JP2012019378A - 通信装置、通信装置の制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】送受信の切り替え時に発振器の周波数の変化を抑止できる通信装置を提供すること
【解決手段】送信器３００は、ＶＣＯ３２０からの信号を受けて動作し、内部に複数の送信回路を備える。受信器３１０は、ＶＣＯ３２０からの信号を受けて動作し、内部に複数の受信回路を備える。受信器ＢＩＡＳ３２３、及び受信器ＢＩＡＳ３２４は送信動作を開始する際、送信動作を停止する際、受信動作を開始する際、受信動作を停止する際の少なくともいずれかにおいて、送信器３００または受信器３１０の電源電流の時間変化を抑制する電源変化抑制処理を行う。
【選択図】図１２

Description

本発明は通信装置、通信装置の制御方法、及びプログラムに関し、特に半二重通信にかかる通信装置、通信装置の制御方法、及びプログラムに関する。

送信と受信を交互に行う半二重通信は、自局の送信信号が受信信号に影響を及ぼす問題がない。一方、同時に送受信を行う全二重通信では、自局の送信信号が受信信号に影響を及ぼす問題が生じる。このため、半二重通信は有線通信、無線通信を問わず広く利用されている。

通常、この半二重通信では、消費電力を低減するために送信動作の終了時に送信器の電源を遮断し、受信動作の終了時に受信器の電源を遮断する。図１３は、この半二重通信における電源遮断の概念を示すタイミングチャートである。

半二重通信を行う通信装置は、制御電圧により発振周波数を変化させる電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）を備える。ＶＣＯは、電源電圧の変動によっても発振周波数が変化してしまう。そのため、送受信の切り替え時の電源変動がＶＣＯに影響することにより、発振周波数が所望の周波数から外れる危険がある。この所望の周波数から外れた周波数を所望の周波数に戻すために通常は位相同期回路（ＰＬＬ：Phase Locked Loop）を用いる。しかし、ＰＬＬを用いて周波数を戻すためには時間を要する（ロックアップ時間）。

半二重通信を行う通信装置は、送信動作と受信動作の間にＳＩＦＳ（Short Inter Frame Space）という時間的な隙間を設ける。ＳＩＦＳ時間は、ＰＬＬのロックアップ時間よりも長くする。これは、送受信の切り替え時の電源変動によりＰＬＬのロックが外れた場合であっても、次の送受信動作に影響を与えないようにするためである。

このＰＬＬのロックが外れるという現象に対して、電源ノイズを小さくすることによりロックが外れなくする技術、及びロックアップ時間を短くする技術が開示されている。

特許文献１には、ＰＬＬのロックが外れないようにする技術が開示されている。特許文献１に記載のワイヤレスマイクの概念を図１４に示す。当該ワイヤレスマイクでは、パワーアンプの電源電圧を制御する電源制御回路に時定数を持たせる。そして、この電源制御回路が徐々に電源電圧を下げることによりロックが外れないように制御している。

特許文献２には、電源ノイズを抑制可能とする半導体装置に関する技術が開示されている。当該半導体装置は、マルチコアプロセッサを形成し、各コアの動作開始／動作停止のタイミングを順次変更することにより、電源ノイズを抑制してロックが外れないように制御している。

特許文献３は、ロックを外れなくする技術の一態様を開示している。特許文献３に記載の消費電力制御装置は、２つの演算処理装置を備え、かつクロックの遅延回路を設け、片方のクロックを遅らせることにより２つの演算処理回路の同時実行を防止している。これにより、当該消費電力制御装置は電源ノイズを抑制し、ロックが外れないようにしている。

特許文献４には、上述のロックアップ時間を短くする技術の一態様が開示されている。

特開昭６２−０２４７１８号公報 国際公開第０７／１０８３８３号公報 特開２００２−２１５２６０号公報 特開２００２−１５１９６０号公報

近年、高速データ転送の伝送レートは上昇している。ミリ波無線規格Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｇｉｇａｂｉｔ Ａｌｌｉａｎｃｅでは、２００９年１２月に７Ｇｂｐｓの伝送レートをサポートする仕様が公表された。ＳＩＦＳ時間は送受信動作が停止している時間であるため、一般にＳＩＦＳ時間は伝送レートを上げるためには無駄な時間である。そのため、ＳＩＦＳ時間は可能な限り短くすべきである。実際、ＩＥＥＥにおけるミリ波無線規格８０２．１５．３ｃでは、ＳＩＦＳ時間は０．２〜０．２５ｕｓｅｃと非常に短い時間となっている。

この高速データ転送環境において、ＰＬＬのロックが外れないようにすることは以下の３点から難しくなってきている。

（１）上述の高速データ通信を実現するために、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）、ビームフォーミング（ＢＦ）が多用されている。これにより、アンテナ数が増加し、送信器及び受信器のアレイ数が増加している。例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）規格の８０２．１１ｎでは最大４×４のＭＩＭＯ、ミリ波ＢＦでは３２個のアンテナ、及び３２個の送信器、受信器を使う例が開示されている。このアンテナ数の増加に伴う送信器及び受信器のアレイ数の増加により、消費電力が増大している。これにより、送受信切り替え時の電源電圧の変動が大きくなっている。

（２）高速データ通信を実現するためにデジタルベースバンド（ＤＢＢ）信号処理が並列化される。これにより、デジタルバスの本数が増大する。また、送信器及び受信器のアレイ数の増大も端子数を増大させる。これらの要因により、チップ上、パッケージ上、ボード上の配線幅が狭くなる。配線幅の減少により配線のインピーダンスが増加し、消費電流変化による電源電圧の変動が大きくなる。

