(57)【要約】  本出願は、BFのパワー分割挿入損失を低減し、パワー分割ネットワークと各ベースバンドポート−アンテナユニットチャネルとの間の電磁干渉を回避するための、BFにおける重み割当てのための方法および装置を提供する。本出願の実施形態における装置は、M個の光搬送波モジュールと、M個の電気光学変調モジュールと、M個の光時間遅延モジュールと、分配波長分割マルチプレクサWDMと、N個の光電変換モジュールと、k＊N個のアンテナユニットを有するアンテナアレイとを含み、k、M、およびNは1以上の整数である。光搬送波モジュールは、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成するよう構成される。電気光学変調モジュールは、変調された光信号を得るために、電気信号を光搬送波上に変調するよう構成される。光時間遅延モジュールは、変調された光信号に対して時間遅延調整を行うよう構成される。分配WDMは、N個の経路の光サブ信号を得るために、時間遅延調整を受ける変調された光信号の波長に基づいて分配を行うよう構成される。光電変換モジュールは、N個の経路の光サブ信号をN個の経路の電気サブ信号に変換するよう構成される。アンテナアレイは、N個の経路の無線周波数電気信号に基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するよう構成される。
2020511061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
M個の光搬送波モジュールと、M個の電気光学変調モジュールと、M個の光時間遅延モジュールと、分配波長分割マルチプレクサWDMと、N個の光電変換モジュールと、k＊N個のアンテナユニットを有するアンテナアレイとを含み、k、M、およびNは1以上の整数である、ビームフォーミングBFにおける重み割当てのための装置であって、
前記光搬送波モジュールは、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成するよう構成され、
前記電気光学変調モジュールは、変調された光信号を得るために、電気信号を前記光搬送波上に変調し、前記電気信号はベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、または無線周波数電気信号であるよう構成され、
前記光時間遅延モジュールは、前記変調された光信号に対して時間遅延調整を行うよう構成され、
前記分配WDMは、N個の経路の光サブ信号を得るために、前記時間遅延調整を受ける前記変調された光信号の波長に基づいて分配を行うよう構成され、
前記光電変換モジュールは、前記N個の経路の光サブ信号をN個の経路の電気サブ信号に変換し、前記電気サブ信号は、ベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、または無線周波数電気信号であり、
前記N個の経路の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、前記N個の経路の電気サブ信号は、N個の経路の無線周波数電気信号を得るためにアップコンバートされるよう構成され、
前記アンテナアレイは、前記N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相の重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するよう構成される、
装置。
【請求項２】
前記アンテナアレイは、前記調整可能な方向を有する前記複数のビームを形成するために、前記N個の経路の無線周波数電気信号の前記振幅および位相重み付けに基づいて、前記k＊N個のアンテナユニットを使用することによって、前記N個の経路の無線周波数電気信号をそれぞれ放射する、
請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記光搬送波モジュールは、合成WDMとN個の波長可変レーザとを含み、前記N個の波長可変レーザのプリセットされた波長は互いに異なり、
前記波長可変レーザは、光波を生成するよう構成され、
前記合成WDMは、前記光搬送波を得るために、異なる波長を有するN個の光波を合成するよう構成される、
請求項1に記載の装置。
【請求項４】
前記光搬送波モジュールは、波長可変レーザと、光サーキュレータと、光共振マイクロキャビティとを含み、
前記波長可変レーザは、プリセットされた単一波長の光波を生成するよう構成され、
前記光サーキュレータは、前記光波を前記光共振マイクロキャビティへ送信し、前記光共振マイクロキャビティへ入力された前記光波が反射されて前記波長可変レーザへ戻されるのを防止するよう構成され、
前記光共振マイクロキャビティは、等間隔のN個の異なる波長を有する前記光搬送波を取得するために、前記入力光波について共振を生成するよう構成される、
請求項1に記載の装置。
【請求項５】
前記N個の経路の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、前記装置は、局部発振器LOとN個のミキサMixerとをさらに含み、
前記LOは、局部発振器信号を生成するよう構成され、
前記N個のMixerは、N個の経路の無線周波数信号を得るために、前記局部発振器信号に基づいて前記N個の経路のベースバンド電気信号または中間周波数電気信号をそれぞれアップコンバートするよう構成される、
請求項1から4のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記装置は、N個の電力増幅器PAをさらに含み、
前記N個のPAは、前記N個の経路の無線周波数電気信号に対してパワー増幅をそれぞれ行うよう構成される、
請求項5に記載の装置。
【請求項７】
前記光時間遅延モジュールは、電気スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニット、光スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニット、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニット、または空間的光経路切替えに基づく実時間遅延ユニットである、請求項6に記載の装置。
【請求項８】
前記電気光学変調モジュールは、マッハツェンダー型電気光学変調器MZMであり、前記光時間遅延モジュールは、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットである、請求項7に記載の装置。
【請求項９】
前記電気光学変調モジュールは、位相電気光学変調器PMであり、前記光時間遅延モジュールは、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットであり、前記光電変換モジュールは、マッハツェンダー干渉計MZIとデュアルバランス型光検出器とを含む、請求項7に記載の装置。
【請求項１０】
ビームフォーミングBFにおける重み割当てのための装置に適用される、BFにおける重み割当てのための方法であって、前記装置は、M個の光搬送波モジュールと、M個の電気光学変調モジュールと、M個の光時間遅延モジュールと、分配波長分割マルチプレクサWDMと、N個の光電変換モジュールと、k＊N個のアンテナユニットを有するアンテナアレイとを含み、k、M、およびNは1以上の整数であり、前記方法は、
前記光搬送波モジュールによって、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成するステップと、
前記電気光学変調モジュールによって、変調された光信号を得るために、電気信号を前記光搬送波上に変調するステップであって、前記電気信号はベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、または無線周波数電気信号である、ステップと、
前記光時間遅延モジュールによって、前記変調された光信号に対して時間遅延調整を行うステップと、
前記分配WDMによって、N個の経路の光サブ信号を得るために、前記時間遅延調整を受ける前記変調された光信号の波長に基づいて分配を行うステップと、
前記光電変換モジュールによって、前記N個の経路の光サブ信号をN個の経路の電気サブ信号に変換するステップであって、前記電気サブ信号は、ベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、または無線周波数電気信号であり、
前記N個の経路の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、前記N個の経路の電気サブ信号は、N個の経路の無線周波数電気信号を得るためにアップコンバートされる、ステップと、
前記アンテナアレイによって、前記N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相の重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するステップと
を含む、方法。
【請求項１１】
前記アンテナアレイによって、前記N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成する前記ステップは、
前記アンテナアレイによって、前記調整可能な方向を有する前記複数のビームを形成するために、前記N個の経路の無線周波数電気信号の前記振幅および位相重み付けに基づいて、前記k＊N個のアンテナユニットを使用することによって、前記N個の経路の無線周波数電気信号をそれぞれ放射するステップ
を含む、請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
前記光搬送波モジュールは、合成WDMとN個の波長可変レーザとを含み、前記N個の波長可変レーザのプリセットされた波長は互いに異なり、
前記光搬送波モジュールによって、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成する前記ステップは、
前記N個の波長可変レーザのそれぞれによって、異なる波長を有するN個の光波を得るために、光波を生成するステップと、
前記合成WDMによって、光搬送波を得るために、前記異なる波長を有する前記N個の光波を合成するステップと
を含む、請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
前記光搬送波モジュールは、波長可変レーザと、光サーキュレータと、光共振マイクロキャビティとを含み、
前記光搬送波モジュールによって、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成する前記ステップは、
前記波長可変レーザによって、プリセットされた単一波長の光波を生成するステップと、
前記光サーキュレータによって、前記光波を前記光共振マイクロキャビティへ送信するステップ、および前記光共振マイクロキャビティへ入力された前記光波が反射されて前記波長可変レーザへ戻されるのを防止するステップと、
前記光共振マイクロキャビティによって、等間隔のN個の異なる波長を有する光搬送波を得るために、前記入力光波について共振を生成するステップと
を含む、請求項11に記載の方法。
【請求項１４】
前記N個の経路の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、前記装置は、局部発振器LOとN個のミキサMixerとをさらに含み、
N個の経路の無線周波数電気信号を得るために、前記N個の経路の電気サブ信号がアップコンバートされることは、
前記LOによって、局部発振器信号を生成するステップと、
前記N個のMixerによって、N個の経路の無線周波数電気信号を得るために、前記局部発振器信号に基づいて前記N個の経路のベースバンド電気信号または中間周波数電気信号をそれぞれアップコンバートするステップと
を含む、請求項10から13のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記装置は、N個の電力増幅器PAをさらに含み、
前記アンテナアレイによって、前記N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成する前記ステップの前に、前記方法は、
前記N個のPAによって、前記N個の経路の無線周波数電気信号に対してパワー増幅をそれぞれ行うステップ
をさらに含む、請求項14に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、2017年2月22日に中国特許庁に出願された「ビームフォーミングBFにおける重み割当てのための方法および装置」なる名称の、中国特許出願第201710096070．5に基づく優先権を主張し、その全体が、参照により組み込まれる。
【０００２】
本出願は、通信技術の分野に関し、詳細には、ビームフォーミング（Beamforming、BF）における重み割当てのための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
高周波帯域には多くの帯域幅リソースがあるため、データレートを増加させるために5G移動通信における高周波帯域の使用が検討されている。たとえば、5G移動通信におけるアクセスシステムまたはバックホールシステムでの、15GHz、28GHz、38GHz、60GHz、73GHzなどのセンチメートル波帯およびミリ波帯の両方の使用が検討されている。より高い帯域幅を提供する能力に加えて、高周波帯域は非常に小さな波長をさらに有し、信号を送信するために使用されるアンテナユニットはサイズが小さい。したがって、複数のアンテナユニットがトランシーバに統合されることができる。しかし、3GHzよりも低い低周波帯域と比較して、センチメートル波およびミリ波の伝送損失は大きすぎる。
【０００４】
BFは、高周波伝送損失を低減するための主要な技術的方法の1つである。指向性ビームを実施するために複数のアンテナユニットがアレイを構成し、それによってトランシーバアンテナのゲインおよび受信信号パワーを増加させる。現在、一般的なBF方法は、デジタルBF（Digital Beamforming、DBF）およびハイブリッドBF（Hybrid Beamforming、HBF）を含む。ベースバンドポート、アナログデジタルコンバータ（Digital to Analog Converter、ADC）、デジタルアナログコンバータ（Digital to Analog Converter、DAC）、およびトランシーバユニット（Transmission Receiver Unit、TRU）の数の低減により、HBFを使用することによって、複雑さ、コストおよび消費電力が低減され、HBFは徐々に高周波帯域のための主流のソリューションとなっている。既存のHBFアーキテクチャは、1．サブアレイ接続BFおよびフル接続BFを主に含む。サブアレイ接続BFアーキテクチャは図1に示されている。1つのアンテナサブアレイが1つのベースバンドポートに接続されている。たとえば、ベースバンドポート1のベースバンド電気信号は、低域通過フィルタ（Low Pass Filter、LPF）および増幅器（Amplifier、AMP）を通った後、パワー分割ネットワークを使用することによって、複数経路の中間周波数信号に分割される。複数経路の中間周波数信号は、ミキサ（Mixer）を介してアップコンバートされ、無線周波数電気信号に変換される。あるいは、ベースバンド電気信号は無線周波数電気信号に直接変換され、無線周波数電気信号は、パワー増幅を受けた後、指向性ビームの形で送信される。同様に、ベースバンドポート2のベースバンド電気信号に対して同じ処理が行われる。従来のフル接続BFアーキテクチャが図2に示されている。各ベースバンドポートは、すべてのアンテナサブアレイに接続されている。たとえば、ベースバンドポート1および2のベースバンド電気信号は、LPFおよびAMPを介して中間周波数電気信号に変換され、次いで中間周波数電気信号は、Mixerを介して無線周波数電気信号にアップコンバートされる。あるいは、ベースバンド電気信号は無線周波数電気信号に直接変換され、次いで無線周波数電気信号は、パワー分割ネットワークを使用することによって、複数経路の無線周波数電気サブ信号に分割される。アンテナユニットに到達する前に、複数経路の無線周波数電気サブ信号は、コンバイナを使用することによって合成され、次いでアンテナアレイ内のすべてのアンテナユニットを使用することによって送信される必要がある。
【０００５】
しかしながら、サブアレイ接続HBFアーキテクチャでは、各ベースバンドポートが1つのアンテナサブアレイのみに接続されており、各アンテナユニットのゲインが完全に使用されることができないため、サブアレイ接続HBFアーキテクチャの容量は、フル接続HBFアーキテクチャの容量よりも少ない。さらに、従来のフル接続HBFアーキテクチャが比較的多くのアンテナユニットを含むとき、比較的多くのパワースプリッタが必要とされる。たとえば、4個のベースバンドポートと128個のアンテナユニットとの場合、4＊127個のパワースプリッタと3＊128個のコンバイナが必要とされる。コンバイナは一種のパワースプリッタであるため、パワースプリッタの数は最大892に達する。パワースプリッタによって生ずるパワー分割挿入損失は7dBに達し、合成挿入損失は2dBに達する。さらに、パワー分割ネットワークは複雑である。その結果、パワー分割ネットワークと各ベースバンドポート−アンテナユニットチャネルとの間の電磁干渉は深刻である。
【発明の概要】
【０００６】
本出願は、BFのパワー分割挿入損失を低減し、パワー分割ネットワークと各ベースバンドポート−アンテナユニットチャネルとの間の電磁干渉を回避するための、BFにおける重み割当てのための方法および装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本出願の第1の態様は、BFにおける重み割当てのための装置を提供する。装置は、M個の光搬送波モジュールと、M個の電気光学変調モジュールと、M個の光時間遅延モジュールと、分配WDMと、N個の光電変換モジュールと、k＊N個のアンテナユニットを有するアンテナアレイとを含み、k、M、およびNは1以上の整数であり、
光搬送波モジュールは、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成するよう構成され、
電気光学変調モジュールは、変調された光信号を得るために、電気信号を前記光搬送波上に変調し、電気信号はベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、または無線周波数電気信号である、よう構成され、
光時間遅延モジュールは、変調された光信号に対して時間遅延調整を行うよう構成され、
分配WDMは、N個の経路の光サブ信号を得るために、時間遅延調整を受ける変調された光信号の波長に基づいて分配を行うよう構成され、
光電変換モジュールは、N個の経路の光サブ信号をN個の経路の電気サブ信号に変換し、電気サブ信号は、ベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、または無線周波数電気信号であり、
N個の経路の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、N個の経路の電気サブ信号は、N個の経路の無線周波数電気信号を得るためにアップコンバートされる、よう構成され、
アンテナアレイは、N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相の重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するよう構成される。
【０００８】
高周波で動作する移動通信システムでは、通信デバイスのトランシーバは複数のアンテナユニットを統合し得る。既存の移動通信規格では、情報が送信されるとき、複数のアンテナユニットを使用することによってアレイを形成することによって指向性ビームが実施される必要がある。本出願における装置は、M個の光搬送波モジュールと、M個の電気光学変調モジュールと、M個の光時間遅延モジュールと、分配WDMと、N個の光電変換モジュールと、k＊N個のアンテナユニットを有するアンテナアレイとを含み、k、M、およびNは1以上の整数である。光搬送波モジュールは、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成する。電気光学変調モジュールは、変調された光信号を得るために、電気信号を光搬送波上に変調し、電気信号は、ベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、および無線周波数電気信号、のうちの1つであり得る。電気信号の具体的な種類は、本出願における装置によって得られる電気信号の前の処理方法に依存する。第1の方法では、ベースバンドモジュールは、ベースバンド電気信号を直接出力する。第2の方法では、ベースバンドモジュールがベースバンド電気信号を出力した後、ベースバンド電気信号は、Mixerを介して中間周波数電気信号にアップコンバートされる。第3の方法では、ベースバンドモジュールがベースバンド電気信号を出力した後、ベースバンド電気信号は、Mixerを介して無線周波数電気信号にアップコンバートされる。変調された光搬送波を得た後、光時間遅延モジュールは、変調された光信号に対して時間遅延調整を行い、分配WDMは、時間遅延調整を受けた変調された光信号の波長に基づいて分配を行う。光搬送波がN個の異なる波長を有するので、N個の経路の光サブ信号を得るために、変調された光信号は分割される。光電変換モジュールは、N個の経路の光サブ信号をN個の経路の電気サブ信号に変換し、電気サブ信号がベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、それとも無線周波数電気信号であるかは、電気光学変調モジュールによって受信される電気信号に依存する。N個の経路の電気サブ信号が無線周波数電気信号である場合、アンテナアレイは、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するために、N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、N個の経路の無線周波数電気信号を放射する。アンテナアレイは無線周波数電気信号のみを放射することができるので、N個の経路の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号である場合、N個の経路の無線周波数電気信号を得るために、N個の経路の電気サブ信号は、アップコンバートされる必要がある。次いで、アンテナアレイは、N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成する。アンテナアレイのk＊N個のアンテナユニットのすべてまたは一部は、N個の経路の無線周波数電気信号を放射するよう構成され、それによって電気信号のビーム伝送を実施する。1つの電気信号は、ベースバンドモジュールの1つのベースバンドポートのポート電気信号に対応することが知られており、各電気信号はそのように実施される。既存の従来のフル接続BFと比較すると、このソリューションでは、電気信号に対して光時間遅延処理��行われる。したがって、パワースプリッタはWDMの分配機能と置き換えられ、WDMの数が明らかに低減される。たとえば、4個のベースバンドポートと128個のアンテナユニットとの場合、従来のフル接続BFでは、分配機能を有する508個のパワースプリッタが必要とされ、パワー分割挿入損失は7dBに達し、一方このソリューションでは、分配機能を実施するために1つのWDMのみが必要とされ、WDMの挿入損失は、通常0．5dBである。パワー分割挿入損失が明らかに低減されることを知ることができる。さらに、電気信号の光電気変換は、従来のフル接続BFにおける、パワー分割ネットワークと各ベースバンドポート−アンテナユニットチャネルとの間の電磁干渉を効果的に回避することができる。
