(57)【要約】  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、本方法は、デジタル周波数領域マッピング（FDM）を介して第1のアグリゲートされた信号を生成するために複数の第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であって、第1のワイヤレスチャネル信号が、重複しない第1の周波数帯域中の第1のアグリゲートされた信号中に配置され、各重複しない第1の周波数帯域が第1の帯域幅と中心周波数とを有し、各それぞれの中心周波数が最低中心周波数の奇数整数倍である、ステップと、第1のアグリゲートされた信号を第1の被変調信号に変換するステップと、第1の被変調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。
2017539133.tif 000002
【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、前記方法は、
デジタル周波数領域マッピング（FDM）を介して第1のアグリゲートされた信号を生成するために複数の第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であって、前記第1のワイヤレスチャネル信号が、重複しない第1の周波数帯域中の前記第1のアグリゲートされた信号中に配置され、各重複しない第1の周波数帯域が第1の帯域幅と中心周波数とを有し、各それぞれの中心周波数が最低中心周波数の奇数整数倍である、ステップと、
前記第1のアグリゲートされた信号を第1の被変調信号に変換するステップと、
前記第1の被変調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の帯域幅は、最大帯域幅をもつ前記ワイヤレス信号のサンプリングレート（SR）である、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記SRは30．72メガヘルツ（MHz）の倍数である、請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記第1のアグリゲートされた信号をアンダーサンプリングするステップをさらに含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
デジタルアナログ変換器（DAC）によって、（Nmax＋2）倍の前記第1の帯域幅であるサンプリングレートで前記第1のアグリゲートされた信号をサンプリングするステップをさらに含み、Nmaxは最高中心周波数奇数チャネルのチャネルインデックスである、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
最低の第1の周波数帯域の前記中心周波数の前記奇数整数倍は1の値を有する、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
デアグリゲーションユニットによって、前記アンダーサンプリングされた第1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、前記ワイヤレスフロントホールユニットはデアグリゲーションユニットを備える、ステップをさらに含む、請求項4に記載の方法。
【請求項８】
前記デアグリゲーションユニットによって、前記アンダーサンプリングされた第1のアグリゲートされた信号を複数のベースバンド信号にデアグリゲートするステップをさらに含む、請求項7に記載の方法。
【請求項９】
第2の周波数帯域のセットをアップサンプリングするステップと、
前記最低中心周波数の偶数整数倍である中心周波数を有する前記第2の周波数帯域の各々を除去するために第2の周波数帯域の前記セットをフィルタ処理するステップと
によって前記第1の周波数帯域を発生するステップをさらに含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ワイヤレスフロントホールユニットはベースバンドユニット（BBU）であり、前記第1のワイヤレスチャネル信号はワイヤレスダウンリンク（DL）チャネル信号を含み、前記方法は、ベースバンド（BB）中に前記第1のワイヤレスチャネル信号を発生するステップをさらに含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第1の被変調信号は、光信号、ケーブル信号、または自由空間マイクロ波信号のうちの1つを含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
直接変調されたレーザー（DML）を用いて前記第1の被変調信号を発生するステップをさらに含む、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記第1の被変調信号は、前記DMLにおける信号振幅のクリッピングを招く、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
前記クリッピングは非対称である、請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
ワイヤレスアップリンク信号を受信するように構成された光フロントエンドと、
前記光フロントエンドに結合され、アグリゲートされた信号を生成するためにデジタル周波数領域マッピング（FDM）を介して前記ワイヤレス信号をアグリゲートするように構成されたチャネルアグリゲーションユニットと
を備えるワイヤレスフロントホールユニットであって、
前記ワイヤレス信号は、周波数帯域中の前記アグリゲートされた信号中に配置され、
各周波数帯域は第1の帯域幅と中心周波数とを有し、
各中心周波数は最低中心周波数の奇数整数倍である、
ワイヤレスフロントホールユニット。
【請求項１６】
前記第1の帯域幅は、最大帯域幅をもつ前記ワイヤレス信号のサンプリングレート（SR）である、請求項15に記載のワイヤレスフロントホールユニット。
【請求項１７】
前記チャネルアグリゲーションユニットは、前記アグリゲートされた信号をアンダーサンプリングするようにさらに構成された、請求項15から16のいずれか一項に記載のワイヤレスフロントホールユニット。
【請求項１８】
（Nmax＋2）倍の前記第1の帯域幅であるレートで前記アグリゲートされた信号をサンプリングするように構成されたデジタルアナログ変換器（DAC）をさらに備え、Nmaxは最高周波数奇数チャネルのチャネルインデックスである、請求項17に記載のワイヤレスフロントホールユニット。
【請求項１９】
前記ワイヤレスフロントホールユニットはデアグリゲーションユニットをさらに備える、請求項15から18のいずれか一項に記載のワイヤレスフロントホールユニット。
【請求項２０】
複数のアグリゲートされたワイヤレス信号を含むアグリゲートされた信号を受信するように構成された受信機であって、前記ワイヤレス信号は、周波数帯域中の前記アグリゲートされた信号中に配置され、各周波数帯域は第1の帯域幅と中心周波数とを有し、各中心周波数は最低中心周波数の奇数整数倍である、受信機と、
前記受信機に結合されたデアグリゲーションユニットであって、
チャネルマップを決定することと、
前記ワイヤレス信号を生成するために前記チャネルマップに基づいて前記アグリゲートされた信号をデアグリゲートすることと
を行うように構成されたデアグリゲーションユニットと
を備えるワイヤレスフロントホールユニット。
【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、Xiang Liuらによって、2015年10月23日に出願され、「Channel Mapping for an Aggregated Touchless Wireless Fronthaul」と題する、米国非仮特許出願第14／921，021号の優先権を主張し、この出願は、今度は、参照により組み込まれる、Xiang Liuらによって2014年10月31日に出願され、「Channel Mapping for an Aggregated Touchless Wireless Fronthaul」と題する米国仮特許出願番号第62／073，773号の優先権および利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
無線アクセスネットワーク（RAN）はモバイルデバイス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、エリアは複数のセルおよびセルセクタに地理的に分割され得、それらの各々は、コアネットワークと通信しているワイヤレス基地局によってサービスされる。ワイヤレス基地局とコアネットワークとの間のRANの一部はワイヤレスバックホールと呼ばれる。高速ワイヤレス通信に対する需要が高まり続けるにつれて、屋内エリアまたは人口密度の高いエリア中のロケーションの数および浸入能力に関してマクロセルの限界に達し、調査および産業はより密でより小さいセルをもつスモールセル展開のほうへ移っている。
【０００３】
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、スモールセル展開に好適な集中型RAN（C−RAN）アーキテクチャを可能にする新生のネットワークセグメントである。C−RANアーキテクチャでは、リモートセルサイトに位置するワイヤレス基地局において通常実施されるデジタルベースバンド（BB）処理は、中央局（CO）またはコアネットワークの近くの中央サイトに位置する集中型ベースバンドユニット（BBU）に再配置される。したがって、リモートセルサイトに位置す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）送信および受信のために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の一部を指す。デジタルBB処理を集中型BBUに再配置することによって、C−RANアーキテクチャは、複数のセル間のジョイント信号処理、ジョイント干渉緩和、および／またはジョイントスケジューリングなど、リソース共有および多地点協調（CoMP）処理を可能にし得、このようにしてネットワーク性能および効率を改善し得る。
【発明の概要】
【０００４】
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可能にされ得、リモートセルサイトに位置するRRUと中央サイトに位置するBBUとの間で信号をトランスポートするために光ファイバリンクが採用される。光ファイバ伝送のいくつかの利点は、低い電力損失、低いレイテンシ、および高い帯域幅（BW）を含む。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へのコストを加算する。したがって、ワイヤレスフロントホール設計では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重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態では、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、本方法は、デジタル周波数領域マッピング（FDM）を介して第1のアグリゲートされた信号を生成するために複数の第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であって、第1のワイヤレスチャネル信号が、重複しない第1の周波数帯域中の第1のアグリゲートされた信号中に配置され、各重複しない第1の周波数帯域が第1の帯域幅と中心周波数とを有し、各それぞれの中心周波数が最低中心周波数の奇数整数倍である、ステップと、第1のアグリゲートされた信号を第1の被変調信号に変換するステップと、第1の被変調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。
【０００６】
別の実施形態では、本開示は、ワイヤレスアップリンク信号を受信するように構成された光フロントエンドと、光フロントエンドに結合され、アグリゲートされた信号を生成するためにFDMを介してワイヤレス信号をアグリゲートするように構成されたチャネルアグリゲーションユニットとを備えるワイヤレスフロントホールユニットを含み、ワイヤレス信号は、周波数帯域中のアグリゲートされた信号中に配置され、各周波数帯域は第1の帯域幅と中心周波数とを有し、各中心周波数は最低中心周波数の奇数整数倍である。
【０００７】
また別の実施形態では、本開示は、複数のアグリゲートされたワイヤレス信号を含むアグリゲートされた信号を受信するように構成された受信機であって、ワイヤレス信号は、周波数帯域中のアグリゲートされた信号中に配置され、各周波数帯域は第1の帯域幅と中心周波数とを有し、各中心周波数は最低中心周波数の奇数整数倍である、受信機と、受信機に結合されたデアグリゲーションユニットであって、チャネルマップを決定することと、ワイヤレス信号を生成するためにチャネルマップに基づいてアグリゲートされた信号をデアグリゲートすることとを行うように構成されたデアグリゲーションユニットとを備えるワイヤレスフロントホールユニットを含む。
【０００８】
これらおよび他の特徴は、添付の図面および特許請求の範囲とともに取られる以下の詳細な説明からより明らかに理解されよう。
