JP6552832B2 - 二重化装置、無線デバイス、及び関連する方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線システムに関し、特に、二重化装置、そのような装置を備える無線デバイス、及び送信信号と受信信号とを互いから分離する方法に関する。

無線通信システムは基本的に、動作しなければならない電磁スペクトルの可用性によって制限される。その結果、スペクトル効率の増大が、最近数十年にわたる研究の大きな焦点であり、無線サービスへの指数的な需要増大を考えると、スペクトル効率は、今後も主要な研究の推進力としてあり続けるだろう。無線信号は距離に伴ってすぐに減衰し、したがって、無線システムでは、送信信号電力は通常、受信信号電力よりもはるかに高い（セルラシステムでは１００ｄＢを超えることが多い）。このため、高電力送信信号が受信器での破滅的な自己干渉を生じさせることから、長い間、無線システムは同じ周波数で同時に送受信することができないと考えられてきた。

従来の無線システムでは、二重化動作は、単にこの問題を回避することによって達成される。スペクトルリソースは、時分割二重化（ＴＤＤ; time division duplexing）を使用して時間的に、又は周波数分割二重化（ＦＤＤ; frequency division duplexing）を使用して周波数的に送信チャネルと受信チャネルとに分割される。

ＦＤＤ無線動作では、異なる周波数の２つの別個の搬送波があり、一方は上りリンク送信用であり、一方は下りリンク送信用である。下りリンク送信と上りリンク送信との分離は、二重化フィルタと呼ばれる送／受信フィルタによって達成される。これらの二重化フィルタは、デュプレクサとしても知られ、通常、２つの高選択性フィルタとして実施され、一方は受信（ＲＸ）帯にセンタリングされ、他方は送信（ＴＸ）帯にセンタリングされて、ＴＸ信号とＲＸ信号とを分離し、それにより、ＴＸ信号がＲＸ機能に干渉するのを回避する。

デュプレクサの分離能力が高いほど、送信器のノイズ要件と、受信器の線形性要件及び位相ノイズ要件とを同時に緩和するため、デュプレクサの達成可能なＴＸ−ＲＸ分離が最大の関心事である。例えば、特定のセルラ無線標準では、ＴＸ帯で５２ｄＢ及びＲＸ帯で４５ｄＢのＴＸ−ＲＸ分離が指示されている。これらの厳しい分離要件は、近代のデュプレクサでは、高選択性表面音響波（ＳＡＷ; surface acoustic wave）フィルタを利用することによって満たされている。

これらのフィルタは、ＳＡＷフィルタの構築に使用される高Ｑ共振子のために、オフチップで実装されなければならない（すなわち、ＣＭＯＳプロセスと統合することができない）。これは通常、１つの周波数帯で動作する単純な無線送受信器では問題ではない。しかし、近代の無線送受信器は通常、マルチバンドである。例えば、第三世代パートナーシッププロジェクト（Third Generation Partnership Project）のリリース１１（３ＧＰＰ
Ｒｅｌ．１１）によって規定されるＬＴＥ（Long-Term Evolution）の場合、３８の動作帯があり、そのうちの２６がＦＤＤ動作を必要とする。

これは、各動作帯に別個のデュプレクサが必要なことを意味する。離散したデュプレクサの「バンク」が通常、多極ＲＦスイッチを介してアンテナに接続され、このスイッチは、動作周波数帯に基づいて適切なデュプレクサを選択する。これは、デバイスの複雑性を
追加するのみならず、規模の経済性のために高度に集積された解決策に頼るマルチバンド送受信器の全体サイズ及びコストにも影響する。その結果、複数のバンドをサポートすることができるのみならず、オンチップで完全に集積することもできる二重化装置が非常に望まれる。

本発明の第１の態様によれば、無線で送信される信号及びアンテナによって無線で受信された信号を二重化する装置であって、アンテナに結合するアンテナノード、アンテナによって送信される信号を受信する入力ノード、アンテナによって無線で受信された信号を出力する出力ノード、及び平衡ノードを備えるハイブリッド結合部と、平衡ノードに結合される可変インピーダンスと、コントローラとを備え、コントローラは、ａ）可変インピーダンスを所定のインピーダンスに設定することと、ｂ）関心のある第１の周波数帯内の第１の周波数で信号を送信することと、ｃ）信号が第１の周波数で送信された結果として、関心のある第２の周波数帯内の少なくとも１つの第２の周波数において、出力ノードで信号を測定することと、ｄ）関心のある第１の周波数帯内の少なくとも１つの他の周波数及び／又は関心のある第２の周波数帯内の少なくとも１つの他の周波数でステップｂ）及び／又はｃ）を繰り返すことと、ｅ）ステップｃ）での測定に応じて、可変インピーダンスを制御することとを行うように構成される、装置が提供される。

