JP5319519B2 - 無線デバイスの動作を制御するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に無線デバイスの動作を制御するための方法に関する。具体的には、デバイス、ネットワーク又は環境パラメータを変更するための責任を担うべく、遠隔無線機器のモードを動的に変更するための方法に関する。

無線デバイス間における任意のデータ送信において、送信のパラメータは送信及び受信の双方に知られた方法で設定される必要がある。そのようなパラメータの特定の構成は、送信モード又は動作モードと呼ばれる。このモードは、デバイスが特定の動作モードで動作するように設定されることを許容する。種々の動作モードにおいて、パラメータは、送信されるべきデータの特定の形式、送信速度、使用される信号のフローの形式、等を含む。信号形式は、使用可能な多種の信号規格を参照する。携帯電話ネットワークにおいて、これは第三世代高度化技術（３G ＬＴＥ）規格、携帯電話用グローバルシステム（ＧＳＭ）規格、又は他の任意の好適な携帯電話のプロトコルを含む。他の無線環境では、他の信号規格が信号形式を設定するために使用される。

送信速度は、いくらかの実施形態において変更されてもよい。この場合、異なる速度での送信は、個別のモードとして分類される。これは、同じデータ形式のスタイルが使用される場合であっても、送信速度の違いによって異なる取り扱いが必要となるためである。

信号フローの型は、データ通信が単向通信、半二重通信、全二重通信（単に二重通信として参照されることもある）、又はこれらのいくらかの変更であるか否かを示す。単向通信において、データ通信は、単方向である。換言すると、２つのデバイスが通信状態にある場合、２つのデバイスのうち１つのみがデータを送信し、そして２つのデバイスのうち１つのみがデータを受信する。送信デバイスは、何らかの送信回路を有する必要があり、受信デバイスは、何らかの受信回路を有する必要がある。全二重通信において、データ通信は双方向である。換言すれば、２つのデバイスが通信状態にある場合、それらの各々は同時にデータを送信及び受信する。２つの通信デバイスの各々は、信号を同時に送信及び受信するように構成された何らかの送受信回路を有する必要がある。半二重通信において、データは双方向に送信されるが、同時ではない。換言すると、システムは、どちらが送信機であり、どちらが受信機であるか否かによって切り換えられる２つのデバイスを備えて、連続的な単向通信を許容する。全二重通信のように、半二重通信は、各デバイスが送受信機を含むことを必要とする。しかしながら、デバイスは同時に送信及び受信を行わず、これら送受信機は同時に送信及び受信するように構成される必要はない。

異なるデバイスの動作モードが市場でより優勢になると、製造業者は必然的に複数のモードで機能するデバイスを製造することを所望する。現在、モード変更は、デバイスの使用者によって手動で行われるか、又はデバイス自身によって開始されるかの何れかである。デバイス自身によるモード変更は、前回の通信における電源オフを必要とし、そのような処理が再度実行されるまでモードは変更されない。通常、このモード変更は、サービスエリア問題に応答する。そのような問題は、所定の複数のアクセス計画においてサービスエリアの不足であったり、より良いサービスを提供する新規の複数のアクセス計画において存在するサービスエリアであったりする。この限定的な応答は問題となるおそれがあるが、環境的、ネットワーク、又はデバイスパラメータの変化という特定の情況において、同じ動作モードを維持することが問題となるおそれがある。

同一の符号は同一又は機能的に類似の部材を示し、以下の詳細な説明と共に援用されて明細書の一部を構成する添付図面は、例示的な実施形態を示すととともに、本発明に従う種々の原理及び効果を説明するために提供される。

本発明の複数の実施形態を実施するのに最良の形態を可能とする方法で詳細に説明するために、即席の開示が提供される。開示は、いかなる手段においても本発明を制限するためにではなく、進歩的な原理及びその効果の理解及び認識を更に深めるために提供される。本発明は、本願の係属中になされる任意の補正を含む添付の請求の範囲、及び特許査定されたそれら請求の範囲の全ての均等物によってのみ定義される。

第１及び第２等のような関連用語の使用は、別の構成要素、品目、又は動作から特定のものを区別するためのみに使用されると更に理解される。そのような構成要素、品目、又は動作の間に実際にそのような関係又は順序を要求或いは意味する必要はない。ここで、いくつかの実施形態は、複数のプロセス又は工程を含んでもよく、明示的かつ必然的に特定の順序で限定されない場合には、任意の順序で実施される。即ち、そのような限定されないプロセス又は工程が任意の順序で実施されてもよい。

実施される際に進歩的な機能性の多く、及び進歩的原理の多くは、集積回路（ＩＣ）内に、特に、相補性金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）トランジスタを含む回路の使用を通じて最良に実装される。ここに開示された概念及び原理によって案内される場合、例えば、利用可能な時間、現行の技術、及び経済的考慮によって動機付けされる甚大な努力及び多くの設計の選択事項がある可能性にも関わらず、特定の当業者は、最小限の実験を伴いそのような集積回路を形成可能な状態であると期待される。従って、簡潔さの利点、及び本発明に従う原理及び概念を不明瞭とするいかなるリスクを最小化するという利点において、必要な場合には、そのような集積回路の更なる議論は、例示的な実施形態によって使用される原理及び概念に関する本質に限られるであろう。

高度化技術（ＬＴＥ）ネットワーク
本発明の請求の範囲の一例示的な実施形態は、高度化技術（ＬＴＥ）の携帯電話ネットワークに関する。そのようなネットワークにおいて、全二重通信モードから半二重通信モードへの切り換え、さらにそのモードを元に戻すという移動体デバイスのモードを動的に切り換えるためにそれは効果的である。これが望ましいという１つの理由は、種々のネットワーク基準、例えばサービス品質基準（ＱｏＳ）に基づき、基地局が基地局と移動体デバイスとの間における通信の信頼性を制御可能であることである。別の理由は、移動体ユニットが、それら移動体ユニットの要求に基づき、異なるモードに変わるために要求可能であることである。

