JP2007214610A

JP2007214610A - 送信回路

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Publication number: JP2007214610A
Application number: JP2006029114A
Authority: JP
Inventors: Masato Umetani; 正人梅谷
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2006-02-07
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2026-02-07
Also published as: JP4825532B2

Abstract

【課題】ＱＰＳＫとＡＳＫの変調方式が混在する通信において、常に一定レベルのパケット信号を出力することによって受信側でＡＳＫ信号の受信誤りを防止する。
【解決手段】送信するパケットデータの種類に応じてＱＰＳＫとＡＳＫに変調方式を切り替えて変調する変調器２０の出力側に、切替信号Ａ／Ｐに応じて増幅度を切り替えることができる高周波電力増幅器３０を設ける。ＡＳＫの場合は通常の増幅度で増幅し、ＱＰＳＫの場合は増幅度を低下させて増幅することにより、高周波電力増幅器３０の出力レベルを、変調方式の如何に拘らず一定に保持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＡＳＫ(Amplitude Shift Keying:振幅偏移）変調とＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying：直交位相偏移）変調等の変調方式を切り替えて送信する無線機の送信回路に関するものである。

高度道路交通システム（ＩＴＳ：Intelligent Transport Systems)の狭域通信（ＤＳＲＣ：Dedicated Short-Range Communication)では、ＡＳＫ変調とＱＰＳＫ変調を１つの無線機に搭載する規格が規定されている。ＤＳＲＣ規格によるＡＳＫ変調のアプリケーション例としては、高速道路における自動料金収受（ＥＴＣ：Electronic Toll Collection）が既に実用化されており、ＱＰＳＫ変調のアプリケーション例としては、ドライブスルーやガソリンスタンドの料金決済システムが計画されている。また、変調方式は未定だが、交通情報の提供サービスなど、種々のアプリケーションが考えられている。

図２は、従来の無線機の構成図である。
この無線機は、ＩＴＳのＤＳＲＣ規格に対応し、ＡＳＫ変調とＱＰＳＫ変調を切り替えて使用できるもので、送受信兼用のアンテナ１１と、このアンテナ１１を送信または受信に切り替えるためのアンテナスイッチ（ＳＷ）１２を有している。アンテナスイッチ１２の受信側には、低雑音増幅器（ＬＮＡ）１３を介して周波数変換器（ＭＩＸ）１４が接続されている。周波数変換器１４は、ＰＬＬ(Phase Locked Loop）等で構成される局部発振器（ＬＯＳＣ）１５の発振信号によって、高周波信号を中間周波信号に変換するものである。なお、局部発振器１５の発振信号の周波数は、図示しないベースバンド部から与えられるチャネル設定信号ＣＨによって、所定の範囲内で設定できるようになっている。

周波数変換器１４の出力側には、所望の中間周波信号を取り出すための帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１６を介して、中間周波増幅器（ＩＦＡ）１７が接続されている。中間周波増幅器１７の出力側には、ＱＰＳＫ信号を復調するためのＰＳＫ復調器１８と、ＡＳＫ信号を復調するためのＡＳＫ復調器１９が接続されている。

ＡＳＫ復調器１９は、中間周波増幅器１７から出力される中間周波信号ＩＦの平均レベルＲＥＦを検出するための積分回路１９ａと、この中間周波信号ＩＦの瞬時値と平均レベルＲＥＦを比較してＡＳＫ受信データＲＤＡを出力する比較回路（ＣＭＰ）１９ｂで構成されている。ＰＳＫ復調器１８で復調されるＰＳＫ受信データＲＤＰと、ＡＳＫ復調器１９で復調されるＡＳＫ受信データＲＤＡは、図示しないベースバンド部へ与えられるようになっている。

一方、ベースバンド部から出力される送信データＳＤＩ，ＳＤＱは、変調器（ＭＯＤ）２０へ与えられるようになっている。変調器２０は、ＡＳＫとＱＰＳＫの２種類の変調が可能なもので、２つの送信データＳＤＩ，ＳＤＱを与えるとＱＰＳＫ変調された送信信号を出力し、一方の送信データ（例えば、ＳＤＱ）を固定するとＡＳＫ変調された送信信号を出力するように構成されている。

変調器２０には、チャネル設定信号ＣＨで設定された局部発振器１５の発振信号が、被変調波として与えられるようになっており、この変調器２０の出力側は、高周波電力増幅器（ＰＡ）２１を介して、アンテナスイッチ１２の送信側に接続されている。

