JP4027933B2 - チャンネル指向リンクを有する送信用および受信用アレンジメント - Google Patents

Description

本発明は、送信用および受信用のアレンジメント、ならびに特許の請求項１および特許の請求項５のそれぞれの前提部分で請求のようなアレンジメントにおける監視とペイロード・データの送信方法に関する。

このワイヤフリー通信システムにおいては、普通は固定局と移動局との間に区別をつける。この場合、二つ以上の移動局が一つの固定局と通信できる。近年、例えば、ＤＥＣＴ、ＷＤＣＴ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＧＳＭまたは３ＧＰＰのような標準化された変調法の範囲が移動無線技術の分野で確立された。話し言葉、テキストまたは画像データのような送信データは、変調器によって固定局および移動局の送信装置の中で搬送波上に変調される。これらの変調器は、概して、様々な機能装置から形成される。普通、それらは、ベースバンド部分と無線周波数部分に分かれる。

ベースバンド部分の中には、ディジタル信号処理によって、送信されるデータからベースバンド信号が生成される。この比較的低い周波数のベースバンド信号は、無線周波数部分の中で無線周波数に転換される。この転換処理は、例えば、ホモダインまたはヘテロダイン送信アーキテクチャによって行われる。送信されるべきデータは、電力増幅の後、無線チャンネルを介してアンテナを使って送られる。前記データは、先ず、オリジナル・ベースバンド信号が無線周波数信号から再生される無線周波数部分を介して、その後ベースバンド部分を介して、送信されるべきデータを得るために対応したやり方で受信される。

物理的要求が異なっているために、このようにベースバンドおよび無線周波数部分は、概して、互いに分離した集積回路（半導体チップ）を使って生成される。この分離は、とりわけ前記の異なる電力および周波数要求の結果としても必要である。そのような半導体チップの既知例の一つは、インフィニオン・テクノロジー社（Ｉｎｆｉｎｅｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＡＧ）製のＤＥＣＴ ＰＭＢ ６７２０ベースバンド・チップ、及びＤＥＣＴ ＰＭＢ ６６１０無線周波数チップである。ベースバンド・チップと無線周波数チップは、多数の電線を介して互いに接続され、ベースバンド信号および制御信号の範囲を送信する。従って、両半導体チップ上には多数の接続ピンが必要になる。対照的に、少数の接続ピンならば、単純化された回路レイアウトが可能になる。両半導体チップの製作および二つの半導体チップが中で互いに接続される回路ボードの製作は、このやりかたで単純化され、それらのコストが低減される。少数の接続ピンならばさらに、接触エリアの低減につながり、さらに、ベースバンドおよび無線周波数部分のハウジングとして単純なものを選択することができ、この送信用及び受信用アレンジメントに対し低コストなシステム・ソリューションを実現できる。

本発明の目的は、半導体チップ上の接続ピンの数を少なくすることにある。

この目的は、前提部分の特徴に基づき、特許の請求項１と特許の請求項５の特徴的部分により達成される。

ベースバンド・チップから無線周波数チップへ送信されるデータは、二つのクラスに区分けされる。送信されるデータの一要素は、ペイロード・データで、ワイヤフリー通信システム中で送信される情報を含む。さらなる要素は、例えば、二半導体チップ上のクロック信号を同期化するために、送信電力、送信周波数、送信振幅、および送信機と受信機を開閉するプロセスなどを調整または制御するための二半導体チップ間の監視または指令用データである。

データは、普通、データ・ストリームとして送信される。このことは、データが正確に定義されたクロックを使って送信されねばならないことを意味し、概して、ワイヤフリー通信システム中の無線チャンネルのシンボル・レートに相当するか、またはその整数倍数に相当する。

本発明の有利な展開は、従属請求項中に特定される。

もしこの送信用および受信用アレンジメントが、それを介して監視および／またはペイロードのデータが送信される、チャンネル指向リンクの一つ以上のチャンネルを有するならば、または、もしチャンネル指向リンクの一つ以上のチャンネルが、監視および／またはペイロードのデータの一方向または双方向データ送信のために設計されているならば、これによって、ベースバンドを処理する装置と無線周波数を処理する装置との間の物理的電線の数を最小値に低減することが可能になる。一つの極端なソリューションにおいては、これらの半導体チップ間に、ただ一本の物理的電線だけが要求され、ペイロードおよび監視データ用の双方向チャンネルを提供する。

