JP2012517172A - 近接している複数の無線通信送受信機の共存 - Google Patents

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Abstract

通信デバイスが同時に動作する第1の送受信機及び第2の送受信機を含む複数の送受信機を有しており、各送受信機は複数の通信システムのうちのそれぞれ異なるシステムで動作している。通信デバイスの動作には、第2の送受信機による送信が、第1の送受信機の受信機に干渉を引き起こしているかどうかを第1の送受信機が確かめるステップがあり、そして干渉を引き起こしていると、1つ以上の干渉対応処置を行うステップがある。1つ以上の干渉対応処置には、干渉が容認できるレベルであるかどうかを確かめるステップがあり、そして干渉が容認できるレベルであると、さらなる干渉対応処置を取らない。干渉が容認できないレベルであることが確かめられると、干渉軽減要求が第2の送受信機に伝えられる。第2の送受信機は、たとえば、第1の送受信機の帯域選択フィルタが第2の送受信機の信号を十分減衰できる領域に、周波数の使用を移すことができる。

Description

本発明は、無線通信システムに関し、より詳しくは、複数の無線システムが、同じ又は近接した無線スペクトルで、及び/又は、地理的に互いに近くの位置で動作できるようにする方法及び装置に関する。
数十年前、スペクトル規則が、無認可帯域における商業無線アプリケーションを許可するように変更された当時、関心はほとんど払われなかった。しかし、この関心はここ数年のうちに全く変わってきた。認可帯域における移動電話の世界的な成功があってから、容量制限及び高額なライセンス料が、無認可帯域における無線アプリケーションについての関心を掻き立ててきている。この数年で、無線ローカル・エリア・ネットワーク(WLAN)IEEE802.11標準及びブルートゥース(登録商標)標準に従って動作する、そのような通信システムが、2.4GHz帯域で、ますます配備されてきている。さらに、新しい通信システムが、たとえばIEEE802.15における無線パーソナル・エリア・ネットワーク(WPAN)活動で、取り組まれている。
無線スペクトルは、無認可でさえ、制限がある。これにも係わらず、いくつかの異なる標準を用いるユビキタス通信が近い将来に予見される。標準が異なると異なるプロトコルに従うので、共存は些細なことではない。さらに、当初は公平な分担を提供するように意図された規則は、より高速なデータ速度を可能にするように絶えず変化し続け、ロバスト要件から離れていく。無認可帯域を使用することは、共存に関する難題を提起する。無認可帯域で動作しなければならない新しい通信システムの設計段階において、開発者は、以下のものと帯域を共有することを予想してユニットを設計しなければならない。
・現用の非通信機器:装置、たとえば電子レンジにより意図的でなく放射される電力が、外乱の元となるであろう。
・現用の通信機器:たとえば、WLAN、ブルートゥース(登録商標)又は無線周波数による固体識別(RF−ID)のような他の通信システムによる意図的な放射は、協調が適用されない場合、外乱として体験されるであろう。
・将来システム:まだ現存していないが、しかし将来構築されると思われるシステムが厳しい外乱を引き起こす可能性がある。唯一の既知要因は、規則によりこれらのシステムに課せられる制約だけである。しかしながら、前述したように、規則は時間とともに変わっていき、予測をむしろ信頼できなくする。
共存は、これから論じるように、多くの異なる方法で対処できる。
直接拡散又は前方誤り訂正符号化を適用して干渉を軽減することが有用であり得るが、通常は、遠近問題のために不十分である。すなわち、特にアドホック・シナリオでは、電波妨害をする送信機が、受信機のごく近くまで接近する可能性がある。受信電力レベルは、このようにして、受信機のフロント・エンドを飽和させるほど十分強い可能性があり、クリッピングを引き起こす。(非線形効果を強いる)クリッピングの結果として、実効利得が減少して(感度劣化)相互変調積が生じる。
回避は、干渉を軽減する別の方法である。時間領域における回避は、会話前聴取(listening−before−talk)又はIEEE802.11及び他の標準で適用されている、搬送波感知多重アクセス/衝突回避(CSMA/CA)により適用できる。しかしながら、衝突の測定は絶対電力レベルを与えるが、パケット誤り率(PER)は搬送波対干渉(C/I)比に依存するので、時間領域における回避は準最適解を与える。
周波数領域における回避は、動的周波数選択(DFS)のような周波数可変技術により提供される。この方法においてシステムは、周波数帯域で他の送信機が稼動している場所を測定し、そして続いて、その周波数セグメントを回避する。これは、潜在する妨害電波の送信元が、たとえば制御チャネル上で、連続的に自身の存在を報知する場合には申し分がない。しかしながら、バースト性のあるデータ・チャネルでの測定は、信頼できない測定結果をもたらす。ホッピングは、周波数回避に基づいた、より良好な軽減方法を提供する。ホッピング側と妨害電波の送信元が一致しない場合、目的信号と妨害電波との間の広い分離性のために、むしろ良好なロバスト性を得ることができる。しかしながら、周波数ホッピングは、妨害電波が狭帯域である場合に機能するだけであり、時間ホッピングは、妨害電波が低いデューティ・サイクルを有する場合に機能するだけである。無認可帯域で現用のシステムは、通常、帯域幅が制限されているが、デューティ・サイクルが制限されているのは稀であり、超広帯域(UWB)インパルス無線のような時間ホッピング・システムに対する問題を提起する。
異なるシステムが異なる周波数を用いるための段取りは、別の共存技術である。しかしながら、異なる送受信機が、同じデバイスの中に位置しているか、互いに非常に近接している場合、強い干渉を除去することに関する実際的な問題は、異なる周波数帯域を用いても、それらの異なる周波数帯域が互いに十分離れていなければ、異なるシステム間の干渉を回避するには不十分であるという結果になる。
