CN102075206B - 无线发送装置、无线接收装置、无线通信系统和方法 - Google Patents

Abstract

在此公开了一种无线发送装置，包括：无线发送块，具有用于振荡具有本地振荡频率的信号的振荡器，所述无线发送块配置为将基于由所述振荡器振荡的具有本地振荡频率的信号的数字信号发送到接收侧。

Description

无线发送装置、无线接收装置、无线通信系统和方法

技术领域

本发明涉及无线发送装置、无线接收装置、无线通信系统和无线通信方法，其可应用于用于在每个装置的外壳中快速发送毫米波段的信号的毫米波发送系统，其中用于携带电影图像、计算机图像等的载波频率为30GHz到300GHz。

背景技术

随着信息(如电影图像、计算机图像等)的容量在近年来已经显著增长，对于高速和大容量数字通信(不管有线或无线)的需要已经大大增加。在这种高速、大容量数字通信中，用于以高速发送例如毫米波的调制信号的装置的使用已经增加。这种高速信号发送装置期望发送例如毫米波的高速调制信号到接收侧而不引起错误。

用于发送毫米波的高速无线调制信号的无线通信系统例如由无线发送装置和无线接收装置构成。无线发送装置具有发送基带处理块和无线发送块。发送基带处理块处理从上面的数字数据处理块进入的数字信号以生成基带信号。无线发送块具有本地振荡器，并且将由发送基带处理块生成的基带信号与由本地振荡器生成的本地振荡信号叠加，以便生成无线调制信号。

无线接收装置具有无线接收块和接收基带处理块。无线接收块具有本地振荡器，并且将从发送侧接收的无线调制信号与从本地振荡器输出的本地振荡信号叠加，以便生成基带信号。接收基带处理块输出通过处理从无线接收块进入的基带信号而获得的数字信号到上面的数字数据处理块。结果，大容量的数字信号可以以高速从发送侧通信到接收侧。

无线发送装置和无线接收装置的每个的本地振荡信号的本地振荡频率由例如每个装置内的压控振荡器(VCO)生成。该配置不允许发送侧和接收侧两者生成具有完全相同的本地振荡频率的本地振荡信号。因此，在无线发送装置和无线接收装置之间的每个本地振荡信号的本地振荡频率中导致差。为了解决该问题，期望频率稳定性优秀并且相位噪声低的本地振荡器。此外，为了校正本地振荡频率之间的差，使用PLL(锁相环)电路。

存在这样的注入锁定方法，其中在上述发送侧和接收侧相等地牵引(pull)本地振荡信号的本地振荡频率。如已知的，该注入锁定技术将具有本地振荡频率的本地振荡信号从无线发送装置注入无线接收装置，从而提供发送侧和接收侧之间的本地振荡频率锁定。

对于这种用于发送和接收毫米波的通信装置，″A Study of LockingPhenomena in Oscillators″(1)(ROBERT ADLER，从PROCEEDINGS OF THEIRE的1946年6月版本再版的文章，以下称为非专利文献1)和″A Study ofInjection Locking and Pulling-in Oscillators″(2)(Behzad Razavi，IEEEJOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS，VOL.39，NO.9，2004年9月，以下称为非专利文献2)公开了基于毫米波固体振荡器的多重(multiple)锁定的新的注入锁定方法。该毫米波固体振荡器具有DC偏置电路、同轴电路和振荡器，并且使用多重锁定用于注入锁定。在多重锁定中，作为主振荡频率的整数约数的信号从外部注入以稳定振荡波。

此时，使用DRS(DC偏置RF分离)电路。在DRS中，注入信号从与DC偏置电路分离的同轴电路提供到振荡器，并且该注入信号与振荡元件周围生成的电磁场耦合。如上所述配置毫米波固体振荡器可以将稳定的信号注入振荡器，并且简化注入电路。

关于该类型的基于注入锁定的无线通信系统，日本专利公开No.2001-053640(第4页，图2)(以下称为专利文献1)公开了一种无线通信装置和无线通信方法。该无线通信装置具有无线发送器和无线接收器。该无线接收器具有频带滤波器和注入锁定型振荡器。在接收侧将无线发送的信号下转换到中频频带时，无线发送器将输入信号调制到中频频带，并且将得到的中频频带调制信号上转换到无线频带。无线发送器将上转换中使用的本地振荡信号与无线频带调制信号一起无线发送到接收侧。

无线接收器从无线发送器接收由本地振荡信号和无线频带调制信号构成的无线接收信号，并且生成通过将本地振荡信号分量乘以该无线频带调制信号分量而获得的乘法分量。通过该乘法分量的生成，无线接收器将接收信号下转换到中频频带，以便解调通过该下转换获得的中频频带调制信号。

在上述处理完成时，频带滤波器从由本地振荡信号和无线频带调制信号构成的无线接收信号(或合成信号)中提取非调制载波信号(或本地振荡信号)。安排注入锁定型振荡器，以便再现通过频带滤波器提取的非调制载波信号。如上所述配置无线通信装置允许与发送器上安装的本地振荡器相同的本地振荡器的安装，使得接收器的配置可以简化，并且接收器的制造成本可以降低。

日本专利公开No.2003-244016(第4页，图1)(以下称为专利文献2)公开了一种无线通信方法和无线通信系统，其在两个或更多无线通信终端之间执行通信。该无线通信系统具有一个发送站和两个或更多无线通信终端。每个无线通信终端具有注入锁定振荡器、发送功能块和接收功能块。发送功能块将中频频带调制信号乘以本地振荡信号以生成无线调制信号。接收功能块将无线调制信号乘以本地振荡信号以生成下转换的中频频带信号。

在上述处理完成时，发送站只发送参考本地振荡信号到每个无线通信终端。该两个或更多无线通信终端的每个接收从发送站发射的参考本地振荡信号。每个无线通信终端放大并频带滤波接收的参考本地振荡信号，然后通过注入锁定振荡器再现参考本地振荡信号。每个无线通信终端将参考本地振荡信号设置为用于由发送功能块和接收功能块使用的本地振荡信号，并且通过该本地振荡信号的使用执行无线通信终端之间的通信。

如上所述配置系统允许解决由用于提供频率的有效使用的本地振荡信号导致的信号劣化，并且同时允许提供假设由N个终端配置的N到N通信的无线通信系统。

发明内容

根据现有技术的用于发送和接收毫米波的无线通信系统，注入锁定所需的注入信号容量依赖于在没有本地振荡器的注入信号时的自由运行振荡频率和注入信号的频率之间的差；随着频率差增长，要求更大的注入信号容量。

这导致以下问题。

(i)在专利文献1和专利文献2中描述的无线通信系统中，如果无线发送装置的本地振荡频率和无线接收装置的自由运行振荡频率之间的频率差相对大，则注入锁定所需的注入信号幅度过度增长，从而使得难以提供具有好的再现性的锁定，即使注入锁定由有关的无线通信系统使用。

(ii)如果要注入无线接收装置的发送侧的本地振荡频率的注入信号的功率相对小，则如果发送装置的本地振荡频率和接收装置的自由运行振荡频率之间的频率差相对大(不小)，则难以在发送和接收侧之间提供具有好的再现性的锁定。

(iii)可以考虑安装用于无线接收块上的自由运行振荡频率锁定的PLL电路，以便在发送装置的本地振荡频率和接收装置的自由运行转达频率之间提供锁定。然而，PLL电路的使用使得无线通信系统复杂。专用于无线接收块上的注入锁定的外部电路的安装增加了无线接收块的电路规模以及无线接收块上的功耗。

(iv)如果使用非专利文献1和非专利文献2中描述的毫米波固态振荡器的任一，则要求不同于CMOS电路的电路，从而使得难以在一个芯片中实现必须的电路，由于增加的部件数，导致无线通信系统的成本增加。

因此，本发明的实施例处理与现有技术的方法和装置相关联的上述和其它问题，并且通过提供一种无线发送装置、一种无线接收装置、一种无线通信系统以及一种无线通信方法来解决上述问题，其配置为独立于用于自由运行振荡频率锁定的PLL电路和用于注入锁定的外部电路，提供无线发送装置的本地振荡频率的信号和无线接收装置的自由运行振荡频率的信号之间的锁定。

在执行本发明并根据其一个模式中，提供了一种无线发送装置。在该无线发送装置中，这样的现象定义为注入锁定，其中当具有振荡频率附近的频率的信号注入振荡器时，所述振荡器的振荡频率被牵引到注入信号的频率，以及这样的间隔定义为注入锁定控制间隔，其中提供注入锁定，以便将具有装置的外壳中安排的发送侧的本地振荡频率的信号与具有所述外壳中的接收侧的自由运行振荡频率的信号匹配。上述无线发送装置具有：无线发送块，具有用于振荡具有本地振荡频率的信号的振荡器，所述无线发送块配置为基于由所述振荡器振荡的具有本地振荡频率的信号将数字信号发送到接收侧。在所述注入锁定控制间隔期间，所述无线发送块将所述无线发送块的具有本地振荡频率的信号注入接收侧的振荡器中。为了匹配从所述无线发送块注入所述振荡器的所述无线发送块的具有本地振荡频率的信号和接收侧的自由运行振荡频率的信号，接收侧调整接收侧的所述信号的自由运行振荡频率，从而提供注入锁定。在所述注入锁定控制间隔结束后，所述无线发送块发送数字信号到接收侧。

根据实践为本发明的一种模式的无线发送装置，所述无线发送块具有用于振荡具有本地振荡频率的信号的振荡器。所述无线发送块配置为基于由所述振荡器振荡的具有本地振荡频率的信号将数字信号发送到接收侧。在该前提下，在所述注入锁定控制间隔期间，所述无线发送块将该无线发送块的具有本地振荡频率的信号注入接收侧的振荡器中。为了匹配从所述无线发送块注入接收侧的振荡器的所述无线发送块的具有本地振荡频率的信号和接收侧的具有自由运行振荡频率的信号，无线接收块调整接收侧的所述信号的自由运行振荡频率，从而提供注入锁定。在所述注入锁定控制间隔结束后，所述无线发送块发送数字信号到接收侧。结果，与当作外部电路的无线发送装置的注入锁定允许发送侧的本地振荡频率的信号的注入，从而在注入锁定间隔期间，提供无线发送装置的本地振荡频率的信号和无线接收装置的自由运行振荡频率的信号之间的注入锁定。应当注意，注入锁定在通信间隔期间也持续。

在执行本发明并根据其另一个模式中，提供了一种无线接收装置。在该无线接收装置中，这样的现象定义为注入锁定，其中当具有振荡频率附近的频率的信号注入振荡器时，所述振荡器的振荡频率被牵引到注入信号的频率，以及这样的间隔定义为注入锁定控制间隔，其中提供注入锁定，以便将具有装置的外壳中安排的发送侧的本地振荡频率的信号与具有所述外壳中的接收侧的自由运行振荡频率的信号匹配。上述无线接收装置具有：无线接收块，具有用于振荡具有自由运行振荡频率的信号的振荡器，所述无线接收块从发送侧接收调制信号，以便基于由所述振荡器振荡的具有自由运行振荡频率的信号调制接收信号。在该无线接收块中，在注入锁定控制间隔期间，为了匹配从发送侧注入所述振荡器的发送侧的具有本地振荡频率的信号和接收侧的自由运行振荡频率的信号，以便提供注入锁定，所述无线接收块调整信号的振荡频率，并且在注入锁定控制间隔结束后，从发送侧接收数字信号。

根据上述无线接收装置，无线接收块具有用于振荡具有本地振荡频率的信号的振荡器。该无线接收块从发送侧接收调制信号，并且基于由无线接收块的所述振荡器振荡的具有本地振荡频率的信号将接收的调制信号解调为数字信号。在该前提下，在注入锁定控制间隔期间，为了匹配从发送侧注入所述振荡器的发送侧的具有本地振荡频率的信号和接收侧的自由运行振荡频率的信号以便提供注入锁定，所述无线接收块调整接收侧的信号的振荡频率，并且从发送侧接收数字信号，所述无线接收块调整接收侧的信号的振荡频率以提供注入锁定。在注入锁定控制间隔结束后，接收侧从发送侧接收数字信号。结果，与当作外部电路的无线发送块的注入锁定允许发送侧的本地振荡频率的信号注入接收侧的本地振荡器，从而在注入锁定间隔期间，提供无线接收装置的本地振荡频率的信号和无线发送装置的自由运行振荡频率的信号之间的注入锁定。

在执行本发明并根据其另一个模式中，提供了一种无线通信系统。在该无线通信系统中，这样的现象定义为注入锁定，其中当具有振荡频率附近的频率的信号注入振荡器时，所述振荡器的振荡频率被牵引到注入信号的频率，以及这样的间隔定义为注入锁定控制间隔，其中提供注入锁定以便将具有装置的外壳中安排的发送侧的本地振荡频率的信号与具有所述外壳中的接收侧的自由运行振荡频率的信号匹配。上述无线通信系统具有：无线发送装置，具有用于振荡具有本地振荡频率的信号的振荡器，所述无线发送装置调制数字信号以便发送得到的调制的数字信号；以及无线接收装置，具有用于振荡具有自由运行振荡频率的信号的振荡器，所述无线接收装置从所述无线发送装置接收调制的数字信号，以便解调接收的调制的数字信号。在注入锁定控制间隔期间，所述无线发送装置将发送侧的具有本地振荡频率的信号注入接收侧的所述振荡器。为了匹配从所述无线发送装置注入的发送侧的具有本地振荡频率的信号和接收侧的具有自由运行振荡频率的信号，所述无线接收装置调整所述信号的振荡频率以提供注入锁定，以及在注入锁定控制间隔结束后，所述无线发送装置发送数字信号到所述无线接收装置。

根据上述无线通信系统，实践为本发明的模式的无线发送装置和无线接收装置安排在该无线通信系统中，使得与当作外部电路的无线发送装置的注入锁定允许发送侧的本地振荡频率的信号注入接收侧的本地振荡器。在注入锁定间隔期间，这提供无线发送装置的本地振荡频率的信号和无线接收装置的自由运行振荡频率的信号之间的注入锁定。此外，还可以在这样的无线信号发送系统中执行注入锁定处理，该无线信号处理系统例如使用由于制造的波动和温度环境的波动而在本地振荡频率范围中波动的振荡器。

在执行本发明并根据其另一个模式中，提供了一种无线通信方法。在该方法中，这样的现象定义为注入锁定，其中当具有振荡频率附近的频率的信号注入振荡器时，所述振荡器的振荡频率被牵引到注入信号的频率，以及这样的间隔定义为注入锁定控制间隔，其中提供注入锁定以便将具有装置的外壳中安排的发送侧的本地振荡频率的信号与具有所述外壳中的接收侧的自由运行振荡频率的信号匹配。上述无线通信方法具有以下步骤：在所述注入锁定控制间隔期间，通过无线发送装置将发送侧的具有本地振荡频率的信号注入接收侧的所述振荡器；为了匹配发送侧的具有本地振荡频率的注入信号和接收侧的具有自由运行振荡频率的信号，通过所述无线接收装置调整接收侧的信号的振荡频率以提供注入锁定；以及在注入锁定控制间隔结束后，通过所述无线发送装置发送数字信号到所述无线接收装置。

