JP2012525749A - Linc増幅器を使用したデータ送信のための方法、linc増幅器、送信装置、受信装置、およびその通信ネットワーク - Google Patents

Linc増幅器を使用したデータ送信のための方法、linc増幅器、送信装置、受信装置、およびその通信ネットワーク Download PDF

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Abstract

本発明は、信号増幅のためのLINC増幅器(LINC1、LINC2)を使用して、送信装置(BS)から受信装置(RAH1)にデータ信号を送信するための方法であって、データ信号が、送信装置(BS)にあるLINC増幅器(LINC1、LINC2)の第1の部分において一定振幅の2つの位相変調信号成分によって表され、一定振幅の2つの位相変調信号成分のうちの少なくとも1つが、送信装置(BS)から受信装置(RAH1)に、少なくとも1つの光接続(OF1、OF2、OF4)を介して送信され、一定振幅の2つの位相変調信号成分のうちの少なくとも1つが、前記受信装置(RAH1)にある少なくとも1つの光学電気変換器(OE1、OE2)で、光信号から電気信号に変換される方法、LINC増幅器、送信装置、受信装置、およびその通信ネットワークに関する。

Description

本発明は、請求項1のプリアンブルによるデータ信号の送信のための方法、請求項8のプリアンブルによるLINC増幅器、請求項10のプリアンブルによる送信装置、請求項13のプリアンブルによる受信装置、および請求項15のプリアンブルによる通信ネットワークに関する。
セルラー無線ネットワークにおけるあるサービスエリアのカバレージは、サービスエリア内のモバイル・ユーザとの間の接続にサービスを提供するためのコアネットワークに接続されているいくつかの無線基地局によって提供される。無線基地局は、ベースバンド・ユニットおよび少なくとも1つのアンテナ・ユニットを含む。無線カバレージおよび容量を増加させるために、現代の基地局は、いくつかのセクター・アンテナを使用する。
基地局の柔軟性を増加させるために、アンテナをベースバンド・ユニットから離して配置できることが望ましい。これがリモート・アンテナ・ヘッドとも呼ばれるアクティブなアンテナ・システムの開発につながった。通常、1つのリモート・アンテナ・ヘッドは、1つのセクター・アンテナを含むが、たった1つを超えるセクター・アンテナを備えるリモート・アンテナ・ヘッドを有する既知のシステムもある。
好ましくは、基地局は、光ファイバによってリモート・アンテナ・ヘッドと接続される。従来の光ファイバ無線(radio−over−fiber)のシナリオは、基地局と、リモート・アンテナ・ヘッドにおける増幅器を備える送信機との間のアナログ信号の光送信を伴う。
2ファイバリングを使用したセルラー無線通信ネットワークにおける光ファイバ無線の概念の実装の一例が欧州特許第EP1553791B1号に記載されている。
しかし、光送信の品質は、ノイズ、波長分散などの非線形性、および減弱作用を極度に被る。したがって、光ファイバ無線の概念の技術的な実装は、非常に高度な光変調技術および信号調節を伴う必要がある。
基本的に、アナログの無線周波数信号の光送信は、信号変調技術および信号調整のためのかなりの電子的な労力を伴う。実際に、例えば輝度変調および直接検波の方法は簡単かつ単純であり、かなりの線形光学送信特性を可能にするが、一方で、アナログの無線周波数送信の要件を満たすために高コストの変調器および変調器駆動部を必要とする。両側波帯変調が使用される場合、波長分散は、無線周波数電力の周波数および長さに依存する抑制をもたらし、これは送信品質を悪化させる。
欧州特許第EP1553791B1号
したがって、本発明の目的は、送信装置と少なくとも1つの受信装置との間の光接続により、信号増幅のためのパワーアンプを使用した、送信装置から少なくとも1つの受信装置への信号の送信のための費用対効果の大きい、フォールトトレラントの方法を提案することである。
この目的は、請求項1の教示による方法、請求項8の教示によるLINC増幅器、請求項10の教示による送信装置、請求項13の教示による受信装置、および請求項15の教示による通信ネットワークによって達成される。
例えば、Universal Mobile Telecommunications System(UMTS)、Worldwide Interoperability for Microwave Access(WIMAX)、またはThird Generation Partnership Project Long Term Evolution(3GPP LTE)などの移動通信システムは、最高2.6GHzまでの周波数で高い出力電力を有するパワーアンプを必要とするため、いわゆるLINC増幅器(LINC=非−線形成分による線形増幅)を信号増幅に使用することが好ましい。LINC増幅器は、高度な直線性および効率を特徴とするからである。
前記LINC増幅器では、入力データ信号は、2つの一定エンベロープ位相変調信号成分(constant envelope phase modulated signal component)に分割される。その後、各信号は、パワーアンプによって増幅される。一定エンベロープ信号によって、両方のパワーアンプを高効率になるように最適に設計することが可能になる。増幅後、両方の信号は、最初の振幅および位相が変調された入力データ信号の増幅された複製を生成するために、例えばChireixまたはウィルキンソン結合器などの適した結合器によって再結合される。
本発明の主な着想は、LINC増幅器を少なくとも1つの光接続によって接続される2つの遠隔部分に分割することによる優れた光ファイバ無線アーキテクチャの実現である。デジタル信号がアナログ信号より干渉に対してフォールトトレラントであるため、好ましくは、デジタル光信号は、少なくとも1つの光接続を通じて送信される。
本発明によれば、データ信号は、送信装置にあるLINC増幅器の第1の部分において一定振幅の2つの位相変調信号成分によって表され、一定振幅の2つの位相変調信号成分のうちの少なくとも1つは、送信装置にある少なくとも1つの電気光学変換器で、電気信号から光信号に変換され、一定振幅の2つの位相変調信号成分のうちの少なくとも1つは、送信装置から少なくとも1つの受信装置に、少なくとも1つの光接続を介して送信され、一定振幅の2つの位相変調信号成分のうちの少なくとも1つは、前記少なくとも1つの受信装置にある少なくとも1つの光学電気変換器で、光信号から電気信号に変換され、一定振幅の2つの位相変調信号成分は、前記少なくとも1つの受信装置にあるLINC増幅器の第2の部分において増幅され、結合される。