もし送信用および受信用アレンジメントが、順次送信されるデータの保存のために、チャンネル指向リンクとベースバンドを処理する装置または無線周波数を処理する装置との間に一つ以上のバッファ・ストアを有するならば、このようなバッファ・ストアは、例えば、もし送信方向に固定シンボル・レートがあれば、必要に応じて、二半導体チップ間の固定平均データ・レートでのデータ送信を可能にする。短期間内の食い違いは、チャンネル指向リンクの受信端においてバッファ・ストア中に一時的に保存される送信データによってうまく処理される。

もしチャンネル指向リンクが別のチャンネルを有し、それを介して無線周波数を処理する装置中で生成されたクロック信号をベースバンド処理装置に送信できるようになっているならば、無線周波数処理装置およびベースバンド処理装置中でのクロック信号の同期化が可能になる。

無線周波数を処理する装置中で生成されるクロック信号によって、チャンネル指向リンクの一つ以上のチャンネル用のクロックが引き出せる一実施形態においては、チャンネルを介するデータ送信用の別クロック線の必要がない。

もしベースバンドを処理する装置用のシステム・クロックが無線周波数を処理する装置中で生成されるクロック信号によって引き出せるならば、これはベースバンドを処理する装置中に発振器の必要がないことを意味し、このために半導体チップ中のシリコンの面積を減らすことができる。これはベースバンドを処理する装置の電力消費を低減することを可能にし、同様に有利となる。

例えば、単一ビットというパケット・インディケータ情報によるパケットの識別は、ペイロード・データと監視データをチャンネル指向リンクの一チャンネルを介して送信することを可能にする。

もしベースバンドを処理する装置が、無線周波数を処理する装置によって生成されたクロック信号の各ｎ番目のクロック・パルスだけをベースバンドを処理する装置に送るように低減されたクロック信号を受信すれば、そのときには、ベースバンドを処理する装置が少ない電力しか要求しないモードに変わる。このようなモードにおいては、無線周波数を処理する装置の送信端と受信端は、普通、使用されていない。低減されたクロック信号の送信は、ベースバンドを処理する装置用の基準クロックを提供する。

本発明は、代表的な実施形態を使った次の記述によって、また次の図面を参照して、さらに詳細に説明される。

図１は、ベースバンド処理装置（１）と無線周波数処理装置（２）を有するワイヤフリー通信システム用の送信用および受信用アレンジメントを概略的に示す。この二つの装置は、チャンネル指向リンク（３）を介して互いに接続されている。このチャンネル指向リンク（３）は、ベースバンド処理装置（１）と無線周波数処理装置（２）との間、でどちらかの方向にペイロードおよび監視データを送信するために使用される。この場合のチャンネル指向リンク（３）は、多数のチャンネル（３ａ、３ｂ、４）を含み、これらは監視および／またはペイロード・データの送信のために設計されている。データは、データ・パケットとして送信されるのが好ましく、この場合、送信は一方向または双方向のいずれでもよい。例えば、データの双方向送信は、半二重方式が使える。

好ましい一実施形態においては、各チャンネルは、ベースバンド処理装置（１）と無線周波数処理装置（２）との間の一本の物理電線に対応している。別の実施形態においては、一つ以上のチャンネルが多数の物理電線に対応しており、このために、データ・シンボルの順次送信を可能にし、これは多数のビット、またはデータの直列送信を含む。

データは、通信システムのシンボル・レートに依存しないクロックを使って送信するのが好ましい。ペイロード・データおよび監視データは、データ・パケットとして送信される。好ましい一実施形態においては、本発明による送信用および受信用アレンジメントはチャンネル（３ａ）を有し、それを介して監視データおよびペイロード・データをベースバンド処理装置（１）から無線周波数処理装置（２）へ送信をする。監視データおよびペイロード・データは、無線周波数処理装置（２）からベースバンド処理装置（１）へ別のチャンネル（３ｂ）を介して送信される。第三のチャンネル（４）が、クロック信号をベースバンド処理装置（１）へ送信するために使われ、このクロック信号は、無線周波数処理装置（２）の中で生成される。クロック信号は連続的に流れる。

システム・クロックは、ベースバンド処理装置（１）中で生成されるのが好ましい。データ・パケットのための送信クロックとして、無線周波数処理装置（２）からベースバンド処理装置（１）へ送信されるクロック信号を使うことも可能である。

