(57)【要約】【課題】送信側及び受信側の無線通信装置の構成を工夫して、非対称双方向無線通信システムを構築できるようにすると共に、当該システムの消費電力及びコストの低減化、更に、その小型化を実現できるようにする。【解決手段】入力信号を基準搬送信号に基づいてミリ波帯域の信号に変換し、変換後の信号を送信する無線通信装置２００と、自走発振周波数の信号を発振する発振器３０４を有して、注入同期制御期間に、無線通信装置２００から受信した信号を発振器３０４に注入すると、搬送周波数の信号に同期した自走発振周波数の信号を発生すると共に、自己の注入同期状態を示す同期情報を無線通信装置２００に送信し、同期後の通信期間に自走発振周波数の信号に基づいて入力信号を復元する無線通信装置３００とを備えるものである。【選択図】  図１
2011066721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振器に発振周波数近傍の周波数の信号を注入すると、当該発振器の発振周波数が注入した信号の周波数に引き込まれるという現象を注入同期とし、
送信側から受信側へデータを伝送する期間を通信期間とし、
前記通信期間以外であって、送信側の搬送周波数の信号と受信側の自走発振周波数の信号とを一致させるように前記注入同期をとる期間を注入同期制御期間としたとき、
入力信号を所定の搬送周波数の信号に基づいてミリ波帯域の信号に変換し、変換後の信号を送信する双方向用の第１の無線通信装置と、
自走発振周波数の信号を発振する発振器を有して、前記注入同期制御期間に、第１の無線通信装置から受信した信号を前記発振器に注入すると、前記搬送周波数の信号に同期した自走発振周波数の信号を発生すると共に、自己の注入同期状態を示す同期情報を前記第１の無線通信装置に送信し、同期後の前記通信期間に自走発振周波数の信号に基づいて前記入力信号を復元する双方向用の第２の無線通信装置とを備え、
前記第１の無線通信装置は、
前記注入同期制御期間に、第２の無線通信装置から受信した同期情報に基づいて前記搬送周波数を調整し当該第２の無線通信装置の前記注入同期を制御する双方向無線通信システム。
【請求項２】
前記第２の無線通信装置は、
前記自己の注入同期状態を示す同期情報として前記第１の無線通信装置から受信した信号そのものを第１の無線通信装置に無線通信する請求項１に記載の双方向無線通信システム。
【請求項３】
前記第２の無線通信装置は、
前記自己の注入同期状態を示す同期情報を前記第１の無線通信装置に送信する際に、
前記第１の無線通信装置から受信した前記注入同期がとれていない状態の信号と、前記発振器の自走発振周波数の信号との差分となるビート信号を搬送波信号として利用する請求項１又は２に記載の双方向無線通信システム。
【請求項４】
前記第２の無線通信装置は、
所定のパラメータデータに基づいてデジタルパルス信号を生成するデジタル信号処理部を有し、
前記自己の注入同期状態を示す同期情報を前記第１の無線通信装置に送信する際に、
前記デジタル信号処理部で生成されたデジタルパルス信号を搬送波信号として利用する請求項１又は２に記載の双方向無線通信システム。
【請求項５】
前記第２の無線通信装置は、
前記自己の注入同期状態を示す同期情報を前記第１の無線通信装置に送信する際に、
前記第１の無線通信装置から所定の搬送周波数の無変調信号を受信し、
受信した前記無変調信号を更に変調して前記第１の無線通信装置に送信し、当該第２の無線通信装置において復調した信号を搬送波信号として利用する請求項１又は２に記載の双方向無線通信システム。
【請求項６】
発振器に発振周波数近傍の周波数の信号を注入すると、当該発振器の発振周波数が注入した信号の周波数に引き込まれるという現象を注入同期とし、
送信側から受信側へデータを伝送する期間を通信期間とし、
前記通信期間以外であって、送信側の搬送周波数の信号と受信側の自走発振周波数の信号とを一致させるように前記注入同期をとる期間を注入同期制御期間としたとき、
自走発振周波数の信号を発振する発振器を有して、前記注入同期制御期間に、送信側の無線通信装置から受信した信号を前記発振器に注入すると、前記搬送周波数の信号に同期した自走発振周波数の信号を発生すると共に、自己の注入同期状態を示す同期情報を前記送信側の無線通信装置に送信し、同期後の前記通信期間に自走発振周波数の信号に基づいて前記入力信号を復元する双方向用の無線通信装置と無線通信を行う場合であって、
入力信号を所定の搬送周波数の信号に基づいてミリ波帯域の信号に変換し、変換後の信号を送信する送信部と、
前記注入同期制御期間に受信側の無線通信装置から前記同期情報を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された前記同期情報に基づいて前記搬送周波数を調整し当該受信側の無線通信装置の前記注入同期を制御する制御部とを備える無線通信装置。
【請求項７】
発振器に発振周波数近傍の周波数の信号を注入すると、当該発振器の発振周波数が注入した信号の周波数に引き込まれるという現象を注入同期とし、
送信側から受信側へデータを伝送する期間を通信期間とし、
前記通信期間以外であって、送信側の搬送周波数の信号と受信側の自走発振周波数の信号とを一致させるように前記注入同期をとる期間を注入同期制御期間としたとき、