次に動作を説明する。
ベースバンド部では、通信の目的に応じて送信データＳＤＩ，ＳＤＱを無線機に与える。例えば、ＥＴＣシステムに対する送信を行う場合、送信データＳＤＱを“０”に固定して、送信データＳＤＩによってパケット状のデータを出力する。これにより、変調器２０からＡＳＫ変調された送信信号が出力され、高周波電力増幅器２１で所定の倍率に増幅されてアンテナ１１から送信される。

また、ガソリンスタンド・システムに対する送信を行う場合、送信データＳＤＩ，ＳＤＱを使用してパケット状のデータを出力する。これにより、変調器２０からＱＰＳＫ変調された送信信号が出力され、高周波電力増幅器２１で所定の倍率に増幅されてアンテナ１１から送信される。

一方、アンテナ１１で受信された高周波信号は、低雑音増幅器１３で増幅された後、周波数変換器１４で中間周波信号に変換され、帯域通過フィルタ１６を通って中間周波増幅器１７で増幅されて、ＰＳＫ復調器１８とＡＳＫ復調器１９に与えられる。

ＰＳＫ復調器１８では、中間周波信号ＩＦが復調されてＰＳＫ受信データＲＤＰが出力される。ＡＳＫ復調器１９では、積分回路１９ａによって中間周波信号ＩＦの平均レベルが検出されて基準電圧ＲＥＦが生成され、比較回路１９ｂによってこの基準電圧ＲＥＦと中間周波信号ＩＦの瞬時値が比較され、ＡＳＫ受信データＲＤＡが出力される。

ベースバンド部では、無線機から出力されるＰＳＫ受信データＲＤＰとＡＳＫ受信データＲＤＡの内で、通信の目的に応じた受信データを選択して処理が行われる。

特開２００３−２４４２６０号公報 ISSCC2002/SESSION5/WIRELESS NETWORKING TRANSCEIVERS/5.6"Single-Chip 5.8GHz ETC Transceiver IC with PLL and Demodulation Circuits using SiGe HBT/CMOS"

前記無線機では、変調器２０をＡＳＫとＱＰＳＫの２種類の変調に共用している。ＡＳＫ変調では、送信データＳＤＩに従って搬送波の振幅を制御することによって送信信号が生成される。従って、変調器２０自体に増幅機能がないとすれば、ＡＳＫ変調された信号の平均レベルは、搬送波のレベルよりも小さくなる。一方、ＱＰＳＫ変調では、送信データＳＤＩ，ＳＤＱに従って搬送波の位相を制御することによって送信信号が生成される。従って、変調器２０でＱＰＳＫ変調された信号の平均レベルは、搬送波のレベルと同程度となる。

変調器２０の出力信号は、変調方式に拘らず高周波電力増幅器２１で所定の倍率に電力増幅されてアンテナ１１から送信される。このため、ＱＰＳＫ変調されたパケット信号の方が、ＡＳＫ変調されたパケット信号よりも平均電力が大きくなる。

このようなパケット信号を受信する受信側では、中間周波増幅器１７から出力される中間周波信号ＩＦの平均レベルが、ＱＰＳＫ変調されたパケット信号とＡＳＫ変調されたパケット信号とで異なる。即ち、中間周波信号ＩＦの平均レベルは、ＱＰＳＫ変調信号の時に高くなり、ＡＳＫ変調信号の時に低くなる。

このため、ＱＰＳＫ変調信号が入力されると、ＡＳＫ復調器１９の積分回路１９ａから出力される基準電圧ＲＥＦが理想的な値よりも高くなり、その直後にＡＳＫ変調信号が入力された場合に、このＡＳＫ変調信号を正しく復調できなくなるという問題があった。

本発明は、ＱＰＳＫやＡＳＫ等の変調方式に拘らず、送信側から常に一定レベルのパケット信号を出力することで、受信側での受信誤りを防止することを目的としている。

本発明は、送信するパケットデータの種類に応じて複数の変調方式を切り替える無線通信の送信回路において、前記変調方式に対応して与えられる切替信号に応じて増幅度を切り替えるための切替手段を設けたことを特徴としている。

本発明の送信回路は、変調方式に対応して与えられる切替信号に応じて増幅度を切り替えるための切替手段を有している。これにより、変調器から出力される変調信号のレベルが変調方式によって異なっていても、送信回路の出力レベルを一定に保つことができるという効果がある。

送信回路の変調方式としては、少なくともＡＳＫ変調とＱＰＳＫ変調に対応させ、増幅度を切り替えることによって、変調方式の如何に拘らず出力レベルが一定となるように構成する。

