JP4440816B2 - 無線ｌａｎチップおよび受信ゲイン制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）における送受信信号のベースバンド処理を行うベースバンドＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）等の無線ＬＡＮチップおよび受信ゲイン制御方法に関する。

無線ＬＡＮ技術はＩＥＥＥ８０２．１１（Institute of Electrical and Electronics Engineers 802.11）において標準化が進み、従前の有線式のネットワークに代え、あるいは有線式のネットワークと並存する形で無線ＬＡＮの導入が進んでいる。

無線ＬＡＮ機能を実装する場合、一般的に、無線周波（RF: Radio Frequency）信号処理を行うＲＦ処理部を含む集積化された無線周波チップ（ＲＦ−ＬＳＩ）と、ベースバンド（ＢＢ: Base Band）信号の処理を行うＢＢ処理部およびＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）等のメディアアクセス制御（MAC: Media Access Control）を行うＭＡＣ処理部を含む集積化されたベースバンドチップ（ＢＢ−ＬＳＩ）とが組み合わされて用いられる。そして、通常は同一のメーカーにより、チップセットとして対にして用いることを前提とした無線周波チップとベースバンドチップとが提供されている。

ところで、ベースバンドチップを単独に開発する観点からは、他の複数のメーカーから提供されている無線周波チップの中から、特性および価格に基づいて適切なものを自由に選択できることが望ましい。

しかしながら、各メーカーから提供されている無線周波チップは仕様に微妙な違いがあり、特にベースバンドチップから無線周波チップに与える受信ゲインのＡＧＣ（Automatic Gain Control）のためのゲイン制御信号には相当な開きがある。図４はゲイン制御信号値と受信ゲインの関係の例を示す図であり、Ａ社の無線周波チップの特性Ａ、Ｂ社の無線周波チップの特性Ｂ、Ｃ社の無線周波チップの特性Ｃでは、同じゲイン制御信号を与えた場合における受信ゲインが異なってくる。なお、図では直線的に変化する場合を示しているが、非線形に変化するものも存在する。

ここで、ゲイン制御信号値を微妙に変化させていくことでＡＧＣの働きにより所望の受信ゲインに収束させることは可能であるが、昨今の通信レートの高速化により、極めて短時間に所望の受信ゲインに収束させる必要がある。すなわち、ゲイン制御信号値を微妙に変化させる余裕はなく、現時点の受信ゲインと所望の受信ゲインとの差を解消する受信ゲインに素早く移行させるため、適切なゲイン制御信号を即座に与える必要がある。

この点、上述したようなメーカー毎に受信ゲインとゲイン制御信号値との対応関係に相当な開きがある状況では、適切な受信ゲインの制御が行えないという問題がある。なお、同一のメーカーによりチップセットとして提供される無線周波チップとベースバンドチップとを使う場合には、予め仕様に基づく調整が可能であるため、このような問題はない。

本発明はこのような問題点に鑑み提案されたものであり、その目的とするところは、任意の無線周波チップに対して適切なゲイン制御信号を与えることができ、短時間に所望の受信ゲインに移行させることのできる無線ＬＡＮチップおよび受信ゲイン制御方法を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明にあっては、請求項１に記載されるように、無線ＬＡＮにおける送受信信号のベースバンド処理を行い、接続された任意の無線周波チップに対して受信ゲインを制御するゲイン制御信号を与えるベースバンドチップであって、既知の無線周波チップにおけるゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係を保持する固定のゲインテーブルと、上記ベースバンドチップにとってゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係が未知の無線周波チップにおけるゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係を保持する可変のゲインテーブルと、上位のホストが使用する無線周波チップに応じて行う指示に基づいて上記ゲインテーブルの中から一つを選択するスイッチ部と、上記スイッチ部によって選択されたゲインテーブルに基づいて上記無線周波チップに与えるゲイン制御信号を生成するゲイン制御部とを備える無線ＬＡＮチップを要旨としている。

また、請求項２に記載されるように、上記ゲインテーブルのゲイン制御信号値は多値デジタル値に対応するコードにより記述されるものとすることができる。

また、請求項３に記載されるように、上記可変のゲインテーブルは、上位のホストによりゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係が書き込まれるものとすることができる。

また、請求項４に記載されるように、上記可変のゲインテーブルに対するゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係の書き込みが行われたことを検出し、上記スイッチ部に対して当該書き込みが行われたゲインテーブルの選択を指示する書き込み検出部を備えるものとすることができる。

また、請求項５に記載されるように、上記書き込み検出部は、上記可変のゲインテーブルの最後の書き込み領域への書き込み状態を監視することにより書き込みが行われたことを検出するものとすることができる。