【０００９】
本出願の第1の態様を参照しつつ、本出願の第1の態様の第1の実施態様では、アンテナアレイは、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するために、N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、k＊N個のアンテナユニットを使用することによって、N個の経路の無線周波数電気信号をそれぞれ放射する。
【００１０】
本出願の第1の態様では、アンテナアレイ内のk＊N個のアンテナユニットのすべてまたは一部は、N個の経路の無線周波数電気信号を放射するよう構成されることができる。この実施形態では、アンテナアレイ内のk＊N個のアンテナユニットのすべてが、N個の経路の無線周波数電気信号を放射するために使用される必要がある。放射は、N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づく。したがって、複数の方向のビームが形成されることができる。既存のサブアレイ接続BFと比較すると、このソリューションでは、アンテナアレイ内のすべてのアンテナユニットが使用され、アンテナアレイ内のアンテナユニットのゲインがフルに使用され、それによって能力を向上させる。
【００１１】
本出願の第1の態様の第1の実施態様を参照しつつ、本出願の第1の態様の第2の実施態様では、光搬送波モジュールは、合成WDMとN個の波長可変レーザとを含み、N個の波長可変レーザのプリセットされた波長は互いに異なり、
波長可変レーザは、光波を生成するよう構成され、
合成WDMは、光搬送波を得るために、異なる波長を有するN個の光波を合成するよう構成される。
【００１２】
光搬送波モジュールは、合成WDMとN個の波長可変レーザとを具体的に含み得る。N個の波長可変レーザはプリセットされ、波長可変レーザのプリセットされた波長は、予めセットされ得る。さらに、プリセットされた波長は互いに異なる。具体的な実施プロセスでは、波長可変レーザは、生成された光波の波長を調整によってさらに変化させ得る。N個の波長可変レーザが、異なる波長を有するN個の独立した光波を生成した後、合成を通じてN個の波長の光搬送波を得るために、光波に対して波長分割多重化を行うため、合成WDMがさらに必要とされる。したがって、1つの分配WDMについて、M個の合成WDMが追加される必要がさらにある。4個のベースバンドポートと128個のアンテナユニットとの場合、このソリューションには4個の合成WDMが存在する。従来のフル接続BFにおける384個のコンバイナと比較して、結合損失は、従来のフル接続BFにおける結合損失よりも明らかに少ない。
【００１３】
本出願の第1の態様の第1の実施態様を参照しつつ、本出願の第1の態様の第3の実施態様では、光搬送波モジュールは、波長可変レーザと、光サーキュレータと、光共振マイクロキャビティとを含み、
波長可変レーザは、プリセットされた単一波長の光波を生成するよう構成され、
光サーキュレータは、光波を光共振マイクロキャビティへ送信し、光共振マイクロキャビティへ入力された光波が反射されて波長可変レーザへ戻されるのを防止するよう構成され、
光共振マイクロキャビティは、等間隔のN個の異なる波長を有する光搬送波を得るために、入力光波について共振を生成するよう構成される。
【００１４】
光搬送波モジュールは、波長可変レーザと、光サーキュレータと、光共振マイクロキャビティとを具体的に含む。単一の波長を生成することができる波長可変レーザは予めセットされ、波長可変レーザの波長は予めセットされ得る。具体的な実施プロセスでは、波長可変レーザは、生成された光波の波長を調整によってさらに変化させ得る。波長可変レーザが、プリセットされた波長の光波を生成した後、光サーキュレータは、光共振マイクロキャビティに光波を送信し、光共振マイクロキャビティへ入力された光波が反射されて波長可変レーザへ戻されるのを防止する。光共振マイクロキャビティは、入力光波について共振を生成し、等間隔のN個の異なる波長を有する光搬送波を出力する。1つの分配WDMについて、追加のWDMが追加される必要はなく、結合損失は従来のフル接続BFにおける結合損失より明らかに少ない。
【００１５】
本出願の第1の態様、第1の態様の第1の実施態様、第1の態様の第2の実施態様、または第1の態様の第3の実施態様を参照しつつ、本出願の第1の態様の第4の実施態様では、N個の経路の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、装置は、LOとN個のMixerとをさらに含み、
LOは、局部発振器信号を生成するよう構成され、
N個のMixerは、N個の経路の無線周波数電気信号を得るために、局部発振器信号に基づいてN個の経路の電気サブ信号をアップコンバートするよう構成される。
【００１６】
電気信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、N個の経路の電気サブ信号は、本質的に、ベースバンド電気信号または中間周波数電気信号である。アンテナアレイがN個の経路の電気サブ信号を放射できるようにするためには、N個の経路の電気サブ信号は、N個の経路の無線周波数電気信号にそれぞれ変換される必要がある。具体的なプロセスは、局部発振器（Local Oscillator、LO）が局部発振器信号を生成し、次いで、N個の経路の無線周波数信号を得るために、Mixerが、局部発振器信号を使用することによって、N個の経路の電気サブ信号をアップコンバートし、および変調することである。このようにして、N個の経路の電気サブ信号は、アップコンバートされ、および変調された後、アンテナアレイを使用することによって送信されることができる。
【００１７】
本出願の第1の態様の第4の実施態様を参照しつつ、本出願の第1の態様の第5の実施態様では、装置はN個のPAをさらに含み、
N個のPAは、N個の経路の無線周波数電気信号に対してパワー増幅をそれぞれ行うよう構成される。
【００１８】
アンテナアレイが信号を送信する前に、信号の伝播減衰などの問題を考慮して、パワー増幅が行われる必要がある。したがって、各経路の無線周波数電気信号がアンテナユニットによって送信される前に、電力増幅器（Power amplifier、PA）を使用することによってパワー増幅が行われる必要がある。次いで、k＊N個のアンテナユニットを使用することによって、N個の経路の無線周波数電気信号がそれぞれ送信される。
【００１９】
本出願の第1の態様の第4の実施態様を参照しつつ、本出願の第1の態様の第5の実施態様では、光時間遅延モジュールは、電気スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニット、光スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニット、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニット、または空間的光経路切替えに基づく実時間遅延ユニットである。
【００２０】
光実時間遅延ユニットが低損失、電磁干渉なし、超広帯域などの利点を有することを考慮して、光時間遅延モジュールは、光実時間遅延ユニットを使用する。現在、電気スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニット、光スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニット、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニット、空間的光経路切替えに基づく実時間遅延ユニットなどの、多くの一般的な光実時間遅延ユニットが存在する。電気スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニットの原理は次のとおりであり、すなわち、光信号は光実時間遅延（OTTD）ユニットを通過し、OTTDは、時間遅延の要件に基づいて、光信号に対して時間遅延処理を行うために、電気スイッチを使用することによって、異なる長さの光ファイバリングを選択する。光スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニットの原理は、電気スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニットの原理と類似している。違いは、光スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニットが、光スイッチに基づいて、異なる長さの光ファイバリングを選択するということにある。線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットの原理は次のとおりであり、すなわち、光信号は、反射のための線形チャープファイバグレーティングを通過し、ここで、異なる波長は、異なる反射経路長をもたらし、異なる時間遅延をさらにもたらす。空間的光経路切替えに基づく実時間遅延ユニットの原理は次のとおりであり、すなわち、光信号は、空間において光が反射される回数を変化させるために、制御可能なミラーを通過し、その結果、光信号が異なる光経路を通過するときに異なる時間遅延が実施される。
【００２１】
本出願の第1の態様の第5の実施態様を参照しつつ、本出願の第1の態様の第6の実施態様では、電気光学変調モジュールは、MZMであり、光時間遅延モジュールは、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットである。
【００２２】
具体的な実施の際、マッハツェンダー型電気光学変調器（Mach‐Zehnder Modulator、MZM）は、比較的高い帯域幅と比較的高い光パワーを有する信号を処理することができ、波長に関係のない変調機能を有し、変調性能をより良好に制御して光強度および位相を変調することができ、40Gbit／sよりも高い高データレートで変調を実施することができ、多くの高度な光変調フォーマットの生成基盤となる。したがって、MZMが、電気光学変調モジュールとして使用され得る。しかしながら、MZMは非線形の位相変調スペクトルを有するので、光時間遅延処理の際、光時間遅延モジュールとして線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットが使用される必要がある。
【００２３】
本出願の第1の態様の第5の実施態様を参照しつつ、本出願の第1の態様の第7の実施態様では、電気光学変調モジュールは、PMであり、光時間遅延モジュールは、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットであり、光電変換モジュールは、MZIとデュアルバランス型光検出器とを含む。
【００２４】
具体的な実施の際、位相電気光学変調器（Phase Modulator、PM）が、電気光学変調モジュールとして使用され得る。電気信号が光信号に変換されるとき、光強度を考慮せずに位相のみが考慮されるので、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットは、光時間遅延モジュールとして使用される。光信号が電気信号に変換されるとき、光位相信号を光強度信号に変換するためにマッハツェンダー干渉計（Mach‐Zehnder Interferometer、MZI）が最初に使用され、次いで、光強度信号を電気信号に変換し、およびノイズをキャンセルするために、デュアルバランス型光検出器が使用される。
【００２５】
本出願の第2の態様は、BFにおける重み割当てのための装置に適用される、BFにおける重み割当てのための方法を提供する。装置は、M個の光搬送波モジュールと、M個の電気光学変調モジュールと、M個の光時間遅延モジュールと、分配WDMと、N個の光電変換モジュールと、k＊N個のアンテナユニットを有するアンテナアレイとを含み、k、M、およびNは1以上の整数である。方法は、
光搬送波モジュールによって、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成するステップと、
電気光学変調モジュールによって、変調された光信号を得るために、電気信号を光搬送波上に変調するステップであって、電気信号はベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、または無線周波数電気信号である、ステップと、
光時間遅延モジュールによって、変調された光信号に対して時間遅延調整を行うステップと、
分配WDMによって、N個の経路の光サブ信号を得るために、時間遅延調整を受ける変調された光信号の波長に基づいて分割を行うステップと、
光電変換モジュールによって、N個の経路の光サブ信号をN個の経路の電気サブ信号に変換するステップであって、
N個の経路の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、N個の経路の電気サブ信号は、N個の経路の無線周波数電気信号を得るためにアップコンバートされる、ステップと、
アンテナアレイによって、N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相の重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するステップとを含む。
【００２６】
高周波で動作する移動通信システムでは、通信デバイスのトランシーバは複数のアンテナユニットを統合し得る。既存の移動通信規格では、情報が送信されるとき、複数のアンテナユニットを使用することによってアレイを形成することによって指向性ビームが実施される必要がある。本出願における装置は、M個の光搬送波モジュールと、M個の電気光学変調モジュールと、M個の光時間遅延モジュールと、分配WDMと、N個の光電変換モジュールと、k＊N個のアンテナユニットを有するアンテナアレイとを含み、k、M、およびNは1以上の整数である。光搬送波モジュールは、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成する。電気光学変調モジュールは、変調された光信号を得るために、電気信号を光搬送波上に変調し、電気信号は、ベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、および無線周波数電気信号、のうちの1つであり得る。電気信号の具体的な種類は、本出願における装置によって得られる電気信号の前の処理方法に依存する。第1の方法では、ベースバンドモジュールは、ベースバンド電気信号を直接出力する。第2の方法では、ベースバンドモジュールがベースバンド電気信号を出力した後、ベースバンド電気信号は、Mixerを介して中間周波数電気信号にアップコンバートされる。第3の方法では、ベースバンドモジュールがベースバンド電気信号を出力した後、ベースバンド電気信号は、Mixerを介して無線周波数電気信号にアップコンバートされる。変調された光搬送波を得た後、光時間遅延モジュールは、変調された光信号に対して時間遅延調整を行い、分配WDMは、時間遅延調整を受けた変調された光信号の波長に基づいて分配を行う。光搬送波がN個の異なる波長を有するので、N個の経路の光サブ信号を得るために、変調された光信号は分配される。光電変換モジュールは、N個の経路の光サブ信号をN個の経路の電気サブ信号に変換し、電気サブ信号がベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、それとも無線周波数電気信号であるかは、電気光学変調モジュールによって受信される電気信号に依存する。N個の経路の電気サブ信号が無線周波数電気信号である場合、アンテナアレイは、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するために、N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、N個の経路の無線周波数電気信号を放射する。アンテナアレイは無線周波数電気信号のみを放射することができるので、N個の経路の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号である場合、N個の経路の無線周波数電気信号を得るために、N個の経路の電気サブ信号は、アップコンバートされる必要がある。次いで、アンテナアレイは、N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成する。アンテナアレイのk＊N個のアンテナユニットのすべてまたは一部は、N個の経路の無線周波数電気信号を放射するよう構成され、それによって電気信号のビーム伝送を実施する。1つの電気信号は、ベースバンドモジュールの1つのベースバンドポートのポート電気信号に対応することが知られており、各電気信号はそのように実施される。既存の従来のフル接続BFと比較すると、このソリューションでは、電気信号に対して光時間遅延処理��行われる。したがって、パワースプリッタは、WDMの分配機能と置き換えられ、数が明らかに低減される。たとえば、4個のベースバンドポートと128個のアンテナユニットとの場合、従来のフル接続BFでは、分配機能を有する508個のパワースプリッタが必要とされ、パワー分割挿入損失は7dBに達し、一方このソリューションでは、分配機能を実施するために1つのWDMのみが必要とされ、WDMの挿入損失は、通常0．5dBである。BFにおける重み割当てのための装置のパワー分割挿入損失が明らかに低減されることを知ることができる。さらに、電気信号の光電気変換は、従来のフル接続BFにおける、パワー分割ネットワークと各ベースバンドポート−アンテナユニットチャネルとの間の電磁干渉を効果的に回避することができる。
【００２７】
本出願の第2の態様を参照しつつ、本出願の第2の態様の第1の実施態様では、アンテナアレイによって、N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するステップは、
アンテナアレイによって、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するために、N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、k＊N個のアンテナユニットを使用することによって、N個の経路の無線周波数電気信号をそれぞれ放射するステップを含む。
【００２８】
本出願の第2の態様では、アンテナアレイ内のk＊N個のアンテナユニットのすべてまたは一部は、N個の経路の無線周波数電気信号を放射するよう構成されることができる。この実施形態では、アンテナアレイ内のk＊N個のアンテナユニットのすべてが、N個の経路の無線周波数電気信号を放射するために使用される必要がある。放射は、N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づく。したがって、複数の方向のビームが形成されることができる。既存のサブアレイ接続BFと比較すると、このソリューションでは、アンテナアレイ内のすべてのアンテナユニットが使用され、アンテナアレイ内のアンテナユニットのゲインがフルに使用され、それによって容量を向上させる。
【００２９】
本出願の第2の態様の第1の実施態様を参照しつつ、本出願の第2の態様の第2の実施態様では、光搬送波モジュールは、合成WDMとN個の波長可変レーザとを含み、N個の波長可変レーザのプリセットされた波長は互いに異なり、
光搬送波モジュールによって、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成するステップは、
N個の波長可変レーザのそれぞれによって、異なる波長を有するN個の光波を得るために、光波を生成するステップと、
合成WDMによって、光搬送波を得るために、異なる波長を有するN個の光波を合成するステップとを含む。
【００３０】
