JP2016178481A - Communication module and communication control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通信モジュール及びその通信制御方法に関し、特に、複数の通信規格に対応した無線通信機能を備えた通信モジュール、及び、当該通信モジュールにおける通信制御方法に関する。 The present invention relates to a communication module and a communication control method thereof, and more particularly to a communication module having a wireless communication function corresponding to a plurality of communication standards and a communication control method in the communication module.
近年、様々な機器と直接、あるいは、ネットワーク等を介して、各種のデータや信号の送受信を行うための無線通信機能を備えた電子機器の普及が著しい。特に、ノート型のパーソナルコンピュータやスマートフォン、タブレット型端末、デジタルカメラ、スポーツウォッチ等の電子機器においては、ブルートゥース(Bluetooth(登録商標))やブルートゥースローエナジー(Bluetooth(登録商標) low energy)、無線LAN(Local Area Network)、NFC(Near field communication)等の複数の通信規格に対応した無線通信機能を備えたものも知られている。 2. Description of the Related Art In recent years, electronic devices having a wireless communication function for transmitting and receiving various data and signals directly with various devices or via a network or the like have been widely used. In particular, in electronic devices such as notebook personal computers, smartphones, tablet terminals, digital cameras, sports watches, etc., Bluetooth (registered trademark), Bluetooth slow energy (Bluetooth (registered trademark) low energy), wireless LAN A device having a wireless communication function corresponding to a plurality of communication standards such as (Local Area Network) and NFC (Near field communication) is also known.
ここで、スマートフォンやタブレット型端末のような携帯型や可搬型の電子機器(いわゆる、モバイル機器)においては、小型軽量で省電力であることが求められているため、上述したような無線通信機能の搭載に際して、実装スペースやバッテリ容量に制約がある。そのため、近年においては、単一の基板に複数の異なる通信規格の集積回路(IC)やアンテナ素子を搭載することにより、上述したような無線通信機能を実現している。 Here, since portable and portable electronic devices (so-called mobile devices) such as smartphones and tablet terminals are required to be small, light and power-saving, the wireless communication function as described above. There are restrictions on the mounting space and the battery capacity when mounting. Therefore, in recent years, a wireless communication function as described above is realized by mounting a plurality of integrated circuits (ICs) and antenna elements of different communication standards on a single substrate.
このような基板構造を有する電子機器において、例えばブルートゥース(登録商標)と無線LANとは、同一周波数帯域(2.4GHz)を利用する通信規格であるため、ブルートゥース(登録商標)通信と無線LAN通信とを同時に実行すると、双方の信号間で干渉が発生して通信速度(データ転送速度)が低下したり通信不能が発生したりする問題を有している。そのため、例えば特許文献1や特許文献2に記載されているように、データを送受信する際の使用周波数帯域の衝突を回避するように通信制御を行う手法が考案されている。
In an electronic device having such a substrate structure, for example, Bluetooth (registered trademark) and wireless LAN are communication standards that use the same frequency band (2.4 GHz). Therefore, Bluetooth (registered trademark) communication and wireless LAN communication are used. Are simultaneously executed, there is a problem in that interference occurs between both signals, resulting in a decrease in communication speed (data transfer speed) or inability to communicate. Therefore, as described in, for example,
例えば特許文献1には、ブルートゥース(登録商標)通信と無線LAN通信のそれぞれに対応する別々のアンテナを備えた通信装置において、双方の送受信状態をモニタして干渉を回避するように、データを送受信する際のタイミングや電力を調整する手法が記載されている。また、例えば特許文献2には、ブルートゥース(登録商標)通信と無線LAN通信の双方で共用する単一のアンテナを備えた端末機器に対して、アクセスポイントによりデータを送受信する際の衝突が起きないようにデータの送信タイミング(データ転送シーケンス)を制御して、単一のアンテナで効率的なデータ転送を行う手法が記載されている。
For example, in
上述した特許文献1に記載された手法をモバイル機器に適用する場合、複数の通信規格に対応して個別のアンテナを搭載する必要があるため、実装スペースの面で制約が生じるという問題を有している。また、特許文献2に記載された手法においては、端末機器に搭載する通信制御用の集積回路(IC)を提供するメーカが多数存在する現状において、無線LANシステムを構成するアクセスポイントと端末機器との間で、通信制御用ICのデータ転送シーケンスを整合させるには多くの工数や労力を必要とし、現実的ではないという問題を有している。
When the method described in
そこで、本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、複数の異なる通信規格に対応した無線通信機能を有する電子機器において、簡易な構成で実装スペースの制約をほとんど受けることなく、かつ、送受信時の干渉を抑制して良好な無線通信を実現することができる通信モジュール、及び、当該通信モジュールの通信制御方法を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide an electronic device having a wireless communication function corresponding to a plurality of different communication standards, with a simple configuration and almost no restrictions on mounting space, and at the time of transmission / reception. It is an object of the present invention to provide a communication module that can realize good wireless communication by suppressing interference and a communication control method for the communication module.
本発明に係る通信モジュールは、
第1の通信規格で、第1の周波数帯域を使用して第1の通信を行う第1の通信回路と、
前記第1の通信規格とは異なる第2の通信規格で、前記第1の周波数帯域に含まれる第2の周波数帯域を使用して第2の通信を行う第2の通信回路と、
前記第1の通信と前記第2の通信とに共用される単一のアンテナと、
前記アンテナで受信された前記第1の通信による受信信号が通過する受信用配線と、
前記アンテナに供給する前記第2の通信における送信信号が通過する送信用配線と、
を有し、
前記第1の通信回路又は前記第2の通信回路は、前記受信用配線と前記送信用配線との間の容量カップリングが、前記送信用配線を送信信号が通過しているときに、前記受信用配線に、前記第1の通信と前記第2の通信との間の干渉を検知可能な大きさの特定信号が誘起される値となるように互いに近接された近接領域を有することを特徴とする。
The communication module according to the present invention includes:
A first communication circuit that performs a first communication using a first frequency band in a first communication standard;
A second communication circuit that performs a second communication using a second frequency band included in the first frequency band in a second communication standard different from the first communication standard;
A single antenna shared by the first communication and the second communication;
A reception wiring through which a reception signal by the first communication received by the antenna passes;
A transmission wiring through which a transmission signal in the second communication supplied to the antenna passes;
Have
The first communication circuit or the second communication circuit is configured to receive the signal when a capacitive signal between the reception wiring and the transmission wiring passes through the transmission wiring. The wiring has a proximity region adjacent to each other so that a specific signal having a magnitude capable of detecting interference between the first communication and the second communication is induced. To do.