【０００９】
本開示のより完全な理解のために、添付の図面および詳細な説明に関連して取られる以下の簡単な説明を次に参照し、ここで、同様の参照番号は同様の部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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】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８】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９】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セットアップの一実施形態の概略図である。
【図１０Ａ】シームレスチャネルマッピングと0キロメートル（km）のファイバ長とを使用するとき、図9のシステムから測定されたアグリゲートされた信号の周波数スペクトルを示すグラフである。
【図１０Ｂ】シームレスチャネルマッピングと40kmの標準シングルモードファイバ（SSMF）長とを使用するとき、図9のシステムから測定されたアグリゲートされた信号の周波数スペクトルを示すグラフである。
【図１０Ｃ】図10Bのグラフにおける最高周波数チャネルのコンスタレーションプロットである。
【図１１】本開示の一実施形態による奇数のみチャネルマッピング方式の図である。
【図１２Ａ】奇数のみチャネルマッピングと0kmのファイバ長とを使用するとき、図9のシステムから測定されたアグリゲートされた信号の周波数スペクトルを示すグラフである。
【図１２Ｂ】奇数のみチャネルマッピングと40kmのSSMF長とを使用するとき、図9のシステムから測定されたアグリゲートされた信号の周波数スペクトルを示すグラフである。
【図１２Ｃ】図12Bのグラフにおける最高周波数チャネルのコンスタレーションプロットである。
【図１３】本開示の一実施形態による別の奇数のみチャネルマッピング方式の図である。
【図１４】本開示の一実施形態による奇数のみチャネルマッピングとともに使用されるアンダーサンプリング方式の図である。
【図１５】図14における第1のナイキスト帯域中のサブキャリアスペクトルの電力スペクトルのグラフと、第2のナイキスト帯域中のスペクトル反転されたサブキャリアスペクトルの電力スペクトルのグラフとである。
【図１６】本開示の一実施形態によるチャネルをアグリゲートする方法を示すフローチャートである。
【図１７】本開示の別の実施形態によるチャネルをアグリゲートする方法を示すフローチャートである。
【図１８】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】
【００１１】
1つまたは複数の実施形態の例示的な実装形態が以下に提供されるが、開示されるシステムおよび／または方法は、現在知られているまたは存在するかどうかにかかわらず、任意の数の技法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、本明細書で図示および説明される例示的な設計および実装形態を含む、以下に示される例示的な実装形態、図面、および技法に決して限定されるべきではなく、均等物の全範囲とともに添付の特許請求の範囲内で変更され得る。
【００１２】
図1〜図4は、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に発展しつつあるワイヤレス通信インフラストラクチャを示し、比較する。これらの図は、産業および調査によって提案される様々なワイヤレスフロントホール構成を比較する。焦点は、大容量ワイヤレスアクセスを可能にするためにコスト効果的で電力効率的なワイヤレスフロントホールを提供することにある。
【００１３】
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る。システム100は、双方向リンクであるリンク130を通して中央局（CO）120に通信可能に結合されたワイヤレス基地局110を備える。ワイヤレス基地局110はセルサイト140に位置し、固定ロケーションに、例えば、セルタワー141の下部に設置される。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。
【００１４】
セルサイト140は、CO120から離れているリモートロケーションに位置する地理的エリアであり、ネットワーク展開中にモバイル事業者によって決定され得る1つまたは複数のセルセクタを備える。セルサイト140は、マクロセルワイヤレスネットワークにおいて約1kmから約20kmまでわたる半径をもつエリアをカバーする。セルタワー141は高い構造物であり、アンテナ142のカバレージおよびセルサイト140内に位置する移動局に通信するためのアンテナ142など、無線通信機器を保持する。アンテナ142は方向性アンテナ、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デバイスであり、電力を電波に、およびその逆に変換する。例えば、アンテナ142は、セルサイト140においてワイヤレス無線周波数（RF）カバレージを発生させるためにセルタワー141の上部に配置される。
【００１５】
ワイヤレス基地局110は、RFフロントエンド111と、アナログデジタル変換器（ADC）112と、デジタルアナログ変換器（DAC）113と、BBデジタル信号処理（DSP）ユニット114と、ワイヤレス媒体アクセス制御（MAC）ユニット115と、ギガビットイーサネット（登録商標）（GbE）インターフェース116と、光電気（O／E）フロントエンド117と、電気光（E／O）フロントエンド118とを備える。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、アナログ電気的構成要素を備える。RFフロントエンド111はアンテナ142に結合され、移動局とRF信号を通信する。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、約1ギガビット毎秒（Gbps）のレートでイーサネットフレームを送信するように構成された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変換器、およびレーザーなど、E／O構成要素を備える。E／Oフロントエンド118は、電気信号を光キャリア信号上に変調し、リンク130を介して光信号をCO120に送信することによって、電気信号を光信号に変換する。O／Eフロントエンド117は、電気的ドライバ、O／E変換器、およびレーザーなど、O／E構成要素を備える。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。
【００１６】
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し、ULは移動局からCO120のほうへの送信方向を指す。ダウンリンク（DL）方向では、DAC113は、BB DSPユニット114によって発生されたデジタル信号をアナログ信号に変換し、DLはCO120から移動局のほうへの送信方向を指す。ADC112およびDAC113は個々のワイヤレス信号を操作し、それらのサンプリングレートは、ワイヤレス基地局110によって使用されている信号帯域幅およびオーバーサンプリング比によって決定される。例えば、ADC112およびDAC113は、約1．5のオーバーサンプリング比をもつ20MHz帯域幅ワイヤレスチャネルのために約30メガサンプル毎秒（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する。サンプリング分解能は約4ビットと約20ビットとの間であり得る。
【００１７】
BB DSPユニット114は、信号同期、変調、復調、チャネル予等化、チャネル等化、誤り符号化、および誤り復号など、物理レイヤBB DSP機能を実施する。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、MACレイヤ処理機能を実施する。例えば、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ロングタームエボリューション（LTE）およびLTEアドバンス（LTE−A）など、特定のワイヤレス通信プロトコルに従って実施される。BB処理機能は計算集約的で複雑であり、したがって、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。
【００１８】
CO120は、サーバゲートウェイ（SGW）などのスイッチング構成要素と、アクセス制御、モビリティサポート、およびセキュリティ制御のための制御および管理要素と、ボイス呼、電子メール、および他のインターネットサービスなどの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と、GbEインターフェース126と、O／Eフロントエンド127と、E／Oフロントエンド128とを備える。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と同様である。SGWインターフェース122は、リンク130を介して受信された移動局とCO120との間の、ならびに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をルーティングしフォワーディングする、SGWにインターフェースする。
【００１９】
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である。コアネットワーク150は、ネットワークプロバイダまたはサービスプロバイダによって動作される1つまたは複数の相互接続されたサブネットワークを備える。リンク130は、同軸ケーブルを備えるケーブルリンク、見通し線伝搬経路を備える自由空間マイクロ波リンク、またはSSMFもしくはマルチモードファイバ（MMF）を備える光ファイバリンクである。リンクは、ワイヤレス基地局110とCO120との間でイーサネット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。光ファイバはケーブルよりも大幅により低い電力損失、より高い速度、およびより高いBWを提供し得るので、多くのマクロセルネットワークはケーブルではなく光ファイバを採用する。要するに、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により、特にスモールセルネットワークでは、展開するのに費用がかかる。
【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）における採用に好適である。システム200は、リンク230を通してベースバンドユニット（BBU）220に通信可能に結合されたリモートアクセスユニット（RAU）210を備える。RAU210はセルサイト240に位置し、セルタワー241の上部の近くに設置された1つまたは複数のアンテナ242に接続される。RAUおよびRRUという頭字語は互換的に使用されることがある。BBU220はコアネットワーク250の近くのサイトに位置し、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と同様である。システム200では、計算集約的な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に移動されている。
【００２１】
RAU210は、RFフロントエンド211と、ADC212と、DAC213と、共通公衆無線インターフェース（CPRI）インターフェース219と、O／Eフロントエンド217と、E／Oフロントエンド218とを備える。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と同様である。CPRIインターフェース219はADC212とE／Oフロントエンド218との間に、ならびにDAC213とO／Eフロントエンド217との間に配置される。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。CPRIデバイスは、物理レイヤシグナリングおよび回線制御およびデータリンクレイヤフレーミング、マッピング、およびフロー制御など、CPRIプロトコル処理を実施する。
【００２２】
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信号をデジタル同相／直交位相（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、例えば、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217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、アンテナ242を介した移動局への送信のためにデジタルI／Qサンプルをアナログ電気RF信号に変換する。
【００２３】
リンク230は、SSMFまたはMMFなどの光ファイバを備える。リンク230は、参照により組み込まれるCPRI仕様書V4．1において定義されているCPRIプロトコルに従ってRAU210とBBU220との間でデジタルBB I／Qサンプルをトランスポートする。例えば、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。
