JP2019500781A - 無線周波数フロントエンド、端末デバイス、およびキャリアアグリゲーション方法 - Google Patents

Abstract

無線周波数フロントエンド、端末デバイス、およびキャリアアグリゲーション方法が提供される。無線周波数フロントエンドは、P個の送信ブランチであって、該送信ブランチの各々が、M個の異なる周波数帯域のうちの1つのキャリア変調信号を送信するために使用され、送信ブランチの各々が、少なくとも1つの送信フィルタを含み、送信フィルタによってキャリアが通過することを許される周波数帯域が、送信ブランチの各々で送信が行われる少なくとも1つの周波数帯域と一致する、P個の送信ブランチと、N個の受信ブランチであって、該受信ブランチの各々が、M個の異なる周波数帯域のうちの少なくとも1つのキャリア変調信号を受信するために使用され、受信ブランチの各々が、少なくとも1つの受信フィルタを含み、受信フィルタによってキャリアが通過することを許される周波数帯域が、受信ブランチの各々で受信が行われる少なくとも1つの周波数帯域と一致する、N個の受信ブランチと、L個の入力ポートおよび少なくとも1つの出力ポートを有するスイッチ回路であって、出力ポートが、アンテナまたはアンテナのバックエンド回路に接続され、L個の入力ポートが、P個の送信ブランチの送信ブランチとN個の受信ブランチの受信ブランチとを同時に接続するために使用され、送信ブランチおよび受信ブランチが、同じ周波数帯域に対応する、スイッチ回路とを含む。

Description

本発明は、通信技術の分野に関し、特に、無線周波数フロントエンド、端末デバイス、およびキャリアアグリゲーション方法に関する。

ワイヤレス通信技術の継続的な開発により、ワイヤレス通信の速度に対する要求はより高くなっており、ワイヤレス通信プロトコルおよび技術は発展し続けている。より良いシングルユーザピーク速度およびより高いシステム容量に対する要求を満たすために、システム送信帯域幅を増加させる直接的な方法がある。そこで、ロング・ターム・エボリューション・アドバンスト（英語：Long Term Evolution Advanced、略してLTE−A）システムに対して、送信帯域幅を増加させる技術（すなわち、キャリアアグリゲーション（英語：Carrier Aggregation、略してCA）技術）が導入されている。

CA技術は、より高い送信帯域幅を提供するために、少なくとも2つのコンポーネントキャリア（英語：Component Carrier、略してCC）をアグリゲートすることができ、これにより、アップリンク送信速度およびダウンリンク送信速度が効果的に改善される。例えば、各CCの帯域幅は20MHzであるとしよう。5つのCCがアグリゲートされる場合、100MHzの送信帯域幅を達成することができる。

端末デバイス側でCAを実施するために、非常に近接する通信周波数帯域のCA結合のためにダイプレクサ（Diplexer）を使用してCA結合方法を実施することができない場合、一般に2つの他の実施法がある。1つの実施法は、クアドルプレクサまたはセクスタプレクサを使用することである。クアドルプレクサは4つの入力ポートおよび1つの出力ポートを有する。4つの入力ポートは、それぞれ2つの送信チャネルおよび2つの受信チャネルに接続される。したがって、2つの周波数帯域のキャリアが同時に機能し得るので、2つのCCのCAを実施することができる。同様に、セクスタプレクサは6つの入力ポートおよび1つの出力ポートを有する。6つの入力ポートは、それぞれ3つの送信チャネルおよび3つの受信チャネルに接続される。したがって、3つの周波数帯域のキャリアが同時に機能し得るので、3つのCCのCAを実施することができる。

もう1つの実施法は、少なくとも2つのデュプレクサ（Duplexer）を接続することである。各デュプレクサは、1つの周波数帯域で信号を送受信することができる。したがって、少なくとも2つのデュプレクサを同時に接続する場合、少なくとも2つのCCのCAを実施することができる。

以前のCA実施法では、周波数帯域は近接する。したがって、周波数帯域間の干渉を除去するためには、設計が比較的困難である。後者のCA実施法では、デュプレクサ自体の設計が困難であり、デュプレクサの比較的大きい挿入損失が無線周波数性能に影響を及ぼす。その結果、従来技術では、CAを実施する無線周波数フロントエンドを設計することが困難である。

本発明の実施形態は、キャリアアグリゲーションを実施する無線周波数フロントエンドを設計することは困難であるという従来技術の問題を解決するために、無線周波数フロントエンド、端末デバイス、およびキャリアアグリゲーション方法を提供する。

第1の態様によれば、本発明の一実施形態は、無線周波数フロントエンドであって、
P個の送信ブランチであって、該送信ブランチの各々が、M個の異なる周波数帯域のうちの1つのキャリア変調信号を送信するために使用され、送信ブランチの各々が、少なくとも1つの送信フィルタを含み、送信フィルタが、バンドパスフィルタであり、送信フィルタによってキャリアが通過することを許される周波数帯域が、送信ブランチの各々で送信が行われる少なくとも1つの周波数帯域と一致し、Mが、2以上の整数である、P個の送信ブランチと、N個の受信ブランチであって、該受信ブランチの各々が、M個の異なる周波数帯域のうちの少なくとも1つのキャリア変調信号を受信するために使用され、受信ブランチの各々が、少なくとも1つの受信フィルタを含み、受信フィルタが、バンドパスフィルタであり、受信フィルタによってキャリアが通過することを許される周波数帯域が、受信ブランチの各々で受信が行われる少なくとも1つの周波数帯域と一致し、Nが、1以上かつM以下の整数である、N個の受信ブランチと、L個の入力ポートおよび少なくとも1つの出力ポートを有するスイッチ回路であって、出力ポートが、アンテナまたはアンテナのバックエンド回路に接続され、L個の入力ポートが、P個の送信ブランチの送信ブランチとN個の受信ブランチの受信ブランチとを同時に接続するために使用され、送信ブランチおよび受信ブランチが、同じ周波数帯域に対応し、Lが、2以上の整数であり、Pが、1以上かつM以下の整数である、スイッチ回路と
を含む、無線周波数フロントエンドを提供する。