本発明に係る通信制御方法は、
複数の互いに異なる通信規格で通信を行うときの通信制御方法であって、
第1の通信規格で、第1の周波数帯域を使用して第1の通信を行う第1の通信回路、及び、前記第1の通信規格とは異なる第2の通信規格で、前記第1の周波数帯域に含まれる第2の周波数帯域を使用して第2の通信を行う第2の通信回路と、前記第1の通信と前記第2の通信とで共有する単一のアンテナと、を用いて前記第1の通信と前記第2の通信とを行う際に、
前記アンテナで受信された前記第1の通信による受信信号が通過する受信用配線と、前記アンテナに供給される前記第2の通信における送信信号が通過する送信用配線と、の間の容量カップリングにより、前記送信用配線を送信信号が通過しているときに前記受信用配線に誘起される特定信号に基づいて、前記第1の通信と前記第2の通信との間の干渉を検知することを特徴とする。
The communication control method according to the present invention includes:
A communication control method for communicating with a plurality of different communication standards,
In the first communication standard, the first communication circuit that performs the first communication using the first frequency band, and the second communication standard different from the first communication standard, the first communication standard Using a second communication circuit that performs second communication using a second frequency band included in the frequency band, and a single antenna shared by the first communication and the second communication When performing the first communication and the second communication,
Capacitive coupling between a reception wiring through which a reception signal by the first communication received by the antenna passes and a transmission wiring through which a transmission signal in the second communication supplied to the antenna passes To detect interference between the first communication and the second communication based on a specific signal induced in the reception wiring when a transmission signal passes through the transmission wiring. It is characterized by.
本発明によれば、複数の異なる通信規格に対応した無線通信機能を有する電子機器において、簡易な構成で実装スペースの制約をほとんど受けることなく、かつ、送受信時の干渉を抑制して良好な無線通信を実現することができる。 According to the present invention, in an electronic device having a wireless communication function corresponding to a plurality of different communication standards, it has a simple configuration and hardly receives restrictions on mounting space, and suppresses interference at the time of transmission / reception, thereby achieving good wireless performance. Communication can be realized.
以下、本発明に係る通信モジュール及びその通信制御方法について、実施形態を示して詳しく説明する。
(通信モジュール)
図1は、本発明に係る通信モジュールの一実施形態を示す概略ブロック図である。
Hereinafter, a communication module and a communication control method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments.
(Communication module)
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an embodiment of a communication module according to the present invention.
本発明の一実施形態に係る通信モジュール100は、例えば図1に示すように、大別して、アンテナ110と、フロントエンドモジュール(以下、「FEM」と略記する)120と、ブルートゥース(登録商標)通信用集積回路(以下、「BT IC」と略記する)130と、無線LAN通信用集積回路(以下、「WLAN IC」と略記する)140と、演算回路部150と、を有している。ここで、本実施形態においては、少なくともFEM120とBT IC130とWLAN IC140とが単一の基板上に搭載された構造を有している。
As shown in FIG. 1, for example, the
アンテナ110は、複数の異なる通信規格で所定の周波数の電磁波を送受信する単一のアンテナであって、本実施形態においては、ブルートゥース(登録商標)通信(以下、「BT通信」と略記する)及び無線LAN通信の、2つの通信規格における送受信動作において共用される。
The
FEM(切替回路)120は、後述するBT IC130及びWLAN IC140のいずれか一方を選択して、単一のアンテナ110に接続する切替スイッチとしての機能を有している。また、FEM120は、アンテナ110を介して送受信される微弱信号を増幅する信号増幅機能や、送受信信号に含まれるノイズをカットするフィルタ機能等を有しているものであってもよい。
The FEM (switching circuit) 120 has a function as a switching switch that selects one of a BT IC 130 and a WLAN IC 140 described later and connects to a
ここで、FEM120は、後述するBT IC130から出力されるFEM切替信号を受信することにより、BT IC130をアンテナ110に強制的に接続する制御を実行する。また、FEM120は、BT IC130がアンテナ110に接続されていない状態では、デフォルトとしてWLAN IC140をアンテナ110に接続した状態に制御する。このようなFEM120における切替え制御は、BT IC130が標準的に備えているBT優先制御端子をFEM120に接続することにより実現される。
Here, the FEM 120 executes control for forcibly connecting the BT IC 130 to the
BT IC(第1の通信回路)130は、周知のBT通信規格(第1の通信規格)に基づいて、概ね2.4GHzを中心とした周波数帯域の電波を使用して無線通信を実行する。すなわち、BT IC130は、演算回路部150からの指令に基づいて、BT通信の接続対象となっている外部機器(図示を省略)との間で、アンテナ110を介して所定のデータや信号を送受信する。ここで、BT IC130は、BT通信が発生した場合には、FEM切替信号をFEM120に出力して、BT IC130とアンテナ110とを強制的に接続させる。このとき、BT IC130は、WLAN IC140から送信される送信信号に起因して、BT IC130の信号配線とWLAN IC140の信号配線との間に生じる容量成分に基づいて、AFH(Adaptive Frequency Hopping)変調処理を実行し、無線LAN通信における使用チャネルを回避した周波数を選択してBT通信に適用する。このAFH変調処理は、同じ周波数帯域を使用するBT通信と無線LAN通信とにおいて、無線LAN通信の使用チャネルに衝突したBT通信の信号の消失を防止する技術であって、使用チャネルの衝突を回避したホッピングパターンを生成して、BT通信を行うものである。AFH変調処理について、詳しくは後述する。
The BT IC (first communication circuit) 130 performs wireless communication using radio waves in a frequency band centered around 2.4 GHz based on the well-known BT communication standard (first communication standard). That is, the BT IC 130 transmits / receives predetermined data and signals to / from an external device (not shown) that is a connection target of BT communication based on a command from the