（３）高速データ通信を行うために広い周波数帯域が必要となる。このため、ミリ波など高い周波数バンドが用いられる。高い周波数を発振するＶＣＯでは、変調感度（すなわち制御電圧に対する発振周波数変化量）が大きくなる。例えば、ミリ波６０ＧＨｚ帯では約５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚをカバーするＶＣＯが必要となる。変調感度が大きくなると、電源電圧の変動に対する発振周波数変動も現れやすくなる。

図１５は、上述の（１）〜（３）の問題を示す概念図である。一般にＳＩＦＳ時間は短くしたい。しかし、電源電流の増大の問題（１）、及び電源インピーダンスの増大（２）により、電源電圧の変動が生じる。この電源電圧の変動と、ＰＬＬの発振周波数が変動しやすくなる問題（３）によって、ＰＬＬの発振周波数の変動が起きやすくなる。

一方、データ通信の高速化の進展により、ロックアップ時間を短くする手法は、以下の理由から難しくなっている。

ＶＣＯが高い周波数を発振するためには、周波数逓倍数が増加する。例えば６００ＧＨｚミリ波では、基準周波数を４０ＭＨｚとすると約１５００倍という非常に大きな周波数逓倍を行う。高い周波数逓倍を行う場合、ＰＬＬのジッタがそのまま逓倍されて位相ノイズとなる。このＰＬＬジッタの影響を少なくするためには、ＰＬＬのループバンド幅を狭くする必要がある。ＰＬＬのループバンド幅を少なくする場合、前述のロックアップ時間が長くなってしまう。たとえば、１００ｋＨｚ程度のループバンドにおいては、ロックアップ時間は１０ｕｓ以上となってしまう。

さらに、図１４に示すように電源の制御に時定数を持たせることにより電源電流の変動を抑えるのみでは、半二重通信を行う上で問題が生じる。具体的には、自局の送信波が時定数によってなかなか停止しないことになる。特に近年のようにＳＩＦＳ時間が短くなっている状況では、自局の受信、周辺局の受信に影響が大きい。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、送受信の切り替え時に発振器の周波数の変化を抑止できる通信装置を提供することを主たる目的とする。

本発明にかかる通信装置の一態様は、
電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器からの信号を受けて動作し、複数の送信回路より構成される送信器と、
前記電圧制御発振器からの信号を受けて動作し、複数の受信回路より構成される受信器と、
前記送信器が送信動作を行う場合に前記受信器の受信動作を停止し、前記受信器が受信動作を行う場合に前記送信器の送信動作を停止する送受信制御手段と、
不要輻射を制御する不要輻射制御手段と、
前記送信動作を開始する際、前記送信動作を停止する際、前記受信動作を開始する際、前記受信動作を停止する際の少なくともいずれかにおいて、前記送信器または前記受信器の電源電流の時間変化を抑制する電流変化抑制手段と、を備える、ものである。

本発明にかかる通信装置の制御方法の一態様は、
送信と受信を交互に行い、複数の送信回路を備えた送信器と、複数の受信回路を備えた受信器を備える通信装置の制御方法であって、
前記複数の送信回路に含まれる第１の送信回路以外の送信回路電源電流を順次増大させ、
前記第１の送信回路の電源電流を増大させることにより不要輻射を許可し、
送信動作を開始し、
送信動作を停止し、
前記第１の送信回路の電源電流を減少させることにより不要輻射を停止し、
前記第１の送信回路以外の前記複数の送信回路の電源電流を順次減少させる、ものである。

本発明にかかるプログラムの一態様は、
送信と受信を交互に行い、複数の送信回路を備えた送信器と、複数の受信回路を備えた受信器を備える通信装置の制御処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記制御処理は、
前記複数の送信回路に含まれる第１の送信回路以外の送信回路電源電流を順次増大させ、
前記第１の送信回路の電源電流を増大させることにより不要輻射を許可し、
送信動作を開始し、
送信動作を停止し、
前記第１の送信回路の電源電流を減少させることにより不要輻射を停止し、
前記第１の送信回路以外の前記複数の送信回路の電源電流を順次減少させる、ものである。

本発明によれば、送受信の切り替え時に発振器の周波数の変化を抑止できる通信装置を提供することができる。

実施の形態１、２にかかる通信装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１、２にかかる通信装置の動作を示すタイミングチャートである。 実施の形態１、２にかかる通信装置の構成例を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる通信装置の構成例を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる通信装置の構成例を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる通信装置の動作を示すタイミングチャートである。 実施の形態１にかかる通信装置の動作を示すタイミングチャートである。 送信電力の周波数スペクトラムの概念を示す図である。 実施の形態１にかかる通信装置の動作を示すタイミングチャートである。 実施の形態２にかかる通信装置の動作を示すタイミングチャートである。 実施の形態２にかかる通信装置の動作を示すタイミングチャートである。 実施の形態１にかかる通信装置の構成例を示すブロック図である。 一般の半二重通信を行う通信装置における電源遮断動作を示すタイミングチャートである。 特許文献１に記載のワイヤレスマイクの構成例を示すブロック図である。 一般の半二重通信を行う通信装置の課題を示す概念図である。

以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。

＜実施の形態１＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、本実施の形態にかかる通信装置の処理の概要を説明する。図１は本実施の形態にかかる通信装置の動作を示すフローチャートである。

