JP5262614B2 - 無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、本発明はワイヤレスＬＡＮ（以下WLAN）や広域高速無線（以下WiMax）等のパーソナル無線通信装置において、送信時の送信パワーを一定に保つ機能として利用されるＡＰＣ機能に必要な送信パワー検出とＰＡ部の温度検出を行う技術に関する。

近年の半導体プロセスの進化に伴い、無線通信機器において信号処理をデジタル処理に置き換えることによりアナログ+デジタルＩＣの一体化がすすんでいる。

特にWLAN等のパーソナル系の通信機器では高機能化達成や搭載機器の小型化と言った要請に答えるため、ＩＣ自体の小型化が顕著であり、消費電力に関しては特に携帯利用などの場合には長時間稼動が必要なために、消費電力の削減が強く要望されている。

また、無線通信機器の増大に伴い電波管理上、最適な電波強度で送信出力をより適切にコントロールする必要性が高まっている。また、必要な電力で通信を行うために送信出力を適切にコントロールする必要性が高まっている。

このように、狭い使用帯域内に複数の無線機や方式の異なる無線機の妨害する電波を極力減らしながら、かつ適切なパワーで、より遠距離を低い通信消費電力で安定した通信を実現することが必要となってきている。

このための対応技術は、従来よりＡＰＣ機能として実現されている。例えば、先行文献１の場合には、ＦＭ復調用のＩＣ内部に第２ミキサ（２ｎｄ ＭＩＸ）、中間周波アンプ（ＩＦ ＡＭＰ）及び検波器（ＤＥＴ）を有しており、中間周波アンプ（ＩＦ ＡＭＰ）からＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）信号を出力して、高周波回路ブロックの後段のプロセッサ等の制御回路が、このＲＳＳＩ信号を利用して空きチャンネル探索や通話圏外検出を行うとともに、同じＲＳＳＩ信号を自動利得制御送信パワーアンプ（ＡＧＣ ＰＡ）の制御端子に直接接続している。ＲＳＳＩ信号の電圧が低いときは親機あるいは基地局が遠くにあるとみなして送信出力を上げ、電圧が高いときは親機あるいは基地局が近くにあるとみなして送信出力を下げる。

近年、無線通信機器ではデジタル処理が実装されＡＰＣ機能も従来のアナログ方式ではなくデジタル処理で実現して、より高度な制御を行う機能が実装されている。この場合、送信パワー値や温度などをセンサ等により検出を行い、出力されるアナログ信号を基に、Ａ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換器などを使用してデータ変換を行い、デジタル処理部で所定の処理を行わせる構成が一般的に使用される。

前述したＲＳＳＩ信号処理を、Ａ／Ｄコンバータを使用して実現した回路も多く知られている。図４にこうした回路の一例のブロック図を示す。この回路では、送信ＲＦ回路２からの送信出力をパワー検出回路７で検出し、このパワー検出値を送信パワー用Ａ／Ｄ回路１１により変換した後にデジタル処理部６により処理し、制御線やレジスタ設定で送信ＲＦ回路部２のアンプゲインの制御を行っている。この種のＡＰＣ機能において、よりきめ細かく送信出力をコントロールするためには、複数の環境データ、たとえば温度や送信時パワーを同時に検出し補正するなどの機能を追加する必要がある。そこで、図４の例では、送信出力に基づく制御だけでなく、送信ＲＦ回路部２の温度を計測する温度センサ８の出力を符号１２の温度検出Ａ／Ｄ変換回路によりデシダルデータに変換しデジタル処理部６で検出値を使用して処理し送信ＲＦ回路部２のアンプゲインを制御線やレジスタ設定で制御を行うようにしている。
特開２０００−２２４１０５号公報

