JP2008172674A

JP2008172674A - マルチモード通信装置

Info

Publication number: JP2008172674A
Application number: JP2007005632A
Authority: JP
Inventors: Hirosuke Nakabashi; 裕輔中橋; Naoki Okamoto; 直樹岡本; Junji Ito; 順治伊藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-01-15
Filing date: 2007-01-15
Publication date: 2008-07-24
Also published as: US20080261651A1

Abstract

【課題】W-CDMA方式とGSM方式に対応可能なマルチモード通信装置において、一方の通信システムの送信系から出力された送信信号が、他方の通信システムの受信系へ漏洩することによる、受信系の低雑音増幅器の劣化、及び破壊を防止し、かつ良好な受信感度を得ることができるマルチモード通信装置を提供する。
【解決手段】W-CDMA方式とGSM方式の各通信システムの受信系を構成する低雑音増幅器の入力部とグランド間に接続された、制御信号により選択的にオンオフ可能なスイッチ素子と、スイッチ素子のオンオフ制御を行うための制御回路を備え、一方の通信システムの送信動作時には、他方の通信システムの受信系の低雑音増幅器の入力部に備えられたスイッチ素子をオン制御することにより、前記低雑音増幅器の入力部を低インピーダンスとして、漏洩してくる送信信号を抑圧し、低雑音増幅器等のデバイスの劣化、及び破壊を防止する。
【選択図】図２

Description

この発明は移動体通信システム等において、W-CDMA/GSM対応の移動体通信端末のように複数の通信システムを共用するマルチモード通信装置に関するものである。

近年の移動通信の発達に伴い、移動体通信端末の高機能化が進んでおり、特に多様なサービスに対応するためには、１つの移動体通信端末で複数の通信システムに対応するマルチモードの移動体通信端末が求められている。このようなマルチモード移動通信装置として、各々の通信システムに対応する送信回路及び受信回路を独立で設けたものが知られている。

図１に従来のW-CDMA/GSM対応のマルチモード通信装置の無線部のブロック図を示す。このマルチモード通信装置は、W-CDMA方式の通信システムにおける通信時に送信動作を行うための送信回路８、W-CDMA方式の通信システムにおける通信時に受信動作を行うための受信回路９、GSM方式の通信システムにおける通信時に送信動作を行うための送信回路１０、GSM方式の通信システムにおける通信時に受信動作を行うための受信回路１１、W-CDMA方式の受信回路における受信信号を増幅する低雑音増幅器（LNA）６、GSM方式の受信回路における受信信号を増幅する低雑音増幅器（LNA）７、W-CDMA方式の送信系とW-CDMA方式の受信系を分離・結合するデュプレクサ（DUP）３、GSM方式の送信系とGSM方式の受信系、W-CDMA方式の送受信系を選択的に切り替えるアンテナスイッチ（ANT-SW）２を備える。また、GSM方式の受信系を構成するLNAの前段には、所望の受信信号のみを通し、妨害波成分を抑圧するための帯域通過フィルタ５を備える。

上記のような構成のマルチモード通信装置における各送信回路の送信出力電力は、基地局への到達電力や通信品質に応じて適応的に変化するように制御がなされている。また、W-CDMA方式の通信システムのDUP３や、GSM方式の受信回路に備えられた帯域通過フィルタ５は、一般的に妨害波レベルに関係なく固定の遮断周波数による急峻な通過特性を有しているものが用いられ、通過帯域の周波数では５０Ωのインピーダンスに整合されている。

上記のような従来のマルチモード通信装置において、一方の通信システムの送信回路から出力された送信信号が、他方の通信システムの受信回路に漏洩し、受信回路を構成するLNA等のデバイスを劣化、及び破壊させるという問題が発生する。特にW-CDMA方式とGSM方式で同一の周波数帯を使用する場合（例えばW-CDMA方式の３G BandIIとGSM方式のPCS
１９００など）は、W-CDMA方式の通信システムのDUP３やGSM方式の通信システムの受信系の帯域通過フィルタ５では漏洩電力がほとんど抑圧されず、また通過帯域の周波数ではインピーダンスが５０Ωに整合されているため、受信系のLNAの入力部には過大な電圧が印加されることとなる。