まず送信動作（Ｓ１００）について説明する。通信装置は、まず送信器の電源電流の増大を開始する（Ｓ１０１）。そして、通信装置は送信器の電源電流の増大を終了する（Ｓ１０２）。次に通信装置は不要輻射を許可（Ｓ１０３）した後に送信動作を開始させる（Ｓ１０４）。通信装置は、その後に送信動作を終了させ（Ｓ１０５）、不要輻射を停止する（Ｓ１０６）。続いて、通信装置は送信器の電源電流の減少を開始し（Ｓ１０７）、送信器の電源電流の減少を終了する（Ｓ１０８）。

続いて受信動作（Ｓ１１０）について説明する。通信装置は、まず受信器電源電流の増大を開始する（Ｓ１１１）。そして、通信装置は受信器電源電流の増大を終了する（Ｓ１１２）。次に通信装置は受信動作を開始させ（Ｓ１１３）、受信動作を終了する（Ｓ１１４）。続いて、通信装置は受信器電源電流の減少を開始し（Ｓ１１５）、受信器電源電流の減少を終了する（Ｓ１１６）。

続いて、図２を参照して本実施の形態にかかる通信装置の送受信動作について説明する。図２は本実施の形態にかかる通信装置の処理を示すタイミングチャートである。当該タイミングチャートは、一連の送信動作、受信動作が繰り返し行われている様子を示している。

送信動作を開始する場合（図２のＡ点）、通信装置はＡ点以前において送信器電流の増大を開始する。この際、通信装置は受信器動作を同時に行っていてもよい。図２では、送信器電流の増大と、受信動作がオーバーラップしている様子を示している。図２では、送信器電流の増大の途中で、受信動作が終了する。なお、ＳＩＦＳ時間に余裕が有る場合、通信装置は受信動作の終了後に送信器電流の増大を開始してもよいことは当然である。

通信装置は、受信動作終了後に受信器電流の減少を開始する。図２では、通信装置は受信器電流の減少処理の途中において送信動作を開始する（Ａ点）。この送信動作の開始直前に、通信装置は不要輻射の許可及び送信器電流の増大を終了させる。

受信動作を開始する場合（図２のＢ点）、通信装置はＢ点以前において受信器電流の増大を開始する。この際、通信装置は送信器動作を行っていてもよい。図２では、受信器電流の増大と、送信動作がオーバーラップしている様子を示している。図２では、受信器電流の増大の途中で、送信動作が終了する。なお、ＳＩＦＳ時間に余裕が有る場合、通信装置は送信動作の終了後に受信器電流の増大を開始してもよいことは当然である。

通信装置は、送信動作終了後に送信器電流の減少を開始する。図２では、通信装置は送信器電流の減少処理の途中において受信動作を開始する（Ｂ点）。この受信動作の開始直前に、通信装置は受信器電流の増大を終了させる。

上記一連の処理の間における、グラウンド（ＧＮＤ）電流の変化を図２に示す。送信器電流及び受信器電流の増加、減少を緩やかに行うことにより、ＧＮＤ電流は緩やかに変化する。さらに送信器電流の上昇と受信器電流の減少（または送信器電流の減少と受信器電流の上昇）をオーバーラップさせることにより、この間のＧＮＤ電流の変化がほとんど生じないようにすることも可能である。

ＧＮＤ電流の変化は、チップ、パッケージ、プリント基板（ボード）上の配線の寄生インダクタンスと乗算され、ＧＮＤ電圧の変化を引き起こす。これは、電流の時間的変化をｄｉ／ｄｔ、寄生インダクタンスをＬとした場合に、電圧の変化がＬ・ｄｉ／ｄｔとなるためである。

図２に示すようにＧＮＤ電流の変化を最小限とすることにより、ＧＮＤ電圧の変化を最小限にすることができる。ＧＮＤ電圧の変化が最小限となることにより、ＶＣＯを含むトランシーバ上の回路に与える影響を最小限にすることができる。

続いて、本実施の形態にかかる通信装置の構成について説明する。図３は、本実施の形態にかかる通信装置の構成を示すブロック図である。通信装置は送信器及び受信器を備える。送信器は主として送信アンプ３０１、送信ミキサ（変調器、周波数変換器、直交変調器）３０２、発振器（局部発振器、ローカル発振器、シンセサイザ、ＰＬＬ、ＶＣＯ）３２０、ローカルバッファ（アンプ）３０３、フィルタ（ＬＰＦ、ＨＰＦ、ＢＰＦ）３０４、ベースバンドアンプ３０５、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）３０６、送信ＲＦ制御部３０７、送信ＭＩＸ制御部３０８、送信ＢＢ制御部３０９からなる。

受信器は主として受信アンプ（ロウノイズアンプ）３１１、受信ミキサ（復調器）３１２、ローカルバッファ３１３（発振器３２０は、本実施の形態では送受信兼用）、フィルタ３１４、ベースバンドアンプ３１５、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）３１６、受信ＲＦ制御部３１７、受信ＭＩＸ制御部３１８、受信ＢＢ制御部３１９からなる。

さらに通信装置は、ベースバンド信号を処理するデジタルＢＢ（ベースバンド）３２１、不要波を制御する不要波制御部３２２、送信バイアスのアップ／ダウンを指示する送信器ＢＩＡＳ３２３、受信器バイアスのアップ／ダウンを指示する受信器ＢＩＡＳ３２４を備える。なお図示していないが、通信装置は半二重通信を実現するために送信動作を行う場合に受信器の受信動作を停止し、受信器が受信動作を行う場合に送信器の送信動作を停止する送受信制御手段を備えることは勿論である。

