JP2015504280A - 光分散アンテナシステム - Google Patents

Abstract

光分散アンテナシステムは、下り回線で波長λ０の変調光信号及びＮ個の波長λＮの非変調信号を送信するように適合されたヘッドエンドユニットと、Ｎ個のリモートユニット（ＲＵ）とを備えており、さらに、少なくとも１つのサーキュレータを備えている。いくつかの実施形態では、ＨＥユニットは、異なる光波長のキャリアの単一の検出器に結合された単一のサーキュレータの配列を有し、当該配列によりビーティングを防ぐ。いくつかの実施形態では、ＲＵは、単一の光インターフェース及び単一のＲＦポートを有する反射電界吸収型トランシーバ（ＲＥＡＴ）を備える。ＲＥＡＴはλ０の光信号を検出し、ＲＦ信号に変換する。ＲＥＡＴはまた、波長λＮの１つの非変調光信号を反射し、ＲＦ信号に基づいた変調上り回線光信号を提供する。いくつかの実施形態では、ＲＵは、光アンテナユニットとして構成される。いくつかの実施形態では、複数のＲＵｓは、階層型ＤＡＳ構造を提供するために受動光分配ユニットと組み合わされる。

Description

発明の詳細な説明

〔関連出願の相互参照〕
本願は、同名称にて２０１２年１月８日に提出したＵＳ特許出願第１３／３４５，７２３号に基づいており、ここに上記出願の優先権の利益を主張する。

〔技術分野〕
本明細書に開示される種々のシステムの実施形態は、一般に、混合された無線通信システム／光通信システムに関連し、より具体的には、光分散アンテナシステム（光ＤＡＳ）に関連する。

〔背景技術〕
無線周波数（ＲＦ）と光信号との併用をベースにする光分散アンテナシステムが知られており、例えば、無線オーバファイバシステムにて使用されている。図１に、公知の光ＤＡＳ１００を概略的に示す。光ＤＡＳ１００は、ヘッドエンド（ＨＥ）ユニットを備えており、ＨＥユニットは、複数であるＮ個のポイント・ツー・ポイント（Ｐ２Ｐ）の光ファイバ１０４−１…１０４−Ｎを介して、Ｎ（Ｎ≧１）個のリモートユニット（ＲＵｓ）１０６−１…１０６−Ｎに接続されている。各ＲＵは、同軸ケーブル１１２と１つ以上のアンテナ１１４とを備えた受動ＤＡＳに接続していてもよい。例えば、ＤＡＳ１００において、Ｎ＝８である。ＨＥユニット１０２は、１つの光送信（伝送）器（例えば、ダイオードレーザ）ＴＸ−０、Ｎ＝８個の受信器（通常は、フォトダイオード）ＲＸ−１…ＲＸ−８、及びＮ個の光インターフェース（ポート）１０８−１…１０８−８を備える。各リモートユニットは、電気光学吸収型変調器（ＥＡＭ）である場合に設けられる、ＲＸ及びＴＸの機能を備えている。上り回線（ＵＬ）では、ＥＡＭは、アンテナを介して受信されたＲＦ信号を、ヘッドエンドユニットに送信される光信号に変調する。下り回線（ＤＬ）で、ＥＡＭは、光信号をＲＦ信号に変換する（すなわち、光検出器として作用する）。ＵＬ及びＤＬ光信号は、別々の光ファイバを介して送信され、すなわち、各ＥＡＭは１つのＲＦポートに加えて、２つの別々の光インターフェースを有している。いくつかの用途では、ＥＡＭは、量子閉じ込めシュタルク効果（ＱＣＳＥ）に基づく操作を伴う多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有していることもある。光検出器として作用するこのようなＥＡＭの主な欠点は、その効率が低いことであり、これは、ＤＬ光信号がＥＡＭ構造によって吸収される前にただ１つの「パス」を形成することによるものである。

リモートユニットのＴＸ機能はまた、反射ファセットを備えるＥＡＭを半導体光増幅器（ＳＯＡ）に結合又は統合する反射型光送信器（ＲＯＴ）によって、提供されることもある。この組み合わせは、時々、ＳＯＡ−ＥＡＭ又はＲＥＡＭと称される。しかしながら、このような送信器は、ＥＡＭに印加された電気信号の変調に加えて、バイアスＳＯＡへ入力される電圧を必要とする。換言すれば、ＳＯＡ−ＥＡＭデバイスは、１つの光インターフェース、１つのＲＦポート、及びそれらに接続された１つの電圧源を有している。このため、既知の技術では、ＤＬ信号の受信器（検出器）及びＵＬ信号の送信器の両方として機能するＲＵ内のコンポーネント（構成要素）は、常に３つのポート又は入力／出力を備えている。

