JP5665074B2 - 無線伝送システム並びにそれに用いられる無線送信機、無線受信機、無線送信方法、無線受信方法、及び無線通信方法 - Google Patents
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Description
よい。
上記第1の実施形態に対して、本発明者は、試作機を製造し、符号誤り率(BER:Bit error ratio)及び主要部分の消費電力の確認を行った。図10は、無線HDMI送信機100の試作機の機能的構成を示すブロック図である。図10において、無線HDMI送信機100は、FR4(Flame Retardant Type 4)基板に形成されたHDMIコネクタ112、DAC(Digital to Analog Converter)113、コネクタ114、DC+5V電源コネクタ115、レギュレータ116,117,及び抵抗器118、並びに、ミリ波送信機101を含む。ミリ波送信機101は、コネクタ114に着脱可能とした。なお、試作機のため、無線HDMI送信機100において、実験の簡便性を考えDC+5Vは、別に供給することとしたが、実際の製品ではHDMIコネクタ112からDC+5Vを供給するとよい。なお、図11に示す無線HDMI受信機200は、HDMIコネクタ216からDC+5Vが供給されないので、実際の製品でも外部からDC+5Vを供給する。
図11において、無線HDMI受信機200は、FR4(Flame Retardan
t Type 4)基板に形成されたHDMIコネクタ216、DAC217、コネクタ
218、DC+5V電源コネクタ219、レギュレータ220,221,及び抵抗器222、並びに、ミリ波受信機201を含む。ミリ波受信機201は、コネクタ218に着脱可能とした。
無線HDMI送信機100において、
VLO1T=0.61Vで、キャリア周波数を60.74GHzとし、
VLO2T=0.78Vで、キャリア周波数を62.46GHzとし、
VLO3T=0.6Vで、キャリア周波数を64.25GHzとした。
無線HDMI受信機200において、
VLO1R=0.35Vで、ローカル周波数を52.77GHzとし、
VLO2R=1.15Vで、ローカル周波数を54.56GHzとし、
VLO3R=0.3Vで、ローカル周波数を56.25GHzとし、
VGA1R=0.4Vで、ミキサとVGAのゲインを約19dBとし、
VGA2R=0.4Vで、ミキサとVGAのゲインを約19dBとし、
VGA3R=0.4Vで、ミキサとVGAのゲインを約19dBとした。
第2の実施形態において、無線伝送システム1全体の構成は、第1の実施形態と同様であるので、図1を援用する。また、無線HDMI送信機100及び無線HDMI受信機200の概略構成は、第1の実施形態と同様であるので、図2及び図3を援用する。第2の実施形態では、ミリ波送信機401の構成が第1の実施形態と異なる。具体的には、第2の実施形態のミリ波送信機401において、TMDS送信機107a〜107cのVCO106a〜106cを所定のタイミングでのみロックするPLL回路を設ける点が、第1の実施形態のミリ波送信機101と異なる。また、第2の実施形態のミリ波受信機501において、TMDS受信機207a〜207cを所定のタイミングでのみロックするPLL回路を設ける点が、第1の実施形態のミリ波受信機201と異なる。
第3の実施形態では、周波数調整部として、第2の実施形態のPLL回路の代わりに、周波数カウンタを用いることとする。以下、第2の実施形態と異なる点を説明する。図20は、本発明の第3の実施形態におけるミリ波送信機409の機能的構成を示すブロック図である。図20において、第1の実施形態におけるミリ波送信機101と同様の機能を有する部分については、同一の参照符号を用いて、説明を省略する。ミリ波送信機409では、VCO106a〜106cの発振周波数を調整するための周波数調整部410a〜410cが設けられている。周波数調整部410a〜410cは、それぞれ、周波数分周器411と、周波数カウンタ412と、レジスタ413及び414と、周波数比較器415と、デジタルアナログコンバータ416とを含む。
OOK変調及びミリ波を用いた通信は、HDMIのように、一方向の通信以外に、双方向の通信にも利用可能である。たとえば、OOK変調及びミリ波を用いた通信は、USB2.0に利用することが可能である。第4の実施形態では、USB2.0に、OOK変調及びミリ波通信を利用した場合について説明する。