根据实践为本发明的一个模式的无线发送装置，配置为基于本地振荡频率的信号发送数字信号到接收侧的无线发送块安排在该无线发送装置中。在注入锁定控制间隔期间，无线发送块将无线发送块的具有本地振荡频率的信号注入接收侧的振荡器中，并且在注入锁定控制间隔结束后，发送得到的数字信号到接收侧。

通过与当作外部电路的无线发送装置的注入锁定，上述配置允许将发送侧的具有本地振荡频率的信号注入接收侧的所述振荡器。在注入锁定控制间隔期间，这提供无线发送装置的具有本地振荡频率的信号与无线接收装置的具有本地振荡频率的信号之间的锁定。

结果，还可以在这样的无线信号发送系统中执行注入锁定处理，该无线信号发送系统例如使用由于制造的波动和温度环境的波动而在本地振荡频率范围中波动的振荡器。此外，因为不再任何进一步要求例如用于自由运行振荡频率锁定的PLL电路和用于注入锁定的外部电路，所以电路规模可以减小，从而节省功耗。

根据实践为本发明另一模式的无线接收装置，在无线接收装置中安排无线接收块。该无线接收块基于具有本地振荡频率的信号，解调从发送侧接收的调制信号。为了匹配发送侧的具有本地振荡频率的注入信号和接收侧的具有自由运行振荡频率的信号，所述无线接收块调整接收侧的信号的振荡频率，从而提供注入锁定。在注入锁定控制间隔结束后，所述无线接收块从发送侧接收数字信号。

通过与当作外部电路的无线发送装置的注入锁定，上述配置允许发送侧的本地振荡频率的信号注入接收侧的本地振荡器。这允许无线接收装置的自由运行振荡频率的信号和无线发送装置的本地振荡频率的信号之间的注入锁定。

结果，还可以在这样的无线信号发送系统中执行注入锁定处理，该无线信号发送系统例如使用由于制造的波动和温度环境的波动而在本地振荡频率范围中波动的振荡器。此外，因为不再任何进一步要求例如用于自由运行振荡频率锁定的PLL电路和用于注入锁定的外部电路，电路规模可以减少，从而节省功耗。

根据所述无线通信系统和无线通信方法，在注入锁定控制间隔期间，无线发送装置将发送侧的本地振荡频率的信号注入接收侧的振荡器中。为了匹配从无线发送装置注入的发送侧的具有本地振荡频率的信号和接收侧的具有自由运行振荡频率的信号，所述无线发送装置调整接收侧的信号的振荡频率，从而提供注入锁定。在注入锁定控制间隔期间，所述无线发送装置发送得到的数字信号到无线接收装置。

通过与当作外部电路的无线发送装置的注入锁定，上述配置允许发送侧的本地振荡频率的信号注入接收侧的本地振荡器。在注入锁定控制间隔期间，这允许无线接收装置的自由运行振荡频率的信号和无线发送装置的本地振荡频率的信号的锁定。

结果，还可以在这样的无线信号发送系统中执行注入锁定处理，该无线信号处理系统例如使用由于制造的波动和温度环境的波动而在自由运行振荡频率范围中波动的振荡器。此外，因为不再任何进一步要求例如用于自由运行振荡频率锁定的PLL电路和用于注入锁定的外部电路，所以电路规模可以减小，从而节省功耗。

附图说明

图1是图示实践为本发明实施例的无线通信系统的示例性整体配置的概念图；

图2是图示实践为本发明第一实施例的无线发送装置的示例性配置的方块图；

图3是指示在通过发送处理块的注入锁定时的无线发送块的功率控制的示例的流程图；

图4是图示实践为本发明第二实施例的无线接收装置的示例性配置的方块图；

图5是图示VCO块的示例性内部配置的电路图；

图6A和6B是图示VCO块的示例性频率特性的频率特性图；

图7是图示无线接收块的示例性操作的电路图；

图8是图示振荡控制电压Vc和二进制接收信号Sin’的示例性输出波形的图；

图9是指示实践为第一变化示例的、在注入锁定控制时的示例性同步字(syncword)检测处理的流程图；

图10是指示实践为第二变化的、在注入锁定控制时的示例性比特错误检测处理的流程图；

图11是指示实践为第三变化的、在注入锁定控制时的示例性数字信号Dout输出值恒定检测处理的流程图；

图12是图示数字信号Dout和振荡控制电压Vc的示例性输出波形的图；

图13是图示示出对于发送和接收侧的本地振荡信号Sf的频率差(大)的示例性注入锁定控制的示例性波形的图；

图14是图示示出对于发送和接收侧的本地振荡信号Sf的频率差(小)的示例性注入锁定控制的示例性波形的图；

图15是指示通过二进制接收信号Sin’的边缘的数目的振荡控制电压Vc的示例性控制的流程图；

图16是图示实践为本发明第三实施例的毫米波发送系统的示例性配置的方块图；

图17A和17B是图示在毫米波发送系统中执行的示例性通信的图；

图18是图示在毫米波发送系统中的双向通信时的示例性注入锁定控制的顺序图；

图19是图示在毫米波发送系统中的单向通信时的示例性注入锁定控制的顺序图；

图20是指示毫米波发送系统中的示例性无线通信的流程图；

图21是图示实践为本发明第四实施例的无线接收装置的示例性配置的方块图；

图22是指示在无线接收装置中的示例性注入锁定控制的流程图；

图23是图示实践为本发明第五实施例的毫米波发送系统的方块图；

图24是图示振荡控制电压Vc和接收信号Sin的示例性输出波形的图；

图25是指示毫米波发送系统中的示例性注入锁定控制的流程图；

图26是图示实践为本发明第六实施例的无线接收装置的示例性配置的方块图；

图27是图示无线接收块中的相位差的示例性分布的方块图；

图28是指示在无线接收装置中的注入锁定后的VCO块的示例性控制的流程图；以及

图29是指示实践为无线接收装置中的注入锁定后的第一变化的VCO块的示例性控制的流程图。

具体实施方式

参考附图，将通过本发明的实施例的方式按照以下顺序进一步详细描述本发明：

(1)各实施例(无线通信系统的整体配置)

(2)第一实施例(无线发送装置的示例性配置和示例性功率控制)

(3)第二实施例(第一无线接收装置的示例性配置和示例性注入锁定控制)

(4)第三实施例(第一毫米波发送系统的示例性配置和无线通信方法)

(5)第四实施例(第二无线接收装置的示例性配置和示例性注入锁定控制)

(6)第五实施例(第二毫米波发送系统的示例性配置和无线通信方法)

(7)第六实施例(第三无线接收装置的示例性配置和注入锁定后的示例性控制)

(1)各实施例(无线通信系统的整体配置)

在图1所示的无线通信系统1的情况下，在装置2的外壳3内部安排无线发送装置100和无线接收装置200，从而执行无线通信。装置2包括数据记录/再现装置(如，硬盘记录仪)、地面电视接收装置、成像装置(如摄像机或数字相机)、移动电话装置、游戏装置、计算机、通信装置和其它电子设备。外壳3包括塑料、金属或木外壳及其板、杆体和圆柱体。外壳3不限于一个独立主体；例如，外壳3可以是利用铰链或滑块相互枢轴耦合的第一外壳和第二外壳的组合。例如，外壳3可以是折叠型或滑动型的移动电话。

无线发送装置100可应用于无线通信系统1，其配置为利用例如为30GHz到300GHz的用于发送电影图像和计算机图像的载波频率来快速发送毫米波段的信号。在该示例中，无线发送装置100除了天线部件117外，还具有用于振荡本地振荡频率的信号的振荡器107，从而执行数字信号调制并通过天线部件117发送调制的数字信号到接收侧。

无线接收装置200利用从发送侧发送的范围在30GHz到300GHz的载波频率，快速接收例如毫米波段的电影图像或计算机图像的信号。在该示例中，无线接收装置200除了用于从无线发送装置100接收调制信号的天线部件217外，还具有用于振荡自由运行振荡频率的信号的振荡器204，从而从调制信号解调数字信号。

利用无线通信系统1，在注入锁定控制间隔期间，无线发送装置100将发送侧的具有本地振荡频率的信号注入接收侧的振荡器204中。注入锁定控制间隔表示这样的间隔，其中提供注入锁定，以便匹配无线通信系统1的外壳中安排的发送侧的具有本地振荡频率的信号与该外壳中的接收侧的具有自由运行振荡频率的信号。注入锁定表示这样的现象，其中，当振荡频率附近的频率的信号注入例如振荡器204中时，该振荡器204的自由运行振荡频率牵引到注入信号的频率。

为了匹配从无线发送装置100注入的发送侧的具有振荡频率的信号与接收侧的具有自由运行振荡频率的信号，无线接收装置200调整信号的自由运行振荡频率以提供注入锁定。在经过注入锁定控制间隔后，无线发送装置100将得到的数字信号发送到无线接收装置200。

(2)第一实施例

-无线发送装置的示例性配置

图2所示的无线发送装置100由发送处理块101和无线发送块104配置。发送处理块101由发送基带处理块102、数字到模拟转换器(此后称为DAC块)103、DAC块108、发送侧控制块109、输入端111和输出端112、113和118配置。发送处理块101处理数字信号Din，并且将得到的发送基带信号Sout输出到无线发送块104。

输入端111与配置数据处理块的一个示例的发送基带处理块102连接，在发送基带处理块102中，数字信号Din从上面的数字数据处理块进入。发送基带处理块102处理数字信号Din，并且通过输出端112将得到的发送基带信号Sout输出到无线发送块104。

发送基带处理块102与发送侧控制块109连接。控制数据D19从发送基带处理块102进入发送侧控制块109。基于进入的控制数据D19，发送侧控制块109生成数字振荡控制数据Dc。生成的数字振荡控制数据Dc输出到DAC块103。DAC块103连接到输出端113。DAC块103配置数字到模拟转换器的一个示例，以将从发送侧控制块109输出的振荡控制数据Dc转换为模拟振荡控制电压Vc，将模拟振荡控制电压Vc通过输出端113输出到无线发送块104。

发送侧控制块109除了DAC块103外还与DAC块108连接。DAC块108连接到输出端118。DAC块108配置数字到模拟转换器的一个示例以将从发送侧控制块109输出的增益控制数据Dg转换为模拟增益控制电压Vg，通过输出端118将模拟增益控制电压Vg输出到无线发送块104。如上所述配置发送处理块101允许将来自DAC块103的D/A转换后的振荡控制电压Vc输出到无线发送块104，并且将来自DAC块108的D/A转换后的增益控制电压Vg输出到无线发送块104。增益控制电压Vg用于发送功率控制。

上述发送基带处理块102通过输出端112与无线发送块104连接。无线发送块104通过上转换电路(以下称为UPMIX块)105、功率放大器(以下称为AMP块)106和压控振荡器(以下称为VCO块)107配置。基于由VCO块107振荡的本地振荡信号Sf，无线发送块104将调制信号S(毫米波信号)发送到接收侧。

除了上述组件，无线发送块104具有输入端114、115和119以及输出端116。发送处理块101的上述输出端113连接到无线发送块104的输入端115。输入端115与配置振荡器的一个示例的VCO块107连接。VCO块107基于从DAC块103进入的振荡控制电压Vc振荡本地振荡频率ftx的信号(以下称为本地振荡信号Sf)。

发送处理块101的输出端118连接到无线发送块104的输入端119。输入端119与AMP块106连接。AMP块106基于从DAC块108进入的增益控制电压Vg调整AMP块106的增益(或幅度)。为了增加无线发送块104的发送功率，提供增加AMP块106的增益的增益控制电压Vg。相反，为了降低无线发送块104的发送功率，提供降低AMP块106的增益的增益控制电压Vg到无线接收装置200。

上述发送处理块101基于振荡控制电压Vc控制由VCO块107振荡的本地振荡信号Sf的本地振荡频率ftx。该控制允许发送侧的稳定本地振荡信号Sf的振荡，用于在注入锁定控制间隔(以下称为训练间隔)期间注入发送侧的本地振荡信号Sf。

上述发送处理块101的输出端112连接到无线发送块104的输入端114。输入端114与配置调制块的一个示例的UPMIX块105连接。基于由VCO块107振荡的本地振荡信号Sf，UPMIX块105例如对发送信号Sout执行幅度调制，并且输出得到的调制信号S。

UPMIX块105与配置放大器的一个示例的AMP块106连接。AMP块106与图1所示的天线部件117连接。AMP块106放大从UPMIX块105输出的调制信号S，将调制信号S通过输出端116输出到图1所示的天线部件117。调制信号S以电磁波的形式辐射到接收侧。

在该示例中，利用无线发送装置100，无线发送块104在训练间隔期间将无线发送块104的本地振荡信号Sf注入接收侧的振荡器(VCO)。在接收侧，通过匹配从无线发送块104注入接收侧的振荡器(VCO)的无线发送块104的本地振荡信号Sf和接收侧的本地振荡信号Sf，调整本地振荡信号Sf的自由运行振荡频率frx用于注入锁定。无线发送块104在该注入锁定控制间隔之后的通信间隔中，发送调制信号S(毫米波信号)到接收侧。这里的通信间隔表示其中数字信号从发送侧发送到接收侧的间隔。应当注意，注入锁定在通信间隔中继续。

下面参考图3所示的流程图，描述在由发送处理块101执行的注入锁定时的无线发送块104的功率控制的示例。在该功率控制示例中，无线发送装置100的输出功率在训练间隔中增加，并且增加的输出功率在通信间隔中返回到正常水平。在该控制条件下，在图3所示的步骤A1中，在检测通电信息时，发送处理块101移动到步骤S2以增加输出功率。

此时，发送处理块101基于VCO块107的本地振荡信号Sf，通过从DAC块103输出的振荡控制电压Vc以及UPMIX块105的输出控制VCO块107。同时，无线发送块104基于从DAC块108输出的增益控制电压Vg控制AMP块106的增益。AMP块106放大UPMIX块105的输出以调整发送功率。

接着，在步骤A3，发送处理块101确定是否已经提供注入锁定(是否已注入锁定)，从而分支控制。更具体地，例如，锁定完成信号从无线接收装置200返回到无线发送装置100，并且发送处理块101确定接收锁定完成信号的无线发送装置100是否已经注入锁定。如果发现没有提供注入锁定，即，如果锁定完成信号还没有从无线接收装置200返回无线发送装置100，则控制返回到步骤A2，其中发送处理块101继续输出功率增加控制。例如，发送处理块101通过DAC块108输出增益控制电压Vg到AMP块106，以便从正常设置值开始逐渐增加AMP块106的幅度。

