JP5225474B2 - 無線装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線装置に関する。

無線LANなど、ランダムアクセス方式を用いて通信を行っている無線装置は、信号がいつ送信されるかわからないため、常時信号を待ち受けている必要がある。通常、信号を受信している期間に比べ、信号を待ち受けている期間が長く、無線装置全体の低消費電力化のためには、待ち受け時の低消費電力化が重要となる。

無線装置の消費電力を削減する方法として、例えばデジタル復調部のなかの同期部の構成を改良する方法が知られている（例えば非特許文献１参照。）。

Milos Krstic, et.al., "Optimized low-power synchronizer design for the IEEE 802.11a standard," ICASSP 2003 pp.333-336.

しかしながら、非特許文献１記載の方法では、無線装置のデジタル復調部の消費電力は削減できるが受信部のアナログ復調部の消費電力は削減できないという問題がある。

アナログ復調部は、待ち受け時も信号受信時と同じ電力を消費するため、無線装置の低消費電力化のためには、アナログ復調部の待ち受け時の低消費電力化が課題となる。

従って、本発明は、待ち受け時の低消費電力化が可能な無線装置の提供を目的とする。

本発明の１実施形態の無線装置は、アンテナで受信した無線信号を増幅し第１増幅信号を生成する第１増幅手段と、前記第１増幅信号の周波数変換を行い、ＩＦ信号を生成する第１周波数変換手段と、を有する第１の受信器と、前記ＩＦ信号からプリアンブルを検出する検出部と、前記無線信号を増幅し、第２増幅信号を生成する第２増幅手段と、前記第２増幅信号を直交復調し、Ｉ信号及びＱ信号を生成する直交復調手段と、を有する第２の受信器と、前記Ｉ信号及び前記Ｑ信号を復調する復調部と、前記検出部がプリアンブルを検出した場合に、前記第１の受信器の動作を停止させるとともに前記第２の受信器を動作させ、待ち受け時に、前記第１の受信器を動作させるとともに前記第２の受信器の動作を停止させる制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明の無線装置によれば、待ち受け時の消費電力低減を達成することができる。

本発明の実施例に係る無線装置１の構成を示すブロック図。 無線装置１が行う無線通信を示す図。 本発明の実施例１に係る無線装置２を示すブロック図。 無線装置２のフィルタの構成を示すブロック図。 無線装置２の局部周波数発生器の他の実施例を示すブロック図。 無線装置２の局部周波数発生器の他の実施例を示すブロック図。 無線装置２のミクサーの具体的な構成を示す図。 本発明の実施例２に係る無線装置３を示すブロック図。 無線装置３の増幅手段を示すブロック図。 本発明の実施例３に係る無線装置４を示すブロック図。

図１は本発明の実施例に係る無線装置１の基本構成を示すブロック図である。

無線装置１は、通信相手が送信した無線信号を受信するアンテナ１１と、受信した無線信号から第１のＩＦ（Intermediate Frequency）信号を生成する第１の受信器１２と、無線信号から第２のＩＦ信号を生成する第２の受信器１３と、第２のＩＦ信号を復調し、データ信号を生成する復調部１４と、第１のＩＦ信号からプリアンブルが含まれるか否かを検出する検出部１５と、各部に電源電圧を供給する電源１７と、第１〜第３のスイッチ１８〜２０と、各スイッチを制御する制御部１６とを備える。ここで、IF信号はZero-IFを含むものとする。

第１の受信器１２は、アンテナ１１が受信した無線信号に信号増幅やダウンコンバージョン等のアナログ信号処理を施し第１のＩＦ信号を生成する。第１の受信器１２は生成した第１のＩＦ信号を復調部１４に出力する。第２の受信器１３は、アンテナ１１が受信した無線信号に信号増幅やダウンコンバージョン等のアナログ信号処理を施し第２のＩＦ信号を生成する。第２の受信器１３は生成した第２のＩＦ信号を復調部１４に出力する。なお、第１の受信器１２は、第２の受信器１３と比べて簡易に構成されている。従って、第１の受信器１２は、第２の受信器１３と比べて消費電力が小さい。

復調部１４は、第１のＩＦ信号が入力された場合は、第１のＩＦ信号を検出部１５に出力する。復調部１４は、第２のＩＦ信号が入力された場合は、第２のＩＦ信号を復調し、データ信号を生成する。復調部１４は、生成したデータ信号を図示しない上位レイヤに出力する。なお、復調部１４は、図示しないが、第１のＩＦ信号が入力されたか第２のＩＦ信号が入力されたか制御部１６の通知にしたがい判断するものとする。

検出部１５は、入力された第１のＩＦ信号からプリアンブルを検出する。具体的にはプリアンブルは既知の信号系列であるため、検出部１５は、予め記憶している信号系列と同じ信号系列が第１のＩＦ信号に含まれるか否かを検出する。予め記憶している信号系列が第１のＩＦ信号に含まれる場合、検出部１５は、プリアンブルを検出した旨を示す検出信号を制御部１６に通知する。

第１のスイッチ１８は、アンテナ１１と、第１、２の受信器１２，１３の間に設けられている。第２のスイッチ１９は、第１，２の受信器１２，１３と、復調部１４の間に設けられている。第３のスイッチ２０は、電源１７と、第１、２の受信器１２，１３の間に設けられている。第１、２のスイッチ１８、１９は、図示しないが制御部１６の指示により、アンテナ１１、復調部１４と接続する受信器を切り替える。第３のスイッチ２０は、図示しないが制御部１６の指示により、電源１７が電源電圧を供給する受信器を切り替える。

電源１７は、復調部１４、検出部１５、制御部１６に電源電圧を供給する。また電源１７は、第３のスイッチ２０を介して接続される受信器に電源電圧を供給する。

制御部１６は、第１〜第３のスイッチ１８〜２０を制御することで、動作する受信器を選択する。制御部１６は、無線信号を待ち受けている待ち受け時には第１の受信器１２を選択し、無線信号を受信している受信時には第２の受信器１３を選択する。

