JP2017503401A - フロントエンド回路およびフロントエンド回路の動作の方法 - Google Patents

フロントエンド回路およびフロントエンド回路の動作の方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ(9)と第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ(10)とを備えた第1のチューナブルデュプレクサ(5)を備えるフロントエンド回路(1)に関し、この第1のチューナブルデュプレクサ(5)は、第1のFDD周波数バンドにおける第1のFDDモード、および第1のTDD周波数バンドにおける第1のTDDモードをサポートするように構成されている。さらに、本発明はこのフロントエンド回路の動作の方法に関する。【選択図】 図1

Description

本発明はフロントエンド回路およびフロントエンド回路の動作の方法に関する。 このフロントエンド回路は、たとえば携帯電話に用いられ得る。
今日の携帯電話は、ユーザの地理的位置に拘わらず、高速データ伝送にアクセスすることができるように、通常TDD(time division duplexing)およびFDD(frequency division duplexing)を異なる周波数バンドでサポートしている。異なる国では異なる周波数バンドが携帯電話用に割り当てられている。異なるバンドをサポートし、TDDおよびFDD双方のタイプのシステムをサポートするために、携帯電話のフロンエンド回路は非常に複雑となる。典型的なアーキテクチャは、多数のフィルタおよびスイッチを必要とする。
本発明の課題は、異なる周波数バンドにおける異なる動作モードをサポートする、部品数が低減されたフロントエンド回路を提供することである。
上記の課題は、請求項1に記載のフロントエンド回路によって解決される。さらに第2の独立請求項は、フロントエンド回路の最適化された動作のための方法を提供するという課題を解決する。
本発明の第1の態様によれば、第1のチューナブルRXバンドパスフィルタと第1のチューナブルTXバンドパスフィルタとを備えた第1のチューナブルデュプレクサを備えるフロントエンド回路が提供され、当該第1のチューナブルデュプレクサは、第1のFDD周波数バンドにおける第1のFDDモード、および第1のTDD周波数バンドにおける第1のTDDモードをサポートするように構成されている。
複数の同じフィルタ、すなわち第1のチューナブルRXバンドパスフィルタおよび第1のチューナブルTXバンドパスフィルタが、FDD方式のデュプレキシングおよびTDD方式のデュプレキシング両方をサポートするために用いられている。一般的にTDDデュプレキシングに必要なスイッチ(複数)は、本発明によるフロントエンド回路には必要でない。具体的には、TDDモードにおいては、上記の第1のチューナブルデュプレクサは、TDD信号のRX/TXの切替タイミングに依存して、RXバンドパスフィルタとして、またTXバンドパスフィルタとして用いられ得るようにチューニングすることができる。
チューナブルバンドパスフィルタは、その通過バンドが変更されるようにチューニングまたは再構成可能なフィルタとして規定される。具体的には、このチューナブルバンドパスフィルタは、異なる周波数バンドに対し最適化されてよい。こうしてこのチューナブルバンドパスフィルタは、複数の周波数バンドにおける動作を可能とするように構成されており、この際このフィルタは、どの時間においてもこれらの周波数バンドの1つにチューニングされている。
このチューナブルバンドパスフィルタは、可変なディスクリート素子、たとえば可変コンデンサおよび/または可変インダクタンスを備えてよい。追加的にまたは代替として、このチューナブルバンドパスフィルタは、少なくとも1つのチューナブルな音響素子を備える。
上記の第1のTDD周波数バンドは、上記の第1のFDD周波数バンドと重なっていてよい。具体的には、この第1のTDD周波数バンドは、上記の第1のFDD周波数バンドと同一であってよい。しかしながら、またこの第1のTDD周波数バンドは、この第1のFDD周波数バンドとは異なっていてもよい。
これらの第1のFDD周波数バンドおよび第1のTDD周波数バンドの各々は、携帯電話に用いられるLTE規格または他の周波数規格で規定される周波数バンドであってよい。
上記の第1のチューナブルデュプレクサは、上記の第1のTDDモードにおいて、この第1のチューナブルデュプレクサがTX設定とRX設定との間で交替するように構成されている。
さらに、上記の第1のTDDモードは、TXモードおよびRXモードを有してもよい。上記の第1のチューナブルデュプレクサは、上記の第1のTDDモードのTXモードにおいて、そのTX設定に切り替わるように構成されていてよい。さらにこの第1のチューナブルデュプレクサは、上記の第1のTDDモードのRXモードにおいて、そのTX設定に切り替わるように構成されていてよい。
具体的には、上記の第1のTDDモードにおいて、上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタおよび第1のチューナブルTXバンドパスフィルタの1つが上記の第1のTDD周波数バンドに対し最適化されていてよく、かつ上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタおよび第1のチューナブルTXバンドパスフィルタの他の1つが、上記の第1のTDD周波数バンドにおける通過バンドを有しないように、デチューニングされていてよい。
上記のTXモードにおいては、上記のデュプレクサは、上記の第1のTDD周波数バンドにおける信号を送信してよい。こうして上記の第1のTDDモードのTXモードにおいて、上記の第1のチューナブルTXバンドパスフィルタが、上記の第1のTDD周波数バンドに対して最適化されていてよく、かつ上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタが、上記の第1のTDDモードのRXモードにおいて、上記の第1のTDD周波数バンドにおける通過バンドを有しないように、デチューニングされていてよい。このデュプレクサの設定は、TX設定とも呼ばれている。
上記のRXモードにおいては、上記のデュプレクサは、同じ周波数バンドにおける信号を受信するように構成されている。上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタは、上記の第1のTDDモードのRXモードにおける第1のTDD周波数バンドに対して最適化されていてよく、かつ上記の第1のチューナブルTXバンドパスフィルタが、上記の第1のTDDモードのRXモードにおいて、上記の第1のTDD周波数バンドにおける通過バンドを有しないように、デチューニングされていてよい。このデュプレクサの設定は、RX設定とも呼ばれている。
