(57)【要約】  提案するプロセスは、性能を低下させることなく、広帯域発信／受信装置の動作周波数帯域を顕著に、且つ動的に拡大することを可能にする。これは、特定のアーキテクチャを実装し、技術的な制約をユーザー端末のアナログ・サブアセンブリおよびディジタル・サブアセンブリにおいて巧みに分散したことによるものである。
2013503536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロントエンド・モジュール（ＦＥ）と、ＲＦ周波数変換モジュール（ＲＦＩＣ）と、ベースバンド処理モジュール（ＢＢ）とを備える、選択されたチャンネルの信号の発信または受信を行う発信／受信装置であって、
前記フロントエンド・モジュール（ＦＥ）はフィルタリング要素（３０〜３６）を備え、該フィルタリング要素（３０〜３６）が、第１のローパスフィルタ（３１、３６）と、第２のハイパスフィルタ（３２、３５）と、該フィルタリング要素（３３、３４）間の切替え手段（３３、３４）とを少なくとも有し、
前記ＲＦ周波数変換モジュール（ＲＦＩＣ）は調節可能なローパスフィルタ（４０〜４３）を備え、該調節可能なローパスフィルタ（４０〜４３）が前記選択されたチャンネルの周波数に従って、公称帯域内に位置する周波数に対応する第１の動作モード、または前記公称帯域の両側の低周波数帯域または高周波数帯域のいずれかに位置する周波数に対応する第２の動作モードを決定することを可能にする、前記発信／受信装置。
【請求項２】
前記フィルタリング要素（３０〜３６）が、前記ベースバンド処理モジュールから発信される制御信号Ｓｃ１によって切替え可能な第１のバンドパスフィルタ（３０）、第２のローパスフィルタ（３１）、および第３のハイパスフィルタ（３２）で構成され、該制御信号が、前記第１の動作モードでの動作のために前記バンドパスフィルタを選択し、前記第２の動作モードでの動作のために前記ハイパスフィルタまたは前記ローパスフィルタを選択する、請求項１に記載の発信／受信装置。
【請求項３】
前記フィルタリング要素（３０〜３６）が、第１の可変ローパスフィルタ（３６）および第２の可変ハイパスフィルタ（３５）で構成され、該第１の可変ローパスフィルタ（３６）および該第２の可変ハイパスフィルタ（３５）が、前記ベースバンド処理モジュールから発信される信号Ｓｃ１によって切替え可能であり、そして前記ベースバンド処理モジュールから発信される制御信号（Ｓｃ２およびＳｃ３）によって、該第１の可変ローパスフィルタ（３５）および該第２の可変ハイパスフィルタ（３６）を調節可能であり、前記第２の動作モードでの動作のために該第１の可変ローパスフィルタ（３５）および該第２の可変ハイパスフィルタ（３６）を選択する、請求項１に記載の発信／受信装置。
【請求項４】
前記ローパスフィルタ（４０、４１、４２、４３）が可変カットオフ周波数を有し、該可変カットオフ周波数が、Ｎが拡張されたチャンネルの数に対応するものとして、使用チャンネルの帯域幅のＮ倍に対応する、請求項１に記載の発信／受信装置。
【請求項５】
前記第１の動作モードから前記第２の動作モードへの切替えに対応する高停止周波数および低停止周波数が、前記ＲＦＩＣ回路の動作周波数帯域および処理するチャンネルの周波数に従って、前記ベースバンド処理モジュールによって決定される、請求項２または３に記載の発信／受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動的に拡張された通過帯域で選択されたチャンネルの発信および受信を可能にする広帯域発信／受信装置に関する。
【０００２】
無線電気通信の分野では、規格（ＧＳＭ（登録商標）、ＵＭＴＳ、ＷｉＦｉ、ＧＰＳ、ＤＶＢＴ／Ｈ、ＷＩＭＡＸなど）、利用者、および提供されるサービスの数がますます増えており、これにより、無線周波数スペクトルの管理がますます困難になっている。
【０００３】
