JP2014053813A - 無線通信システムおよび無線通信装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一実施形態において、第1の通信機(2)及び第2の通信機(3)は、2つの結合素子(23及び33)の間の非接触カップリングを介して、差動モード信号及び同相モード信号を同時に無線伝送できるよう構成されている。
【選択図】図1
Description
図1は、本実施形態に係る無線通信システム1の構成例を示している。無線通信システム1は、2つの通信機2及び3を含む。通信機2は、差動モード送信機(DMTX(Differential Mode Transmitter)21、信号線対22、結合素子23、及び同相モード受信機(CMRX(Common Mode Receiver)24を含む。また通信機3は、差動モード受信機(DMRX(Differential Mode Receiver)31、信号線対32、結合素子33、及び同相モード送信機(CMTX(Common Mode Transmitter)34を含む。信号線対22は結合素子23の両端のポートP1A及びP1Bに接続され、信号線対32は結合素子33の両端のポートP2A及びP2Bに接続される。なお、結合素子23及び33についての詳細は後述する。
本実施形態では、上述した第1の実施形態の変形例について説明する。第1の実施形態では、同相モード信号を変調された搬送波信号とする例を示した。本実施形態では、差動モード信号及び同相モード信号を同一方向に送信するとともに、同相モード信号を"変調されていない正弦波信号"とする例について示す。この正弦波信号は、例えば、差動モード信号を受信するDMRXにおいてビット判定タイミングを決定するためのクロック信号として利用される。
本実施形態では、上述した第1の実施形態の変形例について説明する。具体的には、本実施形態では、差動モード信号と同相モード信号の双方向通信を利用した差動モード信号の送信電力制御シーケンスについて説明する。図19は、本実施形態に係る無線通信システム5の構成例を示すブロック図である。図19の例では、通信機52は、信号線対22、結合素子23、DMTX521、CMRX524、及びコントロールロジック525を含む。また通信機53は、信号線対32、結合素子33、DMRX531、CMTX534、及びコントロールロジック535を含む。信号線対22は結合素子23の両端のポートP1A及びP1Bに接続され、信号線対32は結合素子33の両端のポートP2A及びP2Bに接続される。DMTX521、CMRX524、DMRX531、及びCMTX534の構成及び動作は、第1の実施形態に係るDMTX21、CMRX24、DMRX31、及びCMTX34と同様とすればよい。
本実施形態では、上述した第1又は第3の実施形態の変形例について説明する。具体的には、本実施形態では、通信相手の存在の検出と当該検出に応じたDMRX又はDMTXのウェイクアップのために同相モード伝送を利用する例について説明する。図21は、本実施形態に係る無線通信システム6の構成例を示すブロック図である。図21の例では、通信機62は、信号線対22、結合素子23、DMTX621、CMRX624、及びコントロールロジック626を含む。また通信機63は、信号線対32、結合素子33、DMRX631、及びCMTX634を含む。信号線対22は結合素子23の両端のポートP1A及びP1Bに接続され、信号線対32は結合素子33の両端のポートP2A及びP2Bに接続される。DMTX621、CMRX624、DMRX631、及びCMTX634の構成及び動作は、第1の実施形態に係るDMTX21、CMRX24、DMRX31、及びCMTX34と同様とすればよい。
本実施形態では、差動モード伝送においてベースバンド信号を送信し、同相モード伝送において変調された搬送波信号を送信する形態において、差動モードのベースバンド信号のビットレートRb(又はベースバンド信号の基本周波数)と同相モードの搬送波周波数の関係について説明する。なお、NRZ信号の場合、ベースバンド信号の基本周波数はビットレートRbの2分の1(つまり、Rb/2[Hz])である。
本実施形態では、上述した第1又は第2の実施形態の変形例について説明する。具体的には、本実施形態では、電力伝送のために同相モード伝送を利用する例について説明する。DMRXは、受信した同相モード信号を整流して電力として取り出す。DMRXにおいて取り出された電力は、負荷(例えば、他の回路ブロック、蓄電池)に供給される。