さらに上記の第1のチューナブルデュプレクサは、上記の第1のチューナブルTXバンドパスフィルタおよび上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタが絶対に同じ通過バンドに同時にチューニングされないように構成されていてよい。 これによって、TX経路における大きな信号が、第1のチューナブルRXバンドパスフィルタを通り、この第1のチューナブルRXバンドパスフィルタに接続され得るRX回路の素子を損傷することが避けられる。
さらに、上記の第1のチューナブルデュプレクサは、上記の第1のFDDモードにおいて、上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタおよび上記の第1のチューナブルTXバンドパスフィルタが上記の第1のFDD周波数バンドに対し最適化されるように構成されていてよい。
さらに、上記の第1のチューナブルデュプレクサは、第2のFDD周波数バンドにおいて少なくとも第2のFDDモードをサポートするように構成されていてよい。具体的には、この第2のFDD周波数バンドは、上記の第1のFDD周波数バンドと異なっていてよい。この第2のFDD周波数バンドは、LTE規格に対応して規定された周波数バンドであってよく、または携帯電話に共通な他の周波数規格に対応して規定された周波数バンドであってよい。
上記のチューナブルRXバンドパスフィルタおよび上記のチューナブルTXバンドパスフィルタは、これらが上記の第1または第2のFDD周波数バンドの1つに対して最適化され得るように構成されている。さらに上記のチューナブルデュプレクサは、さらなるFDD周波数バンドにおけるFDDデュプレキシングをサポートしてもよい。
上記の第1のチューナブルデュプレクサは、第2のTDD周波数バンドにおいて少なくとも第2のTDDモードをサポートするように構成されていてよい。この第2のTDD周波数バンドは、上記の第2のFDD周波数バンドと重なっていてよい。しかしながら、またこの第2のTDD周波数バンドは、この第2のFDD周波数バンドとは異なっていてもよい。この第2のTDD周波数は上記の第1のTDD周波数バンドと異なっている。具体的には、上記の第1のチューナブルデュプレクサは、異なるTDD周波数バンドを有する、異なるTDDモードをサポートするように構成されており、ここで一度には1つのTDDモードがサポートされている。
第2のTDDモードにおいては、上記の第1のデュプレクサは、TX設定とRX設定との間で交替するように構成されていてもよい。ここで上記のTX設定において、上記の第1のチューナブルTXバンドパスフィルタが、上記の第2のTDD周波数バンドに対して最適化されていてよく、かつ上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタが、上記の第2のTDD周波数バンドにおける通過バンドを有しないように、デチューニングされていてよい。これに対応して、上記のRX設定において、上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタが、上記の第2のTDD周波数バンドに対して最適化されていてよく、かつ上記の第1のチューナブルTXバンドパスフィルタが、上記の第2のTDD周波数バンドにおける通過バンドを有しないように、デチューニングされていてよい。
1つの実施形態においては、本発明によるフロントエンド回路は、さらに第2のチューナブルRXバンドパスフィルタおよび第2のチューナブルTXバンドパスフィルタを備えてよく、ここで当該フロントエンド回路は、TDDインターバンドキャリアアグリゲーションモードをサポートするように構成されており、ここで信号が上記の第1のTDD周波数バンドおよびアグリゲーションされたTDD周波数バンドにおいて同時に受信され、ここで当該第2のチューナブルRXバンドパスフィルタは、当該TDDインターバンドキャリアアグリゲーションモードにおける当該アグリゲーションされたTDD周波数バンドに対して最適化されている。
こうして本発明によるフロントエンド回路は、TDDインターバンドキャリアアグリゲーションを最小の数の部品でサポートすることができる。さらに、同じフロントエンド回路がFDDキャリアバンドアグリゲーションに用いられてよい。FDDキャリアバンドアグリゲーションにおいては、信号は、第1のFDD周波数バンドおよびアグリゲーションされた周波数バンドにおいて同時に受信される。
さらに、上記のTDDインターバンドキャリアアグリゲーションモードにおいて、上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタおよび第1のチューナブルTXバンドパスフィルタの1つが上記の第1のTDD周波数バンドに対し最適化されていてよく、かつ上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタおよび第1のチューナブルTXバンドパスフィルタの他の1つが、上記の第1のTDD周波数バンドにおける通過バンドを有しないように、デチューニングされていてよい。
第2の態様によれば、本発明は、フロントエンド回路を動作の方法に関し、当該フロントエンド回路は、第1のチューナブルRXバンドパスフィルタおよび第1のチューナブルTXバンドパスフィルタを備えたチューナブルデュプレクサを備え、当該方法は以下のステップを備える。
− 動作のモードを決定するステップ。
− もしこの動作のモードが第1のFDD周波数バンドにおける第1のFDDモードである場合、上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタおよび上記の第1のチューナブルTXバンドパスフィルタを上記の第1のFDD周波数バンドにチューニングするステップ。
− もしこの動作のモードが第1のTDD周波数バンドにおける第1のTDDモードである場合、上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタおよび第1のチューナブルTXバンドパスフィルタの1つを上記の第1のTDD周波数バンドにチューニングし、かつ上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタおよび第1のチューナブルTXバンドパスフィルタの他の1つを上記の第1のTDD周波数バンドから離間させ、上記の第1のTDD周波数バンドにおける通過バンドを有しないように、デチューニングするステップ。
具体的には、上記の第1のTDD周波数バンドにおけるTXモードにおいては、上記の第1のチューナブルTXバンドパスフィルタは、上記の第1のTDD周波数バンドにチューニングされ、かつ上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタはデチューニングされる。上記の第1のTDD周波数バンドのRXモードにおいては、上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタは、上記の第1のTDD周波数バンドにチューニングされ、かつ上記の第1のチューナブルTXバンドパスフィルタはデチューニングされる。
具体的には、本方法は本願請求項1に記載のフロントエンド回路または上述の好ましい実施形態の1つのフロントエンド回路の動作のために用いられてよい。したがって上記のフロントエンド回路について開示された全ての構造的および機能的特徴は、本方法にも適用されてよく、あるいはこの逆であってよい。