【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を備える。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と同様である。単一のBBU220がシステム200中に示されているが、システム200は、BBU220間のリソース共有および無線協力を可能にするために、BBU220のプールをコアネットワーク250の近くにサイトに配置することによって集中型処理方式を採用し得る。
【００２５】
システム200は、アンテナ242とリンク230との間の1対1マッピングを採用する。例えば、ワイヤレスRFチャネルごとにRAU210とBBU220との間のリンク230を介した別個の接続が必要とされ、ここで、各RAU210およびBBU210は光トランシーバを採用する。したがって、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の数で乗算される。さらに、システム200中のRAU210とBBU220との間のデータスループットが高い。例えば、約1．5のオーバーサンプリング比と約15ビットのサンプル分解能とを用いて8×8多入力多出力（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ビットシンボル対10ビットシンボルマッピング（8b／10b）ラインコーディング方式では25パーセント（％）であり得る。したがって、約20MHzのBWをもつ信号をトランスポートするために10Gbps光トランシーバのペアが必要とされる。したがって、システム200はBW効率的またはコスト効果的でない。
【００２６】
図3は、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を通してBBU320に通信可能に結合されたRAU310を備える。システム300は、システム200におけるのと同様の構成を備え、リンク330はリンク230と同様である。しかしながら、リンク330は、システム200におけるようにデジタル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、このようにして、RAU210と比較するとRAU310における処理を簡略化している。
【００２７】
RAU310は、1つまたは複数の増幅器311と、O／Eフロントエンド317と、E／Oフロントエンド318とを備える。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と同様である。増幅器311は、セルタワー341に位置するアンテナ342に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と同様である。増幅器311は、アンテナ342を介して移動局から受信されたRF信号または移動局に送信されるべきであるRF信号を増幅するRFデバイスである。アンテナ342はRAU310の一部であり得る。
【００２８】
BBU320は、BBU220における内部ユニット221と同様の内部ユニット321を備える。しかしながら、BBU320はリンク330を介してRAU310とRF信号を通信するので、BBU320は、内部ユニット221におけるようにCPRIインターフェースの代わりに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と同様である。
【００２９】
RAU310における処理は簡略化されているが、RAU310は、アナログRF信号の信号帯域幅よりも高く、様々なワイヤレス送信規格に従って事前決定されている中心周波数をアナログRF信号が含むことに起因して、アナログRF信号の信号帯域幅よりも大きい帯域幅を用いる光学的および電気的構成要素を採用する。したがって、システム300は帯域幅効率的でない。帯域効率を改善するためにアナログ周波数ダウンシフトが適用され得るが、必要とされるアナログハードウェアの複雑さは大幅により高くなる。例えば、RF周波数ダウンシフトを実現するために、アナログI／Q変調器および局部発振器は、周波数ダウンシフトの量に等しい周波数において動作する。アナログI／Q変調器に関連する電力損失により、RAU310は、電力損失を補償するためにRF電力増幅器をさらに採用し得る。さらに、アナログI／Q変調器は、アナログRF信号を周波数シフトするために狭い動作周波数帯域を有することがあり、したがって、異なる中心周波数でRF信号をシフトするための専用I／Q変調器が採用され得る。これは実装複雑さを増大させ、システムフレキシビリティを限定する。
【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と同様であるが、より詳細に示されている。システム400は、リンク430を通してBBU420に通信可能に結合されたRAU410を備える。RAU410、BBU420、およびリンク430は、それぞれ、RAU210、BBU220、およびリンク230と同様である。
【００３１】
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、PA417と、フォトダイオード（PD）418と、レーザー419と、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と同様であるアンテナ442に通信可能に結合される。デュプレクサ451は、受信機と送信機が同じ送信リンクを共有することを可能にしながら送信機から受信機を分離するRFデバイスである。例えば、デュプレクサ451は、アンテナ442のRF帯域中で動作し、アンテナ442への送信RF信号とアンテナ442からの受信RF信号とを分離する。
【００３２】
RAU410においてUL方向では、DC412はデュプレクサ451に結合される。DC412は、より高い周波数帯域からより低い周波数帯域にアナログ電気信号をダウンコンバートするアナログ電気デバイスである。例えば、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信号は好適な周波数を中心とし、BB信号は0ヘルツ（Hz）を中心とする。ADC414はDC412に結合され、アナログBB信号を、デジタルBB I／Qサンプルを含み得るデジタル信号に変換する。CPRI符号化ユニット416はADC414に結合され、物理レイヤシグナリングとデータリンクレイヤ処理および制御の両方を含み得る、CPRIプロトコルに従うCPRI符号化を実施する。第1のPA417はCPRI符号化ユニット416に結合される。PA417は、信号増幅を行う電気デバイスである。例えば、第1のPA417は、CPRI信号を送信に好適な電圧レベルに増幅する。レーザー419は、直接変調されたレーザー（DML）などの光源であり、光信号を生成する。増幅されたCPRI信号は、例えば、OOK方式を採用することによって光信号上に変調される。
【００３３】
RAU410において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。第2のPA417がPD418に結合され、電気信号を受信機処理に好適な電圧レベルに増幅する。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。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。UC411はDAC413に結合され、アナログ信号をBBから元のRF帯域にアップコンバートして、アンテナ442を介した移動局への送信に好適なRF信号を提供する。
【００３４】
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、光ファイバにおいて反対方向に進んでいる光信号を分離する光デバイスである。例えば、光サーキュレータ452は、リンク430を介してBBU420から受信されたDL光信号から、レーザー419によって発生されたUL光信号を分離する。
【００３５】
BBU420は、光サーキュレータ462と、レーザー429と、PD428と、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と同様である。UL方向では、BBU420はRAU410からUL光信号を受信する。例えば、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。第1のPA427はPD428に結合され、電気信号を増幅する。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におけるのと同様のCPRI復号を実施する。BB DSPユニット421はCPRI復号ユニット425に結合される。
【００３６】
BB DSPユニット421は、LTEまたはLTE−Aなどのワイヤレス通信規格に従ってUL方向とDL方向の両方について受信と送信の両方を行うためのBB DSP機能を実施する。UL方向では、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への送信のためのデータパケットを発生する。DL方向では、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への送信のためのDLデジタルBB I／Qサンプルを発生する。BB DSP機能のいくつかの例は、フレーム同期、データ符号化、データ復号、変調、復調、チャネル予等化、チャネル等化、干渉緩和、誤り符号化、および誤り復号を含む。さらに、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レイヤ処理を実施する。
【００３７】
DL方向では、CPRI符号化ユニット426はBB DSPユニット421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。第2のPA427がCPRI符号化ユニット426に結合され、CPRI符号化された信号を光伝送に好適な電圧レベルに増幅する。レーザー429は第2のPA427に結合され、CPRI符号化された信号を、例えば、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。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の数で乗算される。したがって、システム400はBW効率的またはコスト効果的でない。
【００３８】
C−RANは、集中型処理および協力的無線など独自の特徴を提供することによって第5世代（5G）などの将来のワイヤレス通信規格をサポートするために有望な有効化技術である。C−RANネットワークでは、フロントホールは、各BBUを、複数のリモートラジオヘッド（RRH）を有し得る各RRUと接続する。フロントホール接続のための1つの手法は波長分割多重化（WDM）を使用することであるが、その手法は多くのスモールセルを必要とし、これにはコストがかかる。別の手法は、すべての利用可能なワイヤレスチャネルをデジタル化し、デジタル化されたデータをトランスポートすることであるが、その手法はDSP集約的で非効率的である。したがって、コスト効果的でエネルギー効率的なフロントホールを開発する要望がある。1つのそのようなフロントホールは、参照により組み込まれる、Xiang Liuらによって2014年10月30日に出願され「Aggregated Touchless Wireless Fronthaul」（「Liu」）と題する米国特許出願第14／528，823号に記載されている。図5〜図8がそのようなフロントホールを示す。「タッチレス」という用語は、まったくデジタルBB処理がなく、ワイヤレスRFチャネル信号の信号帯域幅または波形特性を維持しているワイヤレスRF信号の移送を意味する。「アグリゲートされた」という用語は、RRUとBBUとの間の光ファイバリンクを介して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。
【００３９】
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好適である。システム500は、フロントホールリンク530を通してBBUプール520に通信可能に結合されたRRU510を備える。RRU510はセルサイト540に位置する。例えば、RRU510は、複数のアンテナ542を保持するセルタワー541の下部に設置される。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と実質的に同様である。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、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エリアを備え得る。例えば、セルサイト540は、セルサイト140におけるように数十kmではなく数百メートル（m）程度の半径をもつエリアを備え得る。アンテナ542はアンテナ142と実質的に同様であるが、展開エリア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はリンク230と実質的に同様であり得る。しかしながら、フロントホールリンク530は、以下でより十分に説明するように、システム200および400におけるように2つのレベルを用いてCPRI符号化されたBB I／Qサンプルの代わりに、3つ以上のレベルを用いてデジタル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と実質的に同様であるが、BBUプール520とコアネットワーク550との間でイーサネットパケットなどのパケットをトランスポートし得る。