世界の多くの経済実体にとって、解決策の１つは、ソフトウェア定義無線システムの到来を早めることにある。相互運用性および柔軟性の点で、この技術は、将来の電気通信システムの大きな進歩を約束するものである。従って、無線による発信および受信システムは、それ自体をリアルタイムで適応させ再構成して、それ自体を一つあるいは複数の所与のアプリケーションに適応させることを可能とするべきである。
【０００４】
現在の技術資源では、ソフトウェア無線の理想的な計画を実施することはできないが、製造業者等は、制限付きのソフトウェア定義無線である「ソフトウェア定義無線」（ＳＤＲ）として知られているソフトウェア・ソリューションを開発している。これによれば、制限付きではあるが、ベースバンド処理がプログラマブルであることを利用でき、従って信号処理専用のプロセッサを使用することができる。従って、ＳＤＲソフトウェア・ソリューションは、多機能且つ多規格であり、従ってマルチサービスである端末の開発が目的である場合には、興味深いものである。
【０００５】
本発明は、この範囲に含まれるものであり、より詳細には、マルチアプリケーション移動端末の場合に当てはまるものである。これらのアプリケーションに割り当てられる周波数帯域は、大陸によって、また国によっても大きく異なることから、ユーザー端末または「ハードウェア」を変更することなく、広い周波数範囲内で周波数を選択することができる柔軟性が重要である。
【０００６】
図１は、現在の技術状況を示している。これは、別個のアプリケーションに対応する複数の周波数帯域Ａ、ＢおよびＣにアドレッシングするものである。従って、これらの発信／受信端末は、複数の受信チャンネル、すなわちチャンネル１からチャンネル３で構成され、並列に配置され、且つチャンネル１から３のそれぞれのアンテナまたはアンテナ・アレイのフロントエンド要素ＦＥ１からＦＥ３（ＦＥはフロントエンドの略）と関連付けられた複数の一体化ＲＦ要素ＲＦＩＣ１からＲＦＩＣ３を中心にして構築される。発信／受信信号は、ＢＢベースバンド処理回路によって処理される。
【０００７】
このアセンブリは、所与のアプリケーションの専用であり、限定された周波数帯域Ａ、ＢまたはＣをカバーする。一体化ＲＦ要素ＲＦＩＣ１からＲＦＩＣ３は、単一の周波数サブバンドをそれぞれカバーする複数のＶＣＯ発振器を一体化している。その場合、これらの単一のＶＣＯ発振器を、ＲＦＩＣ要素がアドレッシングする帯域全体をカバーするように切り替えることにより、ＲＦ構成要素ならびにその実装がより複雑になる。なお、多数の構成要素を実装することにより、発振器の位相雑音性能が制限され、あるいは端末のサイズや複雑さ、端末のコストやその消費量が増大することに留意されたい。
【０００８】
図２は、ＦＥフロントエンド要素と関連付けられ、複数の周波数帯域をカバーすることを可能にする、直接変換型の通常使用されている発信／受信端末のアーキテクチャの一例を示す。単一の局所発振器ＯＬを使用し、これが全ての周波数帯域をカバーする。調節可能なローパスフィルタ部Ｆ１、Ｆ２が、サンプリング前のチャンネル・フィルタリングを行うためにＲＦＩＣ要素に一体化されている。ベースバンド処理回路は、受信用のアナログ・ディジタルＡＤＣ変換器および発信用のディジタル・アナログ変換器ＤＡＣと関連付けられたベースバンドＢＢプロセッサ回路を含むが、多数の構成要素が実装されることにも留意されたい。
【０００９】
米国特許第７２４５８８２号も、所定の周波数帯域の選択を可能にする無線周波数発信／受信装置に関する。
【００１０】
この装置は、複数の周波数帯域の中から所与の周波数帯域を動的に選択するように構成されたＲＦフィルタ回路を含む。このＲＦフィルタ回路は、複数のバンドパスフィルタで構成され、特に干渉の問題を最小限に抑えるためにアンテナと受信器の間に配置される。
【００１１】
本発明は、上記の装置の欠点を解消し、公称帯域として知られている所定の周波数帯域で動作する発信／受信装置の動作帯域の拡張を可能にすることを目的とする。
【００１２】
本発明は、フロントエンド・モジュールと、ＲＦ周波数変換モジュールと、アナログ・ディジタル／ディジタル・アナログ変換およびベースバンド処理モジュールとを備える、選択されたチャンネルの信号の発信または受信を行う発信／受信装置にある。