本方法は、異なる周波数領域におけるFDDおよびTDDモードの動作のために最低減の数のフィルタのみが必要とされるという利点を有する。
もし動作のモードが第1のTDD周波数バンドにおける第1のTDDモードである場合、この第1のTDDモードのTXモードにおける信号を送信するために、本方法は、上記の第1のチューナブルTXバンドパスフィルタを上記の第1のTDD周波数バンドにチューニングし、上記のチューナブルRXバンドパスフィルタをこの第1のTDD周波数バンドから離間させ、この第1のTDD周波数バンドにおける通過バンドを有しないようにデチューニングするステップを備えてよい。さらにこの第1のTDDモードのRXモードにおける信号を受信するために、本方法は上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタを上記の第1のTDD周波数バンドにチューニングし、上記のチューナブルTXバンドパスフィルタをこの第1のTDD周波数バンドから離間させ、この第1のTDD周波数バンドにおける通過バンドを有しないようにデチューニングするステップを備えてよい。
もし動作のモードが第2のFDD周波数バンドにおける第2のFDDモードである場合、信号を送信および受信するために、本方法は上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタおよび上記の第1のチューナブルTXバンドパスフィルタをこの第2のFDD周波数バンドにチューニングするステップを備えてよい。
もしこの動作のモードが第2のTDD周波数バンドにおける第2のTDDモードである場合、信号を送信および受信するために、本方法は、上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタおよび上記の第1のチューナブルTXバンドパスフィルタの1つを上記の第2のTDD周波数バンドにチューニングし、上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタおよび上記の第1のチューナブルTXバンドパスフィルタの他の1つをこの第2のTDD周波数バンドから離間させ、この第2のTDD周波数バンドにおける通過バンドを有しないように、デチューニングするステップを備えてよい。
具体的には、上記の第2のTDDモードにおいては、本方法は、上記の第1のチューナブルTXフィルタおよび上記の第1のチューナブルRXフィルタが絶対に同じ通過バンドに同時にチューニングされないように構成されていてよい。
さらに上記のフロンドエンド回路は、第2のチューナブルRXバンドパスフィルタおよび第2のチューナブルTXバンドパスフィルタを備えた第2のチューナブルデュプレクサを備えてよい。 もしこの動作のモードがTDDインターバンドアグリゲーションモードであって、信号が同時に上記の第1のTDD周波数バンドおよびアグリゲーションされたTDD周波数バンドで受信される場合は、本方法は、上記の第2のチューナブルRXバンドパスフィルタをこのアグリゲーションされたTDD周波数バンドにチューニングするステップと、上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタおよび上記の第1のTXバンドパスフィルタの1つを上記の第1のTDD周波数バンドにチューニングするステップと、上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタおよび上記の第1のチューナブルTXバンドパスフィルタの他の1つをこの第1のTDD周波数バンドから離間させ、この第1のTDD周波数バンドにおける通過バンドを有しないように、デチューニングするステップとを備えてよい。
以下では図を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
フロントエンド回路の第1の実施形態を示す。 チューナブルフィルタの接続形態を簡略に示す。 フロントエンド回路の第2の実施形態を示す。 FDD設定におけるフロントエンド回路の周波数特性を示す。 TDD設定のTXモードにおけるフロントエンド回路の周波数特性を示す。 TDD設定のRXモードにおけるフロントエンド回路の周波数特性を示す。 フロントエンド回路の第3の実施形態を示す。
図1は、フロントエンド回路1の第1の実施形態を示す。フロントエンド回路1は、第1のアンテナ3に接続されているアンテナポート2を備える。このフロントエンド回路1は、異なる周波数バンドで信号を送信および受信するために構成されている。
フロントエンド回路1は、ダイプレクサ4,第1のチューナブルデュプレクサ5,および第2のチューナブルデュプレクサ6を備える。ダイプレクサ4は、ハイパスフィルタ7およびローパスフィルタ8を備える。ダイプレクサ4は、アンテナポート2に直に接続されている。
ダイプレクサ4は、受信した信号のおおまかな分離を行う。このダイプレクサ4のハイパスフィルタ7は、1.7〜2.7GHzの周波数を有する信号を通過し得るように構成されている。代替として、このダイプレクサ4のハイパスフィルタ7は、1.7〜2.2GHzの領域の周波数またはこの周波数を有する信号を通過し得るように構成されている。具体的には、このハイパスフィルタ7は、1500MHzのカットオフ周波数を有してよく、こうしてこの周波数より低い周波数を有する信号は、このハイパスフィルタによって減衰され、このカットオフ周波数より高い周波数を有する信号は顕著に減衰されることなくこのハイパスフィルタ7を通過する。たとえば、このハイパスフィルタ7は、LTE周波数バンドI,III,IV,およびVIIにおける信号を通過させることができる。
さらにローパスフィルタ8は、1GHz領域の近傍の周波数を有する信号を通過し得るように構成されている。具体的には、このローパスフィルタ8は、1000MHzのカットオフ周波数を有してよく、こうしてこの周波数より高い周波数を有する信号は、このローパスフィルタ8によって減衰され、このカットオフ周波数より低い周波数を有する信号は顕著に減衰されることなくこのローパスフィルタ8を通過する。たとえば、このローパスフィルタ8は、LTE周波数バンドV,VIII,XII,XIII,XVII,およびXXにおける信号を通過させることができる。
ハイパスフィルタ7は、第1のチューナブルデュプレクサ5に接続されている。この第1のチューナブルデュプレクサ5は、第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9および第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10を備える。第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9は、第1のRX信号経路11に接続されている。さらに、第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10は、第1のTX信号経路12に接続されている。