入力信号を所定の搬送周波数の信号に基づいてミリ波帯域の信号に変換し、変換後の信号を送信し、少なくとも、受信側の無線通信装置から注入同期状態を示す同期情報を受信し、受信された前記同期情報に基づいて前記搬送周波数を調整し、受信側の無線通信装置の前記注入同期を制御する送信側の無線通信装置に対して無線通信を行う場合に、
自走発振周波数の信号を発振する発振器を有して前記注入同期制御期間に、送信側の無線通信装置から受信した信号を前記発振器に注入すると、前記搬送周波数の信号に同期した自走発振周波数の信号を発生し、同期後の前記通信期間に、自走発振周波数の信号に基づいて前記入力信号を復元する受信部と、
前記注入同期制御期間の前記受信部における注入同期状態を示す同期情報を前記送信側の無線通信装置に無線送信する送信部とを備える無線通信装置。
【請求項８】
前記送信部は、
前記受信部における注入同期状態を示す同期情報として送信側の前記無線通信装置から受信した信号そのものを当該送信側の前記無線通信装置に無線送信する請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記送信部は、
前記受信部における注入同期状態を示す同期情報を前記送信側の無線通信装置に送信する場合に、
前記送信側の無線通信装置から受信した前記注入同期がとれていない状態の信号と、前記発振器の自走発振周波数の信号との差分となるビート信号を搬送波信号として利用する請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記送信部には、所定のパラメータデータに基づいてデジタルパルス信号を生成するデジタル信号処理部が設けられ、
前記受信部における注入同期状態を示す同期情報を前記送信側の無線通信装置に送信する場合に、前記デジタル信号処理部で生成したデジタルパルス信号を搬送波信号として利用する請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記送信部には、
前記送信側の無線通信装置から受信した所定の搬送周波数の無変調信号を復調して得られる復調信号を選択し、又は、前記送信側の無線通信装置へ送信するデータを選択するデータ選択部と、
前記データ選択部から出力される復調信号又はデータを第２の搬送波周波数の信号で変調する変調部とが備えられる請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
発振器に発振周波数近傍の周波数の信号を注入すると、当該発振器の発振周波数が注入した信号の周波数に引き込まれるという現象を注入同期とし、
送信側から受信側へデータを伝送する期間を通信期間とし、
前記通信期間以外であって、送信側の搬送周波数の信号と受信側の自走発振周波数の信号とを一致させるように前記注入同期をとる期間を注入同期制御期間としたとき、
双方向用の第１の無線通信装置と双方向用の第２の無線通信装置との間で無線通信を行う場合に、
前記第１の無線通信装置が、
入力信号を所定の搬送周波数の信号に基づいてミリ波帯域の信号に変換し、変換後の信号を送信するステップと、
前記注入同期制御期間に、第２の無線通信装置から受信した同期情報に基づいて前記搬送周波数を調整し当該第２の無線通信装置の前記注入同期を制御するステップとを有し、
前記第２の無線通信装置が、
自走発振周波数の信号を発振する発振器を有して、前記注入同期制御期間に、前記第１の無線通信装置から受信した信号を前記発振器に注入するステップと、
前記搬送周波数の信号に同期した自走発振周波数の信号を発生するステップと、
自己の注入同期状態を示す同期情報を前記第１の無線通信装置に送信するステップと、
同期後の前記通信期間に自走発振周波数の信号に基づいて前記入力信号を復元するステップとを有する双方向無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双方向無線通信システム及び無線通信装置に関し、近距離の機器間および機器内において、映画映像や、コンピュータ画像等を搬送する搬送周波数が３０ＧＨｚ乃至３００ＧＨｚのミリ波帯の信号を高速に伝送する際に、送受信で異なった搬送周波数を用いる非対称双方向無線通信システムに適用可能なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、映画映像やコンピュータ画像等の情報量の膨大化に伴い、有線・無線に関わらず、高速で大容量のデジタル通信が可能なシステムの要求が高まっている。このような高速で大容量のデジタル通信システムにおいて、使用する搬送波信号（キャリア信号）の周波数帯としてミリ波帯が注目され、ミリ波帯域の変調信号を高速に伝送する装置が使用される場合が多くなってきた。
【０００３】
この種の高速信号伝送装置を２つ準備して双方向無線通信システムを構築する場合に、ミリ波帯域での低消費電力、低コスト及び小型化を実現したデバイスが要求される。一般的に、双方向無線通信システムには、送信部及び受信部を有したトランシーバ構成の装置が使用される。
【０００４】