図４は、主に送信アンプ３０１、ローカルバッファ３０３、送信ＲＦ制御部３０７の詳細を示す図である。

送信アンプ３０１は、ＭＩＭＯ、ＢＦ、マルチチャネルファイバ等が実現できるように複数のブロックＢＫ１〜ＢＫ４（４０６〜４０９）から構成される。図４の例では、送信アンプ３０１は４素子から構成されているが、必ずしもこれに限られない。例えば、近年のＢＦでは１６素子（アレイ）、３２素子（アレイ）から構成されることもある。各素子は、Ａ１〜Ａ５という５つのカスケード接続されたアンプ４０１〜４０５により構成される。

送信ＲＦ制御部３０７は、詳細には４１１〜４１５（以下の記載では、送信ＲＦ制御部４１１〜４１５とする。）に示すように各段のアンプに接続される。例えば、送信ＲＦ制御部４１１は最終段に位置するアンプＡ１に接続される。最終段のアンプＡ１は、ＢＫ１〜ＢＫ４の４つのブロックに分割されるが、送信ＲＦ制御部４１１がこの４つの最終段アンプＡ１を制御する。

各アンプ４０１〜４０５は主として、増幅用トランジスタ４２０、負荷インピーダンス４２１、ＡＣ分離用インピーダンス４２２、レプリカトランジスタ４２３により構成される。各アンプ４０１〜４０５は入力４２４から信号が供給され、出力４２５から信号を出力する。

各アンプ４０１〜４０５は、入力４２４から入ってきたＲＦ信号（高周波信号、無線周波数信号）を増幅用トランジスタ４２０で増幅する。そして、各アンプ４０１〜４０５は、増幅信号を負荷インピーダンス４２１により電圧に変換し、変換した電圧を出力４２５から出力する。増幅用トランジスタ４２０のバイアス電圧（制御電圧、ゲート電圧）は、レプリカトランジスタ４２３により生成され、ＡＣ分離用インピーダンス４２２を介して増幅用トランジスタ４２０のゲートに供給される。

レプリカトランジスタ４２３は、ドレインとゲートをショートさせ、送信ＲＦ制御部４１１〜４１５から供給されるバイアス電流をドレインに流すことによりバイアス電圧を生成する。

送信ＲＦ制御部４１１〜４１５は、主としてブロック選択スイッチ（ＳＷ）４２６、電流ＤＡＣ４２７、Ｕｐ／Ｄｏｗｎカウンタ４２８、及び規定値レジスタ４２９から構成される。

ブロック選択ＳＷ４２６は、ＢＫ１からＢＫ４のうちどのブロックをアクティブにするか（増幅させるか）を選択するためのスイッチである。ブロックをアクティブにするための選択は、各アンプ内のレプリカトランジスタ４２３にバイアス電流を供給するかを制御することにより行う。ブロック選択ＳＷ４２６には、デジタルＢＢ３２１からどのブロックを選択するかを指示する信号が供給される。またブロック選択ＳＷ４２６には、電流ＤＡＣ４２７からバイアス電流が供給される。

電流ＤＡＣ４２７は、通常動作時には規定値レジスタ４２９からデジタルデータを読み出して、読み出したデジタルデータに対応する規定値バイアス電流を生成する。また、バイアス電流をアップ／ダウンさせる場合、電流ＤＡＣ４２７はＵｐ／Ｄｏｗｎカウンタ４２８からデジタルデータが供給される。電流ＤＡＣ４２７は、Ｕｐ／Ｄｏｗｎカウンタ４２８からデジタルデータに応じてバイアス電流を制御する。規定値レジスタ４２９及びＵｐ／Ｄｏｗｎカウンタ４２８は、デジタルＢＢ３２１、送信器ＢＩＡＳ３２３、受信器ＢＩＡＳ３２４、不要波制御部３２２等から制御信号が供給される。

送信ミキサ３０２及びローカルバッファ４０７〜４０９は、送信ＭＩＸ制御部３０８から制御される。送信ＭＩＸ制御部３０８の構成及び動作は、送信ＲＦ制御部３０７と略同一である。そのため、送信ＭＩＸ制御部３０８の詳細な説明は省略する。

図５は、受信アンプ３１１、ローカルバッファ３１３、受信ＲＦ制御部３１７の詳細を示す図である。これらの構成は、送信器の構成と比べて受信アンプの向きが異なるのみであるため、詳細な説明は省略する。

続いて、送信アンプ３０１を構成する各段のアンプの動作について説明する。図６は、各段のアンプの動作を示すタイミングチャートである。

Ｕｐ／Ｄｏｗｎカウンタ４２８が保持する値は、初期状態では規定値レジスタ４２９から読み出した規定値に設定されている。送信器ＢＩＡＳ３２３、受信器ＢＩＡＳ３２４、不要波制御部３２２等からＵｐ／Ｄｏｗｎカウンタ４２８にダウン指示信号が入力されると、Ｕｐ／Ｄｏｗｎカウンタ４２８はクロック信号の周期によりダウンカウントを開始する。ダウンカウントは、カウンタの値が最小値となるまで行われる。最小値としては、バイアス電流が０となる値とすることができる。また急速な立ち上がりを要求される場合等に対応するために、最小値をバイアス電流が０とならない値（０以上となる値）としてもよい。