上述した第1〜第6の実施形態は、適宜組み合わせて実施されてもよい。
実施形態A1〜A2、A6〜A12、A17〜A18、A22〜A28、A33〜A34、並びにA38〜A42は、例えば、上述した第1の実施形態に対応する。
実施形態A3、A19、及びA35は、例えば、上述した第2の実施形態に対応する。
実施形態A14、A30、及びA44は、例えば、上述した第3の実施形態に対応する。
実施形態A13、A15、A29、A31、A43、及びA45は、例えば、上述した第4の実施形態に対応する。
実施形態A4〜A5、A20〜A21、A36〜A37は、例えば、上述した第5の実施形態に対応する。
実施形態A16、A32、及びA46は、例えば、上述した第6の実施形態に対応する。
第1及び第2の通信機と、
第1の信号線対を介して前記第1の通信機に接続された第1の結合素子と、
第2の信号線対を介して前記第2の通信機に接続された第2の結合素子と、
を備え、
前記第1及び第2の通信機は、前記第1及び第2の結合素子の間の非接触カップリングを介して、差動モード信号及び同相モード信号を同時に無線伝送できるよう構成されている、
無線通信システム。
(実施形態A2)
前記差動モード信号は、ベースバンド信号であり、
前記同相モード信号は、変調された搬送波信号である、実施形態A1に記載の無線通信システム。
(実施形態A3)
前記差動モード信号は、ベースバンド信号であり、
前記同相モード信号は、正弦波信号、又は前記ベースバンド信号に比べて帯域制限された矩形波信号である、実施形態A1に記載の無線通信システム。
(実施形態A4)
前記搬送波信号、正弦波信号、又は前記帯域制限された矩形波信号の中心周波数は、前記ベースバンド信号のビットレートの2分の1と同一又はその整数倍である、実施形態A2又はA3に記載の無線通信システム。
(実施形態A5)
前記搬送波信号、正弦波信号、又は前記帯域制限された矩形波信号の位相は、前記ベースバンド信号の位相に対して90度ずれている、実施形態A4に記載の無線通信システム。
(実施形態A6)
前記第1の通信機は、前記第1の信号線対に前記差動モード信号を供給する差動モード送信機を含み、
前記第2の通信機は、前記第1及び第2の結合素子を介して前記差動モード信号を受信する差動モード受信機を含み、
前記第1及び第2の通信機の一方は、前記第1又は第2の信号線対に前記同相モード信号を供給する同相モード送信機を含み、
前記第1及び第2の通信機の他方は、前記第1及び第2の結合素子を介して前記同相モード信号を受信する同相モード受信機を含む、
実施形態A1〜A5のいずれか1項に記載の無線通信システム。
(実施形態A7)
前記第1の結合素子は、第1の導電性ループを有する第1のインダクタを含み、
前記第2の結合素子は、第2の導電性ループを有する第2のインダクタを含み、
前記第1及び第2の結合素子は、前記第1及び第2の導電性ループが対向するように配置されることにより、前記非接触カップリングを形成する、
実施形態A1〜A6のいずれか1項に記載の無線通信システム。
(実施形態A8)
前記第1の通信機は、前記差動モード信号を構成する互いに逆位相の2つの信号によって前記第1の導電性ループの両端を駆動するよう構成され、
前記第1又は第2の通信機は、前記同相モード信号を構成する互いに同位相の2つの信号によって前記第1又は第2の導電性ループの両端を駆動するよう構成されている、
実施形態A7に記載の無線通信システム。
(実施形態A9)
前記第1及び第2のインダクタは、配線基板上のプリント配線、半導体パッケージ内のリードフレーム、又は半導体基板上の配線層によって形成される、実施形態A7又はA8に記載の無線通信システム。
(実施形態A10)
前記第1及び第2の導電性ループの各々は、線対称な形状を有し、
前記第1及び第2のインダクタは、前記第1の導電性ループの対称軸を含む平面と前記第2の導電性ループの対称軸を含む平面が平行となるように配置される、
実施形態A7〜A9のいずれか1項に記載の無線通信システム。
(実施形態A11)
前記第1の導電性ループは、前記第2の導電性ループと同一形状を有する、実施形態A10に記載の無線通信システム。
(実施形態A12)
前記非接触カップリングは、誘導性カップリング及び容量性カップリングを含み、