図１６は、従来例に係る無線通信装置１００の内部構成例を示すブロック図である。図１６に示すトランシーバ構成の双方向用の無線通信装置１００は、送信部１１、受信部１２、送信用のアンテナ１０１、Ｉ／Ｆ＆制御部１０６及び送信用のアンテナ１０７を有して構成される。
【０００５】
送信部１１は、パワーアンプ１０２、アップミキサ１０３、発振器１０４、送信データ処理部１０５を有して構成される。送信部１１では、送信データ処理部１０５が、データＤataにより入力信号ＳIN１を生成する。発振器１０４は、所定の搬送周波数ｆtxの基準搬送信号Ｓｒ（局部発振信号）を発振する。
【０００６】
アップミキサ１０３は、発振器１０４から出力される基準搬送信号Ｓｒに基づいて送信データ処理部１０５から出力される入力信号ＳIN１をアップコンバート（変調）して送信信号Ｓout１（無線変調信号）を生成する。送信信号Ｓout１はアンテナ１０１により放射される。
【０００７】
一方、受信部１２は、低ノイズ型のアンプ１０８、ダウンミキサ１０９、発振器１１０及び受信データ処理部１１１を有して構成される。受信部１２では、受信信号Ｓin２（無線変調信号）がアンテナ１０７により受信される。受信信号Ｓin２はアンプ１０８で増幅される。発振器１１０は、局部発振周波数ｆｌの信号（以下局部発振信号Ｓｌという）を生成する。
【０００８】
ダウンミキサ１０９は、発振器１１０から出力される局部発振信号Ｓｌに基づいてアンプ１０８から出力される受信信号Ｓin２をダウンコンバート（復調）して復調信号ＳOUT２（相手方の無線通信装置におけるベースバンド信号ＳIN２に相当）を出力する。受信データ処理部１１１は、ダウンコンバート後の復調信号ＳOUT２にデジタル処理を施して、送信されてきたデータＤata’を復元する。１／Ｆ＆制御部１０６が外部とのインタフェースや各部の制御を行うことで、２つの無線通信装置１００の間で、無線通信が可能な双方向無線通信システムを構築できるようになる。
【０００９】
上述した双方向用の無線通信装置１００によれば、送信部１１と受信部１２で異なる発振器１０４，１１０を備えている。このことで、送信信号Ｓout１の搬送周波数ｆtxと受信信号Ｓin２の局部発振周波数ｆｌとを異ならせて、非対称双方向無線通信システムを実現することできる。
【００１０】
また、ミリ波帯域の信号を用いた双方向無線通信システムに関して、特許文献１には、双方向無線通信装置が開示されている。この双方向無線通信装置によれば、送信手段と受信手段とで、同じ周波数帯の局部発振信号を用いて、注入同期を実行し、かつ、キャリア同期を実行して双方向で無線通信する場合に、送信手段、帯域分離手段、注入同期発振手段及び受信制御手段を備える。
【００１１】
送信手段は、通信相手に送信すべき信号を中間周波数帯に変調した中間周波数帯変調信号と局部発振信号のハーモニクス成分とを乗積することにより無線変調信号を生成し、この無線変調信号を送信する。帯域分離手段は、通信相手から受信した受信信号から周波数N・ｆＬＯの局部発振信号のハーモニクス成分と無線変調信号成分とを帯域分離する。
【００１２】
注入同期発振手段は、帯域分離手段により分離された局部発振信号のハーモニクス成分を１/Nに分周することにより周波数ｆＬＯの局部発振信号を生成する。これを前提にして、受信制御手段が、帯域分離手段により分離された無線変調信号と注入同期発振手段により生成された局部発振信号のハーモニクス成分を乗積することにより、これを中間周波数帯へダウンコンバートするようにした。このように双方向無線通信装置を構成すると、局部発振信号の周波数を低減できるので、双方向無線通信装置の製造工程をより簡略化することができ、大幅なコスト削減を達成できるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−１５８８５１号公報（第５頁  図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、従来例に係る無線通信装置１００や、特許文献１に見られるような双方向無線通信装置等を２以上用いて、非対称双方向無線通信システムを構築しようとした場合に次のような問題がある。  
ｉ．一般的に、高速信号伝送トランシーバのように高速通信が求められているのは、１方向（下り信号伝送系）のみで、逆方向（上り信号伝送系）の通信においては、制御信号等、それほど高速な通信を必要としない場合が多い。そこで、受信側の無線通信装置は、なるべく簡易な構成とし、送信側の無線通信装置に複雑な処理を実行させたいという要求がある。
【００１５】
しかし、送信側及び受信側に同じ構成の無線通信装置１００が用いられるため、当該システムの消費電力の低減化、コスト低減化、及び、その小型化の妨げとなるという問題がある。
【００１６】
ii．特許文献１に見られるような双方向無線通信装置によれば、１つの注入同期発振部を送信部と受信部で共用している。このため、片方向においては、ミリ波帯域の信号を用いて高速通信を実現し、逆方向においては、低い周波数帯域の信号を用いて通信を行うという非対称双方向無線通信システムの構築要求に対して、双方向ともミリ波帯域の信号を用いることになる。従って、当該システムの消費電力の低減化、コスト低減化、及び、その小型化の妨げとなるという問題がある。
【００１７】
