JP5257043B2

JP5257043B2 - 無線通信装置及び近距離無線通信回路の通信モード切り替え方法

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Publication number: JP5257043B2
Application number: JP2008317837A
Authority: JP
Inventors: 直樹大島
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2028-12-15
Also published as: JP2010141758A

Description

本発明は、近距離無線通信を行う無線通信装置の通信モード制御に関する。

通信可能距離が数メートル〜数十メートル程度である近距離無線通信技術が知られている。例えば、ワイヤレスＵＳＢ（Wireless USB Specification Revision 1.0）は、通信距離１０ｍ程度をターゲットとしており、通信距離３ｍで通信速度４８０Ｍｂｉｔ／ｓ、通信距離１０ｍで通信速度１１０Ｍｂｉｔ／ｓを想定している。

ワイヤレスＵＳＢは、物理層の無線プラットフォームにＵＷＢ（Ultra Wide Band）を採用している。ＵＷＢは、３．１Ｇ〜１０．６ＧＨｚという広帯域を使用し、半径２０ｍ以下の短距離で、数１００Ｍｂｉｔ／ｓ以上の通信速度を実現する。例えば、米国ＦＣＣ（Federal Communication Committee）が定めるＵＷＢスペクトルマスクでは、３．１Ｇ〜１０．６ＧＨｚにおける送信電力密度の許容値（上限値）は−４１．３ｄＢｍ／ＭＨｚである。ＵＷＢの変調方式として、インパルス無線方式、ＭＢ−ＯＦＤＭ（MultiBand-Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式、ＰＳＫ変調による直接拡散を行うＤＳ（Direct Sequence）−ＵＷＢ方式などが提案されている。ＭＢ−ＯＦＤＭＵＷＢ方式の通信装置については、例えば特許文献１に開示されている。

また、最近では、通信可能距離を数センチメートル程度の近接領域に制限した無線通信方式も提案されている。例えば、TransferJet（登録商標）は、通信可能距離として３ｃｍ以内という近接領域を想定した広帯域無線通信方式である。TransferJetを提案するTransferJetコンソーシアム（http://www.transferjet.org/en/index.html）の発表によれば、TransferJetは、マイクロ波帯（中心周波数4.48GHz）を使用し、平均送信電力を−７０ｄＢｍ/ＭＨｚ以下とし、通信距離３ｃｍ以内で最大通信速度５６０Ｍｂｉｔ／ｓである。
国際公開第２００８／０５６６１６号パンフレット特開平６−３０３１５４号公報特開平９−１４８８５２号公報特開平１０−１５０４２９号公報特開２００２−１８５３５４号公報特開２００５−８６７３８号公報特開２００７−３１８３２５号公報特開２００７−２５８９０４号公報特表２００８−５３０９５９号公報

本願の発明者は、上述したＭＢ−ＯＦＤＭＵＷＢ方式等による近距離無線通信（例えば約１０ｍ以内）を行う通常モードと、より近接した領域（例えば数ｃｍ以内）で無線通信を行う近接モードとの間で動作モードを切り替え可能な無線通信装置の実現妥当性に関して検討を行った。例えば通常モードでは、ＵＷＢ基準に従って送信電力密度を−４１．３ｄＢｍ／ＭＨｚ以下とし、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式に従って５２８ＭＨｚの占有帯域幅を用いて通信を行うことが考えられる。一方、近接モードでは、平均送信電力を−７０ｄＢｍ／ＭＨｚ以下とすればよい。これにより、通信可能領域を数ｃｍ以内の至近距離に制限できる。さらに送信電力密度が−７０ｄＢｍ／ＭＨｚ以下であれば、周波数利用に関する法的規制の適用を回避できる可能性がある。この場合、近接モードでは、５００ＭＨｚを超える広帯域を用いた通信を行うこともでき、情報伝送速度の高速化が期待できる。

上述したような通常モードから近接モードへの切り替えを可能とするためには、送信電力利得を約３０ｄＢ低下させる必要がある。本願の発明者は、送信利得を約３０ｄＢ低下させるために、送信信号を増幅するための複数の増幅器の一部を迂回する構成について検討した。この検討の結果、近接モード時に送信電力を低下させるだけでなく占有帯域幅を広げる場合、単に増幅器を迂回するのみでは問題があることが分かった。すなわち、低電力送信時に増幅器を迂回するのみでは、送信信号に対する利得の偏差が増幅器のリアクタンスの変化によって増大するため、広帯域にわたって平坦な利得周波数特性を得ることが困難である。ここで、利得の偏差とは所望帯域内における送信信号の最大値と最小値の差分を示している。

ＵＷＢに関するものではないが、特許文献２〜６は、送信用の増幅器を迂回する迂回路を有する無線通信装置を開示している。これらの文献に開示された無線通信装置は、低電力動作時に増幅器を迂回することで送信電力を低下させる。しかしながら、特許文献２〜６は、送信電力の微調整または省電力化を主目的としており、低電力送信時に占有帯域幅を拡張することは想定していない。よって、特許文献２〜６は、低電力送信時の利得周波数特性を補償する機構について何ら開示していない。

本発明は、上述した検討に基づいてなされたものであって、相対的に通信可能距離が遠距離であり狭帯域を占有する通信モード（通常モード）と、通信可能距離が近距離であり広帯域を占有する通信モード（近接モード）との切り替え機能を有し、広帯域を占有する近接モードでの利得周波数特性の劣化を抑制可能な無線通信装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様にかかる無線通信装置は、第１の通信モードと、前記第１の通信モードに比べて低い平均送信電力及び広い占有帯域幅を使用することによって前記第１の通信モードに比べて通信可能距離が短く且つ伝送速度が大きい第２の通信モードとの間で動作モードを切り替え可能な近距離無線通信回路を有する。さらに、前記近距離無線通信回路は、少なくとも１段の増幅回路、バイパス路、及び補正回路を有する。前記少なくとも１段の増幅回路は、送信信号を増幅する。前記バイパス路は、前記第２の通信モードへの切り替えに応じて、前記少なくとも１段の増幅回路のうち少なくとも１つを迂回する。前記補正回路は、前記少なくとも１段の増幅回路及び前記バイパス路を含む前記近距離無線通信回路における送信信号の伝搬経路に接続される。さらに、前記補正回路は、前記バイパス路の回路動作の有無によるリアクタンスの変化を補償するリアクタンス素子を含む。

本発明の第２の態様は、第１の通信モードと第２の通信モードとの間でモード切り替え可能な近距離無線通信回路の通信モード切り替え方法である。ここで、第２の通信モードは、第１の通信モードと、前記第１の通信モードに比べて低い平均送信電力及び広い占有帯域幅を使用することによって前記第１の通信モードに比べて通信可能距離が短く且つ伝送速度が大きい通信モードである。当該方法は、以下のステップ（ａ）及び（ｂ）を含む。
（ａ）前記第１の通信モードから前記第２の通信モードへの切り替えに応じて、前記近距離無線通信回路に含まれる少なくとも１段の送信用増幅回路のうち少なくとも１つをバイパス路よって迂回することで送信電力を低減するステップ、及び
（ｂ）前記第１の通信モードから前記第２の通信モードへの切り替えに応じて、リアクタンス素子を含む補正回路を制御することで、前記バイパス路の回路動作の有無によるリアクタンスの変化を補償するステップ。