まず、無線装置１が無線信号を待ち受けている時の制御部１６の動作について説明する。

制御部１６は、第１のスイッチ１８が、第１の受信器１２を選択するよう第１のスイッチ１８を制御する。アンテナ１１は、第１の受信器１２に接続される。また、制御部１６は、第２のスイッチ１９が第１の受信器１２を選択するよう第２のスイッチ１９を制御する。復調部１４は、第１の受信器１２に接続される。制御部１６は、第3のスイッチ２０が第１の受信器１２を選択するよう第３のスイッチ２０を制御する。電源１７は、第１の受信器１２が動作するために必要な電源電圧を第１の受信器１２に供給する。

待ち受け時にアンテナ１１が無線信号を受信すると、第１の受信器１２は、アンテナ１１から受け取った無線信号から第１のＩＦ信号を生成する。検出部１５は、第１のＩＦ信号からプリアンブルを検出し、検出信号を制御部１６に通知する。

制御部１６は、検出信号を受け取ると、第１〜第３のスイッチを制御し、信号を受信している受信器を第１の受信器１２から第２の受信器１３に切り替える。これにより、アンテナ１１及び復調部１４は第２の受信器１３に接続される。また、第２の受信器１２に電源電圧が供給され、第１の受信器へは電源電圧が供給されなくなる。制御部１６は、受信器を切り替えた旨を復調部１４に通知する。

制御部１６によって受信器が切り替えられると、復調部１４には、第２のＩＦ信号が入力される。復調部１４は、第２のＩＦ信号を復調し、データ信号を生成する。なお、復調部１４は、第１のＩＦ信号を保持しておき、第２のＩＦ信号を復調するときに、第１のＩＦ信号も復調するようにしてもよい。復調部１４は、第１、第２のＩＦ信号の復調結果からデータ信号を生成することで、より高精度にデータ信号を生成することができる。データ信号は上位レイヤ（図示せず）に入力される。通信相手が送信した信号全ての復調が完了し、待ち受け状態になると、復調部１４は待ち受けになった旨を示す完了信号を制御部１６に通知する。

制御部１６は、復調部１４から完了信号を受け取ると、受信器を第２の受信器１３から第１の受信器１２に切り替える。

図２に無線装置１が行う無線通信を示す。本実施例の無線装置１は、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇなど無線ＬＡＮの通信規格に基づき通信相手とパケット単位で無線通信を行うものとする。図２の例では、無線装置１はパケットＰ１を通信相手から受信すると一定間隔をあけてパケットＰ２を送信する。その後、一定期間経過後、次のパケットＰ３を通信相手から受信する。このように、通信相手とパケットの送受信を行うことで、無線装置１は通信を行っている。無線装置１がパケットを送受信しない一定期間が待ち受け期間となる。

次に、図２にパケットの構成例を示す。図２には、無線装置１が受信するパケットＰ１の構成について示しているが、パケットＰ２，Ｐ３についても同じ構成である。ここでは、無線装置１が送信するパケットＰ２と受信するパケットＰ１，Ｐ３の構成が同じものであるとして説明するが、送信パケットと受信パケットが異なる構成であってもよい。

パケットＰ１は、物理ヘッダと、ＭＡＣフレームとを備える。そして、物理ヘッダは、ＰＬＣＰ（physical layer convergence protocol）プリアンブルとＰＬＣＰヘッダとで構成される。また、ＭＡＣフレームは、８０２．１１ヘッダ、データ、ＦＣＳ（Frame Check Sequence）とで構成される。

図２に示すように、通信相手から到達するのはパケットＰ１のＰＬＣＰプリアンブルの部分である。ＰＬＣＰプリアンブルは、１２サブキャリアの既知系列で構成されるトレーニング信号である。無線装置１は、ＰＬＣＰプリアンブルを受信することで、パケット検出やＡＧＣ（Automatic Gain Control）などを行う。

無線装置１は、パケットに含まれるＰＬＣＰプリアンブルを検出することにより、無線信号検出を行う。パケットは無線信号に変換されて送信される。無線装置１は、ＰＬＣＰプリアンブルに相当する信号系列を無線信号から検出することで、無線信号の受信を検出する。

つまり、図２の待ち受け及びＰＬＣＰプリアンブルに相当する区間では、無線装置１は、第１の受信器１２を動作させる。第１の受信器１２は、ＰＬＣＰプリアンブルに相当する無線信号に対してアナログ信号処理を行い、第１のＩＦ信号を生成する。ＰＬＣＰヘッダ及びＭＡＣフレームに相当する区間では、無線装置１は、第２の受信器１３を動作させる。第２の受信器１２は、ＰＬＣＰヘッダ及びＭＡＣフレームに相当する無線信号に対してアナログ信号処理を行い、第２のＩＦ信号を生成する。

以上のように、本実施例に係る無線装置１は、待ち受け時に消費電力が小さい第１の受信器１２を動作させることで、待ち受け時に消費電力が大きい第２の受信器１３を動作させる場合に比べ、無線装置１の消費電力を削減することができる。

図３は、本発明の実施例１に係る無線装置２の構成を示すブロック図である。なお、図１に示す無線装置１と同じ構成には同一符号を付し、説明を省略する。

無線装置２は、アンテナ１１と、第１の受信器１２２と、検出部１５と、第２の受信器１２３と、復調部１４と、制御部１６と、を備える
第１の受信器１２２は、アンテナ１１で受信した無線信号を増幅し第１増幅信号を生成する第１増幅手段２１と、第１増幅信号の周波数変換を行い、ＩＦ信号を生成する第１周波数変換手段３０と、を少なくとも有している。

第２の受信器１２３は、無線信号を増幅し、第２増幅信号を生成する第２増幅手段２３と、第２増幅信号を直交復調し、Ｉ信号及びＱ信号を生成する直交復調手段２７と、を少なくとも有している。

