JP6049687B2

JP6049687B2 - デュアルバンドパス・チャネル・フィルタを使用した同一バンド結合器

Info

Publication number: JP6049687B2
Application number: JP2014502587A
Authority: JP
Inventors: ツァン，ユンチ
Original assignee: アルカテル−ルーセント
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2012-03-05
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2032-03-05
Also published as: CN103620972A; US9559729B2; EP2692065B1; JP2014512131A; US20120249263A1; EP2692065A1; KR20130127526A; WO2012134727A1

Description

本明細書において開示される様々な例示の実施形態は、一般に、信号処理回路に関する。

無線中継器およびワイヤレス基地局などのデバイスは、フィルタと、ワイヤレス信号を受信し送信することができる他の構成要素との組合せを含むことができる。そのようなトランシーバは、フィーダ・シェアリング（ｆｅｅｄｅｒｓｈａｒｉｎｇ）のような機能を可能にするために、結合器を使用することができる。トランシーバは、それが同じ無線周波数（ＲＦ：ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）フィーダを使用して、基地トランシーバ局（ＢＴＳ：ｂａｓｅｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｓｔａｔｉｏｎ）またはノードＢ（ｎｏｄｅＢ）をアンテナに対して相互接続するとき、フィーダ・シェアリングを用いることができる。

様々なチャネルについてのフィーダ・シェアリングを可能にする基地局を実装することが望ましい。とりわけ、複数のチャネルを搬送することができる同一バンド結合器を実装することが望ましい。

様々なチャネルについてのフィーダ・シェアリングを可能にする基地局を実装することが望ましい。とりわけ、複数のチャネルを搬送することができる同一バンド結合器を実装することが望ましい。そのような構成は、複数のキャリアが、単一のアンテナを共用しているときに、有用になる。

様々な例示の実施形態についての簡単な概要が、提示される。いくつかの簡略化および省略化が、以下の概要において行われる可能性があり、この概要は、様々な例示の実施形態のいくつかの態様を強調し、紹介することを意図しているが、本発明の範囲を限定することは意図していない。当業者が、本発明の概念を作成し、使用することを可能にするのに適切な好ましい例示の実施形態についての詳細な説明が、後節において続く。

様々な実施形態は、［請求項１］に関連していることができる。

様々な実施形態は、［請求項１２］にも関連していることができる。

このようにして、様々な例示の実施形態が、デュアルバンドパス・チャネル・フィルタを使用した同一バンド結合器を可能にすることは、明らかなはずである。特に、複数の受信キャリア信号および送信キャリア信号のためのデュアルバンドパス・フィルタを使用することにより、挿入損失が、最小にされ得るとともに、伝送零点（ｚｅｒｏｅｓ）を追加することにより他の周波数のより良い除去が可能になる。

様々な例示の実施形態をより良く理解するために、参照が、添付の図面に対して行われる。

例示の同一バンド結合器の回路図である。例示の３チャネルの同一バンド結合器についての設計を示す図である。例示の３チャネルの同一バンド結合器についての別の設計を示す図である。例示の同一バンド結合器についての周波数応答を示すグラフである。例示の同一バンド結合器についての周波数応答を示すグラフである。

次に、同様の参照番号が、同様の構成要素またはステップのことを意味する図面を参照すると、様々な例示の実施形態の広範な態様が、開示されている。

図１は、例示の同一バンド結合器の回路図を示している。同一バンド結合器１００は、アンテナ１０１と、結合要素１０２と、デュアルバンドパス・フィルタ１１３、１１５、１１７と、基地トランシーバ局（ＢＴＳ）構成要素１２３、１２５、１２７とを含むことができる。同一バンド結合器１００は、複数チャネルの信号を処理することができる、ワイヤレス基地局デバイスまたはトランシーバなどのデバイスの中の構成要素とすることができる。

例えば、例示的な実施形態においては、同一バンド結合器１００は、アンテナ１０１と、複数のＢＴＳ構成要素１２３〜１２７との間で受け渡される３つの別個のチャネルの受信（ＲＸ）および送信（ＴＸ）の周波数を処理する３つのデュアルバンドパス・フィルタ１１３〜１１７を含んでいる。処理されるチャネルのうちの各チャネルは、１対のＲＸ信号とＴＸ信号とを含むことができる。例えば、同一バンド結合器１００は、フィーダ・シェアリングを実施するために使用することができ、このフィーダ・シェアリングにより、通信システムが、同じ無線周波数（ＲＦ）フィーダを使用してＢＴＳ構成要素１２３〜１２７をアンテナ１０１に対して相互接続することが可能になる。