第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9および第1のチューナブルTXバンドパスフィルタは、これらのそれぞれの通過バンドが変更できるように構成されている。具体的には、第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9および第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10は、これらのそれぞれの通過バンドが異なる周波数バンドに対して最適化され得るように構成されている。このため、第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9および第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10の各々は、少なくとも1つのチューナブル素子、たとえば可変コンデンサを備える。
フロントエンド回路1が1.7〜2.7GHz領域または1.7〜2.2GHz領域における特定の周波数で動作している場合、第1のチューナブルデュプレクサ5はこの周波数バンドに対して最適化されていてよい。具体的には、FDDモードにおいては、この特定の周波数バンドは、特定のRX通過バンドおよび特定のTX通過バンドを有する。
第1のチューナブルデュプレクサ5は、この動作のモードにおいて、第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9が、上記の特定のRX通過バンドに対して最適化されるようにチューニングされ、かつ上記の第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10が、上記の特定のTX通過バンドに対して最適化されるようにチューニングされている。こうして第1のチューナブルデュプレクサ5を、上記の特定の周波数バンドにおける周波数を有する信号がこの第1のチューナブルデュプレクサ5で減衰されないように、他方でこれらの特定の周波数バンド以外の周波数を有する信号がこの第1のチューナブルデュプレクサ5によって抑圧されるように、チューニングすることができる。
具体的には、第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9および第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10は、ダイプレクサ4のハイパスフィルタ7の通過バンドにおける各々の周波数バンドに対して最適化されていてよい。
さらに、このダイプレクサ4のローパスフィルタ8は、第2のチューナブルデュプレクサ6に接続されている。この第2のチューナブルデュプレクサ6は、第2のRX信号経路14に接続されている第2のチューナブルRXバンドパスフィルタ13と、第2のTX信号経路16に接続されている第2のチューナブルTXバンドパスフィルタ15とを備える。第2のチューナブルRXバンドパスフィルタ13および第2のチューナブルTXバンドパスフィルタ15は、1GHz領域の近傍における異なる周波数バンドに対して最適化されるように構成されている。具体的には、第2のチューナブルRXバンドパスフィルタ13および第2のチューナブルTXバンドパスフィルタ15は、ダイプレクサ4のローパスフィルタ8の通過バンドにおける各々の周波数バンドに対して最適化されていてよい。
こうして第1のチューナブルデュプレクサ5が、ハイパスフィルタ7の通過バンドにおける各々の周波数バンドに対して最適化され、そして第2のチューナブルデュプレクサ6が、ローパスフィルタ8の通過バンドにおける各々の周波数バンドに対して最適化されるので、これらの2つのチューナブルデュプレクサ5,6のみを備えるフロントエンド回路1は、非常に多くの数の周波数バンドにおける送信および受信を可能とする。
1つの代替の実施形態においては、フロントエンド回路1は、1つのチューナブルRXバンドパスフィルタと1つのチューナブルTXバンドパスフィルタとを備える、ただ1つのチューナブルデュプレクサを備え、これらのフィルタは1GHz領域と1.7〜2.7GHz領域または1.7〜2.2GHz領域とにおける如何なる周波数バンドに対してもチューニングされ得るように調整可能である。この実施形態においては、このチューナブルデュプレクサは、如何なるLTE周波数バンドに対しても最適化され得るように構成されている。
フロントエンド回路1は、異なるタイプのモードをサポートする。上述したように、フロントエンド回路1は、FDDデュプレキシングをサポートする。このFDDモードにおいては、フロントエンド回路1は、TX信号の送信とRX信号の受信とを同時に行う。特定のFDD周波数バンドに対しては、このTX信号は特定のTX周波数バンドにおける周波数を備え、そしてこのRX信号は特定のRX周波数バンドにおける周波数を備え、この特定のRX周波数バンドはこの特定のTX周波数バンドとは異なっている。
上記のハイパスフィルタ7の通過バンドにおける特定の周波数バンドを用いるFDDデュプレキシングモードにおいては、上記の第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10がこの特定のTX周波数バンドに対して最適化され、また上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9がこの特定のRX周波数バンドに対して最適化されるように、上記のチューナブルデュプレクサ5がチューニングされている。こうして信号が正しく処理される。この特定のRX周波数バンドにおける周波数を有し、第1のアンテナ3で受信されるRX信号は、ハイパスフィルタ7を通過し、そして第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9を通過して、第1のRX信号経路11にカップリングされる。第1のTX信号経路12にカップリングされた、上記の特定のTX周波数バンドにおける周波数を有するTX信号は、第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10およびハイパスフィルタ7を通過して、第1のアンテナ3によって送信される。
例として、FDDモードにおける2,500〜2,570MHzのTXバンドと、2,620〜2,690MHzのRXバンドを有するバンドVIIで動作しているフロントエンド回路を考える。この場合は、ダイプレクサ4のハイパスフィルタ7に接続されている第1のチューナブルデュプレクサ5がアクティブとなっている。さらに、第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10は、その通過バンドが、使用されている周波数バンドのTXバンドと重なるようにチューニングされる。すなわちこの第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10は、この場合その通過バンドが2,500〜2,570MHzとなるようにチューニングされる。さらに、第1のチューナブルRXフィルタ9は、その通過バンドが使用されている周波数バンドのRXバンドと重なるようにチューニングされる。すなわちこの第1のチューナブルRXフィルタ9は、その通過バンドが2,620〜2,690MHzとなるようにチューニングされる。代替として、第1のチューナブルTXフィルタ10は、使用されているチャネルの中央にある通過バンドを有してもよい。