少なくとも1つのリモート・アンテナ・ヘッドを介した基地局からユーザ端末への信号の送信のために、信号増幅のためのLINC増幅器が使用され、基地局から少なくとも1つのリモート・アンテナ・ヘッドに前記少なくとも1つの光接続を通じて信号が送信される。
この概念は、コストおよびハードウェアの労力を容易に低減する新しいアーキテクチャを可能にし、さらに、例えば光線形成およびMIMOの用途において、簡単なスケーリングを可能にする。
少なくとも1つの光接続を介したデジタル光信号の送信を可能にするために、一定エンベロープ位相変調信号成分のうちの少なくとも1つを、少なくとも1つの適切な電気光学変換器に渡す前にデジタル電気ドメインに変換する必要がある。これは、2つの一定エンベロープ位相変調信号成分の一定振幅によって容易になる。
本発明のさらなる開発は、従属クレームおよび以下の説明から集めることができる。
以下において、添付の図面を参照して本発明をさらに説明する。
本発明を実施することができる基地局およびリモート・アンテナ・ヘッドを有するセルラー通信ネットワークを図式的に示す図である。 最新技術によるLINC増幅器アーキテクチャを図式的に示す図である。 本発明による分散型LINC増幅器を設けた送信機および受信機を図式的に示す図である。 本発明による光多重化および多重分離の原理を適用する分散型LINC増幅器を設けた送信機および受信機を図式的に示す図である。 本発明によるスケーリングの実証のために2つの分散型LINC増幅器および2つのアンテナを設けた送信機および受信機を図式的に示す図である。 本発明によるスケーリングの実証のために、光多重化および多重分離の原理を適用する、2つの分散型LINC増幅器および2つのアンテナを設けた送信機および受信機を図式的に示す図である。
本発明を実施することができる信号の送受信のための通信ネットワークCNの原理構造が図1に示される。通信ネットワークCNは、基地局BSと、リモート・アンテナ・ヘッドRAH1〜RAH4と、ユーザ端末UE1〜UE4とを備える。
前記リモート・アンテナ・ヘッドRAH1〜RAH4のそれぞれは、例えばそれぞれ光ファイバ、または光学自由空間接続(optical free−space connection)、OF1、OF2、OF8、OF9、およびOF10などの光接続によって基地局BSに接続されている。前記ユーザ端末UE1〜UE4のそれぞれは、前記リモート・アンテナ・ヘッドRAH1〜RAH4のうちの1つまたは複数に接続されており、これは図1の二重矢印によって象徴される。基地局BSは、次いで、簡潔にするために図1に示されていないコアネットワークに接続されている。
リモート・アンテナ・ヘッドRAH1〜RAH4を介して基地局BSからユーザ端末UE1〜UE4に送信すべき信号の増幅のために、リモート・アンテナ・ヘッドRAH1〜RAH4にある最新技術によるLINC増幅器を使用することができる。
図2は、最新技術によるLINC増幅器を図式的に示す。
例えばベースバンド、中間周波数、または無線周波数(RF)信号Vin(t)の入力のためのLINC増幅器の入力は、信号セパレータSISの入力に接続されている。
信号セパレータSISの第1の出力は、第1の出力段OS1の入力に接続されている。信号セパレータSISの第2の出力は、第2の出力段OS2の入力に接続されている。
第1の出力段OS1の出力は、結合器Cの第1の入力に接続されており、第2の出力段OS2の出力は、結合器Cの第2の入力に接続されている。
結合器Cの出力は、増幅信号Vout(t)を出力するために設けられている。
図2に示すように、最新技術によるLINC増幅器を使用した信号増幅のための方法において、アナログ入力信号Vin(t)は、LINC増幅器の入力に送信され、したがって、信号セパレータSISの入力に送信される。信号セパレータSISにおいて、入力信号Vin(t)は、一定振幅の2つの位相変調信号成分に分割される。言い換えると、入力信号Vin(t)の振幅変調は、以下のような一定エンベロープを有する2つの信号V1(t)およびV2(t)の位相変調に変換される。
Figure 2012525749
上記の式において、ωは周波数、θ(t)は瞬時位相変化、AはA(t)の最大値である。
一定振幅の第1の位相変調信号成分V1(t)は、第1の出力段OS1の入力において適用され、前記第1の出力段OS1において増幅される。第1の出力段OS1の出力では、一定振幅の第1の位相変調信号成分V1(t)の増幅されたコピーが、結合器Cの第1の入力での入力のために提供される。
一定振幅の第2の位相変調信号成分V2(t)は、第2の出力段OS2の入力において適用され、前記第2の出力段OS2において増幅される。第2の出力段OS2の出力では、一定振幅の第2の位相変調信号成分V2(t)の増幅されたコピーが、結合器Cの第2の入力での入力のために提供される。
結合器Cにおいて、一定振幅の第1の位相変調信号成分V1(t)の増幅されたコピーが一定振幅の第2の位相変調信号成分V2(t)の増幅されたコピーと結合され、結果として入力信号Vin(t)の増幅されたコピーが得られる。入力信号Vin(t)の前記増幅されたコピーは、LINC増幅器の出力信号Vout(t)として、結合器Cの出力において提供される。
以下に、本発明の4つの実施形態のLINC増幅器の適用について示す。全4つの実施形態の基本的な着想は、送信装置にあるLINC増幅器の第1の部分において一定振幅の位相変調信号成分を生成し、一定振幅の前記位相変調信号成分のうちの少なくとも1つを、光接続を介して受信装置にあるLINC増幅器の第2の部分に送信し、LINC増幅器の第2の部分において一定振幅の位相変調信号成分を増幅し、結合することである。
本発明によるLINC増幅器LINC1の一実施形態が図3に示される。LINC増幅器LINC1は、点線のボックスとして示されており、信号セパレータ、キャリア・シンセサイザCS、4つの電気光学変換器EO1〜EO4、2つの光学加算器A1およびA2、2つの光学電気変換器OE1およびOE2、2つの位相信号リシンセサイザPSRS1およびPSRS2、2つの切り替えられた出力段OS1およびOS2、および結合器Cを備える。