同一バンド結合器１００は、ワイヤレス通信システムにおける構成要素とすることができ、ワイヤレス通信システム内で使用されるプロトコルに基づいて動作するように構成され得る。ワイヤレス通信システムは、例えば、ターゲット周波数を取り囲む別個のアップリンク（すなわち、ＴＸ）およびダウンリンク（すなわち、ＲＸ）の周波数帯域を使用したＧＳＭ（登録商標，以下同）（移動通信用グローバル・システム）プロトコル、ＵＭＴＳ（ユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーションズ・システム）プロトコル、または類似したワイヤレス通信のプロトコルを使用することができる。ワイヤレス通信システムが、チャネルについての９００ＭＨｚの周波数帯域を使用したＧＳＭプロトコルを使用するときに、デュアルバンドパス・フィルタ１１３は、例えば、およそ８９０ＭＨｚを中心とするＲＸ周波数帯域を処理することができるが、ＴＸ周波数帯域は、およそ９１０ＭＨｚを中心とすることができる。

アンテナ１０１は、電磁波を送信し、かつ／または受信することができるトランスデューサを備えることができる。アンテナ１０１は、電磁波を１つまたは複数の信号へと変換することができる１つまたは複数の導体を備えることができる。いくつかの実施形態においては、変換された電気信号は、複数のチャネルの組合せを含むことができ、複数のチャネルのそれぞれは、別個のＲＸ信号とＴＸ信号とを含む。例えば、アンテナ１０１は、入来する無線波を収集し、無線波を電流へと変換し、電流を結合器１００の中の他の構成要素へと伝達するフィード・アンテナを備えることができる。いくつかの実施形態においては、フィード・アンテナは、結合要素１０２を含むこともできる。当業者なら、同一バンド結合器１００などのトランシーバのためのアンテナ１０１を実装するために必要とされる構成要素について認識しているはずである。

結合要素１０２は、アンテナ１０１と、複数のフィルタ１１３〜１１７との間で信号を伝達することができる構成要素を含むことができる。結合要素１０２は、例えば、伝送線路を含むことができる。他の実施形態においては、結合要素１０２は、さらに、共振器など、他の構成要素を含むこともできる。例えば、いくつかの実施形態においては、結合要素１０２は、さらに、同軸空洞共振器を備えることもできる。

フィルタ１１３、１１５、１１７は、複数の帯域の電気信号を処理することができるデュアルバンドパス・フィルタを備えることができる。例えば、例示的な実施形態においては、デュアルバンドパス・フィルタ１１３〜１１７のそれぞれは、１対の別個のＲＸチャネルとＴＸチャネルとを含む結合された信号を含むチャネルを処理することができる。フィルタ１１３〜１１７のそれぞれは、保護帯域が、高い通過帯域から低い通過帯域を分離した、チャネル内のＲＸチャネルおよびＴＸチャネルについての別個の通過帯域を含むことができる。フィルタ１１３〜１１７は、５０Ｗを上回る信号または１００Ｗさえも上回る信号などの高パワー信号を取り扱うことができる。例えば、デュアルバンドパス・フィルタ１１３〜１１７は、５００Ｗより高いパワーを有する結合信号を取り扱うことができる。

フィルタ１１３〜１１７のそれぞれは、極と零点とを有するように設計され得る。同様に、デュアルバンドパス・フィルタ１１３〜１１７のそれぞれは、それらのそれぞれのストップ帯域内の１つまたは複数の伝送零点を含むように設計され得る。伝送零点は、入力と出力との間の信号伝達が、停止される場合の周波数である。フィルタ１１３の通過帯域内に位置する伝送零点は、フィルタが、正しく信号を処理しないようにすることもあるが、デュアルバンドパス・フィルタ１１３のストップ帯域内の伝送零点は、例えば、ストップ帯域周波数を送信する際に消費されるエネルギーを低下させ、ストップ帯域内の周波数の除去を増大させる可能性がある。