また、請求項６に記載されるように、上記ゲイン制御部は、上記無線周波チップから入力した受信信号からパワーレベルを計算するパワーレベル計算部と、算出されたパワーレベルと基準パワーレベルとのレベル差を計算するレベル差計算部と、算出されたレベル差から変換テーブルを参照して必要相対ゲインを取得する変換テーブル参照部と、取得された必要相対ゲインと現時点の絶対ゲインとを加算して必要絶対ゲインを計算する必要絶対ゲイン計算部と、算出された必要絶対ゲインから上記ゲインテーブルを参照してゲイン制御信号を出力するゲインテーブル参照部とを備えるものとすることができる。

また、請求項７に記載されるように、ベースバンドチップに接続された任意の無線周波チップに対しゲイン制御信号を与えて受信ゲインを制御する方法であって、既知の無線周波チップにおけるゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係を保持する固定のゲインテーブル、および、上記ベースバンドチップにとってゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係が未知の無線周波チップにおけるゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係を保持する可変のゲインテーブルの中から上位のホストが使用する無線周波チップに応じて行う指示に基づいて一つを選択する工程と、選択されたゲインテーブルに基づいて上記無線周波チップに与えるゲイン制御信号を生成する工程とを備えた受信ゲイン制御方法として構成することができる。

また、請求項８に記載されるように、上記可変のゲインテーブルに対し、上位のホストからゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係を書き込む工程を備えるものとすることができる。

また、請求項９に記載されるように、上記可変のゲインテーブルに対するゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係の書き込みが行われたことを検出する工程と、当該書き込みが行われたゲインテーブルの選択を行う工程とを備えるものとすることができる。

また、請求項１０に記載されるように、上記無線周波チップから入力した受信信号からパワーレベルを計算する工程と、算出されたパワーレベルと基準パワーレベルとのレベル差を計算する工程と、算出されたレベル差から変換テーブルを参照して必要相対ゲインを取得する工程と、取得された必要相対ゲインと現時点の絶対ゲインとを加算して必要絶対ゲインを計算する工程と、算出された必要絶対ゲインから上記ゲインテーブルを参照してゲイン制御信号を出力する工程とを備えるものとすることができる。

本発明の無線ＬＡＮチップおよび受信ゲイン制御方法にあっては、既知の無線周波チップに対するゲインテーブルと未知の無線周波チップに対する追加書き込みが可能なゲインテーブルとを備え、これらを切り替えてゲイン制御信号を生成するので、任意の無線周波チップに対して適切なゲイン制御信号を与えることができ、短時間に所望の受信ゲインに移行させることができる。

以下、本発明の好適な実施形態につき説明する。

図１は本発明の一実施形態にかかる無線ＬＡＮチップの配置を示す図である。図１において、ＰＣ（Personal Computer）、プリンタ等のホスト１は無線ＬＡＮにより通信を行うアプリケーションを含む上位の装置であり、このホスト１にベースバンド処理およびメディアアクセス制御を行う無線ＬＡＮチップであるベースバンドチップ２が接続され、このベースバンドチップ２に無線周波信号処理を行う無線ＬＡＮチップである無線周波チップ３が接続される。なお、無線周波チップ３は使用する無線帯域等に応じて複数存在してもよい。

また、ベースバンドチップ２から無線周波チップ３に対しては送信信号が与えられ、無線周波チップ３からベースバンドチップ２に対しては受信信号が与えられる。更に、ベースバンドチップ２から無線周波チップ３に対して受信ゲインを制御するゲイン制御信号およびその他の制御信号が与えられる。

図２はベースバンドチップ２の構成例を示す図であり、便宜上、受信ゲインの制御にかかる構成のみを示している。図２において、ベースバンドチップ２には、既知の無線周波チップ３＃１、３＃２におけるゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係をそれぞれ保持するＲＯＭ（Read Only Memory）等で構成される固定のゲインテーブル２１、２２と、未知の無線周波チップ３＃３におけるゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係を保持するＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成される可変のゲインテーブル２３とが設けられている。なお、未知の無線周波チップ３＃３に対応する可変のゲインテーブル２３は、ホスト１のドライバ１１からの指示により、ベースバンドチップ２内のＣＰＵ２７によってゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係が書き込まれる。また、ゲインテーブル２１〜２３の個数は図示のものに限られない。