如果发现提供注入锁定，则控制移动到步骤A4，其中发送处理块101将增加的输出功率返回到正常值。例如，在注入锁定控制间隔后，发送处理块101降低AMP块106的幅度，以便将输出返回到正常设置值。与训练间隔期间的功耗相比，如上所述控制AMP块106可以抑制通信间隔期间的功耗。

如上所述，实践为本发明的第一实施例的无线发送装置100具有无线处理块101和无线发送块104。在训练间隔期间，无线发送块104将无线发送块104的本地振荡信号Sf注入接收侧的振荡器204(VCO)。无线接收装置200调整本地振荡信号Sf的自由运行振荡频率frx，以便匹配从无线发送装置100注入的发送侧的本地振荡频率ftx的本地振荡信号Sf与接收侧的本地振荡信号Sf，从而提供注入锁定。并且，在训练间隔中，用于接收侧的注入锁定本地振荡信号Sf的接收侧的稳定的本地振荡信号Sf可以注入无线接收装置200中。

因此，通过将无线发送装置100当作外部电路的注入锁定，发送侧的本地振荡频率ftx的本地振荡信号Sf可以注入接收侧的VCO块107(或本地振荡器)。这允许训练间隔期间无线发送装置100的本地振荡信号Sf和无线接收装置的本地振荡信号Sf之间的锁定。此外，因为无线发送块104可以基于振荡控制电压Vc控制调制信号S(毫米波信号)的幅度，所以在注入锁定后的通信间隔期间，数据可以高速并高可靠性地发送到接收侧。

上述配置允许使用振荡器(例如VCO)的任何无线信号发送系统确定地执行注入锁定，其中接收侧的本地振荡频率ftx的范围由于制造波动、温度环境变化等而波动。并且，因为不再要求如用于自由运行振荡频率锁定的PLL电路和用于注入锁定的外部电路的外部电路，所以可以减小系统的电路规模，导致功率节省。

(3)第二实施例

-第一无线接收装置的示例性配置

图4所示的无线接收装置200可以基于一对一与无线发送装置100通信。无线接收装置200可应用于毫米波发送系统，用于快速发送具有载波频率30GHz到300GHz的、用于携带例如电影图像和计算机图像的毫米波段的信号。

在该示例中，无线接收装置200执行注入锁定处理。注入锁定处理中使用的等式如下。

其中，

ω₀＝无线接收装置200的自由运行振荡频率frx；

ωinj＝发送信号Sout的频率；

Φ＝无线接收装置200的自由运行振荡频率的相位；

α＝无线接收装置200的自由运行振荡频率frx的幅度；

ρ＝发送信号Sout的幅度；以及

Q＝敏度。

无线接收装置200由无线接收块201和接收处理块205配置。无线接收块201调整本地振荡信号Sf的自由运行振荡频率frx，以便在训练间隔期间匹配从发送侧注入的本地振荡频率ftx的调制信号S和接收侧的本地振荡信号Sf，从而提供注入锁定。无线接收块201在注入锁定后的通信间隔中从发送侧接收数据。

无线接收块201由低噪声放大器(以下称为LNA块)202、下转换电路(以下称为下混频器或DOWNMIX块)203和VCO块204。除了这些组件，无线接收块201具有输入端211和213以及输出端212。无线接收块201通过未示出的天线部件从发送侧接收调制信号S(或基于毫米波信号的电磁波)，以基于由VCO块204振荡的本地振荡信号Sf解调接收信号Sin。

输入端211与未示出的天线部件和LNA块202连接。LNA块202配置放大器的一个示例，并且放大从发送侧接收的调制信号S。上述输出端212连接到DOWNMIX块203的输出。

LNA块202与DOWNMIX块203和VCO块204连接。VCO块204基于振荡控制电压Vc振荡自由运行振荡频率frx(以下称为本地振荡信号Sf)。DOWNMIX块203配置解调块的一个示例，并且基于由接收处理块205的DAC块208控制的VCO块204的本地振荡信号Sf，将由LNA块202放大的调制信号S解调为接收信号Sin。

上述无线接收块201的输出端212连接到接收处理块205。接收处理块205对从无线接收块201输出的接收信号Sin进行数字处理以输出数字信号Dout。接收处理块205由比较块(或比较器)206、接收基带处理块207、数字到模拟转换器(以下称为DAC块)208和接收侧控制块219配置。除了这些组件外，接收处理块205具有输入端214以及输出端215和216。上述输出端212连接到接收处理块205的输入端214。

在该示例中，输入端214与配置检测块的一个示例的比较块206连接。比较块206输出通过将接收信号Sin二进制化而获得的接收信号(以下称为二进制接收信号Sin’)。该二进制接收信号Sin’的每秒的边缘数目的检测允许测量从DOWNMIX块203输出的接收信号Sin的频率。二进制接收信号Sin’包含发送侧的本地振荡频率ftx和接收侧的自由运行振荡频率frx之间的频率差fε。频率fε是(ftx-frx)。对于比较块206，使用1位模拟到数字转换器。包括频率差fε的二进制接收信号Sin’输出到接收基带处理块207。

比较块206与配置数据处理块的一个示例的接收基带处理块207连接。接收基带处理块207在训练间隔期间对从比较块206输出的二进制接收信号Sin’进行数字处理，以输出得到的数字频率差数据D28。频率差数据D28指示由接收基带处理块207计数的二进制接收信号Sin’的边缘的数量。接收基带处理块207在通信间隔期间对二进制接收信号Sin’进行数字持以解调数字信号Dout，以便通过输出端216将解调的数字信号Dout输出到上面的数字处理块。

接收基带处理块207与接收侧控制块219连接。接收侧控制块219从频率差数据D28生成数字振荡控制数据Dc。接收侧控制块219与DAC 208连接。DAC 208将从接收侧控制块219输出的振荡控制数据Dc转换为模拟振荡控制电压Vc。接收处理块205的上述输出端215连接到无线接收块201的输入端213。振荡控制电压Vc通过输出端215和输入端213输出到(或反馈到)VCO块204。

在该示例中，接收处理块205基于从DAC 208输出的振荡控制电压Vc控制VCO块204的输出。例如，接收处理块205首先在训练间隔期间调整VCO块204的振荡控制电压Vc以提供注入锁定。接着，接收处理块205检测第一振荡控制电压Vc1，其中从无线发送装置100注入的发送侧的本地振荡信号Sf与接收侧的本地振荡信号Sf匹配以提供几乎恒定(或最小改变)的接收信号Sin。此外，接收处理块205调整振荡控制电压Vc以检测当接收信号Sin开始波动时的振荡控制电压Vc2。然后，接收处理块205计算振荡控制电压Vc1和Vc2之间的均值(或振荡控制电压Vc)，以在注入锁定控制间隔后固定通过计算获得的振荡控制电压Vc。

如上所述配置无线接收块201和接收处理块205允许两个或更多步骤的将振荡控制电压Vc从DAC 208输出到VCO块204，从而基于振荡控制电压Vc控制VCO块204的输出。结果，在训练间隔期间，无线接收装置200的本地振荡信号Sf的自由运行振荡频率frx可以与发送侧的本地振荡信号Sf的本地振荡频率ftx锁定。

此外，接收处理块205通过从DAC 208输出的振荡控制电压Vc控制VCO块204。例如，如果频率差fε相对大，则接收处理块205降低VCO块204的自由运行振荡频率。如果频率差fε相对小，则接收处理块205增加VCO块204的自由运行振荡频率。如上所述配置接收处理块205允许基于振荡控制电压Vc控制接收信号Sin的幅度，从而注入锁定接收侧的本地振荡信号Sf和发送侧的本地振荡信号Sf。

此外，接收处理块205通过从DAC 208输出的振荡控制电压Vc控制VCO块204，并且基于VCO块204的本地振荡信号Sf控制DOWNMIX块203的输出。如上所述配置接收处理块205允许基于振荡控制电压Vc在解调时控制接收信号Sin的幅度，从而在训练间隔期间注入锁定接收侧的本地振荡信号Sf和发送侧的本地振荡信号Sf。要注意，除了连接的DAC 208外，未示出的DAC块可以连接到接收侧控制块219以通过额外连接的DAC块控制上述LNA块202的输出。例如，如前面关于无线发送装置100所述，从接收侧控制块219输出的增益控制数据可以转换为模拟增益控制电压，以便输出得到的模拟增益控制电压到LNA块202。该增益控制电压用于控制接收的功率。如果频率相对高，则LNA块202的幅度增加。如果频率相对低，则LNA块202的幅度降低。结果，可以基于VCO块204的本地振荡信号Sf控制LNA块202的输出。

下面描述VCO块204的示例内部配置。图5所示的VCO块204具有电感L、电容器C、负载电阻器Rp、逻辑反相元件(以下称为反相器)209、二极管Db(或变容二极管)、以及切换场效应晶体管(以下简称为晶体管M1和M2)。VCO块204由压控振荡器配置，并且二极管Db、电感L和电容器C构成振荡器元件。

二极管Db和电容器C串联互连。DAC 208连接到二极管Db和电容器C之间的串联连接部分。从DAC 208通过输出端215和输入端213提供振荡控制电压Vc。电感L、二极管Db和电容器C的串联电路、以及负载电阻器Rp并联互连，这些组件的每个的一端连接到电源线VDD。

这些组件的每个的另一端连接到输出端210、晶体管M1和M2的源极以及反相器209的输入。反相器209的输出连接到晶体管M1的栅极。晶体管M1和M2的漏极连接到地GND。晶体管M2的栅极连接到LNA块202以通过LNA块202放大，并且提供有通过LNA块202放大后的调制信号S。自由运行振荡频率的振荡电压Vout从输出端210输出到DOWNMIX块203。这里，假设电感为L、电容器为C、自由运行振荡频率为f并且共振频率为ω0(＝2πf)，则ω0由下面的等式(2)表示：

${\mathrm{\ω}}_0=\frac{1}{\sqrt{L\·C}}...\left(2\right)$

图6A和6B示出指示VCO块204的振荡特性的一个示例的频率特性。在图6A和6B中，水平轴表示频率ω，并且垂直轴表示增益(dB)和相位角增益是由晶体管M1和反相器209构成的反馈电路的环路增益。图6A所示的|H|表示示出VCO块204的共振(Q值)特性的一个示例的曲线。ω0表示共振频率。图6B示出的∠H表示示出VCO块204的相位特性的一个示例的曲线。VCO块204的相位在该共振点零跨越。如果角频率ω相对于共振点低，则相位偏转到“+”侧。类似地，如果角频率ω相对于共振点高，则相位偏转到“-”侧。

在图中，表示从发送侧注入的具有本地振荡频率ftx的调制信号S和无线接收装置200的本地振荡信号Sf之间出现的相位差。如果在VCO块204中注入以振荡频率ω1振荡的信号并且VCO块204与该信号注入锁定，则当图5所示的VCO块204的振荡频率从ω0偏移到ω1时，出现相位差在该示例中，为了消除从发送侧注入的调制信号S(或本地振荡信号Sf)和无线接收装置200的本地振荡信号Sf之间的相位差在这些信号的本地振荡频率ftx和自由运行振荡频率frx之间必须提供匹配。然而，如果在这些信号的本地振荡频率ftx和自由运行振荡频率frx之间存在差，并且如果通过注入锁定在这些信号之间提供锁定，则在本地振荡频率ftx和自由运行振荡频率frx之间提供匹配，从而使得频率差fε不明显。

因此，利用其中观察本地振荡频率ftx和自由运行振荡频率frx的方法，如果频率差fε变得不明显，则难以进行最小化从发送侧注入的具有本地振荡频率ftx的调制信号S和无线接收装置200的本地振荡信号Sf之间的相位差的校正。下面描述检测相位差以校正检测到的相位差的方法。

-无线接收装置的示例操作

根据图7所示的无线接收块201，通过输入端211在图1所示的天线部件217接收的调制信号S(毫米波的信号)通过LNA块202放大以进入DOWNMIX块203和VCO块204。来自VCO块204的输出进入DOWNMIX块203。

这里，假设调制信号S为下面的等式(3)：

$S=X\left(t\right)e^{j\left(2\mathrm{\π}{f}_{\mathrm{tx}}t\right)}...\left(3\right)$

并且假设本地振荡信号Sf为下面的等式(4)：

$\mathrm{Sf}=e^{j(2\mathrm{\π}{f}_{\mathrm{tx}}+\mathrm{\θ})}...\left(4\right)$

现在，上述注入锁定的使用提供进入DOWNMIX块203的本地振荡频率ftx的本地振荡信号Sf和自由运行振荡频率frx的本地振荡信号Sf之间的锁定，从而使得本地振荡频率ftx和自由运行振荡频率frx相互相等。在上面的等式(4)中，在ftx＝frx后从DOWMIX块203输出到输出端212的接收信号Sin变为下面的等式(5)：

$\sin =x\left(t\right)e^{j\left(2\mathrm{\π}{f}_{\mathrm{tx}}t\right)}\·e^{-j(2\mathrm{\π}{f}_{\mathrm{tx}}t+\mathrm{\θ})}$ (5)

$=x\left(t\right)e^{\mathrm{j\θ}}$

然而，如上所述，即使作为注入锁定处理的结果在本地振荡频率ftx的本地振荡信号Sf和自由运行振荡频率frx的本地振荡信号Sf之间不再存在频率差fε时，也出现相位差如等式(4)所示，即使通过提供锁定本地振荡频率ftx和自由运行振荡频率frx变为相互相等并且相位差存在，对在x(t)的接收(或解调)信号设置常数，从而减少幅度。

相反，如果在要进入DOWNMIX块203的具有本地振荡频率ftx的调制信号S和具有自由运行振荡频率frx的本地振荡信号Sf之间没有发现相位差则无线发送装置100的输出幅度在最大值。这种输出幅度最大值检测处理通过使用模拟到数字转换器替代比较块206来执行数据处理，这将在第五第六实施例的描述中详细描述。

下面参考图8描述振荡控制电压Vc和二进制接收信号Sin’的示例输出波形(实验结果)。在图8中，水平轴表示时间t，并且垂直轴表示振荡控制电压Vc和二进制接收信号Sin’每个的幅度(电压)。振荡控制电压Vc在V_P-P为大约2.00V。接收信号Sin’在V_P-P为大约200mV。

图8所示的输出波形示例指示通过只输出来自图2所示的无线发送装置100的本地振荡信号Sf、并且在训练间隔期间变化图4所示的无线接收装置200的VCO块204的振荡控制电压Vc而获得的来自比较块206的输出示例。图8的顶部所示的三角形的波形线表示从VCO块204输出的振荡控制电压Vc。图8的底部所示的间断振动的波形线表示从比较块206输出的二进制接收信号Sin’。

通过只输出来自无线发送装置的本地振动信号Sf、由无线接收装置接收输出的本地振荡信号Sf、并且下转换接收的本地振荡信号Sf而获得的接收信号Sin如下面的等式(6)所示：