前記差動モード信号は、主として前記第1及び第2の結合素子の誘導性カップリングにより伝送され、
前記同相モード信号は、主として前記第1及び第2の結合素子の容量性カップリングにより伝送される、
実施形態A1〜A11のいずれか1項に記載の無線通信システム。
(実施形態A13)
前記第1及び第2の通信機の少なくとも一方は、前記同相モード信号の伝送が成功したことに応答して、前記差動モード信号の送信又は受信のための回路を起動するよう構成されている、実施形態A1〜A12のいずれか1項に記載の無線通信システム。
(実施形態A14)
前記第2の通信機は、第1の通信機における前記差動モード信号の送信電力調整に使用される制御データを前記同相モード信号を用いて送信するよう構成されている、実施形態A1〜A13のいずれか1項に記載の無線通信システム。
(実施形態A15)
前記第1及び第2の通信機の少なくとも一方は、前記同相モード信号又は前記差動モード信号の受信品質が十分でないことに応答して、前記第1の通信機及び前記第1の結合素子、又は前記第2の通信機及び前記第2の結合素子の配置調整を使用者に促すための表示を表示装置に出力するよう構成されている、実施形態A1〜A14のいずれか1項に記載の無線通信システム。
(実施形態A16)
前記同相モード受信機は、受信された前記同相モード信号を整流する整流回路を含む、実施形態A6に記載の無線通信システム。
(実施形態A17)
第1の通信機と、
第1の信号線対を介して前記第1の通信機に接続された第1の結合素子と、
を備え、
前記第1の通信機は、他の無線通信装置に設けられた第2の結合素子と前記第1の結合素子の非接触カップリングを介して、前記他の無線通信装置との間で差動モード信号及び同相モード信号を同時に無線伝送できるよう構成されている、
無線通信装置。
(実施形態A18)
前記差動モード信号は、ベースバンド信号であり、
前記同相モード信号は、変調された搬送波信号である、実施形態A17に記載の無線通信装置。
(実施形態A19)
前記差動モード信号は、ベースバンド信号であり、
前記同相モード信号は、正弦波信号、又は前記ベースバンド信号に比べて帯域制限された矩形波信号である、実施形態A17に記載の無線通信装置。
(実施形態A20)
前記搬送波信号、正弦波信号、又は前記帯域制限された矩形波信号の中心周波数は、前記ベースバンド信号のビットレートの2分の1と同一又はその整数倍である、実施形態A18又はA19に記載の無線通信装置。
(実施形態A21)
前記搬送波信号、正弦波信号、又は前記帯域制限された矩形波信号の位相は、前記ベースバンド信号の位相に対して90度ずれている、実施形態A20に記載の無線通信装置。
(実施形態A22)
前記第1の通信機は、
前記第1の信号線対に差動モード信号を供給する差動モード送信機、及び前記第1の信号線対から前記差動モード信号を受信する差動モード受信機のうち少なくとも1つと、
前記第1の信号線対に同相モード信号を供給する同相モード送信機、及び前記第1の信号線対から前記同相モード信号を受信する同相モード受信機のうち少なくとも1つと、
を含む、
実施形態A17〜A21のいずれか1項に記載の無線通信装置。
(実施形態A23)
前記第1の結合素子は、第1の導電性ループを有する第1のインダクタを含み、
前記第2の結合素子は、第2の導電性ループを有する第2のインダクタを含み、
前記第1の結合素子は、前記第1及び第2の導電性ループが対向するように配置されることにより、前記非接触カップリングを形成する、
実施形態A17〜A22のいずれか1項に記載の無線通信装置。
(実施形態A24)
前記第1の通信機は、
前記差動モード信号を構成する互いに逆位相の2つの信号によって前記第1の導電性ループの両端を駆動するか、前記第1の導電性ループの両端から前記差動モード信号を受信するよう構成され、
前記同相モード信号を構成する互いに同位相の2つの信号によって第1の導電性ループの両端を駆動するか、前記第1の導電性ループの両端から前記同相モード信号を受信するよう構成されている、
実施形態A23に記載の無線通信装置。
(実施形態A25)
前記第1のインダクタは、配線基板上のプリント配線、半導体パッケージ内のリードフレーム、又は半導体基板上の配線層によって形成される、実施形態A23又は24に記載の無線通信装置。
(実施形態A26)
前記第1及び第2の導電性ループの各々は、線対称な形状を有し、