図１に戻ると、例えば、４つのワイヤレスＲＦサービス（帯域１、２、３、４）が、ＨＥユニット１０２内で組み合わされ多重化される。混合ＲＦ信号は波長λ_０の光信号（以下、「波長λ」は単に「λ」と称する）に変換される。光信号は、各リモートユニットへのそれぞれの光ファイバを介したＤＬ送信用光インターフェース１０８−１…１０８−８に分割される。各ＲＵは、ＤＬ信号の光からＲＦへの変換を行い、１つ以上のアンテナにＲＦ信号を出力する。上り回線で、各ＲＵは、アンテナからＲＦ信号を受信し、それをＨＥユニットに送信されるλ_１の光信号に変換する。既知の光ＤＡＳでは、ＵＬλ_１光信号のソースは、ＲＵ内（つまり、ＲＵは光送信器を含む）にある、あるいはＲＵから離れており、λ_１はＥＡＭに入力され、それによって変調される。

通信ネットワークは、通常、階層型トポロジで構築されている。このようなトポロジは、より効率的なネットワークの設計を可能にするさらなる拡張性及び柔軟性がある。その結果、階層型ＤＡＳトポロジの配置が、操作者に有益なものとなる。しかし、ＤＡＳ１００の構造は、操作者がより効率的な階層型ＤＡＳトポロジを設計し展開するのを許可されていないという意味で、「平坦（フラット）」である。これは、ＤＡＳ１００にて、任意の中間集計ユニット無しに、ＨＥユニットとリモートユニットとの間でＰ２Ｐファイバが使用されることから生じる。この「平坦なこと」の問題は、図２に示す階層型構造によって解決することができる。この構造では、光ＤＡＳ２００は、ＨＥユニット２０２とＮ個のリモートユニット２０６−１…２０６−８との間に位置するＣ／ＤＷＤＭ（粗／密波長分離マルチプレクサ）を、又は、同等に、Ｎ個のＷＤＭコンポーネントを、備えている。各ＲＵは、異なる波長に配置される。ＨＥユニットは、ＤＬ送信のためにλ_０を使用し、他方、各ＲＵは、ＵＬ送信のために別のλ_Ｎを使用する。例えば、λ_０は、１３１０〜１３３０ｎｍの波長範囲内であってもよく、他方、λ_Ｎは１５３０〜１５６０ｎｍの波長範囲であってもよい。異なるλ_Ｎの順序を、Ｃ／ＤＷＤＭコンポーネントにて維持しなければならないため、操作者は、これらの波長を管理する必要がある。これは大きな欠点である。さらに、各ＲＵが異なるＵＬ波長を使用するため、操作者は、異なるＲＵ送信器の在庫を維持する必要がある。

したがって、「平坦であること」の問題と、ヘッドエンドユニットとリモートユニットとの間にあるＣ／ＤＷＤＭユニット又は複数のＷＤＭユニットを使用する必要性、及び／又は異なるＲＵ送信器の在庫を維持する必要性と、を同時に克服する光ＤＡＳ構造が必要であり、それを簡素化し効率的にするのは有効である。このように簡素化した効率的な光ＤＡＳ構造は、それによってメンテナンス費用を削減し、製品の信頼性を高め、平均故障間隔（ＭＴＢＦ）を伸ばす。それらはまた、別のリモートユニットの必要性及び特殊波長の設計の必要性を減少させることにもなる。

〔概要〕
様々な実施形態において、光分散アンテナシステム（光ＤＡＳ）を提供する。当該光ＤＡＳは、λ_０光信号（λ_０の光信号）と光キャリアあるいは波長λ_Ｎ（Ｎ≧１）の連続波（ＣＷｓ）とを下り回線で送信するＨＥユニット、及び、１つ以上のリモートユニットを備え、当該リモートユニットは、上記λ_０光信号を検出してＲＦ信号に変換し、上記ＨＥユニットへの上り回線送信のために、λ_ＮのＣＷを反射してλ_Ｎの光信号に変調する。検出、変調、及び反射は、各リモートユニットに配置された反射電界吸収型トランシーバ（ＲＥＡＴ）によって可能となる。既知のＳＯＡ−ＥＡＭコンポーネント又はＲＥＡＭコンポーネントとは対照的に、本明細書で開示されるＲＥＡＴは、単一の光インターフェース及び単一のＲＦポートを有しており、別途の電圧源を必要としない。ＨＥユニットは、λ_０用送信器に加えて、各λ_Ｎ用送信器を備えている。ＨＥユニットはまた、ＵＬ及びＤＬトラフィックを管理するサーキュレータも備えている。いくつかの実施形態では、ＲＵは、受動ＤＡＳに接続されている。いくつかの実施形態では、ＲＵは、光アンテナユニット（ＯＡＵ）を形成しながら、単一のアンテナに接続されている。いくつかの実施形態では、ＨＥユニットとＲＵｓとは、デジタルトラフィックを処理するために修正（変更）される。いくつかの実施形態では、本明細書に開示される光ＤＡＳが、光ファイバを介してＲＵに接続されており、かつ、「混合」（すなわち、光＋電気）ケーブルを介してＯＡＵに接続されている、受動光分配ユニット（ＰＯＤＵ）を備える。いくつかの実施形態では、ＰＯＤＵｓが、増加型の階層型ＤＡＳ構造を提供するために、カスケード接続されている。