より詳しくは、異なるシステムが周波数領域で十分に離れている場合、共存は通常、フィルタリングにより保証される。このようにして、システムは、あたかも他のシステムが少しも存在していないように、互いに独立して扱うことができる。そのような場合、各システムの性能は、他のシステムの動作から影響を受けないであろう。この手法に関連する代償は、必要なフィルタに関する要件が非常に厳しい可能性があることである。その上、フィルタはまた、挿入損失として知られる、所望信号の減衰損失を引き起こす。これは、そのような厳しいフィルタリングを採用するシステムにとって感度劣化をもたらす。
異なるシステムが、周波数域で互いに非常に近接して動作する場合、フィルタリングは、被害を受けるシステムが大して影響を受けないことを保証するのに必要な減衰に関する非常に厳しい要件のために、大抵実現できる解ではない。
このようにして、共存を実現できる唯一の方法は、時分割を用いることであることが多く、その場合、システムは、2つのシステムが同時には稼動しないように、時間域で調整される。時分割による共存に関連する1つの問題点は、システム間にある種の連携が通常必要であることである。たとえば、1つのシステムにより、もう1つのシステムが受信中であることが知られると、前者は、後者に干渉しないように送信を遅らせることになろう。あるいは、後者の受信中のシステムは、前者が送信していることを知る場合、受信した情報を用いないことを選択するか、強力な符号化及び時間インタリーブと、場合により再送メカニズムを使用することで、取得できる情報を信用する。
システム間の連携は、たとえば、ブルートゥース(登録商標)及びWLAN技術が同じデバイス内に併置される場合に用いられる例示的な手法である。パケット・トラヒック・アービトレーション(PTA)として知られる方法が用いられ、そしてこれが2つの標準のうちの1つが他のものよりも優先されるという結果になる。優先順位は通常、それぞれのシステムにより担われているサービスのタイプに基づく。たとえば、システムのうちの1つが遅延に影響され易いデータ(たとえば、音声又はストリーミング映像)を担っていて、そして他方が遅延には影響され難いデータ(たとえば、ファイル・ダウンロード)を担っている場合、通常、遅延に影響され易いサービスに、より高い優先順位が付与される。
時分割に基づいた共存解を用いることに伴う問題は、低い優先順位を付与されたシステムが十分に機能しない可能性があるということである。たとえば、より高い優先順位を有する別の稼働中のシステムがあると、あるシステムの所望サービス品質(QoS)を保証することができない可能性があろう。より高い優先順位のシステムが送信する多くのデータを有する状況を考えると、これは優先順位がより低いシステムの性能を著しく阻害する可能性がある。2つ以上のシステムが比較的厳しい遅延制約を有し、システムのうちの1つが他のものより高い優先順位を持つと仮定する。これらの状況下では、優先順位がより高いシステムを自動的に優遇することは、優先順位がより低いシステムが適切に機能しないという結果になる可能性がある。これは、たとえば、優先順位の低いシステムが、トラヒックの通信の間にタイムアウトのために接続断となる、過度に長い遅延の結果として起こる可能性がある。システムが情報を中継するのに用いられると、中継機能は、関係している総てのシステムが適切に動作するときのみ動作するので、事態は少しも動作しない可能性があろう。
時分割に基づく共存解に伴う別の問題は、利用できるスペクトルの利用率が芳しくないことである。同時に一つのシステムだけが用いられるとすると、スペクトルの一部は常にデータ伝送に用いられず、そしてガード帯としてのみ効果的に機能するであろう。
今日、2.4−2.485GHzでの産業、科学及び医療(ISM)帯域が、ブルートゥース(登録商標)技術とWLANの双方で用いられる。これらの両立しない技術の双方とも、移動電話で見出すことができ、ブルートゥース(登録商標)技術及びWLAN技術の双方を実装する電話の割合が、将来増加するであろう。セルラ標準に用いられる帯域は、全地球移動通信システム(GSM)及び広帯域符号分割多元接続(WCDMA)のように、今日、ISM帯域から数百MHz離れて位置しており、そして、たとえば、ブルートゥース(登録商標)技術とセルラ標準との間での共存を保証することが、フィルタリングによって容易に達成されてきている。しかしながら、2.3−2.4GHz帯域で用いられる可能性がある、WiMAX標準に従って構築される技術の導入に伴って、フィルタリングは共存を保証するのに十分ではない可能性があろう。また、2.5−2.69GHzに位置するIMT−2000拡張帯域に伴って、フィルタリングだけでは、2.4GHzのISM帯域を用いる標準との共存を保証するには十分でない可能性があろう。IMT−2000技術(たとえば、TD−SCDMA及びE−UTRA TDD)はまた、3GPP用語で帯域40と呼ばれる、2.3−2.4GHz帯域を用いるであろう。
これらの様々な通信デバイスが小さくなるにつれて、移動電話、携帯情報端末(PDAs)、ラップトップ・コンピュータ等、様々なデバイスにおける送受信機の数が増加している。これは、異なるシステム間の共存が、将来さらにより顕著になると予想される問題であることを意味する。
したがって、様々な無線通信システムが、効率的な方法で互いに共存できるようにする方法及び装置を有することが望ましい。
用語“備える”及び“備えている”は、本明細書で用いられる場合、述べている特徴、整数、ステップ又は構成要素の存在を規定するように解釈されるが、しかしこれらの用語を用いることが1つ以上の他の特徴、整数、ステップ、構成要素又はそれらの集合の存在又は追加を排除しないことが強調されるべきである。
本発明の1つの態様に従って、前述の目的及び他の目的が、通信デバイスを動作させるための方法及び装置で達成される。通信デバイスは、第1の送受信機及び第2の送受信機を含む同時に動作する複数の送受信機を有しており、各送受信機は複数の通信システムのうちのそれぞれ異なるシステムで動作する。動作は、第1の送受信機が、第2の送受信機による送信が第1の送受信機の受信機に干渉を引き起こしているかどうかを確かめるステップと、干渉を引き起こしていると、1つ以上の干渉対応処置を行うステップとを含む。1つ以上の干渉対応処置は、干渉が許容できるレベルであるかどうかを確かめるステップを含み、許容できるレベルである場合、さらなる干渉対応処置を取らない。しかしながら、干渉が許容できないレベルであることが確かめられると、第1の送受信機は干渉軽減要求を第2の送受信機に伝える。