しかしながら、上記例示回路のように送信パワーと温度等のデータ収集を行うためには、多数個のＡ／Ｄコンバータが必要となる。

例えば、受信回路にＡ／Ｄコンバータを含む現行機種の無線通信機器の送信パワーのオートパワーコントロール回路をデジタル化する場合を考えると、実現のためには新たにＡ／Ｄコンバータ等の新規部品や機能を追加する必要があり、更に、制御の高性能化のために、他の検出データ、例えばＩＣ等の温度変換などもデジタル処理を行うためには専用のＡ／Ｄコンバータが必要となる。また、現在使用しているシステムに応用する場合にはシステム構成そのものを見直す必要が生じ多くの設計工数が費やされる。

上述のように、新たにデジタル処理によるオートパワーコントロール動作に付帯した機能を実装するためには、Ａ／Ｄ変換器などの新規部品や制御回路が必要とされるが、コスト的にまたスペース上も追加は困難で、結果、現行システム上で新規に機能を追加することの抑制要因となっていた。

本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、少ない個数のＡ／Ｄコンバータを活用して送信パワーのオートパワーコントロール回路をデジタル化した無線通信装置を提案することを目的とする。現行システムからの改良を想定して、送信パワーやＰＡ部の温度検知を行うため、送信時には使用されていない受信用機能の一部である受信用ＲＳＳＩ回路のＡ／Ｄコンバータを使用して、送信時のセンサ等の外部データをＡ／Ｄ処理しデジタル部処理のデータとして使用することを特徴とする無線通信装置も提案する。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明の無線通信装置は、送信動作と受信動作を交互に切替えて通信を行う無線通信装置において、受信回路は、受信信号の処理に用いられるデータ用Ａ／Ｄコンバータを複数含み構成されており、送信回路は、送信パワーのオートパワーコントロール機能を実現するための送信パワー制御回路を備え、送信動作時に、前記送信パワー制御回路で制御を行う送信パワー検出信号、送信ＲＦ部の温度検出信号を、前記データ用Ａ／Ｄコンバータの入力端に受信信号に代えて入力させるとともに当該データ用Ａ／Ｄコンバータの出力を前記送信パワー制御回路に接続させる入出力切替手段を、具備し、前記入出力切替手段は、前記複数のデータ用Ａ／Ｄコンバータの入力端に個々に、送信パワー検出信号、送信ＲＦ部の温度検出信号のいずれかを受信時入力に代えて入力させるとともに、各データ用Ａ／Ｄコンバータの出力を前記送信パワー制御回路に接続させることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の無線通信装置において、前記受信回路は、前記データ用Ａ／Ｄコンバータにより実現した受信機能用のＲＳＳＩ回路を具備することを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１に記載の無線通信装置において、前記送信回路には、送信信号の処理に用いられる送信データＤ／Ａコンバータを含み構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、後述するように、無線通信機器において送信時には使用されない受信データ用Ａ／Ｄコンバータを送信時にも使用して、新たにＡ／Ｄコンバータを追加することなく送信パワーやその他のデータ収集機能を実現している。これにより、例えばＬＳＩ等の集積回路上の面積を削減でき、装置の小型化が可能となる。また、低コスト化、省電力化にも繋がる。特に、現行のシステムからＡＰＣの高性能化を図るような場合には、その構成を大きく変更することなく新たな機能を追加することが可能となる利点がある。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１に本発明の実施形態である無線通信機器（装置）の概略構成ブロック図を、また図２に本発明の特徴である部分であるＡ／Ｄ共用部の説明図を示す。

図中、符号１は、受信ＲＦ回路、２は送信ＲＦ回路（パワーアンプ部：ＰＡを含む）、３はＲＳＳＩ検出Ａ／Ｄ変換（回路）、４は受信用DATA−Ａ／Ｄ変換（回路）、５は送信用DATA−Ｄ／Ａ変換（回路）、符号６は送受信時に共通してデータ処理を行い送信パワー制御回路としても機能するデジタル処理部である。また、符号７は、送信ＲＦ回路２からの送信出力パワーを検出するパワー検出回路、８は送信ＲＦ回路２の温度を計測する温度センサ、９は受信データ用Ａ／Ｄコンバータ用の入出力切替手段としての切替部（スイッチ回路）、また、符号１０はアンテナを受信ＲＦ回路１もしくは送信ＲＦ回路２のいずれかに選択的に接続するためのアンテナ切替スイッチである。