ある実施形態では、変調λ_０光信号（変調されたλ_０の光信号）及び複数Ｎ個の連続波を下り回線で送信するＨＥユニットと複数のリモートユニットとを備えた光ＤＡＳを提供する。ここでは、各連続波は、異なる波長λ_Ｎを有し、各リモートユニットは、単一の光インターフェースと単一のＲＦポートとを有するＲＥＡＴを備え、ＲＥＡＴは、λ_０光信号を検出しＲＦ信号に変換するのに、かつ、ＨＥユニットへの上り回線送信のために、波長λ_Ｎの１つの連続波を反射し変調するのに、使用される。

ある実施形態では、下り回線で変調λ_０光信号とそれぞれが異なる波長λ_Ｎの複数Ｎ個の連続波とを送信するのに使用されるＨＥユニットを備えた光ＤＡＳが提供される。ここでは、ＨＥユニットは、単一の検出器の配列と、波長λ_１から_λＮの上り回線信号の束のためのサーキュレータとを備え、当該配列は、束毎のビーティングを防ぎ、各リモートユニットは、λ_０光信号を検出しＲＦ信号に変換するのに、かつ、ＨＥユニットへの上り回線送信のために、波長λ_Ｎの１つのＣＷを反射し変調するのに、使用されるＲＥＡＴを備えている。

ある実施形態では、光ＤＡＳは、少なくとも１つのＲＵとＨＥユニットとの間に介在する受動光アンテナユニット（ＰＯＤＵ）をさらに備え、当該ＰＯＤＵは、階層型ＤＡＳ構造を可能にするように構成されている。

ある実施形態では、以下の工程を含む光ＤＡＳでの通信方法が提供される。この方法は、ＨＥユニットにて、下り回線でリモートユニットへと波長λ_０の変調光信号と波長λ_Ｎの連続波とを送信する工程と、上記ＲＵにて、単一の光インターフェース及び単一のＲＦポートを備えたＲＥＡＴを使用して、波長λ_０の変調光信号を下り回線ＲＦ信号に変換し、及び、波長λ_ＮのＣＷを反射し変調して波長λ_Ｎの反射変調光信号を得る工程と、波長λ_Ｎの反射光信号をＨＥユニットへと上り回線で送信する工程と、を含む。

〔図面の簡単な説明〕
本発明は、添付の図面を参照して、単なる例として、本明細書に記載されている。

図１は、既知の「フラットな」従来の光ＤＡＳを概略的に示している。

図２は、Ｃ／ＤＷＤＭを備えた既知の「階層型」光ＤＡＳを概略的に示している。

図３は、本明細書に開示される光ＤＡＳの一実施形態を概略的に示す。

図３ａは、本明細書に開示されるヘッドエンドユニットの一実施形態の詳細を示す。

図３ｂは、本明細書に開示される他のヘッドエンドユニットの実施形態の詳細を示す。

図３ｃは、本明細書に開示されるリモートユニットの実施形態を概略的に示す。

図４は、本明細書に開示される光ＤＡＳの別の実施形態を概略的に示す。

図４ａは、図４の光ＤＡＳの実施形態における光アンテナユニットの詳細を示す。

図５は、本明細書に開示される階層型光ＤＡＳのさらに別の実施形態を概略的に示す。

図５ａは、図５の光ＤＡＳの実施形態にて使用されるさらに別のヘッドエンドユニットの詳細を示す。

図５ｂは、図５の光ＤＡＳの実施形態にて使用される受動光分配ユニットの詳細を示す。

図６は、本明細書に開示される階層型光ＤＡＳのさらに別の実施形態を概略的に示す。

図７は、本明細書に開示されるさらに別のヘッドエンドユニットの一実施形態の詳細を示す。

図８ａは、本明細書に開示される光ＤＡＳがデジタルトラフィックに使用されるのを可能とするための、デジタル信号をアナログ／ＲＦ信号に変換する変調器と、アナログ／ＲＦ信号をデジタル信号に変換する復調器とを示す。