次にもしフロントエンド回路1が他の周波数バンド、たとえば、1,710〜1,785MHzのTXバンドと1,805〜1,880MHzのRXバンドとを有するバンドIIIに変更される必要があっても、同じバンドパスフィルタ9,10が使用される。この場合、第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9および第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10は、これらがそれぞれ、使用されている周波数バンドのRXバンドおよびTXバンドに対して最適化されるようにチューニングされる。この場合、これらは、第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10が1,710〜1,785MHzに通過バンドを有し、第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9が1,805〜1,880MHzに通過バンドを有するようにチューニングされる。
さらに同じチューナブルバンドパスフィルタ9をTDDモードで利用することができる。TDDモードにおいては、フロントエンド回路1は、同じ周波数バンドで送信信号と受信信号とが交替する。本発明によるフロントエンド回路1は、異なる周波数バンドでのTDDデュプレキシングをサポートすることができるようになっている。例として、ハイパスフィルタ7の通過バンドにある特定の周波数バンドにおける信号を送信するために、第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10がこの特定の周波数バンドにチューニングされ、かつ第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9が、その通過バンドがこの特定の周波数バンドから離間するように、デチューニングされる。こうしてこの特定の周波数バンドにおける周波数を有する信号は、この第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9によって大きく減衰される。
同様に、ハイパスフィルタ7の通過バンドにある上記の特定の周波数バンドにおける信号を受信するために、第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9がこの特定の周波数バンドにチューニングされ、第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10が、その通過バンドがこの特定の周波数バンドから離間するように、デチューニングされる。こうしてこの特定の周波数バンドにおける周波数を有する信号は、この第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10によって大きく減衰される。
同様に、ローパスフィルタ8の通過バンドにある特定の周波数バンドにおける信号を送信および受信するために、第2のチューナブルRXバンドパスフィルタ13および第2のチューナブルTXバンドパスフィルタ15の1つがこの特定の周波数バンドにチューニングされ、これらのバンドパスフィルタ13,15の他の1つが、その通過バンドがこの特定の周波数バンドから離間するように、デチューニングされる。
例として、2570〜2620MHzの周波数に対応するバンド38におけるTDDデュプレキシングを考える。フロントエンド回路1がバンド38において送信モードで動作している場合、第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10は、その通過バンドを2,570〜2,620MHzに有するようにチューニングされ、第1のTX信号経路12から来る信号が第1のアンテナ3に結合することを可能とする。これと同時に、第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9が、2,570〜2,620MHz付近に通過バンドを有しないようにデチューニングされ、むしろこの周波数バンドで大きな反射率を示す。
フロントエンド回路1がTDDモードのRXモードにおける信号を受信している場合は、第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10は、デチューニングされており、第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9は、その通過バンドを2,570〜2,620MHzに有するようにチューニングされ、第1のアンテナ3によって受信された信号が第1のRX信号経路11に結合されることを可能とする。
こうして本発明によるフロントエンド回路1は、FDDタイプおよびTDDタイプの動作に両用されるチューナブルフィルタ9,10,13,15を利用して、様々な周波数バンドにおけるFDDモードおよびTDDモード両方をサポートすることができる。
図1に示すフロントエンド回路1は、さらにTDDモードのインターバンドキャリアアグリゲーションを、アグリゲーションされたバンドにおける同時RXでサポートするように構成されている。このインターバンドキャリアアグリゲーションモードにおいては、信号は第1の周波数バンドにおいて受信され、また同時にアグリゲーションされた周波数バンドにおいて受信される。この第1の周波数バンドにおいて、TX信号の送信とRX信号の受信とがこの第1の周波数バンドにおいて交替するように、TDDデュプレキシングが用いられる。アグリゲーションされた周波数バンドは、受信されるRX信号用にのみ使用される。
このインターバンドキャリアアグリゲーションモードにおいては、本発明によるフロントエンド回路1は、第1および第2のチューナブルデュプレクサ5,6の内の1つが上記のTDDデュプレキシングモードで動作されて、上記の第1の周波数バンドにおいて信号の送信と受信とが交替するように構成されている。
そこで例として、第1のチューナブルデュプレクサ5は、上記の第1の周波数バンドにおいて信号の送信と受信とが交替するように、上記のTDDデュプレキシングモードで動作してよい。具体的には、この場合上記の第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10および上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9の内の1つが上記の第1の周波数バンドにチューニングされ、上記の第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10および上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9の内の他の1つが、その通過バンドがこの第1の周波数バンドから離間するようにデチューニングされている。
