JP5106563B2 - 無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置及び無線通信方法に関し、更に詳しくは、第１周波数帯の電波と、第２周波数帯の電波とを選択的に用いて、情報の送受信を行う無線通信装置、及び第１周波数帯の電波と、第２周波数帯の電波とを選択的に用いて、情報の送受信を行うための無線通信方法に関する。

２．４ＧＨｚ帯の電波を用いた通信は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格によって標準化され、無線ＬＡＮ（Local Area Network）などに代表されるネットワークにおいて、よく利用される。

この２．４ＧＨｚ帯の電波を用いた通信は、９５０ＭＨｚ帯の電波を用いた通信と比較して帯域幅が広いため、高速通信に適している。しかし、２．４ＧＨｚ帯の電波を用いた通信は、周波数帯域がＩＳＭバンドと重なるため、電波の干渉によってスループットが低下することがある。また、伝播損失が大きいため、広い範囲での通信には不向きである。

これに対し、９５０ＭＨｚ帯の電波を用いた通信は、周波数帯域がＩＳＭバンドと重ならないため、電波の干渉によってスループットが低下することがない。また、２．４ＧＨｚ帯の電波に比べて伝播損失が小さく、回折による回り込みも大きい。このため、９５０ＭＨｚ帯の電波を用いた通信は、広い範囲での通信に適している。しかし、９５０ＭＨｚ帯の電波を用いた通信は、１チャンネル当たりの帯域幅が小さいため、高速通信には不向きである。

そこで、通信の目的に応じて異なる周波数帯を使い分けることで、通信の利便性を向上させるための技術が種々提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−１２８７９２号公報

特許文献１に開示された無線通信装置は、近距離通信に用いる変調信号と、遠距離通信に用いる変調信号とを、受信エラー率に応じて使い分ける。しかしながら、この無線通信装置では、近距離通信に用いる変調信号と、遠距離通信に用いる変調信号とを切り替えても、各周波数帯に応じた占有帯域幅を持つ電波を生成できない。

本発明は、上述に事情の下になされたもので、通信の目的に応じた周波数帯域を選択し、選択した周波数帯域の電波を用いて、シンボルレートを調整することで、周波数帯に応じた占有帯域幅を実現し、通信を行うことを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の無線通信装置は、
第１周波数帯の電波と、前記第１周波数帯の電波の周波数よりも、占有周波数帯域幅が小さい第２周波数帯の電波とを選択的に用いて、情報の送受信を行う無線通信装置であって、
前記第１周波数帯の電波を用いて前記情報を送信する際に、前記第１周波数帯の占有帯域幅に応じたシンボルレートで変調を行うために、規定されたビットレートで、第１のデジタル信号を生成する第１デジタル信号生成手段と、
前記第２周波数帯の電波を用いて前記情報を送信する際に、データビットにダミーデータを付加し単位データとする付加手段と、
前記ダミーデータが付加された前記単位データに基づいて、前記第１のデジタル信号とビットレートが等しい第２のデジタル信号を生成する第２デジタル信号生成手段と、
前記第１のデジタル信号又は前記第２のデジタル信号に基づいて、高周波信号を生成する高周波信号生成手段と、
を備える。

本発明によれば、第２周波数帯域を用いた通信が実行される際に、送信情報を構成するデータにダミーデータが付加される。このため、送信情報に基づいて生成されるデジタル信号のビットレートが、通信に使用する周波数帯域にかかわらず、一定になる。したがって、デジタル信号のビットレートを変えることなく、通信を行うことが可能となる。また、使用する周波数帯域の占有帯域幅の調整を、デジタル処理回路によるダミーデータの付加によって行うので、ハードウエア構成が簡素になる。

本発明の一実施形態に係る無線通信装置のブロック図である。 デジタル処理回路のブロック図である。 デジタル信号を示す図である。 ベースバンド信号処理回路のブロック図である。 第１周波数帯変復調回路のブロック図である。 第２周波数帯変復調回路のブロック図である。 送信処理を示すフローチャートである。 受信処理を示すフローチャートである。 切替処理を示すフローチャートである。 増幅率設定処理を示すフローチャートである。 無線通信装置の用途を模式的に示す図である。 無線通信装置の変形例を説明するための図（その１）である。 無線通信装置の変形例を説明するための図（その２）である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係る無線通信装置１０のブロック図である。無線通信装置１０は、通信の目的に応じて、第１周波数帯域としての２．４ＧＨｚ帯域と、第２周波数帯域としての９５０ＭＨｚ帯域とを使い分けて、情報の送受信を行う装置である。この無線通信装置１０は、図１に示されるように、デジタル処理回路２０、ベースバンド信号処理回路３０、出力制御回路４０、第１周波数帯変復調回路５０、第２周波数帯変復調回路６０、２つの増幅器７０Ａ，７０Ｂ、及び３つの切り替えスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３、及びアンテナ９０を備えている。

デジタル処理回路２０は、無線通信装置１０が情報を送信する際に、例えば外部機器１０２によって生成されたデジタル情報に基づいて、一定のレートのデジタル信号ＤＳを生成する。そして、生成したデジタル信号ＤＳを、ベースバンド信号処理回路３０へ出力する。

一方、デジタル処理回路２０は、無線通信装置１０が情報を受信する際に、ベースバンド信号処理回路３０から出力されたデジタル信号ＤＳを受信する。そして、受信したデジタル信号ＤＳから、受信したデジタル情報を抽出し、例えば外部機器１０２へ出力する。

また、デジタル処理回路２０は、送受信する情報に応じて、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３等の切り替えを行うための切り替え信号ＣＳ１，ＣＳ２を出力するとともに、送信する情報に対する増幅率を制御するための出力制御信号ＯＳを出力する。