本発明の実施形態による方法では、独立した送信フィルタおよび独立した受信フィルタが使用され、送信フィルタおよび受信フィルタが、スイッチ回路を使用して同時に接続されて、従来のデュプレクサの機能を実施する。したがって、構造は単純であり、設計の難易度は小さい。さらに、アップリンクCAまたはダウンリンクCAは、少なくとも2つの周波数帯域に対応する送信ブランチおよび受信ブランチを接続することによって実施される。

第1の態様に関連して、第1の態様の第1の可能な実施態様では、送信ブランチの各々が、アイソレータまたは位相シフト回路をさらに含み、アイソレータまたは位相シフト回路が、送信フィルタとスイッチ回路との間に配置され、アイソレータまたは位相シフト回路が、送信フィルタと別の送信フィルタまたは受信フィルタとの間の相互影響を低減するために使用される。

第1の態様または第1の態様の第1の可能な実施態様に関連して、第1の態様の第2の可能な実施態様では、送信ブランチの各々が、マッチングネットワークをさらに含み、送信ブランチの各々のマッチングネットワークが、送信フィルタの少なくとも一方の側に配置され、送信ブランチの各々のマッチングネットワークが、送信フィルタのマッチング特性を一致させるために使用される。

第1の態様、第1の態様の第1の可能な実施態様、または第1の態様の第2の可能な実施態様に関連して、第1の態様の第3の可能な実施態様では、受信ブランチの各々が、マッチングネットワークをさらに含み、受信ブランチの各々のマッチングネットワークが、受信フィルタの少なくとも一方の側に配置され、受信ブランチの各々のマッチングネットワークが、受信フィルタのマッチング特性を一致させ、受信フィルタに対する送信フィルタの影響を低減するために使用される。

第1の態様または第1の態様の第1〜第3の可能な実施態様のいずれかに関連して、第1の態様の第4の可能な実施態様では、受信ブランチの各々で受信が行われる少なくとも1つの周波数帯域の量が1であり、受信フィルタが、独立したフィルタであり、Nが、Mに等しい。この設計により、異なる周波数帯域間のCAをより柔軟に実施することができる。

第1の態様または第1の態様の第1〜第3の可能な実施態様のいずれかに関連して、第1の態様の第5の可能な実施態様では、受信ブランチの各々で受信が行われる少なくとも1つの周波数帯域の量が、2以上であり、受信フィルタが、ツーインワンまたはオールインワンのフィルタである。この設計では、スイッチ回路の入力ポートの量の制限が少なく、回路基板上に占める面積が小さくて済み、このため回路設計が容易である。

第1の態様または第1の態様の第1〜第5の可能な実施態様のいずれかに関連して、第1の態様の第6の可能な実施態様では、受信フィルタの電力許容値が、送信ブランチの送信電力である。

第2の態様によれば、本発明の一実施形態は、端末デバイスであって、
変調信号を空間に放射し、空間内の電磁波を受信するように構成されるアンテナと、第1の態様または第1の態様の第1〜第6の可能な実施態様のいずれかによる無線周波数フロントエンドであって、出力ポートが、アンテナに接続される、無線周波数フロントエンドと、L個の入力ポートと送信ブランチとの間の接続ステータスおよびL個の入力ポートと受信ブランチとの間の接続ステータスを制御するように構成されるコントローラと
を含む、端末デバイスを提供する。

第3の態様によれば、本発明の一実施形態は、第2の態様による端末デバイスに適用されるキャリアアグリゲーション方法であって、
キャリアアグリゲーションのための少なくとも2つの周波数帯域を決定するステップと、ダウンリンク・キャリアアグリゲーションにおいて、L個の入力ポートを制御して、少なくとも2つの周波数帯域に対応する受信ブランチと、少なくとも2つの周波数帯域の一方に対応する送信ブランチとを同時に接続するステップと、アップリンク・キャリアアグリゲーションにおいて、L個の入力ポートを制御して、少なくとも2つの周波数帯域に対応する送信ブランチと、少なくとも2つの周波数帯域の一方に対応する受信ブランチとを同時に接続するステップと
を含む、キャリアアグリゲーション方法を提供する。

第3の態様に関連して、第3の態様の第1の可能な実施態様では、キャリアアグリゲーションのための少なくとも2つの周波数帯域を決定するステップが、ネットワーク側デバイスから受信した指示情報に従って少なくとも2つの周波数帯域を決定するステップであって、指示情報が、少なくとも2つの周波数帯域を示すために使用される、ステップを含む。

第3の態様の第1の可能な実施態様に関連して、第3の態様の第2の可能な実施態様では、指示情報が、少なくとも2つの周波数帯域の主周波数帯域（primary frequency band）を示すためにさらに使用され、少なくとも2つの周波数帯域の一方が、主周波数帯域である。

本発明の一実施形態による無線周波数フロントエンドの構成図である。 本発明の一実施形態による無線周波数フロントエンドの詳細な構成図である。 本発明の一実施形態による別の無線周波数フロントエンドの構成図である。 本発明の一実施形態によるさらに別の無線周波数フロントエンドの構成図である。 本発明の一実施形態による端末デバイスの概略アーキテクチャ図である。 本発明の一実施形態によるキャリアアグリゲーション方法のフローチャートである。

本発明の実施形態は、キャリアアグリゲーションを実施する無線周波数フロントエンドを設計することは困難であるという従来技術の問題を解決するために、無線周波数フロントエンド、端末デバイス、およびキャリアアグリゲーション方法を提供する。