図２は、データ・パケットのレイアウトの一例を、その監視データとペイロード・データが送信される形式で象徴的に図示する。各パケットは、スタート・ビット（１１）でスタートする。ベースバンド処理装置（１）または無線周波数処理装置（２）の受信機は、データ・パケットのスタートを判定するのにスタート・ビットを使用できる。スタート・ビットは、同様に、最適サンプリング時間（クロック・リカバリ）を判定するのにも使用できる。この判定は、データ信号と送信クロックの間で適切な同時性が失われたらできるだけ早く必要になる。ビットの固定シーケンスを含む同期化シーケンス（１１）がスタート・ビット（１１）の代わりに送信されることも同様に可能である。

スタート・ビット（１１）にはすぐさまパケット・インディケータ（１２）が続き、これは監視データまたはペイロード・データがその後送信されてくるのかどうかを表示する。この目的のためには多数のビットを含むシンボルを使うことも可能ではあるが、ビットに基づいてその区別がつけられる。これによって、データ・パケットがベースバンド処理装置（１）と無線周波数処理装置（２）を効率的に通過することができる。

次のテキストは、監視データ・パケットとペイロード・データ・パケットとの間に区別をつける。

監視データ・パケットには、パケット・インディケータ（１２）に、登録アドレス（１３）が続き、これには監視データが向けられる。登録指向データ送信は、このようにして、ベースバンド処理装置（１）と無線周波数処理装置（２）との間の両方向で可能となる。登録アドレス（１３）にはデータ・セグメント（１４）が続き、これは例えばコマンドまたはステータス情報を含む。

ペイロード・データ・パケットの中で、パケット・インディケータ（１）には、レングス・ステートメント（１３）が続き、これは次に続くデータ・セグメント（１４）の長さを表示する。前記データ・セグメント（１４）は、送信されるべきペイロード・データを含む。変動可能な長さにより、もしデータ・セグメントが長ければ、高いネットが可能となり、もしデータ・セグメントが短ければ、より長い潜伏時間が可能となる。話し言葉のデータの送信の場合には、特に、前記の後者が要求される可能性がある。

データ・パケットの形態による監視データとペイロード・データの送信は、様々な送信方法を可能にする。

ベースバンド処理装置（１）と無線周波数処理装置（２）の作動の多くは、特定の時刻に関連している。一つの例は、このワイヤフリー通信システム用のプロトコル中の送信パケットのスタート時刻である。このスタート時刻は、ベースバンド処理装置（１）によって規定され、そして無線周波数処理装置（２）へ送信される。

送信パケットのためのスタート時刻の送信のための一つの代替案は、正確に規定された時刻に監視データ・パケットまたはペイロード・データ・パケットを送信することである。この目的のために、監視データ・パケットまたはペイロード・データ・パケットは、ワイヤフリー通信システムのシンボル時刻パターン中に正確に位置決めされる。そのコンテンツに加えて、このような監視またはペイロード・データ・パケットは、従って、追加的な時刻情報を含む。

さらなる代替案は、監視またはペイロード・データ・パケットのパケット長さとパケット周波数を設定し、チャンネル指向リンクを介する平均データ送信レートが、実質的にワイヤフリー通信システムのシンボル・レートに一致するようにすることである。短期間内の食い違いは、チャンネル指向リンク（３）の受信端におけるバッファ・ストア、またはＦｉＦｏ（先入れ、先出し）メモリによってうまく処理される。この目的のために、データ・パケット間の間隔を固定にするように、またはデータ・パケット用に設定周期性付で送信するようにするように準備することが可能である。別の代替案は、無線周波数処理装置（２）に対して、各データ・パケットを個別に要請することである。このような要請は、例えば、無線周波数処理装置（２）の受信端における前記バッファ・ストアが補充可能なときに行われる。データ・パケットに対するこのような要請は、バッファ・ストアが空にならないような方法で常に行われる。これを可能にするためには、無線周波数処理装置（２）が前記チャンネル指向リンク（３）を介する監視またはペイロード・データ・パケットのインレット・フローを、バッファ・ストアが指定充填レベルまでのときに許すかもしれず、またバッファ・ストアが指定充填レベルを超えたときにインレット・フローを防ぐかもしれない。もしバッファ・ストアにデータが保存されていないと、そのときには、ベースバンド処理装置（１）から無線周波数処理装置（２）へ長期間に亘ってデータが送信されないであろう。このようにして、電力節約モードのようなイベントのスタート時刻に関して空になっているバッファ・ストアを選択することが可能になる。

