JP6343966B2

JP6343966B2 - 無線通信装置、無線通信システム及び受信回路

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Publication number: JP6343966B2
Application number: JP2014041320A
Authority: JP
Inventors: 順一小俣; 英三郎森下
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2014-03-04
Filing date: 2014-03-04
Publication date: 2018-06-20
Anticipated expiration: 2034-03-04
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Description

本発明は、無線通信装置、無線通信システム及び受信回路に関する。

無線ＬＡＮ（Local Area Network）の受信機には、小型化、低消費電力化のために、ダイレクトコンバージョン方式や、スライディングＩＦ（Intermediate Frequency）方式が採用されている。

図９（ａ）にダイレクトコンバージョン方式の受信機の構成の一例を示す。ダイレクトコンバージョン方式では、では、キャリア信号（例えば、２．４ＧＨｚ）と同じ周波数のローカル信号（２．４ＧＨｚ）でダウンコンバートし、ベースバンド信号に復調する。

図９（ｂ）にスライディングＩＦ方式の受信機の構成の一例を示す。スライディングＩＦ方式では、キャリア信号の２／３の周波数のローカル信号でダウンコンバートした後、２／３の周波数のローカル信号を１／２にした信号で再度ダウンコンバートし、ベースバンド信号に復調する。

上記いずれの方式においても、ローカル信号源となるＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路等が必要であり、ＰＬＬ回路に含まれるＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）は、ＧＨｚ帯では、インダクタを使用したＬＣ発振器を用いる構成が一般的である。インダクタはサイズが大きく、小型化及び低コスト化のために、キャリア周波数よりも高い発振周波数のＶＣＯ等が用いられることもあるが、小型化、低消費電力化には限界がある。

さらに、図９の例では、高周波増幅器であるＬＮＡ（Low Noise Amplifier）９０１、９０２、９０９、９１０、周波数を変換するミキサ（Mixer）９０３、９０４、９１１、９１２、９１３、９１４、帯域を制限するフィルタ９０５、９０６、９０７、９０８等、多数の構成要素が必要である。

一方、アーギュメントディバイダを用いてＰＳＫ（Phase Shift Keying）変調をＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調に変換する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。さらに、ＩＬＯ（Injection Locked Oscillator）等のアーギュメントディバイダとアナログ乗算器とを用いて、ＰＳＫ変調された信号からベースバンド信号に変換する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２のＦｉｇ．３に開示されたＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）復調のブロック図を図１０に示す。

図１０において、ＢＰＳＫ変調された周波数２ｆの受信信号は、電力分配器１００１にて２つの信号に分配され、ＩＬＯ等のアーギュメントディバイダ１００２、１００３に入力される。アーギュメントディバイダ１００２、１００３は、周波数２ｆの受信信号が入力されると、入力された受信信号の周波数２ｆに同期して、２ｆの１／２の周波数ｆの信号を出力する。さらに、アーギュメントディバイダ１００２の出力信号の位相は、ＢＰＳＫ変調された受信信号の位相が１８０度進むと、＋９０度位相が変化する。一方、アーギュメントディバイダ１００３の出力信号の位相は、受信信号の位相が１８０度進むと、−９０度位相が変化するように構成されている。このアーギュメントディバイダ１００２、及び１００３の出力信号を、アナログ乗算器（ミキサ）１００４にて、乗算し、ローパスフィルタ１００５を通して出力信号としている。尚、図１０の例においても、ミキサ（アナログ乗算器１００４）及びフィルタ（ローパスフィルタ１００５）が受信回路に含まれている。

図１０の構成により、受信機の部品点数を削減することができる。しかし、一般的な無線ＬＡＮ装置では、例えば、ＤＳＳＳ（Direct Sequence Spread Spectrum）や、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）等、複数の変調方式に対応する必要がある。そのため、ＢＰＳＫの復調に用途が限定される特許文献２のような復調回路は、一般的な無線ＬＡＮ装置には用いられていない。

特表２００５−５２１２９８号公報米国特許第７０９５２７４号

無線ＬＡＮ装置を小型化、低消費電力化することにより、汎用性の高い無線ＬＡＮの技術を様々な分野に利用することができるようになる。しかし、従来の無線ＬＡＮ装置は、複数のミキサ、フィルタ等の構成を有し、小型化や、低消費電力化には困難を伴っていた。

