JP2009246673A - 送信装置および受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】データ信号を電波を用いて無線通信する場合に、送信側と受信側で、データ信号の位相の同期を精度良くかつ容易に確立する。
【解決手段】例えば、入力基板に設けられた送信装置として機能する送信部１５０は、アンテナ１３５ａ、シリアライザ１５１、アンプ１５２、LED（Light Emitting Diode）１５３、64逓倍回路１５４、ミキサ１５５、およびパワーアンプ（ＰＡ）１５６により構成される。アンテナ１３５ａは、データ信号を電波を用いて無線伝送路で送信する。LED１５３は、データ信号の位相と同期する信号である基準信号を、光を用いて光伝送路で送信する。本発明は、例えば、筐体内で無線通信を行う無線通信システムに適用することができる。
【選択図】図１１

Description

本発明は、送信装置および受信装置に関し、特に、データ信号を電波を用いて無線通信する場合に、送信側と受信側で、データ信号の位相の同期を精度良くかつ容易に確立することができるようにした送信装置および受信装置に関する。

従来、データ信号の電波を用いた無線通信を行う無線通信システムにおいて、送受信間で搬送波（キャリア）信号の位相の同期（以下、キャリア同期という）を確立する方式としては、例えば同期検波方式と遅延検波方式がある。この同期検波方式と遅延検波方式では、受信装置が、受信信号を元にしてキャリア信号の位相を予測することにより、送受信間でのキャリア同期を確立する。

図１は、同期検波方式でキャリア同期を確立する通信システムの構成の一例を示している。

図１の通信システム１０では、送信装置１１と受信装置１２が無線伝送路１３を介して接続されている。図１において、送信装置１１は、基準信号発生器２１、発振器２２、および変調器２３により構成される。

基準信号発生器２１は、受信装置１２に送信する送信信号の位相と同期する基準信号を発生する。発振器２２は、帰還を行いながら、基準信号発生器２１により発生された基準信号を用いて、その基準信号に同期する、基準信号よりも高い周波数の信号をキャリア信号として生成する。

変調器２３は、発振器２２により生成されるキャリア信号を用いて、データ信号を含む送信信号(詳細は後述する)を変調する。変調器２３は、変調後の送信信号を、無線伝送路１３を介して電波で受信装置１２に送信する。

受信装置１２は、キャリア再生回路３１、発振器３２、および復調器３３により構成される。

キャリア再生回路３１は、無線伝送路１３を介して送信装置１１から電波で送信されてくる送信信号を用いてキャリア再生を行う。発振器３２は、キャリア再生回路３１により得られたキャリア再生信号を用いて、キャリア信号を生成する。

復調器３３は、位相検波回路３３Ａと再生回路３３Ｂにより構成される。復調器３３は、無線伝送路１３を介して電波で送信装置１１から送信されてくる送信信号を、発振器３２により生成されたキャリア信号を用いて復調する。具体的には、位相検波回路３３Ａは、キャリア信号を基準として、送信信号の位相検波を行う。再生回路３３Ｂは、位相検波後の送信信号からデータ信号を抽出して出力する。以上のようにして、受信装置１２は、送信装置１１から送信されてくる送信信号からデータ信号を再生する。

次に、データ信号の再生における同期について詳細に説明する。

データ信号の再生は、キャリア同期、シンボル同期、およびブロック同期の３段階の同期を行うことにより、送信信号だけを用いて行われる。そのため、図２に示すように、送信信号には、データ信号だけでなく、シンボル同期およびブロック同期用のプリアンブル信号が含まれている。

また、符号間の干渉を起こさないために、送信信号内のデータ信号どうしの間およびデータ信号とプリアンブル信号の間には、ガードインターバル（ＧＩ）と呼ばれる無信号の区間が設けられている。

なお、図２に示すように、送信信号に定期的にプリアンブル信号が埋め込まれている場合、データ信号の再生の際には、プリアンブル信号が検出されるたびに、送受信間でシンボル同期およびブロック同期が確立され、次のプリアンブル信号が検出されるまでは自走でシンボル同期およびブロック同期が維持されることになる。

具体的には、以下のようにして、再生回路３３Ｂにより、シンボル同期およびブロック同期が行われる。

図３に示すように、再生回路３３Ｂは、例えば、プリアンブル検出回路６１、シンボル同期回路６２、ブロック同期回路６３、およびデシリアライザ６４により構成される。再生回路３３Ｂには、位相検波回路３３Ａから位相検波後の送信信号、即ちキャリア同期後の送信信号が入力される。

プリアンブル検出回路６１は、再生回路３３Ｂに入力された送信信号に含まれるプリアンブル信号を検出し、シンボル同期回路６２とブロック同期回路６３に供給する。シンボル同期回路６２は、プリアンブル信号を用いて、各ビットのデータ信号の位相に同期するデータクロック信号を生成し、デシリアライザ６４に出力する。ブロック同期回路６３は、プリアンブル信号を用いて基準信号を生成し、デシリアライザ６４に出力する。

デシリアライザ６４は、送信信号、データクロック信号、および基準信号に基づいて、16ビットの各ビットのデータ信号（data0乃至data15）を再生し、出力する。また、デシリアライザ６４は、基準信号をクロック信号(CLK)として出力する。

次に、図４を参照して、図１の通信システム１０においてデータ信号と基準信号の再生に要する時間について説明する。

図４に示すように、データ信号は、変調器２３を介して送信装置１１から送信され、無線伝送路１３を通り、位相検波回路３３Ａを介して再生回路３３Ｂのデシリアライザ６４で再生される。一方、基準信号発生器２１で発生された基準信号は、発振器２２を介してキャリア信号として変調器２３に供給され、そのキャリア信号を用いて変調器２３でプリアンブル信号が送信される。そして、プリアンブル信号は、無線伝送路１３を通り、位相検波回路３３Ａ、プリアンブル検出回路６１、およびブロック同期回路６３に供給され、そのプリアンブル信号を用いてブロック同期回路６３で基準信号が再生される。

従って、データ信号と基準信号の再生タイミングにずれが生じ、受信装置１２は、過去の基準信号を用いて、データ信号を再生しなければならない。データ信号を遅延させることにより基準信号とデータ信号の再生タイミングを合わせることも考えられるが、発振器２２およびブロック同期回路６３として、一般的に、安定して同期するまでの応答時間が不定なVCO(Voltage Controlled Oscillator)やPLL（Phase Locked Loop）が使用されるため、実際のデータ信号と基準信号の再生タイミングのずれ量が確定しないという問題がある。

このため、通常の自由空間で電波を用いて無線通信を行う無線通信システムは、プリアンブル信号やガードインターバルなどの工夫により、この問題を対処している。しかしながら、マルチパスフェージングの遅延が著しく長い、筐体内で電波を用いて無線通信を行う無線通信システムなどにおいては、この問題を対処することは難しい。なお、以下では、筐体内で行われる電波を用いた無線通信を、筐体内無線通信といい、筐体内無線通信を行うシステムを筐体内無線通信システムという。

図５は、遅延検波方式でキャリア同期を確立する通信システムの構成の一例を示している。

図５の通信システム７０では、送信装置１１と受信装置７１が無線伝送路１３を介して接続されている。なお、図５において、図１と同一のものには同一の符号を付してあり、説明は繰り返しになるので省略する。

図５において、受信装置７１は、遅延素子８１と復調器８２により構成される。遅延素子８１は、送信装置１１から無線伝送路１３を介して電波で送信されてくる送信信号を遅延する。復調器８２は、位相検波回路８２Ａと極性判定回路８２Ｂにより構成される。復調器８２は、送信装置１１から無線伝送路１３を介して電波で送信されてくる送信信号を、遅延素子８１により遅延された送信信号を用いて復調する。