そのような実施形態の態様では、第2の送受信機は、第1の周波数帯域の第1の周波数で動作しており、第1の周波数帯域は、第1の送受信機の受信機の帯域選択フィルタの通過帯域及び/又は遷移帯域と少なくとも部分的に重複している。
本発明との整合性がとれている一部の実施形態の態様では、干渉軽減要求は、第2の送受信機に対する、第1の周波数帯域の第1の周波数での動作を停止し、代わりに、第1の送受信機の受信機の帯域選択フィルタによって、第1の周波数よりもより減衰される、第1の周波数帯域の第2の周波数で動作することの要求を含むことができる。
一部の実施形態では、第1の送受信機の受信機の帯域選択フィルタによる高減衰領域での動作は、第2の周波数が、第1の送受信機の受信機の帯域選択フィルタの阻止帯域内にあることを意味する。
一部の他の実施形態では、第1の送受信機は、受信機の性能レベルを所定の閾値より上に保ちながら、第1の送受信機の受信機の帯域選択フィルタの阻止帯域外にあることが許容される第2の周波数の量を確かめる。帯域選択フィルタの“阻止帯域外にある”とは、帯域選択フィルタの通過帯域の領域又は遷移帯域内、或いは、その両方内にあることを意味する。
さらに別の態様では、通信デバイスの動作は、第2の送受信機の送信に使用される電力レベルについての情報を第1の送受信機が受信するステップを含む。第1の送受信機は、受信機の性能レベルを所定の閾値より上に保ちながら、第1の送受信機の受信機の帯域選択フィルタの阻止帯域外にあることが許容される第2の周波数の量を確かめる処理で、第2の送受信機の送信に使用される電力レベルについての情報を利用する。
さらに他の実施形態では、干渉軽減要求は、第2の送受信機に対する、第1の周波数帯域の第1の周波数での動作を停止し、代わりに、第2の周波数帯域の周波数で動作することの要求を含む。そのような実施形態では、第2の周波数帯域は、完全に、第1の送受信機の受信機の帯域選択フィルタの阻止帯域内にある。
さらに他の実施形態では、干渉軽減要求は、第2の送受信機に対する、第2の送受信機の送信電力レベルを減少させることの要求を含む。
本発明の目的及び利点は、図面と併せて以下の詳細な明細書を読むことにより、理解されるであろう。
ユーザ装置が、1つの周波数帯域を用いてセルラ通信システムのeNode Bと通信し、そして、第2の周波数帯域を用いて第2のユーザ装置と通信する場合に生じる共存問題を説明するブロック図。 干渉の影響を軽減するのにフィルタを利用する例示的な受信機回路のブロック図。 ISMに準拠した装置及びLTEに準拠した装置の周波数割り当てを示すグラフ。 受信機内の帯域選択フィルタの振幅関数に対する簡易モデルを示すグラフ。 本発明との整合性がとれている多くの実施形態のいずれとも動作できるようにする回路に適応される例示的なUE500のブロック図。 一面では、例示的な実施形態において、本発明の態様に従ったユーザ装置又はその構成要素により実行される例示的なステップ/処理のフロー図。
本発明の様々な特徴について、以下、図を参照して説明するが、図において同様な部分を同じ参照文字で識別する。
本発明の様々な態様について、多くの例示的な実施形態と併せて、より詳細に説明する。本発明を容易に理解するために、本発明の多くの態様は、コンピュータ・システムの要素又はプログラム化された命令を実行できる他のハードウェアにより行われる一連の処置の観点から説明される。実施形態の各々において、専用回路(たとえば、専用機能を行うように相互接続されたアナログ論理ゲート及び/又は個別論理ゲート)により、適切な命令セットでプログラム化された1つ以上のプロセッサにより、又は双方の組み合わせにより、様々な処置が行われる可能性があることが分かるであろう。1つ以上の前述した処置を行う“ように構成された回路”なる用語は、本明細書では、任意のそのような実施形態(すなわち、1つ以上の専用回路及び/又はプログラムが組み込まれた1つ以上のプロセッサ)を参照するのに用いる。さらに、本発明はその上、プロセッサに本明細書で説明する技術を実行させることになるコンピュータ命令の適切なセットを含む、コンピュータで読み取り可能ないかなる形態の媒体、たとえば、固体メモリ、磁気ディスク、又は光ディスク内で、完全に実施されると考えられることができる。このようにして、本発明の様々な態様が多くの異なる形態で実施可能であり、そして総てのそのような形態が本発明の範囲内にあると考えられる。本発明の様々な態様の各々に対して、前述した実施形態のそのような形態はいずれも、本明細書では、前述の処置を行う“ように構成された論理回路”と呼ばれる場合があり、又はその代わりに前述の処置を行う“ところの論理回路”と呼ばれる場合がある。
本発明の様々な態様をより容易に正しく評価し、そしてその長所を理解するために、明細書では、いくつかの既知の特定の通信標準を含んでいる。しかし、当然のことながら、このことは本発明の範囲を決して限定することを意図していない。それどころか、説明している技術は、他の通信標準と併せて等しく十分に用いられることができる。さらに、説明した標準の数以上への一般化もまた可能である。
本発明の様々な態様の理解をさらに容易にするために、明細書は、(各々が異なる通信システムで動作している)ただ2つの送受信機が、同じデバイス内に併置されており、そして潜在的に相互に干渉するケースに対して作成されている。3つ以上の送受信機に様々な本発明の態様を適用するための技術は、本開示を読んだ後において、当業者には容易に認識される。
図1は、セルラ通信システムのeNode B(基地局)100のブロック図である。この例では、セルラ通信システムのエア・インタフェースは、第3世代パートナーシップ・プロジェクト(3GPP)のロング・ターム・エボリューション(LTE)標準に従って動作し、そして通信は2.5−2.69GHz帯域で行われる。共存状況を説明するために、ブルートゥース(登録商標)標準に従って動作するように設計された第1の送受信機回路を有する、第1のユーザ装置(UE)101が示されており、その通信は2.4−2.4835GHzのISM帯域で行われる。周知のように、ブルートゥース(登録商標)技術は、ホッピング・シーケンスで混み合った周波数を用いないようにし、それにより無線周波数干渉への耐性を改善する適応型周波数ホッピング拡散スペクトラム技術を利用する。図の例では、第1のユーザ装置101は、第2のユーザ装置103とブルートゥース(登録商標)に準拠した通信に携わっている。
