JP2007074047A - 送信装置および送信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信モードの異なる複数の無線システムに対して、送信部の各ブロックを共用使用する場合でも、通信モードの違いにより動作仕様が大きく異なる無線システムにも関わらず同じ周波数帯を利用することから生じる動作状態の非効率性を大幅に改善することができる送信装置および送信方法を提供する。
【解決手段】検知部３が各テストポイント３９〜４６から送信部の各ブロックの動作状態を検知するとともに、モード選択部２がベースバンドＩＣ１からのシステム動作信号４７を受けて動作モードを示すモード信号４を選択出力し、動作制御部６が、検知部３からの検知データ５に基づいて、モード選択部２からのモード信号４が示す動作モードに適した動作条件を決定して、この動作条件で送信部の各ブロックが動作するためのコントロール信号７〜１６を出力し、このコントロール信号７〜１６に従って送信部の各ブロックを各動作モードに適した動作状態に変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動体端末を含めた無線通信機器で情報伝送媒体の無線信号を送信するための送信装置および送信方法に関するものである。

従来の送信装置（例えば、特許文献１を参照）は、図１２に示すように、アンテナ端の送信スペクトラムのデータに基づいて、送信信号生成部、乗算器、加算器、ＤＡＣ、ＡＴＴ部、電力増幅部などの動作条件がアンテナ部で最良の状態になるように、送信部（ＲＦ部）の各ブロックもしくは、これらの１つのブロックだけに対して、動作条件を制御できるような構成になっている。
特開平１１−２９８３４０号公報

しかしながら上記のような従来の送信装置では、同じ周波数帯で全く違う性能を求められる無線システムに対して、ＲＦ部の各ブロックを共用で使用する場合には、それらの構成及び制御方法における動作効率が著しく低下してしまうという問題が生じる。このような問題点について、以下に説明する。

通常、無線システムの中には、同じ周波数帯で全く違う性能を求められる無線システムが存在する。例えば、無線ＬＡＮシステムの通信モードとして８０２．１１ｂと８０２．１１ｇとがある。

これらの無線システムは、変調方式が違うものの、２．４ＧＨｚ帯の全く同じ周波数を使うことから、ベースバンド信号のみ８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ用の信号を個別に発生させて、ＲＦ部の各ブロックは共用で使うことが一般的である。

求められる性能は、８０２．１１ｂがＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）３５％程度であるのに対し、８０２．１１ｇでは最小５．５％以下が求められる。ＥＶＭは、振幅、位相、位相雑音、ＤＣオフセットなどの正確さや雑音特性もしくは回路のリニアリティーを要求される項目であり、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇで求められる通信速度の違いが要求性能に反映されている。変調方式が違うものの、通信速度は、８０２．１１ｂが１１ＭｂｐｓＭａｘであるのに対し、８０２．１１ｇでは５４ＭｂｐｓＭａｘを要求される。

このように、８０２．１１ｂと８０２．１１ｇの両方のＥＶＭを両立させようとすると、仕様の厳しい８０２．１１ｇの最大５４Ｍｂｐｓモードに対して、ＲＦ部の各ブロックの動作条件を固定する必要がある。

一般的に、５４Ｍｂｐｓモードに求められるＥＶＭの性能を満足しようとすると、１１Ｍｂｐｓよりも多くの消費電力が必要となり、効率の悪い動作状態を常に維持することになる。

すなわち、同じ周波数帯で全く違う性能を要望される無線システムでは、高い性能を要求される無線システムに回路の動作条件を合わせることが基本であり、これにより低い性能を要求される無線システムの動作状態には、効率の悪い状態で動作させることになってしまうという問題点を有していた。

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、例えば無線ＬＡＮシステムの８０２．１１ｂや８０２．１１ｇのように、通信モードの異なる複数の無線システムに対して、送信部の各ブロックを共用使用する場合でも、通信モードの違いにより動作仕様が大きく異なる無線システムにも関わらず同じ周波数帯を利用することから生じる動作状態の非効率性を大幅に改善することができる送信装置および送信方法を提供する。

上記の課題を解決するために、本発明の送信装置は、通信モードの異なる複数の無線システムに対して、送信部の各ブロックを共用使用する送信装置であって、前記送信部の各ブロックに設けた各テストポイントから前記送信部の各ブロックにおける動作状態を検知して検知データを生成する検知部と、各無線システムをどの通信モードで動作させるかを選択するためのシステム動作信号を基に前記通信モードを示すモード信号を選択するモード選択部と、前記検知部からの検知データと前記モード選択部からのモード信号とに基づいて、前記送信部の各ブロックにおける動作状態を制御する動作制御部とを備え、前記動作制御部は、前記検知部からの検知データが示す前記送信部の各ブロックにおける現在の動作状態を基に、前記モード選択部からのモード信号が示す前記通信モードに適した動作条件で前記送信部の各ブロックが動作するためのコントロール信号を生成し、前記送信部の各ブロックが前記コントロール信号に従って動作状態を変更するように制御するよう構成したことを特徴とする。

また、本発明の送信方法は、通信モードの異なる複数の無線システムに対して、送信部の各ブロックを共用使用する送信方法であって、前記送信部の各ブロックに設けた各テストポイントから前記送信部の各ブロックにおける動作状態を検知して、前記送信部の各ブロックにおける現在の動作状態を示す検知データとして生成し、各無線システムをどの通信モードで動作させるかを選択するためのシステム動作信号を基に前記通信モードを示すモード信号を選択し、前記送信部の各ブロックにおける現在の動作状態を基に、前記モード信号が示す前記通信モードに適した動作条件で前記送信部の各ブロックが動作するためのコントロール信号を生成し、前記送信部の各ブロックが前記コントロール信号に従って動作状態を変更する方法としたことを特徴とする。