このような問題に対して、例えば各通信システムの受信系を構成するLNAの前段に遮断周波数を制御可能な帯域通過フィルタを挿入するような試みが提案されている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、このようなフィルタを挿入した場合、他方の通信システムの送信信号の漏洩電力を抑圧するとともに、所望の受信信号に対しても少なからず損失が発生するため、これにより受信感度の低下を招いてしまうという課題を有していた。

また、アンテナスイッチ２の妨害波成分の抑圧レベルを改善することによっても、他通信システムの受信回路への漏洩電力を抑圧することは可能であるが、その場合アンテナスイッチを多段接続するような構成にする必要があり、この場合においても所望の受信信号の損失による受信感度の低下を招いてしまうという課題を有していた。
特開２００６−１９７３６８号公報

本発明は以上のような問題点を解決すべくなされたものであって、W-CDMA方式とGSM方式の両方の通信システムに対応するためにW-CDMA方式とGSM方式の送信回路及び受信回路をそれぞれ独立に備えるマルチモード通信装置において、一方の通信システムの送信信号が他方の通信システムの受信系へ漏洩することにより、他方の通信システムの受信系を構成するLNA等のデバイスが劣化、及び破壊するのを防止するとともに、受信動作時の所望の周波数の損失を最小限に抑えることができ、良好な受信感度を得ることができるマルチモード通信装置を提供することを目的とする。

本発明のマルチモード通信装置は、W-CDMA方式とGSM方式の送信回路及び受信回路をそれぞれ独立に備え、W-CDMA方式とGSM方式の両方の通信システムに対応可能なマルチモード通信装置であって、一方の通信システムの送信信号が他方の通信システムの受信系へ漏洩するのを抑圧するために、他方の通信システムの受信系を構成するLNAの入力部とグランド間に接続された、制御信号により選択的にオンオフ可能なスイッチ素子と、そのスイッチ素子のオンオフ制御を行うための制御回路を備えるものである。

また、その制御方法は、一方の通信システムの送信動作時には、他方の通信システムの受信系を構成するLNAの入力部に備えられたスイッチ素子をオンするように制御して、他方の通信システムの通信時には、前記スイッチ素子をオフするように制御する。

上記の構成により、一方の通信システムの送信動作時に、他方の通信システムの受信系を構成するLNAの入力部に備えられたスイッチ素子をオン制御することにより、LNAの入力部は低インピーダンスとなり、漏洩してくる送信信号は抑圧されるため、LNA等のデバイスの劣化、及び破壊を防止することが可能となる。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

図２はW-CDMA/GSM対応のマルチモード通信装置に本発明の実施形態１を適用した場合の実施例を示すブロック図である。本実施形態のマルチモード通信装置は、W-CDMA方式の通信システムにおける通信時に送信動作を行うための送信回路８、W-CDMA方式の通信システムにおける通信時に受信動作を行うための受信回路９、GSM方式の通信システムにおける通信時に送信動作を行うための送信回路１０、GSM方式の通信システムにおける通信時に受信動作を行うための受信回路１１、W-CDMA方式の受信回路における受信信号を増幅するLNA６、GSM方式の受信回路における受信信号を増幅するLNA７、W-CDMA方式の送信系とW-CDMA方式の受信系を分離・結合するDUP３、GSM方式の送信系とGSM方式の受信系、W-CDMA方式の送受信系を選択的に切り替えるANT-SW２を備える。また、GSM方式の受信系を構成するLNAの前段には、所望の受信信号のみを通し、妨害波成分を抑圧するための帯域通過フィルタ５を備える。

また、W-CDMA方式の通信システムの受信系を構成するLNA６の入力部とグランド間に接続された、制御信号により選択的にオンオフ可能なスイッチ素子１２、GSM方式の通信システムの受信系を構成するLNA７の入力部とグランド間に接続された、制御信号により選択的にオンオフ可能なスイッチ素子１３を備え、スイッチ素子１２、１３をオンオフ制御するための制御回路１４を備えている。スイッチ素子１２はLNA６と同一のICチップ内に集積されたMOS FET素子もしくはバイポーラ素子で構成されている。また、スイッチ素子１３も同様にLNA７と同一ICチップ内に集積されたMOS FET素子もしくはバイポーラ素子で構成されている。