本出願の第2の態様で述べられたN個の波長の光搬送波を光搬送波モジュールによって生成する具体的なプロセスは、次のとおりであり、すなわち、N個の波長可変レーザはプリセットされ、波長可変レーザのプリセットされた波長は、予めセットされ得る。さらに、プリセットされた波長は互いに異なる。具体的な実施プロセスでは、波長可変レーザは、生成された光波の波長を調整によってさらに変化させ得る。N個の波長可変レーザが、異なる波長を有するN個の独立した光波を生成した後、合成を介してN個の波長の光搬送波を得るために、光波に対して波長分割多重化を行うため、合成WDMがさらに必要とされる。したがって、1つの分配WDMについて、M個の合成WDMが追加される必要がさらにある。4個のベースバンドポートと128個のアンテナユニットとの場合、このソリューションでは4個の合成WDMのみが必要とされる。従来のフル接続BFにおける384個のコンバイナと比較して、結合損失は、従来のフル接続BFにおける結合損失よりも明らかに少ない。
【００３１】
本出願の第2の態様の第1の実施態様を参照しつつ、本出願の第2の態様の第3の実施態様では、光搬送波モジュールは、波長可変レーザと、光サーキュレータと、光共振マイクロキャビティとを含み、
光搬送波モジュールによって、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成するステップは、
波長可変レーザによって、プリセットされた単一波長の光波を生成するステップと、
光サーキュレータによって、光波を光共振マイクロキャビティへ送信するステップ、および光共振マイクロキャビティへ入力された光波が反射されて波長可変レーザへ戻されるのを防止するステップと、
光共振マイクロキャビティによって、等間隔のN個の異なる波長を有する光搬送波を得るために、入力光波について共振を生成するステップとを含む。
【００３２】
本出願の第2の態様で述べられたN個の波長の光搬送波を光搬送波モジュールによって生成するステップは、波長可変レーザ、光サーキュレータ、および光共振マイクロキャビティを使用することによって実施され得る。波長可変レーザはプリセットされ、波長可変レーザのプリセットされた波長は、予めセットされ得る。具体的な実施プロセスでは、波長可変レーザは、生成された光波の波長を調整によってさらに変化させ得る。波長可変レーザが、プリセットされた単一波長の光波を生成した後、光サーキュレータは、光共振マイクロキャビティに光波を送信し、光共振マイクロキャビティへ入力された光波が反射されて波長可変レーザへ戻されるのを防止する。光共振マイクロキャビティは、入力光波について共振を生成し、等間隔のN個の異なる波長を有する光搬送波を出力する。1つの分配WDMについて、WDMが追加される必要はなく、結合損失は従来のフル接続BFにおける結合損失より明らかに少ない。
【００３３】
本出願の第2の態様、第2の態様の第1の実施態様、第2の態様の第2の実施態様、または第2の態様の第3の実施態様を参照しつつ、第2の態様の第4の実施態様では、N個の経路の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、装置は、LOとN個のMixerとをさらに含み、
N個の経路の無線周波数電気信号を得るために、N個の経路の電気サブ信号がアップコンバートされることは、
LOによって、局部発振器信号を生成するステップと、
N個のMixerによって、N個の経路の無線周波数電気信号を得るために、局部発振器信号に基づいてN個の経路の電気信号をアップコンバートするステップとを含む。
【００３４】
電気信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、N個の経路の電気サブ信号は、本質的に、ベースバンド電気信号または中間周波数電気信号である。アンテナアレイがN個の経路の電気サブ信号を放射できるようにするためには、N個の経路の電気サブ信号は、N個の経路の無線周波数電気信号にそれぞれ変換される必要がある。具体的なプロセスは、LOが局部発振器信号を生成し、次いで、N個の経路の無線周波数信号を得るために、Mixerが、局部発振器信号を使用することによって、N個の経路の電気サブ信号のアップコンバートし、および変調することである。このようにして、N個の経路の電気サブ信号は、アップコンバートされ、および変調された後、アンテナアレイを使用することによって送信されることができる。
【００３５】
本出願の第2の態様の第4の実施態様を参照しつつ、本出願の第2の態様の第5の実施態様では、装置は、N個の電力増幅器PAをさらに含み、
アンテナアレイによって、N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するステップの前に、方法は、
N個のPAによって、N個の経路の無線周波数電気信号に対してパワー増幅をそれぞれ行うステップをさらに含む。
【００３６】
アンテナアレイが信号を送信する前に、信号の伝播減衰などの問題を考慮して、パワー増幅が行われる必要がある。したがって、各経路の無線周波数電気信号が送信される前に、PAを使用することによってパワー増幅が行われる必要がある。次いで、k＊N個のアンテナユニットを使用することによって、N個の経路の無線周波数電気信号がそれぞれ送信される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】既存のサブアレイ接続BFの概略構造図である。
【図２】従来のフル接続BFの概略構造図である。
【図３】本出願に係る、BFにおける重み割当てのための装置の一実施形態の概略構造図である。
【図４】本出願に係る、BFにおける重み割当てのための装置の他の実施形態の概略構造図である。
【図５】本出願に係る、BFにおける重み割当てのための装置のさらに他の実施形態の概略構造図である。
【図６】本出願に係る、BFにおける重み割当てのための装置のさらに他の実施形態の概略構造図である。
【図７】本出願に係る、BFにおける重み割当てのための装置のさらに他の実施形態の概略構造図である。
【図８】本出願に係る、BFにおける重み割当てのための方法の一実施形態の概略フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本出願は、BFのパワー分割挿入損失を低減し、パワー分割ネットワークと各ベースバンドポート−アンテナユニットチャネルとの間の電磁干渉を回避するための、BFにおける重み割当てのための方法および装置を提供する。
【００３９】
本出願における技術的ソリューションは、本出願の添付図面を参照しつつ以下に明確かつ完全に説明される。
【００４０】
まず、本出願において使用されるシステムアーキテクチャまたはシナリオが簡単に説明される。
【００４１】
高周波帯域には多くの帯域幅リソースがあるので、データレートを増加させるために5G移動通信における高周波帯域の使用が検討されている。たとえば、5G移動通信におけるアクセスシステムまたはバックホールシステムでの、15GHz、28GHz、38GHz、60GHz、73GHzなどのセンチメートル波帯およびミリ波帯の両方の使用が検討されている。より高い帯域幅を提供する能力に加えて、高周波帯域は非常に小さな波長をさらに有し、信号を送信するよう構成されるアンテナユニットはサイズが小さい。したがって、トランシーバは、複数のアンテナユニットを統合し得る。しかしながら、3GHz未満の低周波帯域と比較して、センチメートル波およびミリ波の伝送損失は大きすぎる。
【００４２】
高周波伝送損失を低減するためには、通常、トランシーバの電力増幅器の出力パワーおよびトランシーバのアンテナゲインが増加される必要がある。高周波用に使用されるアンテナユニットはサイズが小さいので、指向性ビームを実施するために複数のアンテナユニットがアレイを形成する。これにより、トランシーバアンテナのゲインおよび受信信号パワーを増加させることができる。この方法は、ビームフォーミングとも称される。ビームフォーミングは、高周波伝送損失を低減するための主要な技術的方法の1つである。高いハードウェアコスト、ベースバンド計算の高度な複雑度、DBFの高消費電力、などの欠点を考慮して、高周波帯域のための主流のソリューションとなり、かつ、その複雑さ、コスト、および消費電力が徐々に低減される、BFのみが本出願において考慮される。BFでは、各無線周波数チャネル信号の振幅および位相は、移相シフタの移相シフト値、時間遅延ユニットの時間遅延値、または可変ゲイン増幅器のゲイン値を調整することによって調整され、それによって、ビーム方向を変化させる。
【００４３】
図2に示される既存の従来のフル接続BFアーキテクチャでは、各ベースバンドポートはすべてのアンテナサブアレイに接続される。たとえば、ベースバンドポート1および2から出力されたベースバンド電気信号は、LPFおよびAMPを介して中間周波数電気信号に変換され、次いで中間周波数電気信号は、Mixerを介して無線周波数電気信号にアップコンバートされる。パワー分割ネットワークでは、1xNパワースプリッタを使用することによる分配を介して、2個の経路の無線周波数電気信号が得られる必要がある。アンテナサブアレイ1では、ベースバンドポート1からの1つの経路の無線周波数電気信号とベースバンドポート2からの1つの経路の無線周波数電気信号とを合成するために、コンバイナが使用される必要がある。図1に示されるサブアレイ接続BFと比較して、既存の従来のフル接続BFアーキテクチャは、同じアレイサイズと同じベースバンドポートの場合にアンテナアレイのゲインをより有効に活用する。しかしながら、多くのパワースプリッタが存在し、比較的大きな挿入損失と複雑なパワー分割ネットワークとをもたらし、ベースバンドポート−アンテナユニットチャネルに電磁干渉を引き起こす。詳細は次の表1に示される。
【００４４】
【表１】
2020511061.tif 000003
【００４５】
表1から、従来のフル接続BFでは、4個のベースバンドポートと128個のアンテナサブアレイとの場合、4＊127個のパワースプリッタと3＊128個のコンバイナとが必要とされることを知ることができる。コンバイナは一種のパワースプリッタであるため、パワースプリッタの数は最大892に達する。パワースプリッタによって引き起こされるパワー分割挿入損失は7dBに達し、合成挿入損失は2dBに達する。
【００４６】
従来のフル接続BFによって引き起こされる、多くのパワースプリッタ、大きな挿入損失、パワー分割ネットワークと各ベースバンドポート−アンテナサブアレイチャネルとの間の深刻な電磁干渉、などの問題を解決するために、本出願は、光時間遅延を使用するフル接続BFを提供する。以下は、本出願におけるフル接続BFを実施するための装置を詳細にまず説明する。
【００４７】
図3を参照すると、本出願の一実施形態は、BFにおける重み割当てのための装置であって、
M個の光搬送波モジュール301と、M個の電気光学変調モジュール302と、M個の光時間遅延モジュール303と、分配WDM304と、N個の光電変換モジュール305と、k＊N個のアンテナユニットを有するアンテナアレイ306とを含み、k、M、およびNは1以上の整数である、装置を提供する。
【００４８】
光搬送波モジュール301は、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成するよう構成される。
【００４９】
電気光学変調モジュール302は、変調された光信号を得るために、電気信号を、光搬送波モジュール301によって生成された光搬送波上に変調し、電気信号は、ベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、または無線周波数電気信号であるよう構成される。
【００５０】
光時間遅延モジュール303は、電気光学変調モジュール302によって生成された変調された光信号に対して時間遅延調整を行うよう構成される。
【００５１】
分配WDM304は、N個の経路の光サブ信号を得るために、光時間遅延モジュール303によって時間遅延調整が行われた変調された光信号の波長に基づいて分配を行うよう構成される。
【００５２】
光電変換モジュール305は、分配WDM304によって得られたN個の経路の光サブ信号をN個の経路の電気サブ信号に変換するよう構成される。
【００５３】
分配WDM304によって得られたN個の経路の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、N個の経路の無線周波数電気信号を得るために、N個の経路の電気サブ信号は、アップコンバートされる。
【００５４】
アンテナアレイ306は、N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するよう構成される。
【００５５】
本願のこの実施形態では、高周波で動作する移動通信システムにおいて、通信デバイスのトランシーバは複数のアンテナユニットを統合し得る。既存の移動通信規格では、情報が送信されるとき、複数のアンテナユニットを使用することによってアレイを形成することによって指向性ビームが実施される必要がある。BFにおける重み割当てのための装置は、M個の光搬送波モジュール301と、M個の電気光学変調モジュール302と、M個の光時間遅延モジュール303と、分配WDM304と、N個の光電変換モジュール305と、k＊N個のアンテナユニットを有するアンテナアレイ306とを含み、k、M、およびNは1以上の整数である。
【００５６】
光搬送波モジュール301は、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成する。電気光学変調モジュール302は、変調された光信号を得るために、電気信号を光搬送波上に変調し、電気信号は、ベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、および無線周波数電気信号、のうちの1つであり得る。電気信号の具体的な種類は、電気光学変調モジュール302によって受信される電気信号の前の処理方法に依存する。つまり、電気信号がどのようにして得られるかが決定される。第1の方法では、電気信号はベースバンド電気信号である。この場合、電気信号は、ベースバンドポートを使用することによってベースバンドモジュールによって直接出力され、ベースバンドモジュールは、本出願における装置に統合されてもされなくてもよく、1つのベースバンドポートが1つの電気光学変調モジュール302に接続される、ということを示している。第2の方法では、電気信号は中間周波数電気信号である。この場合、ベースバンドモジュールがベースバンド電気信号を出力した後、ベースバンド電気信号はMixerを介してアップコンバートされ、その結果、ベースバンド電気信号は、中間周波数電気信号に変わる。第3の方法では、電気信号は無線周波数電気信号である。ベースバンドモジュールがベースバンド電気信号を出力した後、ベースバンド電気信号はMixerを介してアップコンバートされ、その結果、ベースバンド電気信号は、無線周波数電気信号に変わる。
【００５７】
電気光学変調モジュール302が変調された光搬送波を得た後、光時間遅延モジュール303は、変調された光信号に対して時間遅延調整を行い、分配WDM304は、時間遅延調整を受けた変調された光信号の波長に基づいて分配を行う。光搬送波がN個の異なる波長を有するので、N個の経路の光サブ信号を得るために、変調された光信号は分配される。光電変換モジュール305は、N個の経路の光サブ信号をN個の経路の電気サブ信号に変換し、電気サブ信号がベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、それとも無線周波数電気信号であるかは、電気光学変調モジュール302によって受信される電気信号に依存する。N個の経路の電気サブ信号が無線周波数電気信号である場合、アンテナアレイ306は、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するために、N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、N個の経路の無線周波数電気信号を放射する。アンテナアレイ306は無線周波数電気信号のみを放射することができるので、N個の経路の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号である場合、N個の経路の無線周波数電気信号を得るために、N個の経路の電気サブ信号は、アップコンバートされる必要がある。次いで、アンテナアレイ306は、N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成する。アンテナアレイ306のk＊N個のアンテナユニットのすべてまたは一部は、N個の経路の無線周波数電気信号を放射するよう構成され、それによって電気信号のビーム伝送を実施する。1つの電気信号は、ベースバンドモジュールの1つのベースバンドポートのポート電気信号に対応することが知られており、各電気信号はそのように実施される。
【００５８】
結論として、既存の従来のフル接続BFと比較すると、このソリューションでは、電気信号に対して光時間遅延処理が行われる。したがって、パワースプリッタは、WDMの分配機能と置き換えられ、数が明らかに低減される。たとえば、4個のベースバンドポートと128個のアンテナユニットとの場合、従来のフル接続BFでは、分配機能を有する508個のパワースプリッタが必要とされ、パワー分割挿入損失は7dBに達し、一方このソリューションでは、分配機能を実施するために1つのWDMのみが必要とされ、WDMの挿入損失は、通常0．5dBである。パワー分割挿入損失が明らかに低減されることを知ることができる。さらに、電気信号の光電気変換は、従来のフル接続BFにおける、パワー分割ネットワークと各ベースバンドポート−アンテナユニットチャネルとの間の電磁干渉を効果的に回避することができる。
【００５９】
任意選択的に、本出願のいくつかの実施形態では、アンテナアレイ306は、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するために、N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、k＊N個のアンテナユニットを使用することによって、N個の経路の無線周波数電気信号をそれぞれ放射する。
【００６０】
この実施形態では、アンテナアレイ306内のk＊N個のアンテナユニットのすべてが、N個の経路の無線周波数電気信号を放射するために使用される必要がある。放射は、N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づく。したがって、複数の方向のビームが形成されることができる。既存のサブアレイ接続BFと比較すると、このソリューションでは、アンテナアレイ306内のすべてのアンテナユニットが使用され、アンテナアレイ306内のアンテナユニットのゲインが完全に使用され、それによって容量を向上させる。
【００６１】
任意選択的に、図4に示されるように、本出願のいくつかの実施形態では、光搬送波モジュール301は、合成WDM402とN個の波長可変レーザ401とを含み、N個の波長可変レーザ401のプリセットされた波長は互いに異なる。
【００６２】
波長可変レーザ401は、光波を生成するよう構成される。
【００６３】
合成WDM402は、光搬送波を得るために、N個の波長可変レーザ401によって生成された異なる波長を有するN個の光波を合成するよう構成される。
【００６４】
この実施形態では、光搬送波モジュール301は、合成WDM402とN個の波長可変レーザ401とを具体的に含み得る。波長可変レーザ401のプリセットされた波長は予めセットされ得、プリセットされた波長は互いに異なる。具体的な実施プロセスでは、波長可変レーザ401は、生成された光波の波長を調整によってさらに変化させ得る。N個の波長可変レーザ401が、異なる波長を有するN個の独立した光波を生成した後、合成WDM402は、合成によってN個の波長の光搬送波を得るために、光波に対して波長分割多重化を行う必要がさらにある。したがって、このソリューションでは、1つの分配WDM305について、M個の合成WDM402が追加される必要がある。4個のベースバンドポートと128個のアンテナユニットとの場合、このソリューションでは4個の合成WDM402が必要とされる。従来のフル接続BFにおける384個のコンバイナと比較して、結合損失は、従来のフル接続BFにおける結合損失よりも明らかに少ない。
【００６５】
任意選択的に、図5に示されるように、本出願のいくつかの実施形態では、光搬送波モジュール301は、波長可変レーザ501と、光サーキュレータ502と、光共振マイクロキャビティ503とを含む。
【００６６】
波長可変レーザ501は、プリセットされた単一波長の光波を生成するよう構成される。
【００６７】
光サーキュレータ502は、波長可変レーザ501によって生成された光波を光共振マイクロキャビティ503へ送信し、光共振マイクロキャビティ503へ入力された光波が反射されて波長可変レーザ501へ戻されるのを防止するよう構成される。
【００６８】
光共振マイクロキャビティ503は、等間隔のN個の異なる波長を有する光搬送波を得るために、入力光波について共振を生成するよう構成される。
【００６９】
この実施形態では、波長可変レーザ501はプリセットされ、波長可変レーザ501のプリセットされた波長は、予めセットされ得る。具体的な実施プロセスでは、波長可変レーザ501は、生成された光波の波長を調整によってさらに変化させ得る。波長可変レーザ501が、プリセットされた単一波長の光波を生成した後、光サーキュレータ502は、光共振マイクロキャビティに光波を送信し、光共振マイクロキャビティへ入力された光波が反射されて波長可変レーザ501へ戻されるのを防止する。光共振マイクロキャビティ503は、等間隔のN個の異なる波長を有する光搬送波を得るために、入力光波について共振を生成する。このソリューションでは、1つの分配WDM305について、合成のために追加のWDMが追加される必要はない。4個のベースバンドポートと128個アンテナユニットとの場合、従来のフル接続BFにおける384個のコンバイナと比較して、結合損失は、従来のフル接続BFの結合損失よりも明らかに少ない。
【００７０】