同様に送信器ＢＩＡＳ３２３、受信器ＢＩＡＳ３２４、不要波制御部３２２等からＵｐ／Ｄｏｗｎカウンタ４２８にアップ指示信号が入力されると、Ｕｐ／Ｄｏｗｎカウンタ４２８はクロック信号の周期によりアップカウントを開始する。

アップカウント／ダウンカウントの指示信号は、当該アンプと隣接する送信ＲＦ制御部４１１〜４１５から供給されてもよい。例えば送信ＲＦ制御部４１２のカウント開始指示信号は、送信ＲＦ制御部４１１から供給されてもよい。送信ＲＦ制御部４１１内のカウント制御が終了した後に送信ＲＦ制御部４１２内のＵｐ／Ｄｏｗｎカウンタ４２８のカウントアップ／カウントダウンを開始できる。このような制御により、制御信号が送信／受信の主信号に与える影響を少なくすることができる。

また制御信号が送信／受信の主信号に与える影響を少なくするために、クロック信号の周波数は、ローカル周波数を分周した周波数に設定することが望ましい。これは、ＰＬＬの動作周波数成分と異なる周波数成分が同一チップ上にある場合、ＰＬＬの動作に影響を与える危険があるためである。

続いて、図７を参照して送信器の送信アンプ３０１内の各要素（アンプ４０１〜４０５、送信ミキサ３０２、ローカルバッファ４０７〜４０９）の電源電流の変化について説明する。

図７では、不要波制御部３２２は、送信アンプ３０１の最終段Ａ１に対して指示信号を供給している。不要波制御部３２２の指示に応じて、最終段アンプＡ１は電源電流を変化させる。例えば不要輻射を停止するためにアンプＡ１のバイアス電流を制御することにより、アンプＡ１の電源電流は規定値電流から最小値に変化する。ここで、最終段Ａ１の電源電流は規定値では１０ｄＢ程度のゲインとし、最小値は−２０ｄＢ程度のゲインとする。不要輻射の停止のためにＡ１のゲインを３０ｄＢ下げることにより、不要輻射を３０ｄＢ下げることができる。また、大きく不要輻射を減衰させたい場合には、不要波制御部３２２はアンプＡ２のバイアス電流を同時に下げるように制御してもよい。

送信器ＢＩＡＳ３２３は、送信アンプ３０１内の各アンプ段に働きかけることにより、各アンプ段の電源電流を順次変化させる。送信器ＢＩＡＳ３２３は、Ｕｐ／Ｄｏｗｎカウンタ４２８に指示信号を供給することにより各アンプ段の電源電流の変化を実現する。なお、前述のようにあるアンプ段の制御が終わった後に、当該アンプ段が隣接するアンプ段に指示信号を供給する方式も勿論可能である。

図７に示すように、各アンプ段、送信ミキサ３０２、ローカルバッファ４０７〜４０９が順次電源電流を変更することにより、送信器は上述のｄｉ／ｄｔを最小限に保つことができる。また、送信器は速やかに電源電流の制御をすることができる。

上記の説明では、不要波制御部３２２による制御と、送信器ＢＩＡＳ３２３による動作を分けて記述したが、送信器ＢＩＡＳ３２３が不要輻射制御機能を有することも当然可能である。すなわち、通信装置内に不要波の発生を制御する機構が備わっていればよい。

不要輻射の制御処理は、送信アンプ３０１の最終段Ａ１に対して行うことが望ましい。当該理由を図８を参照して説明する。図８は、送信電力の周波数スペクトラムを示す図である。送信器が送信信号を送出している場合、送信器からの出力は図中の（１）に示すように高いレベルの電力密度となる。例えば６０ＧＨｚ帯のミリ波無線の場合、送信器からの出力は−３３ｄＢｍ／ＭＨｚ程度（±９００ＭＨｚのベースバンドの場合には０ｄＢｍ）となる。

送信信号の送出が終了して送信器のＤＡＣ３０５の動作が停止した場合、送信器からの出力は、図中の（２）及び（３）となる（（２）及び（３）が残る）。図中の（２）はローカルリークであり、（３）は送信器の熱雑音である。ローカルリークのレベル（（２））は、送信器のアーキテクチャにより異なるが、ダイレクトコンバージョンを用いたＣＭＯＳの送信器では−５０ｄＢｍ程度となる。

熱雑音のレベル（３）は、規格及びアーキテクチャにより異なるが、以下に示す計算より例えば−６０〜−７０ｄＢｍ／ＭＨｚ（−３０〜−４０ｄＢｍ）となる。

送信アンプ３０１を構成する各段アンプのゲインを８ｄＢとする。この場合５段構成のアンプでは４０ｄＢのゲインとなる。アンプ初段のＮＦ（雑音指数）を１０ｄｂとすると、以下の計算より−６４ｄＢｍ／ＭＨｚの熱ノイズが最終段アンプから出力される。
−１７４ｄＢｍ／ＨＺ・１ｅ６・１０ｄＢ・４０ｄＢ＝−６４ｄＢｍ／ＭＨｚ
−６４ｄＢｍ／ＭＨｚの熱ノイズは±９００ＭＨｚのベースバンドにおいて−３１ｄＢｍの電力となる。
また、ミキサのＮＦが１５ｄＢ、変換ゲインが−１０ｄＢである場合、以下の計算より−６９ｄＢｍ／ＭＨｚの熱ノイズが最終段アンプから出力される。
−１７４ｄＢｍ／ＨＺ・１ｅ６・１５ｄＢ・（４０ｄＢ−１０ｄＢ）＝−６９ｄＢｍ／ＭＨｚ
−６９ｄＢｍ／ＭＨｚの熱ノイズは±９００ＭＨｚのベースバンドにおいて−３６ｄＢｍの電力となる。