以上により、各テストポイントから検知した送信部の各ブロックにおける動作状態を示す検知データと、システム動作信号を基に得られた通信モードを示すモード信号とに基づいて、送信部の各ブロックにおける動作状態を制御するために生成したコントロール信号に従って、送信部の各ブロックを、検知データが示す現在の動作状態から、モード信号が示す各通信モードに適した動作状態に変更することができる。

以上のように本発明によれば、各テストポイントから検知した送信部の各ブロックにおける動作状態を示す検知データと、システム動作信号を基に得られた通信モードを示すモード信号とに基づいて、送信部の各ブロックにおける動作状態を制御するために生成したコントロール信号に従って、送信部の各ブロックを、検知データが示す現在の動作状態から、モード信号が示す各通信モードに適した動作状態に変更することができる。

そのため、通信モードの異なる複数の無線システムに対して、送信部の各ブロックを共用使用する場合でも、通信モードの違いにより動作仕様が大きく異なる無線システムにも関わらず同じ周波数帯を利用することから生じる動作状態の非効率性を大幅に改善することができる。

以下、本発明の実施の形態を示す送信装置および送信方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の送信装置および送信方法を説明する。

図１は本実施の形態１のベースバンド系を含む送信装置の構成を示すブロック図である。図１において、ベースバンドＩＣ１とモード選択部２と検知部３と動作制御部６と信号発生部１７と信号発生部１８を含めてベースバンド系と呼び、ベースバンド系では、ベースバンドＩＣ１から、無線システムをどの通信モードで動作させるかを選択するための信号であるシステム動作信号４７を、モード選択部２へ送信し、モード選択部２ではモードを決定した信号であるモード信号４を送信し、そのモード信号４は、モードによって送信部（ＲＦ部）の動作条件を変更する動作制御部６に入力される。

動作制御部６には、検知部３から伝送される検知データ５も入力される。検知データ５は、ＬＰＦ２１、ＬＰＦ２２、増幅器２４、増幅器２５、ミキサ３０、ミキサ３６、局部発振器２８、加算器３４、増幅器３７で構成されるＲＦ部の各ブロックの動作状態をテストポイント３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６で検知したものに対応している。

ＲＦ部の各ブロックの動作状態である検知データ５とモードが決定されたモード信号４が入力された動作制御部６からは、通信モードに合わせた最適動作状態をＲＦ部の各ブロック（ＬＰＦ２１、ＬＰＦ２２、増幅器２４、増幅器２５、ミキサ３０、ミキサ３６、局部発振器２８、加算器３４、増幅器３７）と、ベースバンド系である信号発生部１７および信号発生部１８とに、コントロール信号７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６が送られる。

ここで、前記したように、ＬＰＦ２１、ＬＰＦ２２、増幅器２４、増幅器２５、ミキサ３０、ミキサ３６、局部発振器２８、加算器３４、増幅器３７の構成をＲＦ部と呼んでいるが、ここでＲＦ部について説明すると、ＲＦ部は、ベースバンド系の信号発生部１７及び信号発生部１８から発生された信号１９と信号２０が、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２１とＬＰＦ２２に入力される。ここで、信号発生部１７と信号発生部１８から発生される信号１９と信号２０は、変調波であり、周波数帯は数１０ＭＨｚ程度までである。また、信号１９と信号２０との関係は位相が９０°ずれており、理想的には、それらの振幅は等しくなる。

ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２１とＬＰＦ２２では、信号１９と信号２０の高調波の減衰とＬＰＦ帯域外のノイズを減衰させる効果がある。ＬＰＦ２１とＬＰＦ２２から出た出力であるＬＰＦ出力２３とＬＰＦ出力２６は、増幅器２４と増幅器２５に入力される。これらの増幅器２４と増幅器２５は、利得を増減させる機能を有しており、システム全体の利得の増減に寄与することができる。増幅器２４と増幅器２５で増減された増幅器出力２７と増幅器出力２８は、アップコンバータであるミキサ３０とミキサ３６に入力される。

アップコンバータであるミキサ３０とミキサ３６には、数ＧＨｚ帯までの信号を発生する局部発振器２８から発生する信号である局部発振器出力２９が分配され、ミキサ３０とミキサ３６にそれぞれ入力され、前記入力の増幅器出力２７と増幅器出力２８とがそれぞれミキシングされ、増幅器出力２７と増幅器出力２８は、それぞれ、数１０ＭＨｚ帯の周波数信号から数ＧＨｚ帯の周波数の信号に変換される。周波数変換された信号は、それぞれミキサ出力３１とミキサ出力３５となり、これらの２つの信号は加算器３４により、加算されて足し合わされ、加算器出力３３となり、この加算器出力３３は、終段の増幅器３７に入力されて増幅され、送信出力部３８に伝わる。

これらのＲＦ部（ＬＰＦ２１、ＬＰＦ２２、増幅器２４、増幅器２５、ミキサ３０、ミキサ３５、局部発振器２８、加算器３４、増幅器３７）の動作状態を検知した検知部３から、その状態を検知データ５として、動作制御部６に伝えられる。