デュアルバンドパス・フィルタ１１３〜１１７のそれぞれは、特徴的な挿入損失を有する可能性もある。挿入損失は、伝送線路の中にデバイスを挿入することに起因した信号パワーの損失として規定されることもある。これは、減衰に関連している可能性があり、入力デバイスによって配送されるパワーと、出力デバイスによって受信されるパワーとの比率に基づいたものとすることができる。デュアルバンドパス・フィルタ１１３〜１１７の挿入損失は、デュアルバンドパス・フィルタ１１３〜１１７を備える回路の物理的特性に基づいたものとすることができる。例えば、いくつかの実施形態においては、デュアルバンドパス・フィルタ１１３〜１１７の物理的特性は、シングル・バンドパス・フィルタの物理的特性に類似している可能性があり、その結果、１つのデュアルバンドパス・フィルタ、または１つのシングル・バンドパス・フィルタのいずれかの追加は、同一バンド結合器１００内で同じ挿入損失を引き起こすことになる。

基地トランシーバ局（ＢＴＳ）１２３、１２５、１２７は、モバイル・デバイスなどのユーザ機器（ＵＥ：ｕｓｅｒｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）と、ワイヤレス通信システムとの間のワイヤレス通信を可能にするハードウェアを備えることができる。ＢＴＳ１２３〜１２７のタイプは、システムによって使用されているワイヤレス通信プロトコルに基づいたものとすることができる。例えば、ＢＴＳ１２３〜１２７は、通信システムが、ＧＳＭを使用するときに、同一バンド結合器１００において使用されることもある。他の実施形態においては、ＢＴＳ１２３〜１２７は、ＵＭＴＳプロトコルを使用するワイヤレス通信システムのための類似した目的の役に立つ、複数の「ノードＢ」デバイスなど、類似したハードウェアを備えることができる。いくつかの実施形態においては、ＢＴＳ１２３〜１２７は、電力増幅器、制御機能、ベースバンド・レシーバ・ユニット（ＢＢｘｘ）、ワイヤレス信号を制御し、ワイヤレス通信システム内の他のデバイスと通信するために使用される類似した部品などの構成要素を含むことができる。いくつかの実施形態においては、ＢＴＳ１２３〜１２７のそれぞれは、特定のチャネルについての信号を動作させ、制御するように構成され得る。そのような例においては、同一バンド結合器１００は、複数のＢＴＳ１２３〜１２７を使用して、より広い範囲の動作周波数において動作することができる。例えば、同一バンド結合器１００が、ＵＭＴＳプロトコルを使用するときに、それは、それぞれ１７００ＭＨｚの周波数帯域と、１９００ＭＨｚの周波数帯域と、２１００ＭＨｚの周波数帯域とを用いて動作する複数の少なくとも３つのノードＢデバイス１２３〜１２７を含むことができる。

図２および図３は、例示の３チャネルの同一バンド結合器についての２つのそれぞれの設計を示すものである。同一バンド結合器２００、３００は、同様に、複数の対になった受信（ＲＸ）信号と送信（ＴＸ）信号とを処理することができる３つのデュアルバンドパス・フィルタを含んでいる。同一バンド結合器２００は、ＲＸフィルタ２１３、２１５、２１７の遷移帯域間に、およびＴＸフィルタ２２３、２２５、２２７の遷移帯域間に、それぞれオーバーラップを含んでいる。対照的に、同一バンド結合器３００は、ＲＸフィルタ３１３、３１５、３１７間に、およびＴＸフィルタ３２３、３２５、３２７間に、それぞれストップ帯域３０４を含んでいる。同一バンド結合器２００、３００のそれぞれは、複数のＴＸフィルタ２２３〜２２７、３２３〜３２７から複数のＲＸフィルタ２１３〜２１７、３１３〜３１７を分離する保護帯域２０２、３０２を含んでいる。

同一バンド多重チャネル結合器２００、３００のそれぞれにおいて、デュアルバンドパス・フィルタ１１３〜１１７のそれぞれは、対になったＲＸフィルタとＴＸフィルタとを含むことができる。例えば、デュアルバンドパス・フィルタ１１３は、ＲＸフィルタ２１３と、ＴＸフィルタ２２３とを備えることができる。デュアルバンドパス・フィルタ１１３〜１１７のそれぞれは、特定の周波数範囲を通過するように調整されることもある。いくつかの実施形態においては、フィルタ１１３〜１１７の構成は、類似していることもあり、それゆえに、通過帯域の幅、利得の振幅、遷移帯域の幅、ロールオフ・レートなど、類似した特性を有することができる。他の実施形態においては、１つまたは複数のフィルタ特性は、異なっていることもある。例えば、ＲＸフィルタ３１３についての通過帯域の幅と、ＲＸフィルタ３１５についての通過帯域の幅とは、異なっていることもある。他の実施形態においては、対になった通過帯域の特性は、ＲＸフィルタ３１５についての通過帯域の幅が、ＴＸフィルタ３２５についての通過帯域の幅とは実質的に異なるときなどに、異なることもある。