本発明の実施の形態は、上記問題点を鑑みてなされたものであって、小型化及び低消費電力化を容易化する無線通信装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施態様による無線通信装置（３００）は、受信信号が入力され、前記受信信号の周波数の１／２の周波数に対して周波数をプラス側にオフセットさせた自走周波数を有する第１の注入同期型発振器（４０１）と、前記受信信号が入力され、前記受信信号の周波数の１／２の周波数に対して周波数をマイナス側にオフセットさせた自走周波数を有する第２の注入同期型発振器（４０２）と、前記第１の注入同期型発振器の出力信号と前記第２の注入同期型発振器の出力信号との位相差を検出する位相差検出部（４１８）と、検出した位相差に基づいて受信フレームを抽出するベースバンド処理部（８０１）と、前記受信フレームに基づいて媒体アクセス制御を行うアクセス制御部（８０２）と、を有し、前記位相差検出部（４１８）は、前記第１の注入同期型発振器の出力信号が入力される第１の時間デジタル変換器（４０３）と、前記第２の注入同期型発振器の出力信号が入力される第２の時間デジタル変換器（４０４）と、前記第１及び前記第２の時間デジタル変換器に結合された排他的論理和回路（４０５）と、を有する。

好ましくは、前記受信信号は、ＢＰＳＫ変調された無線ＬＡＮ通信の信号である
また、本発明の一実施態様による無線通信システムは、無線通信装置（３００）を有する機器の遠隔操作を行う。

また、本発明の一実施態様による無線通信システムは、無線通信装置（３００）を有する機器を身につけた人物の体位を解析する。
また、本発明の一実施態様による無線通信システムは、無線通信装置（３００）を装着した物品の存在確認を行う。

また、本発明の一実施態様による無線通信システムは、無線通信装置（３００）を装着した展示物、商品、又は広告に係る情報を提供する。

また、本発明の一実施態様による受信回路（３０１）は、ＰＳＫ変調された受信信号が入力され、前記受信信号の周波数の１／２の周波数に対し周波数をプラス側にオフセットさせた自走周波数を有するリングオシレータを含む第１の注入同期型発振器（４０１）と、前記受信信号が入力され、前記受信信号の周波数の１／２の周波数に対し周波数をマイナス側にオフセットさせた自走周波数を有するリングオシレータを含む第２の注入同期型発振器（４０２）と、前記第１及び前記第２の注入同期型発振器の出力信号が入力される位相差検出部（４１８）と、を有し、前記位相差検出部（４１８）は、前記第１の注入同期型発振器の出力信号が入力される第１の時間デジタル変換器（４０３）と、前記第２の注入同期型発振器の出力信号が入力される第２の時間デジタル変換器（４０４）と、前記第１及び前記第２の時間デジタル変換器に結合された排他的論理和回路（４０５）と、を有する。

なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例に過ぎず、図示の態様に限定されるものではない。

本発明によれば、小型化及び低消費電力化を容易化する無線通信装置を提供することができる。

トイラジコンシステムの一実施形態のブロック図である。スポーツ解析システムの一実施形態のブロック図である。一実施形態に係る無線ＬＡＮ装置のブロック図である。一実施形態に係るＲＦ送受信部のブロック図である。一実施形態に係る注入同期型発振器の構成を示す図である。一実施形態に係る位相差検出部の構成を示す図である。一実施形態に係る位相差検出部の動作を説明するための図である。一実施形態に係るベースバンド／ＭＡＣ処理部の構成を示す図である。無線ＬＡＮ受信機の従来構成の一例を示す図である。従来技術に係る受信回路の一例を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。

＜システムの構成＞
（トイラジコンシステム）
図１は、本発明の無線通信装置である無線ＬＡＮ装置１３を使用したトイラジコンシステムの一実施形態のブロック図である。図１において、トイラジコン１０は例えばヘリコプタや自動車等の玩具であり、トイラジコン１０はモータ、ＬＥＤを含む駆動部１１と、ジャイロセンサや速度センサ等のセンサ部１２と、無線ＬＡＮ装置１３を有している。

無線ＬＡＮ装置１３は、例えばスマートホン１５との間で無線ＬＡＮ通信によって接続される。スマートホン１５はリモートコントローラとして使用される。スマートホン１５からの操作指令は無線ＬＡＮを介して無線ＬＡＮ装置１３に対し送信され、無線ＬＡＮ装置１３は上記操作指令に基づいた制御信号を生成して駆動部１１に供給する。上記制御信号としてはＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）信号であったり、ＧＰＩＯ（General Purpose Input/Output：汎用入出力）信号であったりする。

また、センサ部１２内の各センサが出力する検出信号は、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）やＩ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）等を通して無線ＬＡＮ装置１３に供給され、無線ＬＡＮ装置１３から無線ＬＡＮを介してスマートホン１５に供給され、スマートホン１５においてトイラジコン１０の姿勢や速度等の状態が表示される。

図１において、トイラジコン１０は、アクセスポイントとして動作することが可能であり、また、無線ＬＡＮのアドホックモードであるＩＢＳＳ（Independent Basic Service Set）で動作することも可能である。

トイラジコン１０がＩＢＳＳ動作を行う場合、トイラジコン１０とスマートホン１５とのＩＢＳＳ接続は、例えば、以下の手順で行われる。

１）ＩＢＳＳネットワーク作成：図１において、トイラジコン１０の電源スイッチをオンにすると、無線ＬＡＮ装置１３は間欠送受信処理を実行する間欠送受信モードとなり、ビーコンフレーム（以下、単に「ビーコン」と呼ぶ）送信を行う。