$\mathrm{Sin}=e^{j\left(2\mathrm{\π}{f}_{\mathrm{tx}}t\right)}\·e^{-j\left(2\mathrm{\π}{f}_{\mathrm{rx}}t\right)}$

$=e^{j\left(2\mathrm{\π}(f_{\mathrm{tx}}-f_{\mathrm{rx}})t\right)}...\left(6\right)$

因此，具有无线发送装置100的VCO块107的本地振荡频率ftx和无线接收装置200的VCO块204的自由运行振荡频率frx之间的频率差fε的信号出现。因此，如果在本地振荡信号ftx和自由运行振荡频率frx之间存在匹配，则从比较块206获得对于一定时间段保持不变的输出值，从而允许确认在无线发送装置100的本地振荡频率ftx和无线接收装置200的自由运行振荡频率frx之间已经提供锁定。应当注意，在图的底部所述的波形线中，其中振动波形下降的每个部分指示在本地振荡频率ftx和自由运行振荡频率frx之间提供的锁定，从其输出固定为“1”或“0”的值。

结果，显然可以通过调整无线接收装置200的自由运行振荡频率frx以使得自由运行振荡频率frx在一定范围内，通过注入锁定来提供无线发送装置100的本地振荡频率ftx和无线接收装置200的自由运行振荡频率frx之间的锁定。相反，如果无线发送装置100的本地振荡频率ftx和无线接收装置200的自由运行振荡频率frx之间的差相对大，则不能通过使用注入锁定提供锁定。要注意，即使在振荡频率范围由于例如温度环境变化而改变的环境中，注入锁定处理可以提供无线发送装置100的本地振荡信号Sf的本地振荡频率ftx和无线接收装置200的自由运行振荡频率frx之间的高速锁定。

如果从无线发送装置100发送通过对本地振荡信号Sf叠加信号处理获得的锁定识别调制信号(以下称为同步字(syncword))，则已经接收该同步字的无线接收装置200执行注入锁定处理。已经通过实验确认该注入锁定处理也可以提供无线发送装置100的本地振荡频率ftx和无线接收装置200的自由运行振荡频率frx之间的锁定。

-变化1

下面参考图9描述在无线接收装置200中的注入锁定时的同步字检测处理的示例。在该示例中，无线接收装置200在训练间隔期间执行同步字检测处理。同步字检测处理表示从发送侧发送的同步字的解调和解调的同步字的检测。下面描述以下方法中的该处理，在该方法中，通过由无线接收装置200调整VCO块204的自由运行振荡频率frx，在注入锁定控制的执行中使用从比较块206输出的二进制接收信号Sin’。无线发送装置100发送通过调制例如40比特的同步字(数字信号Din)而获得的发送信号Sout，其中通过将该同步字叠加在具有本地振荡频率ftx的本地振荡信号Sf上来进行调制。

在该控制条件下，当在图9所示的步骤B1中检测到通电信息时，接收处理块205移到步骤B2，以调整振荡控制电压Vc(或VCO电压)以便执行扫描(sweep)处理。此时，接收处理块205接收同步字，同时调整自由运行振荡频率frx。在不同步状态中，不能检测到同步字，使得接收处理块205持续调整自由运行振荡频率frx。

接着，在步骤B3，接收处理块205执行同步字检测处理，并且确定是否已经提供注入锁定，从而分支控制。该确定通过从发送侧接收同步字并且通过确定是否已经进行同步字的检测来进行。如果发现没有接收同步字并且因此不能进行同步字检测，从而不能进行注入锁定，则接收处理块205返回到步骤B2以继续振荡控制电压Vc的扫描处理。在确认40位的同步字的存在时，接收处理块205使得未示出的同步字检测信号有效。在已经检测到同步字并且锁定打开的状态下，同步字检测信号输出到接收侧控制块219。在图16中，同步字检测信号由同步信号D29指示。

因此，当同步字检测信号已经输出到接收侧控制块219并且已经提供注入锁定时，接收处理块205移动到步骤B4以在注入锁定控制间隔后基于此时的自由运行振荡频率frx固定振荡控制电压Vc。结果，无线接收装置200可以通过基于同步字检测处理的振荡控制电压Vc调整VCO块204，以便提供发送和接收侧之间的注入锁定。

-变化2

下面参考图10描述在无线接收装置200中的注入锁定控制时要执行的比特错误检测处理。在该示例中，无线接收装置200在训练间隔期间执行比特错误检测处理。这里比特错误检测处理表示其中解调从发送侧发送的数字信号Din并且执行比特错误率操作，从而计算比特错误率的处理。

对于比特错误率检测处理，下面描述这样的方法，其中当无线接收装置200调整VCO块204的自由运行振荡频率frx以执行注入锁定控制时，使用从比较块206输出的二进制接收信号Sin’。在该示例中，无线发送装置100还将数字信号Din叠加在具有本地振荡频率ftx的本地振荡信号Sf上，并且将得到的发送信号Sout发送到接收侧以便在训练间隔期间提供锁定。

在该控制条件下，在图10所示的步骤C1中检测通电信息时，接收处理块205移动到步骤C2以调整振荡控制电压Vc(或VCO电压)，从而执行扫描处理。此时，接收处理块205接收基于数字信号Din的接收信号Sin，同时调整自由运行振荡频率frx。

接着，接收处理块205在步骤C3中执行比特错误检测处理，以确定是否已经提供注入锁定，从而分支控制。此时，例如接收处理块205从发送侧接收基于数字信号Din的接收信号Sin，并且计算接收信号Sin的比特错误率(在图中由BER指示)，从而基于获得的比特错误率的幅值确定是否已经提供注入锁定。

在该示例中，如果不能接收基于数字信号Din的接收信号Sin并且因此比特错误率变得大于阈值Eth(BER＞Eth)，从而不能提供注入锁定，则接收处理块205返回到步骤C2，并且接收处理块205的接收侧控制块219继续振荡控制电压Vc扫描处理。例如，如果比特错误率变得等于或小于阈值Eth(BER≤Eth)，从而提供注入锁定，则接收基带处理块207激活指示比特错误未检测的同步字信号D29。

在该示例中，如果基于数字信号Din的接收信号Sin的比特错误率小，从而提供注入锁定，则指示比特错误未检测同步字信号D29从接收基带处理块207输出到接收侧控制块219。接收侧控制块219基于同步字信号D29输出用于固定振荡控制电压Vc的数字振荡控制数据Dc到DAC 208。

因此，当振荡控制数据Dc已经从接收侧控制块219输出到DAC 208、从而提供注入锁定时，接收处理块205移动到步骤C4以在注入锁定间隔后通过此时的自由运行振荡频率frx固定振荡控制电压Vc。振荡控制电压Vc从DAC 208输出到VCO块204。

结果，无线接收装置200可以基于比特错误检测处理，通过振荡控制电压Vc调整VCO块204的自由运行振荡频率frx，以提供发送和接收侧之间的注入锁定。应当注意，比特错误率计算要求接收侧指导从发送侧发送的数字信号Din。因此，发送侧可以分组数字信号Din并附加例如错误校正码(CRC)到分组的数字信号。接收侧可以使用分组错误率来替代比特错误率来确认注入锁定。

-变化3

下面参考图11描述无线接收装置200中在注入锁定控制时的数字信号Dout的输出值恒定检测处理的示例。在该示例中，基于数字全部为“0”或“1”的恒定数字信号Din的调制信号S从无线发送装置100发送，并且无线接收装置200基于数字信号Dout的输出值恒定检测处理调整VCO块204的自由运行振荡频率frx，以便控制注入锁定。

当已经发送基于恒定数字信号Din的调制信号S时，在通过注入锁定而在无线发送装置100的本地振荡频率ftx和无线接收装置200的自由运行振荡频率frx之间匹配时，输出对于一定时间段不改变的数字信号Dout。因此，看到在具有数字信号Dout的输出值变为恒定的自由运行振荡频率frx的情况下，提供锁定。

此外，由于振荡控制电压Vc的输出范围中的稍后描述的相位差信号质量差出现，在该输出范围中，数字信号Dout的输出值几乎恒定。因此，如果相位差已知，则可以选择相位差消失的点。如果相位差未知，则可以通过稍后描述的方法进一步搜索相位差消失的点。

在该示例中，检测从无线发送装置100注入的发送侧的本地振荡信号Sf几乎匹配接收侧的本地振荡信号Sf以提供几乎恒定的输出值的第一振荡控制电压Vc1，并且检测数字信号Dout的输出值开始变化的第二振荡控制电压Vc2。然后，计算振荡控制电压Vc1和Vc2的平均值。在注入锁定后，通过计算获得的中点的振荡控制电压Vc输出为固定。

在该控制条件下，在图11所示的步骤E1中检测到通电信息时，接收处理块205移动到步骤E2，并且调整振荡控制电压Vc(VCO电压)以执行扫描处理。此时，接收处理块205将VCO块204的振荡控制电压Vc设为下限值，并且从其开始升高振荡控制电压Vc。

因为已经从无线发送装置100发送基于其值全部为“0”或全部为“1”的恒定数字信号Din的调制信号Sb，所以如果提供注入锁定，则无线接收装置200应当还能够接收几乎恒定的数字信号Dout。接收处理块205接收基于数字信号Din的接收信号Sin，同时调整自由运行振荡频率frx。如果没有提供锁定，则不能解调基于数字信号Din的接收信号Sin，并且接收处理块205继续自由运行振荡频率frx的调整。

当从无线发送装置100注入的发送侧的本地振荡信号Sf匹配接收侧的本地振荡信号Sf时，数字信号Dout的输出值变为恒定为全部“0”或全部“1”。

因此，接收处理块205移动到步骤E3以执行用于检测数字信号Dout的输出值变为恒定的检测处理，以便确定是否已经提供注入锁定，此时分支控制。此时，接收处理块205从发送侧接收基于数字信号Din的接收信号Sin，输出基于接收信号Sin的数字信号Dout，并且根据该数字信号Dout的输出值变为全部“0”或全部“1”的事件确定是否已经提供注入锁定。

如果检测到数字信号Dout的输出值变为全部“0”或全部“1”的事件，则接收处理块205移动到步骤E4，并且确定已经提供锁定，因为具有相同输出值的数字信号Dout已经持续。此时，接收处理块205将第一振荡控制电压Vc1记录为数字信号Dout的输出值变为恒定的振荡控制电压Vc。

接着，接收处理块205移动到步骤E5以进一步升高振荡控制电压Vc。然后，接收处理块205将第二振荡控制电压Vc2作为数字信号Dout的输出值开始变化的振荡控制(VCO)电压Vc。

接收处理块205移动到步骤E6以计算第一振荡控制电压Vc1和第二振荡控制电压Vc2的平均值(Vc1+Vc2)/2。在注入锁定控制间隔后，接收处理块205固定通过计算获得的振荡控制电压Vc。振荡控制电压Vc从DAC 208输出到VCO块204。结果，无线接收装置200可以基于数字信号Dout的输出值恒定检测处理，通过振荡控制电压Vc调整VCO块204的自由运行振荡频率frx，以便提供发送和接收侧之间的注入锁定。

下面参考图12描述数字信号Dout和振荡控制电压Vc的示例性输出波形(或实验结果)。在图12中，水平轴表示时间t，并且垂直轴表示数字信号Dout和振荡控制电压Vc每个的幅度(电压)。数字信号Dout在V_P-P为大约200mV。振荡控制电压Vc在V_P-P为大约2.00V。

图12所示的输出波形示例从接收侧处理块205输出，通过输出来自图2所示的无线发送装置100的本地振荡信号Sf获得，用于改变图4所示的无线接收装置200的VCO块204的振荡频率frx。在波形示例中，顶部所示的振动波形线指示通过数字化从DOWNMIX块201输出的接收信号Sin获得的数字信号Dout。底部的齿形波形线指示从VCO块204输出的振动控制电压Vc。

在上述示例中，具有全部“0”或全部“1”的恒定值从无线发送装置100的发送基带处理块102输出为数字信号Din。在没有提供锁定的状态下，接收处理块205不能解调基于数字信号Din的接收信号Sin，使得接收处理块205继续自由运行振荡频率frx的调整。当从发送侧注入的本地振荡频率ftx的调制信号S匹配接收侧的本地振荡信号Sf时，数字信号Dout的输出值变为恒定，如全部“0”或全部“1”。

因此，接收处理块205执行用于检测数字信号Dout的输出值变得几乎恒定的检测处理。接收处理块205在时间t1设置VCO块204的振荡控制电压Vc为下限值，然后从其升高振荡控制电压Vc。因为正从无线发送装置100发送(或输出)基于其值恒定为全部“0”或全部“1”的数字信号Din的调制信号S，所以如果提供注入锁定，则无线接收装置200应当也能够接收具有几乎恒定输出值的数字信号Din。

接收处理块205接收基于数字信号Din的接收信号Sin，同时调整自由运行振荡频率frx。在没有提供注入锁定的状态下，不能解调基于数字信号Din的接收信号Sin，使得接收处理块205继续自由运行振荡频率frx的调整。如果对于某个时间段(在图中为时间t2到t3)检测到其中数字信号Dout的输出值变为全部“0”或全部“1”的事件，则接收处理块205确定已经提供锁定，因为具有相同输出值的数字信号Dout已经持续。在时间t2，接收处理块205记录第一振荡控制电压Vc1作为数字信号Dout的输出值变为恒定的振荡控制电压Vc。

此外，接收处理块205将振荡控制电压Vc设为上限值，然后从其降低振荡控制电压Vc。然后，接收处理块205记录第二振荡控制电压Vc2作为数字信号Dout的输出值变为恒定的时间t4的振荡控制电压Vc。此时，以与上述相同的方式，当具有相同输出值的数字信号Dout已经持续几乎一定间隔时，接收处理块205确定提供了锁定，将在时间t4获得的振荡控制电压Vc存储为第二振荡控制电压Vc2。

如上所述的控制操作可以基于VCO块204的锁定范围中的下限值设置获得振荡控制电压Vc＝Vc1。因为可以基于该锁定范围的上限值设置获得振荡控制电压Vc2，所以可以通过将Vc1和Vc2的平均值设置到VCO块204作为振荡控制电压Vc来提供锁定。

要注意，从下面的等式(7)可以获得锁定范围：

$\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ω}}_m=\frac{\mathrm{\ρ}{\mathrm{\ω}}_0}{2\mathrm{\αQ}}...\left(7\right)$

在锁定状态中，下面的等式(8)成立：

$\frac{\mathrm{d\φ}}{\mathrm{dt}}=0...\left(8\right)$

在上述实验结果中，VCO块204的振荡控制电压Vc的变化恒定；然而，取决于相同数字信号Dout持续的时间长度改变变化振荡控制电压Vc也是可行的。要注意，在上面的描述中，第一和第二振荡控制电压Vc1和Vc2的平均值是VCO块204的振荡控制电压Vc；然而，取决于相位差第一和第二振荡控制电压Vc1和Vc2的平均值不成为优化振荡控制电压Vc。为了解决该问题，提供控制对应于发送侧的本地振荡信号Sf的频率差(ftx-frx)注入锁定的方法。