本発明の実施形態の目的、技術的解決策、および利点をより明確にするために、以下では、本発明の実施形態の添付図面を参照しながら本発明の実施形態の技術的解決策を説明する。

この明細書中の用語「および／または」は、互いに関連付けられる対象を説明するための関連関係のみを説明し、3つの関係が存在し得ることを表す。例えば、Aおよび／またはBは、以下の3つのケース、すなわち、Aのみが存在するケース、AおよびBの両方が存在するケース、Bのみが存在するケースを表すことができる。さらに、この明細書中の記号「／」は、一般に、互いに関連付けられる対象間の「または」関係を示す。

図1を参照すると、図1は、本発明の一実施形態による無線周波数フロントエンドの構成図である。無線周波数フロントエンドは、第1の送信ブランチから第Mの送信ブランチまでのP個の送信ブランチと、第1の受信ブランチから第Nの受信ブランチまでのN個の受信ブランチと、スイッチ回路とを含む。Mは2以上の整数であり、Pは1以上かつM以下の整数であり、Nは1以上かつM以下の整数である。

各送信ブランチは、M個の異なる周波数帯域のうちの少なくとも1つのキャリア変調信号を送信するように構成される少なくとも1つの送信フィルタを含む。送信フィルタはバンドパスフィルタである。送信フィルタによってキャリアが通過することを許される周波数帯域は、送信ブランチで送信が行われるキャリアに対応する周波数帯域と一致する。図1に示すように、第1の送信ブランチは1つの送信フィルタを含み、この送信フィルタは第1の周波数帯域のキャリアを通過させる。したがって、第1の送信ブランチは、第1の周波数帯域のキャリア変調信号を送信するために使用される。同様に、第2の送信ブランチは、第2の周波数帯域のキャリアのみを通過させる送信フィルタを含む。第Mの送信ブランチは、第Mの周波数帯域のキャリアのみを通過させる送信フィルタを含む。第1の周波数帯域〜第Mの周波数帯域は互いに異なる。もちろん、第1の送信ブランチは、代替的に、第1の周波数帯域および第2の周波数帯域に対応するツーインワン（two−in−one）の送信フィルタを含んでもよい。その結果、第1の送信ブランチは、第1の周波数帯域のキャリアおよび第2の周波数帯域のキャリアを通過させる。P個の送信ブランチが送信を行う周波数帯域の総量はMである。

したがって、各送信フィルタが独立したフィルタである場合、PはMに等しい。受信フィルタがオールインワン（all−in−one）のフィルタおよび／またはツーインワンのフィルタを含む場合、PはM未満である。送信フィルタがMインワン（M−in−one）のフィルタである場合、Pは1に等しい。

2つの異なる周波数帯域は、2つの周波数帯域によってカバーされる周波数の範囲が重ならないことを示すが、2つの周波数帯域によってカバーされる周波数の幅は同じであっても異なってもよいことに留意されたい。例えば、第1の周波数帯域の周波数範囲は780MHz〜800MHzであり、周波数幅は20MHzである。第2の周波数帯域の周波数範囲は960MHz〜980MHzであり、周波数幅は20MHzである。

各受信ブランチは、M個の異なる周波数帯域のうちの少なくとも1つのキャリア変調信号を受信するように構成される受信フィルタを含む。受信フィルタもバンドパスフィルタである。受信ブランチに含まれる受信フィルタが独立した受信フィルタである場合、受信ブランチは、1つの周波数帯域のみのキャリア変調信号を受信することができる。受信ブランチに含まれる受信フィルタがツーインワンまたはオールインワンのフィルタである場合、受信ブランチは、少なくとも2つの周波数帯域のキャリア変調信号を受信することができる。したがって、受信フィルタによってキャリアが通過することを許される周波数帯域は、受信ブランチがキャリア変調信号を受信する周波数帯域と一致する。例えば、図1を参照すると、第1の受信ブランチに含まれる受信フィルタは、独立した受信フィルタである。したがって、第1の受信ブランチは、第1の周波数帯域のキャリア変調信号のみを受信し、この受信フィルタは、第1の周波数帯域のキャリア変調信号のみを通過させる。第2の受信ブランチに含まれるフィルタが、第2の周波数帯域および第3の周波数帯域に対応するツーインワンのフィルタである場合、第2の受信ブランチは、第2の周波数帯域のキャリア変調信号および第3の周波数帯域のキャリア変調信号を受信することができる。ツーインワンのフィルタの一方のフィルタは、第2の周波数帯域のキャリア変調信号を通過させ、ツーインワンのフィルタの他方のフィルタは、第3の周波数帯域のキャリア変調信号を通過させる。

したがって、各受信フィルタが独立したフィルタである場合、NはMに等しい。受信フィルタがオールインワンのフィルタおよび／またはツーインワンのフィルタを含む場合、NはM未満である。受信フィルタがMインワンのフィルタである場合、Nは1に等しい。

ツーインワンのフィルタまたはオールインワンのフィルタは、1つのモジュールにパッケージ化された2つ以上の独立したフィルタであることに留意されたい。

スイッチ回路は、L個の入力ポートおよび少なくとも1つの出力ポートを有する。L個の入力ポートは、少なくとも2つの周波数帯域のキャリアアグリゲーションを実施するために、P個の送信ブランチの送信ブランチとN個の受信ブランチの受信ブランチとを同時に接続するために使用され、その場合、送信ブランチと受信ブランチは同じ周波数帯域に対応する。Lの量は、実際の要求に従って決定される。例えば、各受信ブランチに含まれる受信フィルタが独立したフィルタである場合、受信ブランチの量もMである。M個の周波数帯域のアップリンク・キャリアアグリゲーションを実施するためには、P個の送信ブランチと1つの受信ブランチを同時に接続する必要がある。この場合、スイッチ回路は少なくともP＋1個の入力ポートを有する。別の例では、Mは3以上である。しかしながら、実際の要求によっては、2つの周波数帯域のみのキャリアアグリゲーションを実施する必要があり得る。したがって、2つの周波数帯域のダウンリンク・キャリアアグリゲーションを実施する必要があり、2つの周波数帯域に対応するツーインワンの受信フィルタが使用される場合、2つの周波数帯域のうちの一方の送信ブランチのみと、ツーインワンの受信フィルタの対応する受信ブランチとを同時に接続する必要がある。この場合、スイッチ回路は2つの入力ポートを有すればよい。実際の使用において、アグリゲートされるキャリアのその後の量の拡張を容易にするために、スイッチ回路の入力ポートの量はM＋Nよりも大きくなるように設計されてもよい。