更に、ベースバンドチップ２には、ゲインテーブル２１〜２３の中から一つを選択するスイッチ部２４と、このスイッチ部２４によって選択されたゲインテーブル（２１〜２３のいずれか）に基づいて対応する無線周波チップ３＃１〜３＃３に与えるゲイン制御信号を生成するとともに、受信ゲインの適正化された受信信号を復調部２６に与えるゲイン制御部２５とが設けられている。なお、スイッチ部２４はホスト１のドライバ１１からベースバンドチップ２内のＣＰＵ２７を介して制御が行われるようになっている。また、可変のゲインテーブル２３に対するゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係の書き込みが行われたことを検出し、スイッチ部２４に対して書き込みが行われたゲインテーブル２３の選択を指示する書き込み検出部２８を設けるようにすることができる。ここで、書き込み検出部２８は、可変のゲインテーブル２３の最後の書き込み領域への書き込み状態を監視することにより、書き込みが行われたことを簡易に検出することができる。

動作にあっては、使用する無線周波チップ３＃１〜３＃３に応じ、ホスト１のドライバ１１からＣＰＵ２７を介してスイッチ部２４に制御が行われ、対応するゲインテーブル（２１〜２３のいずれか）が選択される。なお、未知の無線周波チップ３＃３が新たに実装された場合には、予めホスト１のドライバ１１からＣＰＵ２７を介し、可変のゲインテーブル２３に対してゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係の書き込みが行われる。ここで、ゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係は無線周波チップ３＃３のメーカーあるいはベースバンドチップ２のメーカーから提供され、ホスト１に予め保持されている。また、書き込み検出部２８が設けられる場合には、可変のゲインテーブル２３に対してゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係の書き込みが行われた際に、スイッチ部２４にゲインテーブル２３を選択する旨の指示が自動的に行われる。

そして、ゲイン制御部２５は、スイッチ部２４によって選択されたゲインテーブル（２１〜２３のいずれか）に基づき、無線周波チップ３＃１〜３＃３に与えるゲイン制御信号を生成する。この際、無線周波チップ３＃１〜３＃３に対応したゲインテーブル２１〜２３が用いられるため、現時点の受信ゲインと所望の受信ゲインとの差を解消する適切なゲイン制御信号が即座に与えられることとなり、短時間に所望の受信ゲインに移行させることができる。

図３はゲイン制御部２５の構成例を示す図である。図３において、ゲイン制御部２５は、無線周波チップ３＃１〜３＃３から入力した受信信号からパワーレベルを計算するパワーレベル計算部２５１と、パワーレベル計算部２５１で算出されたパワーレベルと基準パワーレベル（図２の復調部２６で適切な復調を行うために必要とされるパワーレベル）とのレベル差を計算するレベル差計算部２５２と、レベル差計算部２５２で算出されたレベル差から変換テーブル２５４を参照して必要相対ゲインを取得する変換テーブル参照部２５３とを備えている。ここで、変換テーブル２５４はダイナミックレンジに応じた取り得るレベル差とその差を解消するために必要とされる相対的なゲイン（必要相対ゲイン）とを対応付けたものである。単純にレベル差と必要相対ゲインとを線形に対応付けてもよいし、非線形に設定してもよい。

更に、ゲイン制御部２５は、変換テーブル参照部２５３で取得された必要相対ゲインと現時点の絶対ゲインとを加算して必要絶対ゲインを計算する必要絶対ゲイン計算部２５５と、必要絶対ゲイン計算部２５５で算出された必要絶対ゲインからゲインテーブル（２１〜２３のいずれか）を参照してゲイン制御信号を出力するゲインテーブル参照部２５６とを備えている。ここで、ゲインテーブル２１〜２３は絶対ゲインの最小値から最大値までとその絶対ゲインを得るために必要なゲイン制御信号値である多値デジタル値のコードが対応付けられているものであり、図４に示した受信ゲインとゲイン制御信号値との対応関係をテーブル化したものである。

動作にあっては、図３において、パワーレベル計算部２５１は無線周波チップ３＃１〜３＃３から入力した受信信号からパワーレベルを計算し、レベル差計算部２５２はパワーレベル計算部２５１で算出されたパワーレベルと基準パワーレベルとのレベル差を計算し、変換テーブル参照部２５３はレベル差計算部２５２で算出されたレベル差から変換テーブル２５４を参照して必要相対ゲインを取得する。そして、必要絶対ゲイン計算部２５５は変換テーブル参照部２５３で取得された必要相対ゲインと現時点の絶対ゲイン（直前の自己の計算結果）とを加算して必要絶対ゲインを計算し、ゲインテーブル参照部２５６は必要絶対ゲイン計算部２５５で算出された必要絶対ゲインからゲインテーブル（２１〜２３のいずれか）を参照し、取得したコードをゲイン制御信号として出力する。

以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範な趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更を加えることができることは明らかである。すなわち、具体例の詳細および添付の図面により本発明が限定されるものと解釈してはならない。