下面参考图13和图14描述对应于发送侧的本地振荡信号Sf的频率差fε的注入锁定控制的一个示例。图13的上半部分所示的波形示例表示当如果发送和接收侧的本地振荡信号Sf的频率差(ftx-frx)相对大则调整(或变化)VCO块204的振荡控制电压Vc的输出时、从比较块206输出的二进制接收信号Sin’。图的下半部分所示的波形示例通过对此时的振荡控制电压Vc执行FFT(快速傅立叶变换)获得。由椭圆包围的部分指示FFT处理后的振荡控制电压Vc的频率范围。

图14所示的波形示例指示当发送侧和接收侧的频率差(ftx-frx)相对小并且已经调整VCO块204的振荡控制电压Vc时、从比较块206输出的二进制接收信号Sin’。图的下半部分所示的波形示例通过对此时的振荡控制电压Vc执行FFT(快速傅立叶变换)获得。由椭圆包围的部分指示FFT处理后的振荡控制电压Vc的频率范围。

这两个波形示例指示图2所示的无线发送装置100的本地振荡频率ftx和图4所示的无线接收装置200的自由运行振荡频率frx之间的频率差(ftx-frx)相对大。在该情况下，如上面的等式(5)所示，从比较块206输出的二进制接收信号Sin’的频率变得相对大。

这在图13所示的振荡控制电压Vc小于图14所示的振荡控制电压Vc时导致。结果，图13所示的波形示例在发送和接收侧之间的频率差(ftx-frx)中大于图14所示的波形示例。

如从图13所示的实验结果清楚可见的，该现象在发送侧的本地振荡频率ftx和接收侧的自由运行振荡频率frx之间的频率差(ftx-frx)相对大时出现。当从比较块206输出的二进制接收信号Sin’的频率上升时，可以确认该现象。相反，如果发送侧的本地振荡频率ftx和接收侧的自由运行振荡频率frx之间的频率差(ftx-frx)相对小，则当从比较块206输出的二进制接收信号Sin’的频率降低时，可以确认该现象。

在该示例中，通过计数从比较块206输出的二进制接收信号Sin’的边缘的数目，可以知道二进制接收信号Sin’的频率。基于获得的值，可以计算无线发送装置100的本地振荡频率ftx和无线接收装置200的自由运行振荡频率frx之间的频率差(ftx-frx)。因此，基于无线发送装置100的本地振荡频率ftx和无线接收装置200的自由运行振荡频率frx之间的频率差(ftx-frx)，可以控制VCO块204的振荡控制电压Vc。

下面参考图15描述在接收处理块205中基于二进制接收信号Sin’的边缘的数目的振荡控制电压Vc的控制示例。在该示例中，通过接收处理块205计数二进制接收信号Sin’的边缘的数目，基于获得的计数通过接收侧控制块219控制DAC 208，并且调整从DAC 208输出的振荡控制电压Vc的电压变化ΔV以便控制VCO块204。例如，假设电压变化为ΔV并且一定时间段的频率差为Ni(i＝0、1、2、......)，然后通过下面的等式(9)(以下称为电压变化等式)计算电压变化ΔV：

ΔV＝K·sign(N_i+1-N_i)...(9)

在上面的等式(9)中，K表示系数。在该反馈控制示例中，该电压变化ΔV反馈到VCO块204。

在该控制条件下，在图15所示的步骤F1中，接收基带处理块207计数从比较块206输出的二进制接收信号Sin’的边缘数目。接着，在步骤F2，接收侧控制块219通过使用上面的等式(9)(电压变化等式)调整VCO块204的振荡控制电压Vc。此时，接收侧的接收侧控制块219从当前值通过符号(+/-符号)改变VCO块204的振荡控制电压Vc。

此外，在步骤F3，接收基带处理块207计数从比较块206输出的二进制接收信号Sin’的边缘数目。在步骤F4，接收处理块205确定一定时间段的频率差Ni+1是否小于频率差Ni。如果发现一定时间段的频率差Ni+1小于频率差Ni，则在步骤F5，接收侧控制块219将Ni和Ni+1代入电压变化等式(9)中以计算电压变化ΔV，然后将Ni+1代入Ni准备用于下一次计算。此时，频率差Ni+1已经变得相对小，从而指示VCO块204的振荡控制电压Vc的变化方向和频率差Ni+1的变化方向是正确的。因此，电压变化等式(9)的符号保持不变。

如果在步骤F4中发现频率差Ni+1大于频率差Ni，则指示VCO块204的振荡控制电压Vc的变化方向和频率差Ni+1的变化方向相互相反。因此，接收侧控制块219移动到步骤F6，并且将Ni和Ni+1代入等式(9)以计算电压变化ΔV，然后将Ni+1代入Ni准备用于下一次计算。

然后，接收侧控制块219移动到步骤F7以确定上述电压变化等式的符号。如果发现电压变化等式的符号为“+”，则接收侧控制块219移动到步骤F8以将符号“+”转变为符号“-”。然后，接收侧控制块219返回到步骤F2。如果在步骤F7中发现符号为“-”，则接收侧控制块219移动到步骤F9以将符号“-”转变为符号“+”。

然后，接收侧控制块219返回步骤F2以从当前值将VCO块204的振荡控制电压Vc变化ΔV。然后，重复步骤F3到F9。在上述示例中，等式(9)用于确定振荡控制电压Vc的电压变化ΔV的功能；然而，其它功能可以用于该目的。

如上所述，根据实践为本发明第二实施例的无线接收装置200，无线接收块201首先调整有关的本地振荡信号Sf的自由运行振荡频率frx，以便在训练间隔期间匹配从发送侧注入的发送侧的本地振荡信号Sf和接收侧的本地振荡控制信号Sf，从而提供注入锁定。接着，无线接收块201在注入锁定控制间隔后从发送侧接收数字信号Dout。

因此，通过将无线发送装置100当作外部电路的注入锁定，发送侧的本地振荡频率ftx的本地振荡信号Sf可以注入接收侧的VCO块204。这允许在训练间隔期间有关的无线接收装置200的本地振荡信号Sf与无线发送装置100的本地振荡信号Sf锁定。结果，该配置允许使用VCO块204的任何无线信号发送系统确定地执行注入锁定，在该VCO块204中，接收侧的本地振荡频率ftx的范围由于制造波动、温度环境变化等而波动。并且，因为不再要求外部电路，如用于自由运行振荡频率锁定的PLL电路和用于注入锁定的外部电路，所以可以减小系统的电路规模，导致显著的功率节省。

(4)第三实施例

-毫米波发送系统30

下面参考图16描述实践为本发明第三实施例的毫米波发送系统30。第三实施例是其中图2所示的无线发送装置100和图4所示的无线接收装置200可以基于一对一相互通信的毫米波发送系统30。

图16所示的毫米波发送系统30构成其中图2所示的无线发送装置100和图4所示的无线接收装置200可以基于一对一相互通信的无线通信系统的一个示例。无线发送装置100具有用于振荡本地振荡信号Sf的VCO块107，调制数字信号Din，并且发送调制的信号S到接收侧。无线发送装置100的输出端116连接到天线部件117。例如，天线部件117基于插线天线(patchantenna)、探针天线(如偶极(dipole))、环形天线或小尺寸孔耦合元件(如隙缝天线)。

无线接收装置200具有用于振荡本地振荡信号Sf的VCO块204，从发送侧接收调制信号S，并且解调接收的数字信号Dout。无线接收装置200的输入端211连接到天线部件217。天线部件217与无线发送装置100类似地实现。要注意，对于无线发送装置100的内部配置，参考图2，并且对于无线接收装置200的内部配置，参考图4。

发送和接收侧的天线部件117和天线部件217安排在电磁波发送介质21中。对于电磁波发送介质21，除了空气或真空介质外，还使用介电发送路径。介电发送路径由可以发送基于毫米波信号的电磁波的介电材料配置。对于介电材料，例如使用具有介电常数ε1的玻璃环氧树脂。此外，可以使用例如由丙烯(acryl)、聚氨酯树脂、环氧树脂、硅树脂或聚酰亚胺构成的部件。要注意，电磁发送介质21填满图1所示的外壳3。

在该示例的毫米波发送系统30中，在训练间隔期间，无线发送装置100将发送侧的本地振荡信号Sf注入接收侧的VCO块204中。无线接收装置200调整有关信号的振荡频率，以便匹配从无线发送装置100注入的发送侧的本地振荡信号Sf和接收侧的本地振荡信号Sf，从而提供注入锁定。在注入锁定后的通信间隔期间，无线发送装置100发送数字信号Din到无线接收装置200。

下面参考图17到图20描述在毫米波发送系统30中使用的无线通信方法。根据图7A所示的第一通信示例，在图16所示的由无线发送装置100和无线接收装置200构成的毫米波发送系统30中定义训练间隔T1和训练间隔T2。在训练间隔T1中，执行注入锁定控制。在训练间隔T2中，可以在注入锁定完成后在发送和接收侧之间发送数据。

根据第一通信示例，注入锁定控制执行一次，并且在注入锁定完成后，不执行注入锁定控制。相反，根据图17B所示的第二通信示例，在注入锁定完成后，有规律或无规律地执行注入锁定控制。在第二示例中，每次完成注入锁定，数据从发送侧发送到接收侧。利用毫米波发送系统30，可以使用第一和第二通信示例的任何一个。

下面参考图18和图19描述双向和单向通信示例中的注入锁定控制示例。

-双向通信示例

在图18所示的双向通信示例中，在毫米波发送系统30中，对无线接收装置200中获得的信息的响应可以反馈到无线发送装置100。显然，无线发送装置100具有图4所示的无线接收块201和接收处理块205。无线接收装置200具有图2所示的发送处理块101和无线发送块104。

在这些前提下，如图18所示，在发送侧TX(无线发送装置100)开始通信的时间t1设置训练间隔T1。在已经提供注入锁定的时间t2，接收侧RX(无线接收装置200)回复“锁定完成”的通知给发送侧TX。在通过发送侧TX “锁定确认”时，发送侧TX在时间t3设置通信间隔T2，并且发送数据到接收侧RX。在该示例中，在时间t4和t5，“锁定完成”有规律地从接收侧RX发送到发送侧TX。

应当注意，如果在接收侧RX已经检测到未锁定状态以及从时间t6开始对于一定时间段没有提供锁定，从而使得发送侧TX不能确认锁定，则发送侧TX在时间t7设置训练间隔T1以执行注入锁定控制。结果，每次完成注入锁定，数字信号(以下也称为数据)可以从发送侧TX发送到接收侧RX。

-单向通信示例

根据图19所示的单向通信示例，在毫米波发送系统30中，对在无线接收装置200中获得的信息的响应不能反馈到无线发送装置100。因此，有规律地重复训练间隔T1和通信间隔T2。显然，训练间隔T1可以设置为注入锁定控制间隔后的通信间隔T2，以便提供注入锁定。

在图19中，在发送侧TX(无线发送装置100)开始通信的时间t1，设置训练间隔T1。在接收侧RX(无线接收装置200)没有提供注入锁定，并且发送侧TX在时间t2设置通信间隔T2，并且发送数据到接收侧RX。在该示例中，丢弃在没有注入锁定的情况下设置的通信间隔T2期间从发送侧TX发送到接收侧RX的数据。

然后，在时间t3再次设置训练间隔T1。当已经提供注入锁定并且在接收侧RX(无线接收装置200)确认时，发送侧TX在时间t4设置通信间隔T2，发送数据到接收侧RX。在该示例中，因为已经提供注入锁定，所以在有关的通信间隔T2期间从发送侧TX发送到接收侧RX的数据被处理为有效。结果，每次注入锁定成功，数据可以从发送侧TX发送到接收侧RX。

因为无线接收装置200可以确认是否已经提供锁定，所以丢弃在没有锁定的情况下的通信间隔T2期间的数据。使得已经确认锁定后的通信间隔T2期间的数据有效。应当注意，在图18和图19所示的注入锁定控制示例的任何中，如同图3所示的功率控制示例，无线发送装置100的输出功率在训练间隔T1期间可以增加，并且输出功率在通信间隔T2期间可以返回到正常水平。

-无线通信方法

下面参考图20描述实践为本发明的一个实施例的无线通信方法。在下面，其中图16所示的无线发送装置100和无线接收装置200可以基于一对一相互通信的毫米波发送系统30用作示例。

在该示例中，在图20所示的流程图的步骤G1中，无线发送装置100等待开始通信的命令。通信开始命令从用户工具经由例如上层数字处理块输入到发送处理块101。当输入通信开始命令时，在步骤G2中无线发送装置100设置训练间隔T1(参考图17到19)。然后，在步骤G3，无线发送装置100在训练间隔T1(参考图2和3)期间将发送侧TX的本地振荡信号Sf注入接收侧RX的VCO块204中。

在步骤G4，无线接收装置200调整本地振荡信号Sf的自由运行振荡频率frx，以便将发送侧TX的注入的本地振荡信号Sf与接收侧RX的本地振荡信号Sf匹配，从而提供注入锁定。例如，在训练间隔T1期间，无线接收装置200首先检测从无线发送装置100注入的发送侧TX的本地振荡信号Sf和接收侧RX的本地振荡信号Sf之间的频率差fε。接着，无线接收装置200在该频率差fε变小的方向上调整VCO块204的振荡控制电压Vc，从而提供注入锁定(参考图4到14)。

接着，在步骤G5，无线发送装置100在注入锁定控制间隔之后设置通信间隔T2，并且在该通信间隔T2期间发送数字信号Din到无线接收装置200。结果，每次注入锁定已经完成或者每次注入锁定成功，数字信号Din可以从发送侧TX发送到接收侧RX。

如上所述，毫米波发送系统30具有无线发送装置100和无线接收装置200。该配置允许通过将无线发送装置100当作外部电路的注入锁定，将发送侧的本地振荡频率ftx的本地振荡信号Sf注入接收侧的VCO块204。在毫米波发送系统30中，在训练间隔T1期间，无线发送装置100的本地振荡信号Sf和无线接收装置200的本地振荡信号Sf可以相互锁定。并且，即使在使用VCO块204的毫米波发送系统30的情况下，也可以执行注入锁定处理，在VCO块204中，本地振荡信号Sf的本地振荡频率范围由于例如制造的波动和温度环境的波动而波动。

应当注意，可以与无线接收装置200分开地安排监视器专用无线接收装置，以便通过该无线接收装置专门监视注入锁定处理的状态。在该情况下，接收处理块205的接收基带处理块207基于从例如无线接收装置200的无线接收块201或从接收处理块205获得的信息或从监视器专用无线接收装置获得的信息，确定注入锁定处理的状态。接收处理块205控制无线发送装置100的无线发送块104或无线接收块201，以便提供无线发送装置100的本地振荡频率ftx和无线接收装置200的自由运行振荡频率frx之间的锁定。