本発明の実施形態では、関心のある第１の周波数帯及び関心のある第２の周波数帯は重複しなくてもよく、部分的に重複してもよく、又は完全に重複してもよい。したがって、バンドは同じであってもよく（すなわち、システムは、全二重モードで同じ周波数帯を介して信号を送受信し得る）、又は異なってもよい。異なる場合、送信帯及び受信帯は、周波数空間において互いに隣接し得る。

本発明の実施形態では、第１の周波数及び少なくとも１つの第２の周波数は同一であってもよく、又は異なってもよい。

本発明の実施形態では、コントローラは、ステップｃ）での測定毎に、信号を使用して、ハイブリッド結合部の干渉及び平衡を表す各数量を計算することと、複数の数量に応じて、可変インピーダンスを制御することとを行うように構成される。一実施形態では、コントローラは、平衡ノードでの反射係数が、関心のある第１又は第２の周波数帯にわたるアンテナの平均反射係数に比例するように、可変インピーダンスを制御するように構成される。別の実施形態では、コントローラは、更に、信号が周波数の関数としてアンテナによって送信される電力密度及び信号が周波数の関数として受信されるフィルタ利得のうちの少なくとも一方に応じて、可変インピーダンスを制御するように構成される。

本発明の実施形態では、コントローラは、

に比例するインピーダンスをとるように可変インピーダンスを制御するように構成され、ここで、

は、関心のある第１又は第２の周波数帯にわたるアンテナの平均反射係数であり、ｋは比
例定数である。

本発明の第２の態様によれば、ハイブリッド結合部を備えるシステムにおいて、無線で送信される信号及びアンテナによって無線で受信された信号を二重化する方法であって、ハイブリッド結合部は、アンテナに結合するアンテナノード、アンテナによって送信される信号を受信する入力ノード、アンテナによって無線で受信された信号を出力する出力ノード、及び平衡ノードを備え、方法は、ａ）平衡ノードに結合される可変インピーダンスを所定のインピーダンスに設定することと、ｂ）関心のある第１の周波数帯内の第１の周波数で信号を送信することと、ｃ）信号が第１の周波数で送信された結果として、関心のある第２の周波数帯内の少なくとも１つの第２の周波数において、出力ノードで信号を測定することと、ｄ）関心のある第１の周波数帯内の少なくとも１つの他の周波数及び／又は関心のある第２の周波数帯内の少なくとも１つの他の周波数でステップｂ）及び／又はｃ）を繰り返すことと、ｅ）ステップｃ）での測定に応じて、可変インピーダンスを制御することとを含む、方法が提供される。

本発明をよりよく理解し、本発明をいかに実施し得るかをより明確に示すために、これより、以下の図面を例として参照する。

本発明の実施形態による二重化装置を示す概略図である。 本発明の実施形態による二重化装置に利用し得るハイブリッド回路の例である。 本発明の実施形態による二重化装置を備える無線デバイスを示す。 本発明の実施形態による方法のフローチャートを示す。

図１は、本発明の実施形態による二重化装置１０を示す。

この装置は、少なくとも４つのノードを有するハイブリッド回路１２（ハイブリッド結合部としても知られる）を備える。第１のノードはアンテナ１４に結合されて、信号を無線で送受信する。第２のノードは送信（ＴＸ）パスに結合される。したがって、送信される信号は、電力増幅器１６を介してハイブリッド回路１２に入力され、次に、信号はアンテナ１４に渡される。第３のノードは受信器（ＲＸ）パスに結合される。したがって、アンテナ１４を介して無線で受信される信号は、ハイブリッド回路１２を通してＲＸパス内の低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）１８に渡される。第４のノードは、平衡インピーダンスとも呼ばれる可変インピーダンスＺ_ＢＡＬ２０に結合される。平衡インピーダンスは、可変抵抗、インダクタ、及び／又はキャパシタの回路を備え得る。抵抗、インダクタ、及び／又はキャパシタは、異なる抵抗、インダクタンス、及びキャパシタンスをとるように可変であり、これらの結合様式は、可変インピーダンス２０が全体的に所望のインピーダンスをとるように、既知の様式で変更することができる。構成要素及び結合は、周波数範囲にわたる所望のインピーダンス変動を提示するように更に構成し得る。