【００４０】
RRU510は、アンテナ542に通信可能に結合された複数の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するワイヤレス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、LTEチャネル、LTE−Aチャネル、または3GPP仕様において定義されている他の発展型ユニバーサル地上波無線アクセス（E−UTRA）チャネルを含み得る。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をもつ様々なRF帯域にわたり得る。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送信方式の場合、各入力チャネルまたは各出力チャネルは、本開示ではRFチャネルと呼ばれることに留意されたい。例えば、8×8MIMO送信方式をサポートするために、RRU510は、8つのRF入力チャネルと8つのRF出力チャネルと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またはMMF、RFケーブル、または自由空間マイクロ波接続など、光ファイバを備え得、光信号中で、例えば、特定のRFインターフェースプロトコルに従って、RF信号を搬送し得る。
【００４１】
RRU510は、セルサイト540中におよびアンテナ542のカバレージエリア内に位置する複数の移動局（図示せず）をサービス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中であり得る。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、処理レートを最小限に抑えるためにUL RF信号をBBにダウンコンバートし得る。RRU510はBB信号をアグリゲートして、FDM方式を介してアグリゲートされたUL信号を生成し、これは、RFチャネルを周波数スペクトル中の連続する重複しない周波数帯域にマッピングする所定のULチャネルマップを含む。例えば、RRU510は、事実上、所定の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複し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。
【００４２】
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、異なる重複しない周波数帯域中に配置された複数の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を介した送信に宛てられる。RRU510は、DL光信号を電気信号に変換し、所定の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ってDL信号をデアグリゲートする。所定のULチャネルマップおよびDLチャネルマップは互いに依存せず、同じであることも同じないこと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に、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、デアグリゲートされたDL信号をBBから元のRFにアップコンバートし、これはアンテナ542を介した送信のために採用される。
【００４３】
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、および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処理機能を実施するように構成された複数のBBU521を備える。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、BBU521は光信号を電気信号に変換する。BBU521は、所定の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って、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処理機能を実施して、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再生し、バックホールリンク560を介してコアネットワーク550にデータパケットを送る。受信されるアグリゲートされたUL信号は複合中間周波（IF）信号であり得ることに留意されたい。中間周波数−ベースバンド（IF−BB）変換は、以下でより十分に説明す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。
【００４４】
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機能を実施してデジタルBB信号を生成する。BBU521は、次いで、RRU510におけるのと同様のFDMを実施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に送る。アグリゲートされたDL信号は複合IF信号であり、以下でより十分に説明するように、BB−IF変換は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。
【００４５】
上記の実施形態ではBBU521に関するBBU処理について説明しているが、BBU処理の一部は、BBUプール520に位置する複数のBBU521にわたって分散され得、RRU510と同様の、複数のRRUにわたるジョイント信号処理もしくは多地点協調（CoMP）機能、および／またはアンテナ542と同様の、複数のアンテナをさらに含み得る。
【００４６】
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と同様であり、システム500の詳細図をさらに提供する。システム600は、フロントホールリンク530と同様に、リンク630を通してBBU620に通信可能に結合されたRRU610を備える。RRU610およびBBU620は、それぞれ、RRU510およびBBU520の詳細ブロックダイヤグラム図である。システム600では、RRU610およびBBU620は、リンク630を介して光信号中で搬送される、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信号を送信および受信する。アグリゲートされたUL信号は、隣接する重複しない第1の周波数帯域中に配置された複数のULチャネル信号を含むが、アグリゲートされたDL信号は、隣接する重複しない第2の周波数帯域中に配置された複数のDLチャネル信号を含む。例えば、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ピングするために所定のULチャネルマップを採用し、DLチャネル信号を第2の周波数帯域にマッピングするために所定のDLチャネルマッピングを採用する。システム600では、RRU610とBBU620の両方は、デジタル領域中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施し、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処理または信号変換なしにデジタル化される。したがって、BB信号の波形特性およびBWは不変である。RRU610とBBU620の両方は、送信機において、同様の光伝送方式、例えば、強度変調（IM）方式を採用し、受信機において、同様の光検出方式、例えば、直接検出（DD）方式を採用し得る。
【００４７】
RRU610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と同様に、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への送信RF信号とアンテナ642からの受信RF信号とを分離す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。UC611、DC612、DAC613、およびADC614は、それぞれ、UC411、DC412、DAC413、およびADC414と同様である。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た、RF I／Q変調器などの構成要素およびデバイスであり得る。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た、RF I／Q変調器などの構成要素およびデバイスであり得る。光フロントエンド655は、複数のPA617と、PD618と、レーザー619と、光サーキュレータ652とを備える。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と同様である。
【００４８】
RRU610において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と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BBにULチャネル信号をダウンコンバートしてBB信号を生成する。ADC614は、BB信号のI成分およびQ成分をデジタルBB信号に変換するように構成された2つの変換器を備える。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されたUL信号にアグリゲートするように構成される。例えば、デジタルチャネルアグリゲーションユニット616は、事実上、所定の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信号を合成する。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、以下でより十分に説明するように、アグリゲートされたチャネルの数とチャネルのBWとに応じて、高サンプリングレートで、例えば、数ギガサンプル毎秒（GSa／s）程度で動作することに留意されたい。第1のPA617が高速DAC653に結合され、アグリゲートされたUL信号を送信に好適な電圧レベルに増幅するように構成される。レーザー619は第1のPA617に結合され、例えば、IM方式を採用することによって、アグリゲートされた信号を、レーザー619によって発生された光信号上に変調するように構成される。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。
【００４９】
RRU610においてDL方向では、PD618は、例えば、DD方式を採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。第2のPA617がPD618に結合され、電気信号を受信機処理に好適な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615は、高速ADC654に結合され、DLチャネルに対応する複数のDL BB信号を生成するために所定の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施するように構成される。DAC613は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。UC611はDAC613に結合され、アンテナ642を介した送信の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。
【００５０】
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と同様である。システム600に示されているように、BBU620の（681として示されている）UL経路とRRU610の（672として示されている）DL経路は同様であり、BBU620の（682として示されている）DL経路とRRU610の（671として示されている）UL経路は同様である。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とデジタルチャネルデアグリゲーションユニット625とに結合された、BB DSPユニット421と同様のBB DSPユニット621をさらに備える。BB DSPユニット621は、ULチャネルとDLチャネルとのためにBB DSP機能を実施するように構成される。例えば、DL方向では、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パケットに基づいてDLチャネルのためのBB信号を発生し、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、コアネットワークへの送信のためにUL BB信号を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、ならびに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よりも低い性能のDSPユニットであり得るDSPユニットにおける実装に好適であることに留意されたい。