図８ｂは、デジタルトラフィックに適合される、本明細書に開示されるリモートユニットの別の実施形態を概略的に示す。

〔詳細な説明〕
図面を参照すると、図３は、本明細書に開示される光ＤＡＳの実施形態を示しており、これには符号３００が付されている。実施形態３００は、Ｎ個のＰ２Ｐ光ファイバ３０４−１…３０４−Ｎを通ってＮ個のＲＵ３０６−１…３０６−Ｎに接続されたＨＥユニット３０２（以下でより詳細に説明する）を備えている。ファイバは、シングルモードであってもマルチモードであってもよい。各ＲＵは、単一の光インターフェース３１０と単一のＲＦポート３２４（図３ｃ参照）とを有するＲＥＡＴ３２０を備えている。有利なことに、ＲＥＡＴは、既知のＥＡＭ受信器よりもはるかに高い光検出効率を提供する。その理由は、ＤＬ光信号が、反射され、ＲＥＡＴ構造に吸収される前に二重パスを実行するためである。本明細書に開示される様々な実施形態におけるＲＥＡＴとして使用することができる例示的なコンポーネントは、ＣＩＰ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社（Ｐｈｏｅｎｉｘ Ｈｏｕｓｅ，Ｂ５５ Ａｄａｓｔｒａｌ Ｐａｒｋ，Ｍａｒｔｌｅｓｈａｍ Ｈｅａｔｈ，Ｉｐｓｗｉｃｈ ＩＰ５ ３ＲＥ，ＵＫ．）が製造及び販売するコンポーネントであるＥＡＭ−Ｒ−１０−Ｃ−７Ｓ−ＦＣＡ １０ＧＨｚである。各ファイバ３０４は、２つの波長のＤＬ及びＵＳトラフィックを搬送する。ＨＥユニット３０２は、λ_０信号とＮ個の光インターフェース３０８−１…３０８−ＮとをＤＬ送信するための送信器（例えば、ダイオードレーザ）ＴＸ−０（図４ａ及び４ｂ参照）を備えている。ＨＥユニット３０２は、さらに、下り回線ＣＷ送信のための異なるλ_Ｎに割り当てられるＮ個の送信器（図４ａ，４ｂでは、ＴＸ−１…ＴＸ−Ｎ）と、Ｎ個のサーキュレータ３３０−１…３３０−Ｎとを備えている（図３ａ参照）。

図３に例示するように、ヘッドエンドユニットによって、４つの無線ＲＦサービス（帯域１，２，３，及び４）が組み合わされ多重化される。組み合わされたＲＦサービス信号は、Ｎ個の光インターフェースに分割され、それぞれのファイバを介した各ＲＵへのＤＬ送信のために変調される。ＲＵでは、光信号はＲＥＡＴによってＲＦ信号に変換され、アンテナに送られる。上り回線における動作は、上り回線でのＲＦから光への変換とＲＥＡＴにより実行される光送信とを伴って、反転される。より詳細には以下の通りである。

図３ａは、本明細書に開示されるＨＥユニットの一実施形態の詳細を示しており、これには符号３０２ａが付されている。ＨＥユニット３０２ａは、Ｎ個のＷＤＭｓ３３２−１…３３２−Ｎ、1×Ｎのスプリッタ３３４、ＲＦコンバイナ３３６、及びＮ個の検出器（例えば、フォトダイオード）ＰＤ−１…ＰＤ−Ｎを、（上記でＨＥユニット３０２について述べた送信器及びサーキュレータに加えて）備えており、図示のように相互接続されている。各ＷＤＭは、ＲＥＡＴを有した各ＲＵに光インターフェースを介して接続されている。ＨＥユニット３０２ａは、このようにλ_０光信号とλ_１…λ_ＮのＮ個のＣＷｓと送信するように適合されている。光サーキュレータ３３０は、共通ポートへとＤＬをＣＷを通過させ、共通のポートから１つのフォトダイオードへとＵＬで光変調信号を通過させるように働く。

以下に、ＨＥユニット３０２ａを有するＤＡＳ３００の使用方法の一例を示す。これは、１つのサービス（例えば、帯域１はまた、「サービスＡ」として称される）に適用される。ＤＬ経路では、無線基地局からの、又は、ポートＲＦ入力における他のＲＦ信号源からの、サービスＡの信号は、ＨＥユニットによって受信される。信号は、他の無線サービスのものと組み合わされ、ＴＸ−０を用いて光送信に変換される。下り回線λ_０光信号は、全てのＷＤＭ３３２のコンポーネントに分配される。各ＷＤＭは、λ_０信号に加え、それぞれのＴＸ−Ｎからλ_Ｎ出力の１つのＣＷを受信する。各ＷＤＭは、λ_０信号とλ_Ｎ（例えば、λ_１）のＣＷとを、それぞれのＲＵに向かって出力する。ＣＷのλ_１は、ＲＵにてＲＥＡＴで反射され、ＵＬ送信のために変調される。変調λ_１信号は、それぞれの光ファイバを介してＨＥユニットに送信され、ＨＥユニットからそれぞれの検出器（例えば、ＰＤ−１）へとそれぞれのサーキュレータ（例えば、３３０−１）を介してルーティングされ（導かれ）、検出器では、ＲＦ信号に変換される。波長の異なるＲＦ信号は、ＲＦコンバイナ３３６にて結合され、出力ポートＲＦ出力を介して出力される。