OOK変調及びミリ波を用いた通信は、USB2.0に限らず、USB3.0にも利用可能である。USB3.0のピンアサインを以下に示す。
No.1:電源(VBUS)
No.2:USB2.0 差動対(D−)
No.3:USB2.0 差動対(D+)
No.4:USB OTGのID識別線
No.5:GND
No.6:USB3.0 信号送信線(−)
No.7:USB3.0 信号送信線(+)
No.8:GND
No.9:USB3.0 信号受信線(−)
No.10:USB3.0 信号受信線(+)
図29は、本発明の無線伝送システム810の全体構成を示すブロック図である。図29において、第1の実施形態と同様の機能を有する部分については、同一の参照符号を付し、説明を省略する。無線伝送システム810において、無線HDMI送信機811は、第1の実施形態に係る無線HDMI送信機100に対して、クロック信号TMDSCLKを送信するためのTMDS送信機107dを追加した構成を有する。TMDS送信機107dは、VCOの発振周波数を除いては、TMDS送信機107a〜107cと同様の構成を有する。無線伝送システム810において、無線HDMI受信機812は、第1の実施形態に係る無線HDMI受信機200に対して、クロック信号TMDSCLKを受信するためのTMDS受信機207dを追加し、CDR回路203を除いた構成を有する。TMDS受信機207dは、VCOの発振周波数を除いては、TMDS受信機207a〜207cと同様の構成を有する。
ミリ波は、指向性が狭いので、無線HDMI送信機及び/又は無線HDMI受信機のアンテナの向きは、柔軟に変更することができるようになっているとよい。したがって、無線HDMI送信機及び/又は無線HDMI受信機において、ミリ波送信機及び/又はミリ波受信機から、アンテナを離すように設けて、当該アンテナの角度が変更可能なように設けてもよい。また、ソース機器及び/又はシンク機器と無線HDMI送信機及び/又は無線HDMI受信機とを接続する配線(たとえば、HDMIコネクタとHDMIケーブル)の角度を変更可能なように設けてもよい。
図30は、本発明の第7の実施形態に係る無線伝送システム820の全体構成を示す図である。図30に示すように、無線伝送システム820は、第1の無線機821と、第2の無線機822とを備える。第1の電子機器22と第1の無線機821とは、1チャネル以上の第1の伝送路23を介して接続されている。第2の電子機器33と第2の無線機822とは、1チャネル以上の第2の伝送路34を介して接続されている。第1の無線機821は、他の実施形態と同様に、OOK変調によってミリ波の無線信号を送信する構成を有するので、詳しい構成は省略する。第2の無線機822は、他の実施形態と同様に、無線信号を受信して、包絡線検波(又は二乗検波)によってデジタル信号を再生する構成を有するので、詳しい構成は省略する。第1の電子機器22からは、HDMI信号に限らず、DVI信号や、DisplayPort、MHL、HAVi、DiiVAに関する信号など、少なくとも1チャネル分のデジタル信号が出力される。第1の無線機821は、他の実施形態と同様にして、第1の電子機器22からのデジタル信号をそれぞれOOK変調によって、ミリ波のキャリア信号を変調して、無線信号として、チャネル毎に送信する。第2の無線機822は、無線信号を受信して、IF信号に変換し、包絡線検波(又は二乗検波)して、第1の電子機器22から出力されたデジタル信号を再生し、第2の電子機器33に送信する。
無線受信機は、受信無線信号をダウンコンバートして、IF信号に変換した後、復調する。したがって、第1の実施形態では、受信アンテナとして、4×4パッチアンテナを3つ用いることとしたが、一つのアンテナ部(たとえば、一つの4×4パッチアンテナ)で受信して、受信した無線信号を分岐してダウンコンバートするローカル周波数を変更することによって、復調するようにしてもよい。また、送信アンテナについても、一つのアンテナで、異なる送信周波数を共有できるのであれば、第1の実施形態のように3つの4×4パッチアンテナを用いなくてもよい。