図１の概略構成では、第１のノード（「アンテナノード」とも呼ばれる）は第４のノード（「平衡ノード」とも呼ばれる）の逆に配置され、一方、第２のノード（「ＴＸノード」）は第３のノード（「ＲＸノード」の逆に配置される。ハイブリッド回路に選ばれる特定のトポロジーにより、各ノードが１つ又は２つの端子を備え得ることが当業者には明らかになるだろう。しかし、幾つかの実施形態は、実施に応じて３つ以上の端子を含んでもよい。

当業者には知られるように、ハイブリッド回路１２は、４つの端子（又は差動信号の場
合には端子対）を提供するように構成される変圧器、抵抗回路、１組の導波管、又は他の構成であり得る。ハイブリッド回路は、回路が平衡されるとき、１つの端子に入る信号は分割され、２つの隣接する端子から出るが、逆の端子に達することはできないという特性を有する。特定の端子でそのような分離を達成するために、特定の端子に隣接する端子で見られるインピーダンスは、アンテナノード及び平衡ノードでの反射係数が、問題となっている特定のハイブリッドの対称性に依存する定数係数に関連する、すなわち、平衡するような適切な値であるべきである。幾つかのハイブリッド回路トポロジーでは、特定の端子に隣接する端子で見られるインピーダンスは、等しくてもよく、他のトポロジーでは、等しくなくてもよい。

図２（ａ）〜図２（ｃ）は、ハイブリッド回路１２の３つの異なる実施態様を示す。示される回路は例であり、本発明の範囲から逸脱せずに、同じ分離効果を達成する代替の回路を利用可能なことを当業者は理解するだろう。

図２（ａ）は、ＴＸノード（すなわち、電力増幅器１６の出力）が２つのインダクタ２２、２４の間に接続される第１の回路実施形態を示す。第１のインダクタ２２の逆の端末はアンテナノード（すなわち、アンテナ１４）に結合され、一方、第２のインダクタ２４の逆の端子は平衡ノード（すなわち、平衡インピーダンス２０の一方の端子）に結合される。平衡インピーダンス２０の他方の端子は基準電位に結合される。第３のインダクタ２６は、第１及び第２のインダクタ２２、２４の両方に誘導結合され、第３のインダクタ２６の端子は両方とも、ＲＸノード（すなわち、低ノイズ増幅器１８）に結合される。

図２（ｂ）は、ＴＸノードがインダクタ３２の一方の端子に接続され、逆の端子がアンテナ１４に結合される、ハイブリッド回路１２の第２の回路実施形態を示す。ＲＸノードは、第２のインダクタ３４の一方の端子に結合され、逆の端子もアンテナ１４に結合される。平衡インピーダンス２０は、平衡インピーダンス２０が、一端部においてＲＸノードに結合され、他端部においてＴＸノードに接続されるように、２つの直列接続されたインダクタ３２、３４にわたって接続される。したがって、この例では、平衡ノードは、平衡インピーダンス２０の両端部に２つの端子を備える。

図２（ｃ）は、ＴＸノードがインダクタ４２の一方の端子に結合され、逆の端子が平衡インピーダンス２０に結合される、ハイブリッド回路１２の第３の回路実施形態を示す。ＲＸノードは、第２のインダクタ４４の一方の端子に結合され、逆の端子も平衡インピーダンスに結合される（その同じノードで）。第３のインダクタ４６は、第１及び第２のインダクタ４２、４４に誘導結合され、インダクタ４６の一方の端子はアンテナ１４に結合され、他方の端子は基準電位（例えば、接地）に結合される。

正しく平衡すると、これらの回路インピーダンスは全て、ＲＸノードでの信号がＴＸノードに到達しないように、及びその逆も同様に分離するように動作する。同じ効果を達成する代替の回路を提供してもよいことを当業者は理解するだろう。