検出部１５は、第１の受信器１２２が生成するＩＦ信号からプリアンブルを検出する。復調部１４は、第２の受信器１２３が生成するＩ信号及びＱ信号を復調し、データ信号を生成する。

制御部１６は、検出部１５がプリアンブルを検出した場合に、第１の受信器の動作を停止させるとともに第２の受信器を動作させ、Ｉ信号及びＱ信号の復調が完了し待ち受け状態になった場合に、第１の受信器を動作させるとともに第２の受信器の動作を停止させる。

さらに、無線装置２は、第１の受信器１２、第２の受信器１３それぞれに局部発振信号を供給する局部周波数発生器２５、及び第２の受信器１３に供給する局部発振信号の位相を調整する移相器２６を備える。

図３を用いて無線装置２の詳細を説明する。

第１の受信器１２２は、第１増幅手段２１と、ミクサー３０とフィルタ３１とＡＤ変換器３２とを備えている。ミクサー３０とフィルタ３１とＡＤ変換器３２とを含めて後置受信部２４と称する。

第１増幅手段２１は、アンテナ１１で受信した無線信号を増幅し第１増幅信号を生成する。ミクサー３０は、局部周波数発生器２５が出力する局部発振信号を用いて第１増幅信号の周波数を変換し、ＩＦ信号を生成する。フィルタ３１は、ＩＦ信号に含まれる所望帯域外の信号を抑制し、アナログＩＦ信号を生成する。ＡＤ変換器３２は、アナログＩＦ信号をデジタルＩＦ信号に変換する。ＡＤ変換器３２はデジタルＩＦ信号を復調部１４に出力する。

第２の受信器１２３は、第２増幅手段２３と、ミクサー２７Ｉ、２７Ｑ（ミクサー２７Ｉ、２７Ｑを合わせて直交復調手段２７と称する。）とフィルタ２８Ｉ、２８ＱとＡＤ変換器２９Ｉ、２９Ｑと、を備える。ミクサー２７Ｉ、２７Ｑとフィルタ２８Ｉ、２８ＱとＡＤ変換器２９Ｉ、２９Ｑとを含めて後置受信部２５と称する。

第２増幅手段２３は、アンテナ１１で受信した無線信号を増幅し、第２増幅信号を生成する。移相器２６は、局部周波数発生器２５が生成した局部発振信号の位相を調整し、互いに９０度位相が異なる発振Ｉ信号及び発振Ｑ信号を生成する。ミクサー２７Ｉは、発振Ｉ信号を用いて第２増幅信号の周波数を変換し、Ｉ信号を生成する。ミクサー２７Ｑは、発振Ｑ信号を用いて第２増幅信号の周波数を変換し、Ｑ信号を生成する。Ｉ信号とＱ信号は互いに位相が９０度異なる直交信号である。

フィルタ２８Ｉ，２８Ｑは、Ｉ信号、Ｑ信号に含まれる所望帯域外の信号をそれぞれ抑制し、アナログＩ信号及びアナログＱ信号を生成する。ＡＤ変換器２９Ｉ、２９Ｑは、アナログＩ信号及びアナログＱ信号をデジタルＩ信号及びデジタルＱ信号に変換する。ＡＤ変換器２９Ｉ、２９Ｑは、デジタルＩ信号及びデジタルＱ信号を復調部１４に出力する。

以上のように、第１の実施例に係る無線装置２は、信号検出するまで、直交変調された無線信号を直交復調せずに周波数変換を行っている。即ち、第１の受信器１２２は、図２に示すＰＬＣＰプリアンブルに相当する無線信号に対して、直交復調せずに周波数変換を行い、一系統のＩＦ信号を生成している。

一方、信号検出後は、無線装置２は、直交変調された無線信号を直交復調し周波数変換を行っている。即ち、第２の受信器１２３は、図２に示すＰＬＣＰヘッダ及びＭＡＣフレームに相当する無線信号に対して、直交復調して周波数変換を行うことでＩ信号及びＱ信号という２系統の信号を生成している。

第１の受信器１２２は、一系統の受信手段を有しているため、二系統の受信手段を有している第２の受信器１２３より消費電力が小さい。従って、待ち受け時は第１の受信器１２２を動作させ、信号受信時には第２の受信器１２３を動作させることで、待ち受け時の無線装置２の消費電力を削減することができる。

また、無線装置２では、局部周波数発生器２５を第１の受信器１２、第２の受信器１３で共有するため、無線装置２の部品点数を削減することができ、さらに消費電力を削減することができる。

（変形例１）
図４を用いて、実施例１に係る無線装置２の変形例１を示す。図４は、無線装置２が有するフィルタの回路構成を示す図である。図４（ａ）は、フィルタ２８Ｉの回路構成を示している。なお、フィルタ２８Ｑはフィルタ２８Ｉの回路構成と同じであるため図示を省略している。図４（ｂ）は、フィルタ３１の回路構成を示している。

図４（ａ）に示すフィルタ２８Ｉは、入力端子Ｖｉｎ、出力端子Ｖｏｕｔ、演算増幅器Ａｏ（ｓ）＿２、抵抗Ｒ１＿２，Ｒ２＿２，Ｒ３＿２、キャパシタＣ１＿２，Ｃ２＿２を有する。

入力端子Ｖｉｎには、図３のミクサー２７Ｉの出力信号であるＩ信号が入力される。フィルタ２８Ｉは、入力端子Ｖｉｎから入力されたＩ信号に含まれる所望帯域外の信号（雑音）を抑圧し、アナログＩ信号を生成する。アナログＩ信号は、出力端子ＶｏｕｔからＡＤ変換器２９Ｉに出力される。

キャパシタＣ１＿２，Ｃ２＿２の値は、雑音をどれほど抑圧するかにより必要な大きさが決まる。抵抗Ｒ１＿２，Ｒ２＿２，Ｒ３＿２の値はキャパシタＣ１＿２，Ｃ２＿２の大きさに伴って決まる。一般に雑音をより抑圧する、即ち低雑音を要求される場合はキャパシタＣ１＿２，Ｃ２＿２の値を大きくし、抵抗値ＲＲ１＿２，Ｒ２＿２，Ｒ３＿２を小さくする。この場合、大きな駆動電流が必要となり消費電力が大きくなる。