実施形態における受信部は、デジタル処理無線通信では良く知られた、Ｉ／Ｑベースバンド方式を採用している。このため図２に示すように受信用DATA−Ａ／Ｄ変換（2-4）はＩ,Ｑ用として個別に２チャンネル分用意される（一体にＩＣ化されていても良い）。

切替部９は、受信時には受信データ用Ａ／Ｄコンバータ４の入力端へ受信ＲＦ回路１からの出力を入力し、他方、送信時には、受信時入力に代えて、送信パワー検出信号および送信ＲＦ部（送信パワーアンプ部）２の温度検出信号を入力させる。また、本実施形態では必要がなく省略されているが、後続する処理部の構成に依っては、データ用Ａ／Ｄコンバータ４の出力を送信パワー制御回路としてのデジタル処理部６に接続させる機能を含むものとする。こうした切替部は、マルチプレクサ機能として確立されていて、ＩＣとして入手可能であり、また、適宜のアナログスイッチ回路として電子素子で構成することもできる。

本発明の特徴は、図１に示すブロック図で受信用DATA−Ａ／Ｄ変換４に対しての入力信号を送信時に切替部９にて切替えて、パワー検出用のＡ／Ｄ変換、温度検出用のＡ／Ｄ変換として使用していることである。すなわち、送信パワーのオートパワーコントロール機能で１個のＡ／Ｄ変換を使用し、もう一つのＡ／Ｄ変換により温度センサ８の検出値のデジタル変換を行う。本来、送信時には受信用DATA−Ａ／Ｄ変換回路４は受信用のためスタンバイ等の待機状態であるが、本実施形態ではパワー検出用のＡ／Ｄ変換（先の図４では、1-8）の代わりに使用する。なお、送信時であれば、残るもう一つのＲＳＳＩ検出Ａ／Ｄ変換（回路）４を利用することも可能である。

実施形態装置では、受信時にはデジタル処理部６により受信ＲＦ回路、受信用DATA−Ａ／Ｄ変換部等の制御を行い受信用DATA−Ａ／Ｄ変換部より出力されるデジタル信号をデジタル処理部６により復調し受信データを得る。

一方、送信時、デジタル処理部６は送信に必要な各制御・信号生成を行う。たとえば、アンテナ切替スイッチ１０を制御し送信ＲＦ回路２よりの送信信号をアンテナに出力させたり送信ＲＦ回路２の送信に必要な送信周波数、出力レベルの各パラメータを設定・制御したり送信データをデジタル変調を行ったりする。

本実施形態では、この送信時に、通常は受信用のため、スタンバイ状態などの待機状態であり使用されていない受信ＲＦ回路や受信用DATA−Ａ／Ｄ変換部を巧みに活用する。

本実施形態では、送信時、2-6は送信に必要な各制御・信号生成を行う以外にも、送信時のパワー制御を行う。そのために受信ＲＦ回路２と受信用DATA−Ａ／Ｄ変換部４の接続の間に切替部９を設け、送信時にパワー検出回路部７,温度センサ８で検出しているパワー値を受信用DATA−Ａ／Ｄ変換部４でデジタルデータに変換する構成になっている。

すなわち、切替部９の切替えによりパワー、温度の検出値を送信時に受信用DATA−Ａ／Ｄ変換部４に入力することにより、パワー、温度の検出値をデジタル信号に変換してデジタル処理部６へと入力する。ちなみに、受信動作時と送信動作時での、Ａ／Ｄコンバータの出力信号側での切替えには、特別なハードウェアは用意されておらず、実質的には、送受信時夫々に対応した、プログラム上のモジュール処理として実現されている。

上記構成では、図４で例示した如くの既存の機器（現行品）において、ＡＰＣの高性能化を図るような場合であれば、新規にＡ／Ｄ変換機能部を追加して重複搭載することなしに、送信パワー制御に必要なデータとしての送信パワー検出信号および送信パワーアンプの温度検出信号の収集が可能となり、低コストで大型化を回避してモデルチェンジができる。