(5)第四实施例

下面参考图21和22描述实践为本发明的第四实施例的无线接收装置300的示例配置。在第四实施例中，图4所示的无线接收装置200的比较块206用模拟到数字转换器(以下称为ADC)306替代。在无线接收装置300的情况下，ADC 306的输出由接收基带处理块307处理，以便将VCO块304的自由运行振荡频率frx固定为当接收信号Sin的直流分量最大化时的无线接收块301的本地振荡频率ftx。

图21所示的无线接收装置300具有无线接收块301和接收处理块305。无线接收块301首先调整有关的本地振荡信号Sf的自由运行振荡频率frx，以便在训练间隔T1期间匹配从发送侧注入的具有本地振荡频率ftx的调制信号S和接收侧的本地振荡信号Sf，从而提供注入锁定。接着，无线接收块301在注入锁定后的通信间隔期间从发送侧接收数字信号Din。

无线接收块301由LNA块302、DOWNMIX块303和VCO块304配置。除了这些组件块，无线接收块301具有输入端311和313以及输出端312。无线接收块301经由未示出的天线部件从发送侧接收调制信号S(或基于毫米波信号的电磁波)，以基于由VCO块304振荡的本地振荡信号Sf解调接收信号Sin。

输入端311连接到未示出的天线部件和LNA块302。LNA块302放大从发送侧接收的调制信号S。LNA块302连接到DOWNMIX块303和VCO块304。VCO块304基于振荡控制电压Vc振荡具有自由运行振荡频率frx的本地振荡信号Sf。DOWNMIX块303基于由接收处理块305的DAC块308控制的VCO块304的本地振荡信号Sf，从由LNA块302放大的调制信号S解调接收信号Sin。

上述无线接收块301的输出端312连接到接收处理块305。接收处理块305对从无线接收块301输出的接收信号Sin进行数字处理以输出数字信号Dout。接收处理块305由ADC 306、接收基带处理块307、DAC块308和接收侧控制块319配置。除了上述组件块外，接收处理块305具有输入端314以及输出端315和316。上述输出端312连接到接收处理块305的输入端314。

输入端314连接到ADC 306。ADC 306模拟到数字转换从无线接收块301输出的接收信号Sin，以便输出得到的数字信号Sin。ADC 306基于多位模拟到数字转换器。

ADC 306连接到接收基带处理块307。接收基带处理块307对从ADC 306输出的数字信号Din进行数字处理，以便在训练间隔期间T1输出接收信号Sin的直流分量数据D39。接收基带处理块307对接收信号Sin进行数字处理以解调数字信号Dout，并且在通信间隔T2期间通过输出端316输出得到的数字信号Dout到上层数字处理块。接收基带处理块307连接到接收侧控制块319。接收侧控制块319从直流分量数据D39生成振荡控制数据Dc。

接收侧控制块319连接到DAC块308。DAC块308将从接收侧控制块319输出的振荡控制数据Dc转换为模拟振荡控制电压Vc。接收处理块305的上述输出端315连接到无线接收块301的输入端313。振荡控制电压Vc经由输出端315和输入端313输出到(或反馈到)VCO块304。

在该示例中，接收处理块305基于从DAC块308输出的振荡控制电压Vc控制VCO块304的输出。例如，接收处理块305在训练间隔T1中执行直流分量最大值检测处理，以便基于该用于提供注入锁定的处理调整VCO块304的振荡控制电压Vc，从而在注入锁定后固定振荡控制电压Vc。直流分量最大值检测处理表示检测接收信号Sin的直流分量最大值的处理。

如上所述配置无线接收块301和接收处理块305允许将振荡控制电压Vc从DAC块308输出到VCO块304，从而基于振荡控制电压Vc控制VCO块304的输出。结果，在训练间隔T1期间，有关的无线接收装置300的本地振荡信号Sf的自由运行振荡频率frx可以与发送侧的本地振荡信号Sf的本地振荡频率ftx注入锁定。

下面参考图22描述无线接收装置300中的注入锁定控制示例。在该示例中，在训练间隔T1期间，无线接收装置300执行检测接收信号Sin的直流分量的最大值的处理。该直流分量最大值检测处理表示检测最大值的处理，基于从无线接收块301输出的接收信号Sin的直流分量数据D39的值在该最大值处最大化。

在最大值检测处理中，假设通过ADC 306对从无线接收块301输出的接收信号Sin进行模拟到数字转换，以便基于通过对从有关的ADC 306输出的数字信号Din进行数字处理获得的直流分量数据D39控制VCO块304。在注入锁定控制中，在相位差Δθ最小化的方向上调整无线接收块301的VCO块304的自由运行振荡频率frx。

在该控制条件下，在图22所示的步骤H1中检测到通电信息时，接收处理块305移动到步骤H2以调整振荡控制电压Vc(VCO电压)，从而执行扫描处理。此时，在调整自由运行振荡频率frx的同时，接收处理块305接收接收信号Sin。在没有提供锁定的状态下，相位差Δθ相对大，并且不能检测到接收信号Sin的直流分量，使得接收处理块305继续调整自由运行振荡频率frx。

在步骤H3，接收处理块305执行直流分量数据D39的最大值检测处理，以便确定是否已经提供注入锁定，此时分支控制。该确定基于直流分量数据D39的最大值是否在预定恒定值之上来进行。

如果不能接收接收信号Sin并且不能对其进行检测，导致失败的注入锁定，则接收处理块305返回步骤H2以继续振荡控制电压Vc的扫描处理。当已经确认直流分量数据D39的最大值时，接收处理块305将确认最大值时的振荡控制数据Dc存入存储器中。

如果已经检测到直流分量数据D39的最大值并且提供注入锁定，则接收处理块305移到步骤H4，以便将之前存储的在检测到直流分量数据D39的最大值时的振荡控制数据Dc输出到DAC块308，从而固定振荡控制电压Vc，以便提供已经检测到直流分量的最大值时的自由运行振荡频率frx。结果，无线接收装置300可以通过基于直流分量最大值检测处理的振荡控制电压Vc调整VCO块304，以便提供发送和接收侧之间的注入锁定。

根据实践为第四实施例的无线接收装置300，接收处理块305具有ADC306，并且在接收处理块305中，通过接收基带处理块307处理从ADC 306输出的数字信号Din。然后，VCO块304的自由运行振荡频率frx固定为基于数字信号Din的直流分量数据D39的值最大化时的无线接收块301的自由运行振荡频率frx。

结果，在无线发送装置100当作外部电路的情况下注入锁定允许发送侧的具有本地振荡频率ftx的本地振荡信号Sf注入接收侧的VCO块204。该配置允许在训练间隔T1期间有关的无线接收装置300的本地振荡信号Sf与无线发送装置100的本地振荡信号Sf锁定。结果，该配置允许使用VCO块304的任何无线信号发送系统确定地执行注入锁定，在该VCO块304中，接收侧的本地振荡频率ftx的范围由于制造波动、温度环境变化等而波动。并且，因为不再要求外部电路，如用于自由运行振荡频率锁定的PLL电路和用于注入锁定的外部电路，所以可以减小系统的电路规模，导致显著的功率节省。

(6)第五实施例

下面参考图23描述实践为本发明第五实施例的毫米波发送系统50的示例性配置。在第五实施例中，毫米波发送系统50具有图2所示的无线发送装置100和图4所示的无线接收装置200，它们基于一对一相互通信。

图23所示的毫米波发送系统50配置其中图2所示的无线发送装置100和图4所示的无线接收装置200可以基于一对一相互通信的无线通信系统的另一示例。无线发送装置100具有荡本地振荡信号Sf的VCO块107，并且调制数字信号Din，从而发送得到的调制的信号S到接收侧。

在注入锁定时，例如，具有本地振荡频率ftx的本地振荡信号Sf作为调制信号S而没有调制地发送到接收侧。无线发送装置100的输出端116连接到天线部件117。例如，天线部件117基于插线天线、探针天线(如偶极)、环形天线或小尺寸孔耦合元件(如隙缝天线)。

无线接收装置300具有用于振荡本地振荡信号Sf的VCO块304，并且从发送侧接收调制信号S，从而解调接收的数字信号Dout。无线接收装置300的输入端311连接到天线部件217。对于天线部件217，使用类似于在无线发送装置100使用的天线部件。对于无线发送装置100的示例内部配置，参考图2。对于无线接收装置300的示例内部配置，参考图21。

如同第三实施例，发送侧和接收侧的天线部件117和天线部件217分别安排在电磁波发送介质21内部。如同第三实施例，对于电磁波发送介质21，除了空气或真空介质外，还使用介电发送路径。介电发送路径由可以发送基于毫米波信号的电磁波的介电材料配置。对于介电材料，例如使用具有介电常数ε1的玻璃环氧树脂。此外，如同第三实施例，可以使用由丙烯、聚氨酯树脂、环氧树脂、硅树脂或聚酰亚胺构成的部件。

在该示例的毫米波发送系统50中，在训练间隔T1期间，无线发送装置100将发送侧的本地振荡信号Sf注入接收侧的VCO块304中。在该示例中，在训练间隔T1期间，无线接收装置300调整接收侧的VCO块304的振荡控制电压Vc，从而提供注入锁定。检测从无线发送装置100注入的发送侧的本地振荡信号Sf匹配接收侧的本地振荡信号Sf时的振荡控制电压Vc的最小值，以便输出几乎恒定的接收信号Sin。

此时，无线接收装置300记录当输出有关的接收信号Sin的最大值时的振荡控制电压Vc。在注入锁定后，固定之前记录的接收信号具有最大值时的振荡控制电压Vc。在注入锁定后的通信间隔T2期间，无线发送装置100发送数据信号Din到无线接收装置300，如同第三实施例。

在该示例中，基于从ADC 306输出的数字信号Din控制VCO块304，其中在DOWNMIX块303中输入的调制信号S和本地振荡信号Sf之间提供锁定。如果发送侧的本地振荡频率ftx和接收侧的自由运行振荡频率frx变得相互相等，则相位差Δθ仍然可能存在。

这里，假设要输入无线接收块301的调制信号S(注入信号)和VCO块304的本地振荡信号Sf之间的相位差为Δθ，则从上面的等式(1)、(7)和(8)获得下面的等式(10)：

$\mathrm{\Δ\φ}={\sin }^{-1}\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{inj}}-{\mathrm{\ω}}_0}{\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ω}}_m}\right)...\left(10\right)$

在该示例中，没有数据与发送侧的调制信号S叠加，并且具有本地振荡频率ftx的本地振荡信号Sf作为调制信号S发送而没有调制，使得如果存在相位差Δθ，则从DOWNMIX 303输出几乎恒定的值，如下面的等式(11)所示：

$\mathrm{Sin}=e^{j\left(2\mathrm{\π}{f}_{\mathrm{tx}}t\right)}\·e^{-j(2\mathrm{\π}{f}_{\mathrm{tx}}t+\mathrm{\θ})}$

$=e^{\mathrm{j\θ}}...\left(11\right)$

此外，从ADC 306输出的数字信号Din的输出值根据相位差Δθ变化。如果不存在相位差Δθ，则不如上所述输出数字信号Din的最大值。因此，在接收处理块305中，通过处理从ADC 306输出的数字信号Din，VCO块304的自由运行振荡频率frx可以与接收处理块305的输出值最大化时的振荡控制电压Vc固定。

下面参考图24描述基于注入锁定实验获得的振荡控制电压Vc和接收信号Sin的输出示例。在图24中，水平轴表示时间t，并且垂直轴表示振荡控制电压Vc和接收信号Sin每个的幅度(电压)。振荡控制电压Vc在V_P-P为大约2.00V。接收信号Sin在V_P-P为大约200mV。

图24所示的输出波形示例示出当通过从图2所示的无线发送装置100只输出本地振荡信号Sf来变化图21所示的无线接收装置300的VCO块304的振荡控制电压Vc时、从DOWNMIX块303输出的接收信号Sin。图中的上半部分所示的振动波形线表示从DOWNMIX块303输出的接收信号Sin。接收信号Sin通过ADC 306模拟到数字转换为数字信号Sin。图中下半部分所示的波形线指示从VCO块304输出的振荡控制电压Vc。

在注入锁定的实验中，在示波器上观察从DOWNMIX块303输出的模拟接收信号Sin，替代从ADC 306输出的数字信号Din。

在该实验中，VCO块304的振荡控制电压Vc在可以提供注入锁定的范围内变化。从DOWNMIX块303输出的接收信号Sin的输出的观察指示接收信号Sin的输出值的变化，因为相位差Δθ在锁定状态下也存在。因此，如前面所述，可以通过固定从ADC 306输出的数字信号Din的输出值已经最大化时的振荡控制电压Vc到VCO块304，最小化相位差Δθ。

在该示例中，对于从ADC 306输出的数字信号Din，无线发送装置100的VCO块107的本地振荡频率ftx和无线接收装置300的VCO块304的自由运行振荡频率frx之间的频率差fε的信号出现，如上面的等式(10)和(11)所示。因此，如果在无线发送装置100和无线接收装置300各自的本地振荡频率ftx和自由运行振荡频率frx之间存在匹配，则从ADC 306输出恒定值，从而允许确认已经在无线发送装置100和无线接收装置300的振荡频率之间已经提供锁定。

结果，还在振荡频率范围由于例如温度环境的变化而改变的环境中执行注入锁定处理。此外，在无线发送装置100的本地振荡信号Sf的本地振荡频率ftx和无线接收装置300的自由运行振荡频率frx之间高速提供锁定。

下面参考图25描述毫米波发送系统50中的注入锁定控制示例。在该示例中，本地振荡信号Sf从无线发送装置100发送到接收侧而没有调制，其中无线接收装置300基于从ADC 306输出的数字信号Din的输出值恒定检测处理调整VCO块204的自由运行振荡频率frx。在此时的注入锁定控制中，在自由运行振荡频率frx与数字信号Din的输出值变为恒定的状态下提供锁定。

在该控制条件下，在图25所示的步骤J1中检测到通电信息时，接收处理块305移动到步骤J2，以调整振荡控制电压Vc(VCO电压)，从而执行扫描处理。此时，接收处理块305将VCO块304的振荡控制电压Vc设为下限值，以便从其开始升高振荡控制电压Vc。

因为具有本地振荡频率ftx的本地振荡信号Sf未调制地从无线发送装置100发送到接收侧作为具有几乎恒定值的幅度的调制信号S，所以如果提供注入锁定，则无线接收装置300应当接收几乎恒定的数字信号Din。接收处理块305获得基于调制信号S的数字信号Din，同时调整自由运行振荡频率frx。在没有提供锁定的状态下，接收信号Sin变为变化了本地振荡频率ftx和自由运行振荡频率frx之间的频率差的信号，接收处理块305不能获得几乎恒定的数字信号Din，从而继续自由运行振荡频率frx的调整。