図４（ｂ）に示すフィルタ３１は、入力端子Ｖｉｎ、出力端子Ｖｏｕｔ、演算増幅器Ａｏ（ｓ）＿１、抵抗Ｒ１＿１，Ｒ２＿１，Ｒ３＿１、キャパシタＣ１＿１，Ｃ２＿１を有する。

第１の受信器１２２は、無線信号に含まれるプリアンブルを検出すればよいので、フィルタ２８Ｉ，２８Ｑほど雑音を抑制しなくてもよい。したがって、フィルタ３１のキャパシタ１＿１，Ｃ２＿１の値をフィルタ２８ＩのキャパシタＣ１＿２，Ｃ２＿２の値より小さく設定する。また、フィルタ３１の抵抗Ｒ１＿１，Ｒ２＿１，Ｒ３−１の値をフィルタ２８Ｉの抵抗Ｒ１＿２，Ｒ２＿２，Ｒ３＿２の値より大きく設定する。すなわち、第１の受信器１２のフィルタ３１の抵抗をRn＿１、キャパシタＣｎ＿１として、フィルタ２８Ｉ、２８Ｑの抵抗をＲｎ＿２ 、キャパシタをＣｎ＿２とすると、Ｒｎ＿１=ｋ×Ｒｎ＿２、Ｃｎ＿１=(1/k)×Ｃｎ＿２の関係となる。ここで、ｎ＝１，２、又は３である。また、ｋは１以上の実数である。また、フィルタ３１の演算増幅器Ａｏ（ｓ）＿１に必要な電流は、フィルタ２８Ｉ、２８Ｑの演算増幅器Ａｏ（ｓ）＿２に必要な電流と比べて小さくする。即ち、演算増幅器Ａｏ（ｓ）＿１に必要な電流は、フィルタ２８Ｉの演算増幅器Ａｏ（ｓ）＿２に必要な電流と比べて（１/ｋ)倍にする。

以上のように、本変形例では、フィルタ２８Ｉ，２８Ｑに比べフィルタ３１のキャパシタの値を小さくし、抵抗の値を大きく設定する。またフィルタ２８Ｉ，２８Ｑに比べフィルタ３１の演算増幅器に供給する電流を小さくする。これによりフィルタ３１の消費電力をフィルタ２８Ｉ，２８Ｑに比べ小さくすることができるので、待ち受け時の無線装置２の消費電力をさらに削減することができる。

（変形例２−１）
次に、図５を用いて無線装置２の他の変形例２−１を説明する。図５に示す局部周波数発生器２５は、制御信号に基づき局部発振信号を生成するＶＣＯ（電圧制御発振器）３６と、ＶＣＯが生成する局部発振信号を分周し分周信号を生成する分周器３７と、基準信号を生成する基準信号発生器３３と、基準信号と分周信号を比較する位相比較器３４と、位相比較器３４の比較結果をフィルタリングし、制御信号を生成するフィルタ３５とフィルタ３５が生成する制御信号を保持する保持器３８と、フィルタ３５が生成する制御信号又は保持器３８が保持する制御信号のいずれか一方を電圧制御発振器３６に供給するスイッチ３９を有している。

制御部１６は、第１の受信器１２２が動作している間は、保持器３８が保持する制御信号を、第２の受信器１２３が動作している間は、フィルタ３５が生成する制御信号を電圧制御発振器３６に供給するようスイッチ３９を制御する。

また、局部周波数発生器２５は、ＶＣＯ３６と分周器３７との間に設けられる開閉スイッチ４０を有している。開閉スイッチ４０は、制御部１６の指示に従い、ＶＣＯ３６と分周器３７とを接続または切断する。制御部１６は、第１の受信器１２２が動作している間は、ＶＣＯ３６と分周器３７との接続を切断するよう開閉スイッチ４０を制御する。また制御部１６は、第２の受信器１２３が動作している間は、ＶＣＯ３６と分周器３７とが接続されるように開閉スイッチ４０を制御する。

無線信号を検出する場合は、ＥＶＭ（Error Vector Magnitude）は特に問題にならず、無線信号の有無が判断できればよい。従って、無線信号のプリアンブルを検出する場合、局部周波数発生器の周波数の精度は隣接チャネル等が所望波帯域内に混入しない程度の精度であればよい。無線ＬＡＮの場合、数100kHzの周波数誤差は許容される。

従って、無線信号を検出すればよい待ち受け時は、制御部１６はスイッチ３９を制御し、保持器３８に保持された制御信号を用いてＶＣＯを制御するようにする。これにより、局部周波数発生器２５の位相同期ループ(分周器３７、位相比較器３４、フィルタ３５、ＶＣＯ３６で構成されるループ)の動作を停止させてもＶＣＯが局部発振信号を出力できるようになる。このように、待ち受け時は制御部１６が開閉スイッチ４０を制御し、位相同期ループを開けることで、局部周波数発生器２５の消費電力を削減することができる。

なお、位相同期ループがオープンになることで、周波数ドリフトが生じる可能性があるが、位相同期ループがオープンになっている期間であっても、一定間隔でループを閉じることで、所望の発振周波数が得られる制御信号を保持器３８が保持できるようになり、周波数ドリフトを回避することも可能である。

以上のように、局部周波数発生器２５は、無線信号を受信している間、即ち第２の受信器１２３が動作している間は、位相同期ループを閉じ、フィルタが生成する制御信号によってＶＣＯ３６を制御するようにする。一方、局部周波数発生器２５は、待ち受け時、即ち第１の受信器１２２が動作している間は、位相同期ループを開け、保持器３８が保持する制御信号によってＶＣＯ３６を制御するようにする。なお、保持器３８は、位相同期ループがオープンになっている間にフィルタ３５が出力する制御信号を保持する。このように、無線信号を受信している間に生成した制御信号を用いて、待ち受け時の局部発振信号を生成することで、待ち受け時の局部周波数発生器２５の消費電力を削減することができる。その結果、無線装置２の消費電力低減が可能となる。