具体的には、位相検波回路８２Ａは、遅延された送信信号をキャリア信号として、送信装置１１からの送信信号の位相検波を行う。極性判定回路８２Ｂは、位相検波後の送信信号の極性を判定し、その結果得られる送信信号からデータ信号を抽出して出力する。以上のようにして、受信装置７１は、送信装置１１から送信されてくる送信信号からデータ信号を再生する。

なお、説明は省略するが、図５の通信システム７０においても、図１の通信システム１０と同様に、プリアンブル信号がデータ信号と同一の無線伝送路１３で送信されるため、データ信号と基準信号の再生タイミングにずれが生じ、そのずれ量が確定しないという問題が発生する。

以上のように、マルチパスフェージングの遅延が著しく長い、筐体内無線通信システムなどにおいては、上述した問題に対処することは困難であり、従来の方式では、送受信間でデータ信号の位相の同期を精度良く確立することは困難であった。

なお、プリアンブル信号をデータ信号と同一の無線伝送路１３で送信する方法としては、上述したように、データ信号とプリアンブル信号を別々に送信信号として送信する方法だけでなく、データ信号にプリアンブル信号を埋め込んで送信する方法もある。この方法では、送受信間で常にデータ信号の位相の同期を確立することができるというメリットがあるが、データ信号の送信効率が落ちるため、高速通信には適していない。また、この方法では、回路が複雑になるというデメリットもある。

そこで、筐体内無線通信システムにおいては、クロック信号を、データ信号とは別に有線伝送路を用いて送信することにより、送受信間のデータ信号の位相の同期を精度良く確立することが考えられている(例えば、特許文献１参照)。
特開２００７−２５１５６９号公報

しかしながら、基準信号がデータ信号とは別に有線伝送路を介して送信される場合、無線伝送路と有線伝送路の経路の差から、データ信号と基準信号に遅延が発生する。従って、特許文献１に記載されているように、無線伝送路によるデータ信号の遅延時間を予測する必要がある。そして、この遅延時間を予測するためには、キャリア信号の信号速度で積和の信号処理を行わなければない。従って、処理速度の速い処理回路などを設ける必要があり、高度な技術が要求される。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、データ信号を電波を用いて無線通信する場合に、送信側と受信側で、データ信号の位相の同期を精度良くかつ容易に確立することができるようにするものである。

本発明の第１の側面の送信装置は、データ信号を第１の無線伝送路で送信するデータ信号送信手段と、前記データ信号の位相と同期する信号である基準信号を、前記第１の無線伝送路と異なる第２の無線伝送路で送信する基準信号送信手段とを備える。

本発明の第１の側面の送信装置は、前記基準信号を用いて、帰還を行わずに、前記基準信号と同期する、前記基準信号の周波数の整数倍の周波数の信号を、前記データ信号の搬送波として生成する逓倍回路と、前記搬送波を用いて前記データ信号を変調する変調手段とをさらに備え、前記データ信号送信手段は、前記変調手段により変調された前記データ信号を送信することができる。

本発明の第１の側面の送信装置において、前記基準信号送信手段は、前記基準信号に対応する光を前記第２の無線伝送路で送信することができる。

本発明の第１の側面の送信装置において、前記データ信号送信手段は、前記データ信号に対応する電波を送信するアンテナを有し、前記基準信号送信手段は、前記基準信号に対応する光を発光する発光部を有し、前記アンテナと前記発光部は近接して配置されるようにすることができる。

本発明の第１の側面の送信装置において、前記データ信号送信手段と前記基準信号送信手段は、ＩＣ（Integrated Circuit）として構成され、前記発光部は、前記ＩＣの設置面に配置されるようにすることができる。

本発明の第２の側面の受信装置は、データ信号を第１の無線伝送路を介して受信するデータ信号受信手段と、前記データ信号の位相と同期する信号である基準信号を、前記第１の無線伝送路と異なる第２の無線伝送路を介して受信する基準信号受信手段とを備える。

本発明の第２の側面の受信装置は、前記基準信号を用いて、帰還を行わずに、前記基準信号と同期する、前記基準信号の周波数の整数倍の周波数の信号を、前記データ信号の搬送波として生成する逓倍回路と、前記搬送波を用いて前記データ信号を復調する復調手段とをさらに備えることができる。

本発明の第２の側面の受信装置において、前記基準信号受信手段は、前記基準信号に対応する光を前記第２の無線伝送路を介して受信することができる。

本発明の第２の側面の受信装置において、前記データ信号受信手段は、前記データ信号に対応する電波を受信するアンテナを有し、前記基準信号受信手段は、前記基準信号に対応する光を受光する受光部を有し、前記アンテナと前記受光部は近接して配置されるようにすることができる。

本発明の第２の側面の受信装置において、前記データ信号受信手段と前記基準信号受信手段は、ＩＣ（Integrated Circuit）として構成され、前記受光部は、前記ＩＣの設置面に配置されるようにすることができる。

本発明の第１の側面においては、データ信号が第１の無線伝送路で送信され、前記データ信号の位相と同期する信号である基準信号が、前記第１の無線伝送路と異なる第２の無線伝送路で送信される。

本発明の第２の側面においては、データ信号が第１の無線伝送路を介して受信され、前記データ信号の位相と同期する信号である基準信号が、前記第１の無線伝送路と異なる第２の無線伝送路を介して受信される。

以上のように、本発明によれば、データ信号を電波を用いて無線通信する場合に、送信側と受信側で、データ信号の位相の同期を精度良くかつ容易に確立することができる。

まず、図６乃至図９を参照して、本発明の原理について説明する。

図６は、本発明を適用した通信システムの構成の概要について説明する。

図６の通信システム１００では、送信装置１０１と受信装置１０２が、データ信号の通信に用いられる無線伝送路１０３と、基準信号の通信に用いられる無線伝送路１０４とを介して接続されている。

図６において、送信装置１０１は、基準信号発生器１１１、送信部１１２、逓倍回路１１３、および変調器１１４により構成され、データ信号を電波で無線伝送路１０３を介して送信するとともに、基準信号を光または電波で無線伝送路１０４を介して送信する。

具体的には、基準信号発生器１１１は基準信号を発生し、その基準信号を送信部１１２と逓倍回路１１３に入力する。送信部１１２は、基準信号を光または電波で無線伝送路１０４を介して受信装置１０２に送信する。逓倍回路１１３は、帰還を行わずに、基準信号を用いて、その基準信号と同期する、基準信号よりも高い周波数の信号をキャリア信号として生成する。変調器１１４は、逓倍回路１１３により生成されるキャリア信号を用いて、データ信号を変調する。変調器１１４は、変調後のデータ信号を、無線伝送路１０３を介して電波で受信装置１０２に送信する。

受信装置１０２は、受信部１２１、逓倍回路１２２、および復調器１２３により構成され、無線伝送路１０３を介して電波でデータ信号を受信するとともに、無線伝送路１０４を介して光または電波で基準信号を受信する。

受信部１２１は、送信部１１２から無線伝送路１０４を介して光または電波で送信されてくる基準信号を受信する。受信部１２１は、その基準信号を逓倍回路１２２に供給するとともに、外部に出力する。逓倍回路１２２は、逓倍回路１１３と同様に構成され、帰還を行わずに、基準信号を用いてキャリア信号を生成する。復調器１２３は、変調器１１４から無線伝送路１０３を介して電波で送信されてくるデータ信号を、逓倍回路１２２により生成されたキャリア信号を用いて復調する。そして、復調器１２３は、復調後のデータ信号を外部に出力する。以上のようにして、受信装置１０２は、送信装置１０１から送信されてくるデータ信号を再生する。