本発明の一実施形態にかかる無線ＬＡＮチップの配置を示す図である。 ベースバンドチップの構成例を示す図である。 ゲイン制御部の構成例を示す図である。 ゲイン制御信号値と受信ゲインの関係の例を示す図である。

符号の説明

１ ホスト
１１ ドライバ
２ ベースバンドチップ
２１〜２３ ゲインテーブル
２４ スイッチ部
２５ ゲイン制御部
２５１ パワーレベル計算部
２５２ レベル差計算部
２５３ 変換テーブル参照部
２５４ 変換テーブル
２５５ 必要絶対ゲイン計算部
２５６ ゲインテーブル参照部
２６ 復調部
２７ ＣＰＵ
２８ 書き込み検出部
３、３＃１〜３＃３ 無線周波チップ

Claims (10)

1. 無線ＬＡＮにおける送受信信号のベースバンド処理を行い、接続された任意の無線周波チップに対して受信ゲインを制御するゲイン制御信号を与えるベースバンドチップであって、
   既知の無線周波チップにおけるゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係を保持する固定のゲインテーブルと、
   上記ベースバンドチップにとってゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係が未知の無線周波チップにおけるゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係を保持する可変のゲインテーブルと、
   上位のホストが使用する無線周波チップに応じて行う指示に基づいて上記ゲインテーブルの中から一つを選択するスイッチ部と、
   上記スイッチ部によって選択されたゲインテーブルに基づいて上記無線周波チップに与えるゲイン制御信号を生成するゲイン制御部とを備えたことを特徴とする無線ＬＡＮチップ。
2. 上記ゲインテーブルのゲイン制御信号値は多値デジタル値に対応するコードにより記述されることを特徴とする請求項１に記載の無線ＬＡＮチップ。
3. 上記可変のゲインテーブルは、上位のホストによりゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係が書き込まれることを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載の無線ＬＡＮチップ。
4. 上記可変のゲインテーブルに対するゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係の書き込みが行われたことを検出し、上記スイッチ部に対して当該書き込みが行われたゲインテーブルの選択を指示する書き込み検出部を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の無線ＬＡＮチップ。
5. 上記書き込み検出部は、上記可変のゲインテーブルの最後の書き込み領域への書き込み状態を監視することにより書き込みが行われたことを検出することを特徴とする請求項４に記載の無線ＬＡＮチップ。
6. 上記ゲイン制御部は、
   上記無線周波チップから入力した受信信号からパワーレベルを計算するパワーレベル計算部と、
   算出されたパワーレベルと基準パワーレベルとのレベル差を計算するレベル差計算部と、
   算出されたレベル差から変換テーブルを参照して必要相対ゲインを取得する変換テーブル参照部と、
   取得された必要相対ゲインと現時点の絶対ゲインとを加算して必要絶対ゲインを計算する必要絶対ゲイン計算部と、
   算出された必要絶対ゲインから上記ゲインテーブルを参照してゲイン制御信号を出力するゲインテーブル参照部とを備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の無線ＬＡＮチップ。
7. ベースバンドチップに接続された任意の無線周波チップに対しゲイン制御信号を与えて受信ゲインを制御する方法であって、
   既知の無線周波チップにおけるゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係を保持する固定のゲインテーブル、および、上記ベースバンドチップにとってゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係が未知の無線周波チップにおけるゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係を保持する可変のゲインテーブルの中から上位のホストが使用する無線周波チップに応じて行う指示に基づいて一つを選択する工程と、
   選択されたゲインテーブルに基づいて上記無線周波チップに与えるゲイン制御信号を生成する工程とを備えたことを特徴とする受信ゲイン制御方法。
8. 上記可変のゲインテーブルに対し、上位のホストからゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係を書き込む工程を備えたことを特徴とする請求項７に記載の受信ゲイン制御方法。
9. 上記可変のゲインテーブルに対するゲイン制御信号値と受信ゲインとの対応関係の書き込みが行われたことを検出する工程と、
   当該書き込みが行われたゲインテーブルの選択を行う工程とを備えたことを特徴とする請求項７または８のいずれか一項に記載の受信ゲイン制御方法。
10. 上記無線周波チップから入力した受信信号からパワーレベルを計算する工程と、
    算出されたパワーレベルと基準パワーレベルとのレベル差を計算する工程と、
    算出されたレベル差から変換テーブルを参照して必要相対ゲインを取得する工程と、
    取得された必要相対ゲインと現時点の絶対ゲインとを加算して必要絶対ゲインを計算する工程と、
    算出された必要絶対ゲインから上記ゲインテーブルを参照してゲイン制御信号を出力する工程とを備えたことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の受信ゲイン制御方法。
    

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