２）ＩＢＳＳネットワークへの参加：スマートホン１５は無線ＬＡＮ装置１３が送信するビーコンを受信し、無線ＬＡＮ装置１３のＩＢＳＳネットワークに接続する。無線ＬＡＮ装置１３はスマートホン１５が接続してきたことを検知して間欠送受信モードから定常送受信処理を実行する定常送受信モードに遷移し、その後、定常送受信モードを維持する。

３）データ通信準備：スマートホン１５はＩＰアドレスを設定する。このとき、無線ＬＡＮ装置１３がＤＨＣＰ（Dynamic Host Configuration Protocol）サーバとなり、スマートホン１５は無線ＬＡＮ装置１３のＭＡＣアドレスを取得する。

４）データ通信：スマートホン１５からの操作指令で駆動部１１のモータやＬＥＤの動作を制御する。

５）切断：無線ＬＡＮ装置１３はスマートホン１５からのビーコンの受信が一定期間を超えて途絶えた場合、間欠送受信モードに遷移する。

また、トイラジコン１０がアクセスポイントとして動作する場合は、トイラジコン１０の電源スイッチをＯＮすると、無線ＬＡＮ装置１３は、所定の周期でビーコンの送信を開始する。スマートホン１５は、通常のアクセスポイントに接続を行う場合と同様の手順でトイラジコン１０に無線ＬＡＮ接続することにより、トイラジコン１０の操作を行えるようになる。

上記構成により、本実施の形態に係る無線ＬＡＮ装置１３を有する機器の遠隔操作を行う無線通信システムを実現している。

（スポーツ解析システム）
図２は本発明の無線通信装置である無線ＬＡＮ装置を使用したスポーツ（体位）解析システムの一実施形態のブロック図である。図２において、センサユニット２０Ａ，２０Ｂ，…，２０Ｘそれぞれは被験者の右手首、左手首、頭部などの体の各部に装着される。各センサユニット２０Ａ〜２０Ｘそれぞれは、３次元位置センサ等のセンサ部２１Ａ〜２１Ｘと、無線ＬＡＮ装置２２Ａ〜２２Ｘを有している。

無線ＬＡＮ装置２２Ａ〜２２Ｘは、例えばスマートホン２５との間で無線ＬＡＮのアドホックモードであるＩＢＳＳにより相互接続される。スマートホン２５は解析・表示装置として使用される。センサ部２１Ａ〜２１Ｘが出力する位置検出信号は、ＳＰＩやＩ２Ｃ等を通して無線ＬＡＮ装置２２Ａ〜２２Ｘに供給され、無線ＬＡＮ装置２２Ａ〜２２Ｘから無線ＬＡＮを介してスマートホン２５に供給され、スマートホン２５において右手首、左手首、頭部などの体の各部の３次元位置が表示され、被験者の体の動きが解析される。

図２において、センサユニット２０Ａ〜２０Ｘと、スマートホン２５との接続は、例えば、以下の手順で行われる。

１）ＩＢＳＳネットワーク作成：図２において、センサユニット２０Ａの電源スイッチをオンにすると、無線ＬＡＮ装置２２Ａは間欠送受信処理を実行する間欠送受信モードとなり、ビーコン送信を行う。

２）ＩＢＳＳネットワークへの参加１：スマートホン２５は無線ＬＡＮ装置２２Ａが送信するビーコンを受信し、無線ＬＡＮ装置２２ＡのＩＢＳＳネットワークに接続する。無線ＬＡＮ装置２２Ａはスマートホン２５が接続してきたことを検知して間欠送受信モードから定常送受信処理を実行する定常送受信モードに遷移し、その後、定常送受信モードを維持する。

３）データ通信準備１：スマートホン２５はＩＰアドレスを設定する。このとき、無線ＬＡＮ装置２２ＡがＤＨＣＰサーバとなり、スマートホン２５は無線ＬＡＮ装置２２ＡのＭＡＣアドレスを取得する。

４）ＩＢＳＳネットワークへの参加２：センサユニット２０Ｂ〜２０Ｘの電源スイッチをオンにすると、無線ＬＡＮ装置２２Ｂ〜２２Ｘは受信モードとなり、受信する無線チャネルを定期的に切り替える。

５）データ通信準備２：スマートホン２５は無線ＬＡＮ装置２２Ｂ〜２２ＸのＭＡＣアドレスを取得する。このとき、スマートホン２５はＭＡＣアドレス問い合せフレームを送信し、無線ＬＡＮ装置２２Ｂ〜２２Ｘはこの問い合せに応答して自装置のＭＡＣアドレスをスマートホン２５に送信する。