本変形例では、開閉スイッチ４０をＶＣＯ３６と分周器３７との間に設けているが、開閉スイッチ４０を制御することで位相同期ループをオープンにできればよく、開閉スイッチ４０の配置は図５の例に限定されない。例えば、位相比較器３４とフィルタ３５との間に開閉スイッチ４０を設けてもよい。

（変形例２−２）
図６を用いて局部周波数発生器２５の他の変形例２−２を説明する。本変形例に係る局部周波数発生器２５は、整数分周器４２と小数分周器４３とスイッチ４４，４５とを備えており、第５，６のスイッチ４４，４５を切り替えることで、整数分周器４２又は小数分周器４３を選択できる点で、図５に示した局部周波数発生器と異なる。

図６の局部周波数発生器２５は、整数分周器４２と少数分数器４３とが第５のスイッチ４４と第6のスイッチ４５を介してして切り替え可能に構成されている。第５のスイッチ４４と第６のスイッチ４５は、例えば、制御部１６により制御される。ここで、小数分周器４３は整数分周器４２にΣΔ変調器（図示せず。）を追加したものであり、整数分周器４２に比べ消費電力が大きい。小数分周器４３は通信時の周波数精度を高めるために必要である。しかしながら、信号待ち受け時には周波数精度は通信時に比べ低くてよいので、必ずしも小数分周器４３は必要としない。このため、信号待ち受け時、すなわち、第１の受信器１２による処理時には、整数分周器４２を用いることができる。一方、プリアンブル信号を検出後、第２の受信器１３による処理時には、少数分周器４３に切り替える。

本実施例の無線装置は、局部周波数発生器２５において整数分周器４２と少数分数器４３とが切り替え可能であることにより、待ち受け時は整数分周器４２を用いて、データ受信時に小数分周器４３を用いることにより、低消費電力化を達成することができる。

なお、図６の無線装置が図５に示す保持器３８を有する構成としてもよい。この場合、無線信号受信時は、小数分周器４３を用いて制御信号を生成する。待ち受け時は、保持器３８が保持する制御信号を用いて制御信号を生成するが、周波数ドリフトを回避するために、一定間隔で保持器３８が保持する制御信号を更新する。このとき、制御信号を生成するのに整数分周器４２を用いるようにしてもよい。

（変形例３）
図７は、無線装置２のミクサーの変形例３を示す図である。図７には、ミクサー２７Ｉ，３０及びミクサー２７Ｉ，２７Ｑ，３０の駆動回路２００を示している。なおミクサー２７Ｑは、ミクサー２７Ｉと同じ構成であるため図示及び説明を省略する。

ミクサー３０はトランジスタM1-1〜Ｍ１-4と増幅器（ＡＭＰ1）を備える。第ミクサー２７Ｉ、ミクサー２７Ｑは、トランジスタM2-1〜Ｍ２-4と増幅器（AMP2）を備える。ミクサー３０のトランジスタＭ１-1〜Ｍ１-4の寸法Ａは、ミクサー２７ＩのトランジスタＭ２-1〜Ｍ２-4の寸法Ｂに比べ小さい。

駆動回路２００は、ＬＯバッファ回路ＢF1、ＢＦ２を備えるミクサー駆動回路である。局部周波数発生器２５が出力する局部発振信号はＬＯバッファ回路ＢＦ２で増幅され、ミクサー３０に供給される。また局部発振信号は、ＬＯバッファ回路ＢＦ１で増幅され、図示しない移相器２５を介してミクサー２７Ｉに供給される。ミクサー３１は、第１増幅手段２１より入力される第１増幅信号を、ＬＯバッファ回路ＢＦ２より入力される局部発振信号を用いて周波数変換し、フィルタ３１に出力する。ミクサー２７Ｉは、第２増幅手段２３より入力される第２増幅信号を移相器２５より入力される局部発振信号を用いて周波数変換し、フィルタ２８Ｉに出力する。

以上のように、ミクサー３０のトランジスタＭ１の寸法Ａをミクサー２７Ｉ、２７ＱのトランジスタＭ２の寸法Ｂに比べ小さくすることで、トランジスタＭ１-1〜Ｍ１-4はトランジスタＭ２-1〜Ｍ２-4に比べ入力インピーダンスが高くなる。入力インピーダンスが高いと、トランジスタを駆動するＬＯバッファ回路の駆動能力を下げることができる。すなわち、ＬＯバッファ回路ＢＦ２の駆動能力をＬＯバッファ回路ＢＦ１より小さくでき、ＬＯバッファ回路ＢＦ２の電流をＬＯバッファ回路ＢＦ１より少なくできる。

さらに、第１の受信器１２２は無線信号の有無を検出できる程度にアナログ信号処理を施せばよいため、ミクサー３０に要求される歪に対する精度は、ミクサー２７Ｉに比べて低くてよい。従って、増幅器ＡＭＰ１の電流も増幅器ＡＭＰ２の電流に比べ少なくできる。すなわち、増幅器ＡＭＰ１の消費電流をI１、増幅器ＡＭＰ２の消費電流をI２とすると、I２＞I１に設定できる。これによりさらに無線装置２の待ち受け時の低消費電力化が可能となる。

図８は、本発明の実施例２に係る無線装置３を示す図である。

図１,２に示す無線装置１，２は、１種類の電源電圧を出力する電源１９を備えるものとして説明したが、図８に示す無線装置３は、複数の電源電圧を出力する第１の電源１７Ａと、１種類の電源電圧を出力する電源１７Ｂを備えている。図８に示す無線装置３のうち、図３に示した無線装置の構成と同一の構成部分には同一の符号を付して示して詳細な説明は省略する。