図3に示される実施形態において、信号セパレータ、キャリア・シンセサイザCS、4つの電気光学変換器EO1〜EO4、および2つの光学加算器A1およびA2は、ボックスとして示される基地局BSに含まれ、2つの光学電気変換器OE1およびOE2、2つの位相信号リシンセサイザPSRS1およびPSRS2、2つの切り替えられた出力段OS1およびOS2、および結合器Cは、同様にボックスとして示されるリモート・アンテナ・ヘッドRAH1に含まれる。
基地局BSは、第3の光学電気変換器OE3および受信機RXをさらに備える。
リモート・アンテナ・ヘッドRAH1は、アンテナ・ネットワークAN、低雑音増幅器LNA、ダウン・コンバータDC、アナログ−デジタル変換器AD2、および第5の電気光学変換器EO5をさらに備える。
LINC増幅器LINC1の中間周波信号の入力は、信号セパレータSISの入力に接続されている。
信号セパレータSISの第1の出力は、第1の電気光学変換器EO1の入力に接続されている。
第1の電気光学変換器EO1の出力は、光接続を介して第1の光学加算器A1の第1の入力に接続されており、第1の光学加算器A1の出力は、例えば光ファイバ、または光学自由空間接続などの光接続OF1を介して第1の光学電気変換器OE1の入力に接続されている。
第1の光学電気変換器OE1の出力は、第1の位相信号リシンセサイザPSRS1の入力に接続されており、第1の位相信号リシンセサイザPSRS1の出力は、第1の出力段OS1の入力に接続されている。
第1の出力段OS1の出力は、結合器Cの第1の入力に接続されている。
信号セパレータSISの第2の出力は、第2の電気光学変換器EO2の入力に接続されている。
第2の電気光学変換器EO2の出力は、光接続を介して第2の光学加算器A2の第1の入力に接続されており、第2の光学加算器A2の出力は、例えば光ファイバ、または光学自由空間接続などの光接続OF2を介して第2の光学電気変換器OE2の入力に接続されている。
第2の光学電気変換器OE2の出力は、第2の位相信号リシンセサイザPSRS2の入力に接続されており、第2の位相信号リシンセサイザPSRS2の出力は、第2の出力段OS2の入力に接続されている。
第2の出力段OS2の出力は、結合器Cの第2の入力に接続されている。
キャリア・シンセサイザCSの出力は、第3の電気光学変換器EO3の入力、および第4の電気光学変換器EO4の入力の両方に接続されている。
第3の電気光学変換器EO3の出力は、光接続を介して第1の光学加算器A1の第2の入力に接続されており、第4の電気光学変換器EO4の出力は、光接続を介して第2の光学加算器A2の第2の入力に接続されている。
本発明の一実施形態において、キャリア・シンセサイザCSの出力は、1つの電気光学変換器のみの入力に接続されており、電気光学変換器の出力は、光接続を介して第1の光学加算器A1の第2の入力、および光接続を介して第2の光学加算器A2の第2の入力の両方に接続されている。
結合器Cの出力は、アンテナ・ネットワークANに接続されている。
本発明の一実施形態において、例えばフィルタ、イコライザ、または前置増幅器など、信号調整のためのさらなる装置が、それぞれ電気光学変換器EO1〜EO4と光学電気変換器OE1およびOE2との間の信号経路に、またはそれぞれ光学電気変換器OE1およびOE2と出力段OS1およびOS2との間の信号経路に含まれている。
受信経路において、アンテナ・ネットワークANの出力は、低雑音増幅器LNAの入力に接続されており、低雑音増幅器LNAの出力は、ダウン・コンバータDCの入力に接続されている。
ダウン・コンバータDCの出力は、アナログ−デジタル変換器ADの入力に接続されており、アナログ−デジタル変換器ADの出力は、第5の電気光学変換器EO5の入力に接続されている。
第5の電気光学変換器EO5の出力は、例えば光ファイバ、または光学自由空間接続などの光接続OF3を介して第3の光学電気変換器OE3の入力に接続されている。
第3の光学電気変換器OE3の出力は、次いで受信機RXの入力に接続されている。
本発明の一実施形態において、LINC増幅器LINC1の出力は、例えば線形化および最適化のために、好ましくは第5の電気光学変換器EO5の入力において受信経路に接続されており、これは図3の破線矢印によって示される。
好ましくは、前記電気光学変換器EO1〜EO5はそれぞれ、直接変調されるか、または例えば電界吸収型またはニオブ酸リチウム型の変調器によって外部で変調されるレーザー・ダイオードを備える。
好ましくは、前記光学電気変換器OE1〜OE3はそれぞれ、いわゆるPINダイオード、またはいわゆるアバランシェフォトダイオードを備える。
図3に示される実施形態において、好ましくは周波数範囲10〜100MHzの中間周波数fifのアナログデータ信号は、LINC増幅器LINC1の入力、およびしたがって信号セパレータSISの入力に送信される。信号セパレータSISにおいて、アナログデータ信号は、一定振幅の2つの位相変調信号成分に分割される。
一定振幅の2つの位相変調信号成分は、信号セパレータSISにおいてアナログ信号からデジタル信号に変換される。
本発明の別の一実施形態において、アナログ信号からデジタル信号への変換は、信号セパレータSISにおいて実行されるのではなく、それぞれ信号セパレータSISと電気光学変換器EO1およびEO2との間の信号経路にあるアナログ−デジタル変換器で実行される。
一定振幅の第1の位相変調信号成分は、光源の光の周波数がfopticalである光源を使用して、デジタル電気信号をデジタル光信号に変換する第1の電気光学変換器EO1に送信され、第1のデジタル光学位相変調信号成分が周波数fos=foptical±fifを有するようにする。
第1のデジタル光学位相変調信号成分は、光接続を介して第1の電気光学変換器EO1の出力から第1の加算器A1の第1の入力に送信される。
一定振幅の第2の位相変調信号成分は、光源の光の周波数がfopticalである光源を使用して、デジタル電気信号をデジタル光信号に変換する第2の電気光学変換器EO2に送信され、第2のデジタル光学位相変調信号成分が周波数fos=foptical±fifを有するようにする。
第2のデジタル光学位相変調信号成分は、光接続を介して第2の電気光学変換器EO2の出力から第2の加算器A2の第1の入力に送信される。