任意選択的に、図6に示されるように、本出願のいくつかの実施形態では、N個の経路の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、装置はLO601とN個のMixer602とをさらに含む。
【００７１】
LO601は、局部発振器信号を生成するよう構成される。
【００７２】
N個のMixer602は、N個の経路の無線周波数信号を得るために、局部発振器信号に基づいてN個の経路の電気信号をアップコンバートするよう構成される。
【００７３】
この実施形態では、電気信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、N個の経路の電気サブ信号は、本質的に、ベースバンド電気信号または中間周波数電気信号である。アンテナアレイ306がN個の経路の電気サブ信号を放射できるようにするためには、N個の経路の電気サブ信号は、N個の経路の無線周波数電気信号にそれぞれ変換される必要がある。具体的なプロセスは、LO601が局部発振器信号を生成し、次いで、N個の経路の無線周波数信号を得るために、Mixer602が、局部発振器信号を使用することによって、N個の経路の電気サブ信号をアップコンバートし、および変調することである。このようにして、N個の経路の電気サブ信号は、アップコンバートされ、および変調された後、アンテナアレイ306を使用することによって送信されることができる。
【００７４】
任意選択的に、本出願のいくつかの実施形態では、装置はN個のPAをさらに含む。
【００７５】
N個のPAは、N個の経路の無線周波数電気信号に対してパワー増幅をそれぞれ行うよう構成される。
【００７６】
この実施形態では、アンテナアレイ306がN個の経路の無線周波数電気信号を送信する前に、信号の伝播減衰などの問題を考慮して、パワー増幅が行われる必要がある。したがって、各経路の無線周波数電気信号がアンテナユニットによって送信される前に、PAを使用することによってパワー増幅が行われる必要がある。次いで、k＊N個のアンテナユニットを使用することによって、N個の経路の電気信号がそれぞれ送信される。
【００７７】
任意選択的に、本出願のいくつかの実施形態では、光時間遅延モジュール304は、電気スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニット、光スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニット、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニット、または空間的光経路切替えに基づく実時間遅延ユニットである。
【００７８】
この実施形態では、光実時間遅延時間ユニット304が低損失、電磁干渉なし、超広帯域などの利点を有することを考慮して、光時間遅延モジュール304は、光実時間遅延ユニットを使用する。現在、電気スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニット、光スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニット、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニット、空間的光経路切替えに基づく実時間遅延ユニットなどの、多くの一般的な光実時間遅延ユニットが存在する。電気スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニットの原理は次のとおりであり、すなわち、光信号はOTTDを通過し、OTTDは、時間遅延の要件に基づいて、光信号に対して時間遅延処理を行うために、電気スイッチを使用することによって、異なる長さの光ファイバリングを選択する。光スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニットの原理は、電気スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニットの原理と類似している。違いは、光スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニットが、光スイッチに基づいて、異なる長さの光ファイバリングを選択するということにある。線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットの原理は次のとおりであり、すなわち、光信号は、反射のための線形チャープファイバグレーティングを通過し、ここで、異なる波長は、異なる反射経路長をもたらし、異なる時間遅延をさらにもたらす。空間的光経路切替えに基づく実時間遅延ユニットの原理は次のとおりであり、すなわち、光信号は、空間において光が反射される回数を変化させるために、制御可能なミラーを通過し、その結果、光信号が異なる光経路を通過するときに異なる時間遅延が実施される。
【００７９】
任意選択的に、本出願のいくつかの実施形態では、電気光学変調モジュール302は、MZMであり、光時間遅延モジュール303は、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットである。
【００８０】
この実施形態では、具体的な実施の際、MZMは、比較的高い帯域幅と比較的高い光パワーを有する信号を処理することができ、波長に関係のない変調機能を持ち、変調性能をより良好に制御して光強度と位相を変調することができ、40Gbit／sよりも高い高データレートで変調を実施することができ、多くの高度な光変調フォーマットの生成基盤となる。したがって、MZMは、電気光学変調モジュール302として使用され得る。しかしながら、MZMは非線形の位相変調スペクトルを有するので、光時間遅延処理の際、光時間遅延モジュール303として線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットが使用される必要がある。
【００８１】
任意選択的に、図7に示されるように、本出願のいくつかの実施形態では、電気光学変調モジュール302は、PMであり、光時間遅延モジュール303は、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットであり、光電変換モジュール305は、MZI 701とデュアルバランス型光検出器702とを含む。
【００８２】
この実施形態では、具体的な実施の際、PMは、電気光学変調モジュール302として使用され得る。電気信号が光信号に変換されるとき、光強度を考慮せずに位相のみが考慮されるので、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットは、光時間遅延モジュール303として使用される。光信号が電気信号に変換されるとき、光位相信号を光強度信号に変換するためにMZI701が最初に使用され、次いで、光強度信号を電気信号に変換し、およびノイズをキャンセルするために、デュアルバランス型光検出器702が使用され、それによって光信号を電気信号に変換する。
【００８３】
前述の装置の実施形態では、実際の適用の際、ベースバンドモジュールは、装置のベースバンドプロセッサであり得ることが留意されるべきである。あるいは、信号発生器は、信号をベースバンドモジュールへ送信し、その結果、信号は、ポート電気信号へ処理される。詳細は限定されない。
【００８４】
前述の実施形態は、本出願における、BFにおける重み割当てのための装置を説明する。以下では、装置に適用される、BFにおける重み割当ての方法が、一実施形態を使用することによって詳細に説明される。
【００８５】
図8を参照すると、本出願の一実施形態は、図3に示されるBFにおける重み割当てのための装置に適用される、BFにおける重み割当てのための方法を提供する。この方法は以下のステップを含む。
【００８６】
801．光搬送波モジュールは、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成する。
【００８７】
この実施形態では、BFにおける重み割当てのための装置は、M個の光搬送波モジュールと、M個の電気光学変調モジュールと、M個の光時間遅延モジュールと、分配WDMと、N個の光電変換モジュールと、k＊N個のアンテナユニットを有するアンテナアレイとを含み、k、M、およびNは1以上の整数である。アンテナアレイに接続されたN個の光電変換モジュールが存在するので、光搬送波モジュールによって生成される光搬送波は、N個の異なる波長を有する必要がある。
【００８８】
802．電気光学変調モジュールは、変調された光信号を得るために、電気信号を光搬送波上に変調する。
【００８９】
この実施形態では、電気光学変調モジュール302は、変調された光信号を得るために、電気信号を光搬送波上に変調し、電気信号は、ベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、および無線周波数電気信号、のうちの1つであり得る。電気信号の具体的な種類は、電気光学変調モジュールによって受信される電気信号の前の処理方法に依存する。つまり、電気信号がどのようにして得られるかが決定される。第1の方法では、電気信号はベースバンド電気信号である。この場合、電気信号は、ベースバンドポートを使用することによってベースバンドモジュールによって直接出力され、ベースバンドモジュールは、本出願における装置に統合されてもされなくてもよく、1つのベースバンドポートが1つの電気光学変調モジュールに接続される、ということを示している。第2の方法では、電気信号は中間周波数電気信号である。この場合、ベースバンドモジュールがベースバンド電気信号を出力した後、ベースバンド電気信号はMixerを介してアップコンバートされ、その結果、ベースバンド電気信号は、中間周波数電気信号に変わる。第3の方法では、電気信号は無線周波数電気信号である。ベースバンドモジュールがベースバンド電気信号を出力した後、ベースバンド電気信号はMixerを介してアップコンバートされ、その結果、ベースバンド電気信号は、無線周波数電気信号に変わる。光搬送波がN個の異なる波長を有するので、変調された光信号もN個の異なる波長を有する。
【００９０】
803．光時間遅延モジュールは、変調された光信号に対して時間遅延調整を行う。
【００９１】
この実施形態では、光時間遅延モジュールは、電気光学変調モジュールによって出力された変調された光信号に対して時間遅延調整を行う。変調された光信号がN個の異なる波長を有するので、光時間遅延モジュールが、時間遅延の要件に基づいて、電気スイッチまたは光スイッチを使用することによって、異なる長さの光ファイバリングを選択する限り、変調された光信号は、光時間遅延モジュールを通過するときに異なる程度に時間遅延されることができる。
【００９２】
804．分配WDMは、N個の経路の光サブ信号を得るために、時間遅延調整を受ける変調された光信号の波長に基づいて分配を行う。
【００９３】
この実施形態では、時間遅延調整を受ける変調された光信号が分配WDMを通過するとき、変調された光信号がN個の異なる波長を有するので、分配WDMは、波長分割多重化を介して、N個の異なる波長の変調された光信号を異なる波長を有するN個の経路の光サブ信号に分配する。
【００９４】
805．光電変換モジュールは、N個の経路の光サブ信号をN個の経路の電気サブ信号に変換し、N個の経路の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、N個の経路の無線周波数電気信号を得るために、N個の経路の電気サブ信号はアップコンバートされる。
【００９５】
この実施形態では、N個の経路の光サブ信号のすべてが光信号であるので、アンテナアレイは、N個の経路の光サブ信号を送信することができない。この場合、光電変換モジュールは、N個の経路の光サブ信号をN個の経路の電気サブ信号にそれぞれ変調する必要がある。電気サブ信号がベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、それとも無線周波数電気信号であるかは、ステップ802において電気光学変調モジュールによって受信される電気信号に依存する。N個の経路の電気サブ信号が無線周波数電気信号である場合、N個の経路の電気サブ信号は、処理される必要はない。アンテナアレイは無線周波数電気信号のみを放射することができるので、N個の経路の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号である場合、N個の経路の電気サブ信号は、N個の経路の無線周波数電気信号にアップコンバートされる必要がある。
【００９６】
806．アンテナアレイは、N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成する。
【００９７】
この実施形態では、アンテナアレイのk＊N個のアンテナユニットのすべてまたは一部は、N個の経路の無線周波数電気信号を放射するよう構成され、それによって、電気信号のビーム伝送を実施し、および調整可能な方向を有する複数のビームを形成する。具体的な実施の際、通常、電気信号に対してパワー増幅が行われる必要がさらにある。これは従来技術におけるものと同じであり、詳細には説明されない。アンテナアレイ内のk＊N個のアンテナユニットのすべてまたは一部は、N個の経路の無線周波数電気信号を送信する。送信されたN個の経路の無線周波数電気信号のビーム方向が調整されているため、ビームは指向性があり、それによって電気信号のビームフォーミングを完了する。
【００９８】
本出願のこの実施形態では、既存の従来のフル接続BFと比較すると、このソリューションでは、電気信号に対して光時間遅延処理が行われる。したがって、パワースプリッタは、WDMの分配機能と置き換えられ、数が明らかに低減される。たとえば、4個のベースバンドポートと128個のアンテナユニットとの場合、従来のフル接続BFでは、分配機能を有する508個のパワースプリッタが必要とされ、パワー分割挿入損失は7dBに達し、一方このソリューションでは、分配機能を実施するために1つのWDMのみが必要とされ、WDMの挿入損失は、通常0．5dBである。パワー分割挿入損失が明らかに低減されることを知ることができる。さらに、電気信号の光電気変換は、従来のフル接続BFにおける、パワー分割ネットワークと各ベースバンドポート−アンテナユニットチャネルとの間の電磁干渉を効果的に回避することができる。
【００９９】
任意選択的に、本出願のいくつかの実施形態では、アンテナアレイは、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するために、N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、k＊N個のアンテナユニットを使用することによって、N個の経路の無線周波数電気信号をそれぞれ放射する。
【０１００】
本出願のこの実施形態では、図8の方法の実施形態のステップ806におけるアンテナアレイ306内のk＊N個のアンテナユニットのすべてまたは一部が使用され得る。この実施形態では、アンテナアレイ内のk＊N個のアンテナユニットのすべてが、N個の経路の無線周波数電気信号を放射するために使用される必要がある。放射は、N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づく。したがって、複数の方向のビームが形成されることができる。既存のサブアレイ接続BFと比較すると、このソリューションでは、アンテナアレイ内のすべてのアンテナユニットが使用され、アンテナアレイ内のアンテナユニットのゲインがフルに使用され、それによって容量を向上させる。
【０１０１】
図8における前述の方法の実施形態では、N個の波長の光搬送波は、本出願を実施する重要な条件である。光搬送波モジュールによって、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成するステップは、N個の波長可変レーザと合成WDMとを使用することによって、または波長可変レーザと、光サーキュレータと、光共振マイクロキャビティとを使用することによって、具体的に実施され得る。詳細は以下に説明される。
【０１０２】
任意選択的に、図4に示される装置の実施形態を参照しつつ、本出願のいくつかの実施形態では、光搬送波モジュールは、合成WDMとN個の波長可変レーザとを含み、N個の波長可変レーザのプリセットされた波長は互いに異なる。
【０１０３】
光搬送波モジュールによって、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成するステップは、
N個の波長可変レーザのそれぞれによって、異なる波長を有するN個の光波を得るために、光波を生成するステップと、
合成WDMによって、光搬送波を得るために、異なる波長を有するN個の光波を合成するステップとを含む。
【０１０４】
本出願のこの実施形態では、N個の異なる波長の波長可変レーザはプリセットされ、波長可変レーザのプリセットされた波長は、予めセットされ得る。さらに、プリセットされた波長は互いに異なる。具体的な実施プロセスでは、波長可変レーザは、生成された光波の波長を調整によってさらに変化させ得る。N個の波長可変レーザが、異なる波長を有するN個の独立した光波を生成した後、合成を介してN個の波長の光搬送波を得るために、光波に対して波長分割多重化を行うため、合成WDMがさらに必要とされる。したがって、1つの分配WDMについて、M個の合成WDMが追加される必要がさらにある。4個のベースバンドポートと128個のアンテナユニットとの場合、このソリューションでは4個の合成WDMのみが必要とされる。従来のフル接続BFにおける384個のコンバイナと比較して、結合損失は、従来のフル接続BFにおける結合損失よりも明らかに少ない。
【０１０５】
任意選択的に、図4に示される装置の実施形態を参照しつつ、本出願のいくつかの実施形態では、光搬送波モジュールは、波長可変レーザと、光サーキュレータと、光共振マイクロキャビティとを含む。
【０１０６】
光搬送波モジュールによって、光搬送波を生成するステップは、
波長可変レーザによって、プリセットされた単一波長の光波を生成するステップと、
光サーキュレータによって、光波を光共振マイクロキャビティへ送信するステップ、および光共振マイクロキャビティへ入力された光波が反射されて波長可変レーザへ戻されるのを防止するステップと、
光共振マイクロキャビティによって、等間隔のN個の異なる波長を有する光搬送波を得るために、入力光波について共振を生成するステップとを含む。
【０１０７】
本出願のこの実施形態では、光搬送波モジュールは、波長可変レーザと、光サーキュレータと、光共振マイクロキャビティとを含む。光サーキュレータは、非相反性を有するマルチポート光学デバイスである。光信号は、特定のポートから、非常に小さな損失で光共振マイクロキャビティに光波を送信する。光共振マイクロキャビティによって反射された光波は、特定のポートまたは他のポートにおいて非常に大きな損失を有し、それによって、光共振マイクロキャビティへ入力された光波が反射されて波長可変レーザへ戻されるのを防止する。光共振マイクロキャビティは、入力光波について共振を生成し、それによって、等間隔の複数の波長の光周波数コム、すなわち光搬送波を入力する。1つの分配WDMについて、追加の合成WDMが追加される必要はなく、結合損失は従来のフル接続BFにおける結合損失より明らかに少ない。
【０１０８】
前述の実施形態は、すべて高周波状態にあるポート電気信号に関するものである。ポート電気信号が中間周波数信号である場合、処理プロセスは異なり、詳細は以下のとおりである。
【０１０９】
任意選択的に、図5に示される装置の実施形態を参照しつつ、本出願のいくつかの実施形態では、N個の経路の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、装置は局部発振器LOとN個のMixerとをさらに含む。
【０１１０】
N個の経路の無線周波数電気信号を得るために、N個の経路の電気サブ信号がアップコンバートされることは、
LOによって、局部発振器信号を生成するステップと、
N個のMixerによって、N個の経路の無線周波数電気信号を得るために、局部発振器信号に基づいてN個の経路の電気信号をアップコンバートするステップとを含む。
【０１１１】
本出願のこの実施形態では、電気信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、N個の経路の電気サブ信号は、本質的に、ベースバンド電気信号または中間周波数電気信号である。アンテナアレイがN個の経路の電気サブ信号を放射できるようにするためには、N個の経路の電気サブ信号は、N個の経路の無線周波数電気信号にそれぞれ変換される必要がある。具体的なプロセスは、LOが局部発振器信号を生成し、次いで、N個の経路の無線周波数信号を得るために、Mixerが、局部発振器信号を使用することによって、N個の経路の電気サブ信号のアップコンバートし、および変調することである。このようにして、N個の経路の電気サブ信号は、アップコンバートされ、および変調された後、アンテナアレイを使用することによって送信されることができる。
【０１１２】
任意選択的に、本出願のいくつかの実施形態では、装置はN個の電力増幅器PAをさらに含む。
【０１１３】
アンテナアレイによって、N個の経路の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するステップの前に、方法は、
N個のPAによって、N個の経路の無線周波数電気信号に対してパワー増幅をそれぞれ行うステップをさらに含む。
【０１１４】
本出願のこの実施形態では、アンテナアレイが信号を送信する前に、信号の伝播減衰などの問題を考慮して、パワー増幅が行われる必要がある。したがって、各経路の電気信号が送信される前に、PAを使用することによってパワー増幅が行われる必要がある。次いで、k＊N個のアンテナユニットを使用することによって、N個の経路の無線周波数電気信号がそれぞれ送信される。
【０１１５】