最大−３０ｄＢｍ程度の不要輻射が受信中に隣接する送信器において発生した場合、送受信間のアンテナ間のアイソレーションを２０ｄＢとすると−５０ｄＢｍ程度の不要輻射（熱雑音）が受信側アンテナに現れる。６０ＧＨｚ帯ミリ波の最低受信感度は−６０ｄＢｍ程度であるため、上述の−５０ｄＢｍの熱雑音は受信器に大きな影響を与える。

この熱雑音の問題は、半二重化の有線通信においても同様の問題を引き起こす可能性が有る。当該有線通信でも送受信切り替え時のスイッチのアイソレーションが２０ｄＢ程度であるためである。

上述の熱雑音の問題は、高速通信を実現するためにベースバンド帯域が拡大していることに起因している。半導体の性能が向上した場合であってもＮＦは大きく改善しない。一方、送信信号の電力は法律により制限される。ＮＦが変わらない状態において帯域が拡張すると、熱雑音の積分値（電力）は大きくなり、送信信号も大きくとれない状況では熱雑音の影響が相対的に大きくなる。

不要波制御部３２２は、最終段のアンプに対して不要輻射の制御を行うことにより、上述の熱雑音及びローカルリークの影響を最小限とすることができる。

図９を参照して受信器の送信アンプ３１１内の各要素（アンプ５０１〜５０５、送信ミキサ３１２、ローカルバッファ５０７〜５０９）の電源電流の変化について説明する。受信器の電源電流の変化は、アンプの向き、及び不要輻射制御が無いことを除いて図７に示した送信器の電源電流の変化と同様である。そのため詳細な説明は省略する。

なお、上述の説明ではＵｐ／Ｄｏｗｎカウンタ４２８（５２８）の動作に応じて各アンプ、ミキサ、ローカルバッファの電源電流を制御したが必ずしもこれに限られない。例えば、各アンプ、ミキサ、ローカルバッファを順番にオン、またはオフさせることによっても本発明の趣旨を実現できる。

送信ＢＢ制御部３０９は、フィルタ３０４、ＢＢアンプ３０５、ＤＡＣ３０６の電源電流を制御する。受信ＢＢ制御部３１９は、フィルタ３１４、ＢＢアンプ３１５、ＡＤＣ３１６の電源電流を制御する。送信ＢＢ制御部３０９及び受信ＢＢ制御部３１９は、上述した送信ＲＦ制御部３０７、受信ＲＦ制御部３１７と同様の構成、動作を行う。そのため、送信ＢＢ制御部３０９及び受信ＢＢ制御部３１９の詳細な説明は省略する。

なお、送信ベースバンドや受信ベースバンドにかかわるブロック（フィルタ３０４、フィルタ３１４、ＢＢアンプ３０５、ＢＢアンプ３１５、ＤＡＣ３０６、ＤＡＣ３１６）の消費電力は、全対象比電力に占める割合が大きくならない場合がある。この場合、送受信の切り替えにおいて、これらのブロックの電源を切らなくてもよい場合がある。

上述のように受信器ＢＩＡＳ３２３、受信器ＢＩＡＳ３２４が送受信切り替え時に電源電流を緩やかに変化させるように制御する（電源電流の時間変化を抑制する）ため、発振器３２０の発振周波数が変化することを抑制できる。これによりＳＩＦＳ時間を短くすることができ、送受信双方が休止している時間を短くすることができる。送受信双方が休止している時間を短くなるため、他局との通信の伝送レートを上げることができる。さらに複数の通信局が存在する環境（マルチプルアクセス環境）では、通信局間の切り替え時間が短縮され、システム全体としての伝送レートを上げることができる。

さらに、不要波制御部３２２による不要輻射制御により、熱雑音、ローカル周波数のリーク（ローカルリーク）、基準周波数リーク（リファレンスリーク）等の送信波からの不要輻射を速やかに停止できる。これにより熱雑音等が自局や周辺局の受信動作に与える影響を減少させることができる。

＜実施の形態２＞
続いて、本発明の実施の形態２にかかる通信装置について実施の形態１にかかる通信装置と異なる点を説明する。

図１０は、本発明の実施の形態２にかかる通信装置に含まれる送信器の各ブロック電源電流の変化を示すタイミングチャートである。実施の形態１にかかる通信装置のタイミングチャート（図７）と図１０の異なる点は、送信アンプのブロック毎に電源電流を制御していることである。なお、不要輻射制御は最終段のアンプに対して行うことが好ましいため、不要波制御部３２２は送信アンプの最終段のアンプに対して不要輻射の制御を行っている。アンプＡ１以外のアンプに関しては、送信器ＢＩＡＳ３２３はブロック単位で電源電流の制御を行う。すなわち、送信器ＢＩＡＳ３２３はＢＫ１から順番にＢＫ８まで順次電流を減少させていく。

図１１は、本発明の実施の形態２にかかる通信装置に含まれる受信器の各ブロック電源電流の変化を示すタイミングチャートである。図１１は、アンプの向きの違い、及び不要輻射制御がないこと以外は図１０と同様の処理を示している。そのため、詳細な説明は省略する。

なお、本実施の形態にかかる通信装置は各ブロックに対して行ったアップダウンカウンタによる制御を省略し、各ブロックを順番にオン／オフすることによっても本発明の趣旨を実現できる。