開示の目的のために、高度化技術の携帯電話における全二重通信モードと半二重通信モードとの間の変更に関する例示的な実施形態が示される。しかしながら、本発明の請求の範囲は、そのような実施形態に限定されるべきではない。それは、任意の標準、例えば、ネットワークによって使用されるデータ形式計画、通信速度、使用される信号フローの型、又は動作モード間で変更される任意の他のパラメータに関連する動作モードの動的な選択に対して一般に適用可能である。また、別の実施形態は、複数のモードが実行可能な別例として提供される場合、２を超えるモード間における選択を含む。そのような実施形態では、デバイスは選択可能な全モード間で動的に切り換え可能である。

図１は、開示される実施形態に従う無線ネットワークのサービスエリアを示す図である。この実施形態は、例示として携帯電話ネットワークを示す。図１に示すように、無線ネットワーク１００に対するサービスエリアは、複数の隣接する六角形エリア１１０に分割されている。各六角形エリア１１０は、その中央に基地局１２０を有し、基地局１２０を囲む３つの隣接する五角形エリア１３０に均等に分割されている。各五角形エリア１３０は、第１のエッジ１４０Ａ、第２のエッジ１４０Ｂ、第３のエッジ１４０Ｃ、第４のエッジ１４０Ｄ、及び第５のエッジ１４０Ｅによって定義されている。

各六角形エリア１１０は、基地局１２０のおおまかに円形の有効エリアを表す。それらは六角形に形成されているため、それらはより密接に重なる。無線ネットワーク内で使用される移動体デバイスが、六角形エリア１１０の中央に位置する対応する基地局１２０に到達するのに十分な電力を有するように、六角形エリア１１０のサイズが選択される。換言すれば、適切な移動体デバイスの有効な放送距離が、基地局１２０から対応する六角形エリア１１０の外側までの長さよりも長くなるように、そのサイズが選択される。

基地局１２０は、それらの対応する六角形エリア１１０の中央に形成され、六角形エリア１１０内の任意の作動中の移動体デバイスに到達するように十分な電力で放送する。一般に、各基地局１２０は、それを取り囲む六角形エリア１１０内にある多くの移動体デバイスの動作と同調する。その結果、基地局１２０は、複数の信号を同時に送信及び受信するように構成された送受信機を含む。

隣接する五角形エリア１３０は、六角形エリア１１０全体よりも小さいサービスエリアを表す。いくらかの無線ネットワーク（例えば、例示的な携帯電話ネットワーク）は、このように六角形エリア１１０を細分する。そのようなネットワークでは、同じ基地局１２０がそれを取り囲む３つの五角形エリア１３０の各々を担う。

同一の基地局１２０によって制御されるのに関わらず、隣接する各五角形エリア１３０は信号分離の目的のために違って扱われる。例えば、各五角形エリア１３０は、異なるコード、異なる周波数、又はなんらかの分離機構の使用を通じてそれと隣接するエリアから分離される。これは、特定の可能性のあるエリア１３０内にある携帯電話が隣接する可能性のあるエリア１３０から信号を聞いている間、コードは一致しないため、それらを聞けないことが分かることを意味する。

しかしながら、各移動体デバイスは異なるコードの使用によって隣接する五角形エリア１３０内の信号の内容を無視することができるが、信号自身は信号干渉を提供しなら維持される。換言すれば、隣接する五角形エリア１３０に対して基地局１２０から送信されるネットワーク命令が、異なる五角形エリア１３０に指定された移動体ユニットによって読み取られない間、移動体デバイスが隣接する五角形エリア１３０に十分に近接している場合、隣接する五角形エリア１３０に対して予定された信号は、現在の五角形エリア１３０に対する信号に干渉するおそれがある。これは、２つの五角形エリア１３０がデータ通信のために同一又は類似の周波数スペクトルを使用する場合、特に顕著である。その結果、隣接する五角形エリア１３０に対する信号は、現在の五角形エリア１３０に対してノイズとして作用する。

従って、第１〜第５のエッジ１４０Ａ〜１４０Ｅ、隣接する可能性のあるエリア１３０を由来する信号から起こり得る最大の信号干渉のエリアを定義する。移動体ユニットがエッジ１４０Ａ〜１４０Ｅの何れか１つに近づくほど、移動体デバイスは隣接する信号をノイズとして聞く可能性が高くなる。この理由のため、エッジ１４０Ａ〜１４０Ｅ付近にいる移動体デバイスの使用者は、セルエッジ使用者と呼ばれ、セルエッジでない使用者よりもノイズ干渉に対してより高いリスクがあると認識されている。しかしながら、セルエッジの使用者は、デバイスによって使用される無線周波数上に正確に、追加の高強度の干渉信号が存在するという非常に甚大な更なるリスクが続く。

これは、動作モード間の動的な切り換えが性能を改善可能なところである。異なる動作モードは、異なる利点及び欠点を提供する。いくらかのモードは高速かつシンプルであるが、強力な干渉の前にはひどく頑強ではない。他のモードは、低速かつ複雑であるが、より小さい切断の可能性を伴いながら、より大きな干渉に対処可能である。

従って、エッジ干渉（又は実に任意の干渉）の問題に取り組む１つの方法は、携帯電話使用者をエッジでない動作に対して最適化された標準モードにおける動作に初期設定し、エッジ１４０Ａ〜１４０Ｅに近づいてセルエッジ使用者となった時に使用者をより頑強な動作モードに切り換えることである。そして、システムは、彼らがエッジエリアを離れた時に、彼らを標準モードに戻すことができる。

例えば、高度化技術の携帯電話システムでは、初期設定の動作モードは全二重通信ＬＴＥモードであり、エッジモードは半二重通信ＬＴＥモードである。これは、各移動体デバイスがエッジ（又は他の干渉要素）に近づいたとき、各移動体デバイスに全二重通信モードから半二重通信モードに切り換え、その後にデバイスがエッジ（又は他の干渉要素）付近から離れたとき、半二重通信モードから全二重通信モードに戻すことを要求する。これは、エッジに近づいてから向きを変えて同じ最初の五角形エリア１３０に戻る使用者を巻き込んだり、又はエッジの境界を横切って新しい五角形エリア１３０に進入する使用者を巻き込んだりする。何れの場合において、エッジ（又は他の干渉要素）付近は干渉に対する可能性を表し、モード変更の必要を含む。