WLAN IC(第2の通信回路)140は、周知の無線LAN通信規格(第2の通信規格)に基づいて、上述したBT IC130と同様に、概ね2.4GHzを中心とした周波数帯域の電波を使用して無線通信を実行する。すなわち、WLAN IC140は、演算回路部150からの指令に基づいて、無線LAN通信の接続対象となっている外部機器(図示を省略)との間で、アンテナ110を介して所定のデータや信号を送受信する。
The WLAN IC (second communication circuit) 140, based on the well-known wireless LAN communication standard (second communication standard) 140, emits radio waves in a frequency band centered around 2.4 GHz, similar to the
なお、上述したBT IC130及びWLAN IC140は、例えばSDIO(Secure Digital Input/Output)等のインターフェースを介して演算回路部150に接続されている。ここで、SDIOは、メモリカードの規格の一種であるSDと同種のインターフェースである。
The
演算回路部150は、CPU(中央演算処理装置)やMPU(マイクロプロセッサユニット)等の演算処理装置であって、所定の制御プログラムを実行することにより、少なくともBT IC130におけるBT通信、及び、WLAN IC140における無線LAN通信の実行状態を制御する。
The
次に、本実施形態に係るBT IC130に搭載されているAFH変調機能について図面を参照して説明する。
図2は、本実施形態に係る通信モジュールに適用されるAFH変調処理を説明するための概略図である。図2(a)は、BT通信と無線LAN通信における典型的な周波数スペクトラムを示す図であり、図2(b)は、AFH変調処理により生成された使用チャネルのホッピングパターンを示す周波数スペクトラムである。
Next, the AFH modulation function mounted on the
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining AFH modulation processing applied to the communication module according to the present embodiment. FIG. 2A is a diagram showing a typical frequency spectrum in BT communication and wireless LAN communication, and FIG. 2B is a frequency spectrum showing a hopping pattern of a used channel generated by AFH modulation processing. .
上述したように、BT通信と無線LAN通信は、概ね2.4GHzを中心としたほぼ同じ周波数帯域を使用して無線通信を実行する。ここで、無線LAN通信とBT通信を同時に実行する場合、次のような通信方法が適用される。例えば図2(a)に示すように、無線LAN通信においては、固定されたチャネル(例えば中央周波数2.437MHz、占有周波数幅22MHz、チャネル数=6)を占有して通信を行う。これに対し、BT通信においては、予め設定された周波数幅の狭い多数のチャネル(例えばチャネル周波数幅1MHz、チャネル数=79、総周波数幅80MHz)の中から、使用チャネルをランダムに切り替えて通信(ホッピング通信)を行う。ここで、一般的な無線LAN通信における送信出力(電力)は概ね15dBm(30mW)程度であるのに対して、BT通信における送信出力は概ね4dBm(2.5mW)以下である。すなわち、無線LAN通信において、チャネルにより占有される周波数幅は、BT通信の概ね20倍であり、送信出力(mWオーダーの電力)は10倍以上となる。そのため、無線LAN通信とBT通信を同時に行った場合に、無線LANとBTの送受信信号の衝突(干渉)が発生すると、無線LAN通信の使用チャネルと衝突したBT通信の送受信信号が消失してスループットが低下したり、通信不能状態になったりすることが知られている。
As described above, the BT communication and the wireless LAN communication execute wireless communication using substantially the same frequency band centered around 2.4 GHz. Here, when performing wireless LAN communication and BT communication simultaneously, the following communication methods are applied. For example, as shown in FIG. 2A, in wireless LAN communication, communication is performed by occupying a fixed channel (for example, central frequency 2.437 MHz, occupied frequency width 22 MHz, number of channels = 6). On the other hand, in BT communication, communication is performed by randomly switching the channel to be used from a number of channels with a narrow preset frequency width (for example,
このような問題を解決するために、ブルートゥース(登録商標)の通信規格1.2においてAFH変調機能が導入されている。AFH変調機能は、図2(a)に示したような関係の周波数スペクトラムを有する無線LAN通信とBT通信とにおいて、使用チャネルの衝突によりBT通信の送受信信号の消失が頻発するチャネルを検出する。そして、例えば図2(b)に示すように、検出されたチャネルを使用しないように調整することにより、無線LAN通信における使用チャネルを回避したホッピングパターンを随時生成してBT通信を行う。これにより、無線LANとBTの送受信信号の衝突が回避され、BT通信の品質が確保される。このようなAFH変調機能は、上記のブルートゥース(登録商標)の通信規格1.2以降のBT ICに標準的に搭載されている。 In order to solve such a problem, an AFH modulation function is introduced in the communication standard 1.2 of Bluetooth (registered trademark). The AFH modulation function detects a channel in which loss of transmission / reception signals of the BT communication frequently occurs due to a collision of used channels in the wireless LAN communication and the BT communication having the related frequency spectrum as shown in FIG. Then, for example, as shown in FIG. 2B, by adjusting so that the detected channel is not used, a hopping pattern that avoids the channel used in wireless LAN communication is generated as needed to perform BT communication. Thereby, the collision of the transmission / reception signal of wireless LAN and BT is avoided, and the quality of BT communication is ensured. Such an AFH modulation function is normally installed in the BT IC of the Bluetooth (registered trademark) communication standard 1.2 or later.
次に、本実施形態に係るBT IC130及びWLAN IC140に適用される配線パターンと、BT通信と無線LAN通信間の干渉検知方法について図面を参照して説明する。
図3は、本実施形態に係る通信モジュールに適用される配線パターンの一例を示す概略構成図である。図3(a)は、本実施形態に適用される配線パターンを示す図であり、図3(b)は、比較例となる配線パターンを示す図である。
Next, a wiring pattern applied to the
FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a wiring pattern applied to the communication module according to the present embodiment. FIG. 3A is a diagram showing a wiring pattern applied to this embodiment, and FIG. 3B is a diagram showing a wiring pattern as a comparative example.