前述のプロセスのシーケンス番号は、本出願のさまざまな実施形態における実行シーケンスを意味していないことが理解されるべきである。プロセスの実行シーケンスは、プロセスの機能および内部ロジックに基づいて決定されるべきであり、本出願の実施形態の実施プロセスに対するいかなる制限としても解釈されるべきではない。
【０１１６】
結論として、前述の実施形態は、本出願の技術的ソリューションを説明することが単に意図されており、本出願を限定することは意図されていない。本出願は前述の実施形態を参照しつつ詳細に説明されているが、当業者であれば、本出願の実施形態の技術的ソリューションの範囲から逸脱することなく、前述の実施形態に説明された技術的ソリューションに対してなおも修正を行い得ること、またはそれらの技術的機能のいくつかに対して均等な置き換えを行い得ること、を理解するべきである。
【符号の説明】
【０１１７】
301  光搬送波モジュール
302  電気光学変調モジュール
303  光時間遅延モジュール
304  分配WDM
305  光電変換モジュール
306  アンテナアレイ
401  波長可変レーザ
402  合成WDM
501  波長可変レーザ
502  光サーキュレータ
503  光共振マイクロキャビティ
601  LO
602  Mixer
701  MZI
702  デュアルバランス型光検出器
【図１】
2020511061.tif 000004
【図２】
2020511061.tif 000005
【図３】
2020511061.tif 000006
【図４】
2020511061.tif 000007
【図５】
2020511061.tif 000008
【図６】
2020511061.tif 000009
【図７】
2020511061.tif 000010
【図８】
2020511061.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月1日(2019.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、2017年2月22日に中国国家知識財権局に出願された「ビームフォーミングBFにおける重み割当てのための方法および装置」なる名称の、中国特許出願第201710096070．5に基づく優先権を主張し、その全体が、参照により組み込まれる。
【０００２】
本出願は、通信技術の分野に関し、詳細には、ビームフォーミング（Beamforming、BF）における重み割当てのための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
高周波帯域には多くの帯域幅リソースがあるため、データレートを増加させるために5G移動通信における高周波帯域の使用が検討されている。たとえば、5G移動通信におけるアクセスシステムまたはバックホールシステムでの、15GHz、28GHz、38GHz、60GHz、73GHzなどのセンチメートル波帯およびミリ波帯の両方の使用が検討されている。より高い帯域幅を提供する能力に加えて、高周波帯域は非常に小さな波長をさらに有し、信号を送信するために使用されるアンテナユニットはサイズが小さい。したがって、複数のアンテナユニットがトランシーバに統合されることができる。しかし、3GHzよりも低い低周波帯域と比較して、センチメートル波およびミリ波の伝送損失は大きすぎる。
【０００４】
BFは、高周波伝送損失を低減するための主要な技術的方法の1つである。指向性ビームを実施するために複数のアンテナユニットがアレイを構成し、それによってトランシーバアンテナのゲインおよび受信信号パワーを増加させる。現在、一般的なBF方法は、デジタルBF（Digital Beamforming、DBF）およびハイブリッドBF（Hybrid Beamforming、HBF）を含む。ベースバンドポート、アナログデジタルコンバータ（Analog to Digital Converter、ADC）、デジタルアナログコンバータ（Digital to Analog Converter、DAC）、およびトランシーバユニット（Transmission Receiver Unit、TRU）の数の低減により、HBFを使用することによって、複雑さ、コストおよび消費電力が低減され、HBFは徐々に高周波帯域のための主流のソリューションとなっている。既存のHBFアーキテクチャは、サブアレイ接続BFおよびフル接続BFを主に含む。サブアレイ接続BFアーキテクチャは図1に示されている。1つのアンテナサブアレイが1つのベースバンドポートに接続されている。たとえば、ベースバンドポート1のベースバンド電気信号は、低域通過フィルタ（Low Pass Filter、LPF）および増幅器（Amplifier、AMP）を通った後、パワー分割ネットワークを使用することによって、複数の中間周波数信号に分割される。複数の中間周波数信号は、ミキサ（Mixer）を介してアップコンバートされ、無線周波数電気信号に変換される。あるいは、ベースバンド電気信号は無線周波数電気信号に直接変換され、無線周波数電気信号は、パワー増幅を受けた後、指向性ビームの形で送信される。同様に、ベースバンドポート2のベースバンド電気信号に対して同じ処理が行われる。従来のフル接続BFアーキテクチャが図2に示されている。各ベースバンドポートは、すべてのアンテナサブアレイに接続されている。たとえば、ベースバンドポート1および2のベースバンド電気信号は、LPFおよびAMPを介して中間周波数電気信号に変換され、次いで中間周波数電気信号は、Mixerを介して無線周波数電気信号にアップコンバートされる。あるいは、ベースバンド電気信号は無線周波数電気信号に直接変換され、次いで無線周波数電気信号は、パワー分割ネットワークを使用することによって、複数の無線周波数電気サブ信号に分割される。アンテナユニットに到達する前に、複数の無線周波数電気サブ信号は、コンバイナを使用することによって合成され、次いでアンテナアレイ内のすべてのアンテナユニットを使用することによって送信される必要がある。
【０００５】
しかしながら、サブアレイ接続HBFアーキテクチャでは、各ベースバンドポートが1つのアンテナサブアレイのみに接続されており、各アンテナユニットのゲインが完全に使用されることができないため、サブアレイ接続HBFアーキテクチャの容量は、フル接続HBFアーキテクチャの容量よりも少ない。さらに、従来のフル接続HBFアーキテクチャが比較的多くのアンテナユニットを含むとき、比較的多くのパワースプリッタが必要とされる。たとえば、4個のベースバンドポートと128個のアンテナユニットとの場合、4＊127個のパワースプリッタと3＊128個のコンバイナが必要とされる。コンバイナは一種のパワースプリッタであるため、パワースプリッタの数は最大892に達する。パワースプリッタによって生ずるパワー分割挿入損失は7dBに達し、合成挿入損失は2dBに達する。さらに、パワー分割ネットワークは複雑である。その結果、パワー分割ネットワークと各ベースバンドポート−アンテナユニットチャネルとの間の電磁干渉は深刻である。
【発明の概要】
【０００６】
本出願は、BFのパワー分割挿入損失を低減し、パワー分割ネットワークと各ベースバンドポート−アンテナユニットチャネルとの間の電磁干渉を回避するための、BFにおける重み割当てのための方法および装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本出願の第1の態様は、BFにおける重み割当てのための装置を提供する。装置は、M個の光搬送波モジュールと、M個の電気光学変調モジュールと、M個の光時間遅延モジュールと、分配WDMと、N個の光電変換モジュールと、k＊N個のアンテナユニットを有するアンテナアレイとを含み、k、M、およびNは1以上の整数であり、
光搬送波モジュールは、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成するよう構成され、
電気光学変調モジュールは、変調された光信号を得るために、電気信号を前記光搬送波上に変調し、電気信号はベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、または無線周波数電気信号である、よう構成され、
光時間遅延モジュールは、変調された光信号に対して時間遅延調整を行うよう構成され、
分配WDMは、N個の光サブ信号を得るために、時間遅延調整を受ける変調された光信号の波長に基づいて分配を行うよう構成され、
光電変換モジュールは、N個の光サブ信号をN個の電気サブ信号に変換し、電気サブ信号は、ベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、または無線周波数電気信号であり、
N個の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、N個の電気サブ信号は、N個の無線周波数電気信号を得るためにアップコンバートされる、よう構成され、
アンテナアレイは、N個の無線周波数電気信号の振幅および位相の重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するよう構成される。
【０００８】
高周波で動作する移動通信システムでは、通信デバイスのトランシーバは複数のアンテナユニットを統合し得る。既存の移動通信規格では、情報が送信されるとき、複数のアンテナユニットを使用することによってアレイを形成することによって指向性ビームが実施される必要がある。本出願における装置は、M個の光搬送波モジュールと、M個の電気光学変調モジュールと、M個の光時間遅延モジュールと、分配WDMと、N個の光電変換モジュールと、k＊N個のアンテナユニットを有するアンテナアレイとを含み、k、M、およびNは1以上の整数である。光搬送波モジュールは、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成する。電気光学変調モジュールは、変調された光信号を得るために、電気信号を光搬送波上に変調し、電気信号は、ベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、および無線周波数電気信号、のうちの1つであり得る。電気信号の具体的な種類は、本出願における装置によって得られる電気信号の前の処理方法に依存する。第1の方法では、ベースバンドモジュールは、ベースバンド電気信号を直接出力する。第2の方法では、ベースバンドモジュールがベースバンド電気信号を出力した後、ベースバンド電気信号は、Mixerを介して中間周波数電気信号にアップコンバートされる。第3の方法では、ベースバンドモジュールがベースバンド電気信号を出力した後、ベースバンド電気信号は、Mixerを介して無線周波数電気信号にアップコンバートされる。変調された光信号を得た後、光時間遅延モジュールは、変調された光信号に対して時間遅延調整を行い、分配WDMは、時間遅延調整を受けた変調された光信号の波長に基づいて分配を行う。光搬送波がN個の異なる波長を有するので、N個の光サブ信号を得るために、変調された光信号は分割される。光電変換モジュールは、N個の光サブ信号をN個の電気サブ信号に変換し、電気サブ信号がベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、それとも無線周波数電気信号であるかは、電気光学変調モジュールによって受信される電気信号に依存する。N個の電気サブ信号が無線周波数電気信号である場合、アンテナアレイは、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するために、N個の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、N個の無線周波数電気信号を放射する。アンテナアレイは無線周波数電気信号のみを放射することができるので、N個の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号である場合、N個の無線周波数電気信号を得るために、N個の電気サブ信号は、アップコンバートされる必要がある。次いで、アンテナアレイは、N個の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成する。アンテナアレイのk＊N個のアンテナユニットのすべてまたは一部は、N個の無線周波数電気信号を放射するよう構成され、それによって電気信号のビーム伝送を実施する。1つの電気信号は、ベースバンドモジュールの1つのベースバンドポートのポート電気信号に対応することが知られており、各電気信号はそのように実施される。既存の従来のフル接続BFと比較すると、このソリューションでは、電気信号に対して光時間遅延処理が行われる。したがって、パワースプリッタはWDMの分配機能と置き換えられ��WDMの数が明らかにより少ない。たとえば、4個のベースバンドポートと128個のアンテナユニットとの場合、従来のフル接続BFでは、分配機能を有する508個のパワースプリッタが必要とされ、パワー分割挿入損失は7dBに達し、一方このソリューションでは、分配機能を実施するために1つのWDMのみが必要とされ、WDMの挿入損失は、通常0．5dBである。パワー分割挿入損失が明らかに低減されることを知ることができる。さらに、電気信号の光電気変換は、従来のフル接続BFにおける、パワー分割ネットワークと各ベースバンドポート−アンテナユニットチャネルとの間の電磁干渉を効果的に回避することができる。
【０００９】
本出願の第1の態様を参照しつつ、本出願の第1の態様の第1の実施態様では、アンテナアレイは、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するために、N個の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、k＊N個のアンテナユニットを使用することによって、N個の無線周波数電気信号をそれぞれ放射する。
【００１０】
本出願の第1の態様では、アンテナアレイ内のk＊N個のアンテナユニットのすべてまたは一部は、N個の無線周波数電気信号を放射するよう構成されることができる。この実施形態では、アンテナアレイ内のk＊N個のアンテナユニットのすべてが、N個の無線周波数電気信号を放射するために使用される。放射は、N個の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づく。したがって、複数の方向のビームが形成されることができる。既存のサブアレイ接続BFと比較すると、このソリューションでは、アンテナアレイ内のすべてのアンテナユニットが使用され、アンテナアレイ内のアンテナユニットのゲインがフルに使用され、それによって能力を向上させる。
【００１１】
本出願の第1の態様を参照しつつ、本出願の第1の態様の第2の実施態様では、光搬送波モジュールは、合成WDMとN個の波長可変レーザとを含み、N個の波長可変レーザのプリセットされた波長は互いに異なり、
波長可変レーザは、光波を生成するよう構成され、
合成WDMは、光搬送波を得るために、異なる波長を有するN個の光波を合成するよう構成される。
【００１２】
光搬送波モジュールは、合成WDMとN個の波長可変レーザとを含み得る。N個の波長可変レーザはプリセットされ、波長可変レーザのプリセットされた波長は、予めセットされ得る。さらに、プリセットされた波長は互いに異なる。具体的な実施プロセスでは、波長可変レーザは、生成された光波の波長を調整によってさらに変化させ得る。N個の波長可変レーザが、異なる波長を有するN個の独立した光波を生成した後、合成を通じてN個の波長の光搬送波を得るために、光波に対して波長分割多重化を行うため、合成WDMがさらに必要とされる。したがって、1つの分配WDMについて、M個の合成WDMが追加される必要がさらにある。4個のベースバンドポートと128個のアンテナユニットとの場合、このソリューションには4個の合成WDMが存在する。従来のフル接続BFにおける384個のコンバイナと比較して、結合損失は、従来のフル接続BFにおける結合損失よりも明らかに少ない。
【００１３】
本出願の第1の態様の第1の実施態様を参照しつつ、本出願の第1の態様の第3の実施態様では、光搬送波モジュールは、波長可変レーザと、光サーキュレータと、光共振マイクロキャビティとを含み、
波長可変レーザは、プリセットされた単一波長の光波を生成するよう構成され、
光サーキュレータは、光波を光共振マイクロキャビティへ送信し、光共振マイクロキャビティへ入力された光波が反射されて波長可変レーザへ戻されるのを防止するよう構成され、
光共振マイクロキャビティは、等間隔のN個の異なる波長を有する光搬送波を得るために、入力光波について共振を生成するよう構成される。
【００１４】
光搬送波モジュールは、波長可変レーザと、光サーキュレータと、光共振マイクロキャビティとを含む。単一の波長を生成することができる波長可変レーザは予めセットされ、波長可変レーザの波長は予めセットされ得る。具体的な実施プロセスでは、波長可変レーザは、生成された光波の波長を調整によってさらに変化させ得る。波長可変レーザが、プリセットされた波長の光波を生成した後、光サーキュレータは、光共振マイクロキャビティに光波を送信し、光共振マイクロキャビティへ入力された光波が反射されて波長可変レーザへ戻されるのを防止する。光共振マイクロキャビティは、入力光波について共振を生成し、等間隔のN個の異なる波長を有する光搬送波を出力する。1つの分配WDMについて、追加のWDMが追加される必要はなく、結合損失は従来のフル接続BFにおける結合損失より明らかに少ない。
【００１５】
本出願の第1の態様、第1の態様の第1の実施態様、第1の態様の第2の実施態様、または第1の態様の第3の実施態様を参照しつつ、本出願の第1の態様の第4の実施態様では、N個の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、装置は、LOとN個のMixerとをさらに含み、
LOは、局部発振器信号を生成するよう構成され、
N個のMixerは、N個の無線周波数電気信号を得るために、局部発振器信号に基づいてN個の電気サブ信号をアップコンバートするよう構成される。
【００１６】
電気信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、N個の経路の電気サブ信号は、本質的に、ベースバンド電気信号または中間周波数電気信号である。アンテナアレイがN個の電気サブ信号を放射できるようにするためには、N個の電気サブ信号は、N個の無線周波数電気信号にそれぞれ変換される必要がある。具体的なプロセスは、局部発振器（Local Oscillator、LO）が局部発振器信号を生成し、次いで、N個の無線周波数電気信号を得るために、Mixerが、局部発振器信号を使用することによって、N個の電気サブ信号をアップコンバートし、および変調することである。このようにして、N個の電気サブ信号は、アップコンバートされ、および変調された後、アンテナアレイを使用することによって送信されることができる。
【００１７】
本出願の第1の態様の第4の実施態様を参照しつつ、本出願の第1の態様の第5の実施態様では、装置はN個のPAをさらに含み、
N個のPAは、N個の無線周波数電気信号に対してパワー増幅をそれぞれ行うよう構成される。
【００１８】
アンテナアレイが信号を送信する前に、信号の伝播減衰などの問題を考慮して、パワー増幅が行われる必要がある。したがって、各無線周波数電気信号がアンテナユニットによって送信される前に、電力増幅器（Power amplifier、PA）を使用することによってパワー増幅が行われる必要がある。次いで、k＊N個のアンテナユニットを使用することによって、N個の無線周波数電気信号がそれぞれ送信される。
【００１９】
本出願の第1の態様の第5の実施態様を参照しつつ、本出願の第1の態様の第6の実施態様では、光時間遅延モジュールは、電気スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニット、光スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニット、線形チャープファイバグレーティング実時間遅延ユニット、または空間的光経路切替えに基づく実時間遅延ユニットである。
【００２０】
光実時間遅延ユニットが低損失、電磁干渉なし、超広帯域などの利点を有することを考慮して、光時間遅延モジュールは、光実時間遅延ユニットを使用する。現在、電気スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニット、光スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニット、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニット、空間的光経路切替えに基づく実時間遅延ユニットなどの、多くの一般的な光実時間遅延ユニットが存在する。電気スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニットの原理は次のとおりであり、すなわち、光信号は光実時間遅延（OTTD）ユニットを通過し、OTTDは、時間遅延の要件に基づいて、光信号に対して時間遅延処理を行うために、電気スイッチを使用することによって、異なる長さの光ファイバリングを選択する。光スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニットの原理は、電気スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニットの原理と類似している。違いは、光スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニットが、光スイッチに基づいて、異なる長さの光ファイバリングを選択するということにある。線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットの原理は次のとおりであり、すなわち、光信号は、反射のための線形チャープファイバグレーティングを通過し、ここで、異なる波長は、異なる反射経路長をもたらし、異なる時間遅延をさらにもたらす。空間的光経路切替えに基づく実時間遅延ユニットの原理は次のとおりであり、すなわち、光信号は、空間において光が反射される回数を変化させるために、制御可能なミラーを通過し、その結果、光信号が異なる光経路を通過するときに異なる時間遅延が実施される。