キャリア・シンセサイザCSにおいて、好ましくは数百MHzから数GHzの周波数範囲の無線周波数frfにおいて無線周波数キャリア信号が生成される。無線周波数キャリア信号は、光源の光の周波数がfopticalである光源を使用して、電気無線周波数キャリア信号を光学無線周波数キャリア信号に変換する第3および第4の電気光学変換器EO3およびEO4に送信され、光学無線周波数キャリア信号が周波数forf=foptical±frfを有するようにする。
光学無線周波数キャリア信号は、光接続を介して第3および第4の電気光学変換器EO3およびEO4の出力からそれぞれ第1の加算器A1および第2の加算器A2の第2の入力に送信される。
第1の加算器A1で、第1のデジタル光学位相変調信号成分が光学無線周波数キャリア信号に追加され、すなわち周波数fos=foptical±fifを有する第1のデジタル光学位相変調信号成分が周波数forf=foptical±frfを有する光学無線周波数キャリア信号と集計されて、第1の結合された光学データ信号がもたらされる。
第1の結合された光学データ信号は、光接続OF1を介して第1の加算器A1の出力から第1の光学電気変換器OE1の入力に送信される。
第1の光学電気変換器OE1において、光ヘテロダイン検出の原理が適用され、第1のデジタル光学位相変調信号成分は、第1のデジタル電気位相変調信号成分にアップコンバートされる。fopticalの範囲の強度のすべてのより高い周波数成分が第1の光学電気変換器OE1において時間平均されるため、検出された第1のデジタル電気位相変調信号成分の強度は、周波数fdes=frf±fifの頻度で変化する。第1のデジタル電気位相変調信号成分は、第1の光学電気変換器OE1の出力から、一定振幅のアナログの第1の位相変調信号成分が回復される第1の位相信号リシンセサイザPSRS1の入力に送信される。
一定振幅の第1の位相変調信号成分は、第1の位相信号リシンセサイザPSRS1の出力から第1の出力段OS1の入力に送信され、これは、第1の出力段OS1の出力において一定振幅の第1の位相変調信号成分の増幅されたコピーをもたらす。
本発明の一実施形態において、一定振幅のアナログの第1の位相変調信号成分は、第1の出力段OS1における暗黙の受動信号再構成フィルタリング(implicit passive signal reconstruction filtering)によって回復され、第1の位相信号リシンセサイザPSRS1は不要である。
一定振幅の第1の位相変調信号成分の増幅されたコピーは、結合器Cの第1の入力に送信される。
第2の加算器A2で、第2のデジタル光学位相変調信号成分が光学無線周波数キャリア信号に追加され、すなわち周波数fos=foptical±fifを有する第2のデジタル光学位相変調信号成分が周波数forf=foptical±frfを有する光学無線周波数キャリア信号と集計されて、第2の結合された光学データ信号がもたらされる。
第2の結合された光学データ信号は、光接続OF2を介して第2の加算器A2の出力から第2の光学電気変換器OE2の入力に送信される。
第2の光学電気変換器OE2において、光ヘテロダイン検出の原理が適用され、第2のデジタル光学位相変調信号成分は、第2のデジタル電気位相変調信号成分にアップコンバートされる。fopticalの範囲の強度のすべてのより高い周波数成分が第2の光学電気変換器OE2において時間平均されるため、検出された第2のデジタル電気位相変調信号成分の強度は、周波数fdes=frf±fifの頻度で変化する。第2のデジタル電気位相変調信号成分は、第2の光学電気変換器OE2の出力から、一定振幅のアナログの第2の位相変調信号成分が回復される第2の位相信号リシンセサイザPSRS2の入力に送信される。
一定振幅の第2の位相変調信号成分は、第2の位相信号リシンセサイザPSRS2の出力から第2の出力段OS2の入力に送信され、これは、第2の出力段OS2の出力において一定振幅の第2の位相変調信号成分の増幅されたコピーをもたらす。
本発明の一実施形態において、一定振幅のアナログの第2の位相変調信号成分は、第2の出力段OS2における暗黙の受動信号再構成フィルタリングによって回復され、第2の位相信号リシンセサイザPSRS2は不要である。
一定振幅の第2の位相変調信号成分の増幅されたコピーは、結合器Cの第2の入力に送信される。
結合器Cでは、一定振幅の第1の位相変調信号成分の増幅されたコピーが一定振幅の第2の位相変調信号成分の増幅されたコピーと結合され、LINC増幅器LINC1の入力において提供されるアナログデータ信号のアップコンバートされ、増幅されたコピーがもたらされる。アナログデータ信号の前記増幅されたコピーは、LINC増幅器LINC1の出力信号として、結合器Cの出力において提供される。
アナログデータ信号のアップコンバートされ、増幅されたコピーは、エア・インタフェースを介した送信のためにアンテナ・ネットワークANに送信される。
受信経路において、アナログ電気信号は、信号増幅のために、アンテナ・ネットワークANから低雑音増幅器LNAに送信される。
増幅されたアナログ電気信号は、ダウン・コンバータDCに送信され、そこで信号が無線周波数から中間周波数にダウンコンバートされる。
ダウンコンバートされたアナログ電気信号は、デジタル化のために、アナログ−デジタル変換器ADに送信され、デジタル電気信号は、デジタル電気信号をデジタル光信号に変換するために、第5の電気光学変換器EO5に送信される。
デジタル光信号は、光接続OF3を介して第5の電気光学変換器EO5から第3の光学電気変換器OE3に送信される。
第3の光学電気変換器OE3において、デジタル光信号は、デジタル電気信号に逆変換され、さらなる処理のために受信機RXに送信される。
本発明の一実施形態において、LINC増幅器LINC1の線形化が必要になる場合、LINC増幅器LINC1の出力信号は、第5の電気光学変換器EO5および光接続OF3を介して基地局BSにフィードバックされ、前記フィードバックされた出力信号に基づいて、LINC増幅器LINC1は制御され、これは受信機RXと信号セパレータSISとの間の破線矢印によって示される。
本発明の上述した実施形態の利点は、光ヘテロダイン検出を使用することによって、電気アップコンバージョンの必要が削除され、一定振幅の位相変調信号成分に関連した信号処理が、速度がかなり低減され、したがってワット損およびチップの複雑さが低減されて、中間周波数レベルで実行される。