ここで具体的な送信方法を例に挙げて送信装置の動作を説明する。
例えば、無線ＬＡＮにおける８０２．１１ｂモードと８０２．１１ｇモードを例に挙げてみると、８０２．１１ｂで求められる送信部の性能は、送信出力が、図４に示すようなスペクトラムマスク６８内に送信スペクトラム６９が入っていることが代表的な特性であり、８０２．１１ｇにおいては、図３に示すようなスペクトラムマスク６３内に送信スペクトラム６４が入っていることが代表的な特性である。

ここで、それぞれのスペクトラムマスクについて説明すると、８０２．１１ｇ用の図３のスペクトラムマスク６３の規定は、センター周波数５４が周波数の中心で一般的に２．４ＧＨｚである。デルタ周波数５５とデルタ周波数５９が周波数帯域となり、約１８ＭＨｚである。また、デルタ周波数５６とデルタ周波数６０がセンター周波数５４から９ＭＨｚ離調の減衰特性（アッテネーション６５：２０ｄＢ）で、デルタ周波数５７とデルタ周波数６１がセンター周波数５４から２０ＭＨｚ離調の減衰特性（アッテネーション６６：２８ｄＢ）、デルタ周波数５８とデルタ周波数６２がセンター周波数５４から３０ＭＨｚ離調の減衰特性（アッテネーション６７：４０ｄＢ）である。

また、８０２．１１ｂ用の図４のスペクトラムマスク６８の規定は、センター周波数７２が周波数の中心で、デルタ周波数７５とデルタ周波数７３が周波数帯域となり、約２２ＭＨｚである。また、デルタ周波数７３とデルタ周波数７５がセンター周波数７２から１１ＭＨｚ離調の減衰特性（アッテネーション７０：３０ｄＢ）でデルタ周波数７４とデルタ周波数７６がセンター周波数７２から２２ＭＨｚ離調の減衰特性（アッテネーション７１：５０ｄＢ）である。

スペクトラムマスクだけから判断すると、８０２．１１ｂの方が、８０２．１１ｇよりもスペクトラムマスクの規定が厳しく見えるが、現実にはそうではなく、両者には、求められる伝送レートの違いがある。８０２．１１ｂは最大１１Ｍｂｐｓの伝送レートを要求されるのに対し、８０２．１１ｇでは、最大５４Ｍｂｐｓの伝送レートが要求される。また、ＥＶＭで比較するならば、８０２．１１ｂでは、３５％以下のＥＶＭ値が要求されるのに対し、８０２．１１ｇでは５．５％以下のＥＶＭ値が要求される。

８０２．１１ｇで５．５％以下のＥＶＭ値を得るには、上記で説明した８０２．１１ｇのスペクトラムマスク６３を守れば、得られるわけではなく、図３のアッテネーション６５、アッテネーション６６、アッテネーション６７は、４０ｄＢ以上の性能が求められる。このスペクトラムマスク６３のアッテネーション６５、アッテネーション６６、アッテネーション６７で４０ｄＢをクリアするには、図１に示した送信装置のベースバンド系の信号発生部１７、１８とＲＦ部の入出力特性にリニアリティーが要求される。また、ミキサ３０、３６の入力ＤＣオフセットを抑えることや、局部発振器２８の位相雑音特性を下げることも必要である。更に、ＩＱの振幅差や位相差などもＥＶＭ値を悪化させてしまう原因となる。

８０２．１１ｇの５４Ｍｂｐｓモードと比較すると、８０２．１１ｂモードは、ＥＶＭ値が非常に大きいため、ＲＦ部の各ブロックに要求される仕様も８０２．１１ｇに比べると厳しいものではない。

そこで、８０２．１１ｂと８０２．１１ｇを具体的にどのように使い分けるかを説明する。
まず、８０２．１１ｇについては、既に説明したように、５４Ｍｂｐｓモードでは、ＥＶＭ値がもっとも要求が厳しく、これを満足させるには、図１において、信号発生部１７、信号発生部１８から出力される信号１９、２０がＯＰ１ｄＢから少なくともバックオフ１０ｄＢ以上取れるように検知部３で検知し、動作制御部６でコントロール信号８、９を信号発生部１７、信号発生部１８に戻す。

次に、ＬＰＦ２１、ＬＰＦ２２と増幅器ＡＭＰ２４とＡＭＰ２５であるが、これらの動作条件の設定も、信号発生部１７と信号発生部１８と同様に、それらの出力状態をテストポイント４１、テストポイント４２、テストポイント４３、テストポイント４４で取り出し、検知部３で検知し、検知データ５によって、動作制御部６から、通信モードに適した動作状態であるＯＰ１ｄＢから少なくとも１０ｄＢのバックオフになるように、コントロール信号７、コントロール信号１０、コントロール信号１１、コントロール信号１２で制御する。ＯＰ１ｄＢから１０ｄＢものバックオフをとった信号である増幅器出力２７、増幅器出力２８がアプコンバータであるミキサ３０とミキサ３６に入力されるが、ミキサ３０、ミキサ３６は、局部発振器２８から出力される局部発振器出力２９も入力されるが、局部発振器出力２９は、その位相雑音が−９４ｄＢｃ／Ｈｚ以下のレベルに達するように、動作制御部６からのコントロール信号１３によって制御された状態である。