前記第1のインダクタは、前記第1の導電性ループの対称軸を含む平面と前記第2の導電性ループの対称軸を含む平面が平行となるように配置される、
実施形態A23〜A25のいずれか1項に記載の無線通信装置。
(実施形態A27)
前記第1の導電性ループは、前記第2の導電性ループと同一形状を有する、実施形態A26に記載の無線通信装置。
(実施形態A28)
前記非接触カップリングは、誘導性カップリング及び容量性カップリングを含み、
前記差動モード信号は、主として前記第1及び第2の結合素子の誘導性カップリングにより伝送され、
前記同相モード信号は、主として前記第1及び第2の結合素子の容量性カップリングにより伝送される、
実施形態A17〜A27のいずれか1項に記載の無線通信装置。
(実施形態A29)
前記第1の通信機は、前記同相モード信号の伝送が成功したことに応答して、前記差動モード信号の送信又は受信のための回路を起動するよう構成されている、実施形態A17〜A28のいずれか1項に記載の無線通信装置。
(実施形態A30)
前記第1の通信機は、前記差動モード信号の送信電力調整に使用される制御データを前記同相モード信号を用いて送信又は受信するよう構成されている、実施形態A17〜A29のいずれか1項に記載の無線通信装置。
(実施形態A31)
前記同相モード信号又は前記差動モード信号の受信品質が十分でないことに応答して、前記無線通信装置又は前記他の無線通信装置の配置調整を使用者に促すための表示を表示装置に出力するよう構成されている、実施形態A17〜A30のいずれか1項に記載の無線通信装置。
(実施形態A32)
前記同相モード受信機は、受信された前記同相モード信号を整流する整流回路を含む、実施形態A22に記載の無線通信装置。
(実施形態A33)
第1の無線通信装置が有する第1の結合素子と第2の無線通信装置が有する第2の結合素子が非接触カップリングを形成するように、前記第1及び第2の無線通信装置を配置すること、及び
前記非接触カップリングを介して、前記第1及び第2の無線通信装置の間で差動モード信号及び同相モード信号を同時に無線伝送すること、
を備える無線通信方法。
(実施形態A34)
前記差動モード信号は、ベースバンド信号であり、
前記同相モード信号は、変調された搬送波信号である、実施形態A33に記載の無線通信方法。
(実施形態A35)
前記差動モード信号は、ベースバンド信号であり、
前記同相モード信号は、正弦波信号、又は前記ベースバンド信号に比べて帯域制限された矩形波信号である、実施形態A33に記載の無線通信方法。
(実施形態A36)
前記搬送波信号、正弦波信号、又は前記帯域制限された矩形波信号の中心周波数は、前記ベースバンド信号のビットレートの2分の1と同一又はその整数倍である、実施形態A34又はA35に記載の無線通信方法。
(実施形態A37)
前記搬送波信号、正弦波信号、又は前記帯域制限された矩形波信号の位相は、前記ベースバンド信号の位相に対して90度ずれている、実施形態A36に記載の無線通信方法。
(実施形態A38)
前記第1の結合素子は、第1の導電性ループを有する第1のインダクタを含み、
前記第2の結合素子は、第2の導電性ループを有する第2のインダクタを含み、
前記配置することは、前記第1及び第2の導電性ループが対向するように前記第1及び第2の無線通信装置を配置することを含む、
実施形態A33〜A37のいずれか1項に記載の無線通信方法。
(実施形態A39)
前記無線伝送することは、
前記第1の通信機から前記第1のインダクタの2つのポートに前記差動モード信号を供給すること、及び
前記第1又は第2の通信機から、前記第1又は第2のインダクタの2つのポートに前記同相モード信号を供給すること、
を含む、
実施形態A33〜A38のいずれか1項に記載の無線通信方法。
(実施形態A40)
前記第1及び第2の導電性ループの各々は、線対称な形状を有し、
前記配置することは、前記第1の導電性ループの対称軸を含む平面と前記第2の導電性ループの対称軸を含む平面が平行となるように前記第1及び第2の無線通信装置を配置することを含む、
実施形態A38又はA39に記載の無線通信方法。
(実施形態A41)
前記第1の導電性ループは、前記第2の導電性ループと同一形状を有する、実施形態A40に記載の無線通信方法。
(実施形態A42)
前記非接触カップリングは、誘導性カップリング及び容量カップリングを含み、