第1の電源１７Ａは、少なくとも第１−１電圧及び第１−２電圧の２種類の電圧を出力する電源である。ここで、第１−１電圧は、第１−２電圧より小さい。第１の電源１７Ａは、第１増幅手段２１に第１−１電圧を供給し、第２増幅手段２３に第１−２電圧を供給する。電源電圧（第１−１電圧又は第１−２電圧）の供給先は、第３のスイッチ２０Ａによって切り替わる。即ち、制御部１６が、第３のスイッチ２０Ａを制御することにより、第１の電源１７Ａは、第１増幅手段２１又は第２増幅手段２３のいずれか一方に電源電圧を供給する。

第１増幅手段２１が行う処理は第２増幅手段２３が行う処理と比べて簡易な処理で良いため、低い電圧で動作可能であるためである。

第２の電源１７Ｂは、第１の後置受信部２２又は第２の後置受信部２４に第２電圧を供給する。第２の電源１７Ｂは、第１の後置受信部２２又は第２の後置受信部２４に第２電圧を供給する。即ち、制御部１６が、第３のスイッチ２０Ｂを切り替えることにより、第２の電源１７Ｂは、第１の後置受信部２２又は第２の後置受信部２４のいずれか一方に第２電圧を供給する。

図９を用いて、第１増幅手段２１と第２増幅手段２３の一例を説明する。図９は、第１増幅手段２１の例を示した図である。なお、第１増幅手段２１と第２増幅手段２３は同じ回路構成であるため第２増幅手段２３の説明は省略する。

第１増幅手段２１は、入力端子Ｖｉと、一端が入力端子Ｖｉに接続されたインダクタＬ１と、一端が入力端子Ｖｉに接続され他端が接地されたコンデンサＣ１と、ゲート端子がインダクタＬ１の他端に接続され、ソース端子がインダクタＬ２を介して接地されたトランジスタＭ１と、一端がトランジスタＭ１のドレイン端子に接続され他端に第１電力ＶＤＤ１が供給されるインダクタＬ３と、トランジスタＭ１に接続される出力端子Ｖｏｕｔを有するソース接地増幅手段である。第１増幅手段２１は入力端子Ｖｉに入力された無線信号を増幅し、増幅信号を生成して出力端子Ｖｏｕｔから出力する。

ここで、インダクタＬ１、コンデンサＣ１、インダクタＬ２は、第１増幅手段２１を駆動するための信号源と第１増幅手段２１の整合をとるために接続する。Ｌ３は負荷インダクタである。

第１増幅手段２１は第１の受信器１２の雑音を大きく左右するブロックなので電流を容易に削減することはできないが、飽和電圧（最大信号振幅）は第２増幅手段の信号振幅より小さくしても信号検出には大きな影響を与えない。なぜなら信号検出は第１増幅手段２１の出力が飽和する前から可能であり、しかも、大きな信号が入力され増幅手段２１が飽和しても信号の有無自体を検出することは可能なためである。そのため電源電圧ＶＤＤ１（第１−１電圧）を他回路と比べ小さくしてもよい。

このように、第1の電源１７Ａを可変電圧を与える電源として、第１増幅手段２１に与える第１−１電圧ＶＤＤ１を第２増幅手段２３に与える第１−２電圧と比べて小さくできることにより消費電力低減が可能である。

以上のように、第１の受信器１２２の第１増幅手段２１に供給する第１−１電圧を他回路に供給する電源電圧に比べ小さくすることで、第１の電源が消費する電力を削減することができ、待ち受け時の無線装置３の消費電力を削減できる。

また、第１の受信器１２２及び第２の受信器１２３の動作を停止している際、第１の電源１７Ａ及び第２の電源１７Ｂは、電源電圧を停止している受信器に供給しない場合について説明したが、停止させる受信器にも、動作時と比べて小さな電流を流しておき、受信器の停止状態から動作状態に切り替える際に、高速に切り替えることが可能な構成としても良い。この場合、第１の受信器１２２と第２の受信器１２３は、ＮＭＯＳとＰＭＯＳ両方を使った回路とする。ＮＭＯＳとＰＭＯＳ両方を使った回路では、流れる電流が小さくても回路の動作点（ＤＣ点）を設定することができるからである。ここで、受信器の動作停止時に流す小さな電流は、ＤＣ点を設定できる電流とする。

また、本実施例では、第１、第２の後置受信部２２，２４は、図３に示す無線装置２の第１、第２の後置受信部２２，２４と同じ構成であるものとして説明したが、違う構成であってもよい。例えば、無線信号が直交変調以外の変調方式で変調されている場合は、無線信号の変調方式に対応した後置受信部を用いても良い。

図１０は本発明の実施例３に係る無線装置４を示すブロック図である。

無線装置３は、図３に示す無線装置２の第１の受信器１２２を備えておらず、ＶＣＯ３６にクエンチ信号を加えるクエンチング回路４６を備えているが、その他の構成については図３、図５の無線装置２と同じであるため、同一符号を付し説明を省略する。

無線装置３の第2の後置受信部２４が、図１の第２の受信器１３に相当する。また、クエンチング回路４６とＶＣＯ３６とで構成される超再生受信器２２が、図１の第１の受信器１２に相当する。図１０の無線装置３では、増幅手段４７を、第2の後置受信部２４と超再生受信器２２で共有しているが、それぞれが増幅手段を備えた構成としてもよい。

ＶＣＯ３６は、無線信号を受信している場合、フィルタ３５が出力する制御信号に従い第１局部発振信号を生成する。第１局部発振信号は、移相器２６に入力される。待ち受け時、ＶＣＯ３６は、クエンチング回路４６が生成するクエンチ信号に保持器が保持する制御信号を重畳した第２制御信号に従い第２局部発振信号を生成する。第２局部発振信号は、検出部１４Ｂに入力される。無線装置３が待ち受け時に無線信号を受信すると、増幅信号が増幅手段４７からＶＣＯ３６に入力される。ＶＣＯ３６は、第２制御信号に増幅信号が重畳された第３制御信号に従い第３局部発振信号を生成する。第３局部発振信号は、検出部１４Ｂに入力される。なお、ＶＯＣ３６の発振周波数は、無線信号が有する周波数に近いものとする。