本実施形態に係る通信モジュール100においては、例えば図3(a)に示すように、FEM120とBT IC130とが、送信(TX)用配線LN1及び受信(RX)用配線LN2により接続されている。送信用配線LN1及び受信用配線LN2は、相互に交差することなく隣接するように配線されている。また、FEM120とWLAN IC140とが、送信(TX)用配線LN3及び受信(RX)用配線LN4により接続されている。送信用配線LN3及び受信用配線LN4は、相互に交差することなく隣接するように配線されている。そして、BT IC130側の受信用配線LN2と、WLAN IC140側の送信用配線LN3とは、相互に交差することなく隣接するように配線され、かつ、配線経路の途中の任意の領域(図中、点線で囲った領域)ARxで、相互に接近するように配線パターンが形成されている。ここで、領域ARxにおいて、配線間距離Dで相互に接近した受信用配線LN2及び送信用配線LN3間には、所定の容量成分を有する容量カップリング(容量結合)が生じるように設定されている。
In the
一般に、通信モジュール内の送受信用の配線は、図3(b)に示す比較例のように、BT通信と無線LAN通信との間で送受信信号が混じらないように(すなわち、隣接する配線間で極力容量カップリングが生じないように)、一定の距離以上離間して配線されている。なお、図3(b)では、FEM120とBT IC130とを接続する送信(TX)用配線LP1及び受信(RX)用配線LP2と、FEM120とWLAN IC140とを接続する送信(TX)用配線LP3及び受信(RX)用配線LP4とが、比較的大きく離間するように配線パターンが形成された比較例を示す。
Generally, the transmission / reception wiring in the communication module is not mixed with transmission / reception signals between BT communication and wireless LAN communication as in the comparative example shown in FIG. 3B (that is, between adjacent wirings). In order to prevent capacitive coupling as much as possible, the wiring is separated by a certain distance or more. In FIG. 3B, a transmission (TX) line LP1 and a reception (RX) line LP2 that connect the
これに対して、本実施形態に係る通信モジュール100においては、図3(a)に示すように、FEM120とBT IC130とを接続する受信用配線LN2と、FEM120とWLAN IC140とを接続する送信用配線LN3とが、領域ARxにおいて接近して、所定の容量成分を有する容量カップリングが生じるように配線パターンが形成されている。このように、BT IC130側の受信用配線LN2と、WLAN IC140側の送信用配線LN3とを意図的に接近するように配線することにより、WLAN IC140から送信用配線LN3に送信される送信信号に起因して、受信用配線LN2と送信用配線LN3との間に生じる容量成分に基づく信号成分を含む受信信号(特定信号)を、受信用配線LN2を介してBT IC130により受信することができる。これにより、BT IC130は、WLAN IC140からの送信信号の送信タイミング(又は、BT IC130における上記の受信信号の受信タイミング)で、上述したAFH変調処理を実行して無線LAN通信の使用チャネルを回避したホッピングパターンを生成してBT通信を行う。
On the other hand, in the
ここで、図3(a)に示した配線パターンにおいて、領域ARx内の受信用配線LN2と送信用配線LN3との間に生じる容量カップリングの容量成分の値は、配線間距離D、受信用配線LN2及び送信用配線LN3の配線幅、配線厚み、等によって決まり、概略、配線間距離Dが小さいほど、配線幅が大きいほど、容量成分の値が大きくなる。ここで、容量カップリングの容量成分の値が大き過ぎると、無線LAN通信によりWLAN IC140から送信用配線LN3を介してFEM120に送信される送信信号に起因して発生する信号成分が大きくなり過ぎる。これにより、BT IC130において受信される信号成分が過大となり、BT IC130は全てのチャネルで通信を行うことができなくなる。一方、容量カップリングの容量成分の値が小さ過ぎると、無線LAN通信によりWLAN IC140から送信用配線LN3を介してFEM120に送信される送信信号に起因して発生する信号成分が小さくなり過ぎる。そのため、BT IC130において実質的に信号成分が受信されなくなり、BT IC130はAFH変調処理を実行することができなくなる。したがって、容量カップリングの容量成分の値は、無線LAN通信の電波による干渉によりBT通信における全てのチャネルで通信ができなくなる値よりも小さく、AFH変調処理が実行できなくなる値よりも大きくなる値に設定される。
Here, in the wiring pattern shown in FIG. 3A, the value of the capacitive component of the capacitive coupling generated between the reception wiring LN2 and the transmission wiring LN3 in the area ARx is the inter-wiring distance D and the reception wiring. It is determined by the wiring width, wiring thickness, and the like of the wiring LN2 and the transmission wiring LN3. As a rule, the smaller the inter-wiring distance D is, the larger the wiring width is, the larger the capacitance component value is. Here, if the value of the capacitive component of capacitive coupling is too large, the signal component generated due to the transmission signal transmitted from the
より具体的には、本実施形態においては、BT通信におけるスループットへの影響を小さくするため、BT IC130のブロッキング特性以下の強度となるように容量カップリングの容量成分の値が設定される。ここで、BT IC130のブロッキング特性は、無線LAN通信の電波による干渉により、受信用配線LN2を介してBT IC130の受信(RX)側に入力されるWLAN IC140からの送信出力(電力)において、BT通信における全てのチャネルでの通信ができなくなる状態の、最小の電力を指している。すなわち、この最小電力よりも弱い電力が入力された場合には、BT IC130は通信できるチャネルを確保することができることになる。
More specifically, in this embodiment, in order to reduce the influence on the throughput in the BT communication, the value of the capacitive component of the capacitive coupling is set so that the strength is equal to or less than the blocking characteristic of the
具体的な数値例として、例えばWLAN IC140からの送信出力(電力)として13dBmを想定する。そして、BT IC130の仕様として、受信(RX)側にWLAN IC140から電力が入力されることにより、BT通信における全てのチャネルでの通信ができなくなる、WLAN IC140からの最小の電力が−20dBmの場合、受信用配線LN2及び送信用配線LN3間に生じる容量カップリングは−33dBmよりも小さくなるように設定されている必要がある。また、BT IC130の受信(RX)側にWLAN IC140からの電力が入力された場合であっても、BT通信における全てのチャネルでの通信ができる、WLAN IC140からの最大の電力が−80dBmの場合、BT IC130においてAFH変調処理を実行するためには、受信用配線LN2及び送信用配線LN3間に生じる容量カップリングは−93dBmよりも大きくなるように設定されている必要がある。
As a specific numerical example, for example, 13 dBm is assumed as a transmission output (power) from the
図4は、本実施形態に係る通信モジュールにおけるBT通信と無線LAN通信間の干渉検知方法の一例を示す図である。図4(a)は、本実施形態におけるBT通信と無線LAN通信間の干渉検知方法を示す図であり、図4(b)は、比較例となるBT通信と無線LAN通信間の干渉検知方法を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an interference detection method between BT communication and wireless LAN communication in the communication module according to the present embodiment. FIG. 4A is a diagram illustrating an interference detection method between BT communication and wireless LAN communication in the present embodiment, and FIG. 4B is an interference detection method between BT communication and wireless LAN communication as a comparative example. FIG.