以下に、本実施形態のマルチモード通信装置における動作を、スイッチ素子１２の制御方法を中心に説明する。ここでは、W-CDMA方式の通信システムを３G BandII(１．７GHz
帯)、GSM方式の通信システムをPCS１９００として、W-CDMA方式の通信システムの受信系を構成するLNA６の入力部に備えられたスイッチ素子１２の制御を例に説明する。

まず、GSM方式の通信システムの送信動作時には、GSM方式の送信回路１０から出力された送信信号は、ANT-SW２を介してアンテナ１から送信される。この際、ANT-SW２とDUP３を介してW-CDMA方式の通信システムの受信系に送信信号が漏洩する。

GSM方式のPCS１９００の通信システムの送信信号の周波数帯域は１８５０MHz〜１９１０MHzである。GSM方式の通信システムの送信回路の最大出力電力を＋３７dBmとした場合、ANT-SW２におけるGSM方式の送信系からW-CDMA方式の送受信系へのアイソレーションを２０dBとすると、DUP３には＋１７dBmの送信信号が漏洩してくる。ここで、送信信号の周波数帯１８５０MHz〜１９１０MHzのうち、W-CDMA方式の１．７GHz帯の受信信号の周波数帯１８４５MHz〜１８８０MHzと共通となる周波数帯１８５０MHz〜１８８０MHzの信号は、DUP３の通過帯域であるため、DUP３ではほとんど減衰されない。DUP３の通過帯域の損失を２dB程度とすると、受信系を構成するLNA６には最大＋１５dBmの信号が漏洩してくることになる。

上記のようにW-CDMA方式の通信システムの受信系を構成するLNA６に過大な信号が入力されるGSM方式の送信動作時には、LNA６の入力部とグランド間に接続されたスイッチ素子１２をオン状態とするような制御信号を出力する。スイッチ素子１２をオン状態とすることにより、LNA６の入力部は低インピーダンスとなり、GSM方式の通信システムの送信系から漏洩してくる信号電力は抑圧される。

漏洩してくる送信信号の周波数帯における、LNA６の入力部からDUP３側をみたインピーダンスは、スイッチ素子１２がオフ状態の場合には、ほぼ５０Ωに整合されているため、スイッチ素子１２をオン状態とした場合のインピーダンスを１Ω以下とすると、LNA６に入力される信号電力は０dBm以下まで抑えることが可能である。

これにより、LNA６の劣化、及び破壊を防止することが可能である。また、W-CDMA方式の通信システムの通信時には、スイッチ素子１２がオフ状態となるような制御信号を制御回路１４から出力する。スイッチ素子１２はLNA６と同一ICチップ内に集積された素子で構成されており、寄生容量、抵抗等の寄生成分は非常に小さいため、スイッチ素子１２がオフ状態の場合には所望の受信信号のスイッチ素子１２による損失は最小限に抑えることができ、良好な受信感度を得ることができる。また、スイッチ素子１２をオン状態とする条件は、GSM方式の送信動作時に限定せず、GSM方式の受信動作時も含むW-CDMA方式の受信待機時に常時オン状態とするように制御しても良い。

上記実施例では、スイッチ素子１２、１３はLNA６、７の入力部とグランド間に直接接続されていたが、スイッチ素子１２、１３は、ある特定のインピーダンスを持った素子を介してグランドに接続しても良い（図３）。

W-CDMA方式の送受信系を分離しているDUP３は所望の送信信号、受信信号の周波数帯のみを通過させる非常に急峻な帯域通過特性を有しており、通過帯域の周波数においては５０Ωのインピーダンスに整合されている。図４はDUP３の前後段のインピーダンスが５０Ωに整合された場合のDUP３の通過特性の一例を示す図である。DUP３は前後段のインピーダンスの変動によって遮断周波数が変動しやすい特性を有しているため、前後段のインピーダンスが５０Ωから大きく変動した場合、遮断周波数が変動することにより、通過帯域における通過特性が劣化するという特徴をもっている。そのため、上記実施例の場合と同様にGSM方式の送信動作時もしくはGSM方式の通信時に、スイッチ素子１２をオン制御して、DUP3の後段のインピーダンスを５０Ωから変動させることにより、DUP３の遮断周波数を変動させ、LNA６の入力部への送信信号の漏洩を防止することが可能である（図５）。