さらに具体的には、信号を送信するために、上記の第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10は、上記の第1の周波数バンドにチューニングされ、上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9はこのためデチューニングされる。信号を受信するために、上記の第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9は、上記の第1の周波数バンドにチューニングされ、上記の第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10はこのためデチューニングされる。
上記の第1および第2のチューナブルデュプレクサ5,6の内の他の1つは、上記のアグリゲーションされた周波数バンドにおける信号用のRXフィルタとして利用される。上記で説明した例においては、第2のチューナブルデュプレクサ6が、RXフィルタとして利用される。この場合、この第2のチューナブルデュプレクサ6の第2のチューナブルRXバンドパスフィルタ13は、上記のアグリゲーションされた周波数バンドに対して最適化されており、またこの第2のチューナブルデュプレクサ6の第2のチューナブルTXバンドパスフィルタ15は、デチューニングされる。
しかしながら、第2のチューナブルデュプレクサ6が上記の第1の周波数バンドにおける信号用のTDDデュプレキシングモードにおいて動作し、第1のチューナブルデュプレクサ5がRXフィルタとして利用されることも可能である。
例として、上記のインターバンドキャリアアグリゲーションが第1の周波数バンドとしてバンド39を用い、アグリゲーションされる周波数バンドとしてバンド41を用いる組合せを考える。この場合、第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9および第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10は、信号のTX/RXタイミングに合わせて交替してバンド39にチューニングされてよく、そして第2のチューナブルRXバンドパスフィルタ13はアグリゲーションされる周波数バンド、すなわちバンド41にチューニングされてよい。
しかしながら、この例においては、ダイプレクサが上述のダイプレクサと異なるカットオフ周波数で使用されなければならない。具体的には、ダイプレクサは、バンド41における周波数を有する信号とバンド39における周波数を有する信号とを分離することができるように選択される。こうしてTDDモードのインターバンドキャリアアグリゲーションを、アグリゲーションされたバンドにおける同時RXでサポートするために、主バンドとアグリゲーションされたバンドとを分離するように構成されたダイプレクサが用いられる。
図2は、チューナブルバンドパスフィルタ9,10,13,15の例を示す。これらのフィルタ9,10,13,15は、インダクタおよびコンデンサから成り、少なくとも1つのインダクタまたはコンデンサは可変である。具体的には、これらのフィルタ9,10,13,15は、主経路17を備え、この主経路17に沿ってカップリングされた複数のLC共振器18が配設されている。さらにそれぞれの2つのLC共振器18の間には1つのカップリングコンデンサが配設されている。さらに、これらのフィルタ9,10,13,15は、主経路17に平行な経路に配設され、これらのフィルタ9,10,13,15をジャンパするカップリングインダクタ20を備える。
具体的には、各々のLC共振器18は、1つの可変コンデンサを備える。これらのフィルタ9,10,13,15は、高Q値のインダクタ(Q>100)および高Q値のコンデンサ(Q>150)を用いることによって実現された高Q値の共振器を備えている。これらのコンデンサは可変素子で実現されており、またこれらのインダクタは固定値となっている。上記のカップリングコンデンサは、100より小さい適度なQ値を有し、またカップリングインダクタについても同様である。このカップリングインダクタ20は、通過バンドの左右にトランスミッションゼロをもたらす。
図2に示すチューナブルバンドパスフィルタ9,10,13,15は、チューナブルフィルタを実現する単に1つの例である。具体的には、チューナブルフィルタ9,10,13,15を実現するために異なる接続形態が使用されてもよい。さらにカップリンコンデンサ(複数)19のいくつかまたは全てが可変であってもよい。追加的にまたは代替として、これらのフィルタ9,10,13,15は、チューナブルまたはリコンフィギュラブルな音響素子を用いてよい。
図3は、チューナブルRXバンドパスフィルタ9およびチューナブルTXバンドパスフィルタ10が共に図2に示すタイプであり、2つの通過バンドを形成するように接続されている、フロントエンド回路1を示す。
図3に示すフロントエンド回路1は、さらに第1の位相シフタ21,および第2の位相シフタ22を備える。第1の位相シフタ21は、アンテナポート2と第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9との間に接続されており、第2の位相シフタ22は、このアンテナポート2と第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10との間に接続されている。これらの位相シフタ21,22は、2つのチューナブルバンドパスフィルタ9,10を適切にマッチングするために使用されている。これらの位相シフタ21,22は、チューナブルあるいはリコンフィギュラブルである必要はない。その代りこれらの位相シフタ21,22は固定ネットワークを用いて実現されている。
しかしながら、これらの第1および第2の位相シフタ21,22の各々は、フロントエンド回路1において省略可能な適宜に追加される素子である。
図4は、第1のチューナブルデュプレクサ5を備えたフロントエンド回路1を示し、ここでこの第1のチューナブルデュプレクサ5は第1の設定に設定されている。この第1の設定においては、バンドVIIにおけるFDDデュプレキシングが用いられる。こうして第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10は、その通過バンドがバンドVIIのTXバンドに対応するようにチューニングされる。さらに第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9は、その通過バンドがバンドVIIのRXバンドに対応するようにチューニングされる。曲線23は、第1のTX信号経路12における減衰量を示す。曲線24は、第1のRX信号経路11における減衰量を示す。さらに第1のTX信号経路12と第1のRX信号経路11との間の絶縁が図4の曲線25によって示されている。