次に超再生受信器２２が出力する第２局部発振信号によって検出部１４Ｂが無線信号を検出する動作について説明する。

まず、無線信号を待ち受けている待ち受け時には、制御部５０はＶＣＯ３６の入力端子にクエンチ信号を入力するようクエンチング回路４６を制御する。クエンチ信号は、一般的には一定のスロープで増加するのこぎり波であるがここでは、例えばＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルからなる２値信号とする。Ｈｉｇｈレベルのクエンチ信号がＶＣＯ３６に入力されるとＶＣＯ３６は動作する。即ちＶＣＯ３６は第２発振信号を出力する。一方、Ｌｏｗレベルのクエンチ信号がＶＣＯ３６に入力されるとＶＣＯ３６は停止する。即ちＶＣＯ３６は第２局部発振信号を出力しない。このようにＶＣＯ３６は、クエンチ信号が入力されることで間歇動作を行う。

ＶＣＯ３６が、動作を開始する場合、動作開始時から時間とともに第２局部発振信号の振幅が指数関数的に増加していく。ここで、アンテナ１１が無線信号を受信すると、第３制御信号がＶＣＯ３６に入力される。第３制御信号が入力されると第２制御信号が入力される場合に比べて第２局部発振信号の振幅が大きくなる時間が早くなる。つまり、第２局部発振信号の振幅が大きくなる時間に比べ、第３局部発振信号の振幅が大きくなる時間は早い。

検出部１４Ｂは、第２局部発振信号と第３局部発振信号の振幅の変動を観測し、振幅の増加が指数関数より早くなった場合に、無線信号を検出したと判断する。無線信号を検出したと判断すると、検出部１４Ｂは、検出した旨を示す検出信号を制御部５０に通知する。

次に、制御部５０が受信器を切り替える動作について説明する。

制御部５０は、検出部１４Ｂから検出信号を受け取ると、第７のスイッチ４８、開閉スイッチ５２、及び開閉スイッチ４０を制御する。

第７のスイッチ４８は、増幅手段４７と、第２の後置受信部２４及びＶＣＯ３６との間に設けられ、増幅手段４７と第２の後置受信部２４との接続、増幅手段４７とＶＣＯ３６との接続を切り替える。制御部５０は、検出部１４Ｂから検出信号を受け取ると、第７のスイッチ４８を制御し、増幅手段４７と第２の後置受信部２４とを接続させる。

開閉スイッチ５２は、電源５１と第２の後置受信部２４との間に設けられ、電源５１と第２の後置受信部２４との接続/遮断を切り替える。電源５１は、開閉スイッチ５２を介して第２の後置受信部２４に電源電圧を供給している。開閉スイッチ５１が閉じていると、電源５１から電源電圧が供給されるため、第２の後置受信部２４は動作する。即ち、第２の後置受信部２４は、増幅信号に信号処理を施し、デジタルＩ信号及びデジタルＱ信号を生成する。一方、開閉スイッチ５１が開いていると、電源５１から電源電圧が供給されないため、第２の後置受信部２４は停止する。制御部５０は、検出部１４Ｂから検出信号を受け取ると、開閉スイッチ５２を制御し、電源５１が第２の後置受信部２４に電源電圧を供給するようにする。

また、制御部５０は、クエンチング回路４６及び局部周波数発生器４９を制御し、ＶＣＯ３６の入力端子に制御信号が入力されるようにする。

このように制御部５０が各部を制御することで、無線信号が第２の後置受信部２４及び復調部１４Ａで復調される。

無線信号の復調が完了し、待ち受け状態になると、復調部１４Ａは、受信が完了し、待ち受け状態になった旨を示す完了信号を制御部５０に通知する。

制御部５０は、完了信号を復調部１４Ａから受け取ると、第７のスイッチ４８、開閉スイッチ５２、及び開閉スイッチ４０を制御する。制御部５０は、第７のスイッチ４８を制御し、増幅手段４７とＶＣＯ３６とを接続させる。制御部５０は、開閉スイッチ５２を制御し、第２の後置受信部２４を停止させる。また、制御部５０は、クエンチング回路４６及び局部周波数発生器４９を制御し、ＶＣＯ３６の入力端子にクエンチ信号が入力されるようにする。

以上のように、実施例３の無線装置３によれば、待ち受け時には、第２の後置受信部２４より電力消費が小さい超再生受信器２２を用いて無線信号を待ち受けることで、待ち受け時の無線装置３の電力消費を削減することができる。

また、超再生受信器２２と局部周波数発生器４９とでＶＣＯ３６を共有することで、部品点数の削減が可能となる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、実施形態では、無線ＬＡＮを例に説明したが、受信すべき信号の内容、時間により条件の変化するあらゆる無線装置に実施適用できる。

１１・・・アンテナ、１２・・・第1の受信器、１３・・・第２の受信器、１４、１４Ａ，１４Ｂ・・・復調部、１５・・・検出部、１６、５０・・・制御部、１７、５１・・・電源、１７Ａ・・・第1の電源、１７Ｂ・・・第2の電源、１８・・・第1のスイッチ、１９・・・第２のスイッチ、２０、２０Ａ，２０Ｂ・・・第３のスイッチ、２１・・・第１増幅手段、２２・・・第1の後置受信部、２３・・・第２増幅手段、２４・・・第2の後置受信部、２５、４１、４９・・・局部周波数発生器、２６・・・移相器、２７・・・直交復調手段、２７Ｉ、２７Ｑ、３０・・・ミクサー、２８Ｉ、２８Ｑ、３１、３５・・・フィルタ、２９Ｉ、２９Ｑ、３２・・・ＡＤ変換器、３３・・・基準信号発生器、３４・・・位相比較器、３６・・・ＶＣＯ（電圧制御発振器）、３７・・・分周器、３８・・・保持器、３９・・・第4のスイッチ、４０、５２・・・開閉スイッチ、４２・・・整数分周器、４３・・・小数分周器、４４・・・第5のスイッチ、４５・・・第6のスイッチ、４６・・・クエンチング回路、４７・・・増幅手段、４８・・・第７のスイッチ。