したがって、平衡インピーダンス２０を適宜制御することにより、ＴＸノードにおいてハイブリッド回路１２に入る信号は、平衡インピーダンス２０及びアンテナ１４で見ることができる（したがって、アンテナを介して送信することができる）が、理想的には、ＲＸノードでは見ることができない。ＴＸパスとＲＸパスとの分離を得ることができ、ＴＸノードにおいてＲＸ信号から生じる干渉がなくなる。理論上、これは、平衡インピーダンスがアンテナインピーダンスに完全に一致する（対称ハイブリッドの場合）か、又は比例関係にある（非対称ハイブリッドの場合）ときに発生する。

この技法を使用して良好な分離を達成するには、アンテナノードで見られる反射係数（
アンテナのインピーダンスに依存する）と、平衡ノードで見られる反射係数（可変インピーダンス２０のインピーダンスに依存する）との良好な平衡が必要とされる。しかし、アンテナインピーダンスは、一定の値に固定されることは希であり、むしろ、（１）周波数の関数であり、したがって、動作周波数帯にわたって変動し、（２）周囲変動及び人の介入に起因して、配置される環境によって大きく影響され、それにより時間変動もする。これらの影響は最終的に、実際に達成される分離量を低減させ、これは特に、比較的広い周波数帯が使用され、エンドユーザが往々にして移動するセルラ用途の場合に当てはまる。

本発明の実施形態は、可変インピーダンスを既知のインピーダンスに設定し、周波数帯内の既知の周波数で、アンテナ１４を介して信号を送信することによってこれらの問題に対処する。ハイブリッド回路１２での不完全な分離の結果としてＲＸノードで見られる信号が測定される。このプロセスは、周波数帯内の複数の周波数に対して繰り返され、次に、ＲＸノードで測定された信号に基づいて可変インピーダンス２０を調整することができる。したがって、周波数帯にわたる複数の異なる周波数の信号をＲＸノードで測定することにより、周波数に伴うアンテナインピーダンスの変動を考慮に入れ、補償することができる。最終的に、周波数帯にわたる（すなわち、ＲＸノードにおいてＴＸ信号が見られる程度まで、及び逆の程度まで）ＴＸ−ＲＸ利得は、低減されるはずであり、理想的にはなくなるはずである。

図３は、上述した二重化装置を利用する無線デバイス１００をより詳細に示す。不必要な繰り返しを避けるために、同様の構成要素は同様の参照番号で示されている。

デバイスはプロセッサ５０（例えば、マイクロプロセッサ）を備え、プロセッサ５０は、一般にデバイス１００を制御し、特に、より詳細に後述するように二重化動作を制御する。

デバイスは、当業者に馴染みのあるＴＸパスを備える。ベースバンドプロセッサ５２がプロセッサ５０と通信する。プロセッサ５０及び／又はベースバンドプロセッサはメモリ（図示せず）にアクセスすることができ、メモリは、無線デバイス１０によって送信される情報又は無線デバイス１０によって受信された情報を記憶する。

ベースバンドプロセッサ５２は、デバイス１０によって送信される１つ又は複数の出力信号を生成する。図示の実施形態では、これらの信号はデジタルであり、送信のために一緒に変調される２つの成分で表現される：直交成分（Ｑ）及び同相成分（Ｉ）。代替の変調方式も可能なことを当業者は理解するだろう。

ベースバンドプロセッサ５２から出力される信号は、デジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ; digital-to-analog converter）５４に入力され、アナログ領域に変換される。ベースバンドプロセッサ５２から出力される信号は、プロセッサ５０に入力することもでき、それにより、任意の必要なフィードバックを提供する。アナログ信号は、プロセッサ５０の制御下でローカル振動子５８によって生成された無線周波数信号と混合されることにより、ミキサ５６において無線周波数に変換され、上述したように、ハイブリッド回路１２及びアンテナ１４を介して送信される前に、増幅のために電力増幅器１６に入力される。