次に、図７と図８を参照して、通信システム１００で発生する同期に関する遅延について説明する。

まず、図７において、基準信号を用いて行われるブロック同期に関する遅延について説明する。

図７に示すように、データ信号は、変調器１１４で変調されて送信され、無線伝送路１０３を通って、復調器１２３で受信される。基準信号は、基準信号発生器１１１により発生されると、送信部１１２を介して送信され、無線伝送路１０４を通って、受信部１２１を介して受信される。

このとき、データ信号が発生してから復調器１２３で受信されるまでの遅延時間Ａと、基準信号が発生してから受信部１２１で受信されるまでの遅延時間Ｂの関係は固定である。また、光は電波と同一の速度で進むため、電波で送信される無線伝送路１０３と、光または電波で送信される無線伝送路１０４による遅延時間は略同一である。

従って、データ信号または基準信号を、変調器１１４および復調器１２３による遅延時間と送信部１１２および受信部１２１による遅延時間の差分である所定の時間だけ遅延させるだけで、データ信号と基準信号にリアルタイム性を持たせることができる。その結果、復調器１２３は、データ信号と同一のタイミングの基準信号を用いて、データ信号を復調することが可能となる。即ち、送受信間でブロック同期を精度良くかつ容易に確立することができる。

次に、図８において、キャリア同期に関する遅延について説明する。

図８に示すように、基準信号は、基準信号発生器１１１により発生されると、逓倍回路１１３でキャリア信号に変換され、そのキャリア信号が変調器１１４においてデータ信号の変調に用いられる。そして、変調後のデータ信号は、無線伝送路１０３を通って、復調器１２３で受信される。

また、基準信号は、基準信号発生器１１１により発生されると、送信部１１２で送信され、無線伝送路１０４を通って、受信部１２１で受信される。その後、受信された基準信号は、逓倍回路１２２を介してキャリア信号に変換される。

このとき、基準信号が発生してから、その基準信号を用いて生成されるキャリア信号で変調されたデータ信号が受信されるまでの遅延時間Ｃには、一般的に安定して同期するまでの応答時間が不定な逓倍回路１１３で要する時間が含まれているが、基準信号が発生してから逓倍回路１２２でキャリア信号が生成されるまでの遅延時間Ｄにも、逓倍回路１１３と同様に構成される逓倍回路１２２で要する時間が含まれている。従って、遅延時間ＣとＤの関係は固定である。

また、上述したように、無線伝送路１０３と無線伝送路１０４による遅延時間は略同一である。従って、変調器１１４および復調器１２３による遅延時間と送信部１１２および受信部１２１による遅延時間の差分である所定の時間だけ遅延させるだけで、データ信号とキャリア信号にリアルタイム性を持たせることができる。その結果、復調器１２３は、データ信号と同一のタイミングのキャリア信号を用いて、データ信号を復調することが可能となる。即ち、送受信間でキャリア同期を精度良くかつ容易に確立することができる。

以上のように、通信システム１００は、基準信号を無線伝送路１０３とは異なる無線伝送路１０４を介して光または電波で送信するので、変調器１１４および復調器１２３による遅延時間と送信部１１２および受信部１２１による遅延時間の差分である所定の時間だけ遅延させるだけで、データ信号と基準信号またはキャリア信号にリアルタイム性を持たせることができる。その結果、送受信間でデータ信号の位相の同期を精度良くかつ容易に確立することができる。

これに対して、データ信号と基準信号またはキャリア信号にリアルタイム性を持たせることができない場合、受信側でPLL（Phase Locked Loop）などの位相を調整する機構が必要となる。しかしながら、通信環境としては相当に劣悪なマルチパスフェージングを有する筐体内無線通信システムにおいては、受信側が適応的に受信信号と同期をとることは大変難く、PLLの応答時間を設定することは困難である。

即ち、応答時間を短くすれば、受信信号よりも筐体内無線通信の特性に影響される恐れがあり、応答時間を長くすれば、受信信号と同期しない時間が増えるため受信感度が落ちてしまう。そのため、経験則に頼って筐体内無線通信に適した設計を試みる必要がある。

また、通信システム１００では、変調器１１４と復調器１２３による遅延時間を、送信部１１２と受信部１２１による遅延時間を同一にすることにより、遅延時間ＡとＢを同一にするとともに、遅延時間ＣとＤを同一にすることができる。

従って、この場合、基準信号とデータ信号にリアルタイム性を持たせるための遅延回路を設けることなく、簡単な構成で、送受信間のデータ信号の位相の同期を精度良く確立することができる。また、この場合、データ信号と基準信号に関して送受信間で完全に同期がとれるので、送信装置１０１の動作速度が変更された場合であっても、受信装置１０２は即時に追従することができる。

なお、図６では、通信システム１００では、逓倍回路１１３および１２２が設けられたが、逓倍回路１１３および１２２の代わりに、図９に示すように、帰還を行って基準信号と同期をとる発振器１３０Ａおよび１３０Ｂが設けられるようにしてもよい。

但し、この場合、送信装置１０１と受信装置１０２において、PLLなどの複雑な周辺回路（図示せず）が必要となり、高級な設計が必要となる。また、基準信号に追従し、安定するまでの時間がかかる。さらに、マルチパスフェージング環境下では、誤動作する場合がある。

これに対して、逓倍回路１１３および１２２では、マルチパスフェージング環境下であっても、異常発振などの誤動作が発生しないため、マルチパスフェージング環境下においては、逓倍回路１１３および１２２が、発振器１３０Ａおよび１３０Ｂに比べて適している。また、逓倍回路１１３および１２２では、帰還を行わないので、リアルタイムな応答が可能である。

なお、逓倍回路１１３および１２２では、キャリア信号に歪みが発生する。しかしながら、通信システム１００では、データ信号と基準信号にリアルタイム性を持たせることができ、受信装置１０２で受信される送信信号のキャリア周波数の変動がない。従って、逓倍回路１１３および１２２として同様の回路を用いることで、逓倍回路１１３で発生した歪みのあるキャリア信号を、逓倍回路１２２で再現することができる。

図１０は、本発明を適用した信号処理装置の一実施の形態の構成例を示す斜視図である。

図１０において、信号処理装置１３１は、筐体１３２、電源モジュール１３３、プラットフォーム基板１３４、入力基板１３５、信号処理基板１３６₁乃至１３６₃、および出力基板１３７から構成される。

筐体１３２は、直方体形状の金属製の筐体であり、その内部には、電源モジュール１３３、プラットフォーム基板１３４、入力基板１３５、信号処理基板１３６₁乃至１３６₃、および出力基板１３７が収納されている。

電源モジュール１３３は、プラットフォーム基板１３４、入力基板１３５、信号処理基板１３６₁乃至１３６₃、および出力基板１３７に、駆動に必要な電力を供給する。

プラットフォーム基板１３４は、筐体１３２内部の底面に配置され、プラットフォーム基板１３４には、信号処理基板１３６₁乃至１３６₃が装着されている。なお、信号処理基板１３６₁乃至１３６₃には、プラットフォーム基板１３４を介して、電源モジュール１３３から電力が供給される。

入力基板１３５は、筐体１３２内部の底面に配置され、筐体１３２の外部に設けられているコネクタ（図示せず）に接続されている。入力基板１３５には、コネクタを介して接続される外部機器（図示せず）から、例えば、ハイビジョンやプログレッシブハイビジョンの画像データ信号が供給される。また、入力基板１３５は、電波を用いた無線通信を行うためのアンテナ１３５ａを備えており、外部機器から供給された画像データ信号を、アンテナ１３５ａを介して、信号処理基板１３６₁乃至１３６₃に送信する。