少なくとも1つの出力ポートは、アンテナまたはアンテナのバックエンド回路に接続される。2つの出力ポートがある場合、2つの出力ポートは、例えばスイッチ回路またはダイプレクサ回路を使用してアンテナまたはアンテナのバックエンド回路に接続される。

実際の使用において、スイッチ回路はSkyworks SolutionsのSKY13492−21スイッチを使用してもよい。このスイッチは16個の入力ポートと1つの出力ポートを有し、したがって、このスイッチはSP16T（単極十六投（single−pole sixteen−throw））スイッチとも呼ばれている。代替的に、Skyworks SolutionsのSKY13535−11スイッチを使用してもよい。このスイッチは21個の入力ポートと2つの出力ポートを有し、したがって、このスイッチはDP21T（双極二十一投（double−pole twenty one−throw））スイッチとも呼ばれている。

上記の説明から、本発明のこの実施形態では、独立した送信フィルタおよび独立した受信フィルタが使用され、送信フィルタおよび受信フィルタが、スイッチ回路を使用して同時に接続されて、従来のデュプレクサの機能を実施することが分かる。したがって、構造は単純であり、設計の難易度は小さい。さらに、アップリンクCAまたはダウンリンクCAは、少なくとも2つの周波数帯域に対応する送信ブランチおよび受信ブランチを接続することによって実施される。このため、本発明のこの実施形態の無線周波数フロントエンドは、CAを実施することができ、また、1つの周波数帯域のみに対応する送信ブランチおよび受信ブランチを接続することによってシングルキャリアのデータ送信を実施することもできる。したがって、本発明のこの実施形態の無線周波数フロントエンドは、シングルキャリア送信およびCA送信の両方をサポートすることができる。

任意選択で、図1に示すように、この実施形態の無線周波数フロントエンドは、無線周波数集積回路（英語：Radio Frequency Integrated Circuit、略してRFIC）をさらに含んでもよい。もちろん、実際の使用において、RFICと無線周波数フロントエンドは独立したコンポーネントであってもよい。RFICは、キャリアのアップリンクデータを変調してキャリア変調信号を生成し、受信したキャリア変調信号を復調してダウンリンクデータを取得するように構成される。

次に、図2を参照すると、図2は、本発明の一実施形態による無線周波数フロントエンドのより詳細な構成図である。図2に示すように、各送信ブランチは、アイソレータまたは位相シフト回路をさらに含む。アイソレータまたは位相シフト回路は、送信フィルタとスイッチ回路との間に配置される。アイソレータまたは位相シフト回路を追加した後で、スイッチ回路を使用して2つの送信フィルタを、または1つの送信フィルタと2つの受信フィルタを同時に接続すると、1つの送信フィルタ、アイソレータまたは位相シフト回路、およびスイッチ回路から他の送信フィルタまたは受信フィルタへのインピーダンスは、開回路状態のインピーダンスとなる。逆についても、原理は同じである。アイソレータまたは位相シフト回路を追加することにより、送信フィルタと別の送信フィルタとの間の相互影響または送信フィルタと受信フィルタとの間の相互影響を低減することができる。

同様に、各送信ブランチは、受信フィルタとスイッチ回路との間に配置されるアイソレータまたは位相シフト回路をさらに含む。アイソレータまたは位相シフト回路は、受信フィルタと別の受信フィルタとの間の相互影響または受信フィルタと送信フィルタとの間の相互影響を低減するために使用される。

任意選択で、各送信ブランチは、マッチングネットワーク（英語：Matching Network、略してMN）をさらに含む。MNは、送信フィルタの少なくとも一方の側に配置される。例えば、MNは、送信フィルタとRFICとの間、またはスイッチ回路と送信フィルタとの間、または両側に配置されてもよい。送信ブランチのMNは、送信フィルタのマッチング特性を一致させるために使用される。具体的には、送信ブランチのマッチングネットワークは、送信フィルタのインピーダンス特性を調整して、このインピーダンス特性を、RFICが要求するインピーダンス特性と完全に一致させ、最適な送信効果を達成することができる。

任意選択で、各受信ブランチは、受信フィルタの少なくとも一方の側に配置されるMNをさらに含む。例えば、MNは、受信フィルタとRFICとの間、またはスイッチ回路と受信フィルタとの間、または両側に配置されてもよい。受信ブランチのMNは、受信フィルタのマッチング特性を一致させるために使用される。同様に、受信ブランチのマッチングネットワークは、受信フィルタのインピーダンス特性を調整して、インピーダンスを、RFICが要求するインピーダンス特性と完全に一致させ、最適な送信効果を達成することができる。

任意選択で、各送信ブランチは、電力増幅器（英語：Power Amplifier、略してPA）をさらに含む。PAは、RFICと送信フィルタとの間に配置されるか、または任意選択でRFICとMNとの間に配置される（図2に示すように）。PAは、必要な送信電力を得るために、RFICによって変調されたキャリア変調信号に対して電力増幅を行う。