６）データ通信：スマートホン２５は各無線ＬＡＮ装置２２Ａ〜２２Ｘとデータ通信を行い、センサ部２１Ａ〜２１Ｘで検出した位置検出情報の取得等を行う。

７）切断：無線ＬＡＮ装置２２Ａはスマートホン２５からのビーコンの受信が一定期間を超えて途絶えた場合、間欠送受信モードに遷移する。無線ＬＡＮ装置２２Ｂ〜２２Ｘはスマートホン２５からのビーコンの受信が一定期間を超えて途絶えた場合、受信モードに遷移する。

上記構成により、本実施の形態に係る無線ＬＡＮ装置１３を有する機器を身につけた人物の体位等を解析する無線通信システムを実現している。

尚、上記、図１、図２等のシステムでは、多様な変調方式や、高速データ通信の性能は要求されず、むしろ、小型化、軽量化、低消費電力化、さらには、スマートホン等の機器と接続可能な汎用性が求められている。

本実施の形態では、上記のような、小型、低消費電力が要求される用途に合わせて、対応する変調方式を絞り、受信回路を小型化することによって、従来の無線ＬＡＮ装置に対して、大幅な小型化と低消費電力化を実現する。

＜無線ＬＡＮ装置の構成＞
図３は一実施形態に係る無線ＬＡＮ装置３００のブロック図である。無線ＬＡＮ装置３００は、図１の無線ＬＡＮ装置１３、及び図２の無線ＬＡＮ装置２２Ａ〜２２Ｘ等として用いられる。図３において、無線ＬＡＮ装置３００はＲＦ送受信部３０１、ベースバンド／ＭＡＣ（Media Access Control）処理部３０２、記憶部３０３、Ｉ／Ｆ（Interface）部３０４を有している。

ＲＦ（Radio Frequency）送受信部３０１はアンテナ３０５からのＲＦ信号を受信し、ベースバンド信号に変換してベースバンド／ＭＡＣ処理部３０２に供給する。ベースバンド／ＭＡＣ処理部３０２は、入力された受信信号を復調し、復調されたデジタルベースバンド信号から受信フレーム（ＭＡＣフレーム）を抽出し、抽出したＭＡＣフレームに基づいてＭＡＣ制御（媒体アクセス制御）を行う。また、ベースバンド／ＭＡＣ処理部３０２により抽出されたデータ等は、Ｉ／Ｆ（インタフェース）部３０４を介して電子デバイス３０６に供給される。なお、電子デバイス３０６は、図１又は図２に示す駆動部１１，センサ部１２，２１Ａ〜２１Ｘ等に対応している。

また、電子デバイス３０６から供給される検出データ等はＩ／Ｆ部３０４を介して、ベースバンド／ＭＡＣ処理部３０２に入力される。ベースバンド／ＭＡＣ処理部３０２は、入力された検出データ等を送信フレームにマッピングして変調し、ＲＦ送受信部３０１に入力する。ＲＦ送受信部３０１は、入力されたデータをＲＦ信号に変換してアンテナ３０５を介して送信する。

＜ＲＦ送受信部＞
図４は、一実施形態に係るＲＦ送受信部３０１のブロック図である。ＲＦ送受信部３０１は、ＩＬＯ（Injection Locked Oscillator）４０１、ＩＬＯ４０２、位相差検出部４１８、送信部４１０、ＲＦスイッチ４０６、ＬＤＯ（Low Drop Out）レギュレータ４０８、ＡＤＰＬＬ（All Digital Phase Locked Loop）４０９等を有している。

ＬＤＯレギュレータ４０８は、外部電源から所定の電圧を生成し、ＲＦ送受信部３０１内の各回路に供給する電源回路である。ＲＦスイッチ４０６は、受信時にはアンテナ４０７をＩＬＯ４０１及びＩＬＯ４０２の入力に結合させ、送信時にはＡＤＰＬＬをＩＬＯ４０１及びＩＬＯ４０２の入力に結合させる高周波スイッチである。

＜送信回路＞
ここで、ＲＦ送受信部３０１の送信に関する構成について説明する。

ＡＤＰＬＬ４０９は、デジタル回路で構成された位相同期発振器であり、外部クロックに基づいて、所定の周波数のクロックを生成する。ＡＤＰＬＬ４０９の出力クロックは、送信時にＲＦスイッチ４０６を介してＩＬＯ４０１及びＩＬＯ４０２に入力され、ＩＬＯ４０１及びＩＬＯ４０２の出力信号は、送信部４１０に入力される。

送信部４１０は、ミキサ４１１、第１スイッチ４１２、ドライバアンプ４１７、第１パワーアンプ４１４、第２パワーアンプ４１５、第２スイッチ４１３、ディテクタ４１６を有している。ミキサ４１１は、ＩＬＯ４０１及びＩＬＯ４０２の出力信号の周波数をアップコンバートし、送信周波数に変換する。第１スイッチは、ベースバンド／ＭＡＣ処理部３０２に含まれる変調部の制御によって、ミキサ４１１から出力される位相の異なる２つのＲＦ信号を切り替える。