第1のユーザ装置101はまた、eNode B 100と通信する。これらの通信を可能にするために、第1のユーザ装置101は、LTE標準のいずれかのバージョン/リリースに従って動作するように設計された第2の送受信機回路を有している。
図1に示す例では、2.4−2.4835GHz帯域における第1の送受信機の通信は、2.5−2.69GHz帯域における第2の送受信機の動作からの干渉に晒され、そして(少なくとも、一部の動作モードにおいて)逆の場合も同じである。同じデバイス(たとえば、第1のユーザ装置101)内の第1の送受信機及び第2の送受信機の併置は、干渉を特に厄介なものにする。
上述した様に、周波数分割(フィルタリング)を用いた干渉回避及び/又は軽減は、時分割(スケジューリング)が本質的に関連するシステムのうちの1つの性能レベルを引き下げる可能性があるので、共存を達成するのに好適な手段である。しかしながら、システムが周波数域で非常に近接して動作していて、フィルタリンクが選択肢でない場合、共存を保証する既存の手段は、時分割多重動作を使用することである。
無線通信システムにおける受信機は、図2に示すように、多くの異なるブロックを含む。特に、図2は干渉の影響を軽減するのにフィルタリングを利用する例示的な受信機回路200のブロック図である。受信信号は最初に、アンテナ201から帯域選択フィルタ(BSF)203を通過する。帯域選択フィルタ203は、受信信号の周波数位置を含む範囲に相当する通過帯域を有する帯域通過フィルタである。通常、このフィルタは、他のシステムからの干渉を除去するのに用いられる。同じシステムからの干渉信号は減衰されないであろう。たとえば、ブルートゥース(登録商標)受信機の帯域選択フィルタ203は、ISM帯域内で動作しており、たとえば1800MHzで動作しているセルラ・システムのように、ISM帯域外にある干渉を取り除くであろう。しかしながら、ISM帯域内で動作している、たとえば、他のブルートゥース(登録商標)ユニット、又は、WLANユニットからの干渉は、抑制されないであろう。帯域選択フィルタ203の帯域幅は通常、およそ100MHzのオーダーである。すなわち、通過帯域はおよそ100MHzのオーダーである。遷移帯域の帯域幅は、必要に応じて変化し得る。しかしながら、遷移帯域がどれだけ狭くできるかについては限界があり、そして達成できることの代表的な数値は、およそ20−40MHzである。
帯域選択フィルタ203の出力に供給されるフィルタ後の信号は、通常、低雑音増幅器(LNA)205により増幅され、その後、一方の入力で、低雑音増幅器205からのRF信号を、他方の入力で、局部発信機209から供給される整合RF信号を受信するミキサ207により、無線周波数(RF)からベースバンド信号に周波数変換される。ミキサ207の出力に供給されるベースバンド信号は、信号の帯域に相当する帯域幅を有するチャネル選択フィルタ(CSF)211を通過する。信号の帯域幅が約1MHzであるブルートゥース(登録商標)技術の例では、チャネル選択フィルタ211は、約1MHzの帯域幅を有するであろう。チャネル選択フィルタ211の出力に供給される信号は、その後、アナログ−デジタル変換器213により一連のデジタル・サンプルに変換され、さらなる処理がデジタル領域で行われる。
チャネル選択フィルタ211は、同じ帯域で送信されてきた干渉を抑制するようになる場合に重要な構成要素であるのに対して、隣接帯域にあるシステムからの干渉がどれだけ十分に処理できるかを決定するのは、帯域選択フィルタ203である。
他のシステムからの強力な干渉の場合、性能劣化の主要な潜在的発生源は、低雑音増幅器205及びミキサ207の利得圧縮である。これは、帯域選択フィルタ203が干渉信号を少しだけしか減衰させないほど、干渉の周波数が所望信号の周波数に非常に近接している場合、特に問題である。
上述したように、干渉に対処するのに、基本的に異なる2つの方策、すなわち、時分割(スケジューリング)及び周波数分割(フィルタリング)がある。前者に伴う問題は、関連するシステムのうちの少なくとも1つで利用できる送信時間を減らすことである。後者に伴う問題は、少しも実現できる可能性がないことであり、実現できるとしても、通常挿入損失を導入することになるので、周波数分割を採用するシステムの性能が、干渉がない場合でさえ劣化する。
この問題に取り組むために、本発明との整合性がとれている様々な実施形態は、干渉システムの動作を、干渉を受ける受信機に対してフィルタリングをより容易にする搬送周波数に割り当てようとすることにより、周波数分割(フィルタリング)による解法を実現できるようにする。一部の実施形態では、これは干渉システムの動作スペクトラムを完全に異なる周波数帯域に再割り当てすることを意味する可能性がある。あるいは、干渉システムの搬送周波数を、同じ周波数帯域内で少しだけシフトすることもできる。
本発明との整合性がとれている一部の実施形態のさらに別の態様は、調整機能の導入であり、そのため、1つ以上の他のシステムからの干渉を経験する可能性がある、システム内の異なるユーザには、隣接周波数帯域で動作している他のシステムからの干渉を抑制するユーザの要求に従って、搬送周波数が割り当てられる。
これらの態様及び他の態様について、さらに詳細に説明する。特定の例を活用するために、図3は、ISMに準拠した装置及びLTEに準拠した装置の周波数割り当てを示すグラフである。図で分かるように、LTE TDD動作モードには、2300−2400MHzが割り当てられる。ISM帯域には、2400−2483.5MHzが割り当てられる。LTE拡張帯域は、2500−2690MHzを占めており、以下のように分割される。2500−2570MHzがLTE FDDモードで上りリンク周波数として用いられ、2570−2620MHzがLTE TDDモードに用いられて、2620−2690MHzがLTE FDDモードで下りリンク周波数として用いられる。