デバイス１００はＲＸパスを更に備え、ＲＸパスはこれも、当業者に馴染みのあるものである。アンテナ１４によって受信された信号は、ハイブリッド回路１２を介して低ノイズ増幅器１８に結合される（電力増幅器１６には結合されない）。図３に示されるＲＸパスは、ハイブリッド回路の二重化動作を較正することを目的とする。したがって、一般に、受信信号は、メモリ又はデバイス内の何らかの他のＲＸパス（図３では破線で示される
）にも出力して、通常通り処理し得る。示されるＲＸパスは第２のミキサ６０を備え、このミキサ６０は、低ノイズ増幅器１８の出力と、ローカル振動子５８からの無線周波数信号とを受信し、受信信号をベースバンドにダウンコンバートする。代替的には、第２のミキサ６０は、低ノイズ増幅器１８の入力に接続して、ハイブリッド回路１２から信号を直接受信することができる。図示の実施形態では、受信信号はＩ成分及びＱ成分に復調されるが、代替の復調方式が当業者には明らかだろう。Ｉ及びＱ（アナログ）受信信号はそれぞれ、ローパスフィルタ６２ａ、６２ｂに入力され、更にアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）６４に入力される。次に、デジタル信号はプロセッサ５０に提供され、後述するように処理される。

理想的な対称トポロジーを有するハイブリッド回路１２のＴｘ−Ｒｘ電圧利得Ｇ_{ＴＸ−ＲＸ}は、

によって与えられ、式中、Γ_ＢＡＬ（ω）は平衡ノードの反射係数であり、Γ_ＡＮＴ（ω）はアンテナノードの反射係数である。Γ_ＡＮＴを得るために、Ｇ_{ＴＸ−ＲＸ}を測定し、Γ_ＡＮＴ（ω）について解くことができる。

しかし、現実では、ハイブリッド回路は理想的又は対称ではなく、実際には、利得は、Ｇ_{ＴＸ−ＲＸ}（ω）＝Ｘ（ω）Γ_ＢＡＬ（ω）−Ｙ（ω）Γ_ＡＮＴ（ω）＋Ｚ（ω）
によって与えられ、式中、Ｘ（ω）及びＹ（ω）は、平衡ノード及びアンテナノード（それぞれ平衡チャネル及びアンテナチャネルと呼ばれる）のそれぞれでのハイブリッドの対称性及び損失に依存する周波数依存変数であり、Ｚ（ω）は、ハイブリッド回路を通るＴＸノードからＲＸノードまでの直接リークパスである。理想的な対称の場合、

であり、Ｚ（ω）＝０である。非理想的な場合、４つの未知数Ｘ（ω）、Ｙ（ω）、Ｚ（ω）、及びΓ_ＡＮＴ（ω）がある。幾つかの実施形態では、Γ_ＢＡＬは変動して、適宜選ばれる異なる既知の値をとり、したがって、連立方程式を構築する。例えば、Ｘ（ω）＝Ｙ（ω）＝Ｌ（ω）である一実施形態では、２つの既知のインピーダンスで送受信利得を測定し、以下の連立方程式を作成する。

式中、

及び

は、既知の平衡反射係数である。これを解いて、Γ_ＡＮＴ（ω）及びＬ（ω）を得ることができる。

しかし、幾つかの実施形態では、Ｘ（ω）≠Ｙ（ω）であり、且つ／又はＺ（ω）≠０であるため、一貫しているが、結果として生成される連立方程式が劣決定であることから、Ｙ（ω）、Γ_ＡＮＴ（ω）、又はＺ（ω）を得ることが可能ではないことがある。これらの状況では、Ｘ（ω）しか明白に得ることができない。

しかし、幾つかの実施形態では、全ての変数について解く必要がないことがある。むしろ、

を代入し、

のような連立方程式を構築し得、これは、完全に決定され、Ｘ（ω）及びＩ（ω）について解くことができる。Ｉ（ω）は、アンテナポートでの反射と、ハイブリッド回路１２のＴＸノードとＲＸノードとの直接結合（干渉チャネルと呼ばれる）とに起因する干渉を表す。

図４は、本発明の実施形態による方法のフローチャートである。

方法はステップ２００において開始され、プロセッサ５０は、特定の既知のインピーダンスＺ_１をとるように、平衡インピーダンス２０を制御する。このインピーダンスは、例えば、５０オームであり得る。ステップ２０２において、プロセッサ５０は更にローカル振動子５８を制御して、信号が、関心のある周波数帯内の第１の周波数ｆ_０で、アンテナ１４を介して送信されるような周波数で振動する。関心のある周波数帯は、例えば、送信帯であり得る。