前記差動モード信号は、主として前記第1及び第2の結合素子の誘導性カップリングにより伝送され、
前記同相モード信号は、主として前記第1及び第2の結合素子の容量性カップリングにより伝送される、
実施形態A33〜A41のいずれか1項に記載の無線通信方法。
(実施形態A43)
前記同相モード信号の伝送が成功したことに応答して、前記第1及び第2の通信機の少なくとも一方において、前記差動モード信号の送信又は受信のための回路を起動することをさらに備える、実施形態A33〜A42のいずれか1項に記載の無線通信方法。
(実施形態A44)
前記差動モード信号の送信電力調整に使用される制御データを、前記同相モード信号を用いて前記第1及び第2の通信機の間で転送することをさらに備える、実施形態A33〜A43のいずれか1項に記載の無線通信方法。
(実施形態A45)
前記同相モード信号又は前記差動モード信号の受信品質が十分でないことに応答して、前記第1の通信機及び前記第1の結合素子、又は前記第2の通信機及び前記第2の結合素子の配置調整を使用者に促すための表示を表示装置に出力することをさらに備える、実施形態A33〜A44のいずれか1項に記載の無線通信方法。
(実施形態A46)
前記同相モード信号を受信した前記第1又は第2の無線通信装置受信において、整流回路を用いて前記同相モード信号を整流することをさらに備える、実施形態A33〜A45のいずれか1項に記載の無線通信方法。
12、13、14 電子機器
2、3、42、43、52、53、62、63、72、73 通信機
21、421、521、621、721 差動モード送信機(DMTX)
22、32 信号線対
23、33 結合素子
24、434、524、624、635、734 同相モード受信機(CMRX)
31、431、531、631、731 差動モード受信機(DMRX)
34、424、534、625、634、724 同相モード送信機(CMTX)
70 モールド樹脂
71〜76 フレーム部材
77 ダイパッド
78、78A、78B 半導体チップ(ダイ)
79 リード
120、130、140 筺体
121、131、141 キャビティ
122、132、142 窓
211 差動ドライバ
241、735 差動モード信号除去回路
242 復調回路
311 差動増幅器
312 ヒステリシスコンパレータ
341 変調回路
342、343、726、727 シングルエンド・ドライバ
344 リング・オシレータ
425、429、725 PLL(Phase Locked Loop)
426、728 発振器
427 フリップフロップ
428 マルチプレクサ
430 差動レシーバ
435 PI(Phase Interpolator)
436 FFE(Feed Forward Equalizer)
437 レジスタ
438 DFE(Decision Feedback Equalizer)
439 レジスタ
525、535 コントロールロジック
626、636 コントローラ
700A、700B 半導体パッケージ
701A〜704A、701B〜704B パッド
736 整流回路
737 負荷
2421 包絡線検波器
2422 コンパレータ
3411 ミキサ
3412 発振器
Claims (20)
- 第1及び第2の通信機と、
第1の信号線対を介して前記第1の通信機に接続された第1の結合素子と、
第2の信号線対を介して前記第2の通信機に接続された第2の結合素子と、
を備え、
前記第1及び第2の通信機は、前記第1及び第2の結合素子の間の非接触カップリングを介して、差動モード信号及び同相モード信号を同時に無線伝送できるよう構成されている、
無線通信システム。 - 前記差動モード信号は、ベースバンド信号であり、
前記同相モード信号は、変調された搬送波信号である、請求項1に記載の無線通信システム。 - 前記差動モード信号は、ベースバンド信号であり、
前記同相モード信号は、正弦波信号、又は前記ベースバンド信号に比べて帯域制限された矩形波信号である、請求項1に記載の無線通信システム。 - 前記第1の結合素子は、第1の導電性ループを有する第1のインダクタを含み、
前記第2の結合素子は、第2の導電性ループを有する第2のインダクタを含み、
前記第1及び第2の結合素子は、前記第1及び第2の導電性ループが対向するように配置されることにより、前記非接触カップリングを形成する、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の無線通信システム。 - 第1の通信機と、