第1の送受信機が2.4−2.4835GHzのISM帯域でブルートゥース(登録商標)標準に従って動作し、第2の送受信機が2.5−2.69GHz帯域でLTE標準に従って同時に動作していると仮定する。特に、LTEの周波数分割複信(FDD)モードが用いられ、FDDモードでは、上りリンク(UL)送信には2500−2570MHzが割り当てられ、下りリンク(DL)送信には2620−2690MHzが割り当てられると仮定する。
さらに、LTEからの最大出力電力は+23dBmであり、最小出力電力は−10dBmであると仮定する。さらに、ブルートゥース(登録商標)送信機は、通常、約−16dBmで入力参照3次インターセプト・ポイント(IIP3)に相当する−26dBmで1dBの利得圧縮ポイント(CP)を有していると仮定する。加えて、LTE送受信機とブルートゥース(登録商標)送受信機との間のアンテナ結合は−15dBである(すなわち、LTE信号の電力は、LTE(送信)アンテナからブルートゥース(登録商標)受信機アンテナへの転送で15dBだけ減衰される)と仮定する。
強すぎる信号が受信機のフロント・エンドに入る場合、合理的な仮定は、受信信号電力が1dB利得圧縮ポイントを超えるのと同じ量だけ、受信機の感度が劣化することである。このことは、LTE送信機が23dBmで送信していて、そのため、ブルートゥース(登録商標)送受信機に対する受信干渉電力は23−15=8dBmとなっていると、感度は34dBだけ劣化する。
実際、帯域選択フィルタ203は、特に干渉LTE信号が利用できるスペクトラムの最も低い周波数(すなわち、2500−2570MHzスペクトラムの下端)で送信されないと、干渉信号を減衰させることになるので、ある程度役立つ可能性があろう。帯域選択フィルタ203の振幅関数に対する簡単なモデルを示すグラフ400が図4に示されている。帯域選択フィルタ203は、受信機の動作帯域と少なくとも一致し、そして実際には動作帯域より広い可能性がある通過帯域の領域401で特徴付けられる。通過帯域の領域401内に入る信号はごくわずかにしか減衰されず、干渉信号はここでは最大の影響を与えるであろう。
通過帯域の領域401に隣接し、通過帯域の領域の各側に、ここでは“遷移帯域(TB)”403と呼ぶものがある。遷移帯域403は、受信信号が通過帯域401内の基準点から離れれば離れるほど、減衰を増大させることで特徴付けられる。遷移帯域403内にある干渉信号は減衰されるが、それらの電力レベル及び通過帯域401からの距離に依存して、受信機の性能を著しく劣化させるほど、十分に減衰されない場合も、される場合もある。
各遷移帯域403に隣接し、通過帯域401から最も遠い遷移帯域403の各側に、ここでは帯域選択フィルタ203の阻止帯域405と呼ぶものがある。フィルタに対する阻止帯域は、実際の実装では、たとえば、およそ40−60dBの減衰を達成すると想定できる。そのような高減衰は大抵、他のシステムからの干渉が受信機のフロント・エンドに何ら利得圧縮を引き起こさないことを保証するのに十分である。
グラフ400から、2500MHzで送信されるLTE信号は、2500MHzがブルートゥース(登録商標)受信機の通過帯域の領域401に近い(たとえば、この例では10MHzだけ離れている)位置で、ブルートゥース(登録商標)受信機の遷移帯域403の一部に一致しているので、わずかに減衰されるだけとなる一方、2570MHzで送信されるLTE信号は、ブルートゥース(登録商標)受信機の帯域選択フィルタの阻止帯域405内に十分入っていて、40dB程度だけ減衰されるであろう。
この例において、LTE送信機により用いられる周波数は、ブルートゥース(登録商標)受信機を厳しく劣化させる重大な影響を与えるのに対して、ブルートゥース(登録商標)受信機により用いられる周波数は、実質的に重要ではないことに注意されたい。すなわち、ブルートゥース(登録商標)通信を、LTE信号との周波数距離が大きくなるように、ISM帯域の下端での周波数で行うようにすることは、事態を改善することにはならず、またブルートゥース(登録商標)通信が、LTEへの干渉との周波数距離が小さくなるように、ISM帯域の上端での周波数で行うようにすることは、事態を悪化させることにもならない。
LTE送信機が23dBm出力電力で送信している場合において、これが、2530MHz以上であり、減衰がおよそ40dBのオーダーであると(LTE信号はある帯域幅を有するので、信号全体は40dBだけ一様に減衰されることなく、しかし平均として幾分少なめに減衰するであろう)、低雑音増幅器の入力での信号電力は、約23−15−40dBm=−32dBmであり、1dB利得圧縮ポイント以下になることが分かる。
図5は、本発明との整合性がとれている多くの実施形態のいずれをも動作可能にする回路に適応される例示的なUE500のブロック図である。UE500は、第1の送受信機503を含む第1のシステム501を備えている。第2の送受信機507を含む第2のシステム505が、UE500の第1のシステムと併置されている。第1のシステム501及び第2のシステム505は、お互いに関連する異なるエア・インタフェース標準に従って動作しており、そして各々は、前に論じたような多くの異なる種類の技術のうちの任意の1つである可能性がある。少なくとも一部の状況下で、第1のシステム501は第1の周波数で動作し、第2のシステム505は第2の周波数で動作し、第2の周波数は、第1のシステムの受信機の帯域選択フィルタの通過帯域の範囲又は遷移帯域内にあると仮定する。第1のシステムの受信機の帯域選択フィルタの最大減衰量未満の領域に第2のシステムの信号が入り込むと、帯域選択フィルタにより、受信機を他のシステムの送信から完全に隔離できなくなる。
UE500は、さらに、共存コントローラ509を含み、共存コントローラは、第1のシステム501と第2のシステム505の双方を、できる限りそれらの同時動作を可能にするために制御するように構成された回路である(すなわち、いずれかのシステムのスループットにひどい悪影響を及ぼさずに共存をできるだけ可能にするために、スケジューリングよりもむしろ、フィルタリングに頼ることが望ましい)。共存コントローラ509がその機能を行うことができるようにするために、共存コントローラは、第1のシステム501及び第2のシステム505の各々と様々な情報及び制御信号を交換する。これらの様々な信号を特定し、その目的を以下に論じる。