iii．また、送信側及び受信側に、キャリア同期に関して同じ注入同期手法を有した双方向無線通信装置を用いた場合、双方向で注入同期を行う処理は、煩雑となり、双方の信号処理部に高性能な機能のデバイスを用意する必要があり、コスト増を招くという問題がある。
【００１８】
そこで、本発明はこのような課題を解決したものであって、送信側及び受信側の無線通信装置の構成を工夫して非対称双方向無線通信システムを構築できるようにすると共に、当該システムの消費電力及びコストの低減化、更に、その小型化を実現できるようにした双方向無線通信システム、無線通信装置及び双方向無線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述した課題は、発振器に発振周波数近傍の周波数の信号を注入すると、当該発振器の発振周波数が注入した信号の周波数に引き込まれるという現象を注入同期とし、送信側から受信側へデータを伝送する期間を通信期間とし、通信期間以外であって、送信側の搬送周波数の信号と受信側の自走発振周波数の信号とを一致させるように注入同期をとる期間を注入同期制御期間としたとき、入力信号を所定の搬送周波数の信号に基づいてミリ波帯域の信号に変換し、変換後の信号を送信する双方向用の第１の無線通信装置と、自走発振周波数の信号を発振する発振器を有して、注入同期制御期間に、第１の無線通信装置から受信した信号を発振器に注入すると、搬送周波数の信号に同期した自走発振周波数の信号を発生すると共に、自己の注入同期状態を示す同期情報を第１の無線通信装置に送信し、同期後の通信期間に自走発振周波数の信号に基づいて入力信号を復元する双方向用の第２の無線通信装置とを備え、第１の無線通信装置は、注入同期制御期間に、第２の無線通信装置から受信した同期情報に基づいて搬送周波数を調整し当該第２の無線通信装置の注入同期を制御する双方向無線通信システムによって解決される。
【００２０】
本発明に係る双方向無線通信システムによれば、双方向用の第１の無線通信装置は、入力信号を所定の搬送周波数の信号に基づいてミリ波帯域の信号に変換し、変換後の信号を送信する。双方向用の第２の無線通信装置は、自走発振周波数の信号を発振する発振器を有している。第２の無線通信装置では、注入同期制御期間に、第１の無線通信装置から受信した信号が発振器に注入されると、搬送周波数の信号に同期した自走発振周波数の信号を発生すると共に、自己の注入同期状態を示す同期情報が第１の無線通信装置に送信され、同期後の通信期間に自走発振周波数の信号に基づいて入力信号が復元される。
【００２１】
これを前提にして、第１の無線通信装置が、注入同期制御期間に、第２の無線通信装置から受信した同期情報に基づいて搬送周波数を調整し当該第２の無線通信装置の注入同期を制御するようになる。従って、第２の無線通信装置に注入同期制御用の複雑な回路を設けずとも、受信部等を簡易な回路で構成することができ、通信性能の非対称化が実現できるようになる。
【００２２】
本発明に係る第１の無線通信装置は、発振器に発振周波数近傍の周波数の信号を注入すると、当該発振器の発振周波数が注入した信号の周波数に引き込まれるという現象を注入同期とし、送信側から受信側へデータを伝送する期間を通信期間とし、通信期間以外であって、送信側の搬送周波数の信号と受信側の自走発振周波数の信号とを一致させるように注入同期をとる期間を注入同期制御期間としたとき、自走発振周波数の信号を発振する発振器を有して、注入同期制御期間に、送信側の無線通信装置から受信した信号を発振器に注入すると、搬送周波数の信号に同期した自走発振周波数の信号を発生すると共に、自己の注入同期状態を示す同期情報を送信側の無線通信装置に送信し、同期後の通信期間に自走発振周波数の信号に基づいて入力信号を復元する双方向用の無線通信装置と無線通信を行う場合であって、入力信号を所定の搬送周波数の信号に基づいてミリ波帯域の信号に変換し、変換後の信号を送信する送信部と、注入同期制御期間に受信側の無線通信装置から同期情報を受信する受信部と、この受信部によって受信された同期情報に基づいて搬送周波数を調整し当該受信側の無線通信装置の注入同期を制御する制御部とを備えるものである。
【００２３】
本発明に係る第１の無線通信装置によれば、送信部が入力信号を所定の搬送周波数の信号に基づいてミリ波帯域の信号に変換し、変換後の信号を送信する。受信部は、注入同期制御期間に、受信側の無線通信装置から同期情報を受信する。これを前提にして、受信部によって受信された同期情報に基づいて搬送周波数を調整し当該受信側の無線通信装置の注入同期を制御するようになる。
【００２４】
この制御によって、受信側の無線通信装置に注入同期制御用の複雑な回路を設けずとも、受信部等を簡易な回路で構成することができ、通信性能の非対称化が実現できるようになる。
【００２５】