ドライバアンプ４１７は、送信出力を検出するディテクタ４１６の出力電圧に応じてゲインをコントロールし、送信出力を安定化させるＡＰＣ（Automatic Power Control）機能を有する増幅器である。第１パワーアンプ４１４は、高出力用のパワーアンプであり、第２パワーアンプは、低出力用のパワーアンプである。変調部は送信出力に応じて第２スイッチ４１３を切り替え、第１パワーアンプ及び／又は第２パワーアンプの出力を選択的に出力する。

尚、ＡＤＰＬＬ４０９、ＲＦスイッチ４０６、送信部４１０等は、ＲＦ送受信部３０１の送信回路の一例であって、送信回路の構成は他の構成であっても良い。

＜受信回路＞
次に、ＲＦ送受信部３０１の受信に関する構成について説明する。

図４において、受信回路は、ＩＬＯ４０１、ＩＬＯ４０２、及び位相差検出部４１８を有している。また、位相差検出部４１８は、ＴＤＣ（Time to Digital Convertor）４０３、ＴＤＣ４０４、ＸＯＲ（Exclusive OR）４０５を有する。アンテナ４０７から入力された受信信号は、受信時にＲＦスイッチ４０６を介してＩＬＯ４０１及びＩＬＯ４０２に入力される。

ＩＬＯ４０１は、ＢＰＳＫ変調された受信信号（ＲＦ信号）の周波数の１／２の周波数に対して周波数をプラス側にオフセットさせた（例えば、＋１〜２ＭＨｚ程度）自走周波数を有する注入同期型発振器（第１の注入同期型発振器）である。また、ＩＬＯ４０２は、受信信号の周波数の１／２の周波数に対して周波数をマイナス側にオフセットさせた（例えば、−１〜２ＭＨｚ程度）自走周波数を有する注入同期型発振器（第２の注入同期型発振器）である。

ＩＬＯ４０１及び４０２の動作は、特許文献１及び２のアーギュメントディバイダと同様の原理に基づいている。すなわち、ＩＬＯ４０１及び４０２は、周波数ｆの受信信号が入力（注入）されると、注入された受信信号の周波数ｆに同期して、受信信号の周波数ｆの１／２の周波数ｆ／２で発振する。さらに、周波数ｆ／２よりも自走周波数が高いＩＬＯ４０１の出力信号の位相は、受信信号の位相が０度から１８０度に変化すると、０度から＋９０度に変化する。一方、周波数ｆ／２よりも自走周波数が低いＩＬＯ４０２の出力信号の位相は、受信信号の位相が０度から１８０度に変化すると、０度から−９０度に変化する。

上記動作により、ＩＬＯ４０１及びＩＬＯ４０２の出力信号は、ＢＰＳＫ変調された受信信号の位相が０度のとき同位相となり、ＢＰＳＫ変調された受信信号の位相が１８０度のとき、位相が反転して逆位相となる。このＩＬＯ４０１及び４０２の出力信号は、位相差検出部４１８に入力される。

位相差検出部４１８のＴＤＣ４０３（第１の時間デジタル変換器）は、ＩＬＯ４０１の出力信号の位相を検出する。また、ＴＤＣ４０４（第２の時間デジタル変換器）は、ＩＬＯ４０２の出力信号の位相を検出する。ＴＤＣ４０３及び４０４の出力に結合されたＸＯＲ４０５は、ＴＤＣ４０３が検出したＩＬＯ４０１の位相と、ＴＤＣ４０４が検出したＩＬＯ４０２の位相との差を出力する。

＜注入同期型発振器＞
ここで、本実施形態に係る注入同期型発信器ＩＬＯ４０１及びＩＬＯ４０２の構成について説明する。

図５は、一実施形態に係る注入同期型発振器の構成を示す図である。ＩＬＯ４０１は、差動入出力の遅延素子５０１、５０２、５０３を縦続接続し、出力段の遅延素子５０３の出力信号を入力段の遅延素子５０１の入力にフィードバックさせたリングオシレータの構成を有している。尚、遅延素子５０１〜５０６は、例えば、インバータ等の遅延素子である。無線ＬＡＮ装置３００の受信周波数をｆとした場合、ＩＬＯ４０１のリングオシレータの自走周波数ｆ_０１は（１）式で表される。尚、△ｆ_１は、前述した、例えば１〜２ＭＨｚ程度のオフセット周波数である。
ｆ_０１＝ｆ／２＋△ｆ_１・・・（１）
注入同期型発振器であるＩＬＯ４０１は、自走周波数ｆ_０１の約２倍の周波数ｆが入力されると、入力された周波数ｆにロック（同期）し、ｆの１／２の周波数ｆ／２の信号を出力する。また、プラスのオフセット周波数を有するＩＬＯ４０１は、入力信号の位相が１８０度変化すると、出力信号の位相が＋９０度変化する。