【００１３】
第１のローパスフィルタと、第２のハイパスフィルタと、フィルタ間の切替え手段とを少なくとも備えるフィルタリング要素を備えるフロントエンド・モジュール、および調節可能なローパスフィルタを備えるＲＦ周波数変換モジュールにより、選択されたチャンネルの周波数に従って、前記公称帯域内に位置する周波数に対応する第１の動作モード、または公称帯域の両側の低周波数帯域または高周波数帯域の何れかに位置する周波数に対応する第２の動作モードを決定することが可能になる。
【００１４】
ユーザー端末の発信部および受信部の新たなアーキテクチャにより、性能を低下させることなく、ＲＦ周波数変換モジュールの動作周波数帯域に対応する１つの公称帯域の周りの非常に広い周波数帯域にアドレッシングすることが可能になる。
【００１５】
第１の実施形態によれば、フィルタリング要素は、ベースバンド処理モジュールから発信される制御信号によって切替え可能な第１のバンドパスフィルタ、第２のローパスフィルタ、および第３のハイパスフィルタで構成され、この制御信号は、第１の動作モードでの動作のためにバンドパスフィルタを選択し、第２の動作モードでの動作のためにハイパスフィルタまたはローパスフィルタを選択する。
【００１６】
第２の実施形態によれば、フィルタリング要素は、第１の可変ローパスフィルタと第２の可変ハイパスフィルタとから構成され、これらのフィルタが、ベースバンド処理モジュールから発信される信号Ｓｃ１によって切替え可能であり、そしてベースバンド処理モジュールから発信される制御信号によって調整可能であり、第２の動作モードの動作のためにこれらのフィルタを選択する。
【００１７】
Ｎが拡張されたチャンネルの数に対応するものとして、ＲＦ周波数変換モジュールのローパスフィルタは、使用チャンネルの帯域幅のＮ倍に対応する可変遮断周波数を有することが好ましい。
【００１８】
本発明の変形形態によれば、第１の動作モードから第２の動作モードへの切替えに対応する高停止周波数および低停止周波数は、ＲＦ周波数変換モジュールの動作周波数帯域および処理するチャンネルの周波数に従って、ベースバンド処理モジュールによって決定される。
【００１９】
上述した本発明の特徴および利点は、添付の図面を参照しながら以下の説明を読めば、さらに明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】既述のように、従来技術によるマルチバンド端末を表す図である。
【図２】既述のように、従来技術による直接変換型の発信／受信装置の標準的なアーキテクチャを表す図である。
【図３】本発明による発信／受信装置のアーキテクチャを表す図である。
【図４Ａ】本発明による装置の異なる動作モードを表す図である。
【図４Ｂ】本発明による装置の異なる動作モードを表す図である。
【図５】本発明による発信／受信装置の変形形態を表す図である。
【図６】受信モードにある本発明による装置の異なる動作モードを表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
説明を簡潔にするために、後半の４つの図面では、同一の機能を実施する要素は、同じ参照番号を用いて示してある。
【００２２】
図３は、本発明による発信／受信装置のアーキテクチャを表し、受信器の動作周波数帯域または公称帯域を高周波数側および低周波数側にそれぞれ拡張したい場合にＲＦＩＣ５０の上流側に切替え式のローパスフィルタまたはハイパスフィルタを追加することに基づいて提案された概念を示している。
【００２３】
本発明によるこの発信／受信装置のアーキテクチャは、図２に示して上述したような、直接変換型の発信／受信装置の標準的なアーキテクチャに基づく。追加されたフィルタリング要素は、フロントエンド・モジュールＦＥに一体化される。このフィルタリング要素は、バンドパスフィルタ３０、ローパスフィルタ３１およびハイパスフィルタ３２で形成されるアセンブリで構成され、これらのフィルタは、並列に接続され、これらのフィルタのうちの１つだけを切り替えるように複数の位置を有するスイッチ３３、３４に接続される。