ＲＥＡＴの物理的な作用は、ＱＣＳＥに基づいている。ＲＥＡＴは、反射素子により一方の側に結合した半導体ＭＱＷ構造（ＥＡＭ）を備えている。ＱＣＳＥによれば、半導体ＱＷの伝導帯と価電子帯との間のバンドギャップは、外部電界を用いて変調することができる。ＲＦ信号は、時間依存電界としての機能を果たす。ＲＦ信号（フィールド）がＥＡＭに印加されると、バンドギャップはやがて変化する（すなわち、ＲＦフィールド「対照」バンドギャップである）。ＥＡＭに入る光子は、バンドギャップよりもエネルギーが小さくても大きくてもよい。前者（バンドギャップよりも小さいエネルギー）は、邪魔されずにＥＡＭを通過し、他方、後者は、吸収される。外部ＲＦフィールドは、バンドギャップを制御するので、バンドギャップに近いエネルギーを有する光子の吸収速度を制御する。適切な波長のＣＷがＲＥＡＴに到着すると、ＲＥＡＴに適合されたＲＦフィールドは、それを調整することができる。短い波長λ_０と長い波長λ_Ｎとの差が十分に大きい場合、ＲＦ磁場によるλ_Ｎの変調は、λ_０の吸収には影響しない。さらにこの吸収は、λ_０（ＲＥＡＴの反射ファセットによって反射される）によって取られる二重経路により増強される。既知のＳＯＡ−ＥＡＭ又はＲＥＡＭのコンポーネントとは対照的に、本明細書に開示のＲＥＡＴは、光受信器（検出器）及びトランスミッタの両方として機能し、別々の電圧源を必要としない。

図３ｂは、本明細書に開示される他のＨＥユニットの実施形態の詳細を示しおり、これには符号３０２ｂが付されている。ＤＬ経路では、ＨＥユニット３０２ａとは異なり、ＨＥユニット３０２ｂは、ＷＤＭｓ３３２−１…３３２−Ｎに置き換わる単一の１×ＮのＣ／ＤＷＤＭコンバイナ３４０を備えている。これは、Ｎ個のサーキュレータの必要性を減少させ、サーキュレータ３３０を１つのみ残す。しかしながら、これは、さらに光マルチプレクサ／デマルチプレクサ（ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ）３４２を必要とする。ＨＥユニット３０２ａとさらに対照的に、ＨＥユニット３０２ｂは、ＵＬ経路に単一のサーキュレータ及び単一の検出器ＰＤ−１を備えており、さらに、ＲＦコンバイナ（ＨＥユニット３０２ａにおける３３６）は除去されている。

使用時には、例えば、再度、サービスＡのために、このサービスのＲＦ信号がポートＲＦ入力においてＨＥユニット３０２ｂにて受信される。ＤＬ経路において、この信号は他の無線サービスのものと組み合わされ、ＴＸ−０を用いた光送信のために変換される。ＴＸ−０は、λ_０信号をＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ３４２に送信し、また、λ_Ｎ（例えば、λ_１）のＣＷをサーキュレータ３３０を通じて受信する。ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ３４２は、λ_０信号とＣＷλ_Ｎとを各ＲＵに向けて出力する。後者は、上記のようなＵＬ送信のためＲＥＡＴによって反射されて変調される。ＵＬのλ_Ｎ信号は、サーキュレータを通して単一の検出器ＰＤ−１へとルーティングするＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ３４２に入り、ポートＲＦ出力を介してＲＦ信号の出力に変換される。

一般的に、最大Ｎ個までの異なる波長λ_Ｎ（ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ３４２で分散される）を持つＲＥＡＴｓによって形成された上り回線信号は、単一のサーキュレータを介してルーティングされ、単一の検出器ＰＤ−１で検出される。有利なことに、異なる波長λ_Ｎの使用により、単一の検出器を有するＨＥユニットの実装を可能にし、さらに「ビーティング」現象を防ぐことができる。

図３ｃは、本明細書に開示されるＲＵの実施形態の模式的詳細図を示しており、これには符号３０６が付されている。ＲＵ３０６ａは、ＲＥＡＴ３２０、第１デュープレクサ３５０、第１デジタル制御減衰器（ＤＣＡ）３５２、パワー増幅器（ＰＡ）３５４、第２デュープレクサ３５６、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）３５８、及び第２ＤＣＡ３６０を備えており、これらは図示のように相互接続されている。各構成要素の機能（上述したＲＥＡＴの機能を除いて）は、当業者に知られている。

図４は、本明細書に開示される光ＤＡＳの別の実施形態を示しており、これには符号４００が付されている。ＤＡＳ４００は、各々の混合（電気＋光）ケーブル４０４を介して、本明細書では「光アンテナユニット（ＯＡＵｓ）４０６」と称されるＮ個の異なるタイプのＲＵｓと接続されたＨＥユニット４０２を備えている。ＯＡＵの詳細を、図４ａに示す。ＯＡＵは、ＰＡ及びＬＮＡとアンテナとの間の同軸ケーブルを必要とせずに単一のアンテナ４７０に結合しているという点で、標準ＲＵ（例えば、図３ｃ参照）と異なっており、その中では、デュープレクサ３５６が除去されており、ＵＬのＲＦ信号とＤＬのＲＦ信号とが、２ポートアンテナ分離を用いたアンテナを介して結合される。