本発明により、相対的に通信可能距離が遠距離であり狭帯域を占有する通信モード（通常モード）と、通信可能距離が近距離であり広帯域を占有する通信モード（近接モード）との切り替えが可能となるとともに、広帯域を占有する近接モードでの利得周波数特性の劣化を抑制できる。

以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。

＜発明の実施の形態１＞
本実施の形態にかかる無線通信装置１は、通常モードと近接モードとの間で通信モードを切り替え可能である。通常モードは、相対的に通信可能距離が遠距離（例えば約１０ｍ以内）であり狭帯域を占有する無線通信を行う通信モードである。一方、近接モードは、通常モードに比べてより近接した領域（例えば数ｃｍ以内）で広帯域を占有する無線通信を行う通信モードである。

図１は、無線通信装置１の構成例を示すブロック図である。図１において、近距離無線通信回路１０は、通信相手装置との間で近距離無線通信を行うための無線インタフェースである。近距離無線通信回路１０は、メモリ（不図示）から送信データを取得し、ＭＡＣ（Media Access Layer）フレームの生成、変調、Ｄ／Ａ変換、周波数変換、信号増幅等の各処理を行って得られた送信信号をアンテナ１１に出力する。また、近距離無線通信回路１０は、アンテナ１１によって受信された無線信号を入力し、信号増幅、周波数変換、Ａ／Ｄ変換、復調等の各処理を行って得られる受信データをメモリ（不図示）に格納する。

また、近距離無線通信回路１０は、通信速度および通信速度の異なる少なくとも２つの通信モード（通常モードおよび近接モード）で動作する。通常モードは、近距離無線通信（例えば約１０ｍ以内）を行う動作モードである。一方、近接モードは、通常モードに比べてより近接した領域（例えば数ｃｍ以内）で無線通信を行う通信モードである。

制御部１２は、無線通信装置１の全体制御をおこなうと共に、近距離無線通信回路１０を用いた通信相手装置との間のデータ送受信を制御する。より具体的に述べると、制御部１２は、通常モードと近接モードの間での通信モードの切り替えを制御する。

続いて以下では、近距離無線通信回路１０における通常モードと近接モードの切り替えの具体例について説明する。例えば、近距離無線通信回路１０がＭＢ−ＯＦＤＭ方式のＵＷＢ通信回路である場合、通常モードおよび近接モードの無線パラメータはそれぞれ図３（ａ）及び（ｂ）に示すように設定すればよい。図３（ａ）は、通常モードの無線パラメータの一例を示している。一方、図３（ｂ）は、近接モードの無線パラメータの一例を示している。図３（ａ）及び（ｂ）において、送信フレーム４０は、ＵＷＢのＭＡＣレイヤで生成される送信フレームを示している。送信フレーム４０は、プリアンブル及びヘッダ４１、ペイロード４２を含む。

通常モードに関する図３（ａ）の例では、３．１Ｇ〜１０．６ＧＨｚの周波数帯に含まれる１つのサブバンドｆ１（５２８ＭＨｚ幅）に含まれる複数のサブキャリアを使用してＯＦＤＭによる多チャネル伝送を行う。通常モードでは、近接モードに比べて相対的に高い送信電力密度に設定する。例えば、図３（ａ）に示すように平均送信電力−４１．３ｄＢｍ／ＭＨｚ以下となるよう送信電力密度を制御すればよい。また、通常モードでは、同一バンドグループに属する複数のサブバンドｆ１、ｆ２及びｆ３の間で周波数ホッピングを行ってもよい。このようなＵＷＢ通信回路の具体例については、特許文献１に詳細に記載されている。

一方、近接モードの場合、複数のサブバンドを同時に使用すればよい。図３（ｂ）の例では、３つのサブバンドｆ１、ｆ２及びｆ３を同時に使用し、これら３バンドに含まれるサブキャリア群を使用してＯＦＤＭによる多チャネル伝送を行う。つまり、図３（ｂ）の例では、通常モードに比べて約３倍の占有帯域幅（約１．６ＧＨｚ幅）を利用することでデータ送信レートの高速化を実現する。また、近接モードでは、通常モードに比べて低い送信電力密度に設定する。例えば、図３（ｂ）に示すように平均送信電力−７０ｄＢｍ／ＭＨｚ以下となるよう送信電力密度を制御すればよい。これにより、通信可能領域を近接領域（例えば数ｃｍ以内）に制限できる。

図２は、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式を採用した場合の近距離無線通信回路１０の構成例を示すブロック図である。アナログフロントエンド（ＡＦＥ）１００は、Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）１０９から供給される送信信号に対する周波数変換（アップコンバート）及び信号増幅を行い、得られた無線信号をアンテナ１１に出力する。また、ＡＦＥ１００は、アンテナ１１によって受信された無線信号に対する増幅処理及び周波数変換（ダウンコンバート）を行ない、得られたベースバンド信号又はＩＦ（Intermediate Frequency）信号をＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）１０１に供給する。

ＡＤＣ１０１、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部１０２、デマッピング部（DE-MAPPER）１０３及び復号化部（DECODER）１０４は、受信信号に対する処理回路である。ＡＤＣ１０１は、受信信号のデジタルサンプリングを行う。ＦＦＴ部１０２は、サンプリング後の受信信号に対するＦＦＴ演算を実行することによってＯＦＤＭ復調を行う。デマッピング部１０３は、ＦＦＴ演算によって得られた各サブキャリアの受信シンボル（位相・振幅情報）から送信データを復元し、パラレル‐シリアル変換を行って復号化部１０４に供給する。復号化部１０４は、デマッピング部１０３によって復元されたデータ列に対する逆スクランブル処理、誤り訂正等を行った後にＭＡＣ部１０５に供給する。

ＭＡＣ部１０５は、ＵＷＢＭＡＣフレームの生成・分解、ＭＡＣレイヤ制御を実行する。送信側の符号化部（CODER）１０６、マッピング部（MAPPER）１０７、ＩＦＦＴ（Inverse FFT）部１０８、ＤＡＣ１０９は、上述した受信側の処理部（ＡＤＣ１０１、ＦＦＴ部１０２、デマッピング部１０３及び復号化部１０４）の逆処理を行う。

図２に示した構成例では、例えば、ＡＦＥ１００又はＡＤＣ１０１において得られるＲＳＳI（Received Signal Strength Indicator）、デマッピング部１０３において得られるＬＱＩ（Link Quality Indicator）、及び復号化部１０４において得られる符号誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）を受信信号の通信品質情報として取得可能である。これらの通信品質情報は、通信相手装置との間の通信距離に相関を有しているため、通信相手装置との間の近接モードによる通信可否の判定に利用することができる。例えば、制御部１２は、通常モードでの通信品質を監視し、近接モードによる通信が可能な程度に通信品質が良好であると判定される場合に、近接モードへの切り替えを実行すればよい。

以上、図１に示した近距離無線通信回路１０の構成と動作モード切り替えの具体例について説明した。なお、図３（ａ）及び（ｂ）に示した動作モードの切り替えは一例に過ぎない。例えば、図３（ａ）および（ｂ）では、近接モードにおける占有帯域幅を通常モードの３倍以外としてもよい。また、近距離無線通信回路１０は、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式に限定されるものではなく、インパルス無線及びＤＳ−ＵＷＢ等の他のＵＷＢ通信回路であってもよいし、その他の近距離無線通信回路であってもよい。