図１は、六角形エリア１１０及び五角形エリア１３０をサイズにおいて同一かつ配置において均一であり、各基地局１２０をそれらの対応する六角形エリアの正確に中央に位置して示すが、実際の実施において、それらはエリア内の電波の伝搬環境、例えば各基地局と移動体デバイスとの間のビルの数によって決定されるため、基地局の配置及び種々の六角形エリア１１０及び五角形エリア１３０の形状は、極めて不規則であることを理解されたい。

加えて、上述の説明は、使用者がセルエッジ付近に進入することによって生じる干渉について主に言及しているが、上述したデバイス及びプロセスは任意の原因による干渉、又は移動体デバイスのモードを動的に変更することが望まれる任意の他の事由に対して適用可能である。

移動体デバイス
図２は、開示された実施形態に従う移動体デバイスを示すブロック図である。この移動体デバイスはＧＳＭ又はＬＴＥネットワークの何れかで動作するように構成されている。図２に示すように、移動体デバイス２００は、アンテナ２０５、受信モジュール２１０、送信モジュール２１５、分波器２２０、アンテナスイッチ２２５、送信スイッチ２３０、受信スイッチ２３５、第１、第２及び第３の帯域フィルタ２４０，２４５，２５０、第１、第２及び第３の受信増幅器２５５，２６０，２６５、第１及び第２の送信増幅器２７０，２８０、及びスイッチ制御装置２９０を含む。より広い概念では、移動体デバイス２００は、遠隔デバイスとして参照される。

アンテナ２０５は、無線信号を送信及び受信ための任意の適切なアンテナである。開示される一実施形態において、それは携帯電話アンテナである。しかしながら、移動体デバイスの異なるタイプにおいて、それは適切に実施される。

受信モジュール２１０は、アンテナ２０５から受信する信号を受信及び処理するように構成された回路の集合であるのに対して、送信モジュール２１５は、アンテナ２０５に出て行く適切な信号を生成するように構成された回路の集合である。

分波器２２０は、アンテナ２０５が連続的に信号を同時に送信及び受信することを許容するように構成されている。
アンテナスイッチ２２５は、スイッチ制御信号に応答して各種の回路素子をアンテナ２０５に接続するためのスイッチである。動作において、アンテナスイッチ２２５は、現在の動作モードに基づき、同時に単一の接続のみを提供する。

送信イッチ２３０は、送信モジュール２１５から信号を分派器２２０又はアンテナスイッチ２２５の何れかに接続のためのスイッチであるのに対して、受信イッチ２３５は、分派器２２０又はアンテナスイッチ２２５の何れかから信号を受信モジュール２１５に接続のためのスイッチである。

第１のローパスフィルタ２４０及び第１の受信増幅器２５５は、アンテナスイッチ２２５と受信モジュール２１０との間に直列に接続され、第１のＧＳＭ受信路のための適切なフロントエンド処理を提供するように構成されている。同様に、第２のローパスフィルタ２４５及び第２の受信増幅器２６０は、アンテナスイッチ２２５と受信モジュール２１０との間に直列に接続され、第２のＧＳＭ受信路のための適切なフロントエンド処理を提供するように構成されている。

第３のローパスフィルタ２５０及び第３の受信増幅器２６５は、受信スイッチ２３５と受信モジュール２１０との間に直列に接続され、ＬＴＥ受信路のための適切なフロントエンド処理を提供するように構成されている。

第１の送信増幅器２７０は、送信モジュールとアンテナスイッチ２２５との間に接続され、ＧＳＭ送信路のための増幅を提供するように構成されている。第２の送信増幅器２８０は、送信モジュールとアンテナスイッチ２２５との間に接続され、ＬＴＥ送信路のための増幅を提供するように構成されている。

帯域フィルタ２４０，２４５，２５０、受信増幅器２５５，２６０，２６５、及び送信増幅器２７０，２８０のための特定のパラメータは、当業者によって理解されるように選択される。別の実施形態において、任意又は全てのフィルタ及び増幅器が省略されてもよいし、追加のフロントエンド／バックエンドの回路が各種の受信及び送信路に含まれてもよい。

スイッチ制御装置２９０は、スイッチ制御信号をアンテナスイッチ２２５に提供したり、送信モード制御信号を送信スイッチ２３０に提供したり、受信モード制御モードを受信スイッチ２３５に提供したり、受信モジュールから受信したモード制御信号に応答して全ての信号を提供したりする。

図２の移動体デバイスは、４つの可能性のある接続を容易とする。即ち、ＧＳＭモード受信接続、ＧＳＭモード送信接続、ＬＴＥ全二重通信モード接続、ＬＴＥ半二重通信モード送信接続、及びＬＴＥ半二重通信モード受信接続。ＧＳＭモードでは、アンテナスイッチ２２５は、受信すべき信号が存在するとき、アンテナ２０５を第１及び第２の帯域フィルタ２４０，２４５の何れか一方に接続し、送信すべき信号が存在するとき、アンテナ２０５を第１の送信増幅器２７０に接続する。ＬＴＥ全二重通信モードでは、アンテナスイッチ２２５はアンテナ２０５を分配器２２０に接続し、送信スイッチ２３０は第２の送信増幅器２８０を分配器２２０に接続し、受信スイッチ２３５は第３の帯域フィルタ２５０を分配器に接続する。そして、ＬＴＥ半二重通信モードでは、アンテナスイッチ２２５及び送信スイッチ２３０は、送信すべきデータが存在するとき、アンテナ２０５を第２の送信増幅器２８０に接続するのに対して、アンテナスイッチ２２５及び送信スイッチ２３０は、受信すべきデータが存在するとき、アンテナ２０５を第３の帯域フィルタ２５０に接続する。