信号処理基板１３６₁乃至１３６₃は、電波を用いた無線通信を行うためのアンテナ１３６ａ₁乃至１３６ａ₃をそれぞれ備えている。信号処理基板１３６_iには、アンテナ１３６ａ_iを介して、入力基板１３５から送信されてくる画像データ信号が供給される。信号処理基板１３６_iは、入力基板１３５からの画像データ信号に対し、ノイズ除去処理、画像変換処理、または画像調整処理などの信号処理を施し、信号処理を施した画像データ信号を、アンテナ１３６ａ_iを介して、出力基板１３７に送信する。

また、信号処理基板１３６₁乃至１３６₃どうしも、アンテナ１３６ａ₁乃至１３６ａ₃を介して、無線通信による信号の送受信を、必要に応じて行う。

出力基板１３７は、筐体１３２内部の底面に配置され、電波を用いた無線通信を行うためのアンテナ１３７ａを備えるとともに、筐体１３２の外部に設けられているコネクタ（図示せず）に接続されている。出力基板１３７は、アンテナ１３７ａを介して、信号処理基板１３６₁乃至１３６₃から送信されてくる画像データ信号を受信し、コネクタに接続されている表示装置（図示せず）に供給する。

以上のように構成される信号処理装置１３１の筐体１３２の内部では、必要に応じて、入力基板１３５、信号処理基板１３６₁乃至１３６₃、および出力基板１３７のうちの任意の１つの基板が送信装置となるとともに、他の１以上の基板が受信装置となって、送信装置が、電波を用いた無線通信により、例えば、画像データ信号や制御データ信号、その他のデータ信号をデータ信号として送信する。そして、受信装置が、送信装置からのデータ信号を受信する。

このように筐体内無線通信が行われる場合、筐体内で磁界を用いた無線通信を行う場合に比べて、基板どうしを近接させる必要がないため、基板の配置に制約を受けることがない。

ここで、以下では、説明を簡単にするために、入力基板１３５と出力基板１３７に着目し、入力基板１３５から出力基板１３７にデータ信号を送信する場合について説明する。

なお、ここでは、筐体１３２の大きさが通常の家電製品の筐体の大きさである場合を想定し、この大きさで最も使いやすいUWB帯を、データ信号を送信する無線伝送路として用いるものとする。

最も使いやすい帯域としてUSB帯が挙げられる理由としては、第１に、2.4GHz帯などのUWB帯以下の電波では、定常波が発生しやすく、また、画像データ信号などをデータ信号として送信する筐体内無線通信としては送信可能な情報量が少な過ぎるためである。そして、第２に、準ミリ波、ミリ波帯では、直進性が強いため見通し外の通信が不可能であり、かつ、基板の位置合わせが大変困難であり、基板の配置に制約を受けるためである。

なお、一般に1080ｉと呼ばれるハイビジョンの画像データ信号がデータ信号として送信される場合、有効画素の画像データ信号だけで約1.2Gbpsの伝送帯域を必要とするため、4.752GHzの周波数では比帯域が約25％になる。通常の自由空間での無線通信では厳しい条件であるが、極短距離で固定通信である筐体内無線通信においては、マルチパスフェージングの影響が強烈であるにしても、充分実現可能な条件である。

図１１は、入力基板１３５に設けられた送信装置として機能する送信部の構成例を示している。

図１１において、送信部１５０は、アンテナ１３５ａ、シリアライザ１５１、アンプ１５２、LED（Light Emitting Diode）１５３、64逓倍回路１５４、ミキサ１５５、およびパワーアンプ（ＰＡ）１５６により構成される。

シリアライザ１５１には、標準的なハイビジョンの16ビットパラレルの画像データ信号がデータ信号として入力されるとともに、74.25MHzの周波数のクロック信号が入力される。シリアライザ１５１は、入力された16ビットパラレルのデータ信号とクロック信号を用いて、16ビットシリアルのデータ信号とデータクロック信号を生成し、ミキサ１５５に入力する。また、シリアライザ１５１は、入力されたクロック信号を基準信号としてアンプ１５２と64逓倍回路１５４に入力する。

アンプ１５２は、基準信号を増幅し、LED１５３に供給する。LED１５３（基準信号送信手段，発光部）は、基準信号を光に変換して発光することにより、データ信号を送信する無線伝送路（第１の無線伝送路）と異なる無線伝送路としての光伝送路(第２の無線伝送路)で、基準信号に対応する光を送信する。64逓倍回路１５４は、基準信号を用いて、帰還を行わずに、基準信号と同期する、基準信号の周波数の64逓倍の4.752GHz（=74.25MHｚ×64）の周波数の信号を、キャリア信号として生成する。

ここでは、クロック信号の周波数が74.25MHzであり、データ信号の無線伝送路としてUSB帯が用いられるため、64逓倍回路１５４が設けられているが、データ信号のデータレートとキャリア信号の周波数に応じた倍率の逓倍回路を設ければよい。

ミキサ１５５（変調手段）は、キャリア信号を用いて、データ信号とデータクロック信号を送信信号として、QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）方式で変調する。なお、このようにQPSK方式においてデータ信号とともにデータクロック信号を変調させることは、通信品質の悪い環境において有効な手法である。

パワーアンプ１５６は、ミキサ１５５による変調後の送信信号を増幅する。アンテナ１３５ａ（データ信号送信手段）は、パワーアンプ１５６により増幅された送信信号を電波に変換し、その送信信号に対応する電波を、無線伝送路を介して送信する。

以上のように、送信部１５０は、データ信号とは別に、電波と速度が同一の光を用いて基準信号を送信するので、図６乃至図９で説明したように、送受信間でデータ信号の位相の同期を精度良くかつ容易に確立することができる。

なお、光は、USB帯の電波などに比べて回り込みが少ないため、筐体内無線通信のように近距離通信であれば、電波と比較して信頼性の高い伝送が可能であり、基準信号の伝送手段として適している。また、光は、電波と比較して、通信範囲や反射による減衰を大変容易に変更可能であるため、後述するように、LED１５３とフォトディテクタ１７１（図１４）の配置や実装方法を工夫することにより、より精度良くデータ信号の位相の同期を確立することができる。

さらに、LED１５３やフォトディテクタ１７１などの光を用いて無線通信を行う回路は、電波を用いて無線通信を行う回路に比べて設計が容易であり、コストが安い。また、この光を用いて無線通信を行う回路は、電波を用いて無線通信を行う回路からなるLSI（Large Scale Integration）に直接実装することが可能であるため、実装が容易である。さらに、光は、5GHz付近の電波と振る舞いが似ているものの、マルチパスフェージングのレベルが低いので、電波のマルチパスフェージングを予測することにも適している。

なお、図１１の送信部１５０では、データ信号だけでなく、データクロック信号も送信するようにしたが、データクロック信号の代わりに他のデータ信号を送信するようにしてもよい。この場合、例えば、1080pと呼ばれるプログレッシブハイビジョンの画像データ信号を送信することができる。なお、この場合、受信側では、基準信号を16逓倍することで、データクロック信号を容易かつ高精度に生成し、シンボル同期を行う。

次に、図１２および図１３を参照して、図１１のシリアライザ１５１における入出力の詳細について説明する。

図１２に示すように、シリアライザ１５１は、データ信号として入力される標準的なハイビジョンの16ビットパラレルの画像データ信号を、16ビットシリアルのデータ信号に変換して出力する。なお、図１２のdata0乃至data15は、それぞれ、データ信号の各ビットの値を表しており、LSB（Least Significant Bit）ファーストで表記されている。このことは、後述する図１５においても同様である。