本発明に係る第２の無線通信装置は、発振器に発振周波数近傍の周波数の信号を注入すると、当該発振器の発振周波数が注入した信号の周波数に引き込まれるという現象を注入同期とし、送信側から受信側へデータを伝送する期間を通信期間とし、通信期間以外であって、送信側の搬送周波数の信号と受信側の自走発振周波数の信号とを一致させるように注入同期をとる期間を注入同期制御期間としたとき、入力信号を所定の搬送周波数の信号に基づいてミリ波帯域の信号に変換し、変換後の信号を送信し、少なくとも、受信側の無線通信装置から注入同期状態を示す同期情報を受信し、受信された同期情報に基づいて搬送周波数を調整し、受信側の無線通信装置の注入同期を制御する送信側の無線通信装置に対して無線通信を行う場合に、自走発振周波数の信号を発振する発振器を有して注入同期制御期間に、送信側の無線通信装置から受信した信号を発振器に注入すると、搬送周波数の信号に同期した自走発振周波数の信号を発生し、同期後の通信期間に、自走発振周波数の信号に基づいて入力信号を復元する受信部と、注入同期制御期間の受信部における注入同期状態を示す同期情報を送信側の無線通信装置に無線送信する送信部とを備えるものである。
【００２６】
本発明に係る第２の無線通信装置によれば、自走発振周波数の信号を発振する発振器を有した受信部は、注入同期制御期間に、送信側の無線通信装置から受信した信号を発振器に注入する。発振器は、搬送周波数の信号に同期した自走発振周波数の信号を発生する。受信部は、同期後の通信期間に、自走発振周波数の信号に基づいて入力信号を復元する。これを前提にして、送信部は、注入同期制御期間の受信部における注入同期状態を示す同期情報を送信側の無線通信装置に無線送信するようになる。
【００２７】
この同期情報の無線送信によって、送信側の無線通信装置では、受信された同期情報に基づいて搬送周波数を調整し、受信側の無線通信装置の注入同期を制御できるので、受信部に注入同期制御用の複雑な回路を設けずとも、当該受信部を簡易な回路で構成することができ、通信性能の非対称化が実現できるようになる。
【００２８】
本発明に係る双方向無線通信方法は、発振器に発振周波数近傍の周波数の信号を注入すると、当該発振器の発振周波数が注入した信号の周波数に引き込まれるという現象を注入同期とし、送信側から受信側へデータを伝送する期間を通信期間とし、前記通信期間以外であって、送信側の搬送周波数の信号と受信側の自走発振周波数の信号とを一致させるように前記注入同期をとる期間を注入同期制御期間としたとき、双方向用の第１の無線通信装置と双方向用の第１の無線通信装置との間で無線通信を行う場合に、前記第１の無線通信装置が、入力信号を所定の搬送周波数の信号に基づいてミリ波帯域の信号に変換し、変換後の信号を送信するステップと、前記注入同期制御期間に、第２の無線通信装置から受信した同期情報に基づいて前記搬送周波数を調整し当該第２の無線通信装置の前記注入同期を制御するステップとを有し、前記第２の無線通信装置が、自走発振周波数の信号を発振する発振器を有して、前記注入同期制御期間に、前記第１の無線通信装置から受信した信号を前記発振器に注入するステップと、前記搬送周波数の信号に同期した自走発振周波数の信号を発生するステップと、自己の注入同期状態を示す同期情報を前記第１の無線通信装置に送信するステップと、同期後の前記通信期間に自走発振周波数の信号に基づいて前記入力信号を復元するステップとを有するものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る双方向無線通信システム及び双方向無線通信方法によれば、送信側の搬送周波数の信号と受信側の自走発振周波数の信号とを一致させるように注入同期をとる注入同期制御期間に第１の無線通信装置が、第２の無線通信装置から受信した同期情報に基づいて搬送周波数を調整し当該第２の無線通信装置の注入同期を制御するようになされる。
【００３０】
この構成によって、第２の無線通信装置に注入同期制御用の複雑な回路を設けずとも、受信部等を簡易な回路で構成することができ、通信性能の非対称化が実現できるようになる。しかも、第１及び第２の無線通信装置の下り信号伝送系及び上り信号伝送系で異なった搬送周波数を用いた非対称無線通信を行う双方向無線通信システムを構築できるようになる。また、注入同期がとれていない状態の受信信号と、発振器の自走発振周波数の信号との差分となるビート信号等を搬送波信号として使用できるので、非対称無線通信システムの消費電力及びコストの低減化、更に、当該システムの小型化を実現できるようになる。
【００３１】
本発明に係る第１の無線通信装置によれば、注入同期制御期間に、受信側の無線通信装置から受信した同期情報に基づいて搬送周波数を調整し当該受信側の無線通信装置の注入同期を制御する制御部を備えるものである。
【００３２】
この構成によって、受信側の無線通信装置に注入同期制御用の複雑な回路を設けずとも、受信部等を簡易な回路で構成することができ、通信性能の非対称化が実現できるようになる。これにより、非対称無線通信システムの消費電力及びコストの低減化、更に、当該システムの小型化に寄与できるようになる。
【００３３】
本発明に係る第２の無線通信装置によれば、注入同期制御期間の受信部における注入同期状態を示す同期情報を送信側の無線通信装置に無線送信する送信部を備えるものである。
【００３４】
この構成によって、送信側の無線通信装置では、受信された同期情報に基づいて搬送周波数を調整し、受信側の無線通信装置の注入同期を制御できる。このことで、受信側の無線通信装置に注入同期制御用の複雑な回路を設けずとも、受信部等を簡易な回路で構成することができ、通信性能の非対称化が実現できるようになる。これにより、非対称無線通信システムの消費電力及びコストの低減化、更に、当該システムの小型化に寄与できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る第１の実施形態としての非対称双方向無線通信システム＃１の構成例を示すブロック図である。