図２に示すように、複数モード送受信機が提供される。送受信機は、第１のアンテナスイッチノードを第２のアンテナスイッチノード、第３のアンテナスイッチノード、又は第４のアンテナスイッチノードの１つに選択的に接続するように構成されたアンテナスイッチと、第２の受信スイッチノードが第３のアンテナスイッチノードに接続され、第１の受信スイッチノードを第２の受信スイッチノード又は第３の受信スイッチノードの１つに選択的に接続するように構成された受信スイッチと、前記第２の送信スイッチノードが第４のアンテナスイッチノードに接続され、第１の送信スイッチノードを第２の送信スイッチノード又は第３の送信スイッチノードの１つに選択的に接続するように構成された送信スイッチと、前記第１の受信スイッチノードに接続され、入力信号を受信及び処理して前記入力信号に基づきモード制御信号を生成するように構成された受信モジュールと、
前記第１の送信スイッチノードに接続され、出力信号を生成するように構成された送信モジュールと、前記第２のアンテナスイッチノードに接続されたアンテナ送信／受信ノード、前記第３のアンテナスイッチノードに接続されたデバイス受信ノード、及び前記第３のアンテナスイッチノード接続されたデバイス送信ノードを有し、前記入力信号及び前記出力信号を同時に通過するように構成された分配器と、前記モード制御信号に応答して、アンテナスイッチの動作を制御するためにアンテナスイッチ制御信号を生成し、受信スイッチの動作を制御するために受信スイッチ制御信号を生成し、かつ送信スイッチの動作を制御するために送信スイッチ制御信号を生成するように構成された制御装置とを備える。

前記送受信機は、受信増幅器と、前記受信増幅器に直列に接続された帯域フィルタとを更に含んでもよい。前記受信モジュールは、前記帯域フィルタ及び前記受信増幅器を介して前記第１の受信スイッチノードに接続されてもよい。同様に、前記送受信機は、送信増幅器を更に含んでもよい。前記送信モジュールは、送信増幅器を介して前記第１の送信モスイッチノードに接続されてもよい。前記デバイスは、集積回路デバイス内に実装されてもよい。

例として、ここでは４つの可能性のあるモードを示している。しかしながら、必要なことは２つの可能性のあるモードが存在することである。実際、いくつかの実施形態では、多数のモードを有することは可能であり、それらの部分集合のみが動的に切り換え可能であってもよい。説明を容易とするために、以下の説明では２つのモード間の切り換えについてのみ言及する。これは、説明目的のためのみであり、限定として認識されるべきではない。

基地局
図３は、開示された実施形態に従う基地局を示すブロック図である。これは、図１に示される基地局の種類である。図３に示すように、基地局１２０は、アンテナ３０５、分配器３２０、受信モジュール３１０、送信モジュール３１５、測定回路３４０、及び制御回路３５０を含む。より広い概念では、基地局１２０は制御デバイスとして参照される。

アンテナ３０５は、無線信号を送信及び受信ための任意の適切なアンテナである。開示される一実施形態において、それは携帯電話アンテナである。しかしながら、異なるタイプの基地局１２０は、適切に実施される。

分波器３２０は、アンテナ２０５が連続的に信号を送信モジュール３２０及び受信モジュール３１０と同時に送信及び受信することを許容するように構成された回路である。
受信モジュール３１０は、入力信号を受信及び処理するように構成された回路の集合であるのに対して、送信モジュール３１５は、適切な出力信号を生成するように構成された回路の集合である。

測定回路３４０は、入力信号の特定の信号量を測定するように構成された回路である。これは、信号対雑音比（ＳＮＲ）、信号対干渉比（ＳＩＲ）、信号対干渉雑音比（ＳＩNＲ）、信号電力、サービス品質（ＱｏＳ）要求の測定、又は信号品質の他のなんらかの測定であってもよい。別の実施形態において、信号品質以外の特性の決定は、そのような特性がモード変更に関連する場合に行われる。例えば、いくらかの実施形態において、移動体デバイス２００が低電力動作モードに遷移されるべきか否かを判断するために、基地局１２０は所定の移動体デバイス２００のバッテリ残量に関するデータを考慮する。他の実施形態において、基地局１２０はネットワーク上の混雑レベルを考慮し、例えば、混雑時間を外れた時間中にはネットワーク内の全使用者を半二重通信モードに切り換える。

制御回路３５０は、受信モジュール３１０から直接受信した信号及び測定回路３４０から受信した信号量情報の何れか又は双方に応答して、モード制御命令の集合を生成するように構成された回路である。これらのモード制御命令は、移動体デバイス２００への送信のための送信モジュールに転送される。

モード選択処理
図４は、開示された実施形態に従う図２の移動体デバイスと図３の基地局との間の相互通信を示すメッセージの連続チャートである。特に、図４は移動体デバイス２００と基地局１２０との間でどのようにメッセージをやり取りするかを示し、そのため基地局１２０は移動体デバイス２００のモードを設定することができる。

この例の目的のために、上述したネットワークはＬＴＥネットワークであり、全二重通信モード又は半二重通信モードで動作可能な移動体デバイスを備える。別の実施形態は、異なる型及びモードの数を備えるネットワークの異なる型を使用する。

図４に示すように、移動体デバイス２００が初期要求４１０を基地局１２０に送信するとメッセージのやり取りが開始される。この要求は、移動体デバイス２００及び基地局１２０の双方で知られた初期設定モード（例えば、モードＡ）で送信される。

一実施形態において、初期要求４１０は、基地局１２０に接続するために移動体デバイス２００による最初の試みである。この場合、モードＡは、そのような初期の提携要求に対して、ネットワーク内で事前に決定される初期設定の動作モードである。しかしながら、別の実施形態において、初期要求４１０は、移動体デバイス２００と基地局１２０との間で確立された通信ストリームにおける１つの通信を表す。この場合、基地局１２０が前回どのモードを命令したかに関わらず、モードＡは移動体デバイス２００が使用するべきものである。いくらかの実施形態において、初期取得モードはより良好なランダムアクセスチャンネルのサービスエリアを提供するため、初期取得モードは半二重通信モードとなる。

基地局１２０は、信号品質を全く判断することなく、移動体デバイス２００に新しい動作モードに切り換えるように命令する第１のモード制御命令４２０で初期要求４１０に応答する。これは、設定モード制御計画に従って行われる。例えば、基地局１２０と通信する新しい移動体デバイス２００にとって初期要求が最初のやり取りである場合、初期要求は半二重通信モードで送信され、基地局１２０は、全ての新しい移動体デバイス２００が一旦ネットワークに適切に接続されたら、当然のこととして全ての新しい移動体デバイス２００に対して全二重通信モードに切り換えるように命令する。