ここでアップコンバータであるミキサ３０とミキサ３６は、ＥＶＭ値が回路のリニアリティーの他に悪くなる要素をもっている。ここで、アップコンバータの代表的な回路を図６に示す。図６は直交変調器と呼ばれるが、トランジスタ８２、トランジスタ８３、トランジスタ８４、トランジスタ８５、トランジスタ８６、トランジスタ８７、トランジスタ９５、トランジスタ９６、トランジスタ９７、トランジスタ９８、トランジスタ１０１、トランジスタ１０２、抵抗８０、抵抗８１、抵抗８８、抵抗１０３、電流源８９、電流源９０、電流源１０４、電流源１０５、電源１０８、入力端子９１、入力端子９２、入力端子９３、入力端子９４、入力端子９９、入力端子１００、入力端子１０６及び入力端子１０７で構成される。この中で入力端子９１と入力端子９２、入力端子９９と入力端子１００の入力ＤＣオフセット電圧が、図５に示すキャリアリーク７８の大きさに依存し、キャリアリーク７８と希望波７７の差が大きいほど、ＥＶＭ値は良化（低下）する。

更に、アップコンバータ部を図１から取り出し、詳細に示したのが図７である。図７において、入力端子１０９、入力端子１１０、アップコンバータであるミキサ１１４、ミキサ１１５及び局部発振器１１１と加算器１１９で構成される。

入力端子１０９と入力端子１１０に、その位相の関係が９０°シフトした２つの信号がそれぞれ入り、局部発振器１１１から位相器１１３によって９０°だけ位相がシフトした信号がミキサ１１４とミキサ１１５に入力された場合、ミキサ出力１１７のスペクトルは図８（ａ）のような希望波１２０、キャリアリーク１２１及びイメージリーク１２２の関係になり、ミキサ出力１１６のスペクトルは図８（ｂ）のような希望波１２３、キャリアリーク１２４及びイメージリーク１２５のような関係になる。これらの図８（ａ）や図８（ｂ）の２つのスペクトルを加算器１１９で加算して足し合わせると、図５のようなスペクトルの関係になる。

図５におけるイメージリーク７９は、図８のイメージリーク１２２とイメージリーク１２５との位相が９０°からずれていたり、入力端子１０９と入力端子１１０に入力される入力信号のレベル差が生じたりすることによって、レベルは変動する。また、このイメージリーク７９のレベルは、図５のキャリアリーク７８のレベル同様、そのレベルと希望波７７の差が大きいほどＥＶＭの値は良化（低下）する。

実験的には、希望波７７とキャリアリーク７８との比は４０ｄＢ、希望波７７とキャリイメージリーク７９との比も４０ｄＢ程度とれれば、図１の加算器出力３３でのＥＶＭ値は、５．５％以下にすることができる。

調整方法としては、キャリアリーク７８に関しては、図６の入力端子９１、入力端子９２および入力端子９９、入力端子１００のＤＣオフセットが出ないように外部バイアスにより電圧を決め、イメージリーク７９に関しては、ミキサ出力３１及びミキサ出力３５のレベルが同じになるように、テストポイント４１およびテストポイント４２から検知部３で検知した検知データを、動作制御部６から、コントロール信号１１、コントロール１２を使って、増幅器２４及び増幅器２５の利得を調整する。もしくは、ベースバンド系である信号発生部１７および信号発生部１８の信号レベルを、コントロール信号８、コントロール信号９によって制御することも可能である。

これらの制御によって、終段の増幅器３７には、低いＥＶＭで、ＯＰ１ｄＢよりも１０ｄＢ程度のバックオフをとったレベルの信号が入力され、テストポイント４０では、増幅器３７の入力レベルを検知し、動作制御部６からコントロール信号１４、１５を使って、アップコンバータであるミキサ３０とミキサ３６の利得を制御する。

また、終段の増幅器３７では、送信出力部３８に出する出力レベルをテストポイント３９を使って、検知部３で検知し、規定の出力レベルになるように、動作制御部６からのコントロール信号１６を使って、増幅器３７をコントロールする。また、図１において、受信データをもとに、電力レベルを検知し、それに合わせて増幅器３７の出力レベルにすることで、低消費電流化をはかることも可能である。

以上のように、８０２．１１ｇモードでは、キャリアリーク、イメージリーク、更に、それぞれの回路のリニアリティーに対して配慮が必要となる。
一方、８０２．１１ｂモードでは、通信速度が最大１１Ｍｂｐｓなため、８０２．１１ｇと比較して、回路のリニアリティー、キャリアリーク、イメージリークの調整方法や局部発振器の位相雑音についても、要求特性が厳しくない。回路のリニアリティーについては、８０２．１１ｇと比較して大きくてもよく、ＯＰ１ｄＢのバックオフは５ｄＢ程度である。

このように、上述の送信装置においては、同じ周波数帯を利用しているにも関わらず、求められる性能が大きく違うことに着目し、通信モードに応じて動作条件を変えることで、システムの効率を上げることを目的としている。

すなわち、上記のＲＦ部である信号発生部１７と信号発生部１８、ＬＰＦ２１とＬＰＦ２２、増幅器２４と増幅器２５、局部発振器２８、ミキサ３０とミキサ３６、加算器３４および増幅器３７が、検知部３で常にどの通信モード状態にあるかを検知しておいて、ベースバンドＩＣ１から出力されるシステム動作信号４７により、モード選択部２でモード選択し、モード信号４と検知データ５により、動作制御部６から、ＲＦ部の各ブロックをどういう状態に制御するかによって、システムの効率あげることができる。具体的には、速い通信速度が不要なモードでは、消費電力を下げる設定を選択し、大きな通信速度が必要なモードでは、消費電力を上げる設定が選択できる。