【００５１】
図7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700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700は、RRU510および610などのRRU、ならびに／あるいはBBU520および620などのBBUによって採用される。チャネルアグリゲーションユニット700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と同様である。RRUにおいてチャネルアグリゲーションユニット700を採用するとき、チャネルアグリゲーションユニット700は、低性能および／または低コストのDSPユニットによって実装され得る。BBUにおいてチャネルアグリゲーションユニット700を採用するとき、チャネルアグリゲーションユニット700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。
【００５２】
チャネルアグリゲーションユニット700は、複数の高速フーリエ変換（FFT）ユニット710と、チャネルマッパー720と、信号画像発生器730と、逆FFT（IFFT）ユニット740と、重複セーブ（OS）ユニット750とを備える。FFTユニット710は、時間領域から周波数領域に信号を変換するように構成される。各FFTユニット710は、任意の好適なチャネル構成を備え得る、（チャネル1、．．．、チャネルnと示されている）特定のワイヤレスRFチャネルに対応する信号に作用する。各FFTユニット710は、N点FFTを実施するように構成され、NはFFTサイズに対応する正の整数である。FFTサイズは、以下でより十分に説明するように、FFTユニット710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710について異なることができる。
【００５３】
チャネルマッパー720は、FFTユニット710に結合され、fDCとfMAXとの間の正の周波数帯域にわたる、E（f）と示される、アグリゲートされた周波数信号を生成するために、FFTユニット710によって生成された周波数信号を隣接する重複しない周波数帯域またはFFTビンにマッピングするように構成され、ただし、fDCは、直流周波数0Hzにおける周波数ビン数0に対応し、fMAXは周波数ビン数
【数１】
2017539133.tif 000003
に対応する。fDCは、例えば、光フロントエンド665と同様の光フロントエンドを採用することによって、チャネルアグリゲーションユニット700によって生成された信号が光信号に変換されるときの光キャリア周波数にも対応することに留意されたい。fMAXの周波数は、以下でより十分に説明するように、FFTのサンプリングレートに依存する。
【００５４】
信号画像発生器730はチャネルマッパー720に結合され、E*（f）として示される、信号E（f）の複素共役である画像信号を発生するように構成される。したがって、画像信号E*（f）は、直流において折り畳まれる信号E（f）のスペクトル鏡像である。例えば、信号E*（f）はfDCとfMINとの間の負の周波数帯域にわたり、fMINは周波数ビン
【数２】
2017539133.tif 000004
に対応する。したがって、E*（f）＝E（−f）。
【００５５】
IFFTユニット740は、チャネルマッパー720および信号画像発生器730に結合され、M点IFFTを実施するように構成され、値Mは、値Nよりも大幅に大きい正の整数であり、IFFTユニット740のIFFTサイズに対応する。IFFTユニット740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、以下でより十分に説明するように、サンプリングレートと、FFTユニット710における入力信号のチャネルBWと、アグリゲーションのための信号の数とに基づいて決定される。信号画像発生器730は、IFFTユニット740がFFT対称性に従って実数値信号を生成するように採用され、実数値信号は光IMに好適であることに留意されたい。
【００５６】
OSユニット750は、IFFTユニット740に結合され、Lとして示される重複長さを用いてOSを実施するように構成される。重複長さLは以下のように構成され得、
【数３】
2017539133.tif 000005
（1）
ただし、nはFFTユニット710の最小FFTサイズである。
【００５７】
OSユニット750は、IFFTユニット740によって発生されるM個のサンプルごとに中央のM−L個のサンプルを抽出する。したがって、チャネルiについての各FFT／IFFTサイクルにおけるサンプル前進の数は以下のように計算され、
【数４】
2017539133.tif 000006
（2）
ただし、Niは、チャネルiについてi番目のFFTユニット710によって採用されるFFTサイズを表す。
【００５８】
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中に各チャネル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。例えば、FFTユニット710のためのFFTサイズNi、およびIFFTユニット740のためのIFFTサイズMは、各ワイヤレスチャネルiが整数個のIFFT点に対応するように、サンプリングレートと、チャネルの数と、チャネルのBWとに基づいて選択される。FFTユニット710は比較的より小さいFFTサイズを採用するが、十分なシステム性能を提供することに留意されたい。
【００５９】
ワイヤレスフロントホールシステムでは、IFFTユニット740のスペクトル分解能は以下のように計算され、
【数５】
2017539133.tif 000007
（3）
ただし、dfはスペクトル分解能であり、SRminは、システムにおける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、最小のSRチャネル信号を処理するためにFFTユニット710によって採用されるFFTサイズである。IFFTのASRは、十分なスペクトル分解能を提供するためにワイヤレスフロントホールシステムの総チャネルBWの約3倍であるように構成され、信号画像発生器730における画像発生では係数2が考慮に入れられ、中程度のオーバーサンプリング比では約1．5の係数が考慮に入れられる。
【００６０】
例えば、ワイヤレスフロントホールシステムにおいて約8つの5−CA 20MHzチャネル信号をサポートするために、ユニット740におけるIFFTは、以下に示すように計算されるASRで動作し、
ASR＝3×8チャネル×5CA×30．72MHz＝3．7GSa／s（4）
20MHzチャネルは30．72MHzのSRでサンプリングされる。IFFTの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いて整数個のIFFT点に対応するように選択されることに留意されたい。この場合、アグリゲートされた信号中のワイヤレスチャネル信号に割り振られる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。
【００６１】
IFFTサイズは以下に示すように計算される。
【数６】
2017539133.tif 000008
（5）
【００６２】
式（3）および式（4）を式（5）中に代入し、SRminが約1．92MHzであり、nが約4であると仮定することによって、8192点IFFTは、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十分である。各ワイヤレスフロントホールシステムのための値M、L、n、df、およびASRは、チャネルの数、および総チャネルBWなどに従って構成されることに留意されたい。
【００６３】
一例として、チャネル1は、約1．92MHzにおいてサンプリングされる1．4MHz BWチャネルであり得、最初に4点FFTによって周波数領域に変換され得、その後、8192点IFFTによって他のチャネルと多重化され、それにより、約3．93216ギガヘルツ（GHz）（＝1．92MHz×8192／4）のASRが得られる。LがM／2になるように選択されたとき、チャネル1は、式（2）に従って各FFT／IFFTサイクル後に2つのサンプルだけ前進する。チャネルアグリゲーションユニット700において固定IFFTサイズと固定ASRとを維持するために、約30．72MHzでサンプリングされる20MHz BWチャネルをもつチャネル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。したがって、チャネル2は、式（2）に従って各FFT／IFFTサイクル後に32個のサンプルだけ前進する。いくつかの実施形態では、FFTおよび／またはIFFTの代わりに、それぞれ、離散フーリエ変換（DFT）および／または逆離散フーリエ変換（IDFT）が採用され得る。
【００６４】
図8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800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800は、RRU510および610などのRRU、ならびに／あるいはBBU520および620などのBBUによって採用される。チャネルデアグリゲーションユニット800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と同様である。チャネルデアグリゲーションユニット800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施する。RRUにおいてチャネルアグリゲーションユニット700を採用するとき、チャネルアグリゲーションユニット700は、より低い性能および／または低コストのDSPユニットによって実装され得る。BBUにおいてチャネルアグリゲーションユニット700を採用するとき、チャネルアグリゲーションユニット700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。
【００６５】
チャネルデアグリゲーションユニット800は、FFTユニット810と、チャネルデマッパー820と、複数のIFFTユニット840と、OSユニット750と同様の複数のOSユニット850とを備える。FFTユニット810は、FFTユニット710と同様であり、実数値信号である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ためにM点FFTを実施するように構成され得る。FFTユニット810は、チャネルアグリゲーションユニット700中のIFFTユニット740におけるASRと同様であり得るASRで動作する。チャネルデマッパー820は、FFTユニット810に結合され、fDCとfMAXとの間の正の周波数帯域における周波数信号を複数の周波数信号にデマルチプレクスするように構成され、それらの複数の周波数信号の各々は、所定のチャネルマップに従って（チャネル1、．．．、チャネルnと示される）特定のワイヤレスチャネルに対応する。fDCとfMINとの間の、負の周波数帯域に位置する周波数信号の部分は廃棄され得る。
【００６６】
各IFFTユニット840はIFFTユニット740と同様であり、N点IFFTを実施するように構成される。IFFTサイズNは、FFTユニット810におけるASRと、チャネルのサンプリングレートおよびチャネルBWと、チャネルの数とに応じて、異なるチャネルについて変化し得る。
【００６７】
システム500および600などのワイヤレスフロントホールシステムでは、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のために採用される、M、Ni、ASR、L、n、およびチャネルマップなどの主要パラメータはソフトウェア定義され得る。主要パラメータは、使用中のワイヤレス通信プロトコルと、システムにおいてサポートされるチャネルの数とに基づいて構成される。さらに、特定の送信方向についての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採用する。例えば、UL方向において、RRUにおけるチャネルアグリゲーションユニット、例えばRRU510および610におけるチャネルアグリゲーションユニット700、ならびにBBUにおけるチャネルデアグリゲーションユニット、例えばBBU520および620におけるチャネルデアグリゲーションユニット800は、同じ主要パラメータ値を有する。同様に、DL方向において、BBUにおけるチャネルアグリゲーションユニット700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800は、同じ主要パラメータ値を有する。
【００６８】
DMLまたは電界吸収変調器（EAM）に基づく低コスト光送信機が使用されるとき、ファイバ分散と信号チャープとの間の相互作用が、分散誘導されるペナルティを引き起こす。そのペナルティは、アグリゲートされた信号帯域幅が比較的高いときに増加する。したがって、効率的モバイルフロントホール（EMF）において低コストのDMLおよびEAMを使用しているとき、送信障害を緩和することが望まれる。