図５は、本明細書に開示されるさらに別の光ＤＡＳの実施形態を示しており、これには符号５００が付されている。ＤＡＳ５００は、ＤＡＳ３００及びＤＡＳ４００の要素を組み合わせ、階層型ハイブリッドシステムを提供している。このシステムは、別の実施形態のＨＥユニット３０２ｃ（図５ａ参照）、ＲＵ３０６及びＯＡＵｓ４０６を備えている。ＨＥユニット３０２ｃは、全てのλ_ＮのＣＷｓを各光インターフェースを介して下り回線で送信するように構成されていることを除いて、ＨＥユニット３０２ａと同様である。また、ＨＥユニット３０２ａに見られるコンポーネントに加えて、ＨＥユニット３０２ｃは、Ｎ×Ｍ個のコンバイナ＋スプリッタ３７０を、光送信器とサーキュレータとの間の位置に備える。階層型でハイブリッドである態様は、Ｎ個の受動光分配ユニット（ＰＯＤＵｓ）５０１の追加によって可能にされ、それは、図５ｂを参照してより詳細に開示されている。いくつかの実施形態では、ＰＯＤＵは、ＨＥユニットから取り出されるＭＵＸ．ＤＥＭＵＸ３４２と実質的に同じである。各ＰＯＤＵは、光ファイバ３０４ａを介してＨＥユニット３０２ｃと、別の光ファイバ３０４ｂを介して各ＲＵ３０６と、及び混合ケーブル５０４を介して各ＯＡＵ４０６と、接続されている。図示のように、各ＰＯＤＵは、Ｎ個のＲＵｓとＯＡＵｓとの任意の組み合わせに接続されていてもよい。

ＰＯＤＵは、完全に受動である（電源が入っていない）。図５ｂに示すように、ＰＯＵＤは、図示のように相互接続された第１ＷＤＭ５１０、スプリッタ５１２、Ｃ／ＤＷＤＭ５１４、及びＮ個の第２ＷＤＭｓ５１６−１…５１６−Ｎを備えている。下り回線では、ＰＯＤＵは、ＷＤＭ５１０に入力されるλ_０光信号とλ_ＮのＣＷとをＨＥユニットから受信する。ＷＤＭ５１０にて、λ_０信号はＣＷｓから分離される。λ_０信号は、ＮポートとマッチするＮ個の信号に分割するスプリッタ５１２に移動する。λ_ＮのＣＷは、各ＣＷをＷＤＭ５１６へと向けるＣ／ＷＤＭ５１４を通過する。各ＷＤＭ５１６はまた、λ_０信号を受信し、１つのλ_ＮＣＷと組み合わせる。λ_０信号とλ_ＮのＣＷとの組み合わせは、それぞれの光インターフェースに案内され、ファイバ３０４を介して、それぞれのＲＵに送信される。操作は、上り回線を逆転して行われる。

図６は、本明細書に開示される光ＤＡＳの別の実施形態を示しており、これには符号６００が付されている。ＤＡＳ６００は、「カスケード接続された」ＰＯＤＵｓの階層を有している。下り回線では、１つのＰＯＵＤのＮ個の出力は、Ｎ個のＰＯＵＤｓに直接向けられてもよく、次に、ＲＵｓ、ＯＡＵｓ、他のＰＯＤＵｓ、又はこれらの組み合わせのいずれかに接続されてもよい。これは、実施形態３００及び５００についての上記の全ての利点を維持しながら、様々な階層型光ＤＡＳ構造を形成することができる。

図７は、本明細書に開示されるさらに別のヘッドエンドユニットの実施形態３０２ｄの詳細を示している。この実施形態では、ＨＥユニットは、Ｎ個の送信器を使用して従来の方法にて下り回線を送信する。ＤＬトラフィックがＵＬトラフィックを伴い単一のファイバを介して送信されると、ＲＵにて追加されるＷＤＭユニット（図示せず）は、ＵＬ波長とＤＬ波長とを分離する。この場合には、上記のようにＵＬトラフィックは各ＲＵでＲＥＡＴを使用するが、ＤＬトラフィック（λ_０信号）は、ＲＥＡＴを通過しない。サーキュレータ３０１−１…３３０−Ｎにより、ＲＥＡＴｓによって反射及び変調されたＤＬ送信ＣＷｓから生じる変調ＵＬ信号を受信することが可能になる。