また、シリアライザ１５１は、入力されたクロック信号（CLK）の周波数を16倍することにより、データクロック信号を生成する。このデータクロック信号は、図１２に示すように、16ビットシリアルのデータ信号の各ビットのデータ信号に同期している。

さらに、シリアライザ１５１は、入力されたクロック信号を基準信号として出力する。この基準信号は、図１２に示すように、16ビットシリアルのデータ信号に同期しており、16ビットシリアルのデータ信号の区切りを表している。

以上のようにしてシリアライザ１５１から出力された基準信号は、アンプ１５２とLED１５３を介して光伝送路で送信される。一方、データ信号とデータクロック信号は、ミキサ１５５に供給される。従って、ミキサ１５５で変調される送信信号の構造は、図１３に示すようになる。図１３に示すように、データ信号とクロック信号からなる送信信号は、ミキサ１５５によりQPSK方式で変調され、パワーアンプ１５６とアンテナ１３５ａを介して無線伝送路で送信される。

なお、ここでは、通信品質の悪い環境に好適となるように、データクロック信号が送信信号に含められているが、送信部１５０では、基準信号がデータ信号とは異なる光伝送路で送信されるため、上述したように、データクロック信号を送信する必要はない。

従って、送信信号としてプリアンブル信号を送信する必要がある従来の場合（図２）に比べて、送信信号の構造は単純になるため、通信速度を向上させることができ、高速通信に適している。また、基準信号がデータ信号とは異なる光伝送路で常に送信されているため、送信信号の全ての区間において、送信部１５０および後述する受信部１７０(図１４)の全ての回路が同期することになる。

次に、図１４を参照して、出力基板１３７に設けられた受信装置として機能する受信部の構成について説明する。

図１４において、受信部１７０は、アンテナ１３７ａ、フォトディテクタ１７１、遅延調整部１７２、64逓倍回路１７３、LNA（Low Noise Amplifier）１７４、ミキサ１７５、およびデシリアライザ１７６により構成される。

フォトディテクタ１７１（基準信号受信手段，受光部）は、送信部１５０のLED１５３から光伝送路を介して送信されてくる基準信号に対応する光を受光し、その光を電気信号に変換する。フォトディテクタ１７１は、その結果得られる基準信号を遅延調整部１７２に供給する。

遅延調整部１７２は、所定の時間だけ基準信号を遅延する。これにより、遅延調整部１７２は、基準信号とデータ信号の微小な遅延時間のずれを解消する。なお、遅延調整部１７２は設けられなくてもよい。遅延調整部１７２より遅延された基準信号は、64逓倍回路１７３に入力されるとともに、デシリアライザ１７６に入力される。

64逓倍回路１７３は、基準信号を用いて、帰還を行わずに、基準信号と同期する、基準信号の周波数の64逓倍の4.752GHzの周波数の信号をキャリア信号として生成し、ミキサ１７５に入力する。また、アンテナ１３７ａ（データ信号受信手段）は、送信部１５０のアンテナ１３５ａと無線伝送路を介して送信されてくる送信信号に対応する電波を受信し、送信信号に変換する。LNA１７４は、その送信信号を増幅し、ミキサ１７５に入力する。

ミキサ１７５（復調手段）は、64逓倍回路１７３からのキャリア信号を用いて送信信号を復調し、16ビットシリアルのデータ信号とデータクロック信号を得る。ミキサ１７５は、その16ビットシリアルのデータ信号とデータクロック信号をデシリアライザ１７６に入力する。

デシリアライザ１７６は、16ビットシリアルのデータ信号、データクロック信号、および基準信号を用いて、16ビットシリアルのデータ信号とクロック信号を出力する。

具体的には、図１５に示すように、デシリアライザ１７６は、データクロック信号を用いてシンボル同期を行うととともに、基準信号を用いてブロック同期を行いながら、16ビットシリアルのデータ信号（data0乃至data15）を、16ビットパラレルのデータ信号に変換する。デシリアライザ１７６は、16ビットパラレルのデータ信号を出力するとともに、基準信号をクロック信号（CLK）として出力する。

以上のように、受信部１７０は、データ信号とは別に、電波と速度が同一の光を用いて送信されてくる基準信号を受信するので、図６乃至図９で説明したように、送受信間でデータ信号の位相の同期を精度良くかつ容易に確立することができる。

また、データクロック信号がデータ信号とともに送信されてくるので、受信部１７０は、そのデータクロック信号を用いて容易にシンボル同期を行うことができ、図３に示した従来の場合のように、シンボル同期回路６２を設ける必要がない。さらに、基準信号がデータ信号とは異なる伝送路で送信されてくるので、図３に示した従来の場合のように、プリアンブル検出回路６１およびブロック同期回路６３を設ける必要がない。

なお、図示は省略するが、入力基板１３５も受信部１７０と同様の受信部を有し、出力基板１３７も送信部１５０と同様の送信部を有している。

次に、図１６と図１７を参照して、本発明による効果について説明する。

まず、図１６において、筐体２００内に基板２１１乃至２１３が設けられており、基板２１１上に電波を用いて無線通信を行うアンテナ２１１ａが設けられ、基板２１２上に電波を用いて無線通信を行うアンテナ２１２ａが設けられている場合について考える。

この場合、アンテナ２１１ａから送信信号が送信されると、壁面による反射や基板による回折によって、例えば図１６に示した複数の経路２２１乃至２２４を通り、アンテナ２１２ａで受信される。

そして、これらの経路２２１乃至２２４の長さはそれぞれ異なるため、アンテナ２１１ａから各経路２２１乃至２２４を通って送信される送信信号がアンテナ２１２ａに到達するまでの時間には、差が発生する。従って、アンテナ２１１ａから１回だけ送信信号が送信された場合であっても、アンテナ２１２ａでは、エコーがかかったように、時間差のある送信信号が受信信号として受信される。即ち、マルチパスフェージングが発生する。そして、受信信号は、遅延時間が送信信号の波長と同一であれば強められるが、半波長(180度位相)だけずれると弱まってしまう。

筐体内無線通信では、一般的に無線通信を行う場所として想定される自由空間に比べて、通信距離が短いので送信信号が減衰しにくく、マルチパスフェージングの影響は大変大きい。また、送信信号が減衰するまでの間に反射する回数が著しく多いため、同一の送信信号が何度も繰り返し受信信号として受信される。その結果、受信信号において、非常に長い時間、遅延された送信信号の影響が続いてしまう。そのため、通常の自由空間での無線通信のように、周波数や時間方向に充分な間隔を空けてマルチパスフェージングの影響が広がることを防止することは難しい。

しかしながら、筐体内無線通信では、自由空間での無線通信と異なり、経路２２１乃至２２４は、筐体２００の外形や内部の配置が変化しない限り一定であるため、逆行列などを利用して受信信号を送信信号に戻すことが可能である。

即ち、自由空間を前提とした無線通信の発想では、マルチパスフェージングの特性は未知であり、かつ変動するものであるため、筐体内無線通信のように、強烈かつ長時間持続するマルチパスフェージング条件下での無線通信は不可能であると考えられる。従って、このような発想では、マルチパスフェージングの影響を抑える工夫についてだけ考えられる。

これに対して、筐体内無線通信では、回路構成が変更されない限り無線通信の経路が一定であるため、マルチパスフェージングの特性は一定かつ定常性があり、伝播特性を利用して受信信号を送信信号に戻すことが可能である。

しかしながら、図１７に示すように、キャリア信号の位相が送受信間で10％ずれた場合の受信信号(図中点線)では、キャリア信号の位相のずれがない場合の受信信号（図中実線）に比べて、遅延特性のおよその傾向は残っているが、細かなピーク部分が変化してしまっている。