【図２】非対称双方向無線通信システム＃１の通信機能例を示すブロック図である。
【図３】その送信側の無線通信装置２００の内部構成例を示すブロック図である。
【図４】その受信側の無線通信装置３００の内部構成例を示すブロック図である。
【図５】その送信側の無線通信装置２００における発振器２０４の制御例を示すグラフ図である。
【図６】非対称双方向無線通信システム＃１の無線通信例を示すシーケンス図である。
【図７】第２の実施形態の非対称双方向無線通信システム＃２の構成例を示すブロック図である。
【図８】その受信側の無線通信装置４００の内部構成例を示すブロック図である。
【図９】非対称双方向無線通信システム＃２における無線通信例を示すシーケンス図である。
【図１０】第３の実施形態としての非対称双方向無線通信システム＃３の構成例を示すブロック図である。
【図１１】非対称双方向無線通信システム＃３における受信側の無線通信装置５００の内部構成例を示すブロック図である。
【図１２】非対称双方向無線通信システム＃３における無線通信例を示すシーケンス図である。
【図１３】第４の実施形態の非対称双方向無線通信システム＃４の構成例を示すブロック図である。
【図１４】非対称双方向無線通信システム＃４における受信側の無線通信装置６００の内部構成例を示すブロック図である。
【図１５】非対称双方向無線通信システム＃４における無線通信例を示すシーケンス図である。
【図１６】従来例に係る無線通信装置１００の内部構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る双方向無線通信システム、無線通信装置及び双方向無線通信方法について説明する。  
１．第１の実施形態（非対称双方向無線通信システム＃１の構成例及び無線通信例）
２．第２の実施形態（非対称双方向無線通信システム＃２の構成例及び無線通信例）
３．第３の実施形態（非対称双方向無線通信システム＃３の構成例及び無線通信例）
４．第４の実施形態（非対称双方向無線通信システム＃４の構成例及び無線通信例）
【００３７】
＜第１の実施形態＞  
図１を参照して、本発明に係る第１の実施形態としての非対称双方向無線通信システム＃１について説明する。図１に示す非対称双方向無線通信システム＃１は、近距離の機器間および機器内において、映画映像や、コンピュータ画像等を搬送する搬送周波数が３０ＧＨｚ乃至３００ＧＨｚのミリ波帯の信号を高速に伝送する。その際に、送受信で異なった搬送周波数を用いる非対称無線通信システムに適用可能なものである。非対称双方向無線通信システム＃１は、２つの無線通信装置、例えば、双方向用の第１の無線通信装置２００及び双方向用の第２の無線通信装置３００を有して構成される。
【００３８】
無線通信装置２００は送信用のアンテナ２０１を有しており、入力信号を所定の搬送周波数の信号に基づいてミリ波帯域の信号に変換し、アンテナ２０１を介して、変換後の信号を受信側の無線通信装置３００に送信する。無線通信装置２００は、受信用のアンテナ２０７を有しており、注入同期制御期間にアンテナ２０７を介して、無線通信装置３００から受信した同期情報に基づいて搬送周波数を調整し当該無線通信装置３００の注入同期を制御するようになされる。
【００３９】
ここに、注入同期とは、発振器に発振周波数近傍の周波数の信号を注入すると、当該発振器の発振周波数が注入した信号の周波数に引き込まれるという現象をいう。また、注入同期制御期間とは、送信側から受信側へデータを伝送する期間を通信期間としたとき、通信期間以外であって、送信側の搬送周波数の信号と受信側の自走発振周波数の信号とを一致させるように注入同期をとる期間をいう。
【００４０】
無線通信装置３００は受信用のアンテナ３０１及び、自走発振周波数の信号を発振する電圧制御発振器（Voltage Control Oscillator：以下単に発振器３０４という）を有している。無線通信装置３００は、注入同期制御期間にアンテナ３０１を介して、無線通信装置２００から受信した信号を発振器３０４に注入すると、搬送周波数の信号に同期した自走発振周波数の信号を発生する。無線通信装置３００は、送信用のアンテナ３０７を有しており、自己の注入同期状態を示す同期情報をアンテナ３０７を介して送信側の無線通信装置２００に送信する。無線通信装置３００では、同期後の通信期間に自走発振周波数の信号に基づいて送信側の入力信号を復元するようになる。
【００４１】
続いて、図２を参照して、非対称双方向無線通信システム＃１の通信機能例について説明する。図２に示す非対称双方向無線通信システム＃１の機能例によれば、２つの無線通信装置２００，３００を備え、送信側の無線通信装置２００は、受信側の無線通信装置３００の注入同期制御を実行するために無線通信装置３００よりも高性能な信号処理機能を有し、かつ、大容量データを無線通信装置３００へ高速に通信が可能な高速通信機能を有している。
【００４２】
