に示すように、システム２００は、それが含まれる送信器−リンク−受信器システム１００の物理的ダイナミックレンジより広くなるように、含まれるシステム２００の有効なダイナミックレンジをエンハンスするようなやり方で、所定の（または動的に変化する）時間（例えば、１秒乃至数分の範囲内）中にシステムに入る電子信号（ＲＦｉｎ）の平均電力レベル（即ち、振幅）をセンシングし、それに応じて、そのような入力電子信号のレベルを変換する（それらが光リンク１３０を経由して送信器１２０により送信される前に）ために適応される第１ＲＦレベル変換回路２５０を有する。
【００２２】
システム２００に特有な能動構成要素（例えば、２５０および２６０）は、（以下で、さらに詳細に説明する）送信器１２０、光リンク１３０および受信器１４０を有するシステム１００の有効なダイナミックレンジをエンハンスするための方法を実行するために適応される。システム２００により実行される方法は、ある時間帯の間にＲＦ電子信号（ＲＦｉｎ）のオリジナルの信号電力レベル（即ち、振幅）を測定する段階であって、ＲＦ電子信号はＲＦ電子信号として光信号を出力する受信器に光リンク１３０を経由して送信器１２０により光信号として送信される、段階；ＲＦ電子信号が送信器１２０により光信号として送信される前に、ある変換（例えば、減衰振幅）レベルにそのようなＲＦ電子信号の振幅を変換（減衰）する段階であって、それにより、送信ＲＦ電子信号のノイズ電力比（ＮＰＲ）はそのような減衰が実行されない場合に比べて大きい、段階；を有する。一般に、システム２００により実行される方法はまた、システム２００からのＲＦ信号ＲＦｏｕｔの出力は実質的にオリジナルの信号電力レベル（即ち、振幅）を有するように、受信器１４０を通過した後の第２の信号変換を含む。このようにして、システム２００の出力端（例えば、参照番号２６０）における第２変換は、入力端（例えば、参照番号２５０）において実行された変換の逆（ミラー）変換を実行する。
【００２３】
例として、システム２００内に含まれる送信器−リンク−受信器システム１００についての代表的なＮＰＲ関数（図１Ｂ）の場合、振幅５０ｄＢｍＶを有する信号は、関連するＮＰＲが４０より小さい（即ち、不適切である）システム１００を通過する一方、より小さい振幅３０ｄＢｍＶを有する信号は、関連するＮＰＲが実質的に５０であるシステム１００を通過する。このようにして、システム１００を通過する前に５０ｄＢｍＶの信号が３０ｄＢｍＶに変換される（例えば、減衰される）場合、現れる減衰信号は、理論的には、略５０（例えば、３０ｄＢｍＶにおけるピークのＮＰＲ値）のＮＰＲに関連付けられる。
【００２４】
図３は、図２のデジタル信号送信システム２００により、入力信号（ＲＦｉｎ）の電力レベル（即ち、振幅）の関数としてグラフ化された代表的なＮＰＲの図を示している。図３は、システム２００のエンハンスされたダイナミックレンジを、含まれるシステム１００（最初に図１Ｂに示された）の“オリジナルのダイナミックレンジ”とどのように比較することができるかをさらに示している。実際には、５０ｄＢｍＶの真のグの減衰のプロセスは、ＲＦ電子信号にある程度ノイズおよび／または歪みを導入することとなり、その結果、出力信号についての最終的なＮＰＲのいくらかの減少がもたらされる。しかしながら、“余剰性能”としての１０のＮＰＲ単位マージン（即ち、５０−４０＝１０）（所定の最小値４０から実際のＮＰＲ値を減じることにより、３０ｄＢｍＶについての減衰対振幅において演算されたもの）を、少なくとも４０（例えば、図３の図において示されるような値、約４５）のＮＰＲを用いてシステム２００からＲＦ信号を出力するために活用することができる。このようにして、“余剰”のＮＰＲを犠牲にすることにより、十分なＮＰＲを用いてシステム１００を通常は通過しない振幅のＲＦ信号を変換する（例えば、減衰する）ことができ、次いで、必要なＮＰＲ（即ち、４０に等しいかまたはそれより大きい）を用いてシステム１００を通過することができる。
【００２５】
システム１００のダイナミックレンジ（例えば、４０ｄＢｍＶより大きい）の最高点より大きい何れかの信号を用いて、前送信減衰スキームを有利に実行することができる（実際の減衰回路の忠実度により与えられる制限の範囲内で）。したがって、４０に等しいかまたはそれより大きいＮＰＲ値は、システム１００のダイナミックレンジ（例えば、４０ｄＢｍＶより大きい）を越える（即ち、より大きい）振幅の信号に適合することができ、このようにして、システム１００（図３において示すような）のオリジナルのダイナミックレンジを越えるシステム２００の有効なダイナミックレンジの上限を効果的に拡大することができる。