従って、マルチパスフェージングの特性を利用して受信信号を送信信号に精度良く戻すためには、通信環境の良し悪しにかかわらず、送受信間でデータ信号の位相の同期を精度良く確立することが必要である。

信号処理装置１３１では、上述したように、送受信間でデータ信号の位相の同期を精度良く確立することができるため、受信信号を送信信号に精度良く戻すことができ、通信品質を向上させることができる。

具体的には、光は電波のように回折しないため、ほぼ経路２２１を通って送信される。そして、光と電波の伝送速度は同一であるため、信号処理装置１３１では、経路２２１を通って送信された送信信号と基準信号が同一のタイミングで受信される。その後、他の経路２２２乃至２２４を通った送信信号が受信されるが、基準信号は受信されない。

従って、信号処理装置１３１は、経路２２１を通って送信された送信信号のタイミングを正確に知ることができる。そのうえ、経路２２１を通って送信された送信信号と、その他の経路２２２乃至２２４を通って送信された送信信号の受信時刻の差は常に一定である。よって容易に通信品質を向上させることができる。

次に、図１８および乃至図２４を参照して、アンテナ１３５ａおよび１３７ａ、LED１５３、並びにフォトディテクタ１７１の基板上の好適な配置について説明する。

なお、図１８乃至図２０においては、説明の便宜上、筐体１３２の内部において、入力基板１３５と出力基板１３７の上部に基板２３０が設けられているものとしている。

図１８では、入力基板１３５上の、アンテナ１３５ａ、LED１５３、およびフォトディテクタ１７１以外の送信部１５０および受信部１７０を構成する各部からなるLSI２３１Ａの右隣に、アンテナ１３５ａ、LED１５３、およびフォトディテクタ１７１からなる通信部２３１Ｂが配置されている。

また、出力基板１３７上の、アンテナ１３７ａ、LED１５３、およびフォトディテクタ１７１以外の部からなるLSI２３２Ａの右隣に、アンテナ１３７ａ、LED１５３、およびフォトディテクタ１７１からなる通信部２３２Ｂが配置されている。なお、図１８では、アンテナ１３５ａおよび１３７ａとして平面アンテナが用いられている。

図１８において、通信部２３１Ｂのアンテナ１３５ａから送信された送信信号としての電波は、経路２４１乃至２４４などを通るが、アンテナ１３５ａとアンテナ１３７ａは同一平面内に設けられているため、直接通信することはできず、基板２３０で１回だけ反射される経路２４１が最も支配的に働く。

従って、この場合、通信部２３１ＢのLED１５３から発光され、通信部２３２Ｂのフォトディテクタ１７１で受光される光の経路が、経路２４１となるように通信部２３１Ｂおよび２３２Ｂの各部を配置することにより、送信信号の無線伝送路による遅延時間と基準信号の光伝送路による遅延時間を、より正確に一致させることができる。その結果、より精度良く送受信間でデータ信号の位相の同期を確立することができる。

通信部２３２Ｂのフォトディテクタ１７１で受光される光の経路が、経路２４１となるようにするためには、アンテナ１３５ａおよび１３７ａとして小型のパッチアンテナを用いるとよい。この場合の通信部２３１Ｂの各部の配置の例を図１９に示す。

図１９の通信部２３１Ｂでは、アンテナ１３５ａのLSI２３１Ａと接続されている部分を境として、左右対称にLED１５３とフォトディテクタ１７１が設けられている。なお、図示は省略するが、通信部２３２Ｂの各部も同様に配置される。

アンテナ１３５ａおよび１３７ａとして小型のパッチアンテナが用いられる場合、図１９に示すように、アンテナ１３５ａと、LED１５３およびフォトディテクタ１７１とが近接し、アンテナ１３７ａと、LED１５３およびフォトディテクタ１７１とが近接する。従って、送信信号の無線伝送路による遅延時間と基準信号の光伝送路による遅延時間の誤差を充分小さくすることができる。

しかしながら、アンテナ１３５ａおよび１３７ａとして広帯域で通信が可能なアンテナを用いたい場合、アンテナ１３５ａおよび１３７ａは比較的大型となってしまう。この場合の通信部２３１Ｂの配置の例を図２０に示す。

図２０に示すように、アンテナ１３５ａが比較的大型である場合、アンテナ１３５ａと、LED１５３およびフォトディテクタ１７１とが近接しない。また、図示は省略するが、通信部２３２Ｂにおいても同様に、アンテナ１３７ａと、LED１５３およびフォトディテクタ１７１とが近接しない。従って、送信信号の無線伝送路による遅延時間と基準信号の光伝送路による遅延時間の誤差が大きくなってしまう。

そこで、このような場合、図２１に示すように、アンテナ１３５ａの中央に小さな穴部２５０を形成し、その穴部２５０にLED１５３とフォトディテクタ１７１を配置することにより、アンテナ１３５ａと、LED１５３およびフォトディテクタ１７１とを近接させる。また、図示は省略するが、アンテナ１３７ａについても同様に配置する。

この場合、アンテナ１３５ａおよび１３７ａはコイルの特性を有するようになるが、充分特性を維持することができる。なお、図２１の例では、LSI２３１Ａもアンテナ１３５ａの内部に配置されているが、LSI２３１Ａはアンテナ１３５ａの外部に配置されていてもよい。アンテナ１３７ａについても同様である。

なお、アンテナ１３５ａおよび１３７ａとしては、モノポールアンテナなどの立体アンテナを用いるようにしてもよい。この場合、図２２に示すように、通信部２３１Ｂのアンテナ１３５ａと通信部２３２Ｂのアンテナ１３７ａが直接通信することができるため、送信信号の電波の経路２５１乃至２５５などのうち、直接的な経路２５５が最も支配的に働く。

従って、この場合、通信部２３１ＢのLED１５３から発光され、通信部２３２Ｂのフォトディテクタ１７１で受光される光の経路が、経路２５５となるように通信部２３１Ｂおよび２３２Ｂの各部を配置することにより、送信信号の無線伝送路による遅延時間と基準信号の光伝送路による遅延時間をより正確に一致させることができる。その結果、より精度良く送受信間でデータ信号の位相の同期を確立することができる。

通信部２３２Ｂのフォトディテクタ１７１で受光される光の経路が、経路２５５となるようにするためには、通信部２３１Ｂの各部の配置を図２３に示すようにするとよい。図２３の通信部２３１Ｂでは、アンテナ１３５ａが入力基板１３５上に上部に伸びるように配置され、その先端にLED１５３とフォトディテクタ１７１が配置される。なお、図示は省略するが、通信部２３２Ｂの各部も同様に配置される。

以上のように、通信部２３１Ｂと２３２ＢのLED１５３とフォトディテクタ１７１がアンテナ１３５ａまたは１３７ａの先端に配置されることにより、LED１５３とフォトディテクタ１７１は、直接受発光することができる。

なお、上述した説明では、入力基板１３５と出力基板１３７が筐体１３２の同一平面上に設置され、通信部２３１Ｂと通信部２３２Ｂが設置面と対向する面に設けられたが、図２４に示すように、入力基板１３５と出力基板１３７は、通信部２３１Ｂと通信部２３２Ｂが対向するように設置されてもよい。

この場合、図２４に示すように、通信部２３１Ｂのアンテナ１３５ａと通信部２３２Ｂのアンテナ１３７ａが直接通信することができるため、送信信号の電波の経路２７１および２７２などのうち、直接の経路２７１が最も支配的に働く。