本発明の実施形態を提供するに際しては、半導体技術を用いて、各種の形態で提供される。たとえば、本発明の無線送信機及び無線受信機は、半導体チップや、半導体回路を設計する際に用いられるマクロなどの形態で提供されてもよい。また、本発明の実施形態で用いた無線通信方法、無線送信方法、及び無線受信方法も、本発明の範囲に含まれる。
2 ソース機器
3 シンク機器
100 無線HDMI送信機
200 無線HDMI受信機
2a,3a HDMIインターフェイス
101,401,409 ミリ波送信機
102,202 DDC送受信機
201,501,509 ミリ波受信機
203 CDR回路
107a〜107c TMDS送信機
103a〜103c CML回路
104a〜104c ローパスフィルタ
105a〜105c OOK変調部
106a〜106c VCO
ANT1〜ANT3 ミリ波アンテナ
130a〜130b 入力回路
207a〜207c TMDS受信機
ANT11〜ANT31 ミリ波アンテナ
202a〜202c LNA
203a〜203c ミキサ
204a〜204c VCO
205a〜205c チャネル選択フィルタ
206a〜206c VGA
208a〜208c 検波回路
209a〜209c リミッタ回路
210a〜210c オフセットキャンセラ
211a〜211c CML回路
108,212 レベル変換及び入力保護回路
109,213 MCU
110,214 RFトランシーバ
111,215 アンテナ
408a〜408c,508a〜508c PLL回路
410a〜410c,510a〜510c 周波数調整部
700 無線伝送システム
701 USBホスト
702 無線USB送受信機
703 USBデバイス
704 無線USB送受信機
705 共用回路
706 ミリ波受信機
707 ミリ波送信機
708 結合器
709 アンテナ
800 無線伝送システム
801 USBホスト
802 無線USB送受信機
803 UDBデバイス
804 無線USB送受信機
805a ミリ波送信機
806a ミリ波受信機
807a アンテナ
808a アンテナ
805b ミリ波送信機
806b ミリ波受信機
807b アンテナ
808b アンテナ
810 無線伝送システム
811 無線HDMI送信機
812 無線HDMI受信機
820 無線伝送システム
821 第1の無線機
822 第2の無線機
22 第1の電子機器
23 第1の伝送路
33 第2の電子機器
34 第2の伝送路
Claims (34)
- 電子機器に一組として使用される2チャネル以上の伝送路を介して接続される無線送信機であって、
前記伝送路のチャネル毎に設けられており、ミリ波帯のキャリア信号を出力する2以上のキャリア発振器と、
前記2以上のキャリア発振器毎に設けられており、対応する前記キャリア発振器が出力する前記キャリア信号をオンオフ変調するための2以上のOOK変調器と、
前記伝送路のチャネル毎に設けられており、前記電子機器が出力する2チャネル以上のデジタル信号を前記OOK変調器に入力する2以上の入力回路とを備え、
前記2以上のOOK変調器は、前記入力回路から入力される前記デジタル信号に基づいて、前記キャリア発振器が出力する前記キャリア信号をオンオフ変調することを特徴とする、無線送信機。 - 前記2以上の入力回路は、前記デジタル信号の高調波成分を除去するローパスフィルタを含み、
前記2以上のOOK変調器は、前記ローパスフィルタによって前記高調波成分が除去された前記デジタル信号に基づいて、前記キャリア発振器が出力する前記キャリア信号をオンオフ変調することを特徴とする、請求項1に記載の無線送信機。 - 前記2以上のキャリア発振器及び前記2以上のOOK変調器は、CMOSによって構成されており、
前記2以上の入力回路は、前記デジタル信号をCMOSレベルに変換するレベル変換回路を含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の無線送信機。 - 各前記キャリア発振器のキャリア周波数の間隔は、前記デジタル信号のビットレートの2倍の帯域幅以上であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の無線送信機。
- 前記2以上のキャリア発振器の発振周波数を、所定のタイミングでのみ調整するための2以上の周波数調整部をさらに備えることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の無線送信機。