図２は、デジタル処理回路２０のブロック図である。図２に示されるように、デジタル処理回路２０は、メイン処理部２１、出力制御指示部２２、受信パケットエラーカウンタ２３、無線切り替え部２４、外部インタフェース２５、及び通信インタフェース２６を有している。

外部インタフェース２５には、ポートＰ５を介して、入力装置１０１が接続されている。また、ポートＰ６を介して、外部機器１０２が接続されている。外部インタフェース２５は、ユーザによって入力装置１０１へ入力された指令を、メイン処理部２１へ通知する。また、外部インタフェース２５は、メイン処理部２１から出力された受信情報を、外部機器１０２へ出力するとともに、外部機器１０２から出力された送信情報を、メイン処理部２１へ出力する。

通信インタフェース２６には、ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を介して、出力制御回路４０、ベースバンド信号処理回路３０、切り替えスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が接続されている。通信インタフェース２６は、出力制御指示部２２から出力される出力制御信号ＯＳを出力制御回路４０へ出力するとともに、無線切り替え部２４から出力される切り替え信号ＣＳ１を、ベースバンド信号処理回路３０、及び切り替えスイッチＳＷ１，ＳＷ２へ出力する。

また、通信インタフェース２６は、メイン処理部２１、或いはベースバンド信号処理回路３０から出力されたデジタル信号ＤＳを受信する。そして、デジタル信号ＤＳのパケットごとに、受信エラーをチェックし、チェック結果を受信パケットエラーカウンタ２３に出力する。同時に、受信したデジタル信号ＤＳをそれぞれ、ベースバンド信号処理回路３０、或いはメイン処理部２１へ出力する。

更に、通信インタフェース２６は、ベースバンド信号処理回路３０へ、デジタル信号ＤＳを出力する際にハイレベルとなる切り替え信号ＣＳ２を、切り替えスイッチＳＷ３に出力する。

メイン処理部２１は、外部機器１０２から出力された送信情報を受信すると、例えば入力装置１０１からの入力信号に基づいて、第１周波数帯を利用した通信を行うか、第２周波数帯を利用した通信を行うかを決定する。そして、決定した周波数帯に対応するデジタル信号ＤＳを生成し、このデジタル信号ＤＳを、通信インタフェース２６へ出力する。

図３は、第１周波数帯を利用する通信を行う際に生成されるデジタル信号ＤＳ１と、第２周波数帯を利用する通信を行う際に生成されるデジタル信号ＤＳ２とを示す図である。メイン処理部２１は、第１周波数帯を利用する通信を行う際には、時間ｔを一単位とする複数のデータＤからなる送信情報に基づくデジタル信号ＤＳ１を生成し出力する。一方、メイン処理部２１は、第２周波数帯を利用する通信を行う際には、送信情報を構成するデータＤに、時間ｔを一単位とする複数のダミーデータＤＤを付加し、ダミーデータＤＤが付加されたデータＤからなる送信情報に基づくデジタル信号ＤＳ２を生成し出力する。

また、メイン処理部２１は、通信インタフェース２６を介して受信したデジタル信号ＤＳに含まれる受信情報を抽出する。例えば、メイン処理部２１は、受信したデジタル信号が、第１周波数帯に対応するデジタル信号ＤＳ１であった場合は、デジタル信号ＤＳ１に含まれるデータＤに基づいて受信情報を抽出する。そして、抽出した受信情報を、外部インタフェース２５へ出力する。一方、メイン処理部２１は、受信したデジタル信号が、第２周波数帯に対応するデジタル信号ＤＳ２であった場合は、デジタル信号ＤＳ２からダミーデータＤＤを除去する。次に、ダミーデータが除去されたデジタル信号ＤＳに含まれるデータＤに基づいて受信情報を抽出する。そして、抽出した受信情報を、外部インタフェース２５へ出力する。これにより、受信情報は、外部インタフェース２５のポートＰ６を介して、外部機器１０２へ出力される。

また、メイン処理部２１は、送信情報に応じて、第１周波数帯域及び第２周波数帯域のいずれの帯域を使用するかを決定する。そして、決定した結果に基づいて、無線切り替え部２４に対して、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切り替えを指示する。

無線切り替え部２４は、メイン処理部２１からの指示を受けると、当該指示に応じた切り替え信号ＣＳ１を生成する。この切り替え信号ＣＳ１は、第１周波数帯域が使用される場合にハイレベルとなり、第２周波数帯域が使用される場合にローレベルとなる信号である。

無線切り替え部２４は、生成した切り替え信号ＣＳ１を、通信インタフェース２６へ出力する。これにより、切り替え信号ＣＳ１は、通信インタフェース２６のポートＰ３を介して、ベースバンド信号処理回路３０、及び切り替えスイッチＳＷ１，ＳＷ２へ出力される。

受信パケットエラーカウンタ２３は、通信インタフェース２６から出力される受信エラーのチェック結果を受信し、パケットエラーが生じたと判断された回数をカウントする。そして、パケットエラーが生じたと判断された回数を、エラー回数として、出力制御指示部２２へ通知する。

出力制御指示部２２は、エラー回数が通知されると、当該エラー回数に応じて増幅器７０Ａ，７０Ｂでの増幅率を決定する。そして、決定した増幅率に応じた出力制御信号ＯＳを、通信インタフェース２６へ出力する。これにより、出力制御信号ＯＳは、通信インタフェース２６のポートＰ１を介して、出力制御回路４０へ出力される。

図１に戻り、ベースバンド信号処理回路３０は、デジタル信号ＤＳが入力されると、デジタル信号ＤＳを変換してベースバンド信号ＢＳを生成する。そして、このベースバンド信号ＢＳを、第１周波数帯変復調回路５０、或いは第２周波数帯変復調回路６０へ出力する。