いくらかの実施形態において、第１のモード制御命令４２０は、動作モードにおける変更がある場合（例えば、モードＡからモードＢ）にのみ送信される。他の実施形態において、第１のモード制御命令４２０は、それが動作モードの変更に巻き込まれるか否かに関わらず、現在の動作モードを示すために常に送信される。

図４に開示された実施形態において、第１のモード制御命令４２０は、移動体デバイス２００に対して動作モードをモードＢに切り換えるように命令する。しかしながら、移動体デバイス２００がいまだモードＡで動作しているため、第１のモード制御命令４２０は、モードＢでもいまだ送信される。

第１のモード制御命令４２０が移動体デバイス２００によって一旦受信されると、移動体デバイス２００及び基地局１２０は、新たに命令されたモード（例えば、この実施形態ではモードＢ）を用いて、データ通信、各種データ及び制御信号４３０のやり取りにおいて接続される。

データ通信４３０の期間は、実施形態に基づき、固定されても変更されてもよい。とにかく、いくつかの点において、基地局１２０は、移動体デバイス２００から受信した信号の信号品質判定４４０を行う。これは、信号対雑音比（ＳＮＲ）、信号対干渉比（ＳＩＲ）、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）、信号電力、サービス品質（ＱｏＳ）要求の測定、又は信号品質の他のなんらかの測定であってもよい。別の実施形態において、信号品質以外の特性の決定は、そのような特性がモード変更に関連する場合に行われる。例えば、いくらかの実施形態において、移動体デバイス２００が低電力動作モードに遷移されるべきか否かを判断するために、基地局１２０は所定の移動体デバイス２００のバッテリ残量に関するデータを考慮する。他の実施形態において、それは、移動体デバイス２００が異なる動作モードに切り換えられるべきか否かを判断するために、ネットワーク渋滞の現在のレベルを考慮する。

信号品質判定４４０（又は他のパラメータの判定）が一旦完了すると、基地局１２０は適切な新しいモードが何であるかを判断して（即ち、現在の動作モードを維持するか否か、或いは異なる動作モードに切り換えるか否か）、新しい動作モードが何であるべきかを示す第２のモード制御命令４５０を送信する。再度、移動体デバイス２００がいまだ現在の動作モードにあるため、それが移動体デバイス２００に使用すべきであると命令するモードに関わらず、第２のモード制御命令４５０は現在の動作モードにある必要がある。

第１のモード制御命令４２０に関して、いくらかの実施形態では、第２のモード制御命令４５０は、動作モードにおける変更がある場合（例えば、モードＢからモードＡ）にのみ送信される。他の実施形態において、第２のモード制御命令４５０は、それが動作モードの変更に巻き込まれるか否かに関わらず、現在の動作モードを示すために常に送信される。

上述したように、一実施形態において、モードＡは半二重通信モードであり、モードＢは全二重通信モードである。半二重通信モードの動作（モードＡ）は、基地局１２０との最初の接触を保証するために移動体デバイス２００によって使用される。その後、移動体デバイスは後の通信のために全二重通信モードの動作（モードＢ）に移行する。

第２のモード制御命令４５０が移動体デバイス２００によって一旦受信されると、移動体デバイス２００及び基地局１２０は、新たに命令されたモード（例えば、この実施形態ではモードＡ）を用いて、データ通信、各種データ及び制御信号４３０のやり取りにおいて接続される。

信号品質判定処理及びモード制御信号命令のやり取りは、上述したようにデバイスの動作中、何度でも繰り返し行われても良い。
いくらかの別の実施形態において、初期要求又はデータ／制御信号４３０の何れかは、動作モードを変更するために移動体デバイス２００からの特定の要求を含んでもよい。この場合、第１又は第２のモード制御命令４２，４５０は、全部又は一部において、移動体デバイス２００からのこの明示的な要求に応答する。しかしながら、基地局１２０が同基地局１２０によって知られる理由によってそのモードを許可しないと決定した場合にのみ、移動体デバイス２００は特定の動作モードを要求することが可能である。この場合、基地局１２０は、任意のモード制御命令を提供することもせず、使用される異なる動作モードを命令することもしない。

移動体デバイスの動作
図５は、開示された実施形態に従う図２の移動体デバイスの動作を示すフローチャートである。

図５に示すように、移動体デバイス２００が通信のための初期要求を基地局１２０に送信すると、モード制御工程５００が開始される（５０５）。例えば、移動体デバイス２００が所定の基地局１２０によって制御されるエリア内（例えば、五角形のセルエリア１３０）で最初に電源オンされたとき、この初期要求が到来する。一般に、それは、事前に設定されて基地局１２０及び可能性のある全ての移動体デバイス２００によって知られた初期モードで送信される。

それが通信のための初期要求を送信後しばらくして（５０５）、移動体デバイス２００は基地局１２０からモード制御命令を受信する（５１０）。これは、図４の第１のモード制御命令４２０に対応し、移動体デバイス２００にどのモードで動作をすすめるべきかに関する命令を提供する。

そして、移動体デバイス２００は、モード制御命令を読み取り、新たに指定された動作モードが何であるかを判断する（５２０）。それが第１のモードである場合、移動体デバイス２００は、第１のモードで動作するようにデバイスを設定する（５２０）。それが第２のモードである場合、移動体デバイス２００は、第２のモードで動作するようにデバイスを設定する（５２０）。図２に開示される実施形態において、適切なモードで動作するようにデバイスを設定することは（５２０又は５３０）、指定された動作モードに対する適切な接続を提供するために、アンテナスイッチ２２５、送信スイッチ２３０及び受信スイッチ２３５の動作を制御すべく、スイッチ制御装置２９０に適切なスイッチ制御信号、送信モード制御信号、及び受信モード制御信号を提供させることを含む。指定されたモードが何らかの理由により現在のモードである場合には、追加の動作は全く必要ない。

追加の動作モードを備える実施形態において、指定されたモードのより複雑な判定（５１５）が行われ、指定された動作モードに従うデバイスを構成するための追加の処理が提供される。

一旦、動作モードが設定されると（５２０，５２５）、移動体デバイス２００は、現在指定されている動作モードでデータを送信及び受信する工程に進む（５３０）。このデータは、移動体デバイス２００に異なるモードが指定されるように要求する、移動体デバイス２００から基地局１２０へ送信された要求を含む。