【００２６】
含まれるシステム１００のダイナミックレンジを越える振幅の電子ＲＦ信号（ＲＦｉｎ）の減衰は、当業者に周知の多くのスキームおよび多くの回路により実行されることが可能である。例えば、第１ＲＦレベル送信回路２５は、特定の所定のｄＢｍＶ値（例えば、３５ｄＢｍＶより大きい）より大きい振幅を有する全ての信号が選択的に減衰されるように、デザインされることが可能である。選択的な減衰は、システムを通過するＲＦ信号の平均ＲＦ電力レベルを丁度その時点で検出するためおよび減衰を断続的にトリガーまたは連続的に制御するための制御信号を生成するために、システム内（例えば、第１ＲＦレベル変換回路２５０内）において、一部の種類のＲＦ電力レベルセンサにより促進されることができる。
【００２７】
図４Ａは、図２に示したようなシステム２００の第１ＲＦレベル変換回路の第１実施形態の内部の構成要素を示すブロック図である。第１ＲＦレベル変換回路２５０は、システム１００に移動する電子信号（ＲＦｉｎ）のＲＦ電力レベルを減衰させるために適応される少なくともＲＦ減衰器２５５を有する。第１ＲＦレベル変換回路２５０は、ＲＦレベルセンサ２５１をさらに有することが可能である。ＲＦレベルセンサ２５１は、ＲＦ減衰器２５５（図４Ａに示すような）に付帯的なシステム２００の明示的構成要素とすることが可能であり、または、ＲＦ電力レベルセンシング機能はＲＦ減衰器２５５そのものの実施形態に内在する機能として実行されることが可能である。
【００２８】
ディスクリートＲＦレベルセンサ２５１は、ＲＦｉｎのＲＦ電力レベル（即ち、振幅）が所定の閾値を超える（および／または下回る）とき、ＲＦ減衰器２５５の機能を有効にするデジタルスイッチとして機能させることが可能である。したがって、選択的減衰スキームは、一定（例えば、１０ｄＢｍＶ）の減衰が所定のｄＢｍＶ値より大きい振幅の全ての信号に適用される場合のような一様な減衰スキームとして、実行されることが可能である。そのような選択的であるが一様な減衰スキームの効果は、一様な減衰の大きさに実質的に等しい量だけ上方にダイナミックレンジを拡大する可能性がある。そのような“一様な減衰スキーム”は、システム２００の受信器端部に備えられる装置によりリアルタイムに変換（振幅／減衰）スキームが反映され、および／または変換が歯止めを掛けられる限り、ＲＦｉｎのＲＦ電力レベルの範囲に亘り完全に一様である必要はなく、または予測可能であることさえ必要ない（即ち、特定のＲＦ電力レベルにおいてシステム２００に入ってくる信号ＲＦｉｎの振幅の変換量は何れかの丁度よい時点で予測可能である必要も確定的である必要もない）。
【００２９】
ＲＦ電レベルの減衰はまた、線形および／または確定的であること、例えば、導体２１０においてＲＦ電力レベルに比例することが可能である。ＲＦセンサは、ＲＦ電力レベルに比例するかまたは実質的に比例する制御信号を生成することが可能である。ＲＦ電力レベルにおける増加に実質的に比例して減衰を増加させるように、ＲＦ減衰器２５５は、制御信号により制御されるポテンショメータのようであるかまたはそのように動作することが可能である。ＲＦ減衰器２５５は、ＰＩＮダイオード（例えば、ＲＦセンサにより制御された電流により順方向にバイアスされたＰＩＮダイオード）を用いて実行されることが可能である。それに代えて、種々の線形および非線形減衰スキームが回路２５０において実行されることができることにより、システム２００のダイナミックレンジはシステム１００のダイナミックレンジの上限を越えて拡大されることができる。したがって、ＲＦｉｎのＲＦ電力レベルがシステム１００のダイナミックレンジの最上部に向かってまたは最上部を越えて増加するとき、（比例して、線形的にまたは別のやり方で確定的に、または非確定的に）減衰を増加させる（即ち、システム１００に移動する高レベルのＲＦレベル信号の振幅を減少させる）ように、ＲＦレベルセンサ２５１は、ＲＦ減衰器２５５により実行される減衰の大きさを連続的に制御するアナログセンサのように動作されることができる。
【００３０】