上記の例は、送信ブランチおよび受信ブランチの可能な構成を説明している。実際の使用において、送信ブランチおよび受信ブランチは、CAが影響を受けなければ、別のコンポーネントをさらに含んでもよい。

任意選択で、チャネル全体の信頼性要求を満たすために、送信ブランチの送信フィルタの電力許容値は、送信ブランチの送信電力要求を満たす必要がある。例えば、第1の送信ブランチの送信電力が50ワット（W）に達する必要がある場合、第1の送信ブランチに対応する送信フィルタの電力許容値は50Wに達する必要がある。

以下では、本発明の一実施形態における無線周波数フロントエンドの実施プロセスを説明するために、2つの具体例を使用する。

図3を参照すると、この実施形態では、Mは2であると想定されている。M個の周波数帯域は、B1周波数帯域およびB3周波数帯域である。B1周波数帯域のシングルキャリアの場合、スイッチ回路の入力ポートは、B1周波数帯域に対応する第1の送信ブランチおよび第1の受信ブランチに別々に同時に接続される。一方、B3周波数帯域のシングルキャリアの場合、スイッチ回路の入力ポートは、B3周波数帯域に対応する第2の送信ブランチおよび第1の受信ブランチに別々に同時に接続される。基地局が、B1周波数帯域が主周波数帯域であり、B1周波数帯域およびB3周波数帯域がダウンリンクCA用であることを示す指示情報を端末デバイスに送るとき、スイッチ回路の入力ポートは、第1の送信ブランチおよび第1の受信ブランチに別々に同時に接続されると想定されている。別の例では、基地局が、B1周波数帯域が主周波数帯域であり、B1周波数帯域およびB3周波数帯域がアップリンクCA用であることを示す指示情報を端末デバイスに送るとき、スイッチ回路の入力ポートは、第1の送信ブランチ、第2の送信ブランチ、および第1の受信ブランチに別々に同時に接続されると想定されている。

端末デバイスは、主周波数帯域であるB周波数帯域で動作し、B1周波数帯域およびB3周波数帯域は、ダウンリンクCA用である。B1周波数帯域およびB3周波数帯域に対応するツーインワンの受信フィルタと比較して、B1周波数帯域に対応する送信フィルタは、B1周波数帯域およびB3周波数帯域の受信周波数帯域範囲において開回路状態、すなわち高インピーダンス状態にあり、また、B1周波数帯域に対応する送信フィルタと比較して、B1周波数帯域およびB3周波数帯域に対応するツーインワンの受信フィルタは、B1周波数帯域の送信周波数帯域範囲において開回路状態、すなわち高インピーダンス状態にある。送信チャネルと受信チャネルが互いに干渉しないようにするために、アイソレータが受信ブランチに追加される。さらに、B1周波数帯域に対応する送信フィルタは、B1周波数帯域およびB3周波数帯域の受信周波数帯域範囲において、開回路状態または高インピーダンス状態に近似するスミスチャートインピーダンス特性を有するように設計されるべきである。このように、B1周波数帯域に対応する送信フィルタとB3周波数帯域に対応する送信フィルタが同時に接続されるとき、送信フィルタは、高インピーダンス状態または開回路状態になるため、B1周波数帯域に対応する送信フィルタによって送信された信号が、B3周波数帯域に対応する送信フィルタを通過するときに、信号エネルギーの漏れおよび相互影響は生じない。同様に、B1周波数帯域およびB3周波数帯域に対応するツーインワンの受信フィルタは、B1周波数帯域およびB3周波数帯域の送信周波数範囲で高インピーダンス状態または開回路状態になるように設計されるべきである。

さらに図4を参照すると、この実施形態では、Mは3であると想定されている。M個の周波数帯域は、それぞれB1周波数帯域、B3周波数帯域、およびB7周波数帯域である。B1周波数帯域のシングルキャリアの場合、スイッチ回路の入力ポートは、B1周波数帯域に対応する第1の送信ブランチおよび第1の受信ブランチに別々に同時に接続される。一方、B3周波数帯域のシングルキャリアの場合、スイッチ回路の入力ポートは、B3周波数帯域に対応する第2の送信ブランチおよび第1の受信ブランチに別々に同時に接続される。B7周波数帯域のシングルキャリアの場合、スイッチ回路の入力ポートは、B7周波数帯域に対応する第3の送信ブランチおよび第2の受信ブランチに別々に同時に接続される。基地局が、B1周波数帯域が主周波数帯域であり、B1周波数帯域およびB3周波数帯域がダウンリンクCA用であることを示す指示情報を端末デバイスに送るとき、スイッチ回路の入力ポートは、第1の送信ブランチおよび第1の受信ブランチに別々に同時に接続されると想定されている。別の例では、基地局が、B1周波数帯域が主周波数帯域であり、B1周波数帯域およびB3周波数帯域がアップリンクCA用であることを示す指示情報を端末デバイスに送るとき、スイッチ回路の入力ポートは、第1の送信ブランチ、第2の送信ブランチ、および第1の受信ブランチに別々に同時に接続されると想定されている。基地局が、B7周波数帯域が主周波数帯域であり、B3周波数帯域およびB7周波数帯域がダウンリンクCA用であることを示す指示情報を端末デバイスに送るとき、スイッチ回路の入力ポートは、第3の送信ブランチおよび第2の受信ブランチに別々に同時に接続されると想定されている。