当出现从无线发送装置100注入的发送侧的本地振荡信号Sf与接收侧的本地振荡信号Sf的匹配时，数字信号Din的输出值中的变化最小化为几乎恒定。在步骤J3，接收处理块305执行检测数字信号Din的输出值变为恒定的检测处理，从而确定是否已经提供注入锁定，此时分支控制。在该处理中，接收处理块305获得通过对从无线接收块301输出的接收信号Sin进行模拟到数字转换而获得的数字信号Din。接收处理块305根据该数字信号Din的一定间隔中的变化确定是否已经提供注入锁定。

如果对于几乎恒定的间隔检测到数字信号Din的变化低于预定值的事件，则接收处理块305移动到步骤J4以确定已经提供锁定，因为具有相同输出值的数字信号Din已经持续。此时，将第一振荡控制电压Vc1记录为数字信号Din的输出值变为几乎恒定的振荡控制电压Vc(VCO电压)。

接着，接收处理块305移动到步骤J5以在第一振荡控制电压Vc1附近变化振荡控制电压Vc。然后，与上述相同的方式，当具有相同输出值的数字信号Din持续几乎恒定间隔时，接收处理块305确定已经提供锁定，从而在此时的振荡控制电压Vc处，将检测到最大值数字信号Din时的振荡控制电压Vc存储为第二振荡控制电压Vc2。

然后，接收处理块305移动到步骤J6以设置振荡控制数据Dc，以便提供振荡控制电压Vc＝Vc2，从而固定振荡控制电压Vc。振荡控制电压Vc从DAC块308输出到VCO块304。

在该示例中，如果本地振荡信号Sf发送到接收侧作为调制信号S而没有调制，并且如果无线发送装置100的本地振荡频率ftx通过注入锁定匹配无线接收装置300的自由运行振荡频率frx，则从ADC 306输出具有几乎恒定值的数字信号Din。结果，无线接收装置300可以基于数字信号Din的输出值恒定检测处理，通过振荡控制电压Vc调整VCO块304的自由运行振荡频率frx，从而提供发送侧和接收侧之间的注入锁定。

如上所述，在第五实施例中，毫米波发送系统50具有与本发明相关联的无线发送装置100和无线接收装置300。无线接收处理块305具有ADC 306。在接收处理块305中，从ADC 306输出的数字信号Din通过接收基带处理块307处理。当无线发送装置100的本地振荡频率ftx匹配无线接收装置300的自由运行振荡频率frx时，从ADC 306输出具有几乎恒定值的数字信号Din。

因此，无线接收装置300可以基于数字信号Din的输出值恒定检测处理，通过振荡控制电压Vc调整VCO块304的自由运行振荡频率frx，从而提供发送侧和接收侧之间的注入锁定。结果，通过将无线发送装置100当作外部电路的注入锁定，本地振荡频率ftx的本地振荡信号Sf可以注入接收侧的VCO块204中。这可以在训练间隔T1期间提供无线发送装置100的本地振荡信号Sf和无线接收装置300的本地振荡信号Sf之间的锁定。

此外，毫米波发送系统50可以基于数字信号Din的边缘数目执行注入锁定。通过使用VCO块304，这可以可靠地实现注入锁定，即使本地振荡信号Sf的本地振荡频率范围由于例如无线接收装置300的无线接收块201的制造波动和温度环境的波动而波动。此外，因为不再要求例如用于自由运行振荡频率锁定的PLL电路和用于注入锁定的外部电路，电路规模可以减小，以便显著地节省功耗。

在上面，已经说明在开始通信时执行的注入锁定方法。利用该方法，在通信期间例如接收信号Sin的频率和无线接收装置300的自由运行振荡频率frx重叠是可能的。因此，下面描述用于在经过注入锁定控制间隔后控制振荡控制电压Vc的实施例。

(7)第六实施例

下面参考图26描述实践为本发明第六实施例的无线接收装置600的示例配置。在第六实施例中，基于在输入锁定控制间隔完成后、在从ADC 306输出的数字信号Din’的一定时间段内的偏移电压测量结果，控制振荡控制电压Vc。

图26所示的无线接收装置600通过无线接收块601和接收处理块605配置。首先，在训练间隔T1期间，无线接收块601调整有关的本地振荡信号Sf的自由运行振荡频率frx，以便匹配从发送侧注入的具有本地振荡频率ftx的调整信号S和接收侧的本地振荡信号Sf，从而提供注入锁定。接着，无线接收块601在注入锁定后的通信间隔期间从发送侧接收数字信号Din。

无线接收块601由LNA块602、DOWNMIX块603和VCO块604配置。除了这些组件块，无线接收块601具有输入端611和613以及输出端612。无线接收块601经由未示出的天线部件从发送侧接收调制信号S(基于毫米波信号的电磁波)，并基于由VCO块604振荡的本地振荡信号Sf调制数字信号Din。

输入端611连接到未示出的天线部件和LNA块602。LNA块602放大从发送侧接收的调制信号S。LNA块602连接到DOWNMIX块603和VCO块604。VCO块604基于振荡控制电压Vc振荡具有自由运行振荡频率frx的本地振荡信号Sf。DOWNMIX块603基于由接收处理块605的DAC块308控制的VCO块604的本地振荡信号Sf，从由LNA放大的调制信号S解调接收信号Sin。

上述无线接收块601的输出端612连接到接收处理块605。接收处理块605对从无线接收块601输出的接收信号Sin进行数字处理以输出数字信号Dout。接收处理块605由比较块206、接收基带处理块207、ADC 306、DAC块308、高通滤波器606、低通滤波器608和VCO控制块609配置。除了这些组件块外，接收处理块605具有输入端614以及输出端615和616。上述输出端612连接到接收处理块605的输入端614。

高通滤波器606经由输出端612和输入端614连接在无线接收块601和比较块206之间，从而通过从DOWNMIX块603输出的接收信号Sin的高频分量。高通滤波器606连接到比较块206。对于高通滤波器606，使用大约几pF的电容器Ck。

在该示例中，比较块206输出通过对从无线接收块601的DOWNMIX块603输出的接收信号Sin的高频分量进行二进制化而获得的二进制接收信号Sin’到接收基带处理块207。接收基带处理块207通过处理块二进制接收信号Sin’解调数字信号Dout，并且经由输出端616输出解调的数字信号Dout到更高的数字处理块。

输入端614除了高通滤波器606外还连接到低通滤波器608。低通滤波器608连接在无线接收块601和ADC 306之间，并且通过从DOWNMIX块603输出的接收信号Sin的低频分量(直流分量)。对于低通滤波器608，使用大约几pF的电容器C1和大约几十kΩ的电阻器R1。

低通滤波器608连接到ADC 306。ADC 306对从无线接收块601输出的接收信号Sin的低频分量进行模拟到数字转换，以输出得到的数字信号Din’(直流分量)。ADC 306连接到VCO控制块609。VCO控制块609基于从ADC 306输出的数字信号Din’生成振荡控制数据Dc，以便输出得到的振荡控制数据Dc到DAC块308。

VCO控制块609连接到DAC块308。DAC块308将从VCO控制块609输出的振荡控制数据Dc转换为模拟振荡控制电压Vc。上述接收处理块605的输出端615连接到无线接收块601的输入端613。振荡控制电压Vc经由输出端615和输入端613输出(或反馈)到VCO块604。

在该示例中，为了提供注入锁定，同样在通信间隔T2期间，VCO控制块609基于从DAC块308输出的振荡控制电压Vc控制VCO块604的输出。例如，在训练间隔T1期间，VCO控制块609执行幅度最大值检测处理，并且基于该检测处理调整VCO块604的振荡控制电压Vc以提供注入锁定，从而在注入锁定控制间隔后固定振荡控制电压Vc。

如上所述，在该示例中，如果从发送侧进入DOWNMIX块603的调制信号S和自由运行振荡频率frx的本地振荡信号Sf之间存在相位差则输出值根据该相位差变化。这是因为在数据叠加的状态下偏移电压也根据相位差变化。因此，在通信期间，通过经常观察偏移电压可以校正相位偏移。

下面参考图27所示的无线接收块801的示例配置描述相位差的分布示例。根据图27所示的无线通信块801，在VCO 804和DOWNMIX块803之间的路线上分布相位差(第一延迟时间τ1′)。在LNA块和VCO 804之间的路线上分布相位差(第二延迟时间τ2′)。在LNA块和DOWNMIX块803之间的路线上分布相位差(第三延迟时间τ3′)。

因此，将上述相位差加到发送侧的本地振荡信号Sf和无线接收装置600的本地振荡信号Sf之间的相位差结果，从DOWNMIX块803输出的接收信号Sin受这些相位差的所有的影响。在该示例中，从DOWNMIX块803输出的接收信号Sin中的变化还依赖于各个设备，使得要求一些机制，以便基于从DOWNMIX块803输出的接收信号Sin的低频分量信息调整相位差

因此，利用图26所示的无线接收装置600，VCO控制块609测量当从无线发送装置100接收接收信号Sin时获得的第一偏移电压，以便计算在注入锁定控制间隔后在第一采样间隔期间的有关的偏移电压的平均值。此外，VCO控制块609测量在经过第一采样间隔后的第二采样间隔期间通过接收接收信号Sin获得的第二偏移电压，以便计算有关的偏移电压的平均值。

VCO控制块609调整VCO块604的振荡控制电压Vc，使得在第一采样间隔期间测量的第一偏移电压的平均值和在第二采样间隔期间测量的第二偏移电压的平均值变得相互相等。用于调整控制VCO块604的该振荡控制电压Vc的控制(或注入锁定)在注入锁定控制间隔后的通信间隔T2期间还继续。

如上所述配置无线接收块601和接收处理块605允许多个步骤的将振荡控制电压Vc从DAC块308输出到VCO块604，从而在注入锁定后也基于振荡控制电压Vc控制VCO块604的输出。结果，在通信间隔T2期间，可以维持这样的状态，其中有关的无线接收装置600的本地振荡信号Sf的自由运行振荡频率frx注入发送侧的本地振荡信号Sf的本地振荡频率ftx用于锁定。

下面参考图28描述无线接收装置600中在注入锁定后的VCO块604的控制示例。在该示例中，VCO控制块609将从ADC 306输出的数字信号Din’数字处理为偏移电压，并且将通过该数据处理获得的振荡控制数据Dc输出到DAC块308。VCO控制块609将振荡控制电压Vc从DAC块308输出到VCO块604以执行反馈控制，以便调整自由运行振荡频率frx。参考第五实施例描述的电压变化ΔV定义为振荡控制电压Vc的变化宽度。此外，如第五实施例，振荡控制电压Vc的变化方向通过符号定义，符号采用“+”或“-”。

在该控制条件下，在图28所示的步骤K1中，在通过注入锁定处理在发送侧的本地振荡频率ftx和无线接收装置600的自由运行振荡频率frx之间锁定时(或在注入锁定完成后)，VCO控制块609移动到步骤K2。VCO控制块609在注入锁定完成后一定时间的第一采样间隔期间从无线发送装置100接收接收信号Sin。在该处理中，VCO控制块609测量基于从ADC 306获得的数字信号Din’的第一偏移电压，以便计算有关的偏移电压的平均值V1。VCO控制块609将获得的偏移电压平均值V1记录到例如未示出的非易失性存储器。

接着，在步骤K3，VCO控制块609将VCO块604的振荡控制电压Vc从当前值改变符号ΔV。振荡控制电压Vc从当前值偏移+ΔV。在第一采样间隔后一定时间的第二采样间隔期间，VCO控制块609在步骤K4中再次测量基于从ADC 306获得的数字信号Din’的第二偏移电压，以便计算有关的偏移电压的平均值V2。VCO控制块609将偏移电压的平均值V2记录到例如未示出的非易失性存储器。

然后，在步骤K5，VCO控制块609将与振荡控制电压Vc相关联的第一平均值V1和第二平均值V2相互比较。如果发现平均值V2大于平均值V1(V2＞V1)，则VCO控制块609确定在VCO块604的振荡控制电压Vc的变化方向和无线接收装置600的自由运行振荡频率frx的相位的变化方向之间存在匹配。如果V2＞V1，则VCO控制块609移动到步骤K6。

在步骤K6，在准备随后步骤中，VCO控制块609将平均值V2记录到例如未示出的非易失性存储器，作为在第一采样间隔期间测量的第一偏移电压的平均值V1。

不用从当前值改变振荡控制电压Vc的符号，即，让符号保持原样，VCO控制块609返回步骤K3以将振荡控制电压Vc改变符号ΔV。VCO控制块609重复该循环处理以调整VCO块604的振荡控制电压Vc。

在步骤K5，VCO控制块609也关于振荡控制电压Vc将第一平均值V1和第二平均值V2相互比较。如果发现平均值V2等于或小于平均值V1(V2≤V1)，则VCO控制块609确定VCO块604的振荡控制电压Vc的变化方向和无线接收装置600的自由运行振荡频率frx的相位的变化方向相互相对。作为该确定的结果，如果V2≤V1，则VCO控制块609移动到步骤K7。

在步骤K7，在准备随后步骤中，VCO控制块609将V2记录到例如未示出的非易失性存储器，作为在第一采样间隔期间测量的第一偏移电压的平均值V1。此时，如果符号为“+”，则VCO控制块609移动到步骤K9以将符号反转为“-”。

如果在步骤K8中符号为“-”，则VCO控制块609移动到步骤K10以将符号反转为“+”。然后，VCO控制块609返回到步骤K3以将VCO块604的振荡控制电压Vc从当前值改变符号ΔV。然后VCO控制块609重复该循环处理。重复循环处理允许典型地最大化相位差的执行反馈控制。在上述示例中，假设电压变化ΔV恒定；然而，使用利用ADC 306的输出电压的变化宽度作为变量的函数也是可行的。

-变化1

下面参考图29描述无线接收装置300中注入锁定后的作为第一变化的VCO块304的控制示例。从上述等式(5)，该示例使用当从发送侧注入的调制信号S和无线接收装置300的本地振荡信号Sf之间的相位差消失时、从DOWNMIX块303输出的接收信号Sin的幅度电压的最大化。本地振荡信号Sf是具有自由运行振荡频率frx的信号。

在该示例中，接收基带处理块307测量从ADC 306输出的数字信号Din的幅度电压，以输出得到的幅度数据D38到接收侧控制块319。接收侧控制块319将从该幅度数据D38获得的振荡控制数据Dc输出到DAC块308。接收侧控制块319将振荡控制电压Vc从DAC块308输出到VCO块604，以调整自由运行振荡频率frx，从而执行反馈控制以便最大化接收信号Sin的幅度电压。

在该变化中，在第五实施例的情况下描述的电压变化ΔV也定义为振荡控制电压Vc的变化宽度。此外，如同第六实施例，振荡控制电压Vc的变化方向由符号定义，该符号采用“+”或“-”。