図４Ｂは、図２に示したようなシステム２００における第１ＲＦレベル変換回路２５０の第２実施形態の内部の構成要素を示すブロック図である。本発明の他の実施形態においては、第１ＲＦレベル変換回路２５０は、システム１００に移動する電子信号（ＲＦｉｎ）のＲＦ電力レベル（振幅）を増幅するために適応される増幅器２５４をさらに有することが可能である。ＲＦ増幅器２５４は、システム１００（図５に示すような）のダイナミックレンジの下限より小さいシステム２００のダイナミックレンジを拡大するように、信号ＲＦｉｎのＲＦ電力レベル（即ち、振幅）がシステム１００のダイナミックレンジの下限より小さいときに、ＲＦｉｎ信号を増幅するための用いられることができる。ＲＦレベルセンサ２５１は、ＲＦ減衰器２５５の動作を制御するために用いられる場合と逆のやり方で、ＲＦ増幅器２５４の動作を制御するために適応されることができる。代表的な実施形態においては、ＲＦ増幅器２５４とＲＦ減衰器２５５の１つのみが何れかの所定の時点で実質的にアクティブである（即ち、代表的には、ＲＦ減衰器２５５は、ＲＦ増幅器２５５がアクティブである間に、信号の増幅には殆んど影響を及ぼさず、そしてその逆の場合も同様であり、また、ＲＦ減衰器２５５とＲＦ増幅器２５４との間のコンテンションを回避するための種々のスキームが当業者には周知である。本発明の一部の実施形態においては、単一の回路構成要素がＲＦ減衰器とＲＦ増幅器２５４の両方の機能を果たすことが可能であり、ＲＦレベルセンサ２５１の出力に依存してそのような両者の機能は交互変換される。第１ＲＦレベル変換回路２５０内にＲＦ増幅器を備えることにより、システム１００のダイナミックレンジの下限より小さい方へのシステム２００のダイナミックレンジのエンハンスメントをスムーズに運ばせる。
【００３１】
図５は、図２のデジタル信号送信システムにより、ＲＦ入力信号の振幅の関数としてグラフ化された増幅器２５４を有するシステム２００の実施形態のエンハンスされたダイナミックレンジを示す図である。システム２００のエンハンスされたダイナミックレンジは、システム１００のダイナミックレンジより小さい振幅を有するＲＦ信号（ＲＦｉｎ）を増幅することによりシステム１００のダイナミックレンジより小さい方に拡大される。
【００３２】
図６は、図２に示すようなシステム２００における付加的な第２ＲＦレベル変換回路２６０の内部の構成要素を示すブロック図である。本発明の一部の実施形態においては、システム２００は、変換の逆向きの効果を施すために適応される（付加的な）第２ＲＦレベル変換回路２６０を有することが可能である（即ち、第１ＲＦレベル変換回路２５０により実行される信号減衰に正確に歯止めを掛けるために増幅を与えること、または、第１ＲＦレベル変換回路２５０により実行される振幅の歯止めを掛けるために減衰を与えることが可能である）。第２ＲＦレベル変換回路２６０は第１ＲＦレベル変換回路２５０を反映させ、システム２００に対する入力（ＲＦｉｎにおいて）であったのと同じＲＦ電力レベル（即ち、振幅）を保つように、増幅／減衰を調節することができる。この結果、システム２００のダイナミックレンジをエンハンスさせることができる一方、ＲＦｉｎにおいて元々受信されたような元々のＲＦパワーレベル（即ち、振幅）におけるＲＦｏｕｔが与えられる。第２ＲＦレベル変換回路２６０はＣＡＴＶシステムにおいて特に有用であって、そのようなＡＧＣとシステム２００のコンテンションを回避するために、自動利得制御器（ＡＧＣ）が設けられている。
【００３３】
ＲＦｏｕｔにおいてＲＦ電力レベルを保つために第２ＲＦレベル変換回路２６０が提供される本発明の実施形態においては、第１ＲＦレベル変換回路２５０と第２ＲＦレベル変換回路２６０との間に絶えることのない通信が存在することが好ましい。ＲＦレベルセンサ２５１は、ＲＦｉｎの電力レベルを表す信号を出力するために適応させることが可能であり、この信号は、システム１００に入れられ次いで第２ＲＦレベル変換回路２６０に（または動作可能であるように結合される）ＲＦ復号器２６１への光リンク（１３０、図２参照）を経由して送信されることができるその電力レベルを符号化するＲＦ信号に変換されることができる。ＲＦｉｎの電力レベルと同じＲＦｏｕｔの電力レベル（即ち、振幅）を保つために、ＲＦ復号器２６１は、その電力レベル情報を符号化するＲＦ信号を復号化し、第２ＲＦレベル変換回路２６０におけるＲＦ増幅器２６４および／またはＲＦ減衰器２６５を制御するためのその情報を供給する。ＲＦｏｕｔ信号は、一般に、システム２００を通過する間に導入される何れかのノイズ／または歪みを除いて、振幅における著しい変動をもつことなく（即ち、大きい正味の利得も減衰もなく）、オリジナルのデジタル信号（ＲＦｉｎ）の忠実な複製となる。一般に、システム２００から現れるＲＦデジタル信号（ＲＦｏｕｔ）の振幅は、それらがシステム２００に入ったときは、同じデジタル信号（ＲＦｉｎ）のＲＦ電力レベルと実質的に同じである。代表的には、現れたＲＦｏｕｔ信号のＲＦ電力レベル（即ち、振幅）は、ＲＦｉｎのＲＦ電力レベルのプラスマイナス０．５ｄＢの範囲内にある。システム２００の実施形態はまた、現れたＲＦｏｕｔ信号のＲＦ電力レベル（即ち、振幅）がＲＦｉｎ等のＲＦ電力レベルのプラスマイナス０．２５ｄＢの範囲内にあるように、デザインされることが可能である。