【００２１】
本出願の第1の態様の第6の実施態様を参照しつつ、本出願の第1の態様の第7の実施態様では、電気光学変調モジュールは、MZMであり、光時間遅延モジュールは、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットである。
【００２２】
具体的な実施の際、マッハツェンダー型電気光学変調器（Mach‐Zehnder Modulator、MZM）は、比較的高い帯域幅と比較的高い光パワーを有する信号を処理することができ、波長に関係のない変調機能を有し、変調性能をより良好に制御して光強度および位相を変調することができ、40Gbit／sよりも高い高データレートで変調を実施することができ、多くの高度な光変調フォーマットの生成基盤となる。したがって、MZMが、電気光学変調モジュールとして使用され得る。しかしながら、MZMは非線形の位相変調スペクトルを有するので、光時間遅延処理の際、光時間遅延モジュールとして線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットが使用される必要がある。
【００２３】
本出願の第1の態様の第6の実施態様を参照しつつ、本出願の第1の態様の第8の実施態様では、電気光学変調モジュールは、PMであり、光時間遅延モジュールは、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットであり、光電変換モジュールは、MZIとデュアルバランス型光検出器とを含む。
【００２４】
具体的な実施の際、位相電気光学変調器（Phase Modulator、PM）が、電気光学変調モジュールとして使用され得る。電気信号が光信号に変換されるとき、光強度を考慮せずに位相のみが考慮されるので、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットは、光時間遅延モジュールとして使用される。光信号が電気信号に変換されるとき、光位相信号を光強度信号に変換するためにマッハツェンダー干渉計（Mach‐Zehnder Interferometer、MZI）が最初に使用され、次いで、光強度信号を電気信号に変換し、およびノイズをキャンセルするために、デュアルバランス型光検出器が使用される。
【００２５】
本出願の第2の態様は、BFにおける重み割当てのための装置に適用される、BFにおける重み割当てのための方法を提供する。装置は、M個の光搬送波モジュールと、M個の電気光学変調モジュールと、M個の光時間遅延モジュールと、分配WDMと、N個の光電変換モジュールと、k＊N個のアンテナユニットを有するアンテナアレイとを含み、k、M、およびNは1以上の整数である。方法は、
光搬送波モジュールによって、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成するステップと、
電気光学変調モジュールによって、変調された光信号を得るために、電気信号を光搬送波上に変調するステップであって、電気信号はベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、または無線周波数電気信号である、ステップと、
光時間遅延モジュールによって、変調された光信号に対して時間遅延調整を行うステップと、
分配WDMによって、N個の光サブ信号を得るために、時間遅延調整を受ける変調された光信号の波長に基づいて分割を行うステップと、
光電変換モジュールによって、N個の光サブ信号をN個の電気サブ信号に変換するステップであって、
N個の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、N個の電気サブ信号は、N個の無線周波数電気信号を得るためにアップコンバートされる、ステップと、
アンテナアレイによって、N個の無線周波数電気信号の振幅および位相の重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するステップとを含む。
【００２６】
高周波で動作する移動通信システムでは、通信デバイスのトランシーバは複数のアンテナユニットを統合し得る。既存の移動通信規格では、情報が送信されるとき、複数のアンテナユニットを使用することによってアレイを形成することによって指向性ビームが実施される必要がある。本出願における装置は、M個の光搬送波モジュールと、M個の電気光学変調モジュールと、M個の光時間遅延モジュールと、分配WDMと、N個の光電変換モジュールと、k＊N個のアンテナユニットを有するアンテナアレイとを含み、k、M、およびNは1以上の整数である。光搬送波モジュールは、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成する。電気光学変調モジュールは、変調された光信号を得るために、電気信号を光搬送波上に変調し、電気信号は、ベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、および無線周波数電気信号、のうちの1つであり得る。電気信号の具体的な種類は、本出願における装置によって得られる電気信号の前の処理方法に依存する。第1の方法では、ベースバンドモジュールは、ベースバンド電気信号を直接出力する。第2の方法では、ベースバンドモジュールがベースバンド電気信号を出力した後、ベースバンド電気信号は、Mixerを介して中間周波数電気信号にアップコンバートされる。第3の方法では、ベースバンドモジュールがベースバンド電気信号を出力した後、ベースバンド電気信号は、Mixerを介して無線周波数電気信号にアップコンバートされる。変調された光信号を得た後、光時間遅延モジュールは、変調された光信号に対して時間遅延調整を行い、分配WDMは、時間遅延調整を受けた変調された光信号の波長に基づいて分配を行う。光搬送波がN個の異なる波長を有するので、N個の光サブ信号を得るために、変調された光信号は分配される。光電変換モジュールは、N個の光サブ信号をN個の電気サブ信号に変換し、電気サブ信号がベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、それとも無線周波数電気信号であるかは、電気光学変調モジュールによって受信される電気信号に依存する。N個の電気サブ信号が無線周波数電気信号である場合、アンテナアレイは、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するために、N個の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、N個の無線周波数電気信号を放射する。アンテナアレイは無線周波数電気信号のみを放射することができるので、N個の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号である場合、N個の無線周波数電気信号を得るために、N個の電気サブ信号は、アップコンバートされる必要がある。次いで、アンテナアレイは、N個の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成する。アンテナアレイのk＊N個のアンテナユニットのすべてまたは一部は、N個の無線周波数電気信号を放射するよう構成され、それによって電気信号のビーム伝送を実施する。1つの電気信号は、ベースバンドモジュールの1つのベースバンドポートのポート電気信号に対応することが知られており、各電気信号はそのように実施される。既存の従来のフル接続BFと比較すると、このソリューションでは、電気信号に対して光時間遅延処理が行われる。したがって、パワースプリッタは、WDMの分配機能と置き換えら��、数が明らかに低減される。たとえば、4個のベースバンドポートと128個のアンテナユニットとの場合、従来のフル接続BFでは、分配機能を有する508個のパワースプリッタが必要とされ、パワー分割挿入損失は7dBに達し、一方このソリューションでは、分配機能を実施するために1つのWDMのみが必要とされ、WDMの挿入損失は、通常0．5dBである。BFにおける重み割当てのための装置のパワー分割挿入損失が明らかに低減されることを知ることができる。さらに、電気信号の光電気変換は、従来のフル接続BFにおける、パワー分割ネットワークと各ベースバンドポート−アンテナユニットチャネルとの間の電磁干渉を効果的に回避することができる。
【００２７】
本出願の第2の態様を参照しつつ、本出願の第2の態様の第1の実施態様では、アンテナアレイによって、N個の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するステップは、
アンテナアレイによって、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するために、N個の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、k＊N個のアンテナユニットを使用することによって、N個の無線周波数電気信号をそれぞれ放射するステップを含む。
【００２８】
本出願の第2の態様では、アンテナアレイ内のk＊N個のアンテナユニットのすべてまたは一部は、N個の無線周波数電気信号を放射するよう構成されることができる。この実施形態では、アンテナアレイ内のk＊N個のアンテナユニットのすべてが、N個の無線周波数電気信号を放射するために使用される。放射は、N個の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づく。したがって、複数の方向のビームが形成されることができる。既存のサブアレイ接続BFと比較すると、このソリューションでは、アンテナアレイ内のすべてのアンテナユニットが使用され、アンテナアレイ内のアンテナユニットのゲインがフルに使用され、それによって容量を向上させる。
【００２９】
本出願の第2の態様を参照しつつ、本出願の第2の態様の第2の実施態様では、光搬送波モジュールは、合成WDMとN個の波長可変レーザとを含み、N個の波長可変レーザのプリセットされた波長は互いに異なり、
光搬送波モジュールによって、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成するステップは、
N個の波長可変レーザのそれぞれによって、異なる波長を有するN個の光波を得るために、光波を生成するステップと、
合成WDMによって、光搬送波を得るために、異なる波長を有するN個の光波を合成するステップとを含む。
【００３０】
本出願の第2の態様で述べられたN個の波長の光搬送波を光搬送波モジュールによって生成する具体的なプロセスは、次のとおりであり、すなわち、N個の波長可変レーザはプリセットされ、波長可変レーザのプリセットされた波長は、予めセットされ得る。さらに、プリセットされた波長は互いに異なる。具体的な実施プロセスでは、波長可変レーザは、生成された光波の波長を調整によってさらに変化させ得る。N個の波長可変レーザが、異なる波長を有するN個の独立した光波を生成した後、合成を介してN個の波長の光搬送波を得るために、光波に対して波長分割多重化を行うため、合成WDMがさらに必要とされる。したがって、1つの分配WDMについて、M個の合成WDMが追加される必要がさらにある。4個のベースバンドポートと128個のアンテナユニットとの場合、このソリューションでは4個の合成WDMのみが必要とされる。従来のフル接続BFにおける384個のコンバイナと比較して、結合損失は、従来のフル接続BFにおける結合損失よりも明らかに少ない。
【００３１】
本出願の第2の態様を参照しつつ、本出願の第2の態様の第3の実施態様では、光搬送波モジュールは、波長可変レーザと、光サーキュレータと、光共振マイクロキャビティとを含み、
光搬送波モジュールによって、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成するステップは、
波長可変レーザによって、プリセットされた単一波長の光波を生成するステップと、
光サーキュレータによって、光波を光共振マイクロキャビティへ送信するステップ、および光共振マイクロキャビティへ入力された光波が反射されて波長可変レーザへ戻されるのを防止するステップと、
光共振マイクロキャビティによって、等間隔のN個の異なる波長を有する光搬送波を得るために、入力光波について共振を生成するステップとを含む。
【００３２】
本出願の第2の態様で述べられたN個の波長の光搬送波を光搬送波モジュールによって生成するステップは、波長可変レーザ、光サーキュレータ、および光共振マイクロキャビティを使用することによって実施され得る。波長可変レーザはプリセットされ、波長可変レーザのプリセットされた波長は、予めセットされ得る。具体的な実施プロセスでは、波長可変レーザは、生成された光波の波長を調整によってさらに変化させ得る。波長可変レーザが、プリセットされた単一波長の光波を生成した後、光サーキュレータは、光共振マイクロキャビティに光波を送信し、光共振マイクロキャビティへ入力された光波が反射されて波長可変レーザへ戻されるのを防止する。光共振マイクロキャビティは、入力光波について共振を生成し、等間隔のN個の異なる波長を有する光搬送波を出力する。1つの分配WDMについて、WDMが追加される必要はなく、結合損失は従来のフル接続BFにおける結合損失より明らかに少ない。
【００３３】
本出願の第2の態様、第2の態様の第1の実施態様、第2の態様の第2の実施態様、または第2の態様の第3の実施態様を参照しつつ、第2の態様の第4の実施態様では、N個の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、装置は、LOとN個のMixerとをさらに含み、
N個の無線周波数電気信号を得るために、N個の電気サブ信号がアップコンバートされることは、
LOによって、局部発振器信号を生成するステップと、
N個のMixerによって、N個の無線周波数電気信号を得るために、局部発振器信号に基づいてN個の電気サブ信号をアップコンバートするステップとを含む。
【００３４】
電気信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、N個の電気サブ信号は、本質的に、ベースバンド電気信号または中間周波数電気信号である。アンテナアレイがN個の電気サブ信号を放射できるようにするためには、N個の電気サブ信号は、N個の無線周波数電気信号にそれぞれ変換される必要がある。具体的なプロセスは、LOが局部発振器信号を生成し、次いで、N個の無線周波数電気信号を得るために、Mixerが、局部発振器信号を使用することによって、N個の電気サブ信号のアップコンバートし、および変調することである。このようにして、N個の電気サブ信号は、アップコンバートされ、および変調された後、アンテナアレイを使用することによって送信されることができる。
【００３５】
本出願の第2の態様の第4の実施態様を参照しつつ、本出願の第2の態様の第5の実施態様では、装置は、N個の電力増幅器PAをさらに含み、
アンテナアレイによって、N個の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するステップの前に、方法は、
N個のPAによって、N個の無線周波数電気信号に対してパワー増幅をそれぞれ行うステップをさらに含む。
【００３６】
アンテナアレイが信号を送信する前に、信号の伝播減衰などの問題を考慮して、パワー増幅が行われる必要がある。したがって、各無線周波数電気信号が送信される前に、PAを使用することによってパワー増幅が行われる必要がある。次いで、k＊N個のアンテナユニットを使用することによって、N個の無線周波数電気信号がそれぞれ送信される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】既存のサブアレイ接続BFの概略構造図である。
【図２】従来のフル接続BFの概略構造図である。
【図３】本出願に係る、BFにおける重み割当てのための装置の一実施形態の概略構造図である。
【図４】本出願に係る、BFにおける重み割当てのための装置の他の実施形態の概略構造図である。
【図５】本出願に係る、BFにおける重み割当てのための装置のさらに他の実施形態の概略構造図である。
【図６】本出願に係る、BFにおける重み割当てのための装置のさらに他の実施形態の概略構造図である。
【図７】本出願に係る、BFにおける重み割当てのための装置のさらに他の実施形態の概略構造図である。
【図８】本出願に係る、BFにおける重み割当てのための方法の一実施形態の概略フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本出願は、BFのパワー分割挿入損失を低減し、パワー分割ネットワークと各ベースバンドポート−アンテナユニットチャネルとの間の電磁干渉を回避するための、BFにおける重み割当てのための方法および装置を提供する。
【００３９】
本出願における技術的ソリューションは、本出願の添付図面を参照しつつ以下に明確に説明される。
【００４０】
まず、本出願において使用されるシステムアーキテクチャまたはシナリオが簡単に説明される。
【００４１】
高周波帯域には多くの帯域幅リソースがあるので、データレートを増加させるために5G移動通信における高周波帯域の使用が検討されている。たとえば、5G移動通信におけるアクセスシステムまたはバックホールシステムでの、15GHz、28GHz、38GHz、60GHz、73GHzなどのセンチメートル波帯およびミリ波帯の両方の使用が検討されている。より高い帯域幅を提供する能力に加えて、高周波帯域は非常に小さな波長をさらに有し、信号を送信するよう構成されるアンテナユニットはサイズが小さい。したがって、トランシーバは、複数のアンテナユニットを統合し得る。しかしながら、3GHz未満の低周波帯域と比較して、センチメートル波およびミリ波の伝送損失は大きすぎる。
【００４２】
高周波伝送損失を低減するためには、通常、トランシーバの電力増幅器の出力パワーおよびトランシーバのアンテナゲインが増加される必要がある。高周波用に使用されるアンテナユニットはサイズが小さいので、指向性ビームを実施するために複数のアンテナユニットがアレイを形成する。これにより、トランシーバアンテナのゲインおよび受信信号パワーを増加させることができる。この方法は、ビームフォーミングとも称される。ビームフォーミングは、高周波伝送損失を低減するための主要な技術的方法の1つである。高いハードウェアコスト、ベースバンド計算の高度な複雑度、DBFの高消費電力、などの欠点を考慮して、高周波帯域のための主流のソリューションとなり、かつ、その複雑さ、コスト、および消費電力が徐々に低減される、BFのみが本出願において考慮される。BFでは、各無線周波数チャネル信号の振幅および位相は、移相シフタの移相シフト値、時間遅延ユニットの時間遅延値、または可変ゲイン増幅器のゲイン値を調整することによって調整され、それによって、ビーム方向を変化させる。
【００４３】
図2に示される既存の従来のフル接続BFアーキテクチャでは、各ベースバンドポートはすべてのアンテナサブアレイに接続される。たとえば、ベースバンドポート1および2から出力されたベースバンド電気信号は、LPFおよびAMPを介して中間周波数電気信号に変換され、次いで中間周波数電気信号は、Mixerを介して無線周波数電気信号にアップコンバートされる。パワー分割ネットワークでは、1xNパワースプリッタを使用することによる分配を介して、2個の無線周波数電気信号が得られる必要がある。アンテナサブアレイ1では、ベースバンドポート1からの1つの無線周波数電気信号とベースバンドポート2からの1つの無線周波数電気信号とを合成するために、コンバイナが使用される必要がある。図1に示されるサブアレイ接続BFと比較して、既存の従来のフル接続BFアーキテクチャは、同じアレイサイズと同じベースバンドポートの場合にアンテナアレイのゲインをより有効に活用する。しかしながら、多くのパワースプリッタが存在し、比較的大きな挿入損失と複雑なパワー分割ネットワークとをもたらし、ベースバンドポート−アンテナユニットチャネルに電磁干渉を引き起こす。詳細は次の表1に示される。
【００４４】
【表１】
2020511061.tif 000012
【００４５】
表1から、従来のフル接続BFでは、4個のベースバンドポートと128個のアンテナサブアレイとの場合、4＊127個のパワースプリッタと3＊128個のコンバイナとが必要とされることを知ることができる。コンバイナは一種のパワースプリッタであるため、パワースプリッタの数は最大892に達する。パワースプリッタによって引き起こされるパワー分割挿入損失は7dBに達し、合成挿入損失は2dBに達する。
【００４６】
従来のフル接続BFによって引き起こされる、多くのパワースプリッタ、大きな挿入損失、パワー分割ネットワークと各ベースバンドポート−アンテナサブアレイチャネルとの間の深刻な電磁干渉、などの問題を解決するために、本出願は、光時間遅延を使用するフル接続BFを提供する。以下は、本出願におけるフル接続BFを実施するための装置を詳細にまず説明する。
【００４７】
図3を参照すると、本出願の一実施形態は、BFにおける重み割当てのための装置であって、
M個の光搬送波モジュール301と、M個の電気光学変調モジュール302と、M個の光時間遅延モジュール303と、分配WDM304と、N個の光電変換モジュール305と、k＊N個のアンテナユニットを有するアンテナアレイ306とを含み、k、M、およびNは1以上の整数である、装置を提供する。
【００４８】
光搬送波モジュール301は、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成するよう構成される。
【００４９】
電気光学変調モジュール302は、変調された光信号を得るために、電気信号を、光搬送波モジュール301によって生成された光搬送波上に変調し、電気信号は、ベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、または無線周波数電気信号であるよう構成される。