また、ベースバンド信号処理回路３０は、ベースバンド信号ＢＳが入力されると、ベースバンド信号ＢＳを変換してデジタル信号ＤＳを生成する。そして、このデジタル信号ＤＳを、デジタル処理回路２０へ出力する。

図４は、ベースバンド信号処理回路３０のブロック図である。図４に示されるように、ベースバンド信号処理回路３０は、ＡＤ変換器３１、ＤＡ変換器３２、４つの切り替えスイッチＳＷ４〜ＳＷ７、４つの低域通過フィルタ３３〜３６を有している。

切り替えスイッチＳＷ４，ＳＷ５は、デジタル処理回路２０から出力される切り替え信号ＣＳ１に応じて動作する。切り替えスイッチＳＷ４，ＳＷ５では、例えば、切り替え信号ＣＳ１がハイレベルのときに、低域通過フィルタ３３が接続される接点が選択され、切り替え信号ＣＳ１がローレベルのときに、低域通過フィルタ３４が接続される接点が選択される。これにより、選択された接点に接続される低域通過フィルタが通信回路に組み込まれる。

低域通過フィルタ３３は、第１周波数帯の電波が復調されることにより生成されたベースバンド信号ＢＳ１から、高周波成分を除去し、狭帯域のベースバンド信号ＢＳ１を生成する。また、低域通過フィルタ３４は、第２周波数帯の電波が復調されることにより生成されたベースバンド信号ＢＳ２から、高周波成分を除去し、狭帯域のベースバンド信号ＢＳ２を生成する。

ＡＤ変換器３１は、高周波成分が除去されたベースバンド信号ＢＳを、デジタル信号ＤＳに変換する。そして、デジタル信号ＤＳを、デジタル処理回路２０へ出力する。

ＤＡ変換器３２は、デジタル処理回路２０から出力されるデジタル信号ＤＳを、ベースバンド信号ＢＳに変換する。そして、ベースバンド信号ＢＳを、スイッチＳＷ７へ出力する。

切り替えスイッチＳＷ６，ＳＷ７は、デジタル処理回路２０から出力される切り替え信号ＣＳ１に応じて動作する。切り替えスイッチＳＷ６，ＳＷ７では、例えば、切り替え信号ＣＳ１がハイレベルのときに、低域通過フィルタ３５側が接続される接点が選択され、切り替え信号ＣＳ１がローレベルのときに、低域通過フィルタ３６が接続される接点が選択される。これにより、選択された接点に接続される低域通過フィルタが通信回路に組み込まれる。

低域通過フィルタ３５は、デジタル信号ＤＳ１が変換されることにより生成されたベースバンド信号ＢＳ１から、高周波成分を除去する。これにより、狭帯域のベースバンド信号ＢＳ１が生成される。

低域通過フィルタ３６は、デジタル信号ＤＳ２が変換されることにより生成されたベースバンド信号ＢＳ２から、高周波成分を除去する。これにより、狭帯域のベースバンド信号ＢＳ２が生成される。

図１に戻り、第１周波数帯変復調回路５０は、ベースバンド信号処理回路３０から出力されるベースバンド信号ＢＳ１を変調して、周波数が第１周波数と等価な高周波信号ＨＳ１を生成する。そして、この高周波信号ＨＳ１を切り替えスイッチＳＷ２等を介して、増幅器７０Ａに出力する。

また、第１周波数帯変復調回路５０は、切り替えスイッチＳＷ２を介して入力される高周波信号ＨＳ１を復調して、ベースバンド信号ＢＳ１を生成する。そして、このベースバンド信号ＢＳ１を、切り替えスイッチＳＷ１を介して、ベースバンド信号処理回路３０へ出力する。

図５は、第１周波数帯変復調回路５０のブロック図である。図５に示されるように、第１周波数帯変復調回路５０は、第１周波数帯復調器５１、第１周波数帯変調器５２、３つの帯域通過フィルタ５３，５４，５５、２つの混合器５６，５７、及び局部発信器５８を有している。

帯域通過フィルタ５４は、アンテナ９０によって受信された第１周波数の高周波信号ＨＳ１が入力されると、高周波信号ＨＳ１から不要な周波数成分を除去する。これにより、狭帯域の高周波信号ＨＳ１が生成される。

局部発信器５８は、所定の周波数の局部周波信号ＬＧ１を出力する。

混合器５６は、帯域通過フィルタ５４を通過した高周波信号ＨＳ１と、局部周波信号ＬＧ１とを混合し、中間周波数信号ＭＳ１を生成する。そして、生成した中間周波数信号ＭＳ１を、帯域通過フィルタ５３へ出力する。

帯域通過フィルタ５３は、混合器５６から出力された中間周波数信号ＭＳ１が入力されると、中間周波数信号ＭＳ１から不要な周波数成分を除去する。これにより、狭帯域の中間周波数信号ＭＳ１が生成される。

第１周波数帯復調器５１は、帯域通過フィルタ５３から出力された中間周波数信号ＭＳ１を、第１周波数帯に対応したシンボルレートで復調し、ベースバンド信号ＢＳ１を生成する。そして、このベースバンド信号ＢＳ１を、ベースバンド信号処理回路３０へ出力する。

第１周波数帯変調器５２は、ベースバンド信号処理回路３０で生成されたベースバンド信号ＢＳ１を、第１周波数帯に対応したシンボルレートで変調し、中間周波数信号ＭＳ１を生成する。そして、この中間周波数信号ＭＳ１を、混合器５７へ出力する。

混合器５７は、第１周波数帯変調器５２から出力された中間周波数信号ＭＳ１と、局部周波信号ＬＧ１とを混合し、高周波信号ＨＳ１を生成する。そして、生成した高周波信号ＨＳ１を、帯域通過フィルタ５５へ出力する。