同様に、ＩＬＯ４０２は、差動入出力の遅延素子５０４、５０５、５０６を縦続接続し、出力段の遅延素子５０６の出力信号を入力段の遅延素子５０１の入力にフィードバックさせたリングオシレータの構成を有している。ＩＬＯ４０２のリングオシレータの自走周波数ｆ_０２は（２）式で表される。尚、△ｆ_２は、前述した、例えば１〜２ＭＨｚ程度のオフセット周波数である。
ｆ_０２＝ｆ／２−△ｆ_２・・・（２）
注入同期型発振器であるＩＬＯ４０２は、自走周波数ｆ_０２の約２倍の周波数ｆが入力されると、入力された周波数ｆにロック（同期）し、ｆの１／２の周波数ｆ／２の信号を出力する。また、マイナスのオフセット周波数を有するＩＬＯ４０２は、入力信号の位相が１８０度変化すると、出力信号の位相が−９０度（２７０度）変化する。

本実施の形態では、受信信号として、ＩＥＥＥ８０２．１１規格のＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）変調の信号を想定している。ＢＰＳＫでは、位相が０度の場合と、１８０度の場合とで２値を示す。ＢＰＳＫ変調の受信信号の位相が０度から１８０度に変化した場合、ＩＬＯ４０１の出力信号の位相は＋９０度、ＩＬＯ４０２の出力信号の位相は−９０度変化する。換言すると、受信信号の位相が０度から１８０度に変化した場合、ＩＬＯ４０１の出力信号と、ＩＬＯ４０２の出力信号の位相が反転する。

尚、ＩＬＯ４０１のオフセット周波数△ｆ_１と、ＩＬＯ４０２のオフセット周波数△ｆ_２は、受信感度とトレードオフの関係にある。つまり、オフセット周波数△ｆ_１及び△ｆ_２が小さいと受信感度が良くなり、オフセット周波数△ｆ_１及び△ｆ_２が大きいと受信感度が悪くなる関係にある。また、２．４ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮのチャネル周波数は、１ｃｈ＝２４１２ＭＨｚ、２ｃｈ＝２４１７ＭＨｚ、．．、１３ｃｈ＝２４７２ＭＨｚと５ＭＨｚ間隔で設けられている。

また、本実施の形態に係る受信回路は、受信周波数ｆの１／２の周波数ｆ／２が、上記ｆ_０１とｆ_０２との間にあると受信してしまうため、２つ以上の無線ＬＡＮチャネルが受信されないように、オフセット周波数△ｆ_１及び△ｆ_２を設定することが望ましい。

また、△ｆ_１＋△ｆ_２がＢＰＳＫ変調された無線ＬＡＮ信号の帯域幅を含むように、オフセット周波数△ｆ_１及び△ｆ_２を設定することが望ましい。

本実施の形態では、上記条件を満たすように、オフセット周波数△ｆ_１及び△ｆ_２の値を１ＭＨｚから２ＭＨｚに設定している。

尚、上記△ｆ_１及び△ｆ_２の値は好適な一例であり、他の値であっても良い。

＜位相差検出部＞
次に、本実施形態に係る時間デジタル変換器ＴＤＣ４０３、ＴＤＣ４０４、及び４０５の構成について説明する。
図６は、一実施形態に係る位相差検出部４１８の構成を示す図である。ＴＤＣ４０３は、縦続接続されたｎ段のインバータ等の遅延素子６０１−１〜６０１−ｎと、各遅延素子６０１−１〜６０１−ｎの出力に接続されたラッチ回路６０２−１〜６０１−ｎと、を有している。尚、本実施の形態では、遅延素子の段数ｎを１０段としている。ラッチ回路６０２−１〜６０１−ｎには、クロック信号（例えば、２２ＭＨｚ）が入力されており、クロック信号に同期して、対応する遅延素子６０１−１〜６０１−ｎの出力値をラッチして出力する。

同様に、ＴＤＣ４０４（第２の時間デジタル変換器）は、縦続接続されたｎ段のインバータ等の遅延素子６０４−１〜６０４−ｎと、各遅延素子６０４−１〜６０４−ｎの出力接続されたラッチ回路６０３−１〜６０３−ｎと、を有している。ラッチ回路６０３−１〜６０３−ｎには、ＴＤＣ４０３と同様にクロック信号が入力されており、クロック信号に同期して、対応する遅延素子６０４−１〜６０４−ｎの出力値をラッチして出力する。

また、ＸＯＲ４０５（排他的論理和回路）は、遅延素子の段数ｎに応じた数のＸＯＲ回路６０５−１〜６０５−ｎを有しており、それぞれに、ＴＤＣ４０３及びＴＤＣ４０４の出力値が入力される。例えば、ＸＯＲ回路６０５−ｎには、ラッチ回路６０２−ｎ及びラッチ回路６０３−ｎの出力値が入力される。ＸＯＲ回路６０５−ｎは、入力されたラッチ回路６０２−ｎ及びラッチ回路６０３−ｎの出力値の排他的論理和の値を出力する。