図6は、一面では、例示的な実施形態において、本発明の態様に従ったユーザ装置又はその構成要素(たとえば、ユーザ装置500の共存コントローラ509)により実行される例示的なステップ/処理のフロー図である。図6はまた、本明細書で説明している機能を実行するように構成された様々な回路を備えている例示的な装置600を表していると看做すことができる。
図6に描かれている態様は、同時に動作する複数の送受信機を有する通信デバイスの動作に影響し、各送受信機は複数の通信システムのうちのそれぞれ異なるシステムで動作していて、同時に動作する複数の送受信機は、第1の送受信機及び第2の送受信機を備えている。第1の送受信機及び第2の送受信機は単一のデバイス内、たとえばUE内に併置され得る。
1つの態様では、第2の送受信機による送信が、第1の送受信機の受信機に干渉を引き起こしているかどうかが確かめられる(決定ブロック601)。干渉を引き起こしていなければ(決定ブロック601からの“NO”の経路)、さらなるステップを行う必要はない。第2の送受信機による送信が、第1の送受信機の受信機に干渉を引き起こしているかどうかを確かめるステップは、多くの方法のいずれでも遂行できる。たとえば、干渉を与えるシステムは、送信している事実、そしてどの周波数でどの電力レベルであるかを信号で伝えることができる。この情報は、影響を受けるシステムが、干渉が存在する時点を知るには十分であり得る。
しかしながら、代替の実施形態では、干渉に関連するパラメータは、明確には信号で伝えられず、しかしその代わりに、影響を受けるシステムにより推測される。たとえば、第1の送受信機は、受信電力だけでなく、受信信号に関連するビット誤り率を測定できる。受信電力は高いが、ビット誤り率も高いと、その場合、このことは問題のある(すなわち、容認できない)干渉を示すものとみなすことができる。
反対に、第2のシステムが、干渉を引き起こしているという事実を信号で伝える可能性があり、そしてしかも第1のシステムが、それにも係わらず、測定したビット誤り率が容認できるレベルであることを確かめる可能性がある。そのような状況下では何ら処置が必要ではなく、干渉システムは、元の周波数で送信し続けることができる。これは、本発明との整合性がとれている実施形態の特徴の別の例であり、干渉軽減処置は、単に干渉が名目上存在しているからだけでなく、実際に、必要な場合にのみ取られる。
第2の送受信機による送信が、第1の送受信機の受信機に干渉を引き起こしていると(決定ブロック601からの“YES”の経路)、1つ以上の干渉対応処置が取られる。これらには、干渉が容認できるレベルであるかどうかを確かめるステップ(決定ブロック603)を含み、容認できるレベルであると(決定ブロック603からの“YES”の経路)、その場合さらなる干渉対応処置を取らない。これは、干渉が第1の送受信機にとって実際には問題にはならない場合があるという事実に関連する。たとえば、第2の送受信機がたとえば10dBmを超える出力電力で送信している場合には常に干渉が問題になるが、そうでなければ問題ではないというケースがあり得る。このため、一部の実施形態で、第2のシステムは、送信が行われているときのみならず、どの周波数で、どの電力レベルであるかをも知らせることが有用である。このようにして、干渉を受けているシステム(この例では、第1の送受信機)は、別の周波数に切り替えるべきかどうかを、あるいは、可能であれば、干渉システムが別の周波数に移動することを要求すべきかどうかを決定できる。
しかしながら、干渉が容認できないレベルであることが確かめられると(決定ブロック603からの“NO”の経路)、干渉軽減要求を第2の送受信機システムに伝えることを含む、1つ以上の干渉軽減ステップが取られる(ステップ605)。干渉軽減要求は種々の実施形態で異なる可能性がある。
1つの実施形態で、干渉軽減ステップは、第1の受信機の性能に何ら重大な影響を与えないようにするために、第2の送受信機の信号をどれほど弱めなければならないかを特定するステップを含む。第1の送受信機がブルートゥース(登録商標)通信装置であり、第2の送受信機がLTE標準に従って動作する移動通信装置である例を取り上げると、第2の送受信機の信号をどれほど弱めなければならないかを特定するステップは、ブルートゥース(登録商標)受信機の低雑音増幅器に達するLTE信号電力が1dB CPを越えないようにすべきことを意味するが、他の基準もまた可能である。第1の(たとえば、ブルートゥース(登録商標))送受信機は、それから、第2の(たとえば、LTE)送受信機に干渉軽減要求を伝え、第2の送受信機が、低出力電力を使用するか、第1の送受信機の受信機の帯域選択フィルタが大幅に信号を減衰させるように、第1の送受信機の受信機の帯域選択フィルタの通過帯域の領域から遠く離れている周波数を使用することのいずれかを要求する。
この態様を考える別の方法は、同時送信が適切に機能するためには、干渉を与えるシステムの最大出力電力がどれほどであるかを、影響を受けるシステムが確かめることである。確認したレベルは、干渉を与えるシステムに伝えられ、干渉を与えるシステムはその知識を利用できる。そのような知識がなければ、干渉を与えるシステムは、出力電力レベルを上げることにより劣化した通信リンクに応答する可能性があろう。しかしながら、その知識を用いて、干渉を与えるシステムは、その代わりに、よりロバスト性のある変調及び符号化を用いることにより、劣化した通信リンクに応答できる。
上記を考慮して、ここから数例を考えて論ずることとする。最初に、LTE送受信機の出力電力が2500MHzで23dBmであり、そしてこれが第1の(ブルートゥース(登録商標))送受信機の受信を妨害していると仮定する。LTE送受信機は、たとえば2530MHzより高い周波数のみを使用するように要求される可能性がある。出力電力が低いと、より広い範囲からの周波数をLTEが使用することが許可され得る(たとえば、2515MHz以上の周波数)。
別の実施形態では、干渉を与えるシステム(いずれの送受信機を“第1の”送受信機とし、いずれを“第2の”送受信機と考えるかは勿論任意であるが、この例においては、“第2の送受信機”)は、完全に異なる周波数帯域を用いるように要求される。たとえば、2.5−2.69GHz帯域で動作する代わりに、LTE送受信機は、700MHz又は利用できる一部の他の周波数帯域で動作する様に要求される可能性があろう。