この発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、次の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。但し、図面は、もっぱら解説のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明の実施例を示す無線機の構成図であり、図２中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

この無線機は、図２の無線機と同様に、ＩＴＳのＤＳＲＣ規格に対応したもので、ＡＳＫ変調とＱＰＳＫ変調を切り替えて使用できるものである。

この無線機は、送受信兼用のアンテナ１１と、このアンテナ１１を送信または受信に切り替えるためのアンテナスイッチ１２を有している。アンテナスイッチ１２の受信側には低雑音増幅器１３を介して周波数変換器１４が接続されている。周波数変換器１４は、ＰＬＬ等で構成される局部発振器１５の発振信号によって高周波信号を中間周波信号に変換するものである。なお、この局部発振器１５の発振信号の周波数は、図示しないベースバンド部から与えられるチャネル設定信号ＣＨによって、所定の範囲内で任意に設定できるようになっている。

周波数変換器１４の出力側には、所望の中間周波信号を取り出すための帯域通過フィルタ１６を介して中間周波増幅器１７が接続されている。中間周波増幅器１７の出力側には、ＱＰＳＫ信号を復調するためのＰＳＫ復調器１８と、ＡＳＫ信号を復調するためのＡＳＫ復調器１９が接続されている。

ＡＳＫ復調器１９は、中間周波増幅器１７から出力される中間周波信号ＩＦの平均レベルを検出するための積分回路１９ａと、この中間周波信号ＩＦの瞬時値と平均レベルを比較してＡＳＫ受信データＲＤＡを出力する比較回路１９ｂで構成されている。ＰＳＫ復調器１８で復調されるＰＳＫ受信データＲＤＰと、ＡＳＫ復調器１９で復調されるＡＳＫ受信データＲＤＡは、図示しないベースバンド部へ与えられるようになっている。

一方、ベースバンド部から出力される送信データＳＤＩ，ＳＤＱは、変調器２０へ与えられるようになっている。変調器２０は、ＡＳＫとＱＰＳＫの２種類の変調が可能なもので、２つの送信データＳＤＩ，ＳＤＱを与えるとＱＰＳＫ変調された送信信号Ｓ２０を出力し、一方の送信データ（例えば、ＳＤＱ）を固定するとＡＳＫ変調された送信信号Ｓ２０を出力するように構成されている。なお、変調器２０には、チャネル設定信号ＣＨで設定された局部発振器１５の発振信号が、被変調波として与えられるようになっており、この変調器２０の出力側が、高周波電力増幅器３０を介してアンテナスイッチ１２の送信側に接続されている。

高周波電力増幅器３０は、送信信号Ｓ２０がＡＳＫ変調であるかＱＰＳＫ変調であるかを示す切替信号Ａ／Ｐによって増幅度を切り替えることができるものである。この高周波電力増幅器３０は、変調器２０の送信信号Ｓ２０がゲートに与えられて導通状態が制御されるトランジスタ３１と、このトランジスタ３１のドレインと電源電位ＶＤＤの間に接続された負荷インダクタ３２と、このトランジスタ３１のゲートにバイアス電圧を与えるための抵抗３３，３４と、このバイアス電圧を切替信号Ａ／Ｐに従って変化させるためのスイッチ３５及び抵抗３６とで構成されている。なお、２つのバイアス電圧は、ＡＳＫ変調信号を増幅した時の出力レベルとＱＰＳＫ変調信号を増幅した時の出力レベルがほぼ同じレベルになるように設定されている。また、切替信号Ａ／Ｐは、ベースバンド部から与えられるようになっている。

次に動作を説明する。
ベースバンド部では、通信の目的に応じて送信データＳＤＩ，ＳＤＱを無線機に与える。例えば、ＥＴＣシステムに対する送信を行う場合、切替信号Ａ／Ｐを例えばレベル“Ｈ”に設定する。そして、送信データＳＤＱを“０”に固定して、送信データＳＤＩによってパケット状のデータを出力する。これにより、変調器２０からＡＳＫ変調された送信信号Ｓ２０が出力され、高周波電力増幅器３０に与えられる。一方、高周波電力増幅器３０では、切替信号Ａ／Ｐによってスイッチ３５がオフ状態にされ、抵抗３３，３４で生成された基準のバイアス電圧がトランジスタ３１のゲートに印加される。これにより、送信信号Ｓ２０は、高周波電力増幅器３０において所定の増幅率で電力増幅され、アンテナ１１から送信される。