ここで、位相差検出部４１８の動作のイメージを具体的な例をあげて説明する。

図７は、位相差検出部４１８の動作を説明するための図である。図７において、ＩｎｐｕｔＤＡＴＡ信号は、ＢＰＳＫ変調された受信信号の値（位相）を示しており、時刻１６において、受信信号の位相が０度から１８０度に変化するものとする。

図７において、ＴＤＣ１＿ＩＮ信号は、ＩＬＯ４０１からＴＤＣ４０３に入力される波形を示しており、表のＴＤＣ１の値は、ＴＤＣ４０３の出力値（例えば、ラッチ回路６０２−１〜６０１−ｎの出力値）を示している。同様に、ＴＤＣ２＿ＩＮ信号は、ＩＬＯ４０２からＴＤＣ４０４に入力される波形を示しており、表のＴＤＣ２の値は、ＴＤＣ４０４の出力値（例えば、ラッチ回路６０３−１〜６０３−ｎの出力値）を示している。さらに、表のＸＯＲの値は、ＸＯＲ４０５の出力値（例えば、図６のＤ−１〜Ｄ−ｎ）を示している。

図７において、時刻１から１５の間、ＢＰＳＫ変調された受信信号の位相が０度なので、ＩＬＯ４０１の出力信号ＴＤＣ１＿ＩＮと、ＩＬＯ４０２の出力信号ＴＤＣ２＿ＩＮとの間に位相差はない。従って、図７表のＴＤＣ１の値とＴＤＣ２の値は同じ値を示すので、表のＸＯＲの値は「０」となる。

一方、時刻１６から３０の間は、ＢＰＳＫ変調された受信信号の位相が１８０度なので、
ＩＬＯ４０１の出力信号ＴＤＣ１＿ＩＮの位相は＋９０度となり、ＩＬＯ４０２の出力信号ＴＤＣ２＿ＩＮの位相は−９０度となる。従って、図７表のＴＤＣ１の値とＴＤＣ２の値は一致せず、表のＸＯＲの値は「１」となる。

このように、ＸＯＲ４０５の出力値は、受信信号の位相の変化と一致する。上記構成により、ミキサ、フィルタ等、さらには、ＬＮＡ（Low Nose Amplifier）、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）等の構成を用いることなく、小型、かつ低消費電力のＢＰＳＫ受信回路を実現することができる。

尚、上記遅延素子の段数（１０段）は好適な一例であり、他の値であっても良い。

＜ベースバンド／ＭＡＣ処理部＞
図８は、一実施形態に係るベースバンド／ＭＡＣ処理部３０２の構成を示す図である。ベースバンド／ＭＡＣ処理部３０２は、例えば、ベースバンド処理部８０１と、ＭＡＣ処理部８０２とを有する。

図８において、ベースバンド処理部８０１は、復調部８０３、受信バッファ８０４、受信フレーム解析部８０５、送信フレーム生成部８０６、送信バッファ８０７、変調部８０８を含む。復調部８０３は、受信部から入力された信号を復調し、復調されたデータを受信バッファ８０４に格納する。受信フレーム解析部８０５は、受信バッファ８０４に格納された受信データを解析し、受信フレーム（ＭＡＣフレーム）を検出する。ＭＡＣフレームは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１の規格により定められた無線ＬＡＮ通信のフレームフォーマットを有している。送信フレーム生成部８０６は、送信データを含む送信フレーム（ＭＡＣフレーム）を生成し、送信バッファ８０７に格納する。変調部８０８は、送信バッファ８０７に格納されたデータを、送信部４１０に送信させる。

ＭＡＣ処理部（アクセス制御部）８０２は、受信フレーム解析部８０５及び送信フレーム生成部８０６を用いてＭＡＣフレームの送受信を行い、無線ＬＡＮ装置３００のＭＡＣ制御（媒体アクセス制御）を行う。尚、図８の構成は一例であって、例えば、送信フレーム生成部８０６、及び／又は受信フレーム解析部８０５は、ＭＡＣ処理部８０２に含まれていても良い。

上記構成により、本実施の形態に係る無線ＬＡＮ装置３００は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格で定められたＢＰＳＫ変調による１Ｍｂｐｓの受信回路の小型化、低消費電力化を容易化する。

＜まとめ＞
本実施の形態に係る無線ＬＡＮ装置３００は、注入同期型発振器（ＩＬＯ４０１、４０２）を用いたＢＰＳＫ受信回路により、低消費電力、小サイズを実現する。

さらに、注入同期型発振器（ＩＬＯ４０１、４０２）の出力信号の位相差を検出する位相差検出部４１８をデジタル回路で構成することにより、さらなる、低消費電力、小サイズを実現する。