【００６９】
本明細書では、EMFにおいて低コストのDMLおよびEAMを使用するための実施形態が開示される。特に、開示される実施形態は、特に信号振幅のひどいクリッピングが非対称であるとき、そのひどいクリッピングに起因し得る、クリッピング誘導されるクロストークなど、分散誘導されるペナルティおよび他の障害を緩和するための、チャネルアグリゲーションおよびデアグリゲーションプロセスにおけるチャネルマッピングを提供する。一実施形態では、奇数チャネルスロットのみがモバイル信号でポピュレートされる。他の実施形態では、ADCおよびDACに対するサンプリング要件を緩和するために、様々なアンダーサンプリング技法が使用される。
【００７０】
図9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900のためのセットアップの一実施形態の概略図である。システム900はシステム500、600と同様である。システム900は、アグリゲーションDSPユニット911と、DAC912と、第1のPA913と、DML914と、約20kmの長さをもつSSMF2130と、可変光減衰器（VOA）940と、アバランシェフォトダイオード（APD）954と、第2のPA953と、ADC952と、デアグリゲーションDSPユニット951とを備える。DAC912は高速DAC653、663と同様である。ADC952は高速ADC654、664と同様である。第1のPA913および第2のPA953はPA617、717と同様である。DML914はレーザー619と同様である。APD954はPD418および618と同様である。アグリゲーションDSPユニット911およびデアグリゲーションDSPユニット951はBB DSPユニット621と同様である。
【００７１】
一例として、チャネルアグリゲーションDSPユニット911は、5つのアグリゲートされた20MHzキャリアをそれぞれ有する、6つのLTE−A BB信号を発生する。各LTE−A信号の信号BWは100MHzであり、信号のサンプリングレートは150GHzであるかまたは30．72MHzの倍数である。信号は、サブキャリア変調のために64個の直交振幅変調（64−QAM）を用いる直交周波数分割多重化（OFDM）に基づく。アグリゲーションDSPユニット911は、チャネルアグリゲーションユニット616、626、700について説明したのと同様の機構を採用することによって、BB信号を、アグリゲートされた信号にアグリゲートする。例えば、チャネルは、BB信号を、約50MHzと約2，000MHzとの間の複数の隣接する重複しない周波数帯域にマッピングする。DAC912はアグリゲーションDSPユニット911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。第1のPA913はDAC912に結合され、アナログ電気信号を光変調に好適な電圧レベルに増幅する。DML914は第1のPA913に結合され、方向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。
【００７２】
光信号はSSMF2130を介して送信される。VOA940がSSMF2130に結合される。VOA940は、可変減衰を用いて光信号を減衰させる光デバイスである。SSMF2130およびVOA940は、RRUとBBUとの間のリンク530、630など、光リンクを一緒にエミュレートする。
【００７３】
APD954はVOA940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。第2のPA953は、アナログ電気信号を光受信機処理に好適な電圧レベルに増幅する。ADC952は第2のPA953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。デアグリゲーションDSPユニット951は、ADC952に結合され、受信されたアグリゲートされた信号から6つのBB信号を抽出するために、チャネルデアグリゲーションユニット625、615、800におけるチャネルデアグリゲーション動作と同様のチャネルデアグリゲーションを実施する。
【００７４】
チャネルマッピングの1つのタイプはシームレスチャネルマッピングを含む。シームレスチャネルマッピングでは、信号間の周波数間隔はサンプリングレートに等しく、サンプリングレートはこの例では150MHzである。アグリゲーション後の信号の中心周波数はn×150MHzであり、ただし、n＝1、2、3、4、5、および6。
【００７５】
図10Aは、シームレスチャネルマッピングと0kmのファイバ長とを使用するとき、図9のシステム900から測定されたアグリゲートされた信号の電力スペクトルを示すグラフ1015である。0kmファイバ長は、電力スペクトルがファイバ入力において測定されることを意味する。図10Bは、シームレスチャネルマッピングと40kmのSSMFファイバ長とを使用するとき、図9のシステム900から測定されたアグリゲートされた信号の電力スペクトルを示すグラフ1025である。グラフ1015とグラフ1025の両方について、x軸はGHzでの周波数を表し、y軸はdBでの電力を表す。グラフ1015と比較して、グラフ1025は、分散とレーザーチャープとの間の相互作用によって引き起こされる強いサブキャリア間相互混合干渉を示している。
【００７６】
図10Cは、図10Bのグラフ1025における最高周波数チャネルのコンスタレーションプロット1035である。x軸とy軸の両方は固定単位を表す。コンスタレーションプロット1035は、約4．2％の誤りベクトル振幅（EVM）をもつひどい信号コンスタレーションひずみを示している。
【００７７】
図11は、本開示の一実施形態による奇数のみチャネルマッピング方式1100の図である。方式1100では、チャネルアグリゲータ1187が、例えば、デジタルチャネルアグリゲーションユニット616と同様の様式でFDM方式を採用することによって、複数の信号1191、1193、1195、1197をアグリゲートされた信号1199にアグリゲートする。信号1191〜1197の各々は約1．5のオーバーサンプリング比（OSR）を有する。アグリゲートされた信号1199は、リンク530、630を介してトランスポート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信号と同様であり得る。信号1191〜1197の各々は、MIMOのために同じ帯域幅を有し得る。逆に、チャネルデアグリゲータ1189は、例えば、デジタルチャネルデアグリゲータ615と同様の様式で周波数デマルチプレクスおよびシフト機構を採用することによって、アグリゲートされた信号1199を信号1191〜1197にデアグリゲートする。信号1191〜1197は、アンテナ642を介して受信および送信されるRF信号と同様であり得る。
【００７８】
8つのチャネル1171、1172、1173、1174、1175、1176、1177、1178の各々が利用可能であるが、方式1100は、奇数チャネル1171、1173、1175、1177のみを信号1191〜1197でポピュレートする。偶数チャネル1172、1174、1176、1178は未使用のままである。DMLチャープされた誘起された分散のペナルティは、元のOFDMサブキャリアの2次混合積を主に生じるので、奇数チャネル1171、1173、1175、1177のみがポピュレートされる。それらの混合積は、元のOFDMサブキャリアとは異なる周波数にあり、したがって干渉ペナルティを生じることはないが、復元されたOFDM−64QAMコンスタレーションの品質の改善につながる。
【００７９】
図12A〜図12Cは、方式1100の測定された性能の例である。アグリゲーション後の信号の中心周波数はn×150MHzであり、ただし、n＝1、3、5、7、9、および11。周波数150MHzは例示的であり、別の好適な周波数でもあり得る。
【００８０】
図12Aは、奇数のみチャネルマッピングと0kmのファイバ長とを使用するとき、図9のシステム900から測定されたアグリゲートされた信号の電力スペクトルを示すグラフ1210である。図12Bは、奇数のみチャネルマッピングと40kmのSSMF長とを使用するとき、図9のシステム900から測定されたアグリゲートされた信号の電力スペクトルを示すグラフ1220である。グラフ1210とグラフ1220の両方について、x軸はGHzでの周波数を表し、y軸はdBでの電力を表す。グラフ1015、1025と比較して、グラフ1210とグラフ1220の両方はより小さい干渉ペナルティを示している。
【００８１】
図12Cは、図12Bのグラフ1220における最高周波数チャネルのコンスタレーションプロット1230である。x軸とy軸の両方は固定単位を表す。コンスタレーションプロット1230は約2％のEVMを示している。コンスタレーションプロット1030と比較して、2％のEVMはより少ない信号コンスタレーションひずみを示している。
【００８２】
図13は、本開示の一実施形態による別の奇数のみチャネルマッピング方式1300の図である。方式1300では、チャネルアグリゲータ1320が、例えば、デジタルチャネルアグリゲーションユニット616と同様の様式でFDM方式を採用することによって、複数の信号1301、1303、1305、1307をアグリゲートされた信号1309にアグリゲートする。信号1301〜1307の各々は約1．5のOSRを有する。アグリゲートされた信号1309は、リンク530、630を介してトランスポート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信号と同様であり得る。方式1100の場合とは異なり、信号1301〜1307は異なる帯域幅を有する。特に、信号1301、1303、1305は、信号1307よりも小さい帯域幅を有する。逆に、チャネルデアグリゲータ1330は、例えば、デジタルチャネルデアグリゲータ615と同様の様式で周波数デマルチプレクスおよびシフト機構を採用することによって、アグリゲートされた信号1309を信号1301〜1307にデアグリゲートする。信号1301〜1307は、アンテナ642を介して受信および送信されるRF信号と同様であり得る。
【００８３】
6つのチャネル1340、1341、1342、1343、1344、1345の各々が利用可能であるが、方式1300は、奇数チャネル1341、1343、1345のみを信号1301〜1307でポピュレートする。偶数チャネル1340、1342、1344は未使用のままである。さらに、チャネル1340〜1345の各々の域幅は、それが、この場合は信号1307である最も広い信号のサンプリングレート（SR）に等しくなるように選択される。その結果、チャネル1341、1343、1345のうちのいくつかは、信号1301〜1307よりも広くなり、複数の信号1301〜1307に適応することができる。したがって、チャネル1341は信号1301と信号1303の両方でポピュレートされる。
【００８４】
図14は、本開示の一実施形態による奇数のみチャネルマッピングとともに使用されるアンダーサンプリング方式1400の図である。ADC、例えばRRU610におけるADC654とBBU620におけるADC664とのサンプリング速度要件を低減するために、アンダーサンプリングが使用され得る。サブキャリアスペクトル1402は、周波数Fの倍数を中心とする、4つのサブキャリア1F、2F、3Fおよび4Fを含む。1F、2F、3Fおよび4Fを中心とする周波数において第1のナイキスト帯域中にサブキャリアスペクトル1404を発生し、周波数5F、6F、7Fおよび8Fを中心とする第2のナイキスト帯域中にスペクトル反転されたサブキャリアスペクトル1406を発生するために、サブキャリアはレート9Fでアップサンプリングされ得る。周波数1F、3F、5F、および7Fを中心とするサブキャリアを含む奇数のみのサブキャリアスペクトル1408を提供するために、偶数倍サブキャリアは、周期的振幅応答を用いるsaw様のフィルタなどのフィルタによって除去され得る。スペクトル1408が、スペクトル1408のナイキスト周波数よりも小さい9Fのサンプリングレートでダウンサンプリングされた場合、得られるスペクトル1410は、以下でさらに説明するように、1F、2F、3F、および4Fにおける元の信号である、周波数1F、2F（7F帯域のエイリアスであり、破線矢印によって示されている）、3F、および4F（5F帯域のエイリアス）を中心とする帯域を含む。
【００８５】
図15は、図14における第1のナイキスト帯域中のサブキャリアスペクトル1404の電力スペクトルのグラフ1510と、第2のナイキスト帯域中のスペクトル反転されたサブキャリアスペクトル1406の電力スペクトルのグラフ1520とである。グラフ1510とグラフ1520の両方について、x軸はGHzでの周波数を表し、y軸は固定単位での相対電力を表す。グラフ1510において、第1のナイキストゾーンは、約0．1GHzから1．1GHzまでの周波数範囲にわたる。グラフ1520において、第2のナイキストゾーンは、約1．4GHzから約2．4GHzまでの周波数範囲にわたる。グラフ1510とグラフ1520の両方は、アンダーサンプリング方式1400にもかかわらず、第1のナイキストゾーンと第2のナイキストゾーンの両方において所望のナイキストゾーン電力が維持され得ることを示している。
【００８６】