帯域通過フィルタ５５は、混合器５７から出力された高周波信号ＨＳ１が入力されると、高周波信号ＨＳ１から不要な周波数成分を除去する。これにより、狭帯域の高周波信号ＨＳ１が生成される。この高周波信号ＨＳ１は、スイッチＳＷ２、増幅器７０Ａを介して、アンテナ９０に出力される。

図１に戻り、第２周波数帯変復調回路６０は、ベースバンド信号処理回路３０から出力されるベースバンド信号ＢＳ２を変調して、周波数が第２周波数の高周波信号ＨＳ２を生成する。そして、この高周波信号ＨＳ２を切り替えスイッチＳＷ２等を介して、増幅器７０Ａに出力する。

また、第２周波数帯変復調回路６０は、切り替えスイッチＳＷ２を介して入力される高周波信号ＨＳ２を復調して、ベースバンド信号ＢＳ２を生成する。そして、このベースバンド信号ＢＳ２を、切り替えスイッチＳＷ１を介して、ベースバンド信号処理回路３０へ出力する。

図６は、第２周波数帯変復調回路６０のブロック図である。図６に示されるように、第２周波数帯変復調回路６０は、第２周波数帯復調器６１、第２周波数帯変調器６２、３つの帯域通過フィルタ６３，６４，６５、２つの混合器６６，６７、及び局部発信器６８を有している。

帯域通過フィルタ６４は、アンテナ９０によって受信された第２周波数の高周波信号ＨＳ２が入力されると、高周波信号ＨＳ２から不要な周波数成分を除去する。これにより、狭帯域の高周波信号ＨＳ２が生成される。

局部発信器６８は、所定の周波数の局部周波信号ＬＧ２を出力する。

混合器６６は、帯域通過フィルタ６４を通過した高周波信号ＨＳ２と、局部周波信号ＬＧ２とを混合し、中間周波数信号ＭＳ２を生成する。そして、生成した中間周波数信号ＭＳ２を、帯域通過フィルタ６３へ出力する。

帯域通過フィルタ６３は、混合器６６から出力された中間周波数信号ＭＳ２が入力されると、中間周波数信号ＭＳ２から不要な周波数成分を除去する。これにより、狭帯域の中間周波数信号ＭＳ２が生成される。

第２周波数帯復調器６１は、帯域通過フィルタ６３から出力された中間周波数信号ＭＳ２を、第２周波数帯に対応したシンボルレートで復調し、ベースバンド信号ＢＳ２を生成する。そして、このベースバンド信号ＢＳ２を、ベースバンド信号処理回路３０へ出力する。

第２周波数帯変調器６２は、ベースバンド信号処理回路３０で生成されたベースバンド信号ＢＳ２を、第２周波数帯に対応したシンボルレートで変調し、中間周波数信号ＭＳ２を生成する。そして、この中間周波数信号ＭＳ２を、混合器６７へ出力する。

混合器６７は、第２周波数帯変調器６２から出力された中間周波数信号ＭＳ２と、局部周波信号ＬＧ２とを混合し、高周波信号ＨＳ２を生成する。そして、生成した高周波信号ＨＳ２を、帯域通過フィルタ６５へ出力する。

帯域通過フィルタ６５は、混合器６７から出力された高周波信号ＨＳ２が入力されると、高周波信号ＨＳ２から不要な周波数成分を除去する。これにより、狭帯域の高周波信号ＨＳ２が生成される。この高周波信号ＨＳ２は、切り替えスイッチＳＷ２、増幅器７０Ａを介して、アンテナ９０に出力される。

図１に戻り、切り替えスイッチＳＷ１，ＳＷ２は、デジタル処理回路２０から出力される切り替え信号ＣＳ１に応じて動作する。切り替えスイッチＳＷ１，ＳＷ２では、例えば、切り替え信号ＣＳ１がハイレベルのときに、第１周波数帯変復調回路５０が接続される接点が選択され、切り替え信号ＣＳ１がローレベルのときに、第２周波数帯変復調回路６０が接続される接点が選択される。これにより、選択された接点に接続される周波数帯変復調回路が通信回路に組み込まれる。

出力制御回路４０は、デジタル処理回路２０から出力される出力制御信号ＯＳに基づいて、増幅器７０Ａ，７０Ｂの増幅率を設定する。

増幅器７０Ａは、第１周波数帯変復調回路５０、或いは第２周波数帯変復調回路６０から出力された高周波信号ＨＳを、出力制御回路４０に設定された倍率で増幅して、切り替えスイッチＳＷ３を介して、アンテナ９０へ出力する。

増幅器７０Ｂは、アンテナ９０が受信した高周波信号ＨＳを、出力制御回路４０に設定された倍率で増幅して、切り替えスイッチＳＷ２を介して、第１周波数帯変復調回路５０、或いは第２周波数帯変復調回路６０へ出力する。

切り替えスイッチＳＷ３は、デジタル処理回路２０から出力される切り替え信号ＣＳ２に応じて動作する。切り替えスイッチＳＷ３では、例えば、切り替え信号ＣＳ２がハイレベルのときに、増幅器７０Ａが接続される接点が選択され、切り替え信号ＣＳ２がローレベルのときに、増幅器７０Ｂが接続される接点が選択される。これにより、情報を送信する際に、増幅器７０Ａがアンテナ９０に接続され、情報を受信する際に、増幅器７０Ｂがアンテナ９０に接続される。