尚、上記構成により、無線ＬＡＮ装置３００の受信回路は、ＬＮＡ、フィルタ、ミキサ、ＰＬＬ回路及びＶＣＯ等が不要となる。

また、本実施の形態に係る無線ＬＡＮ装置３００は、小型で低消費電力という特徴に加え、一般的な無線ＬＡＮ装置と通信が可能なため、例えば、図１の例のように、玩具（ラジコン等）に搭載し、スマートホン等から制御することを容易化する。

同様に、無線ＬＡＮ装置３００を、例えば、ＬＥＤ、ブザー等と接続して、所有物（例えば、自転車、傘、鍵、書類等）に装着し、スマートホン等の操作により、光や、音等を発生させて、自分の所有物の存在を確認する存在確認システム等を構成することも容易である。

さらに、図２の例のように、無線ＬＡＮ装置３００をセンサと接続し、体に取り付け、スマートホン等でデータを集めて、センサを身につけた人物のフォームや体位等を解析するシステムにも適している。

さらにまた、無線ＬＡＮ装置３００を絵画や彫刻等の展示物や、商品、広告等に装着、搭載又は近くに配置し、展示物等の関連情報をスマートホン等から閲覧できるような、情報提供システムにも応用可能である。この場合、例えば、無線ＬＡＮ装置３００が報知するＳＳＩＤ（Service Set IDentifier）に、展示物、商品、広告等の名称を設定する。また、無線ＬＡＮ装置３００の記憶部３０３等には提供する情報を格納し、スマートホンで動作するアプリケーション等から、上記展示物、商品、広告等の名称を含むＳＳＩＤ等を選択することにより、提供する情報にアクセスできるようにすると良い。

本実施の形態に係る無線ＬＡＮ装置３００は、上記のような、小型、低消費電力が要求される用途向けに、対応する変調方式をＢＰＳＫ変調に絞り、ＬＮＡ、フィルタ、ミキサ、ＰＬＬ回路及びＶＣＯ等の多くの部品を削減する。これにより、無線ＬＡＮ装置３００は、従来の無線ＬＡＮ装置に対して、大幅な小型化と低消費電力化を実現している。

３００無線ＬＡＮ装置（無線通信装置）
４０１ＩＬＯ（第１の注入同期型発振器）
４０２ＩＬＯ（第２の注入同期型発振器）
４０３ＴＤＣ（第１の時間デジタル変換器）
４０４ＴＤＣ（第２の時間デジタル変換器）
４０５ＸＯＲ（排他的論理和回路）
４１８位相差検出部
８０１ベースバンド処理部
８０２ＭＡＣ処理部（アクセス制御部）

Claims

受信信号が入力され、前記受信信号の周波数の１／２の周波数に対して周波数をプラス側にオフセットさせた自走周波数を有する第１の注入同期型発振器と、
前記受信信号が入力され、前記受信信号の周波数の１／２の周波数に対して周波数をマイナス側にオフセットさせた自走周波数を有する第２の注入同期型発振器と、
前記第１の注入同期型発振器の出力信号と前記第２の注入同期型発振器の出力信号との位相差を検出する位相差検出部と、
検出した位相差に基づいて受信フレームを抽出するベースバンド処理部と、
前記受信フレームに基づいて媒体アクセス制御を行うアクセス制御部と、
を有し、
前記位相差検出部は、
前記第１の注入同期型発振器の出力信号が入力される第１の時間デジタル変換器と、
前記第２の注入同期型発振器の出力信号が入力される第２の時間デジタル変換器と、
前記第１及び前記第２の時間デジタル変換器に結合された排他的論理和回路と、
を有する無線通信装置。
前記受信信号は、ＢＰＳＫ変調された無線ＬＡＮ通信の信号である請求項１に記載の無線通信装置。
請求項１又は２に記載の無線通信装置を有する機器の遠隔操作を行う無線通信システム。
請求項１又は２に記載の無線通信装置を有する機器を身につけた人物の体位を解析する無線通信システム。
請求項１又は２に記載の無線通信装置を装着した物品の存在確認を行う無線通信システム。
請求項１又は２に記載の無線通信装置を装着した展示物、商品、又は広告に係る情報を提供する無線通信システム。
ＢＰＳＫ変調された受信信号が入力され、前記受信信号の周波数の１／２の周波数に対し周波数をプラス側にオフセットさせた自走周波数のリングオシレータを有する第１の注入同期型発振器と、
前記受信信号が入力され、前記受信信号の周波数の１／２の周波数に対し周波数をマイナス側にオフセットさせた自走周波数のリングオシレータを有する第２の注入同期型発振器と、
前記第１及び前記第２の注入同期型発振器の出力信号が入力される位相差検出部と、
を有し、
前記位相差検出部は、
前記第１の注入同期型発振器の出力信号が入力される第１の時間デジタル変換器と、
前記第２の注入同期型発振器の出力信号が入力される第２の時間デジタル変換器と、
前記第１及び前記第２の時間デジタル変換器に結合された排他的論理和回路と、
を有する受信回路。