しかし、光ヘテロダイン検出の適用は、本発明に必須でない。したがって、本発明の一実施形態では、一定振幅の位相変調信号成分は、それぞれ第1および第2の電気光学変換器EO1およびEO2に送信される前に、電気的にアップコンバートされ、デジタル光学位相変調信号成分は、光接続を介して、それぞれ第1および第2の光学電気変換器OE1およびOE2に直接送信される。結果として、キャリア・シンセサイザCS、第3および第4の電気光学変換器EO3およびEO4、および加算器A1およびA2は、本実施形態では必要でない。
原則として、一定振幅の両方の位相変調信号成分が光信号として基地局BSからリモート・アンテナ・ヘッドRAH1に送信されることは、本発明の適用には必要なく、すなわち、一定振幅の第1の位相変調信号成分、または一定振幅の第2の位相変調信号成分は、基地局BSからリモート・アンテナ・ヘッドRAH1に電気的に送信される。したがって、本発明の実施形態では、一定振幅の第1の位相変調信号成分のみ、または一定振幅の第2の位相変調信号成分のみが基地局BSからリモート・アンテナ・ヘッドRAH1に光学的に送信される。
本発明の一実施形態において、LINC増幅器LINC1の入力に送信されるアナログデータ信号は、中間周波数でなく、ベースバンド周波数上である。
図4に示される実施形態において、本発明による光多重化および多重分離の原理を適用する分散型LINC増幅器LINC2が示される。分散型LINC増幅器LINC2の基本的な構造は、図3に示され、上述した分散型LINC増幅器LINC1の構造と類似している。したがって、以下では、図3に示される分散型LINC増幅器LINC1と比較した違いのみを説明する。
図4に示される分散型LINC増幅器LINC2は、基地局BSにある光マルチプレクサMUX、およびリモート・アンテナ・ヘッドRAH1にある光デマルチプレクサDEMUXを備える。
第1の光学加算器A1の出力は、光接続を介して光マルチプレクサMUXの第1の入力に接続されている。
第2の光学加算器A2の出力は、光接続を介して光マルチプレクサMUXの第2の入力に接続され、光マルチプレクサMUXの出力は、光接続OF4を介して光デマルチプレクサDEMUXの入力に接続されている。
光デマルチプレクサDEMUXの第1の出力は、光接続を介して第1の光学電気変換器OE1の入力に接続され、光デマルチプレクサDEMUXの第2の出力は、光接続を介して第2の光学電気変換器OE2の入力に接続される。
図3に示される実施形態において、一定振幅の第1および第2の光学位相変調信号成分は、別々の光接続OF1およびOF2を介して基地局BSからリモート・アンテナ・ヘッドRAH1に送信される。
図4に示される実施形態において、一定振幅の第1および第2の光学位相変調信号成分および光学無線周波数キャリア信号は、光マルチプレクサMUXにおいて多重化され、共通の光接続OF4を介して光デマルチプレクサDEMUXに送信され、そこで光信号が多重分離される。本実施形態では、光多重化および多重分離が適用されるため、電気光学変換器EO1およびEO3におけるアップコンバージョンのために使用される光周波数は、電気光学変換器EO2およびEO4のアップコンバージョンのために使用される光周波数とは異なる。第1の光学位相変調信号成分およびそれぞれの光学無線周波数キャリア信号は、第1の光学電気変換器OE1に送信され、第2の光学位相変調信号成分およびそれぞれの光学無線周波数キャリア信号は、第2の光学電気変換器OE2に送信される。
図5に示される実施形態において、それぞれアンテナ・ネットワークAN1およびAN2に接続されており、基地局BSおよびリモート・アンテナ・ヘッドRAH1に含まれる2つの分散型LINC増幅器LINC3およびLINC4が、本発明によるスケーリングの実証のために示される。分散型LINC増幅器LINC3およびLINC4の基本的な構造および機能は、図3において示され、上述した分散型LINC増幅器LINC1の構造と類似している。したがって、以下では、図3に示される分散型LINC増幅器LINC1と比較した違いのみを説明する。
図5に示される実施形態において、キャリア・シンセサイザCSは、分散型LINC増幅器LINC3およびLINC4ごとに個別のキャリア・シンセサイザを有する代わりに、上部の分散型LINC増幅器LINC3および下部の分散型LINC増幅器LINC4の無線周波数キャリア信号の生成に使用される。キャリア・シンセサイザCSの出力は、4つの電気光学変換器EO3、EO4、EO6、およびEO7の4つの入力に接続されている。マルチバンドの適用のための別の実施形態において、異なるキャリア周波数を提供するために、複数のキャリア・シンセサイザCSが使用される。
電気光学変換器EO3の出力は、上部の分散型LINC増幅器LINC3の第1の光学加算器A1の入力に接続されており、電気光学変換器EO4の出力は、上部の分散型LINC増幅器LINC3の第2の光学加算器A2の入力に接続されている。
電気光学変換器EO6の出力は、下部の分散型LINC増幅器LINC4の第1の光学加算器A3の入力に接続されており、電気光学変換器EO7の出力は、下部の分散型LINC増幅器LINC4の第2の光学加算器A4の入力に接続されている。
本発明の一実施形態において、キャリア・シンセサイザCSの出力は、1つの電気光学変換器のみの入力に接続されており、電気光学変換器の出力は、光接続を介して4つの光学加算器A1〜A4の入力に接続されている。
2つの分散型LINC増幅器LINC3およびLINC4のそれぞれは、図3で上述した受信経路を有し、図3で上述した受信経路とは、光多重化および多重分離によって実行される、リモート・アンテナ・ヘッドRAH1と基地局BSとの間に共通の光学受信経路を有するという違いがある。
上部の分散型LINC増幅器LINC3のアンテナ・ネットワークAN1の出力、および下部の分散型LINC増幅器LINC4のアンテナ・ネットワークAN2の出力はそれぞれ、それぞれの低雑音増幅器LNA1およびLNA2の入力に接続されている。
本発明の一実施形態において、上部のLINC増幅器LINC3の出力および下部のLINC増幅器LINC4の出力は、好ましくはそれぞれ第5の電気光学変換器EO5および第10の電気光学変換器EO10の入力において、それぞれの受信経路に接続されており、これは図5の破線矢印によって示される。受信機RXは、上部の分散型LINC増幅器LINC3の信号セパレータSIS1、および下部の分散型LINC増幅器LINC4の信号セパレータSIS2の両方に接続されており、これは図5の2つの破線矢印によって示される。あるいは、受信機RXは、線形化アルゴリズムが通常実行されるデジタル処理ユニットに接続されている。