《送信処理》
次に、上述した無線通信装置１０による情報の送信処理について、図７を参照しつつ説明する。図７は、送信処理の手順を示すフローチャートである。この送信処理は、デジタル処理回路２０のメイン処理部２１が、入力装置１０１からのトリガ信号を受信することにより開始される。また、前提として、トリガ信号を受けて、デジタル処理回路２０の通信インタフェース２６から出力される切り替え信号ＣＳ２はハイレベルとなっているものとする。このとき、アンテナ９０は、増幅器７０Ａに接続された状態となっている。

無線通信装置１０では、デジタル処理回路２０が、外部機器１０２から送信情報を受信すると、メイン処理部２１によって、送信情報に基づく一群のデータＤが生成される（ステップＳ２０１）。

ユーザによって、第１周波数帯域を使用することが決定され、切り替え信号ＣＳ１，ＣＳ２がハイレベルになっている場合には（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、デジタル処理回路２０によって、データＤに基づくデジタル信号ＤＳ１が生成され出力される（ステップＳ２０３）。なお、切り替え信号ＣＳ１，ＣＳ２がハイレベルになっている場合には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２によって、第１周波数帯変復調回路５０が送信ラインに接続された状態になっている。

デジタル信号ＤＳ１が出力されると、ベースバンド信号処理回路３０により、デジタル信号ＤＳ１が、狭帯域のベースバンド信号ＢＳ１に変換される（ステップＳ２０４）。このベースバンド信号ＢＳ１は、第１周波数帯変復調回路５０により変調されることで、第１周波数帯の高周波信号ＨＳ１に変換され出力される（ステップＳ２０５）。

一方、ユーザによって、第２周波数帯域を使用することが決定され、切り替え信号ＣＳ１，ＣＳ２がローレベルになっている場合には（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、デジタル処理回路２０によって、データＤにダミーデータＤＤが付加される。そして、ダミーデータＤＤが付加されたデータＤに基づくデジタル信号ＤＳ２が生成され出力される（ステップＳ２０６）。なお、切り替え信号ＣＳ１，ＣＳ２がローレベルになっている場合には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２によって、第２周波数帯変復調回路６０が送信ラインに接続された状態になっている。

デジタル信号ＤＳ２が出力されると、ベースバンド信号処理回路３０によって、デジタル信号ＤＳ２が、狭帯域のベースバンド信号ＢＳ２に変換される（ステップＳ２０７）。狭帯域のベースバンド信号ＢＳ２は、第２周波数帯変復調回路６０によって変調されることで、第２周波数帯の高周波信号ＨＳ２に変換され出力される（ステップＳ２０８）。

高周波信号ＨＳは、増幅器７０Ａによって、出力制御回路４０によって設定された倍率で増幅される（ステップＳ２０９）。増幅された高周波信号ＨＳは、アンテナ９０から外部へ出力される（ステップＳ２１０）。

《受信処理》
次に、上述した無線通信装置１０による情報の受信処理について、図８を参照しつつ説明する。図８は、受信処理の手順を示すフローチャートである。この受信処理は、上述した送信処理が実行されているとき以外に実行される。また、前提として、デジタル処理回路２０の通信インタフェース２６からの切り替え信号ＣＳ２はローレベルとなっているものとする。このとき、アンテナ９０は、増幅器７０Ｂに接続された状態となっている。

情報が受信されない間は（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、無線通信装置１０の各部は、動作を停止し待機する。一方、アンテナ９０によって、高周波信号ＨＳが受信されると（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、この高周波信号ＨＳは、増幅器７０Ｂによって増幅される（ステップＳ３０２）。

ユーザによって、第１周波数帯を使用することが決定され、切り替え信号ＣＳ１，ＣＳ２がハイレベルになっている場合には（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、増幅された高周波信号ＨＳは、第１周波数帯変復調回路５０によって復調されることで、ベースバンド信号ＢＳ１に変換され出力される（ステップＳ３０４）。

次に、このベースバンド信号ＢＳ１は、ベースバンド信号処理回路３０によって、デジタル信号ＤＳに変換された後（ステップＳ３０５）、デジタル処理回路２０によって、受信情報が抽出される（ステップＳ３０６）。

一方、ユーザによって、第２周波数帯を使用することが決定され、切り替え信号ＣＳ１，ＣＳ２がローレベルになっている場合には（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、増幅された高周波信号ＨＳは、第２周波数帯変復調回路６０によって復調されることで、ベースバンド信号ＢＳ２に変換され出力される（ステップＳ３０７）。

次に、このベースバンド信号ＢＳ２は、ベースバンド信号処理回路３０によってデジタル信号ＤＳに変換される（ステップＳ３０８）。そして、デジタル処理回路２０によって、ダミーデータＤＤが除去された後（ステップＳ３０９）、受信情報が抽出される（ステップＳ３１０）

デジタル信号ＤＳから抽出された受信情報は、デジタル処理回路２０によって、外部機器１０２に出力される（ステップＳ３１１）。

《周波数帯域の切替処理》
次に、上述した無線通信装置１０における周波数帯域の切替処理について、図９を参照しつつ説明する。図９は、切換処理の手順を示すフローチャートである。この周波数帯域の切替処理は、ユーザによって入力装置１０１が操作され、通信帯域として、第１周波数帯或いは第２周波数帯域が選択されると実行される。

ユーザが入力装置１０１を操作して、第１周波数帯或いは第２周波数帯域を選択すると、いずれかの周波数帯域が選択されたことを示すトリガ信号がＯＮ状態（ハイレベル）になる（ステップＳ４０１：Ｙｅｓ）。

ユーザが選択した周波数帯域が第１周波数帯域である場合には（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）、メイン処理部２１は、無線切り替え部２４に、第１周波数帯域の選択を指示する（ステップＳ４０４）。無線切り替え部２４は、この指示を受けて、切り替え信号ＣＳ１をハイレベルにする。これにより、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が動作し、第１周波数帯変復調回路５０が通信回路に組み込まれる。