従来、BT通信と無線LAN通信とに対応した通信モジュールにおいては、図4(b)に示す比較例のように、AFH変調機能を搭載したBT ICは、WLAN ICにおける受信信号の受信タイミングと同時に行われるBT通信の送受信タイミングにおいてのみ、無線LAN通信間の干渉を検知して、AFH変調処理を行うことができるように構成されていた。このため、従来は、通常、WLAN ICの送信信号の送信タイミングはBT通信の送受信タイミングと同時とならないように制御されているが、図4(b)では、本発明に対応する図4(a)の態様との違いを明確とするために、図4(b)においても、図4(a)と同様に、WLAN ICの送信信号の送信タイミングがBT通信の送受信タイミングと少なくとも一部が同時となる場合があるように制御されている状態とした。 Conventionally, in a communication module that supports BT communication and wireless LAN communication, as in the comparative example shown in FIG. 4B, a BT IC equipped with an AFH modulation function is simultaneously with the reception timing of a received signal in the WLAN IC. Only at the transmission / reception timing of BT communication to be performed, interference between wireless LAN communications is detected and AFH modulation processing can be performed. For this reason, conventionally, the transmission timing of the transmission signal of the WLAN IC is normally controlled so as not to coincide with the transmission / reception timing of the BT communication. However, FIG. 4B corresponds to FIG. 4A corresponding to the present invention. 4 (b), as in FIG. 4 (a), the transmission timing of the transmission signal of the WLAN IC is at least partly the same as the transmission / reception timing of the BT communication. It was set as the state controlled so that it might become.
これに対し、本実施形態に係る通信モジュール100においては、上述したような配線パターンを適用することにより、次のようなBT通信と無線LAN通信間の干渉検知方法を実現することができる。すなわち、本実施形態の通信モジュール100では、図4(a)に示すように、WLAN IC140から送信用配線LN3を介して送信される送信信号の送信タイミングはBT通信の送受信タイミングと少なくとも一部が重複したタイミングで行われる場合があるように制御されている。そして、従来と同じく、BT IC130は、WLAN IC140における受信信号の受信タイミングと同時に行われるBT通信の送受信タイミングで無線LAN通信間の干渉を検知して、AFH変調処理を行うことに加え、WLAN IC140から送信用配線LN3を介して送信される送信信号の送信タイミングと少なくとも一部が重複したタイミングで行われるBT通信の送受信タイミングにおいても、無線LAN通信間の干渉を検知して、AFH変調処理を行うことができる。
On the other hand, in the
これにより、頻繁に使用チャネルを切り替えるBT通信において、無線LAN通信との干渉を検知してAFH変調処理を実行する頻度を従来より増やすことができて、BT通信と無線LAN通信間の干渉をより適切に抑えて、BT通信のパフォーマンスを向上させることができる。 Thereby, in the BT communication that frequently switches the use channel, the frequency of detecting the interference with the wireless LAN communication and performing the AFH modulation process can be increased more than before, and the interference between the BT communication and the wireless LAN communication can be further increased. The performance of the BT communication can be improved by appropriately suppressing.
すなわち、本実施形態に係る通信モジュール100においては、図3(a)に示したように、単一のアンテナとの接続を切替え制御するFEM120とBT IC130とを接続する受信用配線LN2と、FEM120とWLAN IC140とを接続する送信用配線LN3と、が所定の配線間距離Dで接近して、受信用配線LN2と送信用配線LN3との間に所定の容量成分を有する容量カップリングが生じるように配線パターンが形成されている。これにより、WLAN IC140から送信用配線LN3に送信される送信信号に起因して、受信用配線LN2と送信用配線LN3との間に生じる容量成分に基づく信号成分を含む受信信号を、受信用配線LN2を介してBT IC130により受信することができる。したがって、簡易な構成の通信モジュール100により、図4(a)に示すように、BT IC130は、WLAN IC140における受信信号の受信タイミングに加え、WLAN IC140における送信信号の送信タイミングにおいても、無線LAN通信との干渉を検知することができる。これにより、AFH変調処理の実行頻度を増加させて、BT通信と無線LAN通信間の干渉を回避できる可能性を向上させることができる。また、上記のBT通信と無線LAN通信間の干渉検知方法は、演算回路部150による介在を必要とすることなく、BT IC130が標準的に備えているAFH変調機能を適用して実現することができる。
That is, in the
(通信制御方法)
次に、本実施形態に係る通信モジュールにおける通信制御方法(通信制御処理)について説明する。ここでは、上述した通信モジュールの構成、及び、BT通信と無線LAN通信間の干渉検知方法を適宜参照しながら説明する。
図5は、本実施形態に係る通信モジュールにおける通信制御方法の一例を示すフローチャートである。
(Communication control method)
Next, a communication control method (communication control process) in the communication module according to the present embodiment will be described. Here, the configuration of the communication module and the interference detection method between BT communication and wireless LAN communication will be described as appropriate.
FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a communication control method in the communication module according to the present embodiment.