図８ａは、２つのコンポーネントである、デジタル信号をアナログ／ＲＦ信号に変換する変調器８０２と、アナログ／ＲＦ信号をデジタル信号に変換する復調器８０４とを示している。図８ｂは、本明細書に開示され符号８０６が付され、デジタルトラフィックのために適合されている、リモートユニットの別の実施形態の模式的な詳細を示している。デジタル信号からアナログ／ＲＦ信号への及びその逆の変調及び復調は、例えば、ＣＤＭＡ、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＯＦＤＭ、ウェーブレット変換などのいくつかの既存のセルラ変調方式によってサポートされうる。コンポーネント８０２，８０４及び８０６は、上記された光ＤＡＳに加えられると、光ＤＡＳが、ＲＦアナログトラフィックだけでなく、デジタルデータトラフィックも搬送できるようにする。ＤＬ方向では、変調器８０２は、「ＲＦ入力」ポートの前に位置している。ＵＬ方向では、復調器８０４は、「ＲＦ出力」ポートの前に位置している。ＲＵ８０６は、ＲＵ又はＯＡＵ（同一の番号で示される）のコンポーネントのうちのいくつかを備えている。ただし、ＲＵ３０６ａ内の第２デュープレクサ及び受動ＤＡＳが、又はＯＡＵ４０６内の２つのポートアンテナが、ＤＬ経路内の復調器８０８及びＵＬ経路内の変調器８１０によって置き換わる。

使用時には、ＤＬ方向において、変調器８０２は、デジタル信号をＲＦ信号に変換し、ＲＦ信号は、その後、ＲＵ８０６に送信されるλ_０光信号に変換される。ＲＵ８０６では、「デジタル出力」信号を出力する復調器８０８を使用して、λ_０光信号をデジタル信号に逆変換する。ＵＬ方向では、ＲＵ８０６に入力された「デジタル入力」信号は、変調器８１０によって変調され、光信号に変換され、ＨＥユニットへと送信され、ＨＥユニットでは、復調器８０４が光信号をデジタル信号に逆変換する。上記した階層的体系との組合せにて、この「ツリー」構造が、ＲＥＡＴ反射能を使用し、それによりＵＬの帯域幅を拡大することで、任意のデジタル受動光ネットワーク（ＰＯＮ）となってもよい。

本開示では、本発明の限られた数の実施形態について説明しているが、このような実施形態に多くの変形、修正、及び他の適用がなされ得ることが理解されるであろう。本開示は、本明細書に記載の特定の実施形態によって限定されるものではなく、特許請求の範囲によってのみ限定されると理解すべきである。

既知の「フラットな」従来の光ＤＡＳの概略図である。 Ｃ／ＤＷＤＭを備えた既知の「階層型」光ＤＡＳの概略図である。 本明細書に開示の光ＤＡＳの一実施形態の概略図である。 本明細書に開示のヘッドエンドユニットの一実施形態の詳細図である。 本明細書に開示の他のヘッドエンドユニットの実施形態の詳細図である。 本明細書に開示のリモートユニットの実施形態の概略図である。 本明細書に開示の光ＤＡＳの別の実施形態の概略図である。 図４の光ＤＡＳの実施形態における光アンテナユニットの詳細図である。 本明細書に開示の階層型光ＤＡＳのさらに別の実施形態の概略図である。 図５の光ＤＡＳの実施形態にて使用されるさらに別のヘッドエンドユニットの詳細図である。 図５の光ＤＡＳの実施形態にて使用される受動光分配ユニットの詳細図である。 本明細書に開示の階層型光ＤＡＳのさらに別の実施形態の概略図である。 本明細書に開示のさらに別のヘッドエンドユニットの一実施形態の詳細図である。 本明細書に開示の光ＤＡＳがデジタルトラフィックに使用されるのを可能とするための、デジタル信号をアナログ／ＲＦ信号に変換する変調器と、アナログ／ＲＦ信号をデジタル信号に変換する復調器とを示す図である。 デジタルトラフィックに適合される、本明細書に開示のリモートユニットの別の実施形態の概略図である。

Claims (20)