在该控制条件下，在图29所示的步骤L1中，在通过注入锁定处理在发送侧的本地振荡频率ftx和无线接收装置300的自由运行振荡频率frx之间锁定时(或在注入锁定完成后)，接收侧控制块319移动到步骤L2。接收侧控制块319在注入锁定完成后一定时间段的第一采样间隔期间从无线发送装置100接收接收信号Sin。在该处理中，接收侧控制块319测量从ADC 306获得的数字信号Din的第一幅度电压，以便计算有关的幅度电压的平均值V1。接收侧控制块319将数字信号Din的幅度电压的平均值V1记录到例如未示出的非易失性存储器。

接着，在步骤L3，接收侧控制块319将VCO块304的振荡控制电压Vc从当前值改变符号ΔV。然后，振荡控制电压Vc从当前值偏移+ΔV。在第一采样间隔后一定时间段的第二采样间隔期间，接收侧控制块319在步骤L4中测量从ADC 306获得的数字信号Din的第二幅度电压，以便计算有关的幅度电压的平均值V2。接收侧控制块319将数字信号Din的幅度电压的平均值V2记录到例如未示出的非易失性存储器。

然后，在步骤L5，接收侧控制块319将与振荡控制电压Vc相关联的第一平均值V1和第二平均值V2相互比较。如果发现平均值V2大于平均值V1(V2＞V1)，则接收侧控制块319确定在振荡控制电压Vc的变化方向和无线接收装置600的自由运行振荡频率frx的相位的变化方向之间存在匹配。如果如上所述V2＞V1，则接收侧控制块319移动到步骤L6。

在步骤L6，在准备随后步骤中，接收侧控制块319将V2记录到例如未示出的非易失性存储器，作为在第一采样间隔期间测量的第一偏移电压的平均值V1。

不用从当前值改变振荡控制电压Vc的符号，即，让符号保持原样，接收侧控制块319返回步骤L3以将振荡控制电压Vc改变符号ΔV。接收侧控制块319重复该循环处理以调整VCO块304的振荡控制电压Vc。

在步骤L5，接收侧控制块319也关于振荡控制电压Vc将第一平均值V1和第二平均值V2相互比较。如果发现平均值V2等于或小于平均值V1(V2≤V1)，则接收侧控制块319确定VCO块304的振荡控制电压Vc的变化方向和无线接收装置300的自由运行振荡频率frx的相位的变化方向相互相对。作为该确定的结果，如果如上所述V2≤V1，则接收侧控制块319移动到步骤L7。

在步骤L7，在准备随后步骤中，接收侧控制块319将平均值V2记录到例如未示出的非易失性存储器，作为在第一采样间隔期间测量的第一幅度电压的平均值V1。此时，如果符号为“+”，则接收侧控制块319移动到步骤L9以将符号反转为“-”。

如果在步骤L8中符号为“-”，则接收侧控制块319移动到步骤L10以将符号反转为“+”。然后，接收侧控制块319返回到步骤L3以将VCO块304的振荡控制电压Vc从当前值改变符号ΔV。然后接收侧控制块319重复该循环处理。重复循环处理允许典型地最大化相位差Δ的执行反馈控制。在上述示例中，假设电压变化ΔV恒定；然而，使用利用ADC 306的输出电压的变化宽度作为变量的函数也是可行的。

本发明的各实施例适用于毫米波发送系统，其配置为例如在每个装置的外壳内部，利用用于携带电影图像和计算机图形图像的、范围在30GHz到300GHz的载波频率快速发送毫米波段的信号。这些装置包括数据记录/再现装置、地面波电视接收装置、移动电话装置、游戏机、计算机和通信装置。

本申请包含涉及于2009年11月11日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2009-258369中公开的主题，在此通过引用并入其全部内容。

本领域技术人员应当理解，依赖于设计需求和其他因素可以出现各种修改、组合、子组合和更改，只要它们在权利要求或其等效物的范围内。

Claims (20)

1.一种无线发送装置，

其中，以下现象定义为注入锁定：当具有振荡频率附近的频率的信号注入振荡器时，所述振荡器的振荡频率被牵引到注入信号的频率，以及

以下间隔定义为注入锁定控制间隔：在该间隔中，提供注入锁定，以便将具有装置的外壳中安排的发送侧的本地振荡频率的信号与具有所述外壳中的接收侧的自由运行振荡频率的信号匹配，

所述无线发送装置包括：

无线发送块，具有用于振荡具有本地振荡频率的信号的振荡器，所述无线发送块配置为基于由所述振荡器振荡的具有本地振荡频率的信号将数字信号发送到接收侧；

在所述注入锁定控制间隔期间，所述无线发送块将所述无线发送块的具有本地振荡频率的信号注入接收侧的振荡器中，

为了匹配从所述无线发送块注入所述振荡器的所述无线发送块的具有本地振荡频率的信号和接收侧的自由运行振荡频率的信号，接收侧调整接收侧的所述信号的自由运行振荡频率，从而提供注入锁定，以及

在所述注入锁定控制间隔结束后，所述无线发送块发送数字信号到接收侧。

2.如权利要求1所述的无线发送装置，还包括：

发送处理块，配置为对数字信号进行数字处理，以便将得到的发送信号输出到所述无线发送块，所述发送处理块具有

数据处理块，配置为对数字信号进行数字处理，以便输出得到的数字振荡控制数据，以及

数字到模拟转换器，配置为将从所述数据处理块输出的数字振荡控制数据转换为模拟振荡控制信号，以便将得到的信号输出到振荡器。

3.如权利要求2所述的无线发送装置，其中

所述无线发送块具有

调制块，配置为基于具有由振荡器振荡的本地振荡频率的信号调制发送信号，以便输出得到的调制信号，以及

放大器，配置为放大从所述调制块输出的调制信号；并且

所述发送处理块通过从所述数字到模拟转换器输出的振荡控制信号控制所述振荡器，从而基于所述振荡器的具有本地振荡频率的信号控制所述放大器的输出。

4.如权利要求3所述的无线发送装置，其中

所述发送处理块在注入锁定控制间隔期间，从正常设定电平开始逐渐增加所述放大器的输出，以及

在注入锁定控制间隔结束后，将所述放大器的输出返回到正常电平。

5.一种无线接收装置，

其中，以下现象定义为注入锁定：当具有振荡频率附近的频率的信号注入振荡器时，所述振荡器的振荡频率被牵引到注入信号的频率，以及

以下间隔定义为注入锁定控制间隔：在该间隔中，提供注入锁定，以便将具有装置的外壳中安排的发送侧的本地振荡频率的信号与具有所述外壳中的接收侧的自由运行振荡频率的信号匹配，

所述无线接收装置包括：

无线接收块，具有用于振荡具有自由运行振荡频率的信号的振荡器，所述无线接收块从发送侧接收调制信号，以便基于由所述振荡器振荡的具有自由运行振荡频率的信号调制接收信号；其中

在注入锁定控制间隔期间，为了匹配从发送侧注入所述振荡器的发送侧的具有本地振荡频率的信号和接收侧的自由运行振荡频率的信号，以便提供注入锁定，所述无线接收块调整信号的振荡频率，并且

在注入锁定控制间隔结束后，从发送侧接收数字信号。

6.如权利要求5所述的无线接收装置，还包括：

接收处理块，配置为对从所述无线接收块输出的接收信号进行数字处理，以便输出得到的数字信号，

所述接收处理块具有

检测块，配置为从所述无线接收块获取接收信号，以便检测发送侧的本地振荡频率和接收侧的自由运行振荡频率之间的频率差和相位差；

数据处理块，配置为对从所述检测块输出的检测到的频率差和相位差进行数字处理，以便输出得到的数字振荡控制数据；以及

数字到模拟转换器，配置为将从所述数据处理块输出的数字振荡控制数据转换为模拟振荡控制信号。

7.如权利要求6所述的无线接收装置，其中

所述接收处理块基于从所述数字到模拟转换器输出的模拟振荡控制信号控制所述振荡器的本地振荡频率。

8.如权利要求6所述的无线接收装置，其中

所述无线接收块具有

放大器，配置为放大从发送侧接收的调制信号；以及

解调块，配置为基于由所述接收处理块的所述数字到模拟转换器控制的所述振荡器的具有本地振荡频率的信号，从由放大器放大的调制信号中解调接收信号。

9.如权利要求8所述的无线接收装置，其中

所述接收处理块通过从所述数字到模拟转换器输出的振荡控制信号控制所述振荡器，以便基于所述振荡器的具有本地振荡频率的信号控制所述放大器的输出。

10.如权利要求8所述的无线接收装置，其中

所述接收处理块通过从所述数字到模拟转换器输出的振荡控制信号控制所述振荡器，以便基于所述振荡器的具有本地振荡频率的信号控制所述解调块的输出。

11.如权利要求5所述的无线接收装置，还包括

接收处理块，配置为对从所述无线接收块接收的接收信号进行数字处理，以便输出得到的数字信号，

所述接收处理块具有：

模拟到数字转换块，配置为模拟到数字转换从无线接收块输出的接收信号；

数据处理块，配置为对从所述模拟到数字转换块输出的数字接收数据的频率差和相位差进行数字处理，以便输出得到的数字振荡控制数据；以及

数字到模拟转换器，配置为将从所述数据处理块输出的数字振荡控制数据转换为模拟振荡控制信号。

12.如权利要求11所述的无线接收装置，还包括：

低通滤波器，连接在所述无线接收块和所述模拟到数字转换块之间，配置为通过接收信号的低频分量；以及

振荡控制块，配置为通过获取从所述模拟到数字转换块输出的接收数据来生成数字到模拟转换器控制电压，以便基于数字到模拟转换器控制电压控制所述数字到模拟转换器的输出。

13.一种无线通信系统，

其中，以下现象定义为注入锁定：当具有振荡频率附近的频率的信号注入振荡器时，所述振荡器的振荡频率被牵引到注入信号的频率，以及

以下间隔定义为注入锁定控制间隔：在该间隔中，提供注入锁定以便将具有装置的外壳中安排的发送侧的本地振荡频率的信号与具有所述外壳中的接收侧的自由运行振荡频率的信号匹配，

所述无线通信系统包括：

无线发送装置，具有用于振荡具有本地振荡频率的信号的振荡器，所述无线发送装置调制数字信号以便发送得到的调制的数字信号；以及

无线接收装置，具有用于振荡具有自由运行振荡频率的信号的振荡器，所述无线接收装置从所述无线发送装置接收调制的数字信号，以便解调接收的调制的数字信号；

在注入锁定控制间隔期间，

所述无线发送装置将发送侧的具有本地振荡频率的信号注入接收侧的所述振荡器，

为了匹配从所述无线发送装置注入的发送侧的具有本地振荡频率的信号和接收侧的具有自由运行振荡频率的信号，所述无线接收装置调整所述信号的振荡频率以提供注入锁定，以及

在注入锁定控制间隔结束后，所述无线发送装置发送数字信号到所述无线接收装置。

14.如权利要求13所述的无线通信系统，其中，

解调和检测从发送侧发送的锁定识别调制信号的处理定义为同步字检测处理，

解调从发送侧发送的数字信号以计算比特误差率的处理定义为比特误差检测处理，以及

检测接收信号的幅度最大值的处理定义为幅度最大值检测处理，

然后，在注入锁定控制间隔期间，所述无线接收装置至少执行同步字检测处理、比特误差检测处理和幅度最大值检测处理之一，并且调整所述振荡器的振荡控制电压以提供注入锁定，以及

在注入锁定控制间隔结束后，固定调整的振荡控制电压。

15.如权利要求13所述的无线通信系统，其中

所述无线接收装置在注入锁定控制间隔期间调整所述振荡器的振荡控制电压以提供注入锁定，

检测第一振荡控制电压以提供几乎恒定的输出值，在该第一振荡控制电压，从无线发送装置注入的发送侧的具有本地振荡频率的信号匹配接收侧的具有自由运行振荡频率的信号，

检测第二振荡控制电压，在该第二振荡控制电压，第一振荡控制电压开始波动，

计算第一振荡控制电压和第二振荡控制电压之间的平均值，以及

在注入锁定控制间隔结束后，固定通过该计算获得的振荡控制电压。

16.如权利要求13所述的无线通信系统，其中，

所述无线接收装置在注入锁定控制间隔期间调整所述振荡器的振荡控制电压以提供注入锁定，

检测振荡控制电压的最小值以提供几乎恒定的输出值，在该振荡电压的最小值，从无线发送装置注入的发送侧的具有本地振荡频率的信号匹配接收侧的具有自由运行振荡频率的信号，并且同时检测该振荡控制电压的最大值，

比较振荡控制电压的最小值和振荡控制电压的最大值，以选择该振荡控制电压的最大值，以及

在注入锁定控制间隔结束后，固定通过该选择获得的最大值的振荡控制电压。

17.如权利要求13所述的无线通信系统，其中，

在注入锁定控制间隔期间，所述无线接收装置检测从所述无线发送装置注入的发送侧的具有本地振荡频率的信号和接收侧的具有自由运行振荡频率的信号之间的频率差，并且

在频率差减少的方向上调整所述振荡器的振荡控制电压，从而提供注入锁定。

18.如权利要求13所述的无线通信系统，其中，

在注入锁定控制间隔结束后的第一采样间隔期间，所述无线接收装置测量在从所述无线发送装置接收到接收信号时获得的第一偏移电压，以便计算第一偏移电压的平均值，

在经过第一采样间隔后的第二采样间隔期间，测量在接收到接收信号时获得的第二偏移电压，以便计算第二偏移电压的平均值，以及

调整所述振荡器的振荡控制电压，使得在第一采样间隔期间测量的第一偏移电压的平均值和在第二采样间隔期间测量的第二偏移电压的平均值变得相互相等。

19.如权利要求13所述的无线通信系统，其中，

在注入锁定控制间隔结束后的第一采样间隔期间，所述无线接收装置测量从所述无线发送装置接收的接收信号的幅度，以便计算第一幅度的平均值，

在经过第一采样间隔后的第二采样间隔期间，测量接收的接收信号的幅度，以便计算第二幅度的平均值，以及

调整所述振荡器的振荡控制电压，使得在第一采样间隔中测量的第一幅度的平均值和在第二采样间隔中测量的第二幅度的平均值变得相互相等。

20.一种无线通信方法，

其中，以下现象定义为注入锁定：当具有振荡频率附近的频率的信号注入振荡器时，所述振荡器的振荡频率被牵引到注入信号的频率，以及

以下间隔定义为注入锁定控制间隔：在该间隔中，提供注入锁定以便将具有装置的外壳中安排的发送侧的本地振荡频率的信号与具有所述外壳中的接收侧的自由运行振荡频率的信号匹配，

所述无线通信方法包括以下步骤：

在所述注入锁定控制间隔期间，通过无线发送装置将发送侧的具有本地振荡频率的信号注入接收侧的所述振荡器；

为了匹配发送侧的具有本地振荡频率的注入信号和接收侧的具有自由运行振荡频率的信号，通过无线接收装置调整接收侧的信号的振荡频率以提供注入锁定，以及

在注入锁定控制间隔结束后，通过所述无线发送装置发送数字信号到所述无线接收装置。