以上のようにして、ＲＦ部（ＬＰＦ２１、ＬＰＦ２２、増幅器２４、増幅器２５、ミキサ３０、ミキサ３６、局部発振器２８、加算器３４、増幅器３７）の動作状態を検知した検知部３と、その状態を検知データ５で動作制御部６に伝え、通信モード選択がされたモード信号４が動作制御部６に伝えられることによって、動作制御部６から出力される通信モードに応じたコントロール信号７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６によって、ＲＦ部の各ブロック（ＬＰＦ２１、ＬＰＦ２２、増幅器２４、増幅器２５、ミキサ３０、ミキサ３６、局部発振器２８、加算器３４、増幅器３７）を制御し、通信モードに応じて、動作状態を最適にすることで、高い性能が要望される通信モードだけに回路状態を合わせる必要がなくなり、効率のよいＲＦ部の各ブロックにおける動作状態を選択することができる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の送信装置および送信方法を説明する。

図２は本実施の形態２の送信装置および送信方法における送信スロットと受信スロットの関係を表記したものである。図２において、送信スロット５１の期間と受信スロット５３の期間の間の時間は、ＩＦＳ（インターフレームスペース）５２と呼ばれ、このＩＦＳ５２の時間は、通信モード（８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ）によって異なることが、規格で決められており、８０２．１１ｂでは１０ｕｓで、８０２．１１ｇでは１６ｕｓである。そして、ある時間内に送信を行い、送信が終わればＩＦＳ５２の時間として１０ｕｓあるいは１６ｕｓ待って、受信状態に入る。

このとき、最初の送信スロットは、８０２．１１ｂのモードで送信装置を動作最適状態にしていたとしても、次の送信スロットでは、８０２．１１ｇモードになっていることも有り得ることから、送信スロットごとに動作最適状態を作ることが必要となる。

このように、動作最適状態にした送信状態を止めて、受信状態に入るため、この受信状態から次の送信状態に入る前に、再度、動作最適状態を作るようにする。つまり、受信状態から送信状態に入る前のＩＦＳの時間を使って、次の送信動作に適した動作最適状態を作る動作を行うようにしている。

本実施の形態２の送信装置および送信方法では、上記のＩＦＳ５２の時間を、通信モードに応じて、通信モードごとの規格に適合するように、１０〜１６ｕＳの間で変化させるようにしている。そして、この動作を常に繰り返すようにする。

以上により、実施の形態１で記述した通信モードに応じて、この通信モードごとの規格に合わせて、ＩＦＳ５２の時間を１０〜１６ｕＳの間で自動的に変更することができ、このＩＦＳ５２の時間を利用することにより、８０２．１１ｂモードや８０２．１１ｇモード用に、各通信モードに適した動作状態を作ることができる。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の送信装置および送信方法を説明する。

図３は本実施の形態３の送信装置および送信方法における通信モードとして８０２．１１ｇ用のスペクトラムマスクの規定を示す説明図であり、図４は本実施の形態３の送信装置および送信方法における通信モードとして８０２．１１ｂのスペクトラムマスクの規定を示す説明図である。図３において、アッテネーション６５、アッテネーション６６、また図４において、アッテネーション７０は、歪みの特性で決まる領域であるが、図４の８０２．１１ｂのスペクトラムマスク６８のアッテネーション７１に対しては、歪みよりもノイズフロアでレベルが決まる領域である。

実施の形態１の送信装置において、図１のローパスフィルタＬＰＦ２１及びＬＰＦ２２の減衰特性を変更できるようにフィルタの次数を切り替えたり、定数を切り替えたりすることで、８０２．１１ｂモードの時は、アッテネーション７１領域の減衰特性を大きくとることができ、容易に図４のスペクトラムマスク６８のアッテネーション７０の規定を満たすことができる。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の送信装置および送信方法を説明する。

実施の形態１の送信装置において、図１の局部発振器２８を詳細に図示すると、例えば、図１１のように、ＰＬＬ１３６と局部発振器１３７と抵抗（Ｒ）１３８と抵抗（Ｒ）１３９とコンデンサ（Ｃ）１４０で構成されるループフィルタ１４１のように表現される。

無線ＬＡＮの８０２．１１ｂと８０２．１１ｇでは、前述したように送信するデータの伝送速度が異なるため、局部発振器２８に求められる位相雑音の特性も異なる。８０２．１１ｇモードでは、１００ＫＨｚ離調で最大約−９４ｄＢｃ／Ｈｚの位相雑音の特性が必要となるが、８０２．１１ｂでは約−８６ｄＢｃ／Ｈｚ程度で良い。両者の特性を使い分けるには、図１１のＲ１３８、Ｒ１３９及びＣ１４０の定数変更を行うことによって、図１０のカーブ１３２やカーブ１３３のような位相雑音の特性を得る。

この位相雑音の特性を、ループフィルタの定数を通信モードごとに使い分けることによって、選択された通信モードに適した位相雑音の特性を得ることができる。
また、位相雑音の特性は、ループフィルタだけではなく局部発振器１３７そのものの特性にも影響されることから、ループフィルタの定数を通信モードごとに使い分けるだけではなく、電流を切り替えたり、発振用のインダクタやバラクタを切り替えることでも、その特性を変化させることができる。