一方、ユーザが選択した周波数帯域が第２周波数帯域である場合には（ステップＳ４０２：Ｎｏ）、メイン処理部２１は、無線切り替え部２４に、第２周波数帯域の選択を指示する（ステップＳ４０５）。無線切り替え部２４は、この指示を受けて、切り替え信号ＣＳ１をローレベルにする。これにより、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が動作し、第２周波数帯変復調回路６０が通信回路に組み込まれる。

以降、無線通信装置１０では、ステップＳ４０１〜Ｓ４０５までの処理が繰り返し実行される。

次に、上述した無線通信装置１０の増幅器７０Ａ，７０Ｂの増幅率を設定するための処理について、図１０を参照しつつ説明する。図１０は、増幅率設定処理の手順を示すフローチャートである。この増幅率設定処理は、通信インタフェース２６が起動されると開始される。

無線通信装置１０が起動されると、受信パケットエラーカウンタ２３のカウンタ値ｎがリセットされる（ステップＳ５０１）。次に、通信インタフェース２６によって、情報（パケット）が受信されると（ステップＳ５０２：Ｙｅｓ）、受信したパケットについて受信エラーが発生したか否かが判断される（ステップＳ５０３）。

パケットエラーが発生していないと判断された場合には（ステップＳ５０３：Ｎｏ）、ステップＳ５０２の処理が再度実行される。一方、パケットエラーが発生したと判断された場合には（ステップＳ５０３：Ｙｅｓ）、受信パケットエラーカウンタ２３のカウンタ値ｎがインクリメントされる（ステップＳ５０４）。

次に、受信パケットエラーカウンタ２３のカウンタ値ｎが規定値を越えたか否かが判断される（ステップＳ５０５）。カウンタ値ｎが規定値以下であると判断された場合は（ステップＳ５０５：Ｎｏ）、再度ステップＳ５０２の処理が実行される。

一方、カウンタ値ｎが規定値より大きいと判断された場合は（ステップＳ５０５：Ｙｅｓ）、出力制御指示部２２によって、増幅器７０Ａ，７０Ｂの増幅率が、カウンタ値ｎに基づいて決定される（Ｓ５０６）。そして、出力制御指示部２２によって、増幅器７０Ａ，７０Ｂの増幅率が、カウンタ値ｎに基づいて決定された増幅率に設定される（ステップＳ５０７）。

以降、無線通信装置１０では、ステップＳ５０１〜Ｓ５０７までの処理が繰り返し実行される。

次に、無線通信装置１０の用途の一例を説明する。図１１は、無線通信装置１０の用途を模式的に示す図である。無線通信装置１０と同等の構成を有する無線通信装置１０Ａと無線通信装置１０Ｂは、第１周波帯域の電波と、第２周波数帯域の電波とを用いて通信を行うデュアルバンド無線通信装置である。

無線通信装置１０Ａは、例えば、他の無線通信装置１０Ｂや、制御機器等と通信を行う場合は、第２周波数帯(９５０ＭＨｚ帯)の電波を用いた通信を行う。また、例えば、インターネット１０３に無線接続し通信を行う場合は、第１周波数帯（２.４ＧＨｚ帯）の電波を用いた通信を行う。

第１周波数帯（２.４ＧＨｚ帯）の電波を用いた通信は、ＩＥＥＥ.８０２.１１規格によって標準化されている。また、第２周波数帯(９５０ＭＨｚ帯)の電波を用いた通信と比べて、周波数帯の占有帯域幅が広く、高速通信に適している。しかし、ＩＳＭ帯と重なり干渉の影響を受けやすい。また、周波数が高いため、伝播による減衰が大きく、通信範囲が狭い。

一方、第２周波数帯(９５０ＭＨｚ帯)の電波を用いた通信は、第１周波数帯（２.４ＧＨｚ帯）の電波を用いた通信と比べて、伝播による減衰が小さいため、通信範囲が広い。また、回折による電波の回り込みも期待できる。しかし、周波数帯の占有帯域幅が狭く、高速通信に適していない。

無線通信装置１０Ａ及び無線通信装置１０Ｂは、第一周波数帯（２.４ＧＨｚ帯）の電波を用いた通信と、第２周波数帯(９５０ＭＨｚ帯)の電波を用いた通信とを、目的に応じて使いわけることができる。

以上説明したように、本実施形態では、第２周波数帯域を用いた通信が実行される際に、送信情報を構成するデータＤにダミーデータＤＤが付加される。このため、送信情報に基づいて生成されるデジタル信号のビットレートが、通信に使用する周波数帯域にかかわらず、一定になる。これにより、パケットエラー率を指標とした高周波信号に対する増幅率を変更することで、無線通信装置１０における消費電力を低減することが可能となる。また、状況に応じて通信に使用する周波数帯域を選択することによる通信性能の向上と消費電力の低減が可能となる。

また、上記実施形態では、データＤと、データＤに付加されたダミーデータＤＤは、ともに時間的な大きさがｔである。このため、デジタル信号ＤＳ１のビットレートと、デジタル信号ＤＳ２のビットレートとは等しい。ダミーデータの数は、第２周波数帯に規定される占有帯域幅と関係がある。例えば、ダミーデータの数が多くなるほど、占有帯域幅は小さくなる。

ダミーデータの数が多いほど占有帯域幅が小さくなるのは、データＤと、このデータＤに付加されたダミーデータＤＤとのまとまりが仮想的な１つのデータとして扱われるためである。仮想的な１つのデータに基づくデジタル信号は、ベースバンド信号処理回路３０によって、ビットレートの低いベースバンド信号に変換され、第１周波数帯変復調回路５０、或いは第２周波数帯変復調回路６０によって、低いシンボルレートで変調される。なお、データＤに付加されるダミーデータＤＤの数は、第２周波数帯域での占有周波数帯域幅によって決定される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態によって限定されるものではない。例えば、本実施形態では、第１周波数帯は２.４ＧＨｚ帯とし、第２周波数帯は９５０ＭＨｚ帯とした。これに限らず、第１周波数帯域の占有周波数帯域幅よりも、第２周波数帯域の占有周波数帯域幅の方が小さければ、各周波数帯域を用いた通信に使用される電波の周波数は限定されない。