無線通信装置３００は、送信側の無線通信装置２００に比べて簡易な信号処理機能を有しており、注入同期制御期間に、無線通信装置２００から受信したアナログの信号（受信信号）をそのまま同期情報を示す信号として無線通信装置２００へ送信する。
【００４３】
無線通信装置３００は、アナログの受信信号に含まれる同期情報や、発振器３０４のパラメータ情報等を低速に無線通信装置２００へ送信したりするのみなので、高性能な信号処理機能は要求されず、簡易な構成及び低速通信機能を有している。
【００４４】
これにより、無線通信装置２００から無線通信装置３００への片方向の無線通信においては、ミリ波帯域の信号を用いて高速通信を実現する。無線通信装置３００から無線通信装置２００への逆方向においては、低い周波数帯域の信号を用いた非対称双方向無線通信を実行できるようになる。なお、低い周波数帯域の信号で無線通信を行う場合は、既存の回路を応用することができ、また、低い周波数帯域の信号で無線通信する送信部及び受信部を新規に設計する場合でも、ミリ波帯域に比較して安価に設計することができる。
【００４５】
［無線通信装置２００の構成例］  
続いて、図３を参照して、無線通信装置２００の内部構成例について説明する。図３に示す無線通信装置２００は、双方向用の無線通信装置３００と１対１で高速に無線通信を行う場合に送信側（マスタ側）となる。無線通信装置２００は、少なくとも、送信部２１、受信部２２、送信用のアンテナ２０１、受信用のアンテナ２０７、受信部２２及びＩ／Ｆ＆制御部２０６を備えて構成される。
【００４６】
送信部２１は、例えば、送信データ処理部２０５、電圧制御発振器（Voltage Control Oscillator：以下単に発振器２０４という）、アップミキサ２０３（図中ＵＰＭＸと記述）及びパワーアンプ２０２（図中ＰＡと記述）を有して構成される。
【００４７】
Ｉ／Ｆ＆制御部２０６には、発振器２０４及び送信データ処理部２０５が接続される。発振器２０４は発振制御電圧Ｖｃに基づいて所定の搬送周波数ｆtxの信号（以下基準搬送信号Ｓｒという）を発生してアップミキサ２０３に出力する。送信データ処理部２０５は送信側に送信するデータＤataをデジタル処理して入力信号ＳIN１をアップミキサ２０３に出力する。
【００４８】
送信データ処理部２０５及び発振器２０４にはアップミキサ２０３が接続される。アップミキサ２０３は、基準搬送信号Ｓｒに基づいて入力信号ＳIN１をアップコンバート（周波数変換）し、アップコンバート後の送信信号Ｓout１をパワーアンプ２０２に出力する。アップミキサ２０３にはパワーアンプ２０２が接続され、パワーアンプ２０２の出力にはアンテナ２０１が接続される。パワーアンプ２０２は、アップミキサ２０３から出力される送信信号Ｓout１を増幅してアンテナ２０１に出力する。
【００４９】
このように送信部２１を構成すると、入力信号ＳIN１を搬送周波数ｆtxの基準搬送信号Ｓｒに基づいてミリ波帯域の信号（以下送信信号Ｓout１という）に変換し、変換後の送信信号Ｓout１を送信できるようになる（下り信号伝送系）。
【００５０】
受信部２２は、注入同期制御期間に受信側の無線通信装置３００から同期情報Ｄｃを受信する。受信部２２は、例えば、低ノイズ型のアンプ２０８（Low Noise Amp：図中ＬＮＡと記述）、二乗検波用のダウンミキサ２０９（図中、ＤＯＷＮＭＸと記述）及び受信データ処理部２１０を有して構成される。
【００５１】
この例で、アンテナ２０７にはアンプ２０８が接続される。アンプ２０８はアンテナ２０７によって受信された受信信号Ｓin２を増幅してダウンミキサ２０９に出力する。受信信号Ｓin２には受信側の無線通信装置３００から送信されてくる同期情報Ｄｃが含まれる。
【００５２】
アンプ２０８にはダウンミキサ２０９が接続される。ダウンミキサ２０９は受信信号Ｓin２を二乗検波して受信側の無線通信装置３００から送信されてきた同期情報Ｄｃを含む復調信号ＳOUT２を復調する。復調信号ＳOUT２は受信データ処理部２１０に出力される。ダウンミキサ２０９には受信データ処理部２１０が接続される。受信データ処理部２１０は、復調信号ＳOUT２をデジタル処理して同期情報Ｄｃを復元する。同期情報ＤｃはＩ／Ｆ＆制御部２０６に出力される。
【００５３】
Ｉ／Ｆ＆制御部２０６は、受信部２２によって受信された同期情報Ｄｃに基づいて搬送周波数ｆtxを調整し受信側の無線通信装置３００の注入同期を制御する。Ｉ／Ｆ＆制御部２０６は、注入同期制御を実行するために、外部と情報をやり取りする入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）を有して、発振器２０４、送信データ処理部２０５及び受信データ処理部２１０の入出力を制御する。
【００５４】
このように、非対称双方向無線通信システム＃１における送信側の無線通信装置２００によれば、受信側の無線通信装置３００に注入同期制御用の複雑な回路を設けずとも、図４に示すような受信部３１や送信部３２等を簡易な回路で構成することができる。
【００５５】
また、簡易な受信部２２と複雑な処理を行う送信部２１といった通信性能の非対称性を有した非対称双方向用の無線通信装置２００を提供できるようになり、通信性能の非対称化が実現できるようになる。これにより、非対称双方向無線通信システム＃１の消費電力及びコストの低減化、更に、当該非対称双方向無線通信システム＃１の小型化に寄与できるようになる。