これにより、選択された通信モードに適した位相雑音の特性を得る際に、ループフィルタを切り替える、つまり、ループフィルタの帯域を変更するための処理時間や、チャネル切り替え時のロックアップタイムを短縮でき、システムの時間的余裕を作ることができる。

また、局部発振器をスリープ状態から立ち上げたり、ＳＬＥＥＰ状態にする場合にも、図９のように、送信時の立下りの時間１２６や、受信時の立上り時間１２７および立下りの時間に寄与するため、消費電流削減に有効な手段となる。

以上のように本実施の形態によれば、図１のように、従来技術と比較して、前述したベースバンド系（ベースバンドＩＣ１、モード選択部２、検知部３、動作制御部６）の中に通信モードに選択できるモード選択部２を有し、通信モードに応じたＲＦ部（ＬＰＦ２１、ＬＰＦ２２、増幅器２４、増幅器２５、ミキサ３０、ミキサ３６、局部発振器２８、加算器３４、増幅器３７）を個別に制御できることによって、通信モードに合わせた制御ができるため、効率の良い動作状態を作ることができる。

具体的に代表的な効果を挙げると、例えば、無線ＬＡＮにおける８０２．１１ｂと８０２．１１ｇ対応のチップを実装した場合に８０２．１１ｂと８０２．１１ｇのモードを
切り替えた場合、８０２．１１ｂは８０２．１１ｇに比べて、伝送レートが遅いため、要求されるＥＶＭやリニアリティーが低く、低消費電流化することができる。

さらに具体的に代表的な効果を挙げると、例えば、無線ＬＡＮにおける８０２．１１ｂモードでは、ＥＶＭの規定が厳しくないため、図１の周波数変換（アップコンバート）される前で周波数が低く、大振幅をとっても電流を要しない、信号発生部１７、信号発生部１８の振幅や増幅器２４、２５で利得を８０２．１１ｇモードと比較して、大きく取り、逆に、周波数変換（アップコンバート）されて利得を大きくとるには周波数範囲が約１００倍以上になるため、大電流を必要とするアップコンバータミキサ３０、３６及び、増幅器増幅器３７の利得を８０２．１１ｂと比較して下げ気味に設定することで、ＲＦ部全体では消費電力を下げることができる。
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５の送信装置および送信方法を説明する。

実施の形態１の送信装置において、図１３にＡＰ１４２（アクセスポイント）とｎ個のＳＴＡ（ステーション）の関係について示す。ＡＰ１４２は、ｎ個のＳＴＡに対して、図１４に示したビーコン１４６という信号をある周期で、常時出し続けており、ＳＴＡにＡＰの存在があることを知らせている。このビーコン１４６の間隔は、ＡＰ１４２が自由に設定できる。

また、ＡＰは固定された位置にあるが、ＳＴＡは、移動したり、その数が増えたり、減ったりする。そのＳＴＡの移動や、数の増減によってＡＰは、ＳＴＡに対して、最適なチャネルを選択するように情報を送り、図１４に示すＡＰ１４２で設定しておいたビーコンの間隔１４６の中のチャネル切り替え時間１４７でチャネルを切り替え、チャネルを切り替えた後に、設定しておいた、動作条件調整時間１４８でＲＦ部の各ブロック（ＬＰＦ２１、ＬＰＦ２２、増幅器２４、増幅器２５、ミキサ３０、ミキサ３６、局部発振器２８、加算器３４、増幅器３７）を調整する。

ビーコン１４６の間隔の中で動作条件調整時間１４８を設ける理由は、実施の形態１で示したＲＦ部の各ブロック（ＬＰＦ２１、ＬＰＦ２２、増幅器２４、増幅器２５、ミキサ３０、ミキサ３６、局部発振器２８、加算器３４、増幅器３７）の動作状態は、最適ではなくなるためである。

例えば、無線ＬＡＮなどのシステムは帯域が広く、８０２．１１ｂや８０２．１１ｇでは、２４００ＭＨｚから２４８３．５ＭＨｚの８３．５ＭＨｚである。このように帯域が広い場合、各ブロックの特性は、帯域内で同じ特性をとることは難しく、ほぼ不可能といってよい。そのため、上述のように、ＲＦ部の各ブロック（ＬＰＦ２１、ＬＰＦ２２、増幅器２４、増幅器２５、ミキサ３０、ミキサ３６、局部発振器２８、加算器３４、増幅器３７）の動作状態は、最適ではなくなる。

チャネルを切り替えた時、実施の形態２で示した、受信スロット５３の後に割り当てられたＩＦＳ（インターフレームスペース）で行っていた、送信装置の動作最適状態を、図１４の動作条件調整時間１４８で行うことによって、チャネル変更後に発生した最適動作条件からのずれを補正することができる。

本発明の送信装置および送信方法は、通信モードの異なる複数の無線システムに対して、送信部の各ブロックを共用使用する場合でも、通信モードの違いにより動作仕様が大きく異なる無線システムにも関わらず同じ周波数帯を利用することから生じる動作状態の非効率性を大幅に改善することができるものであり、通信モジュールや携帯端末を含めた無線通信機器等に有用である。