LINC増幅器LINC3およびLINC4の両方の共通のキャリア・シンセサイザCSおよび共通の受信経路を使用することによって、コストが低減され、いわゆる光線形成または多入力多出力を適用して、システムをいくつかのアンテナの使用のために拡張可能にすることができる。
本発明の一実施形態において、図5において説明したいくつかのLINC増幅器を、LINC増幅器ごとの特定のキャリア・シンセサイザにおいて生成されたLINC増幅器ごとの特定の無線キャリア周波数と結合することによって、例えば、マルチバンド・カバレージまたは各LINC増幅器の信号送信のための専用の周波数帯域を有する細分化された送信機を達成することができる。
図6に示される実施形態において、それぞれアンテナ・ネットワークAN1およびAN2に接続されており、基地局BSおよびリモート・アンテナ・ヘッドRAH1に含まれ、光多重化および多重分離の原理を適用する2つの分散型LINC増幅器LINC5およびLINC6が、本発明によるスケーリングの実証のために示される。分散型LINC増幅器LINC5およびLINC6の基本的な構造および機能は、図4において示され、上述した分散型LINC増幅器LINC2の構造と類似している。したがって、以下では、図4に示される分散型LINC増幅器LINC2と比較した違いのみを説明する。
図6に示される実施形態において、キャリア・シンセサイザCSは、分散型LINC増幅器LINC5およびLINC6ごとに個別のキャリア・シンセサイザを有する代わりに、上部の分散型LINC増幅器LINC5および下部の分散型LINC増幅器LINC6の無線周波数キャリア信号の生成に使用される。キャリア・シンセサイザCSの出力は、4つの電気光学変換器EO3、EO4、EO6、およびEO7の4つの入力に接続されている。
電気光学変換器EO3の出力は、上部の分散型LINC増幅器LINC5の第1の光学加算器A1の入力に接続されており、電気光学変換器EO4の出力は、上部の分散型LINC増幅器LINC5の第2の光学加算器A2の入力に接続されている。
電気光学変換器EO6の出力は、下部の分散型LINC増幅器LINC6の第1の光学加算器A3の入力に接続されており、電気光学変換器EO7の出力は、下部の分散型LINC増幅器LINC6の第2の光学加算器A4の入力に接続されている。図6の基地局BSは、分散型LINC増幅器LINC5およびLINC6によって使用される光マルチプレクサMUXを備え、リモート・アンテナ・ヘッドRAH1は、同様に分散型LINC増幅器LINC5およびLINC6によって使用される光デマルチプレクサDEMUXを備える。
上部の分散型LINC増幅器LINC5の第1の光学加算器A1の出力は、光接続を介して光マルチプレクサMUXの第1の入力に接続されており、上部の分散型LINC増幅器LINC5の第2の光学加算器A2の出力は、光接続を介して光マルチプレクサMUXの第2の入力に接続されている。
下部の分散型LINC増幅器LINC6の第1の光学加算器A3の出力は、光接続を介して光マルチプレクサMUXの第3の入力に接続されており、下部の分散型LINC増幅器LINC6の第2の光学加算器A4の出力は、光接続を介して光マルチプレクサMUXの第4の入力に接続されている。
光マルチプレクサMUXの出力は、光接続OF7を介して光デマルチプレクサDEMUXの入力に接続されている。
光デマルチプレクサDEMUXの第1の出力は、光接続を介して上部の分散型LINC増幅器LINC5の第1の光学電気変換器OE1の入力に接続されており、光デマルチプレクサDEMUXの第2の出力は、光接続を介して上部の分散型LINC増幅器LINC5の第2の光学電気変換器OE2の入力に接続されている。
光デマルチプレクサDEMUXの第3の出力は、光接続を介して下部の分散型LINC増幅器LINC6の第1の光学電気変換器OE4の入力に接続されており、光デマルチプレクサDEMUXの第2の出力は、光接続を介して下部の分散型LINC増幅器LINC6の第2の光学電気変換器OE5の入力に接続されている。
図3に示される実施形態において、一定振幅の第1および第2の光学位相変調信号成分は、別々の光接続OF1およびOF2を介して基地局BSからリモート・アンテナ・ヘッドRAH1に送信される。
図6に示される実施形態において、一定振幅の第1および第2の光学位相変調信号成分、およびLINC増幅器LINC5およびLINC6の光学無線周波数キャリア信号は、光マルチプレクサMUXにおいて多重化され、共通の光接続OF7を介して光デマルチプレクサDEMUXに送信され、そこで光信号が多重分離される。
本実施形態では、光多重化および多重分離が適用されるため、電気光学変換器EO3、EO4、EO6、およびEO7におけるアップコンバージョンのために使用される光周波数は、それぞれ電気光学変換器EO1、EO2、EO9におけるアップコンバージョンのために使用される光周波数に対応しており、すべて互いに異なる。
上部のLINC増幅器LINC5の第1の光学位相変調信号成分およびそれぞれの光学無線周波数キャリア信号は、上部LINC増幅器LINC5の第1の光学電気変換器OE1に送信され、上部のLINC増幅器LINC5の第2の光学位相変調信号成分およびそれぞれの光学無線周波数キャリア信号は、上部のLINC増幅器LINC5の第2の光学電気変換器OE2に送信される。
下部のLINC増幅器LINC6の第1の光学位相変調信号成分およびそれぞれの光学無線周波数キャリア信号は、下部のLINC増幅器LINC6の第1の光学電気変換器OE4に送信され、下部のLINC増幅器LINC6の第2の光学位相変調信号成分およびそれぞれの光学無線周波数キャリア信号は、下部のLINC増幅器LINC6の第2の光学電気変換器OE5に送信される。
2つの分散型LINC増幅器LINC5およびLINC6は、図5で上述したように受信経路を有する。
上部の分散型LINC増幅器LINC5のアンテナ・ネットワークAN1の出力、および下部の分散型LINC増幅器LINC6のアンテナ・ネットワークAN2の出力はそれぞれ、それぞれの低雑音増幅器LNA1およびLNA2の入力に接続されている。