図5は、第1のチューナブルデュプレクサ5が、バンド38におけるTDDデュプレキシングで、TXモードで動作しているフロントエンド回路1に対応した第2の設定となっている場合の、フロントエンド回路1の周波数特性を示す。上述したように、第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10は、対応するTX通過バンドに設定され、第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9は、TXとRXとの間のカップリングを避けるために、大きくデチューニングされている。同様に、曲線23は、第1のTX信号経路12における減衰量を表し、曲線24は、第1のRX信号経路11における減衰量を表す。さらに、これらの2つの経路間の絶縁が図5の曲線25で示されている。
図6は、バンド38におけるTDDデュプレキシングのRXモード用の設定に対応するものを示す。ここで第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ10はデチューニングされており、第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ9は、使用されるRX周波数バンドに対して最適化されている。同様に、曲線23は、第1のTX信号経路12における減衰量を表し、曲線24は、第1のRX信号経路11における減衰量を表す。さらに、これらの2つの経路11,12間の絶縁が図6の曲線25で示されている。
図7は、フロントエンド回路1の第3の実施形態を示す。図7に示す第3の実施形態は、この第3の実施形態がダイプレクサ4を備えないということで図1に示す第1の実施形態と異なっている。その代わりに、この第3の実施形態は、第1のアンテナ3および、追加的に、第2のアンテナ26を備える。第1のチューナブルデュプレクサ5は第1のアンテナ3に接続されており、第2のチューナブルデュプレクサ6は第2のアンテナ26に接続されている。
1 : フロントエンド回路
2 : アンテナポート
3 : 第1のアンテナ
4 : ダイプレクサ
5 : 第1のチューナブルデュプレクサ
6 : 第2のチューナブルデュプレクサ
7 : ハイパスフィルタ
8 : ローパスフィルタ
9 : 第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ
10 : 第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ
11 : 第1のRX信号経路
12 : 第1のTX信号経路
13 : 第2のチューナブルRXバンドパスフィルタ
14 : 第2のRX信号経路
15 : 第2のチューナブルTXバンドパスフィルタ
16 : 第2のTX信号経路
17 : 主経路
18 : LC共振器
19 : カップリングコンデンサ
20 : カップリングインダクタ
21 : 第1の位相シフタ
22 : 第2の位相シフタ
23 : 第1のTX信号経路における減衰量
24 : 第1のRX信号経路における減衰量
25 : 第1のTX信号経路と第1のRX信号経路の間の絶縁
26 : 第2のアンテナ

Claims (14)

  1. 第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ(9)および第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ(10)を備えた第1のチューナブルデュプレクサ(5)を備えるフロントエンド回路(1)であって、
    前記第1のチューナブルデュプレクサ(5)は、第1のFDD周波数バンドにおける第1のFDDモード、および第1のTDD周波数バンドにおける第1のTDDモードをサポートするように構成されていることを特徴とするフロントエンド回路。
  2. 前記第1のTDDモードにおいて、前記第1のチューナブルデュプレクサ(5)がTX設定とRX設定との間で交替するように構成されていることを特徴とする、請求項1に記載のフロントエンド回路。
  3. 前記RX設定において、前記第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ(9)は、前記第1のTDD周波数バンドに対して最適化されており、かつ
    前記第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ(10)は、前記第1のTDD周波数バンドにおける通過バンドを有しないように、デチューニングされていることを特徴とする、請求項2に記載のフロントエンド回路。
  4. 前記TX設定において、前記第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ(10)は、前記第1のTDD周波数バンドに対して最適化されており、かつ
    前記第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ(9)は、前記第1のTDD周波数バンドにおける通過バンドを有しないように、デチューニングされている、
    ことを特徴とする、請求項2または3に記載のフロントエンド回路。
  5. 前記第1のチューナブルデュプレクサ(5)は、前記第1のFDDモードにおいて、前記第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ(9)および前記第1のチューナブルTXバンドパスフィルタが前記第1のFDD周波数バンドに対し最適化されるように構成されていることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のフロントエンド回路。
  6. 前記第1のチューナブルデュプレクサ(5)は、第2のFDD周波数バンドにおいて少なくとも第2のFDDモードをサポートするように構成されていることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のフロントエンド回路。
  7. 前記第1のチューナブルデュプレクサ(5)は、第2のTDD周波数バンドにおいて少なくとも第2のTDDモードをサポートするように構成されていることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のフロントエンド回路。
  8. 請求項1乃至7のいずれか1項に記載のフロントエンド回路(1)において、
    第2のチューナブルRXバンドパスフィルタ(13)および第2のチューナブルTXバンドパスフィルタ(15)を備えた、第2のチューナブルデュプレクサ(6)をさらに備え、
    前記フロントエンド回路(1)は、TDDインターバンドキャリアアグリゲーションモードをサポートするように構成されており、信号が前記第1のTDD周波数バンドおよびアグリゲーションされたTDD周波数バンドにおいて同時に受信され、かつ
    前記第2のチューナブルRXバンドパスフィルタ(13)は、前記TDDインターバンドキャリアアグリゲーションモードにおける前記アグリゲーションされたTDD周波数バンドに対して最適化されている、