移動体デバイス２００が現在指定されたモードで送受信しているとき、それは新しいモード制御命令が受信されたか否か（５３５）、さらにデバイスが送信を完了したか否か（５４０）を継続して判断する。これらの２つの動作は、任意の順序で実施されたり、並行して実施されたりしてもよい。

新しいモード制御命令が受信されると（５３５）、移動体デバイス２００は再びこれらの命令を受信及び処理し（５１０）、新しいモードを判定し（５１５）、そしてその時点から動作を継続する。

送信が完了していない場合（５４０）、移動体デバイスは現在のモードでデータの送受信を継続する（５３０）。送信が完了した場合（５４０）、移動体デバイス２００に対する処理が終了する。

一実施形態において、通信のための初期要求（５０５）は、半二重通信モードで送信され、モード制御命令（５１０）は全二重通信モードに切り換えるように移動体デバイス２００に命令する。

いくらかの実施形態において、通信のための初期要求（５０５）又は現在のモードで送信されるデータ（５３０）の何れかは、移動体デバイス２００を特定のモードで動作させるという、移動体デバイス２００からの要求を含む。現在の信号品質がより高い電力のモードを許容するか否かに関わらず、例えば、移動体デバイス２００は、バッテリ電源を維持することを望んで、より少ない電力消費となる動作モードに移行してもよい。そのような実施形態において、新しいモードを決定するとき、基地局１２０はこれらの要求を考慮して、モードの切り換えを許容したり、許容しなかったりする。

図５に示すように、無線デバイスの動作を制御するための方法が提供される。この方法は、第１の動作モードで制御デバイスに初期信号を送信する工程と、前記初期信号の送信後に、前記第１の動作モードで前記制御デバイスから第２の動作モードを特定する初期命令を受信する工程と、前記第２の動作モードに従って前記無線デバイス内の送受信回路を送受信するように設定する工程と、前記第２の動作モードで動作信号を送信する工程とを備える。

前記初期信号は特定のモードの指定のための信号を含んでもよい。前記第２の動作モードは全二重通信モード又は半二重通信モードの何れか一方であってもよい。
前記方法は、前記第２の動作モードが前記第１の動作モードと異なるか否かを判断する工程を更に備え、前記第２の動作モードに従い送受信するために無線デバイス内の送受信回路を設定する動作は、前記第２の動作モードが前記第１の動作モードと異なると判断されたときにのみ実行される。

前記方法は、前記動作信号の送信後に、前記第２の動作モードで前記制御デバイスから第３の動作モードを特定する新しい命令を受信する工程と、前記第３の動作モードに従い送受信するために無線デバイス内の送受信回路を設定する工程と、前記第３の動作モードで新しい信号を送信する工程とを更に備える。

前記新しい命令を受信する工程、前記送受信回路を設定する工程、及び前記新しい信号を送信する工程は周期的に繰り返され、前回の判定から第３の動作モードは新しい判定のために前記第２の動作モードとして考慮される。前記方法は、集積回路内に実装されてもよい。

基地局の動作
図６は、開示された実施形態に従う図３及び図４の基地局の動作を示すフローチャートである。

図６に示すように、基地局１２０は、最初に移動体デバイス２００から入力信号として初期通信を受信する（６０５）。この初期通信は、ネットワークに加わるための初期要求、又は何らかの種類の通信信号である。

そして、基地局１２０は、入力信号の信号量を判定する（６１０）。図３の回路において、これは測定回路３４０で実施される。例示的な信号量は、信号対雑音比（ＳＮＲ）、信号対干渉比（ＳＩＲ）、信号対干渉雑音比（ＳＩNＲ）、信号の電力、サービス品質基準（ＱｏＳ）要求、又は任意の所望の信号量を含む。別の実施形態において、そのような動作量がモードの変化に関連する場合、信号量以外の異なる動作量の判定が実施されてもよい。例えば、いくらかの実施形態において、基地局１２０は、移動体デバイス２００が低電力動作モードに遷移するべきであるか否かを判断するために、所定の移動体デバイス２００のバッテリ電力の残量に関連するデバイス量を考慮してもよい。他の実施形態において、基地局１２０は、ネットワーク内の混雑レベルのようなネットワーク量を考慮してもよい。例えば、ピーク時間を外れた時間では、ネットワークは移動体デバイス２００が半二重通信モードで動作するように要求するのに対して、ピーク時間では、移動体デバイス２００が全二重通信モードで動作するように要求する。

信号量の判定後（６１０）、基地局１２０は、信号量が低下することを判定する（６１５）。その値が第１の範囲内に低下する場合、基地局１２０は、移動体デバイス２００が第１の動作モードで動作すべきであると判断し（６２０）、その値が第２の範囲内に低下する場合、基地局１２０は、移動体デバイス２００が第２の動作モードで動作すべきであると判断する（６２５）。異なる量がモード判定のために使用される場合、この動作はそのようなそれらの特性を解析する。

そして、基地局１２０は、入力信号が動作の異なるモードのための要求を含むか否かを判断する（６３０）。入力信号がそのような要求を含む場合、基地局１２０は、この要求が受容可能か否かを判断する（６３５）。この受容可能性の判断は、信号量の判定（即ち、信号がその要求されたモードに対して弱過ぎるか）、ネットワークパラメータ（即ち、ネットワークがその要求されたモードに対して混雑し過ぎているか）、又は任意の他の所望の基準に基づき行われる。

特定のモードのための要求が存在し（６３０）、かつそのモードが受容可能である場合（６３５）、基地局は移動体デバイス２００によって要求されたモードへそのモード決定を変更する（６４０）。いくらかの場合には、基地局１２０が信号量の解析に基づき決定したのと同じモードを移動体デバイス２００が要求していたとき、これは変更を含まない。

どのように新しい動作モードが決定されるかに関わらず、基地局１２０は決定されたモードで動作させるべく移動体デバイス２００に命令の集合を送信する（６４５）。
そして、基地局１２０及び移動体デバイス２００は、決定されたモードでしばらくの間、データの送受信において接続する（６５０）。基地局１２０はモードが更新されるべきか否かを周期的に確認する（６５５）。この判断は、時間、移動体デバイス２００からの要求、又は任意の他の所望の基準に基づいてもよい。