本発明の一実施形態において、上部のLINC増幅器LINC5の出力および下部のLINC増幅器LINC6の出力は、好ましくはそれぞれ第5の電気光学変換器EO5および第10の電気光学変換器EO10の入力において、それぞれの受信経路に接続されており、これは図6の破線矢印によって示される。受信機RXは、上部の分散型LINC増幅器LINC5の信号セパレータSIS1、および下部の分散型LINC増幅器LINC6の信号セパレータSIS2の両方に接続されており、これは図6の2つの破線矢印によって示される。あるいは、受信機RXは、線形化アルゴリズムが通常実行されるデジタル処理ユニットに接続されている。
LINC増幅器LINC5およびLINC6の両方の共通のキャリア・シンセサイザCS、共通のマルチプレクサMUX、共通のデマルチプレクサDEMUX、および共通の受信経路を使用することによって、コストが低減され、いわゆる光線形成または多入力多出力を適用して、システムをいくつかのアンテナの使用のために拡張可能にすることができる。
本発明の一実施形態において、図6において説明したいくつかのLINC増幅器を、LINC増幅器ごとの特定の無線キャリア周波数と結合することによって、例えば、マルチバンド・カバレージまたは各LINC増幅器の信号送信のための専用の周波数帯域を有する細分化された送信機を達成することができる。
本発明の別の実施形態において、基地局BSからの信号は、ユーザ端末UE4への信号送信のために使用される2つのリモート・アンテナ・ヘッドRAH3およびRAH4の場合について図1に示されるように、少なくとも2つのリモート・アンテナ・ヘッドRAH3、RAH4を介して、少なくとも2つの光接続OF9、OF10を介して、いわゆる光線形成または多入力多出力手順を適用して、ユーザ端末UE4に送信される。
上記の実施形態において、アナログデータ信号は、LINC増幅器LINC1〜LINC6の入力において提供される。しかし、さらなる好ましい実施形態において、それぞれLINC増幅器LINC1〜LINC6の入力において提供される入力データ信号は、例えば、いわゆるベースバンド周波数でデジタル処理ユニットから提供されるIまたはQ値などのデジタル信号である。信号セパレータSISにおいて、デジタル・データ信号は、一定振幅の2つのデジタル位相変調信号成分に分割される。デジタル入力データ信号を使用している実施形態では、アナログ入力データ信号を使用する実施形態において説明したように、信号セパレータSISにおけるアナログからデジタル信号への変換は必要ではなく、代わりに、専用の信号処理を実行する必要がある。
デジタル入力データ信号を使用している実施形態では、信号セパレータSISは、好ましくはフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)において実装されるが、特定用途向け集積回路(ASIC)において実装することもできる。
本発明によるこうしたLINC増幅器を、例えば標準のUniversal Mobile Telecommunications System、Third Generation Partnership Project Long Term Evolution、またはWorldwide Interoperability for Microwave Accessを適用している通信ネットワークに使用することができる。
上記の実施形態において、本発明は、少なくとも1つのリモート・アンテナ・ヘッドRAH1を介した基地局BSからユーザ端末UE1への信号の送信のために記載されているが、本発明は、例えばポイント・ツー・ポイント無線方式で使用される、またはラック内で装置の接続に使用されるなど、任意の送信装置から任意の受信装置への信号の送信にも適用可能である。

Claims (15)

  1. 信号増幅のためのLINC増幅器(LINC1、LINC2)を使用して、送信装置(BS)から少なくとも1つの受信装置(RAH1)にデータ信号を送信するための方法であって、
    前記データ信号が、前記送信装置(BS)にある前記LINC増幅器(LINC1、LINC2)の第1の部分において一定振幅の2つの位相変調信号成分によって表され、
    一定振幅の前記2つの位相変調信号成分のうちの少なくとも1つが、前記送信装置(BS)にある少なくとも1つの電気光学変換器(EO1、EO2)で、電気信号から光信号に変換され、
    一定振幅の前記2つの位相変調信号成分のうちの前記少なくとも1つが、前記送信装置(BS)から前記少なくとも1つの受信装置(RAH1)に、少なくとも1つの光接続(OF1、OF2、OF4)を介して送信され、
    一定振幅の前記2つの位相変調信号成分のうちの前記少なくとも1つが、前記少なくとも1つの受信装置(RAH1)にある少なくとも1つの光学電気変換器(OE1、OE2)で、光信号から電気信号に変換され、
    一定振幅の前記2つの位相変調信号成分が、前記少なくとも1つの受信装置(RAH1)にある前記LINC増幅器(LINC1、LINC2)の第2の部分において増幅され、結合される
    方法。
  2. 一定振幅の前記2つの位相変調信号成分のうちの前記少なくとも1つが、前記送信装置(BS)で、アナログ電気信号からデジタル電気信号に変換され、
    一定振幅の前記2つの位相変調信号成分のうちの前記少なくとも1つが、前記少なくとも1つの光接続(OF1、OF2、OF4)を介してデジタル光信号として送信され、
    一定振幅の前記2つの位相変調信号成分のうちの前記少なくとも1つが、前記受信装置(RAH1)で、デジタル電気信号からアナログ電気信号に変換される
    請求項1に記載の方法。
  3. 無線周波数キャリア信号が、前記送信装置(BS)におけるさらなる電気光学変換器(EO3、EO4)で、電気信号から光学無線周波数キャリア信号に変換され、
    一定振幅の前記2つの位相変調信号成分のうちの前記少なくとも1つが前記光学無線周波数キャリア信号に追加され、結合された光信号がもたらされ、
    前記結合された光信号が、前記少なくとも1つの受信装置(RAH1)における光学電気変換器(OE1、OE2)で、光信号から電気信号に変換され、
    一定振幅の前記2つの位相変調信号成分のうちの前記少なくとも1つが、前記光学電気変換器(OE1、OE2)において、光ヘテロダイン検出を適用して、前記光無線周波数キャリア信号との乗算によって、無線周波数ドメインにアップコンバートされる
    請求項1に記載の方法。
  4. 前記LINC増幅器(LINC1、LINC2)の出力信号が前記送信装置(BS)にフィードバックされ、