干渉が潜在的な問題である別の例は、WLAN装置性能が、LTE装置により干渉される場合である。上記の実施形態は、ここでも同様に適用できる。WLAN装置に適する本発明の別の実施形態では、干渉を与えるシステムは別の周波数帯域に移される。たとえば、ISM帯域で動作するIEEE802.11gに準拠した装置は、LTE装置から厳しい干渉を受けると、802.11gと似ているが、重要な違いが5GHz以上で動作することである802.11aを、代わりに用いるのが有利であることを認識するであろう。この実施形態では、(潜在的な)被害を受けるシステムは、LTEから実際に受けた干渉に応じて、どの周波数帯域を用いるべきかを決める。伝搬状態が2.4GHzでより良好であるので、干渉がない場合、或いは、干渉レベルが十分低い場合、この周波数帯域が用いられる。そうでなければ、5GHz帯域が用いられる。
上記実施形態を洗練するには、ブルートゥース(登録商標)/WLANのリンク要件を考慮する。たとえば、ブルートゥース(登録商標)装置が被害を受けた第1の実施形態に対して、感度上どれほどの損失が容認できることになるかを決定する。ブルートゥース(登録商標)に準拠したリンクが、通信するブルートゥース(登録商標)デバイス間の距離が少ないために、たとえば、20dBのマージンを有することになる場合、LTE送受信機の動作は、2530MHzまで移動しなくてもよいことになるが、しかしたとえば、2515MHz以上の周波数を用いるように要求できよう。正確な値は、ブルートゥース(登録商標)受信機の帯域選択フィルタの振幅関数により、簡単に計算できる。
上記の態様の一部を要約すると、(ステップ605で第2の(干渉を与える)システムに伝えられる)干渉軽減要求には、第2の送受信機がその時点の周波数での動作を停止し、代わりに、第1の送受信機の受信機の帯域選択フィルタが、その時点の動作周波数よりも強く減衰させる領域にある異なる周波数(同じ周波数帯域又は異なる周波数帯域)で動作する要求を含めることができる。
第2の(干渉を与える)システムのための新しい動作周波数は、たとえば、第1の送受信機の受信機の帯域選択フィルタの阻止帯域にある可能性がある。
あるいは、受信機の性能レベルを所定の閾値より上に保ちながら、第1の送受信機の受信機の帯域選択フィルタの阻止帯域外にあることが許容される、新しい動作周波数の量を、回路が確かめることができる。この決定を容易にするために、第1の送受信機(すなわち、影響を受ける受信機)は、第2の送受信機の送信に用いられている電力レベルについての情報を受信できる。第1の送受信機は、その場合、受信機の性能レベルを所定の閾値より上に保ちながら、第1の送受信機の受信機の帯域選択フィルタの阻止帯域外にあることが許容される第2の(干渉を与える)送受信機の新しい動作周波数の量を確かめる処理の中で、第2の送受信機の送信に用いられる電力レベルについての情報を利用する。
本発明は、特定の実施形態を参照して説明してきた。しかしながら、当業者には、上述した実施形態のそれら以外の特定の形態で、本発明を実施できることは容易に分かるであろう。
たとえば、明細書のみならず特許請求の範囲においても、“第1の送受信機”が特定の動作を行うこと、或いは、“第2の送受信機”が特定の動作を行うことが述べられている場合がある。しかしながら、当業者には当然のことながら、これは、1つの送受信機又はもう1つの送受信機の代わりに作動する共有回路によって、等価的に遂行できる。たとえば、説明した共存コントローラ509は、第1の送受信機503の代わりの動作を行う場合は第1の送受信機503の一部と看做すことができ、第2の送受信機507の代わりに動作を行う場合は第2の送受信機507の一部と看做すことができ。
このようにして、説明した実施形態は、単に説明のためだけであり、決して制限するものと考えるべきではない。本発明の範囲は、前述の明細書よりはむしろ添付の特許請求の範囲により与えられ、特許請求の範囲内に入る総ての変形及び均等物は、特許請求の範囲に包含されることが意図される。
本発明の様々な態様について、多くの例示的な実施形態と併せて、より詳細に説明する。本発明を容易に理解するために、本発明の多くの態様は、コンピュータ・システムの要素又はプログラム化された命令を実行できる他のハードウェアにより行われる一連の処置の観点から説明される。実施形態の各々において、専用回路(たとえば、専用機能を行うように相互接続されたアナログ論理ゲート及び/又は個別論理ゲート)により、適切な命令セットでプログラム化された1つ以上のプロセッサにより、又は双方の組み合わせにより、様々な処置が行われる可能性があることが分かるであろう。1つ以上の前述した処置を行う“ように構成された回路”なる用語は、本明細書では、任意のそのような実施形態(すなわち、1つ以上の専用回路及び/又はプログラムが組み込まれた1つ以上のプロセッサ)を参照するのに用いる。さらに、本発明はその上、プロセッサに本明細書で説明する技術を実行させることになるコンピュータ命令の適切なセットを含む、コンピュータで読み取り可能ないかなる形態の媒体、たとえば、固体メモリ、磁気ディスク、又は光ディスク内で、完全に実施されると考えられることができる。このようにして、本発明の様々な態様が多くの異なる形態で実施可能である。本発明の様々な態様の各々に対して、前述した実施形態のそのような形態はいずれも、本明細書では、前述の処置を行う“ように構成された論理回路”と呼ばれる場合があり、又はその代わりに前述の処置を行う“ところの論理回路”と呼ばれる場合がある。

Claims (15)

  1. 第1の送受信機及び第2の送受信機を含む同時に動作する複数の送受信機を有しており、各送受信機は複数の通信システムのうちのそれぞれ異なるシステムで動作する、通信デバイスを動作させる方法であって、
    前記第2の送受信機による送信が前記第1の送受信機の受信機に干渉を引き起こしているかを前記第1の送受信機が確かめ、干渉を引き起こしていると、1つ以上の干渉対応処置を行うステップを含み、
    前記1つ以上の干渉対応処置は、
    前記干渉が許容できるレベルであるかを確かめ、許容できるレベルである場合、さらなる干渉対応処置を行わないステップと、
    前記干渉が許容できないレベルであることが確かめられると、干渉軽減要求を前記第2の送受信機に伝えるステップと、