ＡＰＣを実現する方法はソフトウェア、ハードウェアで各種方式が考案されているが、本発明では上述したようにして収集された各データをＡＰＣのパラメータとして使用することで実現されている。図３のフローチャートにＡＰＣの制御例を示しておく。

以上説明したように、本実施形態では、前述のようなＡＰＣの構成および制御とすることにより、新たにＡ／Ｄ変換機能部を追加することなく受信用のＡ／Ｄ変換機能を使用することにより、パワー制御に必要なパラメータの二つまでを収集して反映させるＡＰＣ機能を実現している。

実施形態では、受信機能用回路の複数チャンネルのＡ／Ｄ回路（ＩＣ化され１パッケージの場合も多い）が、送信時付帯機能用に利用可能であるから、最大２つのパラメータデータの収集機能を新たにＡ／Ｄ変換機能部を追加することなく実現できている。なお、実施形態では、温度センサとしたが、もちろん他のセンシングを行うことも可能である。これにより収集したデータを既述したと同様に送信ＡＰＣ用の制御データとして利用し、送信ＲＦ回路（パワーアンプ部）に対してＡＰＣを行う機能を実現することもできる。

なお、切替部９に関しては上述説明ではスイッチとして説明したが、本発明では切換機能を実現できれば足りる。例えば、受信ＲＦ回路１が送信時にはスタンバイ状態などにより出力状態がハイインピダンス状態になる特性を有している場合には、切替部９を用いずとも、直接、センサ等からの各出力を受信用DATA−Ａ／Ｄ変換（回路）４に接続することが可能となる。なお、この場合には、送信時に入力される各出力は受信時には出力がハイインピダンス状態にする等の必要がある（適宜手段で遮断等でも可）。

本発明は、実施形態に限定されず、アナログデータをデジタル処理するためのＡ／Ｄコンバータを内蔵した無線通信機器一般にひろく適用可能であることは勿論である。

本発明の実施形態に係る無線通信機器の概略構成ブロック図である。 本発明の特徴である部分であるＡ／Ｄ共用部の説明図である。 本発明の実施形態に係るＡＰＣの制御例を示すフローチャートである。 Ａ／Ｄコンバータを使用しＲＳＳＩ信号処理回路を有した既知の無線通信機器回路の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 受信ＲＦ回路
２ 送信ＲＦ回路（パワーアンプ部：ＰＡを含む）
３ ＲＳＳＩ検出Ａ／Ｄ変換（回路）
４ 受信用DATA−Ａ／Ｄ変換（回路）
５ 送信用DATA−Ｄ／Ａ変換（回路）
６ デジタル処理部
７ パワー検出回路
８ 温度センサ
９ 切替部（入出力切替手段）
１０ アンテナ切替スイッチ

Claims (3)

1. 送信動作と受信動作を交互に切替えて通信を行う無線通信装置において、
   受信回路は、受信信号の処理に用いられるデータ用Ａ／Ｄコンバータを複数含み構成されており、
   送信回路は、送信パワーのオートパワーコントロール機能を実現するための送信パワー制御回路を備え、
   送信動作時に、前記送信パワー制御回路で制御を行う送信パワー検出信号、送信ＲＦ部の温度検出信号を、前記データ用Ａ／Ｄコンバータの入力端に受信信号に代えて入力させるとともに当該データ用Ａ／Ｄコンバータの出力を前記送信パワー制御回路に接続させる入出力切替手段を、具備し、
   前記入出力切替手段は、前記複数のデータ用Ａ／Ｄコンバータの入力端に個々に、送信パワー検出信号、送信ＲＦ部の温度検出信号のいずれかを受信時入力に代えて入力させるとともに、各データ用Ａ／Ｄコンバータの出力を前記送信パワー制御回路に接続させることを特徴とする無線通信装置。
2. 前記受信回路は、前記データ用Ａ／Ｄコンバータにより実現した受信機能用のＲＳＳＩ回路を具備することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. （旧請求項４）
   前記送信回路には、送信信号の処理に用いられる送信データＤ／Ａコンバータを含み構成されていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。

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