モードが更新されるべきである場合（６５５）、基地局は最新の入力信号の信号量をもう一度判定し、その判定後に上記工程を繰り返す。
モードが更新される必要がない場合（６５５）、基地局１２０は送信が完了したか否かを判断する（６６０）。送信が完了している場合、処理が終了する（６６５）。送信が完了していない場合、基地局１２０は、モードが更新されるべきか否かをもう一度判断する時まで（６４０）、移動体デバイス２００と送受信を継続する（６３５）。

送信が完了したか否かの判断（６６０）は、モードが更新されるべきか否かの判断（６５５）の後に行われるものとして示されているが、これらはその順番で行われる必要はない。実際、いくらかの実施形態では、それらは並行して行われても良い。

同様に、信号量の判定直後に行われるものとして示されているが（６１５〜６２５）、遠隔の要求を処理する工程は、所望するように、信号処理を通じて変化する時刻で行われてもよい。移動体デバイス２００からモードの要求が全く行われない別の実施形態において、遠隔の要求を処理する工程は省略されてもよい。

上記に示したシステム及び方法は、信号量の特定の固定された閾値又は範囲に基づく動作変更の種々のモードを有するが、いくらかの実施形態において、モード切り換えは何らかの履歴を有しても良い。換言すれば、モード変更のための閾値は、信号量が閾値又は境界付近にある場合ときの多数の迅速なモード変更を防止するために、モード変更が行われる方向（即ち、モードＡからモードＢ、又はモードＢからモードＡ）に依存して僅かに異なっていても良い。

図６に示すように、無線デバイスの動作を制御するための方法が提供される。前記方法は、第１のモードで遠隔デバイスからの初期入力信号を受信する工程と、第１の動作量を判断する工程と、前記第１の動作量が第１の範囲内である場合、第２の動作モードが第１の可能性のあるモードとなると判断する工程と、前記第１の動作量が第２の範囲内である場合、前記第２の動作モードが第２の可能性のあるモードとなると判断する工程と、前記第２の動作モードで送受信すべく、前記第１のモードで前記遠隔デバイスに命令を送信する工程とを備える。

前記第１の動作量は前記初期入力信号の信号量であっても良く、より詳しくは、前記初期信号の信号対ノイズ比、前記初期信号の信号対雑音比、前記初期信号の信号対干渉比、前記初期信号の信号対干渉雑音比及び前記初期信号の信号電力の何れか１つであっても良い。また、前記第１の動作量はネットワークの混雑レベルを示すネットワーク量であっても良い。

前記方法は、前記遠隔デバイスに前記命令を送信した後に、前記第２の動作モードで遠隔デバイスからの動作入力信号を受信する工程と、前記動作入力信号の第２の動作信号量を判定する工程と、前記第２の動作信号量が前記第１の範囲内である場合、第３の動作モードが前記第１の可能性のあるモードとなると判断する工程と、前記動作信号量が前記第２の範囲内である場合、前記第３の動作モードが前記第２の可能性のあるモードとなると判断する工程と、前記第３の動作モードで送受信すべく、前記第２のモードで前記遠隔デバイスに命令を送信する工程とを更に備えても良い。

前記動作入力信号を受信する工程、前記第２の動作信号量を判定する工程、前記第２の動作信号量が前記第１の範囲内である場合に第３の動作モードが前記第１の可能性のあるモードとなると判断する工程、前記第２の動作信号量が前記第２の範囲内である場合に前記第３の動作モードが前記第２の可能性のあるモードとなると判断する工程、及び前記遠隔デバイスに命令を送信する工程は、周期的に繰り返され、前回の判定における前記第３の動作モードは新しい判定のために前記第２の動作モードとして考慮される。

前記方法は、前記遠隔デバイスに前記命令を送信した後に、前記第２の動作モードで遠隔デバイスから要求されたモードの指定のための要求を含む動作入力信号を受信する工程と、前記要求されたモードが適切なモードであるか否かを判断する工程と、前記要求されたモードが適切である場合、第３の動作モードを前記要求されたモードとなるように設定する工程と、前記要求されたモードが適切でない場合、前記第３の動作モードを別のモードとなるように設定する工程と、前記第３の動作モードで送受信すべく、前記第２のモードで前記遠隔デバイスに命令を送信する工程と更に備える。

無線デバイスの動作を制御するための別の方法が提供される。この方法は、第１のモードで遠隔デバイスから要求されたモードの指定のための要求を含む初期入力信号を受信する工程と、前記要求されたモードが適切なモードであるか否かを判断する工程と、前記要求されたモードが適切である場合、第２の動作モードを前記要求されたモードとなるように設定する工程と、前記要求されたモードが適切でない場合、前記第２の動作モードを別のモードとなるように設定する工程と、前記第２の動作モードで送受信すべく、前記第１の動作モードで前記遠隔デバイスに命令を送信する工程とを備える。

前記要求されたモードが適切なモードであるか否かの判断は、前記初期信号の信号量に基づき行われても良い。
結論
移動体デバイスにおけるモードを動的に切り換えることにより、上述したシステムの方法は、移動体デバイスの逆接続におけるゲインを効果的に増大させることができ、アンテナへの電力を効果的に増大させることができる。特に、分配器が動的に動作・非動作に切り換えられる上述したＬＥＴの実施形態において、システム及び方法は、アンテナに１．５デシベルのゲインを提供することにより、逆接続において１．５デシベルのゲインを提供することができる。更に、モードの切り換えは、１．５デシベルだけ移動体デバイス内における動作損失を最小化することにより、移動体デバイスのバッテリの寿命を延ばすことができる。