    を含み、
    前記第2の送受信機は、第1の周波数帯域の第1の周波数で動作しており、
    前記第1の周波数帯域は、前記第1の送受信機の受信機の帯域選択フィルタの通過帯域及び遷移帯域の少なくとも1つの帯域と、少なくとも部分的に重複している、
    ことを特徴とする方法。
  2. 前記干渉軽減要求は、前記第2の送受信機に対する、前記第1の周波数帯域の前記第1の周波数での動作を停止し、代わりに、前記第1の送受信機の受信機の前記帯域選択フィルタによって、前記第1の周波数よりもより減衰される、前記第1の周波数帯域の第2の周波数で動作することの要求を含む、
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記第2の周波数は、前記第1の送受信機の受信機の前記帯域選択フィルタの阻止帯域内にある、
    ことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 受信機の性能レベルを所定の閾値より上に保ちながら、前記第1の送受信機の受信機の前記帯域選択フィルタの阻止帯域外にあることが許容される前記第2の周波数の量を確かめるステップを含む、
    ことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  5. 前記第2の送受信機の送信に使用される電力レベルについての情報を、前記第1の送受信機が受信するステップと、
    受信機の性能レベルを所定の閾値より上に保ちながら、前記第1の送受信機の受信機の前記帯域選択フィルタの阻止帯域外にあることが許容される前記第2の周波数の量を確かめる処理で、前記第1の送受信機は、前記第2の送受信機の送信に使用される前記電力レベルについての情報を利用するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項4に記載の方法。
  6. 前記干渉軽減要求は、前記第2の送受信機に対する、前記第1の周波数帯域の前記第1の周波数での動作を停止し、代わりに、第2の周波数帯域の周波数で動作することの要求を含み、
    前記第2の周波数帯域は、完全に、前記第1の送受信機の受信機の前記帯域選択フィルタの阻止帯域内にある、
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  7. 前記干渉軽減要求は、前記第2の送受信機に対する、前記第2の送受信機の送信電力レベルを減少させることの要求を含む、
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  8. 第1の送受信機及び第2の送受信機を含む同時に動作する複数の送受信機を有しており、各送受信機は複数の通信システムのうちのそれぞれ異なるシステムで動作する、通信デバイスを動作させる装置であって、
    前記第1の送受信機に関連し、前記第2の送受信機による送信が前記第1の送受信機の受信機に干渉を引き起こしているかを確かめ、干渉を引き起こしていると、1つ以上の干渉対応処置を行う様に構成された回路を備えており、
    前記1つ以上の干渉対応処置は、
    前記干渉が許容できるレベルであるかを確かめ、許容できるレベルである場合、さらなる干渉対応処置を行わず、
    前記干渉が許容できないレベルであることが確かめられると、干渉軽減要求を前記第2の送受信機に伝えること、
    を含み、
    前記第2の送受信機は、第1の周波数帯域の第1の周波数を含む複数の周波数のいずれかで動作する様に構成されており、
    前記第1の周波数帯域は、前記第1の送受信機の受信機の帯域選択フィルタの通過帯域及び遷移帯域の少なくとも1つの帯域と、少なくとも部分的に重複している、
    ことを特徴とする装置。
  9. 前記干渉軽減要求は、前記第2の送受信機に対する、前記第1の周波数帯域の前記第1の周波数での動作を停止し、代わりに、前記第1の送受信機の受信機の前記帯域選択フィルタによって、前記第1の周波数よりもより減衰される、前記第1の周波数帯域の第2の周波数で動作することの要求を含む、
    ことを特徴とする請求項8に記載の装置。
  10. 前記第2の周波数は、前記第1の送受信機の受信機の前記帯域選択フィルタの阻止帯域内にある、
    ことを特徴とする請求項9に記載の装置。
  11. 前記第1の送受信機に関連し、受信機の性能レベルを所定の閾値より上に保ちながら、前記第1の送受信機の受信機の前記帯域選択フィルタの阻止帯域外にあることが許容される前記第2の周波数の量を確かめる様に構成された回路を備えている、
    ことを特徴とする請求項9に記載の装置。
  12. 前記第1の送受信機に関連し、前記第2の送受信機の送信に使用される電力レベルについての情報を受信する様に構成された回路と、
    前記第1の送受信機に関連し、受信機の性能レベルを所定の閾値より上に保ちながら、前記第1の送受信機の受信機の前記帯域選択フィルタの阻止帯域外にあることが許容される前記第2の周波数の量を確かめる処理で、前記第2の送受信機の送信に使用される前記電力レベルについての情報を利用する様に構成された回路と、
    を備えていることを特徴とする請求項11に記載の装置。
  13. 前記干渉軽減要求は、前記第2の送受信機に対する、前記第1の周波数帯域の前記第1の周波数での動作を停止し、代わりに、第2の周波数帯域の周波数で動作することの要求を含み、
    前記第2の周波数帯域は、完全に、前記第1の送受信機の受信機の前記帯域選択フィルタの阻止帯域内にある、
    ことを特徴とする請求項8に記載の装置。
  14. 前記干渉軽減要求は、前記第2の送受信機に対する、前記第2の送受信機の送信電力レベルを減少させることの要求を含む、
    ことを特徴とする請求項8に記載の装置。
  15. 前記第2の送受信機と、
    前記第2の送受信機に関連し、前記干渉軽減要求を受信し、前記干渉軽減要求の受信に応じて、1つ以上の干渉軽減処置を実行する様に構成された回路と、
    を備えていることを特徴とする請求項8に記載の装置。
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