【００２４】
このフィルタリング要素は、ＲＦ周波数変換モジュール５０によって高速アナログ・ディジタル変換器ＡＤＣに結合される。調節可能なローパスフィルタ４０〜４３が、ＲＦ周波数変換モジュール５０に一体化され、ベースバンドＢＢプロセッサが受信した情報を処理するようにサンプリング前にチャンネル・フィルタリングを行う。
【００２５】
このように、受信チャンネルの周波数に応じて、このプロセッサは、スイッチ３３および３４ならびにローパスフィルタ４０〜４３に対して、制御信号Ｓｃ１によって、動作が公称帯域内であるか（帯域内）、この公称帯域外であるか（帯域外）を示す。さらに、制御信号Ｓｃ１は、帯域外の高通過帯域すなわち通過帯域の周波数が公称帯域より高い場合と、帯域外の低通過帯域すなわち通過帯域の周波数が公称帯域より低い場合とを区別することを可能にする。
【００２６】
従って、この原理は、以下の３つの異なる動作モードに基づいている。
・公称帯域内で動作するすなわち「帯域内」動作を行う、通常モード
・公称通過帯域より高い周波数で動作する、高周波数拡張モード
・公称通過帯域より低い周波数で動作する、低周波数拡張モード
【００２７】
第１の動作モード（すなわち公称モードまたは「帯域内」モード）から第２の動作モード（すなわち拡張モードまたは「帯域外」モード）への切替えに対応する高停止周波数および低停止周波数は、ユーザー端末の動作周波数によって決まる、プロセッサから発信される指示に応じて、ベースバンドＢＢ処理モジュールによって決定される。
【００２８】
図４ａは、これらの様々な動作モードを示す。Ａ列、Ｂ列およびＣ列に対応する図によって示される通常モードまたは「帯域内」動作は、図中に実線の矢印によって表すように、ＲＦ帯域内での動作、その後のベースバンド内での動作、およびその後のベースバンドＢＢ内のＲＦ選択チャンネルのディジタル処理受信側直接変換を表している。
【００２９】
受信信号は、ＲＦ帯域からベースバンドに移されて、フィルタリングされ、次いでサンプリング周波数ＦＥＣＨでサンプリングされる。このようにサンプリングされた信号は、次いで、ディジタル処理ユニットで処理される。
【００３０】
Ａ列に対応する場合では、局所発振器ＯＬの周波数ＦＯＬは、通常動作帯域の中央にある。
【００３１】
Ｂ列に対応する場合では、局所発振器ＯＬの周波数ＦＯＬは、通常動作帯域の最小値ＦＯＬｍｉｎにある。
【００３２】
Ｃ列に対応する場合では、局所発振器ＯＬの周波数は、通常動作帯域の最大値ＦＯＬｍａｘにある。
【００３３】
これら３つの場合では、隣接するチャンネルが、調節可能なローパスフィルタ４０および４１によってフィルタリングされ、スイッチ３３と３４を切替えるための制御信号Ｓｃ１によって、ローパスフィルタ４０および４１を選択することもできる。
【００３４】
図４ｂは、Ｄ列およびＥ列で、「帯域外」として知られている拡張モードまたは拡張動作を示す。
【００３５】
Ｄ列に対応する場合では、局所発振器ＯＬの周波数は、通常動作帯域の最小値ＦＯＬｍｉｎにある。ローパスフィルタリングを実施して、望ましくない画像周波数帯域を抑制する。制御信号Ｓｃ１によって、ローパスフィルタ３１を含むチャンネル上のスイッチ３３および３４の切替えを行うことができ、また、ローパスフィルタ４０および４１の選択を行うことができる。
【００３６】
次いで、ベースバンドでのローパスフィルタリングを禁止解除する。この場合には、高速でサンプリングを行い、ディジタル処理によって、サンプリングされた複数のチャンネルの中から有用なチャンネルを選択して処理することを可能にする。
【００３７】
Ｅ列に対応する場合では、局所発振器ＯＬの周波数は、通常動作帯域の最大値ＦＯＬｍａｘにある。ハイパスフィルタリングを実施して、望ましくない画像周波数帯域を抑制する。制御信号Ｓｃ１によって、ハイパスフィルタ３２を含むチャンネル上のスイッチ３３および３４の切替えを行うことができる。ベースバンドでのハイパスフィルタリングも禁止解除し、サンプリングも高速で行い、ディジタル処理によって、サンプリングされた複数のチャンネルの中から有用なチャンネルを選択して処理することを可能にする。