従って、この場合、通信部２３１ＢのLED１５３から発光され、通信部２３２Ｂのフォトディテクタ１７１で受光される光の経路が、経路２７１となるように通信部２３１Ｂおよび２３２Ｂの各部を配置することにより、送信信号の無線伝送路による遅延時間と基準信号の光伝送路による遅延時間をより正確に一致させることができる。その結果、より精度良く送受信間でデータ信号の位相の同期を確立することができる。

次に、図２５乃至図２９を参照して、LSI２３１Ａと通信部２３１Ｂの好適な実装方法について説明する。

まず、UWB帯で無線通信を行うLSIでは、ワイヤボンディングの有するL成分(インダクタ)が問題になるので、図２５および図２６に示すように、LSI２３１Ａは、LSI２３１Ａの半導体実装面３００に直接パッド（PAD）を設計可能な半田バンプ３０１により実装されることが望ましい。

なお、図２５Ａは、実装されたLSI２３１Ａを側面から見た様子を示しており、図２５Ｂは、半導体実装面３００を入力基板１３５に設置される側から見た様子を示している。また、図２６は、LSI２３１Ａが実装された入力基板１３５の側面図である。

図２５および図２６に示すように、LSI２３１Ａが半田バンプ３０１により実装される場合、LSI２３１Ａの半導体実装面３００への受発光部３１１の実装が容易である。また、半田バンプ３０１の配置は自由に設定することができるため、後述するように、光の経路を自由に制限することができる。

ところで、LSI２３１Ａが半田バンプ３０１により実装される場合、図２７に示すように、LED１５３とフォトディテクタ１７１からなる受発光部３１１を、LSI２３１Ａの設置面にある半導体実装面３００に設置すると好適である。なお、図２７Ａは、LSI２３１Ａが実装された入力基板１３５を側面から見た様子を示しており、図２７Ｂは、半導体実装面３００を入力基板１３５に設置される側から見た様子を示している。

図２７に示すように受発光部３１１が半導体実装面３００に設置される場合、受発光部３１１による光の経路が、半導体実装面３００上の半田バンプ３０１で制限されるため、受発光部３１１は、特定の経路からの基準信号の光のみを受光することが可能となる。

その結果、送信信号の電波の無線通信において支配的に働く経路と同一の経路からの基準信号の光のみを受光可能なように、受発光部３１１を半導体実装面３００上に配置させることにより、より精度良く送受信間でデータ信号の位相の同期を確立することができる。

なお、このような場合、図２８に示すように、アンテナ１３５ａとLSI２３１Ａを接続するRF配線３１２が、受発光部３１１のフォトディテクタ１７１により受光される光の経路に沿うように、アンテナ１３５ａを入力基板１３５に実装するとさらに好適である。この場合、RF配線３１２と光の経路が同様になるので、送信信号の無線伝送路による遅延時間と基準信号の光伝送路による遅延時間を、より精度良く一致させることができる。

また、図２９に示すように、受発光部３１１として複数の受発光部を半導体実装面３００上に配置させることにより、複数の基板との送受信間でデータ信号の位相の同期をより精度良く確立することができる。

具体的には、図２９では、受発光部３１１として４つの受発光部３３１乃至３３４が半導体実装面３００上に配置されており、半田バンプ３０１により制限される受発光部３３１乃至３３４で受光される光の経路の数は４つとなる。従って、受発光部３３１乃至３３４が選択的に用いられることにより、４つの経路のいずれかが支配的に働く経路となる無線通信を行う全ての基板との間において、送信信号の無線伝送路による遅延時間と基準信号の光伝送路による遅延時間を、より精度良く一致させることができる。その結果、複数の基板との送受信間でデータ信号の位相の同期をより精度良く確立することができる。

以上では、基準信号が光伝送路を用いて送信されたが、基準信号は光伝送路以外の無線伝送路を用いて送信されるようにしてもよい。そこで、次に、図３０乃至図３３を参照して、基準信号が送信信号とは異なる電波の伝送帯域を無線伝送路として送信される場合について説明する。

図３０は、このような場合の送信部の構成について説明する。

図３０において、送信部３５０は、アンテナ１３５ａおよび３５２、シリアライザ１５１、64逓倍回路１５４、ミキサ１５５、並びにパワーアンプ（ＰＡ）１５６および３５１により構成される。なお、図３０において、図１１と同一のものには同一の符号を付してあり、説明は繰り返しになるので省略する。

図３０の送信部３５０では、シリアライザ１５１から出力された基準信号が、64逓倍回路１５４に入力されるとともに、パワーアンプ３５１に入力される。パワーアンプ３５１は、基準信号を増幅する。アンテナ３５２は、パワーアンプ３５１により増幅された基準信号を電波に変換し、その基準信号に対応する電波を、送信信号とは異なる無線伝送路としての、送信信号の伝送帯域とは異なる電波の伝送帯域で送信する。

なお、図示は省略するが、シリアライザ１５１とパワーアンプ３５１の間には、基準信号を変調する変調回路を設ける必要がある。

一方、送信部３５０により送信されてくる基準信号と送信信号を受信する受信部の構成は、図３１に示すようになる。

図３１において、受信部３７０は、アンテナ１３７ａおよび３７１、遅延調整部１７２、64逓倍回路１７３、LNA１７４および３７２、ミキサ１７５、並びにデシリアライザ１７６により構成される。なお、図３１において、図１４と同一のものには同一の符号を付してあり、説明は繰り返しになるので省略する。

図３１の受信部３７０では、アンテナ３７１が、送信部３５０のアンテナ３５２から送信されてくる基準信号に対応する電波を受信し、基準信号に変換してLNA３７２に供給する。LNA３７２は、その基準信号を増幅し、遅延調整部１７２に入力する。

なお、図３０および図３１では、基準信号と送信信号を送信するためのアンテナが別々に設けられたが、共通のアンテナが設けられるようにしてもよい。この場合の送信部の構成を、図３２を参照して説明する。

図３２において、送信部４００は、アンテナ１３５ａ、シリアライザ１５１、64逓倍回路１５４、ミキサ１５５、パワーアンプ（ＰＡ）１５６および３５１、並びに、混合部４０１により構成される。なお、図３２において、図１１や図３０と同一のものには同一の符号を付してあり説明は繰り替えしになるので省略する。

図３２の混合部４０１には、パワーアンプ１５６から送信信号が入力されるとともに、パワーアンプ３５１から基準信号が入力される。混合部４０１は、送信信号と基準信号を混合し、アンテナ１３５ａを介して、それぞれ異なる帯域の無線伝送路で送信する。

一方、送信部４００により送信されてくる基準信号と送信信号を受信する受信部の構成は、図３３に示すようになる。

図３３において、受信部４２０は、アンテナ１３７ａ、遅延調整部１７２、64逓倍回路１７３、LNA１７４および３７２、ミキサ１７５、デシリアライザ１７６、分離部(DIV)４２１、HPF（High Pass Filter）４２２、並びにLPF（Low Pass Filter）４２３により構成される。なお、図３３において、図１４や図３１と同一のものには同一の符号を付してあり、説明は繰り返しになるので省略する。

分離部４２１は、アンテナ１３７ａにより受信された電波を電気信号に変換して、HPF４２２とLPF４２３に入力する。HPF４２２は、分離部４２１からの電気信号の高周波数成分を送信信号として抽出し、LNA１７４に入力する。LPF４２３は、分離部４２１からの電気信号の低周波数成分を基準信号として抽出し、LNA３７２に入力する。

なお、マルチパスフェージングが余りに強烈で、かつ、光を使用することができない環境に信号処理装置がある場合、有線通信路で基準信号を送信することが考えられる。この場合の送信部の構成を図３４に示し、受信部の構成を図３５に示す。