【００５０】
光時間遅延モジュール303は、電気光学変調モジュール302によって生成された変調された光信号に対して時間遅延調整を行うよう構成される。
【００５１】
分配WDM304は、N個の光サブ信号を得るために、光時間遅延モジュール303によって時間遅延調整が行われた変調された光信号の波長に基づいて分配を行うよう構成される。
【００５２】
光電変換モジュール305は、分配WDM304によって得られたN個の光サブ信号をN個の電気サブ信号に変換するよう構成される。
【００５３】
分配WDM304によって得られたN個の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、N個の無線周波数電気信号を得るために、N個の電気サブ信号は、アップコンバートされる。
【００５４】
アンテナアレイ306は、N個の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するよう構成される。
【００５５】
本願のこの実施形態では、高周波で動作する移動通信システムにおいて、通信デバイスのトランシーバは複数のアンテナユニットを統合し得る。既存の移動通信規格では、情報が送信されるとき、複数のアンテナユニットを使用することによってアレイを形成することによって指向性ビームが実施される必要がある。BFにおける重み割当てのための装置は、M個の光搬送波モジュール301と、M個の電気光学変調モジュール302と、M個の光時間遅延モジュール303と、分配WDM304と、N個の光電変換モジュール305と、k＊N個のアンテナユニットを有するアンテナアレイ306とを含み、k、M、およびNは1以上の整数である。
【００５６】
光搬送波モジュール301は、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成する。電気光学変調モジュール302は、変調された光信号を得るために、電気信号を光搬送波上に変調し、電気信号は、ベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、および無線周波数電気信号、のうちの1つであり得る。電気信号の具体的な種類は、電気光学変調モジュール302によって受信される電気信号の前の処理方法に依存する。つまり、電気信号がどのようにして得られるかが決定される。第1の方法では、電気信号はベースバンド電気信号である。この場合、電気信号は、ベースバンドポートを使用することによってベースバンドモジュールによって直接出力され、ベースバンドモジュールは、本出願における装置に統合されてもされなくてもよく、1つのベースバンドポートが1つの電気光学変調モジュール302に接続される、ということを示している。第2の方法では、電気信号は中間周波数電気信号である。この場合、ベースバンドモジュールがベースバンド電気信号を出力した後、ベースバンド電気信号はMixerを介してアップコンバートされ、その結果、ベースバンド電気信号は、中間周波数電気信号に変わる。第3の方法では、電気信号は無線周波数電気信号である。ベースバンドモジュールがベースバンド電気信号を出力した後、ベースバンド電気信号はMixerを介してアップコンバートされ、その結果、ベースバンド電気信号は、無線周波数電気信号に変わる。
【００５７】
電気光学変調モジュール302が変調された光信号を得た後、光時間遅延モジュール303は、変調された光信号に対して時間遅延調整を行い、分配WDM304は、時間遅延調整を受けた変調された光信号の波長に基づいて分配を行う。光搬送波がN個の異なる波長を有するので、N個の光サブ信号を得るために、変調された光信号は分配される。光電変換モジュール305は、N個の光サブ信号をN個の電気サブ信号に変換し、電気サブ信号がベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、それとも無線周波数電気信号であるかは、電気光学変調モジュール302によって受信される電気信号に依存する。N個の電気サブ信号が無線周波数電気信号である場合、アンテナアレイ306は、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するために、N個の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、N個の無線周波数電気信号を放射する。アンテナアレイ306は無線周波数電気信号のみを放射することができるので、N個の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号である場合、N個の無線周波数電気信号を得るために、N個の電気サブ信号は、アップコンバートされる必要がある。次いで、アンテナアレイ306は、N個の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成する。アンテナアレイ306のk＊N個のアンテナユニットのすべてまたは一部は、N個の無線周波数電気信号を放射するよう構成され、それによって電気信号のビーム伝送を実施する。1つの電気信号は、ベースバンドモジュールの1つのベースバンドポートのポート電気信号に対応することが知られており、各電気信号はそのように実施される。
【００５８】
結論として、既存の従来のフル接続BFと比較すると、このソリューションでは、電気信号に対して光時間遅延処理が行われる。したがって、パワースプリッタは、WDMの分配機能と置き換えられ、数が明らかに低減される。たとえば、4個のベースバンドポートと128個のアンテナユニットとの場合、従来のフル接続BFでは、分配機能を有する508個のパワースプリッタが必要とされ、パワー分割挿入損失は7dBに達し、一方このソリューションでは、分配機能を実施するために1つのWDMのみが必要とされ、WDMの挿入損失は、通常0．5dBである。パワー分割挿入損失が明らかに低減されることを知ることができる。さらに、電気信号の光電気変換は、従来のフル接続BFにおける、パワー分割ネットワークと各ベースバンドポート−アンテナユニットチャネルとの間の電磁干渉を効果的に回避することができる。
【００５９】
任意選択的に、本出願のいくつかの実施形態では、アンテナアレイ306は、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するために、N個の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、k＊N個のアンテナユニットを使用することによって、N個の無線周波数電気信号をそれぞれ放射する。
【００６０】
この実施形態では、アンテナアレイ306内のk＊N個のアンテナユニットのすべてが、N個の無線周波数電気信号を放射するために使用される。放射は、N個の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づく。したがって、複数の方向のビームが形成されることができる。既存のサブアレイ接続BFと比較すると、このソリューションでは、アンテナアレイ306内のすべてのアンテナユニットが使用され、アンテナアレイ306内のアンテナユニットのゲインが完全に使用され、それによって容量を向上させる。
【００６１】
任意選択的に、図4に示されるように、本出願のいくつかの実施形態では、光搬送波モジュール301は、合成WDM402とN個の波長可変レーザ401とを含み、N個の波長可変レーザ401のプリセットされた波長は互いに異なる。
【００６２】
波長可変レーザ401は、光波を生成するよう構成される。
【００６３】
合成WDM402は、光搬送波を得るために、N個の波長可変レーザ401によって生成された異なる波長を有するN個の光波を合成するよう構成される。
【００６４】
この実施形態では、光搬送波モジュール301は、合成WDM402とN個の波長可変レーザ401とを含み得る。波長可変レーザ401のプリセットされた波長は予めセットされ得、プリセットされた波長は互いに異なる。具体的な実施プロセスでは、波長可変レーザ401は、生成された光波の波長を調整によってさらに変化させ得る。N個の波長可変レーザ401が、異なる波長を有するN個の独立した光波を生成した後、合成WDM402は、合成によってN個の波長の光搬送波を得るために、光波に対して波長分割多重化を行う必要がさらにある。したがって、このソリューションでは、1つの分配WDM304について、M個の合成WDM402が追加される必要がある。4個のベースバンドポートと128個のアンテナユニットとの場合、このソリューションでは4個の合成WDM402が必要とされる。従来のフル接続BFにおける384個のコンバイナと比較して、結合損失は、従来のフル接続BFにおける結合損失よりも明らかに少ない。
【００６５】
任意選択的に、図5に示されるように、本出願のいくつかの実施形態では、光搬送波モジュール301は、波長可変レーザ501と、光サーキュレータ502と、光共振マイクロキャビティ503とを含む。
【００６６】
波長可変レーザ501は、プリセットされた単一波長の光波を生成するよう構成される。
【００６７】
光サーキュレータ502は、波長可変レーザ501によって生成された光波を光共振マイクロキャビティ503へ送信し、光共振マイクロキャビティ503へ入力された光波が反射されて波長可変レーザ501へ戻されるのを防止するよう構成される。
【００６８】
光共振マイクロキャビティ503は、等間隔のN個の異なる波長を有する光搬送波を得るために、入力光波について共振を生成するよう構成される。
【００６９】
この実施形態では、波長可変レーザ501はプリセットされ、波長可変レーザ501のプリセットされた波長は、予めセットされ得る。具体的な実施プロセスでは、波長可変レーザ501は、生成された光波の波長を調整によってさらに変化させ得る。波長可変レーザ501が、プリセットされた単一波長の光波を生成した後、光サーキュレータ502は、光共振マイクロキャビティに光波を送信し、光共振マイクロキャビティへ入力された光波が反射されて波長可変レーザ501へ戻されるのを防止する。光共振マイクロキャビティ503は、等間隔のN個の異なる波長を有する光搬送波を得るために、入力光波について共振を生成する。このソリューションでは、1つの分配WDM305について、合成のために追加のWDMが追加される必要はない。4個のベースバンドポートと128個アンテナユニットとの場合、従来のフル接続BFにおける384個のコンバイナと比較して、結合損失は、従来のフル接続BFの結合損失よりも明らかに少ない。
【００７０】
任意選択的に、図6に示されるように、本出願のいくつかの実施形態では、N個の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、装置はLO601とN個のMixer602とをさらに含む。
【００７１】
LO601は、局部発振器信号を生成するよう構成される。
【００７２】
N個のMixer602は、N個の無線周波数電気信号を得るために、局部発振器信号に基づいてN個の電気サブ信号をアップコンバートするよう構成される。
【００７３】
この実施形態では、電気信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、N個の電気サブ信号は、本質的に、ベースバンド電気信号または中間周波数電気信号である。アンテナアレイ306がN個の電気サブ信号を放射できるようにするためには、N個の電気サブ信号は、N個の無線周波数電気信号にそれぞれ変換される必要がある。具体的なプロセスは、LO601が局部発振器信号を生成し、次いで、N個の無線周波数電気信号を得るために、Mixer602が、局部発振器信号を使用することによって、N個の電気サブ信号をアップコンバートし、および変調することである。このようにして、N個の電気サブ信号は、アップコンバートされ、および変調された後、アンテナアレイ306を使用することによって送信されることができる。
【００７４】
任意選択的に、本出願のいくつかの実施形態では、装置はN個のPAをさらに含む。
【００７５】
N個のPAは、N個の無線周波数電気信号に対してパワー増幅をそれぞれ行うよう構成される。
【００７６】
この実施形態では、アンテナアレイ306がN個の無線周波数電気信号を送信する前に、信号の伝播減衰などの問題を考慮して、パワー増幅が行われる必要がある。したがって、各無線周波数電気信号がアンテナユニットによって送信される前に、PAを使用することによってパワー増幅が行われる必要がある。次いで、k＊N個のアンテナユニットを使用することによって、N個の電気信号がそれぞれ送信される。
【００７７】
任意選択的に、本出願のいくつかの実施形態では、光時間遅延モジュール304は、電気スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニット、光スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニット、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニット、または空間的光経路切替えに基づく実時間遅延ユニットである。
【００７８】
この実施形態では、光実時間遅延時間ユニット304が低損失、電磁干渉なし、超広帯域などの利点を有することを考慮して、光時間遅延モジュール304は、光実時間遅延ユニットを使用する。現在、電気スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニット、光スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニット、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニット、空間的光経路切替えに基づく実時間遅延ユニットなどの、多くの一般的な光実時間遅延ユニットが存在する。電気スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニットの原理は次のとおりであり、すなわち、光信号はOTTDを通過し、OTTDは、時間遅延の要件に基づいて、光信号に対して時間遅延処理を行うために、電気スイッチを使用することによって、異なる長さの光ファイバリングを選択する。光スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニットの原理は、電気スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニットの原理と類似している。違いは、光スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニットが、光スイッチに基づいて、異なる長さの光ファイバリングを選択するということにある。線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットの原理は次のとおりであり、すなわち、光信号は、反射のための線形チャープファイバグレーティングを通過し、ここで、異なる波長は、異なる反射経路長をもたらし、異なる時間遅延をさらにもたらす。空間的光経路切替えに基づく実時間遅延ユニットの原理は次のとおりであり、すなわち、光信号は、空間において光が反射される回数を変化させるために、制御可能なミラーを通過し、その結果、光信号が異なる光経路を通過するときに異なる時間遅延が実施される。
【００７９】
任意選択的に、本出願のいくつかの実施形態では、電気光学変調モジュール302は、MZMであり、光時間遅延モジュール303は、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットである。
【００８０】
この実施形態では、具体的な実施の際、MZMは、比較的高い帯域幅と比較的高い光パワーを有する信号を処理することができ、波長に関係のない変調機能を持ち、変調性能をより良好に制御して光強度と位相を変調することができ、40Gbit／sよりも高い高データレートで変調を実施することができ、多くの高度な光変調フォーマットの生成基盤となる。したがって、MZMは、電気光学変調モジュール302として使用され得る。しかしながら、MZMは非線形の位相変調スペクトルを有するので、光時間遅延処理の際、光時間遅延モジュール303として線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットが使用される必要がある。
【００８１】
任意選択的に、図7に示されるように、本出願のいくつかの実施形態では、電気光学変調モジュール302は、PMであり、光時間遅延モジュール303は、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットであり、光電変換モジュール305は、MZI 701とデュアルバランス型光検出器702とを含む。
【００８２】
この実施形態では、具体的な実施の際、PMは、電気光学変調モジュール302として使用され得る。電気信号が光信号に変換されるとき、光強度を考慮せずに位相のみが考慮されるので、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットは、光時間遅延モジュール303として使用される。光信号が電気信号に変換されるとき、光位相信号を光強度信号に変換するためにMZI701が最初に使用され、次いで、光強度信号を電気信号に変換し、およびノイズをキャンセルするために、デュアルバランス型光検出器702が使用され、それによって光信号を電気信号に変換する。
【００８３】
前述の装置の実施形態では、実際の適用の際、ベースバンドモジュールは、装置のベースバンドプロセッサであり得ることが留意されるべきである。あるいは、信号発生器は、信号をベースバンドモジュールへ送信し、その結果、信号は、ポート電気信号へ処理される。詳細は限定されない。
【００８４】
前述の実施形態は、本出願における、BFにおける重み割当てのための装置を説明する。以下では、装置に適用される、BFにおける重み割当ての方法が、一実施形態を使用することによって詳細に説明される。
【００８５】
図8を参照すると、本出願の一実施形態は、図3に示されるBFにおける重み割当てのための装置に適用される、BFにおける重み割当てのための方法を提供する。この方法は以下のステップを含む。
【００８６】
801．光搬送波モジュールは、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成する。
【００８７】
この実施形態では、BFにおける重み割当てのための装置は、M個の光搬送波モジュールと、M個の電気光学変調モジュールと、M個の光時間遅延モジュールと、分配WDMと、N個の光電変換モジュールと、k＊N個のアンテナユニットを有するアンテナアレイとを含み、k、M、およびNは1以上の整数である。アンテナアレイに接続されたN個の光電変換モジュールが存在するので、光搬送波モジュールによって生成される光搬送波は、N個の異なる波長を有する必要がある。
【００８８】
802．電気光学変調モジュールは、変調された光信号を得るために、電気信号を光搬送波上に変調する。
【００８９】
この実施形態では、電気光学変調モジュールは、変調された光信号を得るために、電気信号を光搬送波上に変調し、電気信号は、ベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、および無線周波数電気信号、のうちの1つであり得る。電気信号の具体的な種類は、電気光学変調モジュールによって受信される電気信号の前の処理方法に依存する。つまり、電気信号がどのようにして得られるかが決定される。第1の方法では、電気信号はベースバンド電気信号である。この場合、電気信号は、ベースバンドポートを使用することによってベースバンドモジュールによって直接出力され、ベースバンドモジュールは、本出願における装置に統合されてもされなくてもよく、1つのベースバンドポートが1つの電気光学変調モジュールに接続される、ということを示している。第2の方法では、電気信号は中間周波数電気信号である。この場合、ベースバンドモジュールがベースバンド電気信号を出力した後、ベースバンド電気信号はMixerを介してアップコンバートされ、その結果、ベースバンド電気信号は、中間周波数電気信号に変わる。第3の方法では、電気信号は無線周波数電気信号である。ベースバンドモジュールがベースバンド電気信号を出力した後、ベースバンド電気信号はMixerを介してアップコンバートされ、その結果、ベースバンド電気信号は、無線周波数電気信号に変わる。光搬送波がN個の異なる波長を有するので、変調された光信号もN個の異なる波長を有する。
【００９０】
803．光時間遅延モジュールは、変調された光信号に対して時間遅延調整を行う。
【００９１】
この実施形態では、光時間遅延モジュールは、電気光学変調モジュールによって出力された変調された光信号に対して時間遅延調整を行う。変調された光信号がN個の異なる波長を有するので、光時間遅延モジュールが、時間遅延の要件に基づいて、電気スイッチまたは光スイッチを使用することによって、異なる長さの光ファイバリングを選択する限り、変調された光信号は、光時間遅延モジュールを通過するときに異なる程度に時間遅延されることができる。
【００９２】
804．分配WDMは、N個の光サブ信号を得るために、時間遅延調整を受ける変調された光信号の波長に基づいて分配を行う。
【００９３】
この実施形態では、時間遅延調整を受ける変調された光信号が分配WDMを通過するとき、変調された光信号がN個の異なる波長を有するので、分配WDMは、波長分割多重化を介して、N個の異なる波長の変調された光信号を異なる波長を有するN個の光サブ信号に分配する。
【００９４】
805．光電変換モジュールは、N個の光サブ信号をN個の電気サブ信号に変換し、N個の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、N個の無線周波数電気信号を得るために、N個の電気サブ信号はアップコンバートされる。
【００９５】