ステップ２０４において、信号が、電力増幅器１６、ハイブリッド回路１２、及びアンテナ１４を介して周波数ｆ_０で送信される。これが行われる際、ステップ２０６において、ＲＸノードで生じる信号（ハイブリッド回路１２による不完全な分離により）は、図３に関して上述したＲＸパスを使用して測定される。測定された信号は、例えば、メモリに記憶することができる。測定は、例えば、受信帯であり得る関心のある第２の周波数帯にわたって行われる。関心のある第１及び第２の周波数帯は全体的に異なってもよく（すなわち、全く重複しない）、又は部分的に重複してもよい。一実施形態では、関心のある第１及び第２の周波数帯は、全体的に重複してもよく（すなわち、一方のバンドが他方のバンド内に完全に入る）、又は同一であってもよい。後者の場合、デバイスは「全二重」モードで動作していると説明することができる。

ステップ２０８において、関心のある周波数帯内の必要とされる全ての周波数で、信号が測定されたか否かが判断される。全ては測定されていない場合、ステップ２１０において、ローカル振動子５８の周波数は変更され（例えば、増分周波数Δｆだけ）、プロセスはステップ２０４に戻る。更なる信号が新しい周波数で送信され、ＲＸノードで生じる信号が測定される。このプロセスは少なくとも１回繰り返され、それにより、関心のある周
波数帯内の少なくとも２つの周波数で測定が行われる。しかし、本発明の実施形態では、３つ以上の測定を、バンドにわたる３つ以上の異なる周波数で行うことができる。一実施形態では、異なる周波数はバンドにわたって均一に離間し得、他の実施形態では、間隔は任意であり得る。

ステップ２０８において、複数の必要とされる周波数で測定が行われたと判断されると、プロセスはステップ２１２に移り、測定が複数のインピーダンスで行われたか否かが判断される。すなわち、幾つかの実施形態では、平衡インピーダンス２０として異なる既知のインピーダンスを使用して、同じ周波数で複数の測定を行う必要があり得る。測定が、例えば、１つのみのインピーダンスを使用して行われた場合、プロセスはステップ２１４に移ることができ、平衡インピーダンス２０は第２の異なる既知のインピーダンスＺ_２に変更される。新しいインピーダンスＺ_２で、同じ周波数を使用して、ステップ２０２、２０４、２０６、２０８、及び２１０は全て繰り替えされる。ハイブリッドが理想に近く、既知の対称性を有する幾つかの実施形態では、プロセスを第２のインピーダンスに対して繰り返す必要がないことがある。他の実施形態では、プロセスを３つ以上のインピーダンスに対して繰り返し得る。

本発明の動作に実質的に影響せずに、図４に示される方法に変更を行い得ることを当業者は理解するだろう。例えば、図４に、平衡インピーダンスを変更する前に、異なる周波数で複数の測定値を取得すると記載される場合、方法は代わりに、送信周波数を変更する前に、同じ周波数であるが異なる平衡インピーダンスで複数の測定値を取得してもよい。いずれの場合でも、同じデータが取得される。

そのデータが取得されると、プロセスはステップ２１６に移り、干渉チャネルＩ（ω）及び平衡チャネルＸ（ω）の値が、ＲＸノードで測定される信号を使用して、周波数帯にわたる各周波数で計算される（プロセッサ５０が、どの信号が送信されたか−ベースバンドプロセッサ５２とプロセッサ５０との間でのフィードバックを参照−及び送信時の平衡インピーダンスの値を知っていることを所与として）。ステップ２１８において、可変インピーダンス２０は、この情報に基づいて動作に向けて設定される。

測定信号及び計算されたチャネルに基づいて、可変インピーダンスを制御し得る多くの方法がある。

一実施形態では、プロセッサ５０は、関心のある周波数帯にわたる干渉チャネル及び平衡チャネルの平均値を計算し、インピーダンスの反射係数が、関心のある周波数帯にわたる干渉チャネルの平均を平衡チャネルで割ったものに等しくなるように、平衡インピーダンスを制御し得る。例えば、特に、インピーダンス反射係数の周波数に伴う変動が小さいか、又はゼロであると見なすことができる場合、ハイブリッド回路１２でのＴＸ−ＲＸ利得を最小化する平衡インピーダンスが、関心のある周波数帯にわたる干渉チャネルの平均を、関心のある周波数帯にわたる平衡チャネルの平均で割ったものであることを示すことができる。その場合、平衡インピーダンスのこの最適な反射係数Γ_{ＢＡＬ＿ＯＰＴ}（ω）は、以下の式に従って計算することができ、