【００３８】
これと同じＦＥフロントエンド・モジュールのレベルでのハイパスＲＦフィルタリングおよびローパスＲＦフィルタリングならびに切替えの原理で、発信時にこの２元動作を実施することができる。この場合には、画像帯域を分離するためのオーバサンプリングおよび補間フィルタを備えた高解像度アナログ・ディジタル変換装置を実装する。
【００３９】
提案した概念は、例えば携帯電話の場合に、受信周波数が伝送周波数と異なる場合にも、適用される。
【００４０】
図５に示す提案する変形形態は、フロントエンド・モジュールＦＥにおいて、フィルタリング要素を、所要のチャンネル中心周波数に応じてＢＢプロセッサによって制御される、個々に調節可能なローパスフィルタ３６およびハイパスフィルタ３５を備える別のフィルタリング要素で置き換えたものである。ベースバンド・プロセッサからの２つの制御信号Ｓｃ２およびＳｃ３によって、これらのフィルタを調節することができる。制御信号Ｓｃ１によって、スイッチ３３および３４を切り替えることができる。
【００４１】
本発明は、局所発振器ＯＬの同じフィルタリングおよび周波数構成を使用して、送信時に２元的に実施することもできる。信号は、ＢＢベースバンド・プロセッサによって生成され、次いで周波数を移され、ＲＦでフィルタリングされる。やはり、図６に示すように３つの動作モードがある。
【００４２】
Ｆ列の場合には、局所発振器ＯＬの周波数ＦＯＬは、通常動作帯域内にある。
【００４３】
Ｇ列の場合には、局所発振器ＯＬの周波数ＦＯＬは、通常動作帯域または公称帯域の最小値にある。
【００４４】
Ｈ列の場合には、局所発振器ＯＬの周波数ＦＯＬは、通常動作帯域の最大値にある。
【００４５】
本発明によるフィルタリング要素のうちの１つの命令に従って、例えば、可能な動作に対応する２．３〜２．７ＧＨｚの「通常」動作周波数帯域を、２〜３ＧＨｚの範囲の帯域に拡張することができる。この場合の拡張は、０．６ＧＨｚである。チャンネルの通過帯域は、例えば２０ＭＨｚである。
【００４６】
この場合には、実装する低域ＲＦフィルタおよび高域ＲＦフィルタの遮断周波数は、それぞれ２．３ＧＨｚおよび２．７ＧＨｚである。通常動作周波数帯域（ケースＡ）では、バンドパスフィルタリングを実施する。この場合のローパスフィルタ４０、４１、４２の調節可能な遮断周波数は、１０ＭＨｚである。
【００４７】
受信時には、「拡張」モードのアナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）のサンプリング周波数は、６００ＭＨｚ（２×３００ＭＨｚ）より高くなければならず、ＲＦＩＣに一体化されたベースバンドＢＢのフィルタは、非活動化される。
【００４８】
送信時には、「拡張」モードでは、ＲＦＩＣに一体化されたベースバンドＢＢのフィルタは、やはり非活動化され、ＤＡＣのサンプリング周波数は、少なくとも６００ＭＨｚでなければならない。ＡＤＣ変換器が０を中心とするベースバンド信号を生成する２．３ＧＨｚ〜２．７ＧＨｚの「通常」動作帯域に加えて、最も進んだモードでは、２ＧＨｚ〜２．３ＧＨｚの周波数および２．７ＧＨｚ〜３ＧＨｚに位置する周波数を有する任意の有用なチャンネルにアドレッシングすることができる。
【図１】
2013503536.tif 000003
【図２】
2013503536.tif 000004
【図３】
2013503536.tif 000005
【図４Ａ】
2013503536.tif 000006
【図４Ｂ】
2013503536.tif 000007
【図５】
2013503536.tif 000008
【図６】
2013503536.tif 000009
【国際調査報告】
2013503536.tif 000010
2013503536.tif 000011
2013503536.tif 000012
2013503536.tif 000013