この実施形態では、N個の光サブ信号のすべてが光信号であるので、アンテナアレイは、N個の光サブ信号を送信することができない。この場合、光電変換モジュールは、N個の光サブ信号をN個の電気サブ信号にそれぞれ変調する必要がある。電気サブ信号がベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、それとも無線周波数電気信号であるかは、ステップ802において電気光学変調モジュールによって受信される電気信号に依存する。N個の電気サブ信号が無線周波数電気信号である場合、N個の電気サブ信号は、処理される必要はない。アンテナアレイは無線周波数電気信号のみを放射することができるので、N個の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号である場合、N個の電気サブ信号は、N個の無線周波数電気信号にアップコンバートされる必要がある。
【００９６】
806．アンテナアレイは、N個の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成する。
【００９７】
この実施形態では、アンテナアレイのk＊N個のアンテナユニットのすべてまたは一部は、N個の無線周波数電気信号を放射するよう構成され、それによって、電気信号のビーム伝送を実施し、および調整可能な方向を有する複数のビームを形成する。具体的な実施の際、通常、電気信号に対してパワー増幅が行われる必要がさらにある。これは従来技術におけるものと同じであり、詳細には説明されない。アンテナアレイ内のk＊N個のアンテナユニットのすべてまたは一部は、N個の無線周波数電気信号を送信する。送信されたN個の無線周波数電気信号のビーム方向が調整されているため、ビームは指向性があり、それによって電気信号のビームフォーミングを完了する。
【００９８】
本出願のこの実施形態では、既存の従来のフル接続BFと比較すると、このソリューションでは、電気信号に対して光時間遅延処理が行われる。したがって、パワースプリッタは、WDMの分配機能と置き換えられ、数が明らかに低減される。たとえば、4個のベースバンドポートと128個のアンテナユニットとの場合、従来のフル接続BFでは、分配機能を有する508個のパワースプリッタが必要とされ、パワー分割挿入損失は7dBに達し、一方このソリューションでは、分配機能を実施するために1つのWDMのみが必要とされ、WDMの挿入損失は、通常0．5dBである。パワー分割挿入損失が明らかに低減されることを知ることができる。さらに、電気信号の光電気変換は、従来のフル接続BFにおける、パワー分割ネットワークと各ベースバンドポート−アンテナユニットチャネルとの間の電磁干渉を効果的に回避することができる。
【００９９】
任意選択的に、本出願のいくつかの実施形態では、アンテナアレイは、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するために、N個の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、k＊N個のアンテナユニットを使用することによって、N個の無線周波数電気信号をそれぞれ放射する。
【０１００】
本出願のこの実施形態では、図8の方法の実施形態のステップ806におけるアンテナアレイ内のk＊N個のアンテナユニットのすべてまたは一部が使用され得る。この実施形態では、アンテナアレイ内のk＊N個のアンテナユニットのすべてが、N個の無線周波数電気信号を放射するために使用される。放射は、N個の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づく。したがって、複数の方向のビームが形成されることができる。既存のサブアレイ接続BFと比較すると、このソリューションでは、アンテナアレイ内のすべてのアンテナユニットが使用され、アンテナアレイ内のアンテナユニットのゲインがフルに使用され、それによって容量を向上させる。
【０１０１】
図8における前述の方法の実施形態では、N個の波長の光搬送波は、本出願を実施する重要な条件である。光搬送波モジュールによって、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成するステップは、N個の波長可変レーザと合成WDMとを使用することによって、または波長可変レーザと、光サーキュレータと、光共振マイクロキャビティとを使用することによって、実施され得る。詳細は以下に説明される。
【０１０２】
任意選択的に、図4に示される装置の実施形態を参照しつつ、本出願のいくつかの実施形態では、光搬送波モジュールは、合成WDMとN個の波長可変レーザとを含み、N個の波長可変レーザのプリセットされた波長は互いに異なる。
【０１０３】
光搬送波モジュールによって、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成するステップは、
N個の波長可変レーザのそれぞれによって、異なる波長を有するN個の光波を得るために、光波を生成するステップと、
合成WDMによって、光搬送波を得るために、異なる波長を有するN個の光波を合成するステップとを含む。
【０１０４】
本出願のこの実施形態では、N個の異なる波長の波長可変レーザはプリセットされ、波長可変レーザのプリセットされた波長は、予めセットされ得る。さらに、プリセットされた波長は互いに異なる。具体的な実施プロセスでは、波長可変レーザは、生成された光波の波長を調整によってさらに変化させ得る。N個の波長可変レーザが、異なる波長を有するN個の独立した光波を生成した後、合成を介してN個の波長の光搬送波を得るために、光波に対して波長分割多重化を行うため、合成WDMがさらに必要とされる。したがって、1つの分配WDMについて、M個の合成WDMが追加される必要がさらにある。4個のベースバンドポートと128個のアンテナユニットとの場合、このソリューションでは4個の合成WDMのみが必要とされる。従来のフル接続BFにおける384個のコンバイナと比較して、結合損失は、従来のフル接続BFにおける結合損失よりも明らかに少ない。
【０１０５】
任意選択的に、図4に示される装置の実施形態を参照しつつ、本出願のいくつかの実施形態では、光搬送波モジュールは、波長可変レーザと、光サーキュレータと、光共振マイクロキャビティとを含む。
【０１０６】
光搬送波モジュールによって、光搬送波を生成するステップは、
波長可変レーザによって、プリセットされた単一波長の光波を生成するステップと、
光サーキュレータによって、光波を光共振マイクロキャビティへ送信するステップ、および光共振マイクロキャビティへ入力された光波が反射されて波長可変レーザへ戻されるのを防止するステップと、
光共振マイクロキャビティによって、等間隔のN個の異なる波長を有する光搬送波を得るために、入力光波について共振を生成するステップとを含む。
【０１０７】
本出願のこの実施形態では、光搬送波モジュールは、波長可変レーザと、光サーキュレータと、光共振マイクロキャビティとを含む。光サーキュレータは、非相反性を有するマルチポート光学デバイスである。光信号は、特定のポートから、非常に小さな損失で光共振マイクロキャビティに光波を送信する。光マイクロキャビティ共振によって反射された光波は、光サーキュレータの他のポートから出力され、それによって、光共振マイクロキャビティへ入力された光波が反射されて波長可変レーザへ戻されるのを防止する。光共振マイクロキャビティは、入力光波について共振を生成し、それによって、等間隔の複数の波長の光周波数コム、すなわち光搬送波を入力する。1つの分配WDMについて、追加の合成WDMが追加される必要はなく、結合損失は従来のフル接続BFにおける結合損失より明らかに少ない。
【０１０８】
前述の実施形態は、すべて高周波状態にあるポート電気信号に関するものである。ポート電気信号が中間周波数信号である場合、処理プロセスは異なり、詳細は以下のとおりである。
【０１０９】
任意選択的に、図5に示される装置の実施形態を参照しつつ、本出願のいくつかの実施形態では、N個の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、装置は局部発振器LOとN個のMixerとをさらに含む。
【０１１０】
N個の無線周波数電気信号を得るために、N個の電気サブ信号がアップコンバートされることは、
LOによって、局部発振器信号を生成するステップと、
N個のMixerによって、N個の無線周波数電気信号を得るために、局部発振器信号に基づいてN個の電気信号をアップコンバートするステップとを含む。
【０１１１】
本出願のこの実施形態では、電気信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、N個の電気サブ信号は、本質的に、ベースバンド電気信号または中間周波数電気信号である。アンテナアレイがN個の電気サブ信号を放射できるようにするためには、N個の電気サブ信号は、N個の無線周波数電気信号にそれぞれ変換される必要がある。具体的なプロセスは、LOが局部発振器信号を生成し、次いで、N個の無線周波数電気信号を得るために、Mixerが、局部発振器信号を使用することによって、N個の電気サブ信号のアップコンバートし、および変調することである。このようにして、N個の電気サブ信号は、アップコンバートされ、および変調された後、アンテナアレイを使用することによって送信されることができる。
【０１１２】
任意選択的に、本出願のいくつかの実施形態では、装置はN個の電力増幅器PAをさらに含む。
【０１１３】
アンテナアレイによって、N個の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するステップの前に、方法は、
N個のPAによって、N個の無線周波数電気信号に対してパワー増幅をそれぞれ行うステップをさらに含む。
【０１１４】
本出願のこの実施形態では、アンテナアレイが信号を送信する前に、信号の伝播減衰などの問題を考慮して、パワー増幅が行われる必要がある。したがって、各電気信号が送信される前に、PAを使用することによってパワー増幅が行われる必要がある。次いで、k＊N個のアンテナユニットを使用することによって、N個の無線周波数電気信号がそれぞれ送信される。
【０１１５】
前述のプロセスのシーケンス番号は、本出願のさまざまな実施形態における実行シーケンスを意味していないことが理解されるべきである。プロセスの実行シーケンスは、プロセスの機能および内部ロジックに基づいて決定されるべきであり、本出願の実施形態の実施プロセスに対するいかなる制限としても解釈されるべきではない。
【０１１６】
結論として、前述の実施形態は、本出願の技術的ソリューションを説明することが単に意図されており、本出願を限定することは意図されていない。本出願は前述の実施形態を参照しつつ詳細に説明されているが、当業者であれば、本出願の実施形態の技術的ソリューションの範囲から逸脱することなく、前述の実施形態に説明された技術的ソリューションに対してなおも修正を行い得ること、またはそれらの技術的機能のいくつかに対して均等な置き換えを行い得ること、を理解するべきである。
【符号の説明】
【０１１７】
301  光搬送波モジュール
302  電気光学変調モジュール
303  光時間遅延モジュール
304  分配WDM
305  光電変換モジュール
306  アンテナアレイ
401  波長可変レーザ
402  合成WDM
501  波長可変レーザ
502  光サーキュレータ
503  光共振マイクロキャビティ
601  LO
602  Mixer
701  MZI
702  デュアルバランス型光検出器
【手続補正２】
【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】
M個の光搬送波モジュールと、M個の電気光学変調モジュールと、M個の光時間遅延モジュールと、分配波長分割マルチプレクサ（WDM）と、N個の光電変換モジュールと、k＊N個のアンテナユニットを有するアンテナアレイとを含み、k、M、およびNは1以上の整数である、ビームフォーミング（BF）における重み割当てのための装置であって、
前記光搬送波モジュールは、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成するよう構成され、
前記電気光学変調モジュールは、変調された光信号を得るために、電気信号を前記光搬送波上に変調し、前記電気信号はベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、または無線周波数電気信号であるよう構成され、
前記光時間遅延モジュールは、前記変調された光信号に対して時間遅延調整を行うよう構成され、
前記分配WDMは、N個の光サブ信号を得るために、前記時間遅延調整を受ける前記変調された光信号の波長に基づいて分配を行うよう構成され、
前記光電変換モジュールは、前記N個の光サブ信号をN個の電気サブ信号に変換し、前記電気サブ信号は、ベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、または無線周波数電気信号であり、
前記N個の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、前記N個の電気サブ信号は、N個の無線周波数電気信号を得るためにアップコンバートされるよう構成され、
前記アンテナアレイは、前記N個の無線周波数電気信号の振幅および位相の重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するよう構成される、
装置。
【請求項２】
前記アンテナアレイは、前記調整可能な方向を有する前記複数のビームを形成するために、前記N個の無線周波数電気信号の前記振幅および位相重み付けに基づいて、前記k＊N個のアンテナユニットを使用することによって、前記N個の無線周波数電気信号をそれぞれ放射する、
請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記光搬送波モジュールは、合成WDMとN個の波長可変レーザとを含み、前記N個の波長可変レーザのプリセットされた波長は互いに異なり、
前記波長可変レーザは、光波を生成するよう構成され、
前記合成WDMは、前記光搬送波を得るために、異なる波長を有するN個の光波を合成するよう構成される、
請求項1に記載の装置。
【請求項４】
前記光搬送波モジュールは、波長可変レーザと、光サーキュレータと、光共振マイクロキャビティとを含み、
前記波長可変レーザは、プリセットされた単一波長の光波を生成するよう構成され、
前記光サーキュレータは、前記光波を前記光共振マイクロキャビティへ送信し、前記光共振マイクロキャビティへ入力された前記光波が反射されて前記波長可変レーザへ戻されるのを防止するよう構成され、
前記光共振マイクロキャビティは、等間隔のN個の異なる波長を有する前記光搬送波を取得するために、前記入力光波について共振を生成するよう構成される、
請求項1に記載の装置。
【請求項５】
前記N個の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、前記装置は、局部発振器（LO）とN個のミキサ（Mixer）とをさらに含み、
前記LOは、局部発振器信号を生成するよう構成され、
前記N個のMixerは、N個の無線周波数電気信号を得るために、前記局部発振器信号に基づいて前記N個のベースバンド電気信号または中間周波数電気信号をそれぞれアップコンバートするよう構成される、
請求項1から4のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記装置は、N個の電力増幅器PAをさらに含み、
前記N個のPAは、前記N個の無線周波数電気信号に対してパワー増幅をそれぞれ行うよう構成される、
請求項5に記載の装置。
【請求項７】
前記光時間遅延モジュールは、電気スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニット、光スイッチに基づく光ファイバ実時間遅延ユニット、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニット、または空間的光経路切替えに基づく実時間遅延ユニットである、請求項6に記載の装置。
【請求項８】
前記電気光学変調モジュールは、マッハツェンダー型電気光学変調器（MZM）であり、前記光時間遅延モジュールは、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットである、請求項7に記載の装置。
【請求項９】
前記電気光学変調モジュールは、位相電気光学変調器PMであり、前記光時間遅延モジュールは、線形チャープファイバグレーティング時間遅延ユニットであり、前記光電変換モジュールは、マッハツェンダー干渉計（MZI）とデュアルバランス型光検出器とを含む、請求項7に記載の装置。
【請求項１０】
ビームフォーミング（BF）における重み割当てのための装置に適用される、BFにおける重み割当てのための方法であって、前記装置は、M個の光搬送波モジュールと、M個の電気光学変調モジュールと、M個の光時間遅延モジュールと、分配波長分割マルチプレクサ（WDM）と、N個の光電変換モジュールと、k＊N個のアンテナユニットを有するアンテナアレイとを含み、k、M、およびNは1以上の整数であり、前記方法は、
前記光搬送波モジュールによって、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成するステップと、
前記電気光学変調モジュールによって、変調された光信号を得るために、電気信号を前記光搬送波上に変調するステップであって、前記電気信号はベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、または無線周波数電気信号である、ステップと、
前記光時間遅延モジュールによって、前記変調された光信号に対して時間遅延調整を行うステップと、
前記分配WDMによって、N個の光サブ信号を得るために、前記時間遅延調整を受ける前記変調された光信号の波長に基づいて分配を行うステップと、
前記光電変換モジュールによって、前記N個の光サブ信号をN個の電気サブ信号に変換するステップであって、前記電気サブ信号は、ベースバンド電気信号、中間周波数電気信号、または無線周波数電気信号であり、
前記N個の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、前記N個の電気サブ信号は、N個の無線周波数電気信号を得るためにアップコンバートされる、ステップと、
前記アンテナアレイによって、前記N個の無線周波数電気信号の振幅および位相の重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成するステップと
を含む、方法。
【請求項１１】
前記アンテナアレイによって、前記N個の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成する前記ステップは、
前記アンテナアレイによって、前記調整可能な方向を有する前記複数のビームを形成するために、前記N個の無線周波数電気信号の前記振幅および位相重み付けに基づいて、前記k＊N個のアンテナユニットを使用することによって、前記N個の無線周波数電気信号をそれぞれ放射するステップ
を含む、請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
前記光搬送波モジュールは、合成WDMとN個の波長可変レーザとを含み、前記N個の波長可変レーザのプリセットされた波長は互いに異なり、
前記光搬送波モジュールによって、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成する前記ステップは、
前記N個の波長可変レーザのそれぞれによって、異なる波長を有するN個の光波を得るために、光波を生成するステップと、
前記合成WDMによって、光搬送波を得るために、前記異なる波長を有する前記N個の光波を合成するステップと
を含む、請求項10に記載の方法。
【請求項１３】
前記光搬送波モジュールは、波長可変レーザと、光サーキュレータと、光共振マイクロキャビティとを含み、
前記光搬送波モジュールによって、N個の異なる波長を有する光搬送波を生成する前記ステップは、
前記波長可変レーザによって、プリセットされた単一波長の光波を生成するステップと、
前記光サーキュレータによって、前記光波を前記光共振マイクロキャビティへ送信するステップ、および前記光共振マイクロキャビティへ入力された前記光波が反射されて前記波長可変レーザへ戻されるのを防止するステップと、
前記光共振マイクロキャビティによって、等間隔のN個の異なる波長を有する光搬送波を得るために、前記入力光波について共振を生成するステップと
を含む、請求項10に記載の方法。
【請求項１４】
前記N個の電気サブ信号がベースバンド電気信号または中間周波数電気信号であるとき、前記装置は、局部発振器（LO）とN個のミキサ（Mixer）とをさらに含み、
N個の無線周波数電気信号を得るために、前記N個の電気サブ信号がアップコンバートされることは、
前記LOによって、局部発振器信号を生成するステップと、
前記N個のMixerによって、N個の無線周波数電気信号を得るために、前記局部発振器信号に基づいて前記N個のベースバンド電気信号または中間周波数電気信号をそれぞれアップコンバートするステップと
を含む、請求項10から13のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記装置は、N個の電力増幅器（PA）をさらに含み、
前記アンテナアレイによって、前記N個の無線周波数電気信号の振幅および位相重み付けに基づいて、調整可能な方向を有する複数のビームを形成する前記ステップの前に、前記方法は、
前記N個のPAによって、前記N個の無線周波数電気信号に対してパワー増幅をそれぞれ行うステップ
をさらに含む、請求項14に記載の方法。
【国際調査報告】
2020511061.tif 000013
2020511061.tif 000014
2020511061.tif 000015
2020511061.tif 000016