図３４の送信部４５０は、図１１の送信部１５０のLED１５３を削除することにより構成され、図３５の受信部４７０は、図１４の受信部１７０のフォトディテクタ１７１を削除して遅延調整部１７２の代わりに遅延調整部４７１を設けることにより構成される。そして、送信部４５０のアンプ１５２と受信部４７０の遅延調整部４７１は、有線伝送路に接続されており、アンプ１５２で増幅された基準信号は、有線伝送路を介して遅延調整部４７１に入力される。

遅延調整部４７１は、基準信号の有線伝送路による遅延時間と、送信信号の無線伝送路による遅延時間の差分だけ基準信号を遅延させる。即ち、有線伝送路と無線伝送路では伝送速度が異なるため、遅延調整部４７１は、基準信号に対して無線伝送路に応じた遅延を行う必要がある。従って、遅延調整部４７１は、例えば無線伝送路による遅延時間を予測するなどの複雑な処理を行わなければならない。

これに対して、光や電波を用いて基準信号が送信される場合、基準信号の伝送路による遅延時間と送信信号の伝送路による遅延時間が略一致するため、上述した複雑な処理を行う必要がなく、簡単な構成で、送受信間のデータ信号の位相の同期を精度良く確立することができる。これは、一般的に設計の難易度が高い高速通信を行う回路において特に有益な効果である。

なお、上述した説明では、説明を省略したが、画像データ信号を送信する場合、通常、変調前にデータ信号に対してベースバンド処理や符号化処理が行われ、復調後にベースバンド処理や復号処理が行われる。また、無線通信は、一般的に通信品質が悪いので、誤り検出処理や誤り訂正処理を行う必要もある。

そして、これらの処理においては、キャリア同期、シンボル同期、およびブロック同期のいずれかにエラーが発生すると、誤作動が起きてしまい、送信された画像データ信号は全て失われてしまう。従って、これらの処理では、送受信間で画像データ信号の位相の同期が精度良く確立されていることが必要である。

しかしながら、筐体内無線通信は、通信環境としては大変劣悪であり、従来の無線技術では、これらの同期を失敗する可能性が非常に高かった。これに対して、信号処理装置１３１では、基準信号が送信信号とは別の伝送路で送信されるので、通信品質によらず精度良く同期がとれる。従って、本発明は、ベースバンド処理、符号化処理、復号処理、誤り検出処理、誤り訂正処理などに対しても効果的である。

なお、本発明は、筐体内無線通信を行う装置だけでなく、反射の仕方が時間方向によって変化しない信号処理機器や、無線局が固定であるためにマルチパスフェージングが大きな変化をしないビル間無線通信などに代表される固定無線通信を行う装置などに適用することができる。

また、本発明を、産業機器内において基板間ハーネスやケーブルを用いて通信を行う装置、通信ケーブルを用いた電信電話を行う装置などに応用してもよい。

本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。

また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

同期検波方式を用いた通信システムの構成の一例を示すブロック図である。 送信信号の構造を示す図である。 図１の再生回路の詳細構成例を示すブロック図である。 データ信号と基準信号の再生に要する時間について説明する図である。 遅延検波方式を用いた通信システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明を適用した通信システムの構成の概要を示すブロック図である。 ブロック同期に関する遅延について説明する図である。 キャリア同期に関する遅延について説明する図である。 本発明を適用した通信システムの他の構成の概要を示すブロック図である。 本発明を適用した信号処理装置の一実施の形態の構成例を示す斜視図である。 送信部の構成例を示すブロック図である。 図１１のシリアライザにおける入出力の詳細について説明する図である。 送信信号の構造を示す図である。 受信部の構成例を示すブロック図である。 図１４のデシリアライザにおける入出力の詳細について説明する図である。 マルチパスフェージングについて説明する図である。 キャリア信号の位相のずれによる遅延特性の変化を示す図である。 平面アンテナを用いた場合の通信部の配置を示す図である。 小型のパッチアンテナを用いた場合に好適な通信部の各部の配置を示す図である。 比較的大型の平面アンテナを用いた場合の通信部の各部の配置を示す図である。 比較的大型の平面アンテナを用いた場合に好適な通信部の各部の配置を示す図である。 立体アンテナを用いた場合の通信部の配置を示す図である。 立体アンテナを用いた場合に好適な通信部の各部の配置を示す図である。 入力基板と出力基板の他の配置例を示す図である。 LSIの半田バンプによる実装例を示す図である。 LSIの半田バンプによる実装例を示す図である。 受発光部の好適な配置例を示す図である。 アンテナの好適な配置例を示す図である。 受発光部の好適な他の配置例を示す図である。 送信部の他の構成例を示す図である。 受信部の他の構成例を示す図である。 送信部のさらに他の構成例を示す図である。 受信部のさらに他の構成例を示す図である。 基準信号を有線伝送路で送信する場合の送信部の構成例を示す図である。 基準信号を有線伝送路で送信する場合の受信部の構成例を示す図である。

符号の説明

１３５ａ，１３７ａ アンテナ， １５０ 送信部， １５３ LED， １５４ 64逓倍回路， １５５ ミキサ， １７０ 受信部， １７１ フォトディテクタ， １７３ 64逓倍回路， １７５ ミキサ

Claims (10)

1. データ信号を第１の無線伝送路で送信するデータ信号送信手段と、
   前記データ信号の位相と同期する信号である基準信号を、前記第１の無線伝送路と異なる第２の無線伝送路で送信する基準信号送信手段と
   を備える送信装置。
2. 前記基準信号を用いて、帰還を行わずに、前記基準信号と同期する、前記基準信号の周波数の整数倍の周波数の信号を、前記データ信号の搬送波として生成する逓倍回路と、
   前記搬送波を用いて前記データ信号を変調する変調手段と
   をさらに備え、
   前記データ信号送信手段は、前記変調手段により変調された前記データ信号を送信する
   請求項１に記載の送信装置。
3. 前記基準信号送信手段は、前記基準信号に対応する光を前記第２の無線伝送路で送信する
   請求項２に記載の送信装置。
4. 前記データ信号送信手段は、
   前記データ信号に対応する電波を送信するアンテナを有し、
   前記基準信号送信手段は、
   前記基準信号に対応する光を発光する発光部を有し、
   前記アンテナと前記発光部は近接して配置される
   請求項３に記載の送信装置。
5. 前記データ信号送信手段と前記基準信号送信手段は、ＩＣ（Integrated Circuit）として構成され、
   前記発光部は、前記ＩＣの設置面に配置される
   請求項４に記載の送信装置。
6. データ信号を第１の無線伝送路を介して受信するデータ信号受信手段と、
   前記データ信号の位相と同期する信号である基準信号を、前記第１の無線伝送路と異なる第２の無線伝送路を介して受信する基準信号受信手段と
   を備える受信装置。
7. 前記基準信号を用いて、帰還を行わずに、前記基準信号と同期する、前記基準信号の周波数の整数倍の周波数の信号を、前記データ信号の搬送波として生成する逓倍回路と、
   前記搬送波を用いて前記データ信号を復調する復調手段と
   をさらに備える
   請求項６に記載の受信装置。
8. 前記基準信号受信手段は、前記基準信号に対応する光を前記第２の無線伝送路を介して受信する
   請求項７に記載の送信装置。
9. 前記データ信号受信手段は、
   前記データ信号に対応する電波を受信するアンテナを有し、
   前記基準信号受信手段は、
   前記基準信号に対応する光を受光する受光部を有し、
   前記アンテナと前記受光部は近接して配置される
   請求項８に記載の受信装置。
10. 前記データ信号受信手段と前記基準信号受信手段は、ＩＣ（Integrated Circuit）として構成され、
    前記受光部は、前記ＩＣの設置面に配置される
    請求項９に記載の受信装置。

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