次に、図5を参照すると、図5は、本発明の一実施形態による端末デバイスの構成図である。例えば、端末デバイスは、携帯電話（もしくは「セルラー」電話と呼ばれる）または携帯端末を備えたコンピュータであってもよい。例えば、端末デバイスは、無線アクセスネットワークと音声および／またはデータを交換する携帯型、ポケットサイズ、ハンドヘルド型、コンピュータ内蔵型、または車載型のモバイル装置（パーソナル・コミュニケーション・サービス（英語：Personal Communication Service、略してPCS）電話、コードレス電話、セッション開始プロトコル（英語：Session Initiation Protocol、略してSIP）電話セット、ワイヤレス・ローカル・ループ（英語：Wireless Local Loop、略してWLL）ステーション、またはパーソナル・デジタル・アシスタント（英語：Personal Digital Assistant、略してPDA）など）であってもよい。ワイヤレス端末デバイスは、システム、加入者ユニット（Subscriber Unit）、加入者局（Subscriber Station）、移動局（Mobile Station）、移動局（Mobile）、遠隔局（Remote Station）、遠隔端末（Remote Terminal）、アクセス端末（Access Terminal）、ユーザ端末（User Terminal）、ユーザエージェント（User Agent）、またはユーザ機器（User Device or User Equipment）と呼ばれる場合もある。

端末デバイスは、アンテナ10と、無線周波数フロントエンド20と、コントローラ30と、プロセッサ40と、メモリ50と、ユーザ入力モジュール60とを含む。図5は、様々なコンポーネントを有する端末デバイスを示す。しかしながら、この図に示されているすべてのコンポーネントを実施する必要があるわけではないことを理解されたい。より多くのまたはより少ないコンポーネントを代替的に実施してもよい。さらに、コンポーネント間の構造は、バス構造であってもよいし、スター構造などの別の構造であってもよい。これは、本発明では特に限定されない。

アンテナ10は、アンテナエンティティおよびアンテナのバックエンド回路を含んでもよい。もちろん、アンテナ10は単にアンテナエンティティであってもよい。

アンテナ10は、キャリア変調信号を空間に放射し、空間内の電磁波を受信するように構成される。

無線周波数フロントエンド20は、上記の無線周波数フロントエンドのいずれか1つであってもよい。無線周波数フロントエンド20のスイッチ回路の入力ポートは、アンテナ10に接続される。

コントローラ30は、無線周波数フロントエンド20内のスイッチ回路のL個の入力ポートと送信ブランチとの間の接続ステータスおよび無線周波数フロントエンド20内のスイッチ回路のL個の入力ポートと受信ブランチとの間の接続ステータスを制御するように構成される。

任意選択で、コントローラ30は、基地局によって送られる指示情報に従って、L個の入力ポートと送信ブランチとの間の接続ステータスおよびL個の入力ポートと受信ブランチとの間の接続ステータスを制御する。

実際の使用において、コントローラ30は、端末デバイス自体の決定に従って、L個の入力ポートと送信ブランチとの間の接続ステータスおよびL個の入力ポートと受信ブランチとの間の接続ステータスをさらに制御してもよい。

任意選択で、コントローラ30は、独立したコントローラであってもよいし、スイッチ回路に組み込まれてもよいし、プロセッサ40と一体化されてもよい。

任意選択で、プロセッサ40は、汎用の中央処理装置もしくは特定用途向け集積回路（英語：Application Specific Integrated Circuit、略してASIC）、またはプログラム実行を制御するために使用される1つ以上の集積回路、またはフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（英語：Field Programmable Gate Array、略してFPGA）を使用して開発されたハードウェア回路であってもよい。

任意選択で、プロセッサ40は、端末デバイスの動作全体を概ね制御する。例えば、プロセッサ40は、音声通話、データ通信、および映像通話などに関する制御および処理を実行する。

任意選択で、メモリ50は、プロセッサ40によって実行される処理動作および制御動作のためのソフトウェアプログラムを格納してもよく、出力データまたは出力されるデータ（電話帳、メッセージ、静止画像、および映像など）を長時間にわたって格納してもよい。メモリ50は、タッチスクリーンをタッチしたときに様々なモードで出力される振動およびオーディオ信号のデータをさらに格納してもよい。

メモリ50は、読み出し専用メモリ（英語：Read Only Memory、略してROM）、ランダム・アクセス・メモリ（英語：Random Access Memory、略してRAM）、または磁気ディスクメモリのうちの1つ以上を含んでもよい。1つ以上のメモリ50が存在する。

ユーザ入力モジュール60は、端末デバイスの様々な動作を制御するために、ユーザが入力するコマンドに従ってデータを生成してもよい。ユーザ入力モジュール60は、ユーザが様々な種類の情報を入力することを可能にし、キーボード、タッチパッド、スクロールホイール、またはジョイスティックのうちの1つ以上を含んでもよい。タッチパッドがディスプレイ上に層状に重ねられるとき、タッチスクリーンが形成され得る。

次に、図6を参照すると、図6は、図5に示した端末デバイスまたは同様の端末デバイスで実施されるキャリアアグリゲーション方法のフローチャートである。本方法は、以下のステップを含む。

ステップ101：キャリアアグリゲーションのための少なくとも2つの周波数帯域を決定する。

ステップ102：ダウンリンク・キャリアアグリゲーションにおいて、L個の入力ポートを制御して、少なくとも2つの周波数帯域に対応する受信ブランチと、少なくとも2つの周波数帯域の一方に対応する送信ブランチとを同時に接続する。

ステップ103：アップリンク・キャリアアグリゲーションにおいて、L個の入力ポートを制御して、少なくとも2つの周波数帯域に対応する送信ブランチと、少なくとも2つの周波数帯域の一方に対応する受信ブランチとを同時に接続する。

任意選択で、ステップ101は、ネットワーク側デバイスから受信した指示情報に従って少なくとも2つの周波数帯域を決定するステップであって、指示情報が、少なくとも2つの周波数帯域を示すために使用される、ステップを含む。このステップは、コントローラ30によって実行されてもよい。