次に、通信モードの切り替えに応じて無線通信回路１０の送信電力を増減させるためのＡＦＥ１００の構成例について説明する。図４は、ＡＦＥ１００の構成例を示すブロック図である。なお、図４は、ＡＦＥ１００に含まれる送信側の構成要素を示している。

図４において、ミキサ１００１は、ＤＡＣ１０１から供給される送信信号をローカル発振器（不図示）により生成されるローカル周波数信号と乗算することによって、送信信号周波数をＵＷＢのキャリア周波数帯域までアップコンバートする。

３段の増幅回路１００２、１００３及び１００４は、ミキサ１００１より出力されるアップコンバート後の送信信号を順次増幅し、増幅後の信号をアンテナ１１に出力する。

図４に示すバイパス路１００５は、中段及び最後段の増幅回路１００３及び１００４を迂回して送信信号をアンテナ１１に供給するための線路である。バイパス路１００５の一端（接続点１０１０）は、増幅回路１００２と１００３の間に接続されており、バイパス路１００５の他端（接続点１０１２）は、ＡＦＥ１００の出力端ＯＵＴに接続されている。

バイパス路１００５には、スイッチ１００６が配置されている。スイッチ１００６がＯＮすることで、増幅回路１００４をバイパスして増幅回路１００３とアンテナ１１の間を接続する線路が形成される。バイパス路の形成によって増幅回路１００４による信号増幅が省略されるため、無線通信装置１の送信電力を低下させることができる。つまり、スイッチ１００６のＯＮ／ＯＦＦ制御によって、無線通信装置１の送信電力を調整できる。

スイッチ１００７は、増幅回路１００３に対するバイアス電流Ｉ_Ｂを遮断可能である。同様に、スイッチ１００８は、増幅回路１００４に対するバイアス電流Ｉ_Ｂを遮断可能である。スイッチ１００７及び１００８のＯＮ／ＯＦＦは、上述したスイッチ１００６のＯＮ／ＯＦＦと相補的に動作させればよい。つまり、スイッチ１００６がＯＮして増幅回路１００３及び１００４がバイパスされる場合に、スイッチ１００７及び１００８をＯＦＦすればよい。これにより、信号増幅に寄与しない増幅回路１００３及び１００４に供給されるバイアス電流を遮断でき、消費電力を低減することができる。

なお、図４の構成例では、増幅回路１００３及び１００４のバイアス電流を遮断するためのスイッチ１００７及び１００８を示したが、バイアス電流は必ずしも完全に遮断する必要はない。つまり、増幅回路１００３及び１００４をバイパスする際に、これらに対するバイアス電流を通常モード時（非バイパス時）に比べて減少させてもよい。

コンデンサ１００９及び１０１１は、直流カット用のカップリングコンデンサである。図４の構成例では、カップリングコンデンサ１００９の後にバイパス路１００５の一端（接続点１０１０）を接続している。また、カップリングコンデンサ１０１１の後にバイパス路１００５の一端（接続点１０１２）を接続している。このような構成によって、スイッチ１００６をＦＥＴ（Field Effect Transistor）スイッチとする場合に、ＦＥＴスイッチの動作点を低くすることができる。なお、カップリングコンデンサ１００９及び１０１１と接続点１０１０及び１０１２の配置は入れ替えてもよい。例えば、コンデンサ１０１１の前にバイパス路１００５の一端（接続点１０１２）を接続してもよい。この場合、スイッチ１００６の動作点調整のために、増幅回路１００４及び１００４をバイパスする際には、増幅回路１００３及び１００４に対する電源電圧の供給を遮断するとよい。

さらに、ＡＦＥ１００は、インピーダンス素子１０１３及び１０１４を有する。インピーダンス素子１０１３及び１０１４は、増幅回路１００３及び１００４をバイパスすることに伴う増幅回路１００３及び１００４のインピーダンスの変化を補正する補正回路である。増幅回路１００２の出力側に接続されたインピーダンス素子１０１３は、通常モード時から近接モードに切り替える際に増幅回路１００３及び１００４のインピーダンス（主としてリアクタンス成分）を変化させることで、利得周波数特性の劣化を補償する。インピーダンス素子１０１４は、通常モード時から近接モードに切り替える際にインピーダンス（主として抵抗成分）を変化させることで、近接モード時のインピーダンス整合を行う。インピーダンス素子１０１３及び１０１４によるインピーダンス変更は、制御部１２によって制御される。この制御は、バイパス路１００５による増幅回路１００３及び１００４のバイパス動作と連動して行われる。

図５は、ＡＦＥ１００に含まれるスイッチ１００６及びインピーダンス素子１０１３及び１０１４のより具体的な構成例を示している。なお、図５では、増幅回路１００３及び１００４のバイアス電流を制御するためのスイッチ１００７及び１００８の図示を省略している。図５の例では、スイッチ１００６は、ＦＥＴスイッチとされている。また、インピーダンス素子１０１３は、容量性リアクタンス素子としてのコンデンサ１０１５と、制御用のＦＥＴスイッチ１０１６を含む。ＦＥＴスイッチ１０１６は、制御部１２によって制御される。ＦＥＴスイッチ１０１６は、送信信号がバイパス路１００５を通過する近接モード時にＯＮする。

制御部１２は、スイッチ１００６をＯＮする際に、ＦＥＴスイッチ１０１６も併せてＯＮすればよい。なお、スイッチ１００６をＦＥＴスイッチとし、当該ＦＥＴスイッチのゲート閾値電圧をＦＥＴスイッチ１０１６のゲート閾値電圧と実質的に同一とすれば、２つのＦＥＴスイッチのＯＮ／ＯＦＦを容易に同調させることができる。近接モード時にＦＥＴスイッチ１０１６がＯＮし、コンデンサ１０１５に信号が流れることによって共振点が移動する。このため、ＡＦＥ１００出力の利得偏差を補正することができる。一方、通常モード時には、ＦＥＴスイッチ１０１６がＯＦＦし、コンデンサ１０１５に信号が流れない。このため、インピーダンス素子１０１３が送信信号に影響を与えることはない。

なお、ＦＥＴスイッチ１０１６の動作点の関係から、ＦＥＴスイッチ１０１６は図５に示すようにコンデンサ１０１５の下に配置するとよい。また、図５に示すＦＥＴスイッチ１０１６の配置であれば、近接モード時のＦＥＴスイッチ１０１６のオン抵抗が送信信号に影響を与えないという利点もある。

コンデンサ１０１５の静電容量は、以下のように決定するとよい。ここでは、インピーダンス素子１０１３から見て後段に配置された増幅回路１００３の動作を近接モード時に停止させる場合を考える。近接モード時に増幅回路１００３を停止させると、増幅回路１００２側から見た次段の入力容量が低下する。これは、通常モードでは増幅回路１００３のゲート−ドレイン間容量ＣｇｄがＭｉｌｌｅｒ効果によってｇ_ｍ倍されるのに対して、増幅回路１００３を停止するとこの効果が消えるためである。よって、コンデンサ１０１５の静電容量は、ミラー効果の消失による静電容量の減少分を補償する値に決定すればよい。これにより、広帯域を占有する近接モード時の利得周波数特性の劣化を抑制することができる。