ナイキスト−シャノンサンプリング定理に基づいて、関数x（t）がBサイクル毎秒（cps）よりも高い周波数を含んでいない場合、それは、1／（2B）秒だけ離間した一連の点においてそれの縦座標を与えることによって決定される。Fの帯域幅をもつ、F、3F、5F、および7Fを中心とする4つの周波数帯域をもつ場合、シンボル間干渉（ISI）を回避するためにナイキスト−シャノンサンプリング定理が15Fのサンプリングレートを要求するように、最高周波数は7．5Fである。しかしながら、上記の例は、以下のように元の周波数帯域を変換する、9Fのサンプリングレートを使用する。
F→F
3F→3F
5F→エイリアス：9F−5F＝4F
7F→エイリアス：9F−7F＝2F
図示のように、4つの帯域は約2倍だけスペクトル的に圧縮され、したがって、サンプリング効率はほぼ2倍になる。2Fおよび4Fを中心とするエイリアスは、それぞれ、7Fおよび5Fのスペクトル反転されたコピーである。図14に示されているように、奇数のサブキャリアが第1のナイキスト帯域においてオーバーサンプリングDACによって発生された場合、それらは、その後、元の信号を復元するために元にスペクトル反転される必要がある。方式1100または1300などの奇数のみチャネルマッピング方式を使用して、ADC SRは以下のルールに従う。
SR＝Δf・（Nmax＋2）    （6）
ただし、Δfは、チャネル間隔（もしくはチャネルスロット幅）または上記の例ではFであり、Nmaxは、最高周波数奇数チャネルのチャネルインデックスである。
【００８７】
図16は、本開示の一実施形態によるチャネルをアグリゲートする方法1600を示すフローチャートである。方法1600は、RRU510、610などのRRUと、BBU521、620などのBBUとによって実装され得る。ステップ1610において、デジタルFDMを介して第1のアグリゲートされた信号を生成するために複数の第1のワイヤレスチャネル信号をアグリゲートする。第1のワイヤレスチャネル信号は、重複しない第1の周波数帯域中の第1のアグリゲートされた信号中に配置される。各重複しない第1の周波数帯域は第1の帯域幅と中心周波数とを有する。各それぞれの中心周波数は最低中心周波数の奇数整数倍である。チャネルアグリゲーションは、以下の図18に関連して説明するのと同様のFFTベースおよびIFFTベースの機構を採用することによって、デジタル領域において実施され得る。代替的に、チャネルアグリゲーションは、Liuに記載されているのと同様の機構を採用することによってアナログ領域において実施され得る。ステップ1620において、第1のアグリゲートされた信号を第1の被変調信号に変換する。ステップ1630において、第1の被変調信号をワイヤレスフロントホールリンクに送信する。例えば、ワイヤレスフロントホールリンクがリンク530、630などのワイヤレスフロントホール光リンクであるとき、第1の被変調信号は、アグリゲートされた信号を光キャリア上に変調することによって発生される光信号である。代替的に、ワイヤレスフロントホールリンクは、ステップ1620および1630において異なるタイプの信号変換、変調、および送信が実施され得るように、ケーブルリンクまたは自由空間マイクロ波リンクであり得る。
【００８８】
図17は、本開示の別の実施形態によるチャネルをアグリゲートする方法1700を示すフローチャートである。方法1700は、RRU510、610などのRRUと、BBU521、620などのBBUとによって実装され得る。ステップ1710において、複数の周波数信号を生成するために複数のワイヤレスチャネルに関連する複数の信号に対して複数のFFTを実施する。例えば、RRUにおいて、信号は、アンテナ542、642などのアンテナから受信されるUL RF信号であり、実装を簡略化するためにIF帯域に周波数ダウンコンバートされ得る。BBUにおいて、信号は、ワイヤレスチャネルに宛てられたDL BB信号である。異なるFFTのサイズは、上記で説明したようにワイヤレスチャネルのBWに応じて変化し得ることに留意されたい。
【００８９】
ステップ1720において、チャネルマッピングされた信号を生成するために周波数信号を所定の周波数帯域にマッピングする。チャネルマッピングされた信号は、1の奇数整数倍を有する最低中心周波数の奇数整数倍であるそれぞれの中心周波数を有する、重複しない周波数帯域を含む。ステップ1730において、複素共役を実施することによってチャネルマッピングされた信号のための画像信号を発生する。例えば、画像信号は、直流において折り畳まれるチャネルマッピングされた信号のスペクトル鏡像である。ステップ1740において、共役対称信号を生成するために、合成された周波数信号に画像信号を加算する。
【００９０】
ステップ1750において、時間信号を生成するために共役対称信号に対してIFFTを実施する。例えば、IFFTサイズはFFTサイズの各々よりも大きく、高いASRで動作し、IFFTサイズ、FFT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のIFFT点に対応するように選択される。ステップ1760において、アグリゲートされた信号を生成するために時間信号に対してOSを実施する。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いて最低中心周波数の奇数整数倍である中心周波数をもつ重複しない周波数帯域中で搬送される。OSは、時間信号の開始においてではなく時間信号のほぼ中心においてサンプルを抽出することによって実施され得る。例えば、IFFTサイズがMであり、OSの重複長さがLであるとき、抽出されるべきサンプルの数は約M−Lであり得る。ステップ1730および1740における共役対称信号の発生により、時間信号は、IM方式などの光変調方式が光伝送のために採用され得るように実数値信号になることが可能になる。ステップ1730および1740は、他の光変調方式では随意であり得る。
【００９１】
図18は、光信号またはRF信号を送信または受信する任意のデバイスであり得る、ワイヤレスフロントホールトランシーバユニット1800の一実施形態の概略図である。例えば、トランシーバユニット1800は、ワイヤレスフロントホール通信システム500、600などのワイヤレスフロントホール通信システム中のRRU510、610またはBBU520、620などの光通信デバイス中に位置し得る。トランシーバユニット1800はまた、説明した方式のいずれかを実装またはサポートし得る。「トランシーバユニット」という用語が広い範囲のデバイスを包含し、トランシーバユニット1800がそれの一例であるにすぎないことを当業者は認識されよう。トランシーバユニット1800は、説明の明快のために含まれるが、決して本開示の適用例を特定のトランシーバユニット実施形態またはトランシーバユニット実施形態のクラスに限定するものではない。本開示で説明する特徴および方法の少なくともいくつかは、トランシーバユニット1800などのネットワーク装置または構成要素において実装され得る。例えば、本開示中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ように設置されたソフトウェアを使用して実装され得る。図18に示されているように、トランシーバユニット1800は複数のフロントエンド1810を備え得る。フロントエンド1810は光フロントエンドおよび／またはRFフロントエンドを備え得る。例えば、光フロントエンドは、光フロントエンド655および665と同様であり得、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ける送信のために電気信号を光信号に変換し、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、E／O構成要素および／またはO／E構成要素を備え得る。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／またはRRHI511などのRFインターフェースを備え得る。処理ユニット1830が、複数のDAC1840およびADC1850を介してフロントエンド1810に結合され得る。例えば、DAC1840は、DAC413および613、ならびに／あるいは高速DAC653および／または663と同様であり得る。ADC1850は、ADC414および614、ならびに／あるいは高速ADC654および／または664と同様であり得る。DAC1840は、処理ユニット1830によって発生されたデジタル電気信号を、フロントエンド1810に供給され得るアナログ電気信号に変換し得る。ADC1850は、フロントエンド1810から受信されたアナログ電気信号を、処理ユニット1830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では、ADC1850およびDAC1840は処理ユニット1830に組み込まれ得る。処理ユニット1830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、1つまたは複数のプロセッサを備え得る。処理ユニット1830は、説明した方式を実装し得る、チャネルアグリゲーションモジュール1833とチャネルデアグリゲーションモジュール1834とを備え得る。代替実施形態では、チャネルアグリゲーションモジュール1833およびチャネルデアグリゲーションモジュール1834は、処理ユニット1830によって実行され得る、メモリモジュール1832に記憶された命令として実装され得る。メモリモジュール1832は、��ンテンツを一時的に記憶するためのキャッシュ、例えば、ランダムアクセスメモリ（RAM）を備え得る。さらに、メモリモジュール1832は、比較的より長くコンテンツを記憶するための長期記憶装置、例えば、読取り専用メモリ（ROM）を備え得る。例えば、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、またはそれらの組合せを含み得る。
【００９２】
実行可能な命令をトランシーバユニット1800上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1830および／またはメモリモジュール1832のうちの少なくとも1つは変更され、それにより、トランシーバユニット1800は、本開示によって教示される新規の機能を有する特定の機械または装置、例えば、マルチコア転送アーキテクチャに部分的に変換されることを理解されたい。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ルールによってハードウェア実装形態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技術にとって基本的である。概念をソフトウェアにおいて実装すること対ハードウェアにおいて実装することの間の決定は、典型的には、ソフトウェア領域からハードウェア領域に変換することに関与する何らかの問題というよりむしろ、設計の安定性、製作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との考慮によって決まる。概して、頻繁な変更をさらに受ける設計は、ハードウェア実装形態をリスピンすることはソフトウェア設計をリスピンすることよりも費用がかかるので、ソフトウェアにおいて実装されることを選好され得る。概して、大量に製作されることになる安定している設計は、大きい製作ランのためにハードウェア実装形態がソフトウェア実装形態よりもあまり費用がかからないことがあるので、ハードウェアにおいて、例えばASICにおいて実装されることを選好され得る。しばしば、設計は、ソフトウェア形態で開発およびテストされ、後で、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するASICにおいて等価なハードウェア実装形態に変換されることがある。新しいASICによって制御される機械が特定の機械または装置であるのと同じ様式で、同様に、実行可能な命令でプログラムおよび／またはロードされたコンピュータは、特定の機械または装置と見なされ得る。
【００９３】
本開示のいずれの処理も、コンピュータシステム中のプロセッサ（例えば、コンピュータシステム内の汎用中央処理ユニット（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を理解されたい。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するコンピュータまたはモバイルデバイスに提供され得る。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中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記憶媒体を含む。非一時的コンピュータ可読媒体の例は、（フロッピーディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブなどの）磁気記憶媒体、光磁気記憶媒体（例えば、光磁気ディスク）、コンパクトディスク読取り専用メモリ（CD−ROM）、記録可能コンパクトディスク（CD−R）、再書込み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）、ならびに（マスクROM、プログラマブルROM（PROM）、消去可能PROM）、フラッシュROM、およびRAMなどの）半導体メモリを含む。コンピュータプログラム製品はまた、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、ワイヤード通信回線（例えば、電線、および光ファイバ）またはワイヤレス通信回線を介してプログラムをコンピュータに提供することができる。