これに対して、ガソリンスタンド・システムに対する送信を行う場合、切替信号Ａ／Ｐをレベル“Ｌ”に設定する。そして、送信データＳＤＩ，ＳＤＱを使用してパケット状のデータを出力する。これにより、変調器２０からＱＰＳＫ変調された送信信号Ｓ２０が出力され、高周波電力増幅器３０に与えられる。高周波電力増幅器３０では、切替信号Ａ／Ｐによってスイッチ３５がオン状態にされ、抵抗３３，３４，３５で生成された基準よりも低いバイアス電圧がトランジスタ３１のゲートに印加される。これにより、送信信号Ｓ２０は、高周波電力増幅器３０において低い増幅率で電力増幅され、アンテナ１１から送信される。この結果、アンテナ１１から送信される高周波信号のレベルは、ＡＳＫ変調とＱＰＳＫ変調でほぼ同じレベルとなる。

ＰＳＫ復調器１８では、中間周波信号ＩＦが復調されてＰＳＫ受信データＲＤＰが出力される。ＡＳＫ復調器１９では、積分回路１９ａによって中間周波信号ＩＦの平均レベルが検出されて基準電圧ＲＥＦが生成され、比較回路１９ｂによってこの基準電圧ＲＥＦと中間周波信号ＩＦの瞬時値が比較され、ＡＳＫ受信データＲＤＡが出力される。このとき、中間周波信号ＩＦの平均レベルは、ＡＳＫ変調とＱＰＳＫ変調でほぼ同じレベルとなっているので、積分回路１９ａから出力される基準電圧ＲＥＦは、この中間周波信号ＩＦの変調方式に拘らず一定値となる。

以上のように、本実施例の無線機は、切替信号Ａ／Ｐによって増幅率を制御することができる高周波電力増幅器３０を有しているので、変調器２０から与えられる送信信号Ｓ２０のレベルがＡＳＫ変調とＱＰＳＫ変調で異なっていても、ほぼ同レベルの高周波信号に増幅してアンテナ１１から送信することができる。これにより、ＱＰＳＫとＡＳＫの変調方式に拘らず、送信側から常に一定レベルのパケット信号を出力するが可能になり、受信側での受信誤りを防止することができるという利点がある。

なお、本発明は、上記実施例に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次のようなものがある。
（１）ＩＴＳのＤＳＲＣ規格に対応してＡＳＫ変調とＱＰＳＫ変調を切り替える無線機を例に説明したが、複数の変調方式を切り替えて使用する無線機に対して、同様に適用することができる。
（２）３種類以上の変調方式に対応可能で、変調方式を切り替えると出力される送信信号のレベルが変化するような変調器を有する場合、高周波電力増幅器の増幅率をその変調方式に応じて切り替える必要がある。

図３は、図１中の高周波電力増幅器の変形例を示す構成図である。
この高周波電力増幅器は、図１中の高周波電力増幅器３０の構成要素に加えて、スイッチ３５ａ及び抵抗３６ａと、スイッチ３５ｂ及び抵抗３６ｂを抵抗３４に並列接続し、これらのスイッチ３５ａ，３５ｂを、切替信号Ａ／Ｐａ，Ａ／Ｐｂでオン／オフ制御するように構成したものである。これにより、変調方式を指定する切替信号Ａ／Ｐ，Ａ／Ｐａ，Ａ／Ｐｂによって増幅度が切り替えられ、高周波信号の出力レベルを、変調方式の如何に拘らず一定に保持することができる。
（３）高周波電力増幅器３０では、トランジスタ３１のバイアス電圧を切り替えることによって増幅率を切り替えるようにしているが、増幅率の切り替えはこの方式に限定するものではない。例えば、高周波電力増幅器の入力側に可変減衰器を挿入しても良い。

本発明の実施例を示す無線機の構成図である。従来の無線機の構成図である。図１中の高周波電力増幅器の変形例を示す構成図である。

符号の説明

１１アンテナ
１２アンテナスイッチ
１３低雑音増幅器
１４周波数変換器
１５局部発振器
１６帯域通過フィルタ
１７中間周波増幅器
１８ＰＳＫ復調器
１９ＡＳＫ復調器
２０変調器
３０高周波電力増幅器

Claims

送信するパケットデータの種類に応じて複数の変調方式を切り替える無線通信の送信回路において、
前記変調方式に対応して与えられる切替信号に応じて増幅度を切り替えるための切替手段を設けたことを特徴とする送信回路。
前記複数の変調方式には少なくとも振幅偏移変調と直交位相偏移変調が含まれ、前記増幅度を切り替えることによって変調方式に拘らず出力レベルが一定となるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の送信回路。