式中、シンボルは、前と同様の意味を有し、関心のある周波数帯にわたるこれらの数量の平均がとられる。平衡インピーダンス２０は、以下の式に従って制御し得、

式中、Ｒ_０は正規化インピーダンスである。

他の実施形態では、プロセッサ５０は、周波数の関数として、信号がアンテナ１４によって送信される電力密度を考慮に入れ、その数量の関数として可変インピーダンスを制御し得る。例えば、加重関数を各事例に含めて、以下のように、周波数の関数として送受信器のエネルギー密度を考慮に入れることができる。
１．予期される正規化送信器電力密度Ｔ（ω）を包含して、送信器帯にわたる電力出力の変動を考慮に入れ、したがって、受信器に潜在的に干渉を生じさせる可能性がある送信器信号電力の変動を考慮に入れる。
２．予期される正規化受信器フィルタ利得Ｒ（ω）を包含して、受信器帯にわたる受信器フィルタの電力伝達関数の変動を考慮に入れ、したがって、送信器からの信号電力による潜在的な干渉に対する受信器のロバスト性の変動を考慮に入れる。
３．予期される結合送信器電力密度及び受信器フィルタリング（Ｔ（ω）．Ｒ（ω））を包含して、送信器帯と受信器帯との重複内の両影響を考慮に入れる。

デバイス１００の寿命中の外部要因（アンテナが配置される環境変化等）又は内部要因（構成要素の温度変化等）から生じる干渉チャネルの変動を考慮に入れるために、可変インピーダンスを最適化するプロセスを適時に繰り返して、可変インピーダンスを更新し、そのような変動を考慮に入れることができる。

したがって、本発明は、測定が、関心のある周波数帯にわたる複数の周波数で行われ、平衡インピーダンスがそれらの測定値に応じて制御される、二重化装置、無線デバイス、及び信号を二重化する方法を提供する。その結果、ＲＸノードとＴＸノードとの分離は強化され、ＴＸによるＲＸの動作の干渉は、周波数帯にわたって全体的に低減される。

本明細書に添付される特許請求の範囲において規定される本発明の範囲から逸脱せずに、様々な修正及び変更を上述した実施形態に対して行うことが可能なことを当業者は理解するだろう。

Claims (17)