第1の信号線対を介して前記第1の通信機に接続された第1の結合素子と、
を備え、
前記第1の通信機は、他の無線通信装置に設けられた第2の結合素子と前記第1の結合素子の非接触カップリングを介して、前記他の無線通信装置との間で差動モード信号及び同相モード信号を同時に無線伝送できるよう構成されている、
無線通信装置。 - 前記差動モード信号は、ベースバンド信号であり、
前記同相モード信号は、変調された搬送波信号である、請求5に記載の無線通信装置。 - 前記差動モード信号は、ベースバンド信号であり、
前記同相モード信号は、正弦波信号、又は前記ベースバンド信号に比べて帯域制限された矩形波信号である、請求項5に記載の無線通信装置。 - 前記搬送波信号、正弦波信号、又は前記帯域制限された矩形波信号の中心周波数は、前記ベースバンド信号のビットレートの2分の1と同一又はその整数倍である、請求項6又は7に記載の無線通信装置。
- 前記搬送波信号、正弦波信号、又は前記帯域制限された矩形波信号の位相は、前記ベースバンド信号の位相に対して90度ずれている、請求項8に記載の無線通信装置。
- 前記第1の通信機は、
前記第1の信号線対に差動モード信号を供給する差動モード送信機、及び前記第1の信号線対から前記差動モード信号を受信する差動モード受信機のうち少なくとも1つと、
前記第1の信号線対に同相モード信号を供給する同相モード送信機、及び前記第1の信号線対から前記同相モード信号を受信する同相モード受信機のうち少なくとも1つと、
を含む、
請求項5〜7のいずれか1項に記載の無線通信装置。 - 前記第1の結合素子は、第1の導電性ループを有する第1のインダクタを含み、
前記第2の結合素子は、第2の導電性ループを有する第2のインダクタを含み、
前記第1の結合素子は、前記第1及び第2の導電性ループが対向するように配置されることにより、前記非接触カップリングを形成する、
請求項5〜7のいずれか1項に記載の無線通信装置。 - 前記第1の通信機は、
前記差動モード信号を構成する互いに逆位相の2つの信号によって前記第1の導電性ループの両端を駆動するか、前記第1の導電性ループの両端から前記差動モード信号を受信するよう構成され、
前記同相モード信号を構成する互いに同位相の2つの信号によって第1の導電性ループの両端を駆動するか、前記第1の導電性ループの両端から前記同相モード信号を受信するよう構成されている、
請求項11に記載の無線通信装置。 - 前記第1のインダクタは、配線基板上のプリント配線、半導体パッケージ内のリードフレーム、又は半導体基板上の配線層によって形成される、請求項11に記載の無線通信装置。
- 前記第1及び第2の導電性ループの各々は、線対称な形状を有し、
前記第1のインダクタは、前記第1の導電性ループの対称軸を含む平面と前記第2の導電性ループの対称軸を含む平面が平行となるように配置される、
請求項11に記載の無線通信装置。 - 前記第1の導電性ループは、前記第2の導電性ループと同一形状を有する、請求項14に記載の無線通信装置。
- 前記非接触カップリングは、誘導性カップリング及び容量性カップリングを含み、
前記差動モード信号は、主として前記第1及び第2の結合素子の誘導性カップリングにより伝送され、
前記同相モード信号は、主として前記第1及び第2の結合素子の容量性カップリングにより伝送される、
請求項5〜7のいずれか1項に記載の無線通信装置。 - 前記第1の通信機は、前記同相モード信号の伝送が成功したことに応答して、前記差動モード信号の送信又は受信のための回路を起動するよう構成されている、請求項5に記載の無線通信装置。
- 前記第1の通信機は、前記差動モード信号の送信電力調整に使用される制御データを前記同相モード信号を用いて送信又は受信するよう構成されている、請求項5に記載の無線通信装置。
- 前記同相モード信号又は前記差動モード信号の受信品質が十分でないことに応答して、前記無線通信装置又は前記他の無線通信装置の配置調整を使用者に促すための表示を表示装置に出力するよう構成されている、請求項17又は18に記載の無線通信装置。
- 前記同相モード受信機は、受信された前記同相モード信号を整流する整流回路を含む、請求項10に記載の無線通信装置。
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