本発明の実施の形態１の送信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２の送信装置および送信方法における送信スロットと受信スロットの関係説明図 本発明の実施の形態１の送信装置および送信方法における通信モード８０２．１１ｇ用のスペクトラムマスクの説明図 同実施の形態１の送信装置および送信方法における通信モード８０２．１１ｂ用のスペクトラムマスクの説明図 同実施の形態１の送信装置および送信方法における加算器出力信号の説明図 同実施の形態１の送信装置および送信方法におけるアップコンバータの具体構成を示す回路図 同実施の形態１の送信装置および送信方法におけるアップコンバータの構成を示すブロック図 同実施の形態１の送信装置および送信方法における各ミキサ出力のスペクトルの説明図 本発明の実施の形態４の送信装置および送信方法における送信スロットと受信スロットの関係説明図 同実施の形態４の送信装置および送信方法における位相雑音特性の説明図 同実施の形態４の送信装置および送信方法における局部発振器の構成を示すブロック図 従来の送信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態５の送信装置および送信方法におけるアクセスポイントとｎ個のステーションの関係の説明図 同実施の形態５の送信装置および送信方法におけるアクセスポイントで設定しておいたビーコンの間隔の説明図

符号の説明

１ ベースバンドＩＣ
２ モード選択部
３ 検知部
６ 動作制御部
１７ 信号発生部
１８ 信号発生部
２１ ＬＰＦ
２２ ＬＰＦ
２４ 増幅器
２５ 増幅器
２８ 局部発振器
３０ ミキサ
３４ 加算器
３６ ミキサ
３７ 増幅器

Claims (34)