    ことを特徴とするフロントエンド回路。
  9. 前記TDDインターバンドキャリアアグリゲーションモードにおいて、前記第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ(9)および前記第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ(10)の1つが前記第1のTDD周波数バンドに対し最適化されており、かつ前記第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ(9)および前記第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ(10)の他の1つが、前記第1のTDD周波数バンドにおける通過バンドを有しないように、デチューニングされている、ことを特徴とする、請求項8に記載のフロントエンド回路。
  10. フロントエンド回路(1)の動作の方法であって、
    前記フロントエンド回路(1)は、第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ(9)および第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ(10)を備えた第1のチューナブルデュプレクサ(5)を備え、
    前記方法は、
    動作のモードを決定するステップと、
    もし前記動作のモードが第1のFDD周波数バンドにおける第1のFDDモードである場合、前記第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ(9)および前記第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ(10)を前記第1のFDD周波数バンドにチューニングするステップと、
    もし前記動作のモードが第1のTDD周波数バンドにおける第1のTDDモードである場合、前記第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ(9)および前記第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ(10)の1つを前記第1のTDD周波数バンドにチューニングし、かつ前記第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ(9)および前記第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ(10)の他の1つを前記第1のTDD周波数バンドから離間させ、前記第1のTDD周波数バンドにおける通過バンドを有しないように、デチューニングするステップと、
    を備えることを特徴とする方法。
  11. 請求項10に記載の方法において、
    もし前記動作のモードが第1のTDD周波数バンドにおける第1のTDDモードである場合、当該第1のTDDモードのTXモードにおける信号を送信するために、前記方法は、
    前記第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ(10)を前記第1のTDD周波数バンドにチューニングし、前記チューナブルRXバンドパスフィルタ(9)を前記第1のTDD周波数バンドから離間させ、当該第1のTDD周波数バンドにおける通過バンドを有しないようにデチューニングするステップを備え、
    前記第1のTDDモードのRXモードにおける信号を受信するために、前記方法は、
    前記第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ(9)を前記第1のTDD周波数バンドにチューニングし、前記チューナブルTXバンドパスフィルタ(10)を前記第1のTDD周波数バンドから離間させ、前記第1のTDD周波数バンドにおける通過バンドを有しないようにデチューニングするステップを備える、
    ことを特徴とする方法。
  12. もし前記動作のモードが第2のFDD周波数バンドにおける第2のFDDモードである場合、信号を送信および受信するために、前記方法は、
    前記第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ(9)および前記第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ(10)を前記第2のFDD周波数バンドにチューニングするステップを備えることを特徴とする、請求項10または11に記載の方法。
  13. もし前記動作のモードが第2のTDD周波数バンドにおける第2のTDDモードであって、信号を送信および受信する場合、前記方法は、
    前記第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ(9)および前記第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ(10)の1つを前記第2のTDD周波数バンドにチューニングし、前記第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ(9)および前記第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ(10)の他の1つを前記第2のTDD周波数バンドから離間させ、前記第2のTDD周波数バンドにおける通過バンドを有しないように、デチューニングするステップを備えることを特徴とする、請求項10乃至12のいずれか1項に記載の方法。
  14. 請求項10乃至13のいずれか1項に記載の方法において、
    さらに前記フロンドエンド回路(1)は、第2のチューナブルRXバンドパスフィルタ(13)および第2のチューナブルTXバンドパスフィルタ(15)を備えた第2のチューナブルデュプレクサ(6)を備え、
    前記方法は、
    もし前記動作のモードがTDDインターバンドアグリゲーションモードであって、信号が同時に前記第1のTDD周波数バンドおよびアグリゲーションされたTDD周波数バンドで受信される場合、前記第2のチューナブルRXバンドパスフィルタ(13)を当該アグリゲーションされたTDD周波数バンドにチューニングするステップと、
    前記第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ(9)および前記第1のTXバンドパスフィルタ(10)の1つを前記第1のTDD周波数バンドにチューニングするステップと、
    前記第1のチューナブルRXバンドパスフィルタ(9)および前記第1のチューナブルTXバンドパスフィルタ(10)の他の1つをこの第1のTDD周波数バンドから離間させ、前記第1のTDD周波数バンドにおける通過バンドを有しないように、デチューニングするステップと、
    を備えることを特徴とする方法。
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