図３は、低減されたクロック信号の送信期間中の前記チャンネル志向リンク（３）の信号波形の一例を示す。この図解は、チャンネル指向リンク（３）上の三チャンネル（ＣＬＫ、ＣＬＫＲＥＱ、ＣＬＫＳＥＬ）を示す。その立ち上がりが時間間隔Ｔ_ｃｌｋによって分離されているクロック・パルスのシーケンスの形態でのクロック信号は、前記チャンネル（ＣＬＫ）を介して送信される。低減されたクロック信号の送信を始めるためには、ベースバンド処理装置（１）が、その立ち上がりがチャンネル（ＣＬＫ）上のクロック信号のパルスの前記立ち上がりと一致するチャンネル（ＣＬＫＲＥＱ）上でパルスを送る。無線周波数処理装置（２）は、引き続いて、チャンネル（ＣＬＫ）を介して、ｎ番目のみのすべてのパルスを送信する。このようにしてベースバンド処理装置（１）は、低減されたクロック信号をその立ち上がりが時間間隔Ｔ_ｃｌｋによって分離されているパルスの形態で受ける。前記の低減されたクロック信号の送信は、例えば、これらのパルスを時間間隔Ｔ_ｃｌｋによって分離されている二パルス間のクロック信号から覆い隠すことによって可能となる。無線周波数処理装置（２）は、同時に、チャンネル（ＣＬＫＲＥＱ）上でレベル変化を有するチャンネル（ＣＬＫＲＥＱ）上のパルスに応答する。この場合、チャンネル（ＣＬＫＲＥＱ）のレベルの立ち上がりと、チャンネル（ＣＬＫ）の上のクロック信号のパルスの立下りが一致する。低減されたクロック信号を有するベースバンド処理装置（１）への前記の新しいレベルの信号は、チャンネル（ＣＬＫ）を介して送信されている。

ベースバンド処理装置（１）は、チャンネル（ＣＬＫＲＥＱ）上で別のパルスを、前記の低減されたクロック信号の送信を終結させるために送信する。前記のクロック信号の覆い隠しは、チャンネル（ＣＬＫＲＥＱ）上のパルスの立ち下りで停止される。それと同時に、チャンネル（ＣＬＫＲＥＱ）上のレベルは、元の値にリセットされ、ベースバンド処理装置（１）に、元のクロック信号が送信されていることを指示する。

無線周波数処理装置（２）にとっても同様に、前記の低減されたクロック信号の送信を自ら終結させることは可能である。

ベースバンド処理装置（１）が、その中でチャンネル指向リンク（３）を介して監視またはペイロード・データ・パケットが送信されるパケット・モードと、その中で監視またはペイロード・データ・パケットを送信することはできないが、前記の低減されたクロック信号が送信される信号モードとの間で切り替わることは好ましい。パケット・モードから信号モードへの遷移は、パケット・モード中に特定の監視データ・パケットを送信することによって行いうる。別の可能性は、チャンネル指向リンク（３）の受信端にある一つ以上のバッファ・ストアがデータを含有しなくなったらできるだけ早く信号モードへの遷移を行うことである。

信号モードからパケット・モードへの遷移は低減されたクロック信号の送信が停止されたらできるだけ早く行われ、その後、元のロック信号がチャンネル（ＣＬＫ）を介して送信され続ける。

図１は、三チャンネルを介して接続された送信用および受信用アレンジメントを有する単純化されたブロック図を示す。 図２は、データ・パケットのレイアウトの一例を示す。そして 図３は、低減されたクロック信号の送信用の前記チャンネル指向リンク上の信号波形の一例を示す。

Claims (9)