1. （ａ）下り回線（ＤＬ）で、変調ＤＬλ_０光信号とそれぞれが異なる波長λ_Ｎを有する複数Ｎ個の連続波（ＣＷｓ）とを送信するために使用されるヘッドエンド（ＨＥ）ユニットと、
   （ｂ）複数のリモートユニット（ＲＵ）と、を備え、
   各ＲＵは、単一の光インターフェースと単一のＲＦポートとを含む反射電界吸収型トランシーバ（ＲＥＡＴ）を備え、当該ＲＥＡＴは、上記λ_０光信号を検出してＲＦ信号へ変換するのに、かつ、上記ＨＥユニットへの上り回線送信のため、波長λ_Ｎの１つのＣＷを反射して変調するのに、使用されることを特徴とする光分散アンテナシステム（光ＤＡＳ）。
2. 上記ＨＥユニットは、λ_０の光信号を送り出す１つの光送信器と波長λ_ＮのＣＷｓを送り出すＮ個の光送信器とを有していることを特徴とする請求項１に記載の光ＤＡＳ。
3. 上記ＲＥＡＴは、多重量子井戸構造を備えていることを特徴とする請求項１に記載の光ＤＡＳ。
4. 上記ＨＥユニットは、シングルモードの光ファイバで各ＲＵに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光ＤＡＳ。
5. 少なくとも１つのＲＵは、受動ＤＡＳに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光ＤＡＳ。
6. 少なくとも１つのＲＵは、光アンテナユニットとして構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ＤＡＳ。
7. デジタル信号をＲＦ信号に及びＲＦ信号をデジタル信号に変換し、かつ、デジタル信号を上り回線及び下り回線の両方で送信する、ように適合されていることを特徴とする請求項１に記載の光ＤＡＳ。
8. 上記ＨＥユニットは、上記λ_０光信号をＭ個の光インターフェースに分割する１×ＭのスプリッタとＮ個の波長分離マルチプレクサ（ＷＤＭ）とを備え、各ＷＤＭは、上記λ_０光信号とλ_ＮのＣＷとを受信して、両方を各ＲＵに出力するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の光ＤＡＳ。
9. 上記ＨＥユニットは、さらに、波長λ_ＮのＣＷｓをＮ個のＷＤＭｓに導く光送信器の間に位置するＮ個の光サーキュレータを備えていることを特徴とする請求項８に記載の光ＤＡＳ。
10. 上記ＨＥユニットは、単一の出力にＮ個の無変調光信号を結合するための１×ＮのＣ／ＤＷＤＭコンバイナを備えることを特徴とする請求項１に記載の光ＤＡＳ。
11. さらに、ＲＵと上記ＨＥユニットとの間に介在する受動光アンテナユニット（ＰＯＤＵ）を備え、当該ＰＯＤＵは、階層型ＤＡＳ構造を可能にするように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ＤＡＳ。
12. さらに、光アンテナユニットと上記ＨＥユニットとの間に介在する受動光アンテナユニット（ＰＯＤＵ）を備え、当該ＰＯＤＵは、階層型ＤＡＳ構造を可能にするように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の光ＤＡＳ。
13. 上記ＨＥユニットは、単一の検出器と、ビーティングを防ぐ波長λ_１からλ_Ｎの上り回線信号のサーキュレータと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の光ＤＡＳ。
14. （ａ）下り回線で、変調λ_０光信号とそれぞれが異なる波長λ_Ｎを有する複数Ｎ個の連続波（ＣＷｓ）とを送信するために使用されるヘッドエンド（ＨＥ）ユニットと、
    （ｂ）複数のリモートユニット（ＲＵ）と、を備え、
    上記ＨＥユニットは、波長λ_１からλ_Ｎの上り回線信号の束のための単一の検出器とサーキュレータとの配列とを備え、当該配列は、束毎のビーティングを防ぎ、
    各ＲＵは、上記λ_０光信号を検出してＲＦ信号へ変換するのに、かつ、ＨＥユニットへの上り回線での送信のため、波長λ_Ｎの１つのＣＷを反射して変調するのに、使用される反射電界吸収型トランシーバ（ＲＥＡＴ）を備える、ことを特徴とする光分散アンテナシステム（光ＤＡＳ）。
15. さらに、
    （ｃ）少なくとも１つのＲＵと上記ＨＥユニットとの間に介在する受動光アンテナユニット（ＰＯＤＵ）を備え、当該ＰＯＤＵは、階層型ＤＡＳ構造を可能にするように構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の光ＤＡＳ。
16. 上記ＲＥＡＴは、単一の光インターフェース及び単一のＲＦポートを備えることを特徴とする請求項１４の光ＤＡＳ。
17. デジタル信号をＲＦ信号に及びデジタル信号をＲＦ信号に変換し、かつ、デジタル信号を、上り回線及び下り回線の両方で送信する、ように適合されていることを特徴とする請求項１４に記載の光ＤＡＳ。
18. 上記ＲＥＡＴは、多重量子井戸構造を備えることを特徴とする請求項１４に記載の光ＤＡＳ。
19. （ａ）ヘッドエンド（ＨＥ）ユニットにて、下り回線でリモートユニット（ＲＵ）へと波長λ_０の変調光信号と波長λ_Ｎの連続波（ＣＷ）とを送信する工程と、
    （ｂ）上記ＲＵにて、単一の光インターフェース及び単一のＲＦポートを備えた反射電界吸収型トランシーバ（ＲＥＡＴ）を使用して、波長λ_０の変調光信号を下り回線ＲＦ信号に変換し、かつ、波長λ_ＮのＣＷを反射し変調して波長λ_Ｎの反射変調光信号を得る工程と、
    （ｃ）上り回線で上記ＨＥユニットへと波長λ_Ｎの反射光信号を送信する工程と、
    を含むことを特徴とする光分散アンテナシステム（光ＤＡＳ）での通信方法。
20. さらに、
    （ｄ）上り回線及び下り回線の両方にてデジタルからＲＦへの変換を実行し、それにより光ＤＡＳをデジタルデータ送信に適合させる工程、を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。

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