図５の例では、インピーダンス素子１０１４は、インピーダンス整合用の抵抗１０１７、直流電流阻止のためのコンデンサ１０１８、制御用のＦＥＴスイッチ１０１９を含む。ＦＥＴスイッチ１０１９は、制御部１２によって制御される。ＦＥＴスイッチ１０１９は、送信信号がバイパス路１００５を通過する近接モード時にＯＮする。ＦＥＴスイッチ１０１９がＯＮすることで、抵抗１０１７によるインピーダンス整合が行われる。広帯域増幅回路では、抵抗成分を利用するほうがリアクタンス成分を利用するよりも広い周波数帯域わたるインピーダンス整合を得やすい。

抵抗１０１７の抵抗値は、以下のように決定するとよい。ここでは、インピーダンス素子１０１４から見て前段に配置された増幅回路１００４の動作を近接モード時に停止させる場合を考える。近接モード時に増幅回路１００４内の出力段のトランジスタ（不図示）をオフにすると、通常、出力−接地間に入るドレイン抵抗が消失する。これによりインピーダンスの整合が崩れる。このため、抵抗１０１７の大きさは、消失したドレイン抵抗を補う値に決定すればよい。また、直流電流を阻止して消費電流の増加を抑えるためのコンデンサ１０１８は、所望周波数範囲において抵抗１０１７に比べてインピーダンスが十分に小さいものを選択すればよい。

ところで、図５に示したインピーダンス素子１０１３及び１０１４の回路構成は一例に過ぎない。例えば、インピーダンス素子１０１３を可変コンデンサ１つで構成してもよい。また、インピーダンス素子１０１３を複数のコンデンサと複数のＦＥＴスイッチを用いる構成としてもよい。また、送信信号の周波数特性（利得偏差）の補正に寄与するコンデンサだけでなく、コンデンサと並列に抵抗を配置してもよい。このようなコンデンサと抵抗の並列構成によれば、Ｓパラメータ（Scattering Parameter）の１つであるＳ_１１を補正することができる。無論この抵抗は可変抵抗であってもよい。このようにインピーダンス素子１０１３は、周波数特性だけでなくＳパラメータなどの他の特性も補正可能できるよう構成してもよい。図６（ａ）は、ＲＬＣ直列回路として構成されたインピーダンス素子１０１３の例である。図６（ｂ）は、ＲＬＣ並列回路として構成されたインピーダンス素子１０１３の例である。なお図４〜６では、抵抗、コンデンサ、インダクタを集中定数回路として表示しているが、ＵＷＢ信号等の高周波信号を伝送する場合にはこれと等価な分布定数回路を設ければよい。

また、インピーダンス素子１０１３及び１０１４の接続位置は図４、５及び７に示した位置に限定されるものではない。例えば、インピーダンス素子１０１３及び１０１４は、バイパス路１００５に接続されてもよい。

スイッチ１００６、１００７及び１００８のＯＮ／ＯＦＦ制御と、インピーダンス素子１０１３及び１０１４の制御は、上述した制御部１２が通信モードの切り替えに応じて制御信号を出力することによって行えばよい。また、制御部１２は、近接モードでの送信電力を所望の値（例えば、−７０ｄＢｍ／ＭＨｚ以下）とするために、バイパスされない増幅回路１００２のゲインを通常モードに比べて低減させてもよい。

なお、図４及び５は、合計３段の増幅回路１００２〜１００４を含む回路構成を示しているが、増幅回路の段数は少なくとも１段であればよい。また、図４及び５に示すように複数段の増幅回路を有する回路構成では、近接モード選択時に少なくとも１段の増幅回路をバイパスすればよい。

また、通常モード時の送信電力調整を容易とするため、増幅回路１００３及び１００４を図７に示すように構成してもよい。図７は、ＡＦＥ１００の他の構成例を示すブロック図である。図７中の増幅回路１００３は、並列に配置された２つの増幅要素６０１及び６０２を含む。増幅要素６０１及び６０２によって増幅された信号は合成点６０３で加算される。同様に、図７中の増幅回路１００４は、並列に配置された２つの増幅要素６０４及び６０５を含み、増幅された信号は合成点６０６で加算される。通常モード時に送信電力を低減する場合には、増幅回路１００３が有する一方の増幅要素６０１のバイアス電流を減少さればよい。一方の増幅要素６０１を完全に停止すると増幅回路１００３の利得が半分になるため、６ｄＢだけ送信電力を低下させることができる。さらに、増幅回路１００４に含まれる一方の増幅要素６０４も停止させると合計で１２ｄＢだけ送信電力を低下させることができる。

上述したように、無線通信装置１は、通常モードと近接モードの間の送信電力差を大きくするために、通常モードから近接モードへの切り替えに応じて送信用の増幅回路の少なくとも一部をバイパスして送信信号をアンテナ１１に供給する。

さらに、無線通信装置１は、増幅回路がバイパスされる低電力出力時における利得偏差の増大を抑制するために、リアクタンス成分を含むインピーダンス素子１０１３によるインピーダンスの変更をバイパス路１００５の制御と連動して行う。

これにより、無線通信装置１は、送信電力−４０ｄＢｍ／ＭＨｚ程度で遠距離・狭帯域（例えば５００ＭＨｚ）通信を行う通信モード（通常モード）と、送信電力−７０ｄＢｍ／ＭＨｚ程度で近距離・広帯域（例えば１．５ＧＨｚ）通信を行う通信モード（近接モード）の切り替えることができ、広帯域を占有する近接モードでの利得周波数特性の劣化を抑制することができる。

＜発明の実施の形態２＞
図８は、本実施の形態にかかる無線通信装置が有するＡＦＥ２００の送信側構成を示すブロック図である。なお、ＡＦＥ２００を除いて、本実施の形態にかかる無線通信装置の全体構成は、上述した無線通信装置１と同様とすればよい。なお、図８では、増幅回路１００３及び１００４のバイアス電流を制御するためのスイッチ１００７及び１００８の図示を省略している。

ＡＦＥ２００は、上述したＡＦＥ１００と比べてバイパス路１００５の構成が異なる。ＡＦＥ２００のバイパス路１００５には、減衰回路２００１が配置されている。また、図８の構成例では、減衰回路２００１の前後に２つのスイッチ１００６Ａ及びＢが配置されている。スイッチ１００６Ａ及びＢは、通常モード時にＯＦＦし、近接モード時にＯＮする。バイパス路１００５の入り口側と出口側にそれぞれスイッチを設けることで、減衰回路２００１が通常モード時の特性に影響を与えることを抑制できる。また、２つのスイッチを設けることで入出力間のアイソレーションを大きくできる。これにより、接続点１０１２からバイパス路１００５を伝搬して接続点１０１０へ流れる帰還信号を阻止することができるため、発振を防止する効果もある。

図８の構成例では、減衰回路２００１は、ＦＥＴ２００２を含む。ＦＥＴ２００２は、スイッチ１００６Ａと１００６Ｂの間の接続点２００３においてバイパス路１００５に接続されている。ＦＥＴ２００２が、近接モード時にＯＮすることで、ＦＥＴ２００２のオン抵抗の値に応じてバイパス路１００５を伝搬する信号が減衰する。比較的高抵抗が必要な場合には図８に示すように減衰回路２００１としてＦＥＴ２００２を用いるとよい。ＦＥＴを用いることで高抵抗を得やすい。なお、比較的低抵抗でよいときや精度の良い抵抗が必要な場合には、ＦＥＴ２００２に代えて受動部品を用いればよい。