本実施形態に係る通信モジュール100における通信制御方法は、例えば図5のフローチャートに示すように、まず、通信モジュールが起動した状態で、演算回路部150は、BT IC130及びWLAN IC140を同時に使用して、BT通信と無線LAN通信とを同時に実行している状態か否かを判定する(ステップS102)。
In the communication control method in the
BT通信と無線LAN通信とが同時に実行されていない場合(ステップS102のNo)には、当該通信により使用している側の回路がアンテナ110に接続されるようにFEM120が切替え制御される(ステップS104)。すなわち、BT通信を実行している場合には、FEM120はBT IC130をアンテナ110に接続するように制御し、無線LAN通信を実行している場合には、FEM120はWLAN IC140をアンテナ110に接続するように制御する。
If the BT communication and the wireless LAN communication are not performed simultaneously (No in step S102), the
その後、ステップS102に戻って、演算回路部150は、BT通信及び無線LAN通信の実行状態を再度判定して、BT IC130及びWLAN IC140を同時に使用していると判定されるまで、上述したステップS102〜S104の処理動作を繰り返し実行する。
After that, returning to step S102, the
一方、BT通信と無線LAN通信とが同時に実行されている場合(ステップS102のYes)には、BT IC130から出力されるFEM切替信号に基づいて、BT通信において使用しているBT IC130がアンテナ110に接続されるようにFEM120が切替え制御される(ステップS106)。そして、BT IC130は、受信用配線LN2を介して入力される受信信号の受信を開始する(ステップS108)。すなわち、BT IC130は、無線LAN通信によりWLAN IC140から送信用配線LN3を介して送信される送信信号に起因して、受信用配線LN2と送信用配線LN3との間に生じる容量成分に基づく信号成分が含まれる受信信号を、受信用配線LN2を介して受信する。
On the other hand, when the BT communication and the wireless LAN communication are simultaneously performed (Yes in step S102), the
これにより、BT IC130は、無線LAN通信における受信信号の受信タイミングに加え、WLAN IC140から送信される送信信号に起因する信号成分を含む受信信号を受信したタイミングで、上述したBT通信と無線LAN通信間の干渉検知処理を実行する。そして、BT IC130は、上記の各検知タイミングで、無線LAN通信における電波の干渉によりBT通信において使用チャネルが衝突して使用できないチャネルがあるか否か、あるいは、BT通信のスループットの低下が生じているか否かを判定する(ステップS110)。
Thereby, the
BT通信における使用不可チャネルがない場合や、スループットの低下が生じていない場合(ステップS110のNo)には、BT IC130は、BT通信と無線LAN通信間で干渉が生じる可能性がないものと判断し、AFH変調処理を実行しない(ステップS112)。
When there is no unusable channel in BT communication or when there is no reduction in throughput (No in step S110), the
一方、BT通信における使用不可チャネルがある場合や、スループットの低下が生じている場合(ステップS110のYes)には、BT IC130は、BT通信と無線LAN通信間で干渉が生じているものと判断し、無線LAN通信における使用チャネルを回避した周波数を選択してBT通信に適用するAFH変調処理を実行する(ステップS114)。
On the other hand, when there is an unusable channel in BT communication or when throughput is reduced (Yes in step S110), the
このようなBT通信と無線LAN通信との干渉の有無、及び、AFH変調処理の実行制御(ステップS110〜S114)を行った後、ステップS102に戻って、演算回路部150は、BT通信及び無線LAN通信の実行状態を再度判定して、上述したステップS102〜S114の一連の処理動作を繰り返し実行する。
After performing the presence / absence of interference between the BT communication and the wireless LAN communication and the execution control of the AFH modulation process (steps S110 to S114), the process returns to step S102, and the
なお、図5に示したフローチャートにおいては図示を省略したが、演算回路部150は、上述した一連の通信制御動作の実行中、当該制御動作を中断又は終了させる状態の変化を常時又は定期的に監視して、当該変化を検出した場合には、通信制御動作を強制的に終了する。具体的には、演算回路部150は、通信モジュール100への駆動電力の遮断や低下、実行中の処理動作や制御プログラムの異常等を検出して、一連の通信制御動作を強制的に中断して終了する。
Although not shown in the flowchart shown in FIG. 5, the
上述したように本実施形態は、BT通信と無線LAN通信とを同時に実行する機能を備えた通信モジュールにおいて、無線LAN通信における送信用配線LN3とBT通信における受信用配線LN2とを基板上で接近させて、弱い容量カップリングが生じるように配線パターンを形成している。そして、BT IC130が標準的に備えているAFH変調機能を適用して、WLAN IC140から送信される送信信号に起因する信号成分を含む受信信号に基づいて、BT IC130において無線LAN通信の実行状態を感知するとともに、無線LAN通信で使用するチャネルを回避するようにBT通信における使用チャネルを設定する。
As described above, in this embodiment, in the communication module having the function of simultaneously executing the BT communication and the wireless LAN communication, the transmission wiring LN3 in the wireless LAN communication and the reception wiring LN2 in the BT communication are approached on the substrate. Thus, the wiring pattern is formed so that weak capacitive coupling occurs. Then, the AFH modulation function that
これにより、単一のアンテナをBT通信と無線LAN通信とで共用する通信モジュールにおいて、BT IC130の受信用配線LN2とWLAN IC140の送信用配線LN3とを、配線間に所定の容量カップリングが生じるように例えば所定の距離で接近させた簡易な構成とすることで、演算回路部150による介在を必要とすることなく、AFH変調機能を備えたBT IC130によりBT通信と無線LAN通信間の干渉を回避して良好な無線通信を実現することができる。したがって、本実施形態によれば、BT通信と無線LAN通信間の干渉を回避するために複数アンテナを備えたり新たな構成を設けたりする必要がないので、通信モジュールを搭載した電子機器における実装スペースを抑制することができる。また、演算回路部の通信制御動作への介在を極力なくすことができるので、通信制御用ICを開発する際の、仕様の整合等の工数や労力を大幅に削減することができる。
As a result, in a communication module that shares a single antenna for BT communication and wireless LAN communication, a predetermined capacitance coupling occurs between the reception wiring LN2 of the
(適用例)
図6は、本実施形態に係る通信モジュールを適用した電子機器の適用例を示す概略構成図である。
上述した実施形態に示した通信モジュール100は、接続対象となっている外部機器と直接、あるいは、ネットワーク等を介して、各種のデータや信号の送受信を行うための複数の通信規格に対応した無線通信機能を備えた電子機器に良好に搭載することができる。具体的には、例えば図6(a)に示すようなスマートフォンやタブレット端末等の電子機器200Aや、図6(b)に示すようなスポーツウォッチ等のウェアラブル端末200B、その他、図示を省略したノートパソコンやデジタルカメラ等の、携帯型や可搬型であって実装スペースの制約を受ける電子機器に良好に適用することができる。
(Application example)
FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating an application example of an electronic device to which the communication module according to the present embodiment is applied.