1. 通信モードの異なる複数の無線システムに対して、送信部の各ブロックを共用使用する送信装置であって、前記送信部の各ブロックに設けた各テストポイントから前記送信部の各ブロックにおける動作状態を検知して検知データを生成する検知部と、各無線システムをどの通信モードで動作させるかを選択するためのシステム動作信号を基に前記通信モードを示すモード信号を選択するモード選択部と、前記検知部からの検知データと前記モード選択部からのモード信号とに基づいて、前記送信部の各ブロックにおける動作状態を制御する動作制御部とを備え、前記動作制御部は、前記検知部からの検知データが示す前記送信部の各ブロックにおける現在の動作状態を基に、前記モード選択部からのモード信号が示す前記通信モードに適した動作条件で前記送信部の各ブロックが動作するためのコントロール信号を生成し、前記送信部の各ブロックが前記コントロール信号に従って動作状態を変更するように制御するよう構成したことを特徴とする送信装置。
2. 請求項１に記載の送信装置であって、前記動作制御部は、前記通信モードが切り替わるごとに、選択された前記通信モードに適した動作条件で前記送信部の各ブロックの動作状態を変更するよう構成したことを特徴とする送信装置。
3. 請求項１に記載の送信装置であって、前記動作制御部は、送信スロット期間と受信スロット期間の間にあるインターフレームスペースごとに、前記通信モードに適した動作条件で前記送信部の各ブロックの動作状態を変更するよう構成したことを特徴とする送信装置。
4. 請求項１に記載の送信装置であって、前記動作制御部は、前記送信部からの出力電力値が受信部で受けた送信電力値に対応するように、前記送信部の各ブロックの動作状態を変更するよう構成したことを特徴とする送信装置。
5. 請求項１に記載の送信装置であって、前記動作制御部は、前記送信部の各ブロックのうちローパスフィルタの減衰特性を前記通信モードに適した動作条件にすることによって、通信モードで決まるスペクトラムマスクの規定に合わせて変更するよう構成したことを特徴とする送信装置。
6. 請求項１に記載の送信装置であって、前記送信部の各ブロックのうち局部発振部をＰＬＬ構成とし、前記動作制御部は、前記通信モードに適した動作条件で前記ＰＬＬのループフィルタの帯域を変更して、無線システムの平均消費電力を制御するよう構成したことを特徴とする送信装置。
7. 請求項１に記載の送信装置であって、前記動作制御部は、前記通信モードに適した動作条件で前記送信部の各ブロックのうち局部発振部の位相雑音特性を変更するよう構成したことを特徴とする送信装置。
8. 請求項１に記載の送信装置であって、前記動作制御部は、前記送信部の出力端における送信特性が前記通信モードに適した動作条件で決まるスペクトラムマスクの規定に収まるように、前記送信部の各ブロックの動作状態を変更するよう構成したことを特徴とする送信装置。
9. 請求項１に記載の送信装置であって、前記動作制御部は、前記通信モードが切り替わるごとに、前記送信部の出力端におけるＥＶＭ値が選択された前記通信モードに適した動作条件で決まるＥＶＭ値の規定に収まるように、前記送信部の各ブロックの動作状態を変更するよう構成したことを特徴とする送信装置。
10. 請求項１に記載の送信装置であって、前記動作制御部は、前記通信モードが切り替わるごとに、選択された前記通信モードに適した動作条件で前記送信部の各ブロックのうち信号発生部のみの動作状態を変更するよう構成したことを特徴とする送信装置。
11. 請求項１に記載の送信装置であって、前記動作制御部は、前記通信モードが切り替わるごとに、選択された前記通信モードに適した動作条件で前記送信部の各ブロックのうち可変増幅器のみの動作状態を変更するよう構成したことを特徴とする送信装置。
12. 請求項１に記載の送信装置であって、前記動作制御部は、前記通信モードが切り替わるごとに、選択された前記通信モードに適した動作条件で前記送信部の各ブロックのうちミキサ部のみの動作状態を変更するよう構成したことを特徴とする送信装置。
13. 請求項１に記載の送信装置であって、前記動作制御部は、前記通信モードが切り替わるごとに、選択された前記通信モードに適した動作条件で前記送信部の各ブロックのうち局部発振部のみの動作状態を変更するよう構成したことを特徴とする送信装置。
14. 請求項１に記載の送信装置であって、前記動作制御部は、前記通信モードが切り替わるごとに、選択された前記通信モードに適した動作条件で前記送信部の各ブロックのうち最終段の増幅器のみの動作状態を変更するよう構成したことを特徴とする送信装置。
15. 通信モードの異なる複数の無線システムに対して、送信部の各ブロックを共用使用する送信方法であって、前記送信部の各ブロックに設けた各テストポイントから前記送信部の各ブロックにおける動作状態を検知して、前記送信部の各ブロックにおける現在の動作状態を示す検知データとして生成し、各無線システムをどの通信モードで動作させるかを選択するためのシステム動作信号を基に前記通信モードを示すモード信号を選択し、前記送信部の各ブロックにおける現在の動作状態を基に、前記モード信号が示す前記通信モードに適した動作条件で前記送信部の各ブロックが動作するためのコントロール信号を生成し、前記送信部の各ブロックが前記コントロール信号に従って動作状態を変更することを特徴とする送信方法。
16. 請求項１５に記載の送信方法であって、前記通信モードが切り替わるごとに、選択された前記通信モードに適した動作条件で前記送信部の各ブロックの動作状態を変更することを特徴とする送信方法。
17. 請求項１５に記載の送信方法であって、送信スロット期間と受信スロット期間の間にあるインターフレームスペースごとに、前記通信モードに適した動作条件で前記送信部の各ブロックの動作状態を変更することを特徴とする送信方法。
18. 請求項１５に記載の送信方法であって、前記送信部からの出力電力値が受信部で受けた送信電力値に対応するように、前記送信部の各ブロックの動作状態を変更することを特徴とする送信方法。
19. 請求項１５に記載の送信方法であって、前記送信部の各ブロックのうちローパスフィルタの減衰特性を前記通信モードに適した動作条件にすることによって、通信モードで決まるスペクトラムマスクの規定に合わせて変更することを特徴とする送信方法。
20. 請求項１５に記載の送信方法であって、前記送信部の各ブロックのうち局部発振部をＰＬＬ構成とし、前記通信モードに適した動作条件で前記ＰＬＬのループフィルタの帯域を変更して、無線システムの平均消費電力を制御することを特徴とする送信方法。
21. 請求項１５に記載の送信方法であって、前記通信モードに適した動作条件で前記送信部の各ブロックのうち局部発振部の位相雑音特性を変更することを特徴とする送信方法。
22. 請求項１５に記載の送信方法であって、前記送信部の出力端における送信特性が前記通信モードに適した動作条件で決まるスペクトラムマスクの規定に収まるように、前記送信部の各ブロックの動作状態を変更することを特徴とする送信方法。
23. 請求項１５に記載の送信方法であって、前記通信モードが切り替わるごとに、前記送信部の出力端におけるＥＶＭ値が選択された前記通信モードに適した動作条件で決まるＥＶＭ値の規定に収まるように、前記送信部の各ブロックの動作状態を変更することを特徴とする送信方法。
24. 請求項１５に記載の送信方法であって、前記通信モードが切り替わるごとに、選択された前記通信モードに適した動作条件で前記送信部の各ブロックのうち信号発生部のみの動作状態を変更することを特徴とする送信方法。
25. 請求項１５に記載の送信方法であって、前記通信モードが切り替わるごとに、選択された前記通信モードに適した動作条件で前記送信部の各ブロックのうち可変増幅器のみの動作状態を変更することを特徴とする送信方法。
26. 請求項１５に記載の送信方法であって、前記通信モードが切り替わるごとに、選択された前記通信モードに適した動作条件で前記送信部の各ブロックのうちミキサ部のみの動作状態を変更することを特徴とする送信方法。
27. 請求項１５に記載の送信方法であって、前記通信モードが切り替わるごとに、選択された前記通信モードに適した動作条件で前記送信部の各ブロックのうち局部発振部のみの動作状態を変更することを特徴とする送信方法。
28. 請求項１５に記載の送信方法であって、前記通信モードが切り替わるごとに、選択された前記通信モードに適した動作条件で前記送信部の各ブロックのうち最終段の増幅器のみの動作状態を変更することを特徴とする送信方法。
29. 請求項１５に記載の送信方法であって、チャネル変更ごとに、請求項１７または請求項１８のどちらか一方、あるいは両方の送信方法からなることを特徴とする送信方法。
30. 請求項１５に記載の送信方法であって、チャネル変更ごとに、請求項１９または請求項２０または請求項２１のいずれか１つ、あるいは請求項１９および請求項２０、請求項１９および請求項２１、請求項２０および請求項２１、更には、請求項１９、請求項２０、請求項２１のすべての送信方法からなることを特徴とする送信方法。
31. 請求項１５に記載の送信方法であって、チャネル変更ごとに、請求項２２または請求項２３のどちらか一方、あるいは請求項２２および請求項２３の両方の送信方法からなることを特徴とする送信方法。
32. 請求項２９に記載の送信方法を有することを特徴とする送信装置。
33. 請求項３０に記載の送信方法を有することを特徴とする送信装置。
34. 請求項３１に記載の送信方法を有することを特徴とする送信装置。

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