例えば、無線周波数フロントエンド20は、図4に示した構造を使用する。現在の端末デバイスがシングルキャリアモードで動作しており、B1周波数帯域のキャリアを使用しているとしよう。したがって、基地局は、B1周波数帯域のキャリアを使用して端末デバイスに指示情報を送ることができる。指示情報は、B1周波数帯域およびB3周波数帯域がダウンリンクCAに使用されることを示す。端末デバイスのプロセッサ40またはコントローラ30は、指示情報を解析して、B1周波数帯域およびB3周波数帯域をダウンリンクCAに使用する必要があることを知る。したがって、コントローラ30は、スイッチ回路の入力ポートを制御して、B1周波数帯域およびB3周波数帯域に対応する第1の受信ブランチと第1の送信ブランチまたは第2の送信ブランチとを同時に接続する。

具体的には、第1の送信ブランチまたは第2の送信ブランチのどちらかが選択され得る。代替的に、ステップ101において、指示情報は、少なくとも2つの周波数帯域における主周波数帯域をさらに示し、同時に接続される送信ブランチが、主周波数帯域に対応する送信ブランチであってもよい。この例において、B1周波数帯域が主周波数帯域として示される場合、同時に接続されたブランチは、第1の受信ブランチおよび第1の送信ブランチである。

指示情報が、B1周波数帯域およびB3周波数帯域がアップリンクCAに使用されることを示す場合、コントローラ30は、スイッチ回路の入力ポートを制御して、B1周波数帯域に対応する第1の送信ブランチ、B3周波数帯域に対応する第2の送信ブランチ、およびB1周波数帯域またはB3周波数帯域に対応する受信ブランチを同時に接続する。具体的には、B1周波数帯域に対応する受信ブランチまたはB3周波数帯域に対応する受信ブランチのどちらかが選択され得る。代替的に、受信ブランチは、指示情報の主周波数帯域に従って選択されてもよい。例えば、B1周波数帯域が主周波数帯域として示される場合、B1周波数帯域に対応する受信ブランチが同時に接続される必要がある。図4に示した例では、B1周波数帯域およびB3周波数帯域に対応するツーインワンの受信フィルタが使用されており、対応する受信ブランチは第1の受信ブランチである。したがって、最終的に同時に接続されるブランチは、第1の送信ブランチ、第2の送信ブランチ、および第1の受信ブランチである。

実際の使用において、ステップ101は、別の実施態様を有してもよい。具体的には、ステップ101は、実際の要求に従って少なくとも2つの周波数帯域を決定するステップを含む。例えば、現在の端末デバイスが送信する必要があるデータが大きい場合、アップリンクCAを行う必要があることが決定され、次に、アップリンクCAに使用される周波数帯域が、必要な送信帯域幅に従って決定される。他のステップは、ネットワーク側デバイスが指示情報を送信する場合と同様であり、詳細は再度説明しない。

この明細書の基地局またはネットワーク側デバイスは、グローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーションズ（英語：Global System of Mobile communication、略してGSM（登録商標））または符号分割多元接続（英語：Code Division Multiple Access、略してCDMA）システムのトランシーバ基地局（英語：Base Transceiver Station、略してBTS）、または広帯域符号分割多元接続（英語：Wideband Code Division Multiple Access、略してWCDMA（登録商標））システムのノードB（英語：NodeB、略してNB）、またはロング・ターム・エボリューション（英語：Long Term Evolution、略してLTE）システムの進化型ノードB（英語：Evolved Node B、略してeNBまたはeNodeB）、または中継局もしくはアクセスポイント、または将来の5Gネットワークの基地局であってもよい。これは、この明細書では限定されない。

当業者は、本発明の実施形態が、方法、システム、またはコンピュータプログラム製品として提供され得ることを理解すべきである。したがって、本発明は、ハードウェアのみの実施形態、ソフトウェアのみの実施形態、またはソフトウェアとハードウェアとを組み合わせた実施形態の形態を使用することができる。さらに、本発明は、コンピュータ使用可能プログラムコードを含む1つ以上のコンピュータ使用可能記憶媒体（ディスクメモリ、CD−ROM、および光メモリなどを含むが、これらに限定されない）で実施されるコンピュータプログラム製品の形態を使用することができる。

本発明は、本発明の実施形態による方法、デバイス（システム）、およびコンピュータプログラム製品のフローチャートおよび／またはブロック図を参照して説明されている。フローチャートおよび／またはブロック図の各プロセスおよび／または各ブロックならびにフローチャートおよび／またはブロック図のプロセスおよび／またはブロックの組み合わせを実施するためにコンピュータプログラム命令を使用することができることを理解されたい。これらのコンピュータプログラム命令は、マシンを作るために汎用コンピュータ、専用コンピュータ、組み込みプロセッサ、または任意の他のプログラマブルデータ処理デバイスのプロセッサに提供することができ、これにより、コンピュータまたは任意の他のプログラマブルデータ処理デバイスのプロセッサによって実行される命令は、フローチャートの1つ以上のプロセスおよび／またはブロック図の1つ以上のブロックにおける特定の機能を実施するための装置を作る。

これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータまたは任意の他のプログラマブルデータ処理デバイスに特定の仕方で動作するよう命令することができるコンピュータ可読メモリに格納されてもよく、これにより、コンピュータ可読メモリに格納された命令は、命令装置を含む人工物を作る。命令装置は、フローチャートの1つ以上のプロセスおよび／またはブロック図の1つ以上のブロックにおける特定の機能を実施する。

これらのコンピュータプログラム命令は、一連の動作およびステップがコンピュータまたは別のプログラマブルデバイス上で実行されるようにコンピュータまたは別のプログラマブルデータ処理デバイスにロードされ、これにより、コンピュータ実施処理が行われてもよい。したがって、コンピュータまたは別のプログラマブルデバイス上で実行される命令は、フローチャートの1つ以上のプロセスおよび／またはブロック図の1つ以上のブロックにおける特定の機能を実施するためのステップを提供する。