また、図８に示すようにＦＥＴ２００２を用いる場合、ＦＥＴ２００２は通常モード時にＯＮしてもよい。例えば、図８に示すようにスイッチ１００６Ａ及びＢがＦＥＴスイッチである場合、ＦＥＴのドレイン−ソース間容量Ｃｄｓ等が存在するために、上述した帰還信号を完全に阻止することは困難である。しかしながら、スイッチ１００６Ａ及びＢがＯＦＦする通常モード時にＦＥＴ２００２がＯＮすることによって、帰還信号を接続点２００３からグランドへ逃がすことができるため、接続点１０１０へ流れる帰還信号を効果的に減少させることができる。ＦＥＴ２００２のオン抵抗を低めに設定しておけばより効果的である。ＦＥＴ２００２のオン抵抗は、ゲート電圧を変化させることによって、通常モード時と近接モード時とで変化させてもよい。

このように、減衰回路２００１に含まれるＦＥＴ２００２を近接モード時及び通常モード時にともにＯＮすることで、減衰回路２００１は２つの役割を果たすことができる。すなわち、近接モード時において、減衰回路２００１は、バイパス路１００５を伝搬する信号を減衰させる役割を果たす。一方、通常モード時には、減衰回路２００１は、バイパス路１００５を通って増幅回路１００３の入力側に信号が帰還するのを妨げる役割を果たす。

図８の構成例では、スイッチ１００６Ａ及びＢと減衰回路２００１としてＮＭＯＳトランジスタを用いている。ＰＭＯＳトランジスタの使用を抑えることで、寄生容量を小さくできる。

近接モード時に増幅回路をバイパスするのみでは送信信号電力を所望のレベル（例えば−７０ｄＢｍ／ＭＨｚ）まで低下させることができない場合や、増幅回路１００２のバイアス電流を低くしすぎると利得偏差などの特性が劣化する場合がある。これらの場合に、減衰回路２００１が接続されたバイパス路１００５を用いるとよい。なお、上述したように、減衰回路２００１は、通常モード時にバイパス路１００５を通る帰還信号を阻止する役割を有する。よって、近接モード時に減衰回路２００１による減衰動作が不要である場合であっても、減衰回路２００１が接続されたバイパス路１００５を用いてもよい。この場合、減衰回路２００１は、通常モード時にＯＮし、近接モード時にＯＦＦすればよい。

なお、ＡＦＥ２００におけるインピーダンス素子１０１３及び１０１４の接続位置は図８に示した位置に限定されるものではない。例えば、インピーダンス素子１０１３及び１０１４は、減衰回路２００１とともにバイパス路１００５上のスイッチ１００６Ａ及びＢの間に接続されてもよい。この場合、インピーダンス素子１０１３及び１０１４はスイッチ機能を有する必要はなく、減衰回路２００１と同様に受動部品のみで構成してもよい。

＜発明の実施の形態３＞
図９は、本実施本実施の形態にかかる無線通信装置３の構成を示すブロック図である。無線通信装置３は、無線通信装置１と同様に通常モードと近接モードの間で切り替え可能な近距離無線通信回路１０を有する。さらに、無線通信装置３は、通信モードを切り替える際の通信途絶を抑制するため、通常モードから近接モードに切り替える際に過渡的な遷移モードを経由する。遷移モードとは、装置間の同期確立のための無線信号を通常モードで送信し、送信データを含む無線信号を近接モードで送信する通信モードである。制御部３２は、遷移モードを経由した通信モードの切り替えを制御する。

続いて以下では、制御部３２の制御に基づいて実行される通常モードから近接モードへの移行手順の具体例について図１０〜１５を用いて説明する。図１０は、通常モードから近接モードへの移行手順を説明するための無線通信装置３Ａ及び３Ｂの配置例を示す図である。図１０に示すように、通常モードによる通信が可能で近接モードによる通信が不可能な領域（例えば約１０ｍ以内）を"通常モード通信領域"と呼ぶ。近接モードによるデータ送受信が可能な"領域（例えば数ｃｍ以内）を"近接領域"と呼ぶ。また、"近接領域"と"通常モード通信領域"との間の中間的な領域を"中間領域"と呼ぶ。

通常モード通信領域では、装置３Ｂ及び３Ａは通常モードで通信を行う。すなわち、装置３Ａは、装置３Ｂから通常モードで送信される無線信号を受信し、これの受信品質を計測する。図１１は、"通常モード通信領域"での装置３Ａ及び３Ｂの送信信号を示す図である。図１１において、ビーコン信号７１及び７２は、装置１Ａ及び１Ｂの間で同期を確立するために送受信される信号である。ビーコン信号７１及び７２は、プリアンブル７３、ヘッダ７４及びペイロード７５を含む。図１１中において、"ＢＰ"はビーコン期間（Beacon Period）、"ＤＰ"はデータ期間（Data Period）である。なお、図１１は、近距離無線通信回路１０をＵＷＢ通信回路とした場合の例である。図１１に示すように、装置３Ａ及び３Ｂは、相互にビーコン信号７１及び７２を送信し、スーパーフレームの同期を確立する。ここで、スーパーフレームとは、ＵＷＢＭＡＣで規定されている送信フレームであり、１スーパーフレーム期間は６５．５３６ｍｓである。スーパーフレームは、２５６個のＭＡＳ（Medium Access Slot）に分割されている。１ＭＡＳ期間は２５６μｓである。スーパーフレームの先頭部分は、スーパーフレームの同期確立、各種制御信号の転送のために使用されるビーコン信号の送信期間（ビーコン期間と呼ばれる）として割り当てられている。

さらに、装置３Ｂは、ビーコン期間以外のＭＡＳを利用して、通常モードでデータ信号７６を送信する。データ信号７６は、装置３Ｂから３Ａへの送信データを含む信号である。このとき、データ信号７６の送信タイミングは、ビーコン信号７１によって指定するとよい。

通常モード通信領域では、装置３Ａは、装置３Ｂから送信されるビーコン信号７１を受信し、ビーコン信号７１の受信品質を計測する。ビーコン信号７１の受信品質としては、例えば、プリアンブル７３のＲＳＳＩ、ペイロード７５のＲＳＳＩを計測すればよい。装置３Ａは、装置３Ｂからデータ期間中に送信されるデータ信号７６の受信品質を測定してもよい。なお、受信品質の測定は、上述したＲＳＳＩ、ＬＱＩ及びＢＥＲのいずれか１つのみではなく、２つ以上の指標について行うとよい。本実施の形態では、ＲＳＳＩ、ＬＱＩ、ＢＥＲ等の受信品質の測定値を指標として装置３Ａ及び３Ｂの距離（接近度）を判定する。一般的にＲＳＳＩが大きくなるにつれて装置３Ａ及び３Ｂの距離が近づいていると評価できる。しかしながら、ノイズ電力を測定している場合には、装置３Ａ及び３Ｂの距離（接近度）とＲＳＳIとの相関が低下する。また、一般的に装置間距離が徐々に近づくとＢＥＲが改善するが、受信側の装置のダイナミックレンジを超えるほど装置間距離が近すぎる場合には逆にＢＥＲが悪化する。このため、例えば復号化後のＢＥＲの測定とＲＳＳＩ測定を併用するとよい。