この開示は、本発明に従う種々の実施形態を実施方法及び使用方法を説明することを意図しており、本発明の真に意図した公平な範囲及び精神を限定することを意図していない。前述した説明は、徹底したものではなく、開示された正確な形式に本発明を限定することも意図していない。上記の示唆の観点で改変又は変形が可能である。実施形態は、本発明の原理の最良の例示及びその実際の適用を提供するために、かつ当業者が本発明を種々の実施形態、かつ意図した特定の使用に適するような種々の改変と共に利用可能とするために選択及び説明された。そのような全ての改変及び変形は、この特許出願の係属中に補正され得る添付の特許請求の範囲と、それらが公平に適法に公正に権利付与された範囲に従って解釈された際の全ての均等物とによって決定されるように本発明の範囲内である。上述した種々の回路は、実施によって所望されるように離散回路又は集積回路に実装されても良い。

開示された実施形態に従う無線ネットワークのサービスエリアを示す面である。 開示された実施形態に従う移動体デバイスを示すブロック図である。 開示された実施形態に従う基地局を示すブロック図である。 開示された実施形態に従う図２の移動体デバイスと図３の基地局との間の相互通信を示すメッセージの連続チャートである。 開示された実施形態に従う図２及び図４の移動体デバイスの動作を示すフローチャートである。 開示された実施形態に従う図３及び図４の基地局の動作を示すフローチャートである。

Claims (5)

1. 無線通信ネットワークにおいて、少なくともアンテナスイッチ、分波器と送信機を有し、全二重モードにおいて前記送信機は分波器を介して送信し、半二重モードにおいて分波器を介さないで送信する無線デバイスの動作を制御するための方法であって、
   第１の動作モードで遠隔デバイスからの初期入力信号を受信する工程と、
   ネットワークの現在の混雑レベルを判定する工程と、
   前記ネットワークの現在の混雑レベルに少なくとも部分的に基づいて第２の動作モードを判定する工程と、
   前記第２の動作モードで送受信すべく、前記第１の動作モードで前記遠隔デバイスに命令を送信する工程とを備え、
   前記ネットワークの現在の混雑レベルが第１の範囲内である場合には前記第２の動作モードは半二重通信モードとし、他の範囲である場合には前記第２の動作モードは全二重通信モードとすることを特徴とする
   無線デバイスの動作を制御するための方法。
2. 無線通信ネットワークにおいて、少なくともアンテナスイッチ、分波器と送信機を有し、全二重モードにおいて前記送信機は分波器を介して送信し、半二重モードにおいて分波器を介さないで送信する無線デバイスの動作を制御するための方法であって、
   第１の動作モードで遠隔デバイスからの初期入力信号を受信する工程と、
   前記初期入力信号のネットワークの現在の混雑レベルを判定する工程と、
   前記初期入力信号の前記ネットワークの現在の混雑レベルが第１の範囲内である場合、第２の動作モードが第１の可能性のあるモードとなると判定する工程と、
   前記ネットワークの現在の混雑レベルが第２の範囲内である場合、前記第２の動作モードが第２の可能性のあるモードとなると判定する工程と、
   前記第２の動作モードで送受信すべく、前記第１のモードで前記遠隔デバイスに命令を送信する工程と、
   前記遠隔デバイスに前記命令を送信した後に、前記第２の動作モードで遠隔デバイスからの動作入力信号を受信する工程と、
   前記動作入力信号のネットワークの現在の混雑レベルを判定する工程と、
   前記動作入力信号の前記ネットワークの現在の混雑レベルが前記第１の範囲内である場合、第３の動作モードが前記第１の可能性のあるモードとなると判定する工程と、
   前記動作入力信号の前記ネットワークの現在の混雑レベルが前記第２の範囲内である場合、前記第３の動作モードが前記第２の可能性のあるモードとなると判定する工程と、
   前記第３の動作モードで送受信すべく、前記第２の動作モードで前記遠隔デバイスに命令を送信する工程とを備え、
   前記第１の可能性のあるモードは全二重通信モードであり、前記第２の可能性のあるモードは半二重通信モードであることを特徴とする
   無線デバイスの動作を制御するための方法。
3. 無線通信ネットワークにおいて、少なくともアンテナスイッチ、分波器と送信機を有し、全二重モードにおいて前記送信機は分波器を介して送信し、半二重モードにおいて分波器を介さないで送信する無線デバイスの動作を制御するための方法であって、
   第１の動作モードで遠隔デバイスから要求されたモードの指定のための要求を含む初期入力信号を受信する工程と、
   ネットワークの現在の混雑レベルに基づいて前記要求されたモードが適切なモードであるか否かを判定する工程と、
   前記要求されたモードが適切である場合、第２の動作モードを前記要求されたモードとなるように設定する工程と、
   前記要求されたモードが適切でない場合、前記第２の動作モードを別のモードとなるように設定する工程と、
   前記第２の動作モードで送受信すべく、前記第１の動作モードで前記遠隔デバイスに命令を送信する工程とを備え、
   前記要求されたモードは全二重通信モードであり、前記別のモードは半二重通信モードであることを特徴とする
   無線デバイスの動作を制御するための方法。
4. 無線通信ネットワーク内の遠隔デバイスの動作を制御するための方法であって、
   第１の動作モードで初期入力信号を受信する工程と、
   ネットワークの現在の混雑レベルがネットワークの混雑の閾値を越えるか否かを判定し、前記ネットワークの現在の混雑レベルが前記ネットワークの混雑の閾値を越えない場合には第２の動作モードは半二重通信モードとし、それ以外の場合には前記第２の動作モードは全二重通信モードと判定する工程と、
   前記判定された第２の動作モードが前記第１の動作モードではない場合、前記遠隔デバイスを前記第２の動作モードに変更するように制御デバイスに対して要求を送信する工程と、
   前記遠隔デバイスを第２の動作モードで動作するように指示する命令を、前記第１の動作モードで前記制御デバイスから受信する工程とを備え、
   前記ネットワークの現在の混雑レベルが前記ネットワークの混雑の閾値を越えないと判定される場合には前記第２の動作モードは半二重通信モードを有するようにされ、それ以外の場合には前記第２の動作モードは全二重通信モードを有し、前記半二重通信モードが遠隔デバイスの電力消費を低減することを特徴とする遠隔デバイスの動作を制御するための方法。
5. 前記無線デバイスは、少なくともアンテナスイッチ、分波器と送信機を有し、
   全二重モードにおいて前記送信機は分波器を介して送信し、半二重モードにおいて分波器を介さないで送信することを特徴とする請求項４に記載の方法。

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