また、本実施形態では、通信に用いられた周波数帯域にかかわらず、情報の送信時には、高周波信号ＨＳが、増幅器７０Ａによって増幅され、情報の受信時には増幅器７０Ｂによって、高周波信号ＨＳが増幅された。これに限らず、無線通信装置１０は、使用する周波数帯域に応じた増幅器を備えていてもよい。これにより、使用する周波数帯域に応じた増幅率で、高周波信号を増幅することが可能となる。

また、通信に使用する周波数帯域を切り替えるためのトリガ信号は、入力装置１０１から出力される信号に限定されない。例えば、ユーザによって特定の操作が行われたときや、受信パケットエラーカウンタ２３のパケットエラー数が規定値を超えた場合に、通信に使用する周波数帯域を切り替えることとしてもよい。

また、本実施形態では、増幅器７０Ａ，７０Ｂの増幅率を同時に設定した。これに限らず、増幅器７０Ａ，７０Ｂの増幅率を別々に設定してもよい。

また、本実施形態では、情報の送信時と受信時でアンテナ９０を共通に使用した。これに限らず、無線通信装置１０は、情報を送信するためのアンテナと、情報を受信するためのアンテナとを別々に備えていてもよい。この場合、切り替えスイッチＳＷ３が不要になる。

また、本実施形態では、第１周波数帯変復調回路５０、及び第２周波数帯変復調回路６０が、帯域通過フィルタを備えていることとした。これに限らず、第１周波数帯変復調回路５０、及び第２周波数帯変復調回路６０は、不要な周波数成分を除去するための低域通過フィルタなどを有していてもよい。

また、本実施形態では、ベースバンド信号処理回路３０が、低域通過フィルタを備えていることとした。これに限らず、ベースバンド信号処理回路３０は、不要な周波数成分を除去するための帯域通過フィルタなどを有していてもよい。

また、本実施形態では、無線通信装置１０が、１つのアンテナ９０を備えていることとした。これに限らず、無線通信装置１０は、第１周波数帯と第２周波数帯それぞれに対応したアンテナを備えていてもよい。以下、無線通信装置１０の変形例について説明する。

《変形例》
図１２は、変形例に係るアンテナユニット９０Ａを概略的に示す図である。図１２に示されるように、アンテナユニット９０Ａは、第１アンテナ９１と、第２アンテナ９２と、第１アンテナ９１と第２アンテナ９２とを接続する接続スイッチ９３と、無線切り替えスイッチ９４とを有している。

第１アンテナ９１の長さは、第１周波数帯域の電波の波長の１／２或いは１／４の大きさになるように規定されている。そして、第２アンテナ９２の長さは、第１アンテナ９１と第２アンテナ９２とが接続されたときの長さが、第２周波数帯域の電波の波長の１／２或いは１／４の大きさになるように規定されている。

接続スイッチ９３は、例えば、通信周波数帯域として第１周波数帯域が選択され、切り替え信号ＣＳ１がハイレベルとなったきに、第１アンテナ９１と、第２アンテナ９２とを電気的に絶縁する。同時に、切り替えスイッチ９４は、第１アンテナ９１が接続される接点を選択する。これにより、第１アンテナ９１のみが、増幅器７０Ａ、或いは増幅器７０Ｂに接続される。

一方、接続スイッチ９３は、例えば、通信周波数帯域として第２周波数帯域が選択され、切り替え信号ＣＳ１がローレベルとなったきに、第１アンテナ９１と、第２アンテナ９２とを電気的に接続する。これにより、第１アンテナ９１と第２アンテナ９２とが直列に接続される。同時に、切り替えスイッチ９４は、第２アンテナ９２が接続される接点を選択する。これにより、相互に直列接続された第１アンテナ９１と第２アンテナ９２とが、増幅器７０Ａ、或いは増幅器７０Ｂに接続される。

上記変形例によれば、通信周波数帯域として第１周波数帯域が選択された場合には、第１周波数帯域の電波の波長に応じた長さの第１アンテナ９１を介して、情報の送受信が実行される。また、通信周波数帯域として第２周波数帯域が選択された場合には、第１アンテナ９１と第２アンテナ９２とが接続されることによって、第１アンテナ９１と第２アンテナ９２とからなるアンテナが構成される。そして、当該アンテナを介して、情報の送受信が実行される。したがって、第１周波数帯を用いた通信と、第２周波数帯を用いた通信の双方で、精度良く情報の送受信を行うことが可能となる。また、周波数帯域に応じた２つのアンテナを備える無線通信装置に比べて、装置が小型になる。

また、図１３に示されるように、第１アンテナ９１のみを、通信回路に接続し、使用する周波数帯域に応じて、第１アンテナ９１に第２アンテナ９２を接続するようにしてもよい。

また、上記実施形態、及び変形例では、無線通信装置１０を構成する各ユニットがハードウエアで構成されている場合について説明したが、これに限らず、無線通信装置１０の一部、又は全部をマイクロコンピュータを用いて構成してもよい。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