【００９４】
本開示ではいくつかの実施形態が提供されたが、開示されるシステムおよび方法は、本開示の趣旨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において実施され得ることを理解されたい。本例は限定的ではなく例示的であると見なされるべきであり、本明細書に与えられた詳細に限定されることは意図されない。例えば、様々な要素または構成要素が別のシステムにおいて組み合わされるかまたは組み込まれることがあり、あるいはいくつかの特徴が省略されるかまたは実装されないことがある。
【００９５】
さらに、様々な実施形態において個別または別個のものとして説明および図示された技法、システム、サブシステム、および方法は、本開示の範囲から逸脱することなく他のシステム、モジュール、技法、または方法と組み合わされるかまたは組み込まれ得る。互いに結合もしくは直接結合されるかまたは通信しているものとして図示または説明された他の項目は、電気的か、機械的か、または他の方法かにかかわらず、何らか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して間接的に結合されるかまたは通信していることがある。変更、置換、および改変の他の例は、当業者によって確認可能であり、本明細書で開示される趣旨および範囲から逸脱することなく行われ得る。
【符号の説明】
【００９６】
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  アナログデジタル変換器（ADC）
113  デジタルアナログ変換器（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  ギガビットイーサネット（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  中央局（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  リモートアクセスユニット（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  共通公衆無線インターフェース（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
322  RFフロントエンド
330  リンク
341  セルタワー
342  アンテナ
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  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
543  リンク
550  コアネットワーク
560  バックホールリンク
600  ワイヤレスフロントホール通信システム
610  RRU
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、デジタルチャネルデアグリゲータ
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
671  UL経路
672  DL経路
681  UL経路
682  DL経路
700  チャネルアグリゲーションユニット
710  高速フーリエ変換（FFT）ユニット
717  PA
720  チャネルマッパー
730  信号画像発生器
740  逆FFT（IFFT）ユニット
750  重複セーブ（OS）ユニット
800  チャネルデアグリゲーションユニット
810  FFTユニット
820  チャネルデマッパー
840  IFFTユニット
850  OSユニット
900  ワイヤレスフロントホール通信システム
911  チャネルアグリゲーションDSPユニット
912  DAC
913  PA
914  DML
940  可変光減衰器（VOA）
951  デアグリゲーションDSPユニット
952  ADC
953  PA
954  アバランシェフォトダイオード（APD）
1015  グラフ
1025  グラフ
1030  コンスタレーションプロット
1035  コンスタレーションプロット
1100  チャネルマッピング方式
1171  奇数チャネル
1172  偶数チャネル
1173  奇数チャネル
1174  偶数チャネル
1175  奇数チャネル
1176  偶数チャネル
1177  奇数チャネル
1178  偶数チャネル
1187  チャネルアグリゲータ
1189  チャネルデアグリゲータ
1191  信号
1193  信号
1195  信号
1197  信号
1199  信号
1210  グラフ
1220  グラフ
1230  コンスタレーションプロット
1300  チャネルマッピング方式
1301  信号
1303  信号
1307  信号
1309  信号
1320  チャネルアグリゲータ
1330  チャネルデアグリゲータ
1340  偶数チャネル
1341  奇数チャネル
1342  偶数チャネル
1343  奇数チャネル
1344  偶数チャネル
1345  奇数チャネル
1400  アンダーサンプリング方式
1402  サブキャリアスペクトル
1404  サブキャリアスペクトル
1406  サブキャリアスペクトル
1408  サブキャリアスペクトル
1410  スペクトル
1510  グラフ
1520  グラフ
1600  方法
1700  方法
1800  ワイヤレスフロントホールトランシーバユニット
1810  フロントエンド
1830  処理ユニット
1832  メモリモジュール
1833  チャネルアグリゲーションモジュール
1834  チャネルデアグリゲーションモジュール
1840  DAC
1850  ADC
2130  SSMF
【図１】
2017539133.tif 000009
【図２】
2017539133.tif 000010
【図３】
2017539133.tif 000011
【図４】
2017539133.tif 000012
【図５】
2017539133.tif 000013
【図６】
2017539133.tif 000014
【図７】
2017539133.tif 000015
【図８】
2017539133.tif 000016
【図９】
2017539133.tif 000017
【図１０Ａ】
2017539133.tif 000018
【図１０Ｂ】
2017539133.tif 000019
【図１０Ｃ】
2017539133.tif 000020
【図１１】
2017539133.tif 000021
【図１２Ａ】
2017539133.tif 000022
【図１２Ｂ】
2017539133.tif 000023
【図１２Ｃ】
2017539133.tif 000024
【図１３】
2017539133.tif 000025
【図１４】
2017539133.tif 000026
【図１５】
2017539133.tif 000027
【図１６】
2017539133.tif 000028
【図１７】
2017539133.tif 000029
【図１８】
2017539133.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月9日(2017.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前記方法は、
デジタル周波数領域マッピング（FDM）を介して第1のアグリゲートされた信号を生成するために複数の第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であって、前記第1のワイヤレスチャネル信号が、重複しない第1の周波数帯域中の前記第1のアグリゲートされた信号中に配置され、各重複しない第1の周波数帯域が第1の帯域幅と中心周波数とを有し、各それぞれの中心周波数が最低中心周波数の奇数整数倍である、ステップと、
前記第1のアグリゲートされた信号を第1の被変調信号に変換するステップと、
前記第1の被変調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の帯域幅は、最大帯域幅をもつ前記ワイヤレス信号のサンプリングレート（SR）である、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記第1のアグリゲートされた信号をアンダーサンプリングするステップをさらに含む、請求項1から2のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
デジタルアナログ変換器（DAC）によって、（Nmax＋2）倍の前記第1の帯域幅であるサンプリングレートで前記第1のアグリゲートされた信号をサンプリングするステップをさらに含み、Nmaxは最高中心周波数奇数チャネルのチャネルインデックスである、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
最低の第1の周波数帯域の前記中心周波数の前記奇数整数倍は1の値を有する、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
デアグリゲーションユニットによって、前記アンダーサンプリングされた第1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、前記ワイヤレスフロントホールユニットはデアグリゲーションユニットを備える、ステップをさらに含む、請求項3に記載の方法。
【請求項７】
前記デアグリゲーションユニットによって、前記アンダーサンプリングされた第1のアグリゲートされた信号を複数のベースバンド信号にデアグリゲートするステップをさらに含む、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
第2の周波数帯域のセットをアップサンプリングするステップと、
前記最低中心周波数の偶数整数倍である中心周波数を有する前記第2の周波数帯域の各々を除去するために第2の周波数帯域の前記セットをフィルタ処理するステップと
によって前記第1の周波数帯域を発生するステップをさらに含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記ワイヤレスフロントホールユニットはベースバンドユニット（BBU）であり、前記第1のワイヤレスチャネル信号はワイヤレスダウンリンク（DL）チャネル信号を含み、前記方法は、ベースバンド（BB）中に前記第1のワイヤレスチャネル信号を発生するステップをさらに含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
直接変調されたレーザー（DML）を用いて前記第1の被変調信号を発生するステップをさらに含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
ワイヤレスアップリンク信号を受信するように構成された光フロントエンドと、
前記光フロントエンドに結合され、アグリゲートされた信号を生成するためにデジタル周波数領域マッピング（FDM）を介して前記ワイヤレス信号をアグリゲートするように構成されたチャネルアグリゲーションユニットと
を備えるワイヤレスフロントホールユニットであって、
前記ワイヤレス信号は、周波数帯域中の前記アグリゲートされた信号中に配置され、
各周波数帯域は第1の帯域幅と中心周波数とを有し、
各中心周波数は最低中心周波数の奇数整数倍である、
ワイヤレスフロントホールユニット。
【請求項１２】
前記第1の帯域幅は、最大帯域幅をもつ前記ワイヤレス信号のサンプリングレート（SR）である、請求項11に記載のワイヤレスフロントホールユニット。
【請求項１３】
前記チャネルアグリゲーションユニットは、前記アグリゲートされた信号をアンダーサンプリングするようにさらに構成された、請求項11から12のいずれか一項に記載のワイヤレスフロントホールユニット。
【請求項１４】
（Nmax＋2）倍の前記第1の帯域幅であるレートで前記アグリゲートされた信号をサンプリングするように構成されたデジタルアナログ変換器（DAC）をさらに備え、Nmaxは最高周波数奇数チャネルのチャネルインデックスである、請求項13に記載のワイヤレスフロントホールユニット。
【請求項１５】
複数のアグリゲートされたワイヤレス信号を含むアグリゲートされた信号を受信するように構成された受信機であって、前記ワイヤレス信号は、周波数帯域中の前記アグリゲートされた信号中に配置され、各周波数帯域は第1の帯域幅と中心周波数とを有し、各中心周波数は最低中心周波数の奇数整数倍である、受信機と、
前記受信機に結合されたデアグリゲーションユニットであって、
チャネルマップを決定することと、
前記ワイヤレス信号を生成するために前記チャネルマップに基づいて前記アグリゲートされた信号をデアグリゲートすることと
を行うように構成されたデアグリゲーションユニットと
を備えるワイヤレスフロントホールユニット。
【国際調査報告】
2017539133.tif 000031
2017539133.tif 000032