The
なお、上述した実施形態においては、同一周波数帯域を使用する異なる通信規格として、BT通信と無線LAN通信に対応した無線通信機能を有する通信モジュールにおいて、BT通信を実行するBT ICに搭載されたAFH変調機能を適用して、BT通信と無線LAN通信間の干渉を回避する場合について詳しく説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、相互に同一又は同等の(近似する)周波数帯を使用する複数の通信規格に対応した無線通信機能を有し、各通信規格の通信用集積回路のうち、使用チャネルの衝突を回避する処理を行う側の通信用集積回路に、AFH変調機能を搭載することができるものであれば、良好に適用することができる。したがって、例えば独自に策定した通信規格の通信用集積回路にAFH変調機能を搭載して、各通信用集積回路に接続される信号配線間に、上述したような容量カップリングが生じるように配線パターンが形成されているものであってもよい。 In the above-described embodiment, as a different communication standard using the same frequency band, in a communication module having a wireless communication function corresponding to BT communication and wireless LAN communication, an AFH mounted on a BT IC that performs BT communication is used. Although the case where the modulation function is applied to avoid interference between the BT communication and the wireless LAN communication has been described in detail, the present invention is not limited to this. In other words, the present invention has a wireless communication function corresponding to a plurality of communication standards that use the same or equivalent (approximate) frequency bands to each other. As long as the AFH modulation function can be mounted on the communication integrated circuit on the side that performs the processing for avoiding the above, it can be applied satisfactorily. Therefore, for example, by installing an AFH modulation function in a communication integrated circuit of a communication standard that has been uniquely established, a wiring pattern such that the capacitive coupling as described above occurs between signal wirings connected to each communication integrated circuit. May be formed.
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲を含むものである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It includes the invention described in the claim, and its equivalent range.
Hereinafter, the invention described in the scope of claims of the present application will be appended.
(付記)
[1]
第1の通信規格で、第1の周波数帯域を使用して第1の通信を行う第1の通信回路と、
前記第1の通信規格とは異なる第2の通信規格で、前記第1の周波数帯域に含まれる第2の周波数帯域を使用して第2の通信を行う第2の通信回路と、
前記第1の通信と前記第2の通信とに共用される単一のアンテナと、
前記アンテナで受信された前記第1の通信による受信信号が通過する受信用配線と、
前記アンテナに供給する前記第2の通信における送信信号が通過する送信用配線と、
を有し、
前記第1の通信回路又は前記第2の通信回路は、前記受信用配線と前記送信用配線との間の容量カップリングが、前記送信用配線を送信信号が通過しているときに、前記受信用配線に、前記第1の通信と前記第2の通信との間の干渉を検知可能な大きさの特定信号が誘起される値となるように互いに近接された近接領域を有することを特徴とする通信モジュール。
(Appendix)
[1]
A first communication circuit that performs a first communication using a first frequency band in a first communication standard;
A second communication circuit that performs a second communication using a second frequency band included in the first frequency band in a second communication standard different from the first communication standard;
A single antenna shared by the first communication and the second communication;
A reception wiring through which a reception signal by the first communication received by the antenna passes;
A transmission wiring through which a transmission signal in the second communication supplied to the antenna passes;
Have
The first communication circuit or the second communication circuit is configured to receive the signal when a capacitive signal between the reception wiring and the transmission wiring passes through the transmission wiring. The wiring has a proximity region adjacent to each other so that a specific signal having a magnitude capable of detecting interference between the first communication and the second communication is induced. Communication module.
[2]
前記第1の通信回路又は前記第2の通信回路と前記アンテナとの接続を切り替える切替回路を有し、
前記第1の通信回路と前記第2の通信回路と前記切替回路は、単一の基板上に搭載され、
前記受信用配線は、前記第1の通信回路と前記切替回路とを接続する信号配線であり、前記送信用配線は、前記第2の通信回路と前記切替回路とを接続する信号配線であることを特徴とする[1]に記載の通信モジュール。
[2]
A switching circuit for switching the connection between the first communication circuit or the second communication circuit and the antenna;
The first communication circuit, the second communication circuit, and the switching circuit are mounted on a single substrate,
The reception wiring is a signal wiring that connects the first communication circuit and the switching circuit, and the transmission wiring is a signal wiring that connects the second communication circuit and the switching circuit. The communication module according to [1], wherein
[3]
前記近接領域における前記容量カップリングの値は、前記第1の通信と前記第2の通信との間の干渉により、前記第1の通信で使用する周波数帯域の全域で当該通信ができなくなる値よりも小さく、かつ、前記第2の通信で使用する周波数帯域を回避するように、前記第1の通信で使用する周波数帯域を設定することができなくなる値よりも大きい値に設定されることを特徴とする[1]又は[2]に記載の通信モジュール。
[3]
The value of the capacitive coupling in the proximity region is a value that makes the communication impossible in the entire frequency band used in the first communication due to interference between the first communication and the second communication. And a value larger than a value that makes it impossible to set the frequency band used in the first communication so as to avoid the frequency band used in the second communication. The communication module according to [1] or [2].
[4]
前記第1の通信回路は、前記特定信号を、前記受信用配線を介して受信することにより前記第1の通信と前記第2の通信との間の干渉を検知して、少なくとも前記第2の通信で使用する周波数帯域を回避するように、前記第1の通信で使用する周波数帯域を調整することを特徴とする[1]乃至[3]のいずれかに記載の通信モジュール。
[4]
The first communication circuit detects the interference between the first communication and the second communication by receiving the specific signal through the reception wiring, and at least the second communication circuit The communication module according to any one of [1] to [3], wherein a frequency band used in the first communication is adjusted so as to avoid a frequency band used in communication.
[5]
前記第1の通信回路おける、前記第1の通信で使用する周波数帯域を調整する機能は、AFH変調機能であることを特徴とする[4]に記載の通信モジュール。
[5]
The function of adjusting a frequency band used in the first communication in the first communication circuit is an AFH modulation function. The communication module according to [4].