本発明の無線通信装置は、用途に応じて第１の周波数帯域を用いた通信と、第２の周波数帯域を用いた通信とを選択し、実行するのに適している。

１０ 無線通信装置
１０Ａ 無線通信装置
１０Ｂ 無線通信装置
２０ デジタル処理回路
２１ メイン処理部
２２ 出力制御指示部
２３ 受信パケットエラーカウンタ
２４ 無線切り替え部
２５ 外部インタフェース
２６ 通信インタフェース
３０ ベースバンド信号処理回路
３１ ＡＤ変換器
３２ ＤＡ変換器
３３〜３６ 低域通過フィルタ
４０ 出力制御回路
５０ 第１周波数帯変復調回路
５１ 第１周波数帯復調器
５２ 第１周波数帯変調器
５３〜５５ 帯域通過フィルタ
５６，５７ 混合器
５８ 局部発信器
６０ 第２周波数帯変復調回路
６１ 第２周波数帯復調器
６２ 第２周波数帯変調器
６３〜６５ 帯域通過フィルタ
６６，６７ 混合器
６８ 局部発信器
７０Ａ，７０Ｂ 増幅器
９０ アンテナ
９０Ａ アンテナユニット
９１ 第１アンテナ
９２ 第２アンテナ
９３ 接続スイッチ
９４ スイッチ
１０１ 入力装置
１０２ 外部機器
１０３ インターネット
ＢＳ ベースバンド信号
ＢＳ１ ベースバンド信号
ＢＳ２ ベースバンド信号
ＣＳ１ 信号
ＣＳ２ 信号
Ｄ データ
ＤＤ ダミーデータ
ＤＳ デジタル信号
ＤＳ１ デジタル信号
ＤＳ２ デジタル信号
ＨＳ 高周波信号
ＨＳ１ 高周波信号
ＨＳ２ 高周波信号
ＬＧ１ 局部周波信号
ＬＧ２ 局部周波信号
ＭＳ１ 中間周波数信号
ＭＳ２ 中間周波数信号
ＯＳ 出力制御信号
Ｐ１〜Ｐ５ ポート
ＳＷ１〜ＳＷ７ スイッチ

Claims (9)

1. 第１周波数帯の電波と、前記第１周波数帯の電波の周波数よりも、占有周波数帯域幅が小さい第２周波数帯の電波とを選択的に用いて、情報の送受信を行う無線通信装置であって、
   前記第１周波数帯の電波を用いて前記情報を送信する際に、前記第１周波数帯の占有帯域幅に応じたシンボルレートで変調を行うために、規定されたビットレートで、第１のデジタル信号を生成する第１デジタル信号生成手段と、
   前記第２周波数帯の電波を用いて前記情報を送信する際に、データビットにダミーデータを付加し単位データとする付加手段と、
   前記ダミーデータが付加された前記単位データに基づいて、前記第１のデジタル信号とビットレートが等しい第２のデジタル信号を生成する第２デジタル信号生成手段と、
   前記第１のデジタル信号又は前記第２のデジタル信号に基づいて、高周波信号を生成する高周波信号生成手段と、
   を備える無線通信装置。
2. 前記第２周波数帯の電波を用いて送信された高周波信号を受信する受信手段と、
   前記受信手段によって受信された高周波信号を、前記第２のデジタル信号に変換する変換手段と、
   前記第２のデジタル信号から前記ダミーデータを除去する除去手段と、
   前記ダミーデータが除去された前記第２のデジタル信号から、前記情報を抽出する抽出手段と、
   を更に備える請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記第１のデジタル信号、又は前記第２のデジタル信号に基づいて生成された高周波信号を増幅する増幅手段と、
   前記情報を受信したときのパケットエラー数をカウントするカウント手段と、
   前記カウント手段によるカウント結果に基づいて、前記増幅手段の増幅率を設定する設定手段と、
   を更に備える請求項１又は２に記載の無線通信装置。
4. 前記第１周波数帯の電波の波長によって長さが規定された第１アンテナと、
   前記第１アンテナと直列接続される第２アンテナと、
   を更に有し、
   前記第１アンテナの長さと、前記第２アンテナの長さとを合わせた長さは、前記第２周波数帯の電波の波長によって規定されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の無線通信装置。
5. ユーザによって入力された指令に応じた信号を出力する入力手段と、
   前記入力手段から出力される信号に応じて、前記第１周波数帯及び前記第２周波数帯のいずれを用いた通信を行うかを決定する周波数帯決定手段と、
   を更に備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載の無線通信装置。
6. 前記第１周波数帯は２．４ＧＨｚ帯であり、前記第２周波数帯は９５０ＭＨｚ帯である請求項１乃至５のいずれか一項に記載の無線通信装置。
7. 局部周波信号を生成する局部周波信号生成手段と、
   前記第１のデジタル信号が変換されることにより生成された中間信号と、前記局部周波信号を混合する第１混合手段を更に備える請求項１乃至６のいずれか一項に記載の無線通信装置。
8. 前記第２のデジタル信号が変換されることにより生成された中間信号と、前記局部周波信号を混合する第２混合手段を更に備える請求項７に記載の無線通信装置。
9. 第１周波数帯の電波と、前記第１周波数帯の電波の周波数よりも、占有周波数帯域幅が小さい第２周波数帯の電波とを選択的に用いて、情報の送受信を行うための無線通信方法であって、
   前記第１周波数帯の電波を用いて前記情報を送信する際に、前記第１周波数帯の占有帯域幅に応じたシンボルレートで変調を行うために、規定されたビットレートで、第１のデジタル信号を生成する工程と、
   前記第２周波数帯の電波を用いて前記情報を送信する際に、データビットにダミーデータを付加し単位データとする工程と、
   前記ダミーデータが付加された前記単位データに基づいて、前記第１のデジタル信号とビットレートが等しい第２のデジタル信号を生成する工程と、
   前記第１のデジタル信号又は前記第２のデジタル信号に基づいて、高周波信号を生成する工程と、
   を含む無線通信方法。

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