ＲＸフィルタ２１３は、使用されているワイヤレス通信プロトコルに基づいて、通過帯域を含むように構成され得る。例えば、デュアルバンドパス・フィルタ１１３は、ＵＭＴＳフレームワーク内で動作することができ、それゆえに、９００ＭＨｚの周波数帯域内で動作するように構成され得る。デュアルバンドパス・フィルタ１１３のＲＸフィルタ２１３、およびＴＸフィルタ２２３は、それゆえに、それぞれ、通過帯域がおよそ８９０ＭＨｚおよび９２０ＭＨｚを中心とするように構成され得る。

保護帯域２０２、３０２は、ＲＸフィルタと、ＴＸフィルタとの間の周波数帯域を含むことができる。いくつかの実施形態においては、保護帯域は、最高周波数で動作するＲＸフィルタと、最低周波数で動作するＴＸフィルタとの間の帯域を含むことができる。例えば、例示的な実施形態においては、図３における保護帯域３０２は、ＲＸフィルタ３１７と、ＴＸフィルタ３２３との間の周波数帯域を含むことができる。他の実施形態においては、保護帯域は、対になったＲＸフィルタと、ＴＸフィルタとの間の周波数帯域を含むことができる。例えば、そのような実施形態においては、保護帯域２０２は、ＲＸフィルタ２１５と、ＴＸフィルタ２２５との間の周波数帯域を含むことができる。

動作中に、デュアルバンドパス・フィルタ１１３〜１１７のそれぞれは、それらの構成要素フィルタ２１３〜２１７、２２３〜２２７の通過帯域内にある信号を送信することができる。いくつかの実施形態においては、結合要素１０２は、複数の結果として得られるフィルタがかけられた信号を結合することができ、その結果、結果として得られる結合信号は、デュアルバンドパス・フィルタ１１３〜１１７の通過帯域のすべてからの部分を含むようになる。

図４Ａおよび図４Ｂは、例示の同一バンド結合器についての他の周波数応答図を示している。グラフ４００および４５０は、２つのデュアルバンドパス・フィルタを含む同一バンド結合器１００の出力を示すものである。グラフ４００は、７０ｄＢの範囲にわたってのフィルタ応答を示しているが、グラフ４５０は、１ｄＢの範囲にわたっての類似したフィルタ応答を示している。線４１３および４１５は、１．９２ＧＨｚの周波数帯域内の同一バンド結合器１００の出力を示すものである。線４１３は、約１．８６ＧＨｚを中心とするＲＸフィルタ２１３と、およそ１．９４ＧＨｚを中心とするＴＸフィルタとを含むデュアルバンドパス・フィルタ１１３を含むことができる。同様に、線４１５は、１．９ＧＨｚを中心とするＲＸフィルタ２１５と、１．９８ＧＨｚを中心とするＴＸフィルタとを含むデュアルバンドパス・フィルタ１１５を含むことができる。

線４１３、４１５は、線４２２、４２４と比較することができる。線４２２〜４２４は、例えば、ＲＸチャネルと、ＴＸチャネルとを別々に処理するデュアル・デュプレクサを含む同一バンド結合器の出力を示すこともある。同一バンド結合器１００と、デュアル・デュプレクサを含む結合器との両方は、共振器（Ｑ＝５０００）を使用して、フィルタがかけられた信号を結合することができるが、同一バンド結合器１００は、より多くの遷移の零点を含むことができる。結果として、線４１３〜４１５は、デュアルバンドパス・フィルタ１１３〜１１５の出力が、類似したフィルタリング・デバイスよりも広い帯域幅、優れた除去率、および低い挿入損失を有することを示している。

本発明の様々な例示の実施形態は、ハードウェアおよび／またはファームウェアの形で実装され得ることは、上記の説明から明らかなはずである。さらに、様々な例示の実施形態は、有形のマシン読取り可能ストレージ媒体において記憶される命令として実装されることもあり、このマシン読取り可能ストレージ媒体は、少なくとも１つのプロセッサによって読み取られ、実行されて、本明細書において詳細に説明される動作を実行することができる。有形のマシン読取り可能ストレージ媒体は、パーソナル・コンピュータやラップトップ・コンピュータなどのマシン、サーバ、または他のコンピューティング・デバイスによって読み取り可能な有形の形態で情報を記憶するための任意の機構も含むことができる。したがって、有形のマシン読取り可能ストレージ媒体には、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク・ストレージ媒体、光学的ストレージ媒体、フラッシュ・メモリ・デバイス、および類似したストレージ媒体を挙げることができる。