1. 無線で送信される信号及びアンテナによって無線で受信された信号を二重化する装置であって、
   前記アンテナに結合するアンテナノード、前記アンテナによって送信される信号を受信する入力ノード、前記アンテナによって無線で受信された信号を出力する出力ノード、及び平衡ノードを備えるハイブリッド結合部と、
   前記平衡ノードに結合される可変インピーダンスと、
   コントローラと、
   を備え、前記コントローラは、
   ａ）前記可変インピーダンスを所定のインピーダンスに設定することと、
   ｂ）関心のある第１の周波数帯内の第１の周波数で信号を送信することと、
   ｃ）前記信号が前記第１の周波数で送信された結果として、関心のある第２の周波数帯内の少なくとも１つの第２の周波数において、前記出力ノードで信号を測定することと、 ｄ）前記関心のある第１の周波数帯内の少なくとも１つの他の周波数及び／又は前記関心のある第２の周波数帯内の少なくとも１つの他の周波数でステップｂ）及び／又はｃ）を繰り返すことと、
   ｅ）ステップｃ）での前記測定に応じて、前記可変インピーダンスを制御することと、を行うように構成され、
   前記コントローラは、前記平衡ノードでの反射係数が、前記関心のある第１又は第２の周波数帯にわたる前記アンテナの平均反射係数に比例するように、前記可変インピーダンスを制御するように構成される、装置。
2. 前記関心のある第１の周波数帯及び前記関心のある第２の周波数帯は重複しないか、部分的に重複するか、又は完全に重複する、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１の周波数及び前記少なくとも１つの第２の周波数は同一であるか、又は異なる、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記コントローラは、
   ステップｃ）での測定毎に、前記ハイブリッド結合部の干渉及び平衡を表す各数量を計算することと、
   前記複数の数量に応じて、前記可変インピーダンスを制御することと、
   を行うように更に構成される、請求項１〜３の何れか一項に記載の装置。
5. 前記コントローラは、更に、信号が周波数の関数として前記アンテナによって送信される電力密度及び信号が周波数の関数として受信されるフィルタ利得のうちの少なくとも一方に応じて、前記可変インピーダンスを制御するように構成される、請求項１〜４の何れか一項に記載の装置。
6. 前記コントローラは、
   前記可変インピーダンスを第２の所定のインピーダンスに設定することと、
   前記第２の所定のインピーダンスでステップｂ）〜ｄ）を繰り返すことであって、それにより、前記出力ノードで第２の複数の測定を得る、繰り返すことと、
   前記第２の複数の測定に応じて、前記可変インピーダンスを制御することと、
   を行うように構成される、請求項１〜５の何れか一項に記載の装置。
7. 前記コントローラは、ステップａ）〜ｅ）を周期的に実行するように構成される、請求項１〜６の何れか一項に記載の装置。
8. 前記コントローラは、
   に比例するインピーダンスをとるように前記可変インピーダンスを制御するように構成され、ここで、
   は、前記関心のある第１又は第２の周波数帯にわたる前記アンテナの前記平均反射係数であり、ｋは比例定数である、請求項１に記載の装置。
9. アンテナと、請求項１〜８の何れか一項に記載の装置とを備える無線デバイス。
10. ハイブリッド結合部を備えるシステムにおいて、無線で送信される信号及びアンテナによって無線で受信された信号を二重化する方法であって、前記ハイブリッド結合部は、前記アンテナに結合するアンテナノード、前記アンテナによって送信される信号を受信する入力ノード、前記アンテナによって無線で受信された信号を出力する出力ノード、及び平衡ノードを備え、前記方法は、
    ａ）前記平衡ノードに結合される可変インピーダンスを所定のインピーダンスに設定することと、
    ｂ）関心のある第１の周波数帯内の第１の周波数で信号を送信することと、
    ｃ）前記信号が前記第１の周波数で送信された結果として、関心のある第２の周波数帯内の少なくとも１つの第２の周波数において、前記出力ノードで信号を測定することと、
    ｄ）前記関心のある第１の周波数帯内の少なくとも１つの他の周波数及び／又は前記関心のある第２の周波数帯内の少なくとも１つの他の周波数でステップｂ）及び／又はｃ）を繰り返すことと、
    ｅ）ステップｃ）での前記測定に応じて、前記可変インピーダンスを制御することと、を含み、
    前記可変インピーダンスは、前記平衡ノードでの反射係数が、前記関心のある第１又は第２の周波数帯にわたる前記アンテナの平均反射係数に比例するように制御される、方法。
11. 前記関心のある第１の周波数帯及び前記関心のある第２の周波数帯は重複しないか、部分的に重複するか、又は完全に重複する、請求項１０に記載の方法。
12. 前記第１の周波数及び前記少なくとも１つの第２の周波数は同一であるか、又は異なる、請求項１０又は１１に記載の方法。
13. ステップｃ）での測定毎に、前記ハイブリッド結合部の干渉及び平衡を表す各数量を計算することと、
    前記複数の数量に応じて、前記可変インピーダンスを制御することと、
    を更に含む、請求項１０〜１２の何れか一項に記載の方法。
14. 前記可変インピーダンスは、信号が周波数の関数として前記アンテナによって送信される電力密度及び信号が周波数の関数として受信されるフィルタ利得のうちの少なくとも一方に応じて更に制御される、請求項１０〜１３の何れか一項に記載の方法。
15. 前記可変インピーダンスを第２の所定のインピーダンスに設定することと、
    前記第２の所定のインピーダンスでステップｂ）〜ｄ）を繰り返すことであって、それにより、第２の複数の測定を得る、繰り返すことと、
    前記第２の複数の測定に応じて、前記可変インピーダンスを制御することと、
    を更に含む、請求項１０〜１４の何れか一項に記載の方法。
16. ステップａ）〜ｅ）を周期的に実行することを更に含む、請求項１０〜１５の何れか一項に記載の方法。
17. 前記可変インピーダンスは、
    に比例するインピーダンスをとるように制御され、ここで、
    は、前記関心のある第１又は第２の周波数帯にわたる前記アンテナの前記平均反射係数であり、ｋは比例定数である、請求項１０に記載の方法。