- 前記2以上の周波数調整部は、PLL回路であることを特徴とする、請求項5に記載の無線送信機。
- 前記2以上の周波数調整部は、前記キャリア発振器の出力周波数をカウントして、規定の値と比較した結果に基づいて、前記キャリア発振器へ入力する制御電圧を調整することを特徴とする、請求項5に記載の無線送信機。
- 前記伝送路には、HDMI方式に関する信号が伝送しており、
前記キャリア発振器、前記OOK変調器、及び前記入力回路は、デジタル信号HDMI0、HDMI1、及びHDMI2に対応して設けられていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の無線送信機。 - さらに、クロック信号HDMICLKに対応して設けられたキャリア発振器、OOK変調器、及び入力回路を備えることを特徴とする、請求項8に記載の無線送信機。
- 前記伝送路には、前記デジタル信号のビットレートよりも低いビットレートで伝送する制御信号DDCが伝送しており、
前記無線送信機は、前記制御信号DDCをミリ波よりも長い波長の無線信号で送受信するためのDDC送受信機をさらに備えることを特徴とする、請求項8又は9に記載の無線送信機。 - 前記DDC送受信機は、前記制御信号DDCの送受信の前に、シンク機器側でHPDがハイ状態となっているか否かを確認するHPD確認パケットを送信することを特徴とする、請求項10に記載の無線送信機。
- 前記DDC送受信機は、前記制御信号DDCの送受信がアイドル状態となっているときに、シンク機器側のHPDの状態を監視するためにHPD確認パケットを送信することを特徴とする、請求項10に記載の無線送信機。
- 一組の前記キャリア発振器、前記OOK変調器、及び前記入力回路から構成される送信部との間で送受信周波数を共用するように設けられた受信部と、
前記OOK変調器によって変調された無線信号を送信すると共に、ミリ波の無線信号を受信するアンテナ部とをさらに備え、
前記受信部は、
前記送受信周波数を有するミリ波帯のローカル信号を出力するローカル発振器と、
前記ローカル発振器が出力する前記ローカル信号によって、受信無線信号をダウンコンバートするミキサと、
前記ミキサによってダウンコンバートされた信号を復調して、ベースバンド信号に再生する検波部と含み、
前記無線送信機は、さらに、前記検波部によって再生された前記ベースバンド信号を前記伝送路に伝送すると共に、前記伝送路から出力される前記デジタル信号を前記入力回路に入力する共用回路をさらに備えることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の無線送信機。 - 一組の前記キャリア発振器、前記OOK変調器、及び前記入力回路から構成される送信部が使用する送信周波数とは異なるミリ波の受信周波数を利用する受信部と、
前記受信周波数を有する無線信号を受信する受信アンテナ部とをさらに備え、
前記受信部は、
前記受信周波数を有するミリ波帯のローカル信号を出力するローカル発振器と、
前記ローカル発振器が出力する前記ローカル信号によって、受信無線信号をダウンコンバートするミキサと、
前記ミキサによってダウンコンバートされた信号を復調して、ベースバンド信号に再生する検波部と含み、
前記無線送信機は、前記検波部によって再生された前記ベースバンド信号を前記伝送路に伝送することを特徴とする、請求項1〜7又は13のいずれかに記載の無線送信機。 - 電子機器に一組として使用される2チャネル以上の伝送路を介して接続される無線受信機であって、
前記伝送路のチャネル毎に設けられており、ミリ波帯のローカル信号を出力する2以上のローカル発振器と、
前記2以上のローカル発振器毎に設けられており、前記ローカル発振器が出力する前記ローカル信号によって、OOK変調されたミリ波の受信無線信号をダウンコンバートする2以上のミキサと、
前記2以上のミキサ毎に設けられており、前記ミキサによってダウンコンバートされた信号を復調して、ベースバンド信号に再生する2以上の検波部とを備えることを特徴とする、無線受信機。 - 前記2以上の検波部は、
前記ミキサから出力される信号の所定帯域を通過させるチャネル選択フィルタと、
前記チャネル選択フィルタを通過した信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器によって増幅された信号を包絡線検波又は二乗検波によって復調する検波回路と、