1. ワイヤフリー通信システムのための送受信構成であって、
   ベースバンド処理装置（１）と、
   無線周波数処理装置（２）と
   を備え、
   該ベースバンド処理装置（１）は、デジタル信号を処理することによりベースバンド信号を形成し、その逆の処理も行うように第１の半導体チップ上に集積されており、
   該無線周波数処理装置（２）は、該ベースバンド信号を無線周波数信号に変換し、その逆の変換も行うように第２の半導体チップ上に集積されており、
   該ベースバンド処理装置（１）と該無線周波数処理装置（２）との間のリンク（３）の少なくとも１つのチャンネル（３ａ、３ｂ）のそれぞれを介して、監視データおよび該通信システムのためのペイロードデータの両方が、データパケットの形式で送信され、
   該少なくとも１つのチャンネル（３ａ、３ｂ）は、ビット単位またはシンボル単位でデータ送信するために、該ベースバンド処理装置（１）と該無線周波数処理装置（２）との間でデータを順次送信するための１以上の物理的なラインを含み、
   該無線周波数処理装置（２）は、該監視データおよび該ペイロードデータの送信を制御するためのクロック信号（ＣＬＫ）を生成し、
   該クロック信号（ＣＬＫ）の周波数は、該ベースバンド処理装置（１）から送信され、かつ、該無線周波数処理装置（２）によって受信される信号（ＣＬＫＲＥＱ）に基づいて決定される、送受信構成。
2. 前記リンク（３）と、前記ベースバンド処理装置（１）または前記無線周波数処理装置（２）との間にある少なくとも１つのバッファ・ストアであって、順次送信されたデータを格納する少なくとも１つのバッファ・ストアによって特徴付けられている、請求項１に記載の送受信構成。
3. 前記リンク（３）は、さらなるチャンネル（４）を有し、該さらなるチャンネル（４）を介して、前記クロック信号（ＣＬＫ）が前記ベースバンド処理装置（１）に送信される、請求項１または２のいずれか１項に記載の送受信構成。
4. ワイヤフリー通信システムのための送受信構成において監視データおよびペイロードデータを送信する方法であって、
   該送受信構成は、
   ベースバンド処理装置（１）と、
   無線周波数処理装置（２）と
   を含み、
   該ベースバンド処理装置（１）は、デジタル信号を処理することによりベースバンド信号を形成し、その逆の処理も行うように第１の半導体チップ上に集積されており、
   該無線周波数処理装置（２）は、該ベースバンド信号を無線周波数信号に変換し、その逆の変換も行うように第２の半導体チップ上に集積されており、
   該ベースバンド処理装置（１）と該無線周波数処理装置（２）との間のリンク（３）の少なくとも１つのチャンネル（３ａ、３ｂ）のそれぞれを介して、監視データおよび該通信システムのためのペイロードデータの両方が、データパケットの形式で送信され、
   該少なくとも１つのチャンネル（３ａ、３ｂ）は、ビット単位またはシンボル単位でデータ送信するために、該ベースバンド処理装置（１）と該無線周波数処理装置（２）との間に１以上の物理的なラインを含み、
   該無線周波数処理装置（２）は、該監視データおよび該ペイロードデータの送信を制御するためのクロック信号（ＣＬＫ）を生成し、
   該クロック信号（ＣＬＫ）の周波数は、該ベースバンド処理装置（１）から送信され、かつ、該無線周波数処理装置（２）によって受信される信号（ＣＬＫＲＥＱ）に基づいて決定される、方法。
5. 各ケースにおいて、データパケットは、第１の部分と第２の部分とを有し、該第１の部分のスタートは、スタートビット（１１）とパケットインジケータ情報（１ ２）とを有し、該スタートビット（１１）は、ベースバンド部分（１）または無線周波数部分（２）へのデータパケットのスタートを示し、該パケットインジケータ情報（１２）は、監視データまたはペイロードデータを送信するために該データパケットが使用されているか否かを示すことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記クロック信号（ＣＬＫ）は、複数のクロックパルスのシーケンスによって形成されており、前記クロック信号（ＣＬＫ）は、前記リンク（３）のさらなるチャンネル（４）を介して前記ベースバンド処理装置（１）に送信されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記リンク（３）の少なくとも１つのチャンネル（３ａ、３ｂ）のためのクロック、および／または、前記ベースバンド処理装置（１）におけるシステムクロックは、前記ベースバンド処理装置（１）に送信される前記クロック信号（ＣＬＫ）によって予め決められていることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 低減されたクロック信号（ＣＬＫ）が前記ベースバンド処理装置（１）に送信され、前記無線周波数処理装置（２）において生成される前記クロック信号のうちの各ｎ番目のクロックパルスのみが前記ベースバンド処理装置（１）に送信される、請求項６または７のいずれか１項に記載の方法。
9. 低減されたクロック信号（ＣＬＫ）が前記ベースバンド処理装置（１）に送信されているか否かに関する指示は、前記ベースバンド処理装置（１）に提供され、ステータスインジケータ（ＣＬＫＳＥＬ）は、前記無線周波数処理装置（２）から前記ベースバンド処理装置（１）に前記リンク（３）の少なくとも１つのチャンネル（３ｂ）を介して提供される、請求項８に記載の方法。

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