図１２は、"中間領域"での装置３Ａ及び３Ｂの送信信号を示す図である。中間領域では、装置３Ａ及び３Ｂは、通常モードでビーコン信号７１及び７２の送信を行う。さらに、装置３Ｂは、ビーコン期間以外のＭＡＳを利用して、近接モードでデータ信号７６を送信する。このとき、近接モードによるデータ信号７６の送信タイミングは、ビーコン信号７１によって指定するとよい。図１２に示した例では、装置３Ａは、近接モードで送信されるデータ信号７６の受信品質を計測することによって、装置３Ａ及び３Ｂの接近度を判定すればよい。

図１２に示したように、ビーコン信号７１及び７２を通常モードで送信することによって、装置３Ａ及び３Ｂがビーコン信号の受信に失敗する可能性が小さくなり、スーパーフレームの同期状態を維持することができる。また、通常モードで送信されるビーコン信号を利用してデータ信号７６の送信タイミングを通知することによって、データ信号７６の送信タイミングを装置３Ａに確実に伝達できる。

図１３は、"近接領域"での装置３Ａ及び３Ｂの送信信号を示す図である。図１３の例では、ビーコン信号７１及び７２も近接モードで送信される。また、装置３Ｂは、ビーコン期間以外のＭＡＳを利用して、近接モードでデータ信号７６を送信する。このとき、図１３に示すように、スーパーフレーム内のビーコン期間を除くＭＡＳを可能な限り近接モードでのデータ送信に利用するとよい。これによって、オーバーヘッド（データ送信に寄与しない時間）を減らし、実行データ送信レートを向上させることができる。なお、近接モードの送信電力を−７０ｄＢｍ／ＭＨｚ以下とし、３．１Ｇ〜１０．６ＧＨｚに含まれる周波数帯域を利用することによって通信可能距離は数ｃｍ以内に限定されるため、図１３に示すようにビーコン期間を除くＭＡＳの大部分を占有しても周囲の通信装置に影響を与える可能性は小さい。

次に、装置３Ａ及び３Ｂの間で実行される通信モードの切り替え処理の具体例について、図１４のシーケンス図を参照しながら説明する。なお、図１４では、近接モードによるデータ転送時の受信側を装置３Ａ、送信側を装置３Ｂとしている。

ステップＳ１０１では、装置３Ａ及び３Ｂが、各々が有する制御部３２による制御に基づき、近距離無線通信回路１０を用いて通常モードで接続する。

ステップＳ１０２では、装置３Ｂが装置３Ａに対してデータ信号７６を通常モードで送信する。ステップＳ１０３では、装置３Ａが中間領域に移動したか否かを判定する。当該判定は、装置３Ｂから送信されるデータ信号７６又はビーコン信号７１の装置３Ａにおける受信品質を用いて行えばよい。

中間領域への移動が検出された場合（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、装置３Ａは遷移モードへの切り替え要求を装置３Ｂに送信する（ステップＳ１０４）。モード切り替え要求を受信した装置３Ｂは、ビーコン信号７１の送信を通常モードで行い、送信データを含むデータ信号７６の送信を近接モードで行うよう送信処理を切り替える（ステップＳ１０５）。当該送信処理は、図１２に示した中間領域での送信処理に相当する。

ステップＳ１０６では、装置３Ａが近接領域に移動したか否か、言いかえると、装置１Ａは、近接モードによるデータ受信の可否判定を行う。当該判定は、装置３Ｂから近接モードで送信されるデータ信号７６の装置３Ａにおける受信品質を用いて行えばよい。

ステップＳ１０６にて近接モードによるデータ受信が可能と判定された場合、装置３Ａ及び３Ｂは、近接モードによるデータ転送を開始する（ステップＳ１０７）。なお、ステップＳ１０６にて近接モードによるデータ受信が不可能と判定された場合、装置３Ａ及び３Ｂは、通常モードに切り替えてもよい。

図１１〜１４では、中間領域においてビーコン信号７２を高電力で送信し、データ信号７６を低電力で送信する例を示した。図１５（ａ）〜（ｄ）は、中間領域の遷移モードにおいて、同期確立のための無線信号を通常モードで送信し、試験用の送信データを含む無線信号を近接モードで送信する他の例を示している。図１５（ａ）は、通常モード通信領域におけるデータ信号７６の送信電力を示している。図１５（ａ）の例では、プリアンブル７６１、ヘッダ７６２及びペイロード７６３のすべてを高電力で送信する。図１５（ｂ）は、中間領域におけるデータ信号７６の送信電力を示している。図１５（ｂ）の例では、同期確立のためのプリアンブル７６１及びヘッダ７６２を高電力で送信し、試験用データを含むペイロード７６３を低電力で送信する。なお、図１５（ｂ）の遷移モードの例では、送信電力を高速で変化させる必要がある。そこで、送信電力の切り替え時間を確保するために、図１５（ｃ）に示すようにペイロード７６３の送信をヘッダ７６２から遅らせてもよい。図１５（ｄ）は、近接領域におけるデータ信号７６の送信電力を示している。図１５（ｄ）の例では、プリアンブル７６１、ヘッダ７６２及びペイロード７６３のすべてを低電力で送信する。

上述したように、本実施の形態にかかる無線通信装置３は、通常モードから近接モードに切り替える際に過渡的な遷移モードを経由することとした。遷移モードでは、装置間の同期確立のための無線信号（例えばビーコン信号７１及び７２）を通常モードで送信し、試験用の送信データを含む無線信号（例えば、データ信号７６）を近接モードで送信する。例えば、通常モードと近接モードとの送信電力差が３０ｄＢｍ／ＭＨｚ程度である場合、通常モードから近接モードに直接的に切り換えると装置３Ａ及び３Ｂの間の同期を維持することができずに通信が途絶するおそれがある。しかしながら、上述したような遷移モードを経由する通信モード切り替えを行うことで、装置３Ａ及び３Ｂの同期を維持できるため、通常モードから近接モードへ切り換える際の通信途絶の発生を抑制できる。

なお、図１０〜１５を用いて説明した通信モードの変更手順は一例に過ぎない。例えば、通常モード動作領域、中間領域および近接領域にわたる全範囲で、通常モード又は近接モードのいずれか一方のみの受信品質の計測を行い、当該計測結果に基づいて近接モードの可否判定を行ってもよい。

また、図１０〜１５では、通信品質の計測結果を参照して装置３Ａ及び３Ｂの距離（接近度）を評価する例を示した。しかしながら、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）、ＤＧＰＳ（Differential GPS）等によって装置３Ａ及び３Ｂの測位情報を取得し、これらの測位情報を用いて装置３Ａ及び３Ｂが中間領域内に位置していることを判定してもよい。

＜発明の実施の形態４＞
図１６は、本実施の形態にかかる無線通信装置が有するＡＦＥ４００の送信側構成を示すブロック図である。なお、図１６では、増幅回路１００３及び１００４のバイアス電流を制御するためのスイッチ１００７及び１００８の図示を省略している。本実施の形態にかかる無線通信装置は、ＡＦＥ４００からアンテナ１１に供給される送信電力を計測し、送信電力が基準値を超えて大きくなる場合にアンテナ１１への電力供給を停止する機構を有する。