前記検波部によって検波された信号から前記ベースバンド信号を再生するリミッタ回路と、
前記増幅器からリミッタ回路までに発生するオフセットをキャンセルするオフセットキャンセラとを含むことを特徴とする、請求項15に記載の無線受信機。 - 前記2以上のローカル発振器、前記2以上のミキサ、及び前記2以上の検波部は、CMOSによって構成されており、
前記2以上の検波部は、前記ベースバンド信号をCMOSレベルから前記伝送路で使用される電圧レベルに変換するレベル変換回路を含むことを特徴とする、請求項15又は16に記載の無線受信機。 - 各前記ローカル発振器のローカル周波数は、前記受信無線信号をIF信号にダウンコンバートすることができる周波数であることを特徴とする、請求項15〜17のいずれかに記載の無線受信機。
- 前記2以上のローカル発振器の発振周波数を、所定のタイミングでのみ調整するための2以上の周波数調整部をさらに備えることを特徴とする、請求項15〜18のいずれかに記載の無線受信機。
- 前記2以上の周波数調整部は、PLL回路であることを特徴とする、請求項19に記載の無線受信機。
- 前記2以上の周波数調整部は、前記ローカル発振器の出力周波数をカウントして、規定の値と比較した結果に基づいて、前記ローカル発振器へ入力する制御電圧を調整することを特徴とする、請求項19に記載の無線受信機。
- 前記伝送路には、HDMI方式に関する信号が伝送しており、
前記ローカル発振器、前記ミキサ、及び前記検波部は、デジタル信号HDMI0、HDMI1、及びHDMI2に対応して設けられていることを特徴とする、請求項15〜21のいずれかに記載の無線受信機。 - さらに、前記デジタル信号HDMI0、HDMI1、及びHDMI2のいずれかから、クロック信号TMDSCLKを再生するクロックデータリカバリー回路を備えることを特徴とする、請求項22に記載の無線受信機。
- クロック信号TMDSCLKに対応する無線信号が送信されてくる場合、
さらに、前記クロック信号TMDSCLKに対応して設けられたローカル発振器、ミキサ、及び検波部を備えることを特徴とする、請求項22に記載の無線受信機。 - 前記伝送路には、前記デジタル信号のビットレートよりも低いビットレートで伝送する制御信号DDCが伝送しており、
前記無線受信機は、前記制御信号DDCをミリ波よりも長い波長の無線信号で送受信するためのDDC送受信機をさらに備えることを特徴とする、請求項22〜24のいずれかに記載の無線受信機。 - 前記DDC送受信機は、前記制御信号DDCの送受信の前に、シンク機器側でHPDがハイ状態となっているか否かを確認するHPD確認パケットを受信し、HPDの状態を返送するレスポンスパケットを送信することを特徴とする、請求項25に記載の無線受信機。
- 前記DDC送受信機は、前記制御信号DDCの送受信がアイドル状態となっているときに、シンク機器側のHPDの状態を監視するためにHPD確認パケットを受信し、HPDの状態を返送するレスポンスパケットを送信することを特徴とする、請求項25に記載の無線受信機。
- 一組の前記ローカル発振器、前記ミキサ、及び前記検波部から構成される受信部との間で送受信周波数を共用するように設けられた送信部と、
無線信号を受信すると共に、ミリ波の無線信号を送信するアンテナ部とをさらに備え、
前記送信部は、
前記送受信周波数を有するミリ波帯のキャリア信号を出力するキャリア発振器と、
前記キャリア発振器が出力する前記キャリア信号をオンオフ変調するためのOOK変調器と、
前記電子機器が出力するデジタル信号を前記OOK変調器に入力する入力回路と含み、
前記OOK変調器は、前記入力回路から入力される前記デジタル信号に基づいて、前記キャリア発振器が出力する前記キャリア信号をオンオフ変調し、
前記無線受信機は、さらに、前記検波部によって再生された前記ベースバンド信号を前記伝送路に伝送すると共に、前記伝送路から出力される前記デジタル信号を前記入力回路に入力する共用回路とを含むことを特徴とする、請求項15〜21のいずれかに記載の無線受信機。 - 一組の前記ローカル発振器、前記ミキサ、及び前記検波部から構成される受信部が使用する受信周波数とは異なるミリ波の送信周波数を利用する送信部と、
前記送信周波数を有する無線信号を送信する送信アンテナ部とをさらに備え、