明らかに、当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明に対して様々な修正および変形を行うことができる。本発明は、添付の特許請求の範囲およびその均等な技術によって規定される保護範囲内に入るならば、これらの修正および変形を包含することを意図されている。

10 アンテナ
20 無線周波数フロントエンド
30 コントローラ
40 プロセッサ
50 メモリ
60 ユーザ入力モジュール

Claims (11)

1. 無線周波数フロントエンドであって、
   P個の送信ブランチであって、該送信ブランチの各々が、M個の異なる周波数帯域のうちの少なくとも1つのキャリア変調信号を送信するために使用され、前記送信ブランチの各々が、少なくとも1つの送信フィルタを備え、前記送信フィルタが、バンドパスフィルタであり、前記送信フィルタによってキャリアが通過することを許される周波数帯域が、前記送信ブランチの各々で送信が行われる前記少なくとも1つの周波数帯域と一致し、Pが、1以上かつM以下の整数であり、Mが、2以上の整数である、P個の送信ブランチと、
   N個の受信ブランチであって、該受信ブランチの各々が、前記M個の異なる周波数帯域のうちの少なくとも1つのキャリア変調信号を受信するために使用され、前記受信ブランチの各々が、少なくとも1つの受信フィルタを備え、前記受信フィルタが、バンドパスフィルタであり、前記受信フィルタによってキャリアが通過することを許される周波数帯域が、前記受信ブランチの各々で受信が行われる前記少なくとも1つの周波数帯域と一致し、Nが、1以上かつM以下の整数である、N個の受信ブランチと、
   L個の入力ポートおよび少なくとも1つの出力ポートを有するスイッチ回路であって、前記出力ポートが、アンテナまたはアンテナのバックエンド回路に接続され、前記L個の入力ポートが、前記P個の送信ブランチの送信ブランチと前記N個の受信ブランチの受信ブランチとを同時に接続するために使用され、前記送信ブランチおよび前記受信ブランチが、同じ周波数帯域に対応し、Lが、2以上の整数である、スイッチ回路と
   を備える、無線周波数フロントエンド。
2. 前記送信ブランチの各々が、アイソレータまたは位相シフト回路をさらに備え、前記アイソレータまたは前記位相シフト回路が、前記送信フィルタと前記スイッチ回路との間に配置され、前記アイソレータまたは前記位相シフト回路が、前記送信フィルタと別の前記送信フィルタまたは前記受信フィルタとの間の相互影響を低減するために使用される、請求項1に記載の無線周波数フロントエンド。
3. 前記送信ブランチの各々が、マッチングネットワークをさらに備え、前記送信ブランチの各々の前記マッチングネットワークが、前記送信フィルタの少なくとも一方の側に配置され、前記送信ブランチの各々の前記マッチングネットワークが、前記送信フィルタのマッチング特性を一致させるために使用される、請求項1または2に記載の無線周波数フロントエンド。
4. 前記受信ブランチの各々が、マッチングネットワークをさらに備え、前記受信ブランチの各々の前記マッチングネットワークが、前記受信フィルタの少なくとも一方の側に配置され、前記受信ブランチの各々の前記マッチングネットワークが、前記受信フィルタのマッチング特性を一致させるために使用される、請求項1から3のいずれか一項に記載の無線周波数フロントエンド。
5. 前記受信ブランチの各々で受信が行われる前記少なくとも1つの周波数帯域の量が1であり、前記受信フィルタが、独立したフィルタであり、Nが、Mに等しい、請求項1から4のいずれか一項に記載の無線周波数フロントエンド。
6. 前記受信ブランチの各々で受信が行われる前記少なくとも1つの周波数帯域の量が、2以上であり、前記受信フィルタが、ツーインワンまたはオールインワンのフィルタである、請求項1から4のいずれか一項に記載の無線周波数フロントエンド。
7. 前記送信フィルタの電力許容値が、前記送信ブランチの送信電力である、請求項1から6のいずれか一項に記載の無線周波数フロントエンド。
8. 端末デバイスであって、
   変調信号を空間に放射し、前記空間内の電磁波を受信するように構成されるアンテナと、
   請求項1から7のいずれか一項に記載の無線周波数フロントエンドであって、前記出力ポートが、前記アンテナに接続される、無線周波数フロントエンドと、
   前記L個の入力ポートと前記送信ブランチとの間の接続ステータスおよび前記L個の入力ポートと前記受信ブランチとの間の接続ステータスを制御するように構成されるコントローラと
   を備える、端末デバイス。
9. 請求項8に記載の端末デバイスに適用されるキャリアアグリゲーション方法であって、
   キャリアアグリゲーションのための少なくとも2つの周波数帯域を決定するステップと、
   ダウンリンク・キャリアアグリゲーションにおいて、L個の入力ポートを制御して、前記少なくとも2つの周波数帯域に対応する受信ブランチと、前記少なくとも2つの周波数帯域の一方に対応する送信ブランチとを同時に接続するステップと、
   アップリンク・キャリアアグリゲーションにおいて、前記L個の入力ポートを制御して、前記少なくとも2つの周波数帯域に対応する送信ブランチと、前記少なくとも2つの周波数帯域の一方に対応する受信ブランチとを同時に接続するステップと
   を含む、キャリアアグリゲーション方法。
10. キャリアアグリゲーションのための少なくとも2つの周波数帯域を決定する前記ステップが、
    ネットワーク側デバイスから受信した指示情報に従って前記少なくとも2つの周波数帯域を決定するステップであって、前記指示情報が、前記少なくとも2つの周波数帯域を示すために使用される、ステップ
    を含む、請求項9に記載の方法。
11. 前記指示情報が、前記少なくとも2つの周波数帯域の主周波数帯域を示すためにさらに使用され、前記少なくとも2つの周波数帯域の前記一方が、前記主周波数帯域である、請求項10に記載の方法。

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