図１６において、電力検出部４００１は、ＡＦＥ４００からアンテナ１１に供給される送信電力の大きさを検出する。制御部４００２は、電力検出部４００１によって検出された送信電力値を参照し、送信電力の大きさが予め定められた範囲内となるように、スイッチ１００６、増幅回路１００２〜１００４、インピーダンス素子１０１３及び１０１４、並びにスイッチ４００３等を制御する。スイッチ４００３は、ＡＦＥ４００とアンテナ１１との間の電気的接続を遮断可能な回路である。なお、制御部４００２は、本実施の形態にかかる無線通信装置の全体制御を担う制御部１２と共通化してもよい。

具体例を示すと、制御部４００２は、電力検出部４００１によって検出される送信電力値Ｐが以下の（１）式を満足するように、スイッチ１００６、増幅回路１００２〜１００４等を制御すればよい。
Ｐ_０−ΔＰ≦Ｐ≦Ｐ_０・・・・（１）
ここで、上限値を定める規定値Ｐ_０は、ＷｉＭｅｄｉａ等の通信規格、各国の法規制等によって許容される最大送送信電力とすればよい。ΔＰは、送信電力の許容範囲を示す値であるから、ＷｉＭｅｄｉａ等の通信規格の規定、受信回路の特性等に応じて適宜定めればよい。Ｐ_０及びΔＰは、通常モード用及び近接モード用の値をそれぞれ予め設定しておけばよい。

続いて以下では、本実施の形態にかかる無線通信装置が行う送信電力制御の具体例について図１７のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ２０１では、制御部１２又は制御部４００２が、選択された通信モードに関する設定を行う。例えば、近接モードが選択された場合、スイッチ１００６がＯＮとされ、増幅回路１００３及び１００４に対するバイアス電流の供給が遮断され、インピーダンス素子１０１３及び１０１４に信号が供給される。また、制御部４００２は、近接モードに対応したＰ_０及びΔＰを選択する。

ステップＳ２０２では、電力検出部４００１が、ＡＦＥ４００の送信電力を検出する。ステップＳ２０３では、制御部４００２が、検出された送信電力値Ｐが規定値Ｐ_０以下であるか否かを判定する。送信電力値Ｐが規定値Ｐ_０を超えると判定された場合（Ｓ２０３でＮＯ）、制御部４００２はスイッチ４００３をＯＦＦし、アンテナ１１への電力供給を停止する（Ｓ２０４）。ステップＳ２０５において、制御部４００２は、送信電力値Ｐが規定値Ｐ_０以下となるように、増幅回路１００２〜１００４のバイアス電流調整を行う。なお、制御部４００２は、ＡＦＥ４００とアンテナ１１とを接続する線路上に配置された可変減衰器（不図示）の減衰量を増大させることによって送信電力を低下させてもよい。

一方、ステップＳ２０３にて送信電力値Ｐが規定値Ｐ_０以下であると判定された場合（Ｓ２０３でＹＥＳ）、制御部４００２はスイッチ４００３をＯＮし、アンテナ１１へ電力を供給する（Ｓ２０６）。

ステップＳ２０７では、制御部４００２が、検出された送信電力値ＰがＰ_０−ΔＰ以上であるか否かを判定する。送信電力値ＰがＰ_０−ΔＰ未満と判定された場合（Ｓ２０７でＮＯ）、制御部４００２は、送信電力値ＰがＰ_０−ΔＰ以上となるように、増幅回路１００２〜１００４のバイアス電流調整を行う（Ｓ２０８）。一方、送信電力値ＰがＰ_０−ΔＰ以上と判定された場合（Ｓ２０７でＹＥＳ）、制御部４００２は、アンテナ１１からの信号送信を開始（継続）する（Ｓ２０９）。ステップＳ２０９の後はＳ２０２に戻り、送信開始時だけでなく、送信継続中も送信電力の監視を継続するとよい。

上述したように、本実施の形態にかかる無線通信装置は、送信電力を監視し、送信電力が規定値Ｐ_０を超える場合に、アンテナ１１からの出力を停止することとした。これにより、アンテナ１１から異常な出力が行われることによる他システムへの干渉を抑制できる。

なお、図１６には、発明の実施の形態１の変形例を示したが、本実施の形態で説明したアンテナ１１への電力供給を遮断する構成は、発明の実施の形態２と組み合わせることも可能である。

ところで、発明の実施の形態１〜４で説明した制御部１２、３２又は制御部４００２が主体となって実行する通信モードの切り替え制御は、ＡＳＩＣ、ＤＳＰ等の半導体処理装置を用いて実現してもよい。また、この通信モードの切り替え制御の少なくとも一部は、近距離無線通信回路１０が実行する少なくとも一部の処理（例えばベースバンド信号処理）と共通の半導体処理装置を用いて実現してもよい。

また、制御部１２、３２又は制御部３００２が主体となって実行する通信モードの切り替え制御は、通信モードの切り替え手順を記述した制御プログラムをマイクロプロセッサ等のコンピュータに実行させることによって実現してもよい。この制御プログラムは、様々な種類の記憶媒体に格納することが可能であり、また、通信媒体を介して伝達されることが可能である。ここで、記憶媒体には、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＲＯＭカートリッジ、バッテリバックアップ付きＲＡＭメモリカートリッジ、フラッシュメモリカートリッジ、不揮発性ＲＡＭカートリッジ等が含まれる。また、通信媒体には、電話回線等の有線通信媒体、マイクロ波回線等の無線通信媒体等が含まれ、インターネットも含まれる。

さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

発明の実施の形態１にかかる無線通信装置のブロック図である。図１に示した近距離無線通信回路の構成例を示すブロック図である。通常モードと近接モードの切り替え手法の一例を示す図である。図２に示したＡＦＥの構成例を示すブロック図である。図２に示したＡＦＥの構成例を示すブロック図である。インピーダンス素子の構成例を示す図である。図２に示したＡＦＥの構成例を示すブロック図である。発明の実施の形態２にかかる無線通信装置が有するＡＦＥの構成例を示すブロック図である。発明の実施の形態３にかかる無線通信装置のブロック図である。近接モード可否判定を説明するための無線通信装置の配置例を示す図である。図９の通常モード通信領域にある無線通信装置の送信データの一例を示す図である。図９の中間領域にある無線通信の送信データの一例を示す図である。図９の近接領域にある無線通信の送信データの一例を示す図である。図９に示した装置間での通信モード切り替え処理に関するシーケンス図である。（ａ）：通常モード通信領域：、（ｂ）及び（ｃ）：中間領域、（ｄ）：近接領域での送信データの他の例を示す図である。発明の実施の形態４にかかる無線通信装置が有するＡＦＥの構成例を示すブロック図である。発明の実施の形態４にかかる無線通信装置による送信電力制御手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１、３、３Ａ、３Ｂ無線通信装置
１０近距離無線通信回路
１１アンテナ
１２、３２制御部
４０送信フレーム
４１プリアンブル及びヘッダ
４２ペイロード
７１、７２ビーコン信号
７３プリアンブル
７４ヘッダ
７５ペイロード
７６データ信号
１００アナログフロントエンド（ＡＦＥ）
１０１Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）
１０２ＦＦＴ部
１０３デマッピング部
１０４復号化部
１０５ＭＡＣ部
１０６符号化部
１０７マッピング部
１０８ＩＦＦＴ部
１０９Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）
７６１プリアンブル
７６２ヘッダ
７６３ペイロード
１００１ミキサ
１００２〜１００４増幅回路
１００５バイパス路
１００６〜１００８スイッチ
１００９、１０１１コンデンサ
１０１０、１０１２接続点
１０１３、１０１４インピーダンス素子（補正回路）
１０１５コンデンサ
１０１６ＦＥＴ（Field Effect Transistor）
１０１７抵抗
１０１８コンデンサ
１０１９ＦＥＴ
２００１減衰回路
２００２ＦＥＴ
４００１電力検出部
４００２制御部
４００３スイッチ