上記のように、送信アンプのブロック毎に電源電流を制御することによっても、実施の形態１に記載の通信装置と同様の効果を奏する。

本発明の実施の形態１、２で説明した不要波制御部３２２、送信器ＢＩＡＳ３２３、受信器ＢＩＡＳ３２４、送信ＲＦ制御部３０７、受信ＲＦ制御部３１７、送信ＭＩＸ制御部３０８、受信ＭＩＸ制御部３１８、送信ＢＢ制御部３０９、受信ＢＢ制御部３１９が主体となって実行する制御は、通常の順序回路や、プログラム可能な順序回路やマイクロプロセッサ等のコンピュータに制御プログラムを実行させることによっても実現可能である。具体的には、図１、２に示した処理をコンピュータに実行させればよい。プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた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ことは勿論である。

なお、本発明にかかる通信装置の最小構成を図１２に示す。当該通信装置は、送信器３００と、受信器３１０と、ＶＣＯ（電圧制御発振器）３２０と、送受信制御部（図示せず）と、送信器ＢＩＡＳ３２３と、受信器ＢＩＡＳ３２４と、を有する。

送信器３００は、ＶＣＯ３２０からの信号を受けて動作し、内部に複数の送信回路を備える。受信器３１０は、ＶＣＯ３２０からの信号を受けて動作し、内部に複数の受信回路を備える。送受信器制御部は、送信器が送信動作を行う場合に前記受信器の受信動作を停止させ、前記受信器が受信動作を行う場合に前記送信器の送信動作を停止させる制御を御行う処理部である。受信器ＢＩＡＳ３２３、及び受信器ＢＩＡＳ３２４は送信動作を開始する際、送信動作を停止する際、受信動作を開始する際、受信動作を停止する際の少なくともいずれかにおいて、送信器３００または受信器３１０の電源電流の時間変化を抑制する電源変化抑制処理を行う。

当該構成であっても、受信器ＢＩＡＳ３２３、受信器ＢＩＡＳ３２４が送受信切り替え時に電源電流を緩やかに変化させるように制御するため、発振器３２０の発振周波数が変化することを抑制できる。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）
電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器からの信号を受けて動作し、複数の送信回路より構成される送信器と、
前記電圧制御発振器からの信号を受けて動作し、複数の受信回路より構成される受信器と、
前記送信器が送信動作を行う場合に前記受信器の受信動作を停止し、前記受信器が受信動作を行う場合に前記送信器の送信動作を停止する送受信制御手段と、
前記送信動作を開始する際、前記送信動作を停止する際、前記受信動作を開始する際、前記受信動作を停止する際の少なくともいずれかにおいて、前記送信器または前記受信器の電源電流の時間変化を抑制する電流変化抑制手段と、を備える通信装置。

（付記２）
送信波の不要輻射を制御する不要輻射制御手段をさらに備えることを特徴とする付記１に記載の通信装置。

（付記３）
前記不要輻射制御手段は、前記複数の送信回路に含まれる第１の送信回路の電源電流を変化させることにより不要輻射を制御することを特徴とする付記２に記載の通信装置。

（付記４）
前記電流変化抑制手段は、前記送信動作を開始する際、前記第１の送信回路以外の前記複数の送信回路の電源電流を順次増大させた後、前記第１の送信回路の電源電流を増大させることを特徴とする付記３に記載の通信装置。

（付記５）
前記電流変化抑制手段は、前記送信動作を停止する際、前記第１の送信回路の電源電流を減少させた後、前記第１の送信回路以外の前記複数の送信回路の電源電流を順次減少させることを特徴とする付記３に記載の通信装置。

（付記６）
前記電流変化抑制手段は、前記受信動作を開始する際、前記複数の受信回路の電源電流を順次増大させることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか１項に記載の通信装置。

（付記７）
前記電流変化抑制手段は、前記受信動作を停止する際、前記複数の受信回路の電源電流を順次減少させることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか１項に記載の通信装置。

（付記８）
前記第１の送信回路は、前記送信器の最終段に配置された増幅回路であることを特徴とする付記３乃至付記７のいずれか１項に記載の通信装置。

（付記９）
前記電流変化抑制手段は、前記送信器の電源電流の減少制御と、前記受信器の電源電流の増大制御と、を同時に行うことを特徴とする付記１乃至付記８のいずれか１項に記載の通信装置。

（付記１０）
前記電流変化抑制手段は、前記送信器の電源電流の増大制御と、前記受信器の電源電流の減少制御と、を同時に行うことを特徴とする付記１乃至付記８のいずれか１項に記載の通信装置。

（付記１１）
前記電流変化抑制手段は、前記送信動作を開始する際、前記第１の送信回路以外の送信回路の電源電流を、順次時間変化を抑制しながら増大させた後、前記第１の送信回路の電源電流を増大させることを特徴とする付記３に記載の通信装置。

（付記１２）
前記電流変化抑制手段は、前記送信動作を停止する際、前記第１の送信回路の電源電流を減少させた後、前記第１の送信回路以外の前記複数の送信回路の電源電流を、時間的変化を抑制しながら減少させることを特徴とする付記３に記載の通信装置。

（付記１３）
前記電流変化抑制手段は、前記受信動作を開始する際、前記複数の受信回路の電源電流を、時間的変化を抑制しながら順次増大させることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか１項に記載の通信装置。