本明細書における任意のブロック図は、本発明の原理を具現化する例示的な回路の概念図を表すことが、当業者によって理解されるべきである。同様に、任意のフロー・チャート、流れ図、状態遷移図、および擬似コードなどは、有形のマシン読取り可能媒体の形で実質的に表現され、そのようなコンピュータまたはプロセッサが、明示的に示されているか否かにかかわらず、コンピュータまたはプロセッサによって、そのようにして実行され得る様々なプロセスを表すことが、理解されるであろう。

様々な例示の実施形態は、とりわけそのある種の例示の態様に関連して詳細に説明されているが、本発明は、他の実施形態とすることができ、その詳細は、様々な明らかな点において修正することができることを理解すべきである。当業者には簡単に明らかになるように、変形形態および修正形態は、本発明の趣旨および範囲内に依然としてありながらも達成することができる。したがって、上記の開示、説明、および図面は、例示的目的にすぎず、いかなる形でも本発明を限定することはなく、本発明は、特許請求の範囲によってのみ定められる。

Claims

複数のデュアルバンド・チャネルを受信し、送信する同一バンド結合器を具備するワイヤレス基地局であって、
前記同一バンド結合器は、
前記複数のデュアルバンド・チャネルを送信し、受信するアンテナと、
複数のデュアルバンドパス・フィルタであって、各デュアルバンドパス・フィルタが、規定された保護帯域によって分離される受信通過帯域および送信通過帯域に関連し、前記複数のデュアルバンドパス・フィルタの各々がデュアルモード共振器を含む、複数のデュアルバンドパス・フィルタと、
前記アンテナおよび前記複数のデュアルバンドパス・フィルタに接続され、前記複数のデュアルバンドパス・フィルタに関連する前記複数のチャネルを結合して、結合されたキャリア信号を生成する結合要素であって、前記複数のデュアルバンドパス・フィルタを並列に接続する共振器を含む結合要素と
を備える、ワイヤレス基地局。
前記結合要素は、前記複数のデュアルバンドパス・フィルタを並列に接続する伝送線路を備える、請求項１に記載のワイヤレス基地局。
前記受信通過帯域の幅は、前記送信通過帯域の幅とは異なる、請求項１に記載のワイヤレス基地局。
前記受信通過帯域の幅は、互いに異なる、請求項１に記載のワイヤレス基地局。
ワイヤレス基地局における同一バンド結合器の中のアンテナにより、複数の受信バンド・チャネルを含む受信キャリア信号を受信するステップと、
前記アンテナに接続された結合要素を通して複数のデュアルバンドパス・フィルタにより、前記受信キャリア信号を受信するステップであって、前記デュアルバンドパス・フィルタのそれぞれが、規定された保護帯域によって分離される受信通過帯域および送信通過帯域に関連づけられ、前記結合要素が、前記複数のデュアルバンドパス・フィルタを並列に接続する共振器を備える、受信するステップと、
前記ワイヤレス基地局における複数の構成要素により、前記複数のデュアルバンドパス・フィルタから複数のフィルタがかけられた受信信号を受信するステップと、
前記ワイヤレス基地局における前記複数の構成要素により、前記複数のデュアルバンドパス・フィルタに対して複数の送信信号を送信するステップと、
前記結合要素を通して前記複数のデュアルバンドパス・フィルタにより、前記複数のフィルタがかけられた送信信号を送信するステップと、
前記アンテナを通して、前記結合要素によって受信される前記複数のフィルタがかけられた送信バンド信号を含む送信キャリア信号を送信するステップと
を含む方法。
前記複数のデュアルバンドパス・フィルタは、並列に接続された少なくとも２つのデュアルバンドパス・フィルタを含む、請求項５に記載の方法。
前記結合要素は、前記複数のデュアルバンドパス・フィルタを並列に接続する伝送線路を備える、請求項５に記載の方法。
前記受信通過帯域の幅は、前記送信通過帯域の幅とは異なる、請求項５に記載の方法。
前記受信通過帯域のそれぞれの幅は、互いに異なる、請求項５に記載の方法。