Claims

第１の通信モードと、前記第１の通信モードに比べて低い平均送信電力及び広い占有帯域幅を使用することによって前記第１の通信モードに比べて通信可能距離が短く且つ伝送速度が大きい第２の通信モードとの間で動作モードを切り替え可能な近距離無線通信回路を備え、
前記近距離無線通信回路は、
送信信号を増幅する少なくとも１段の増幅回路と、
前記第２の通信モードへの切り替えに応じて、前記少なくとも１段の増幅回路のうち少なくとも１つを迂回するバイパス路と、
前記少なくとも１段の増幅回路及び前記バイパス路を含む前記近距離無線通信回路における送信信号の伝搬経路に接続され、前記バイパス路の回路動作の有無によるリアクタンスの変化を補償するリアクタンス素子を含む補正回路と、を備える、
無線通信装置。
前記第２の通信モードにおいて前記補正回路が有するリアクタンスの大きさは、前記近距離無線通信回路の送信信号に対する利得の偏差の増大を抑制するように決定されている、請求項１に記載の無線通信装置。
前記補正回路は、
前記バイパス路によって迂回される増幅回路の入力側に一端が接続される前記リアクタンス素子としてのコンデンサと、
前記コンデンサの他端と所定の電位との間にソースドレイン経路が接続されるスイッチトランジスタと、
を含む請求項１又は２に記載の無線通信装置。
前記バイパス路によって迂回される増幅回路に供給されるバイアス電流を、前記第２の通信モードへの切り替えに応じて低下させる回路をさらに備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線通信装置。
前記補正回路は、前記バイパス路による増幅回路の迂回に伴う抵抗成分の変化を補償する抵抗性素子をさらに含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
前記バイパス路に接続され、前記第２の通信モード時に前記バイパス路を伝搬する信号を減衰させる減衰回路をさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の無線通信装置。
前記減衰回路は、前記第１の通信モード時に前記バイパス路を通って前記少なくとも１つの増幅回路の入力側に帰還する帰還信号を減衰させる、請求項６に記載の無線通信装置。
前記バイパス路は、前記少なくとも１つの増幅回路の入力側と出力側の間に配置され、互いに直列に接続された第１及び第２のスイッチを備え、
前記第１及び第２のスイッチは、前記第１の通信モード時にＯＦＦし、前記第２の通信モード時にＯＮし、
前記減衰回路は、前記第１及び第２のスイッチの相互接続点に接続されている、請求項６又は７に記載の無線通信装置。
前記減衰回路は、一端が前記相互接続点側に他端がグランド側に接続された抵抗性素子を備え、
前記抵抗性素子の抵抗値は、前記第１の通信モード時と第２の通信モード時とで異なる、請求項８に記載の無線通信装置。
前記減衰回路は、ソース−ドレイン経路が前記相互接続点とグランドとの間に接続され、前記第１の通信モード時及び第２の通信モード時にともにＯＮするトランジスタを備える、請求項８に記載の無線通信装置。
前記トランジスタのオン抵抗は、前記第１の通信モード時と第２の通信モード時とで異なる、請求項１０に記載の無線通信装置。
前記バイパス路に接続され、前記第１の通信モード時に前記バイパス路を通って前記少なくとも１つの増幅回路の入力側に帰還する帰還信号を減衰させる減衰回路をさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の無線通信装置。
前記バイパス路は、前記少なくとも１つの増幅回路の入力側と出力側の間に配置され、互いに直列に接続された第１及び第２のスイッチを備え、
前記第１及び第２のスイッチは、前記第１の通信モード時にＯＦＦし、前記第２の通信モード時にＯＮし、
前記減衰回路は、一端が前記第１及び第２のスイッチの相互接続点側に接続され、他端がグランド側に接続された抵抗性素子を備え、
前記抵抗性素子の抵抗値は、前記第１の通信モード時と第２の通信モード時とで異なり、前記第１の通信モード時に相対的に小さく、前記第２の通信モード時に相対的に大きい、請求項１２に記載の無線通信装置。
前記抵抗性素子は、前記相互接続点とグランドとの間にソース−ドレイン経路が接続され、前記第１の通信モード時にＯＮし、前記第２の通信モード時にＯＦＦするトランジスタを含む、請求項１３に記載の無線通信装置。
前記第１及び第２の通信モードの切り替えを制御するモード制御部をさらに備え、
前記モード制御部は、
前記第１の通信モードから前記第２の通信モードに切り替える際に、前記第１の通信モードと前記第２の通信モードとを時分割で切り換えるよう前記近距離無線通信回路を動作させ、通信相手装置との同期確立のための信号を前記第１の通信モードで送信することによって前記通信相手装置との同期を維持しつつ、前記第２の通信モードによる前記通信相手装置とのデータ送受信の可否を判定するための試験信号を前記第２の通信モードで送信する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
前記モード制御部は、前記通信相手装置との間の通信距離に相関を有する通信品質の計測値を指標として、前記データ送受信の可否を判定する、請求項１５に記載の無線通信装置。
前記少なくとも１つの増幅回路は複数の増幅回路を含み、
前記バイパス路は、前記複数の増幅回路のうち最後段の前記増幅回路を含むとともに最前段の前記増幅回路を除いた少なくとも１つの前記増幅回路を迂回する、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
前記少なくとも１段の増幅回路によって増幅された信号を送信するアンテナと、
前記アンテナに供給される信号の電力を検出する電力検出回路と、
前記少なくとも１段の増幅回路と前記アンテナとの間に配置され、前記電力検出回路の検出結果に応じて、前記アンテナに供給される前記信号の電力を減衰又は遮断する回路と、
をさらに備える、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の無線通信装置。
前記第１の通信モードは、平均送信電力が−４１．３ｄＢｍ／ＭＨｚ以下であり、３．１Ｇ〜１０．６ＧＨｚに含まれる少なくとも５００ＭＨｚの第１周波数幅を使用する通信モードであり、
前記第２の通信モードは、平均送信電力が−７０ｄＢｍ／ＭＨｚ以下であり、前記第１の周波数幅より広帯域な第２の周波数幅を使用する通信モードである、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の無線通信装置。
第１の通信モードと第２の通信モードとの間でモード切り替え可能な近距離無線通信回路の通信モード切り替え方法であって、
前記第２の通信モードは、前記第１の通信モードに比べて低い平均送信電力及び広い占有帯域幅を使用することによって前記第１の通信モードに比べて通信可能距離が短く且つ伝送速度が大きい通信モードであり、
前記方法は、
前記第１の通信モードから前記第２の通信モードへの切り替えに応じて、前記近距離無線通信回路に含まれる少なくとも１段の送信用増幅回路のうち少なくとも１つをバイパス路よって迂回することで送信電力を低減するステップと、
前記第１の通信モードから前記第２の通信モードへの切り替えに応じて、リアクタンス素子を含む補正回路を制御することで、前記バイパス路の回路動作の有無によるリアクタンスの変化を補償するステップと、
を備える、通信モードの切り替え方法。