前記送信部は、
前記送信周波数を有するミリ波帯のキャリア信号を出力するキャリア発振器と、
前記キャリア発振器が出力する前記キャリア信号をオンオフ変調するためのOOK変調器と、
前記電子機器が出力するデジタル信号を前記OOK変調器に入力する入力回路と含み、
前記OOK変調器は、前記入力回路から入力される前記デジタル信号に基づいて、前記キャリア発振器が出力する前記キャリア信号をオンオフ変調することを特徴とする、請求項15〜21又は28のいずれかに記載の無線受信機。 - 第1の電子機器に一組として使用される複数チャネルのうちの1チャネル以上の第1の伝送路を介して接続される第1の無線機と、第2の電子機器に前記複数チャネルの残りの1チャネル以上の第2の伝送路を介して接続される第2の無線機とを備える無線伝送システムであって、
前記第1の無線機は、
前記第1の伝送路のチャネル毎に設けられており、ミリ波帯のキャリア信号を出力する1以上のキャリア発振器と、
前記1以上のキャリア発振器毎に設けられており、対応する前記キャリア発振器が出力する前記キャリア信号をオンオフ変調するための1以上のOOK変調器と、
前記第1の伝送路のチャネル毎に設けられており、前記第1の電子機器が出力する1チャネル以上のデジタル信号を前記OOK変調器に入力する1以上の入力回路と、
前記OOK変調器から出力されるミリ波の信号を無線信号として出力する送信アンテナ部とを含み、
前記1以上のOOK変調器は、前記入力回路から入力される前記デジタル信号に基づいて、前記キャリア発振器が出力する前記キャリア信号をオンオフ変調し、
前記第2の無線機は、
前記送信アンテナ部から出力される前記無線信号を受信する受信アンテナ部と、
前記第2の伝送路のチャネル毎に設けられており、ミリ波帯のローカル信号を出力する1以上のローカル発振器と、
前記1以上のローカル発振器毎に設けられており、前記ローカル発振器が出力する前記ローカル信号によって、前記無線信号をダウンコンバートする1以上のミキサと、
前記1以上のミキサ毎に設けられており、前記ミキサによってダウンコンバートされた信号を復調し、前記デジタル信号を再生する1以上の検波部とを含むことを特徴とする、無線伝送システム。 - アンテナの向きを変更することができるフレキシブル構造を有することを特徴とする、請求項30に記載の無線伝送システム。
- 電子機器に一組として使用される2チャネル以上の伝送路を介して接続される無線送信機で用いられる無線送信方法であって、
前記伝送路のチャネル毎に、ミリ波帯のキャリア信号のキャリア周波数が設定されており、
前記伝送路を介して出力される前記電子機器からのデジタル信号に基づいて、当該デジタル信号の前記チャネルに対応するキャリア信号をオンオフ変調することによって、前記チャネル毎に、ミリ波の無線信号を送信することを特徴とする、無線送信方法。 - 電子機器に一組として使用される2チャネル以上の伝送路を介して接続される無線受信機で用いられる無線受信方法であって、
前記伝送路のチャネル毎に、ミリ波帯のローカル信号のローカル周波数が設定されており、
OOK変調された受信無線信号を、チャネル毎にダウンコンバートして、ダウンコンバートされた信号を復調して、チャネル毎のベースバンド信号に再生することを特徴とする、無線受信方法。 - 第1の電子機器に一組として使用される複数チャネルのうちの1チャネル以上の第1の伝送路を介して接続される第1の無線機と、第2の電子機器に前記複数チャネルの残りの1チャネル以上の第2の伝送路を介して接続される第2の無線機とを備える無線伝送システムで用いられる無線通信方法であって、
前記第1の伝送路のチャネル毎に、ミリ波帯のキャリア信号のキャリア周波数が設定されており、
前記第1の伝送路を介して出力される前記第1の電子機器からのデジタル信号に基づいて、当該デジタル信号の前記チャネルに対応するキャリア信号をオンオフ変調することによって、各前記チャネル毎に、ミリ波の無線信号を送信し、
前記第2の伝送路のチャネル毎に、ミリ波帯のローカル信号のローカル周波数が設定されており、
OOK変調された受信無線信号を、チャネル毎にダウンコンバートして、ダウンコンバートされた信号を復調して、チャネル毎のベースバンド信号に再生することを特徴とする、無線通信方法。
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