また、GSM方式の受信系の帯域通過フィルタ５についてもDUP３と同様の特性を有しているため、上記の構成によってLNA７の入力部への送信信号の漏洩を防止することが可能である。

なお、図３ではインピーダンス素子１５、１６をスイッチ素子とグランド間に接続しているが、LNA６、７の入力部とスイッチ素子の間に接続しても良い。

なお、上記実施例において、スイッチ素子１２を制御するタイミングは、図６に示すように、GSM送信動作開始のある一定時間前にスイッチ素子１２がオン状態となるように制御し、GSM送信動作終了のある一定時間後にスイッチ素子１２がオフ状態となるように制御することにより、GSM送信回路とスイッチ素子１２で立ち上がり、立ち下がりに要する時間に差がある場合でも、GSM方式の送信動作時には確実にスイッチ素子１２をオン状態とすることができるため、より確実にLNA６の劣化、及び破壊を防止することが可能である。

本発明は、W-CDMA方式とGSM方式の両方の通信システムに対応するために、W-CDMA方式とGSM方式の送信回路及び受信回路をそれぞれ独立に備えるマルチモード通信装置において、一方の通信システムの送信信号が他方の通信システムの受信系へ漏洩するのを抑圧し、他通信システムの受信系を構成するLNA等のデバイスが劣化、及び破壊するのを防止するとともに、受信時の損失は最小限に抑えることができ、良好な受信感度を得る効果を有し、W-CDMA/GSM対応の通信装置のように複数の通信システムに対応するマルチモード通信装置として有用である。

従来のW-CDMA/GSM対応のマルチモード通信装置の無線部の本発明の関連部分のブロック図本発明が適用されるW-CDMA/GSM対応のマルチモード通信装置の無線部の本発明の関連部分のブロック図本発明が適用されるW-CDMA/GSM対応のマルチモード通信装置の無線部の本発明の関連部分のブロック図本発明が適用されるW-CDMA/GSM対応のマルチモード通信装置のDUP３の前後段が５０Ωのインピーダンスで整合されている場合のDUP３の通過特性を示す図本発明が適用されるW-CDMA/GSM対応のマルチモード通信装置のDUP３の後段のインピーダンスが５０Ωから変動した場合のDUP３の通過特性を示す図本発明が適用されるW-CDMA/GSM対応のマルチモード通信装置のGSM送信回路動作のタイミングとスイッチ素子１２の制御のタイミングを示す図

符号の説明

１アンテナ
２アンテナスイッチ（ANT-SW）
３デュプレクサ（DUP）
５帯域通過フィルタ
６、７低雑音増幅器（LNA）
８ W-CDMA送信回路
９ W-CDMA受信回路
１０ GSM送信回路
１１ GSM受信回路
１２、１３スイッチ素子
１４制御回路
１５、１６インピーダンス素子

Claims

W-CDMA方式とGSM方式の送信回路及び受信回路をそれぞれ独立に備え、W-CDMA方式とGSM方式の両方の通信システムに対応可能なマルチモード通信装置であって、W-CDMA方式の通信システムの受信系を構成する低雑音増幅器の入力部とグランド間に接続された、制御信号により選択的にオンオフ可能なスイッチ素子と、GSM方式の通信システムの受信系を構成する低雑音増幅器の入力部とグランド間に接続された、制御信号により選択的にオンオフ可能なスイッチ素子と、スイッチ素子のオンオフ制御を行うための制御回路を有することを特徴とするマルチモード通信装置。
請求項１記載のマルチモード通信装置であって、前記スイッチ素子とグランド間、もしくはスイッチ素子と低雑音増幅器の入力部の間に、ある特定のインピーダンスを持つ素子を介して接続されていることを特徴とするマルチモード通信装置。
請求項１、２記載のマルチモード通信装置であって、前記スイッチ素子の制御のタイミングは、W-CDMA方式とGSM方式の一方の通信システムの送信動作開始の、ある一定時間前に他方の通信システムのスイッチ素子がオン状態となるように制御し、一方の通信システムの送信動作終了の、ある一定時間後に他方の通信システムのスイッチ素子がオフ状態となるように制御することを特徴とするマルチモード通信装置。