Claims (8)

1. アンテナで受信した無線信号を増幅し第１増幅信号を生成する第１増幅手段と、前記第１増幅信号の周波数変換を行い、ＩＦ信号を生成する第１周波数変換手段と、を有する第１の受信器と、
   前記ＩＦ信号からプリアンブルを検出する検出部と、
   前記無線信号を増幅し、第２増幅信号を生成する第２増幅手段と、前記第２増幅信号を直交復調し、Ｉ信号及びＱ信号を生成する直交復調手段と、を有する第２の受信器と、
   前記Ｉ信号及び前記Ｑ信号を復調する復調部と、
   前記検出部がプリアンブルを検出した場合に、前記第１の受信器の動作を停止させるとともに前記第２の受信器を動作させ、待ち受け時に、前記第１の受信器を動作させるとともに前記第２の受信器の動作を停止させる制御部と、
   を備えることを特徴とする無線装置。
2. 局部発振信号を生成し、前記第１周波数変換手段及び前記直交復調手段に供給する局部周波数発生器をさらに有することを特徴とする請求項１記載の無線装置。
3. 前記局部周波数発生器は、
   制御信号に基づき前記局部発振信号を生成する電圧制御発振器と、
   前記局部発振信号を分周し、分周信号を生成する分周器と、
   前記分周信号と基準信号を比較する位相比較器と、
   前記位相比較器の比較結果をフィルタリングし、前記制御信号を生成するフィルタと、
   前記フィルタが生成する前記制御信号を保持する保持器と、
   前記フィルタが生成する前記制御信号又は前記保持器が保持する前記制御信号のいずれか一方を前記電圧制御発振器に供給する第１のスイッチと、を備え、
   前記制御部は、前記第１の受信器が動作している間は、前記保持器が保持する前記制御信号を、前記第２の受信器が動作している間は、前記フィルタが生成する前記制御信号を前記電圧制御発振器に供給するよう前記第１のスイッチを制御する
   ことを特徴とする請求項２記載の無線装置。
4. 前記第１増幅手段の電源電圧は、前記第２増幅手段の電源電圧より低いことを特徴とする請求項３記載の無線装置。
5. 第１のキャパシタ及び第１の抵抗を有し、前記ＩＦ信号をフィルタリングする第１のフィルタと、第１のキャパシタより容量値が大きい第２キャパシタ及び第１の抵抗より抵抗値が小さい第２の抵抗を有し、前記Ｉ信号及び前記Ｑ信号をフィルタリングする第２のフィルタとを有することを特徴とする請求項１記載の無線装置。
6. 前記局部周波数発生器は、
   制御信号に基づき前記局部発振信号を生成する電圧制御発振器と、
   前記局部発振信号を整数分周する整数分周器と、
   前記局部発振信号を小数分周する小数分周器と、
   前記整数分周器の出力又は前記小数分周器の出力と基準信号とを比較する位相比較器と、
   前記位相比較器の比較結果をフィルタリングし、前記制御信号を生成するフィルタと、
   前記整数分周器又は前記小数分周器のいずれか一方の出力を前記位相比較器に供給する第２のスイッチと、を備え、
   前記制御部は、前記待ち受け時に前記整数分周器の出力を、前記検出部が前記無線信号を検出した場合には、前記小数分周器の出力を前記位相比較器に供給するよう前記第２のスイッチを制御することを特徴とする請求項２記載の無線装置。
7. 前記第１周波数変換手段は、第１トランジスタを有し、
   前記直交復調手段は、前記第１トランジスタより寸法が大きい第２トランジスタを有することを特徴とする請求項１記載の無線装置。
8. 無線信号を受信するアンテナと、
   前記無線信号を増幅し、増幅信号を生成する増幅器と、
   制御信号又はクエンチ信号又はクエンチ信号に前記増幅信号を重畳した信号のいずれかによって制御され、局部発振信号を出力する電圧制御発振器と、前記制御信号を生成する生成回路と、を有する局部発振器と、
   前記クエンチ信号によって前記電圧制御発振器が制御されている場合に、前記局部発振信号に基づき前記無線信号を検出する検出部と、
   前記無線信号を、前記局部発振信号を用いて直交復調し、Ｉ信号及びＱ信号を生成する直交復調部と、
   前記検出部が前記無線信号を検出した場合に、前記制御信号によって電圧制御発振器を制御し、前記直交復調部を動作させ、待ち受け時に、前記クエンチ信号によって電圧制御発振器を制御し、前記直交復調部を停止させる制御部と、を備え、
   前記局部発振器は、さらに、
   前記局部発振信号を分周し、分周信号を生成する分周器と、
   前記分周信号と基準信号とを比較する位相比較器と、
   前記位相比較器の比較結果をフィルタリングし、前記制御信号を生成するフィルタと、
   前記フィルタが生成する前記制御信号を保持する保持器と、
   前記フィルタが生成する前記制御信号又は前記保持器が保持する前記制御信号のいずれか一方を前記電圧制御発振器に供給する第３のスイッチと、を備え、
   前記制御部は、前記待ち受け時に前記保持器が保持する制御信号を、前記検出部が前記無線信号を検出した場合には、前記フィルタが生成する前記制御信号を前記電圧制御発振器に供給するよう前記第３のスイッチを制御するとともに、
   前記制御部は、前記待ち受け時に前記分周器、位相比較器およびフィルタを停止し、前記無線信号を検出した場合に前記分周器、位相比較器およびフィルタを動作させることを特徴とする無線装置。

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