[6]
前記第1の通信は、ブルートゥース通信であり、前記第2の通信は、無線LAN通信であり、
前記第1の通信及び前記第2の通信は、2.4GHzの周波数帯域を使用していることを特徴とする[1]乃至[5]のいずれかに記載の通信モジュール。
[6]
The first communication is Bluetooth communication, the second communication is wireless LAN communication,
The communication module according to any one of [1] to [5], wherein the first communication and the second communication use a frequency band of 2.4 GHz.
[7]
複数の互いに異なる通信規格で通信を行うときの通信制御方法であって、
第1の通信規格で、第1の周波数帯域を使用して第1の通信を行う第1の通信回路、及び、前記第1の通信規格とは異なる第2の通信規格で、前記第1の周波数帯域に含まれる第2の周波数帯域を使用して第2の通信を行う第2の通信回路と、前記第1の通信と前記第2の通信とで共有する単一のアンテナと、を用いて前記第1の通信と前記第2の通信とを行う際に、
前記アンテナで受信された前記第1の通信による受信信号が通過する受信用配線と、前記アンテナに供給される前記第2の通信における送信信号が通過する送信用配線と、の間の容量カップリングにより、前記送信用配線を送信信号が通過しているときに前記受信用配線に誘起される特定信号に基づいて、前記第1の通信と前記第2の通信との間の干渉を検知することを特徴とする通信制御方法。
[7]
A communication control method for communicating with a plurality of different communication standards,
In the first communication standard, the first communication circuit that performs the first communication using the first frequency band, and the second communication standard different from the first communication standard, the first communication standard Using a second communication circuit that performs second communication using a second frequency band included in the frequency band, and a single antenna shared by the first communication and the second communication When performing the first communication and the second communication,
Capacitive coupling between a reception wiring through which a reception signal by the first communication received by the antenna passes and a transmission wiring through which a transmission signal in the second communication supplied to the antenna passes To detect interference between the first communication and the second communication based on a specific signal induced in the reception wiring when a transmission signal passes through the transmission wiring. A communication control method characterized by the above.
100 通信モジュール
110 アンテナ
120 FEM
130 BT IC
140 WLAN IC
150 演算回路部
200A、200B 電子機器
LN1、LN3 送信用配線
LN2、LN4 受信用配線
100
130 BT IC
140 WLAN IC
150
Claims (7)
前記第1の通信規格とは異なる第2の通信規格で、前記第1の周波数帯域に含まれる第2の周波数帯域を使用して第2の通信を行う第2の通信回路と、
前記第1の通信と前記第2の通信とに共用される単一のアンテナと、
前記アンテナで受信された前記第1の通信による受信信号が通過する受信用配線と、
前記アンテナに供給する前記第2の通信における送信信号が通過する送信用配線と、
を有し、
前記第1の通信回路又は前記第2の通信回路は、前記受信用配線と前記送信用配線との間の容量カップリングが、前記送信用配線を送信信号が通過しているときに、前記受信用配線に、前記第1の通信と前記第2の通信との間の干渉を検知可能な大きさの特定信号が誘起される値となるように互いに近接された近接領域を有することを特徴とする通信モジュール。 A first communication circuit that performs a first communication using a first frequency band in a first communication standard;
A second communication circuit that performs a second communication using a second frequency band included in the first frequency band in a second communication standard different from the first communication standard;
A single antenna shared by the first communication and the second communication;
A reception wiring through which a reception signal by the first communication received by the antenna passes;
A transmission wiring through which a transmission signal in the second communication supplied to the antenna passes;
Have
The first communication circuit or the second communication circuit is configured to receive the signal when a capacitive signal between the reception wiring and the transmission wiring passes through the transmission wiring. The wiring has a proximity region adjacent to each other so that a specific signal having a magnitude capable of detecting interference between the first communication and the second communication is induced. Communication module.
前記第1の通信回路と前記第2の通信回路と前記切替回路は、単一の基板上に搭載され、
前記受信用配線は、前記第1の通信回路と前記切替回路とを接続する信号配線であり、前記送信用配線は、前記第2の通信回路と前記切替回路とを接続する信号配線であることを特徴とする請求項1に記載の通信モジュール。 A switching circuit for switching the connection between the first communication circuit or the second communication circuit and the antenna;
The first communication circuit, the second communication circuit, and the switching circuit are mounted on a single substrate,
The reception wiring is a signal wiring that connects the first communication circuit and the switching circuit, and the transmission wiring is a signal wiring that connects the second communication circuit and the switching circuit. The communication module according to claim 1.
前記第1の通信及び前記第2の通信は、2.4GHzの周波数帯域を使用していることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の通信モジュール。 The first communication is Bluetooth communication, the second communication is wireless LAN communication,
The communication module according to claim 1, wherein the first communication and the second communication use a frequency band of 2.4 GHz.
第1の通信規格で、第1の周波数帯域を使用して第1の通信を行う第1の通信回路、及び、前記第1の通信規格とは異なる第2の通信規格で、前記第1の周波数帯域に含まれる第2の周波数帯域を使用して第2の通信を行う第2の通信回路と、前記第1の通信と前記第2の通信とで共有する単一のアンテナと、を用いて前記第1の通信と前記第2の通信とを行う際に、
前記アンテナで受信された前記第1の通信による受信信号が通過する受信用配線と、前記アンテナに供給される前記第2の通信における送信信号が通過する送信用配線と、の間の容量カップリングにより、前記送信用配線を送信信号が通過しているときに前記受信用配線に誘起される特定信号に基づいて、前記第1の通信と前記第2の通信との間の干渉を検知することを特徴とする通信制御方法。 A communication control method for communicating with a plurality of different communication standards,
In the first communication standard, the first communication circuit that performs the first communication using the first frequency band, and the second communication standard different from the first communication standard, the first communication standard Using a second communication circuit that performs second communication using a second frequency band included in the frequency band, and a single antenna shared by the first communication and the second communication When performing the first communication and the second communication,
Capacitive coupling between a reception wiring through which a reception signal by the first communication received by the antenna passes and a transmission wiring through which a transmission signal in the second communication supplied to the antenna passes To detect interference between the first communication and the second communication based on a specific signal induced in the reception wiring when a transmission signal passes through the transmission wiring. A communication control method characterized by the above.
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