    前記フィードバックされた出力信号に基づいて、前記LINC増幅器(LINC1、LINC2)が、制御され、または線形化される
    請求項1に記載の方法。
  5. 前記送信装置(BS)が基地局であり、前記少なくとも1つの受信装置(RAH1)がリモート・アンテナ・ヘッドであり、前記データ信号が、前記少なくとも1つのリモート・アンテナ・ヘッド(RAH1)を介して前記基地局(BS)からユーザ端末(UE1)に送信される請求項1に記載の方法。
  6. 光線形成または多入力多出力を適用して、前記基地局(BS)からのデータ信号が、少なくとも2つのリモート・アンテナ・ヘッド(RAH3、RAH4)を介してユーザ端末(UE4)に送信される請求項5に記載の方法。
  7. 一定振幅の前記2つの位相変調信号成分が、前記送信装置(BS)における電気光学変換器(EO1、EO2)で、電気信号から光信号に変換され、
    一定振幅の前記2つの位相変調信号成分が、前記送信装置(BS)にある光マルチプレクサ(MUX)において光学的に多重化され、
    一定振幅の前記2つの位相変調信号成分が、1つの光接続(OF4)を介して、前記送信装置(BS)から前記少なくとも1つの受信装置(RAH1)にある光デマルチプレクサ(DEMUX)に送信され、
    一定振幅の前記2つの位相変調信号成分が、前記光デマルチプレクサ(DEMUX)において光学的に多重分離される
    請求項1または請求項2に記載の方法。
  8. LINC増幅器(LINC1、LINC2)であって、
    前記LINC増幅器(LINC1、LINC2)の第1の部分が、一定振幅の第1の位相変調信号成分の第1の信号経路と、一定振幅の第2の位相変調信号成分の第2の信号経路と、一定振幅の前記2つの位相変調信号成分のうちの少なくとも1つを電気信号から光信号に変換するための少なくとも1つの電気光学変換器(EO1、EO2)とを備え、
    前記LINC増幅器(LINC1、LINC2)の第2の部分が、一定振幅の前記2つの位相変調信号成分のうちの少なくとも1つを光信号から電気信号に変換するための少なくとも1つの光学電気変換器(OE1、OE2)と、前記第1の位相変調信号成分の増幅のための第1の出力段(OS1)と、前記第2の位相変調信号成分の増幅のための第2の出力段(OS2)と、一定振幅の前記2つの増幅された位相変調信号成分を結合するための結合器(C)とを備え、
    前記LINC増幅器(LINC1、LINC2)の前記第1および第2の部分が、少なくとも1つの光接続(OF1、OF2、OF4)によって接続される
    LINC増幅器(LINC1、LINC2)。
  9. 前記結合器(C)が、Chireixまたはウィルキンソン結合器である
    請求項8に記載のLINC増幅器(LINC1、LINC2)。
  10. 少なくとも1つの受信装置(RAH1)に対する信号を送信するための送信装置(BS)であって、LINC増幅器(LINC1、LINC2)の第1の部分として、
    一定振幅の第1の位相変調信号成分の第1の信号経路と、
    一定振幅の第2の位相変調信号成分の第2の信号経路と、
    前記2つの位相変調信号成分のうちの少なくとも1つを電気信号から光信号に変換するための少なくとも1つの電気光学変換器(EO1、EO2)と
    を備える送信装置(BS)。
  11. リモート・アンテナ・ヘッド(RAH1)を介してユーザ端末(UE1)に信号を送信するための基地局(BS)である請求項10に記載の送信装置(BS)。
  12. 標準のUniversal Mobile Telecommunications System、Third Generation Partnership Project Long Term Evolution、またはWorldwide Interoperability for Microwave Accessを適用している通信ネットワークに使用される請求項10に記載の送信装置(BS)。
  13. 送信装置(BS)から送信された信号を受信するための受信装置(RAH1)であって、LINC増幅器(LINC1、LINC2)の第2の部分として、
    一定振幅の2つの位相変調信号成分のうちの少なくとも1つを光信号から電気信号に変換するための少なくとも1つの光学電気変換器(OE1、OE2)と、
    前記第1の位相変調信号成分の増幅のための第1の出力段(OS1)と、
    前記第2の位相変調信号成分の増幅のための第2の出力段(OS2)と、
    一定振幅の前記2つの増幅された位相変調信号成分を結合するための結合器(C)と
    を備える受信装置(RAH1)。
  14. 基地局(BS)から送信される信号を受信するためのリモート・アンテナ・ヘッド(RAH1)である請求項13に記載の受信装置(RAH1)。
  15. 前記リモート・アンテナ・ヘッド(RAH1)を介して前記基地局(BS)からユーザ端末(UE1)に信号を送信するための少なくとも1つの基地局(BS)および少なくとも1つのリモート・アンテナ・ヘッド(RAH1)を備える通信ネットワーク(CN)であって、
    前記少なくとも1つの基地局が、LINC増幅器(LINC1、LINC2)の第1の部分として、一定振幅の第1の位相変調信号成分の第1の信号経路と、一定振幅の第2の位相変調信号成分の第2の信号経路と、一定振幅の前記2つの位相変調信号成分のうちの少なくとも1つを電気信号から光信号に変換するための少なくとも1つの電気光学変換器(EO1、EO2)とを備え、
    前記少なくとも1つのリモート・アンテナ・ヘッド(RAH1)が、LINC増幅器(LINC1、LINC2)の第2の部分として、一定振幅の前記2つの位相変調信号成分のうちの少なくとも1つを光信号から電気信号に変換するための少なくとも1つの光学電気変換器(OE1、OE2)と、前記第1の位相変調信号成分の増幅のための第1の出力段(OS1)と、前記第2の位相変調信号成分の増幅のための第2の出力段(OS2)と、一定振幅の前記2つの増幅された位相変調信号成分を結合するための結合器とを備え、
    前記少なくとも1つの基地局(BS)が、光接続(OF1、OF2、OF4)を介して、前記少なくとも1つのリモート・アンテナ・ヘッド(RAH1)と接続される
    通信ネットワーク(CN)。
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