（付記１４）
前記電流変化抑制手段は、前記受信動作を停止する際、前記複数の受信回路の電源電流を、時間的変化を抑制しながら順次減少させることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか１項に記載の通信装置。

（付記１５）
送信と受信を交互に行い、複数の送信回路を含む送信器と、複数の受信回路を含む受信器を備える通信装置の制御方法であって、
前記複数の送信回路に含まれる第１の送信回路以外の送信回路の電源電流を順次増大させ、
前記第１の送信回路の電源電流を増大させ、
送信動作を開始し、
送信動作を停止し、
前記第１の送信回路の電源電流を減少させ、
前記第１の送信回路以外の前記複数の送信回路の電源電流を順次減少させる、通信装置の制御方法。

（付記１６）
付記１５の通信装置の制御方法であって、
前記複数の受信回路の各々の電源電流を順次増大させ、
受信動作を開始し、
受信動作を停止し、
前記複数の受信回路の各々の電源電流を順次減少させる、通信装置の制御方法。

（付記１７）
送信と受信を交互に行い、複数の送信回路を含む送信器と、複数の受信回路を含む受信器を備える通信装置の制御処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記制御処理は、
前記複数の送信回路に含まれる第１の送信回路以外の送信回路の電源電流を順次増大させ、
前記第１の送信回路の電源電流を増大させ、
送信動作を開始し、
送信動作を停止し、
前記第１の送信回路の電源電流を減少させ、
前記第１の送信回路以外の前記複数の送信回路の電源電流を順次減少させる、プログラム。

（付記１８）
付記１７のプログラムであって、
前記制御処理は、
前記複数の受信回路の各々の電源電流を順次増大させ、
受信動作を開始し、
受信動作を停止し、
前記複数の受信回路の各々の電源電流を順次減少させる、プログラム。

３０１ 送信アンプ
３０２ 送信ミキサ
３０３ ローカルバッファ
３０４ フィルタ
３０５ ベースバンドアンプ
３０６ Ｄ／Ａ変換器
３０７ 送信ＲＦ制御部
３０８ 送信ＭＩＸ制御部
３０９ 送信ＢＢ制御部
３１１ 受信アンプ
３１２ 受信ミキサ
３１３ ローカルバッファ
３１４ フィルタ
３１５ ベースバンドアンプ
３１６ Ａ／Ｄ変換器
３１７ 受信ＲＦ制御部
３１８ 受信ＭＩＸ制御部
３１９ 受信ＢＢ制御部
３２０ 発振器
３２１ デジタルＢＢ
３２２ 不要波制御部
３２３ 送信器ＢＩＡＳ
３２４ 受信器ＢＩＡＳ

Claims (10)

1. 電圧制御発振器と、
   前記電圧制御発振器からの信号を受けて動作し、複数の送信回路より構成される送信器と、
   前記電圧制御発振器からの信号を受けて動作し、複数の受信回路より構成される受信器と、
   前記送信器が送信動作を行う場合に前記受信器の受信動作を停止し、前記受信器が受信動作を行う場合に前記送信器の送信動作を停止する送受信制御手段と、
   前記送信動作を開始する際、前記送信動作を停止する際、前記受信動作を開始する際、前記受信動作を停止する際の少なくともいずれかにおいて、前記送信器または前記受信器の電源電流の時間変化を抑制する電流変化抑制手段と、を備える通信装置。
2. 送信波の不要輻射を制御する不要輻射制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記不要輻射制御手段は、前記複数の送信回路に含まれる第１の送信回路の電源電流を変化させることにより不要輻射を制御することを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
4. 前記電流変化抑制手段は、前記送信動作を開始する際、前記第１の送信回路以外の前記複数の送信回路の電源電流を順次増大させた後、前記第１の送信回路の電源電流を増大させることを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
5. 前記電流変化抑制手段は、前記送信動作を停止する際、前記第１の送信回路の電源電流を減少させた後、前記第１の送信回路以外の前記複数の送信回路の電源電流を順次減少させることを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
6. 前記電流変化抑制手段は、前記受信動作を開始する際、前記複数の受信回路の電源電流を順次増大させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の通信装置。
7. 前記電流変化抑制手段は、前記受信動作を停止する際、前記複数の受信回路の電源電流を順次減少させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の通信装置。
8. 前記第１の送信回路は、前記送信器の最終段に配置された増幅回路であることを特徴とする請求項３乃至請求項７のいずれか１項に記載の通信装置。
9. 送信と受信を交互に行い、複数の送信回路を含む送信器と、複数の受信回路を含む受信器を備える通信装置の制御方法であって、
   前記複数の送信回路に含まれる第１の送信回路以外の送信回路の電源電流を順次増大させ、
   前記第１の送信回路の電源電流を増大させ、
   送信動作を開始し、
   送信動作を停止し、
   前記第１の送信回路の電源電流を減少させ、
   前記第１の送信回路以外の前記複数の送信回路の電源電流を順次減少させる、通信装置の制御方法。
10. 送信と受信を交互に行い、複数の送信回路を含む送信器と、複数の受信回路を含む受信器を備える通信装置の制御処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
    前記制御処理は、
    前記複数の送信回路に含まれる第１の送信回路以外の送信回路の電源電流を順次増大させ、
    前記第１の送信回路の電源電流を増大させ、
    送信動作を開始し、
    送信動作を停止し、
    前記第１の送信回路の電源電流を減少させ、
    前記第１の送信回路以外の前記複数の送信回路の電源電流を順次減少させる、プログラム。

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