【００３４】
本発明の他の実施形態は、同一出願人による同時係属の米国特許出願公開第０９／８９６７６１号明細書（発明の名称：ＲＦ  Ｌｅｖｅｌ  Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｋ  ｏｖｅｒ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）において開示され、ここでは、この特許明細書において、文献の援用によって発明の説明を一部代替する、回路を適応させることにより実行されることが可能である。例えば、その同時係属出願の図４および図５における“ＲＦセンサ”は、その同時係属出願の図４および図５を含んで、それらの回路が本発明の方法を実行することが可能であるように（即ち、送信器−光リンク−受信器システム４００および５００のダイナミックレンジをエンハンスするように）、ここでは、図２のセンサ２５１の機能を実行するために適応されることが可能であり、その同時係属出願の図４および図５において示されているＲＦ増幅器およびＲＦ減衰器に動作可能であるように接続されることが可能である。ＲＦ電力レベルセンサにより測定されるＲＦ電力レベルは、システムのＲＦ出力端部においてＲＦ増幅器とＲＦ減衰器を制御するために光リンクを通じて符号化され（例えば、図５の変調器により）且つ送信されることが可能である。その同時係属出願のＲＦレベル安定化回路は、本発明の方法を実行するために十分適応され、送信器（例えば、“レーザ”１４２）に供給されるＲＦ電力レベル（即ち、振幅）は一定のＲＦレベルにおいて保たれる。最適には、一定のＲＦレベルは、送信器−光リンク−受信器システムのＮＰＲ曲線の“最高点”であるかまたはその近くにある。ＮＰＲ曲線の“最高点”かまたはその近くにおけるＲＦレベルの選択は、その同時係属出願の図４および図５において開示された一定レベルＲＦデジタル信号送信システムのダイナミックレンジを最大化する傾向にある。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について開示した。しかしながら、特定の変更が本発明の教示するところの範囲内で実行されることを、当業者は認識するであろう。したがって、本発明の範囲および内容を規定するために、同時提出の請求項が検討されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１Ａ】従来技術の代表的なＲＦデジタル信号送信システムを示すブロック図である。
【図１Ｂ】図ＡのＲＦデジタル信号送信システムにより、入力信号の振幅の関数として測定されたＮＰＲをグラフした図である。
【図２】本発明の実施形態にしたがったエンハンスされたダイナミックレンジを支援するＲＦデジタル信号送信システムのブロック図である。
【図３】図２のデジタル信号送信システムにより、入力信号の振幅の関数として測定されたＮＰＲをグラフした図である。
【図４Ａ】図２に示すようなシステム２００における第１ＲＦレベル送信回路２５０の第１実施形態の内部の構成要素を示すブロック図である。
【図４Ｂ】図２に示すようなシステム２００における第１ＲＦレベル送信回路２５０の第２実施形態の内部の構成要素を示すブロック図である。
【図５】図２のデジタル信号送信システムにより、入力信号の振幅の関数として測定されたＮＰＲをグラフした図である。
【図６】図２に示すようなシステム２００における付加的な第２ＲＦレベル送信回路２６０の第１実施形態の内部の構成要素を示すブロック図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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2004534477.tif 000038
2004534477.tif 000039
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