【００５６】
［無線通信装置３００の構成例］  
続いて、図４を参照して、非対称双方向無線通信システム＃１における無線通信装置３００の内部構成例について説明する。図４に示す無線通信装置３００は、双方向用の無線通信装置２００と１対１で高速に無線通信を行う場合に受信側（スレイブ側）となる。無線通信装置３００は、少なくとも、受信部３１、送信部３２、受信用のアンテナ３０１、送信用のアンテナ３０７及びＩ／Ｆ部３０６を有して構成される。
【００５７】
受信部３１は、自走発振周波数ｆrxの信号（以下局部発振信号Ｓｏという）を発振する電圧制御発振器（Voltage Control Oscillator；以下単に発振器３０４という）を有している。受信部３１は発振器３０４の他に、低ノイズ型のアンプ３０２、ダウンミキサ３０３及び受信データ処理部３０５を有して構成される。
【００５８】
この例で、アンテナ３０１にはアンプ３０２が接続される。アンプ３０２は、アンテナ３０１によって受信した受信信号Ｓin１を増幅してダウンミキサ３０３に出力する。受信信号Ｓin１は、送信側で入力信号ＳIN１を変調することなく、注入同期制御期間に、搬送周波数ｆtxの基準搬送信号Ｓｒを無変調のままの送信信号Ｓout１を受信した信号をいう。又は、注入同期後の通信期間に、送信側で入力信号ＳIN１を基準搬送信号Ｓｒによって変調した信号をいう。
【００５９】
アンプ３０２にはダウンミキサ３０３及び発振器３０４が接続される。発振器３０４には、増幅後の受信信号Ｓin１が注入される。発振器３０４は、基準搬送信号Ｓｒに同期した自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏを発生する。局部発振信号Ｓｏはダウンミキサ３０３に出力される。
【００６０】
ダウンミキサ３０３は、受信信号Ｓin１を局部発振信号Ｓｏに基づいて復調した復調信号ＳOUT１を受信データ処理部３０５に出力する。ダウンミキサ３０３には受信データ処理部３０５が接続される。受信データ処理部３０５は、復調信号ＳOUT１をデジタル処理して送信側から送られたきたデータＤataを復元する。受信データ処理部３０５にはＩ／Ｆ部３０６が接続される。Ｉ／Ｆ部３０６は、図示しない外部とのインタフェースや各部の制御を実行する際のデータや制御信号の入出力を実行する。例えば、Ｉ／Ｆ部３０６は、図示しない制御部等へデータＤataを転送する。
【００６１】
このように受信部３１を構成すると、注入同期制御期間に、送信側の無線通信装置２００から受信した受信信号Ｓin１が発振器３０４に注入されると、基準搬送信号Ｓｒに同期した自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏが発生される。同期後の通信期間に、局部発振信号Ｓｏに基づいて受信信号Ｓin１を復調してデジタル処理した送信側からのデータＤataを復元できるようになる。
【００６２】
また、送信部３２は、注入同期制御期間の受信部３１における注入同期状態を示す同期情報Ｄｃを送信側の無線通信装置２００に無線送信する（上り信号伝送系）。この例では、自己の注入同期状態を示す同期情報Ｄｃとして無線通信装置２００から受信し、復調した復調信号ＳOUT１のそのものを無線通信装置２００に無線通信する。送信部３２はパワーアンプ３０８、スイッチ回路３０９、送信データ処理部３１０及び終端抵抗Ｒから構成される。
【００６３】
上述のＩ／Ｆ部３０６には、送信データ処理部３１０が接続される。送信データ処理部３１０は、例えば、Ｉ／Ｆ部３０６を介してスイッチ制御情報Ｄswを入力し、スイッチ制御情報Ｄswに基づいてデジタルのスイッチ制御信号Ｓswを発生する。スイッチ制御情報Ｄswはダウンミキサ３０３の出力、すなわち、復調信号ＳOUT１をオン・オフ変調するための情報である。
【００６４】
送信データ処理部３１０には２回路１選択方式のスイッチ回路３０９が接続される。スイッチ回路３０９は３つの接続点（以下ａ点，ｂ点，中点ｃという）を有している。スイッチ回路３０９のａ点はダウンミキサ３０３の出力に接続される。そのｂ点は終端抵抗Ｒの一端に接続される。終端抵抗Ｒの他端は接地点ＧNDに接続される。その中点ｃはパワーアンプ３０８に接続されると共に、ベースバンド信号の一例となるスイッチ制御信号Ｓswに基づいてａ点又はｂ点に接続される。
【００６５】
この例では、注入同期制御期間に、無線通信装置２００から無線通信装置３００へ無変調の基準搬送信号Ｓｒを送信する。無線通信装置３００は、基準搬送信号Ｓｒを受信信号Ｓin１として受信し、ダウンミキサ３０３が基準搬送信号Ｓｒをダウンコンバートする。ここで無線通信装置３００が受信した受信信号Ｓin１＝Ｓｒの搬送周波数をｆtxとし、発振器３０４の局部発振信号Ｓｏの自走発振周波数をｆrxとし、ビート信号をＳｂとして、搬送周波数ｆtxと自走発振周波数ｆrxの差が大きい場合、ビート信号Ｓｂは、（１）式、すなわち、
【００６６】
【数１】
2011066721.tif 000003
によって得られる。
【００６７】
ビート信号Ｓｂは、無変調の基準搬送信号Ｓｒと局部発振信号Ｓｏとの差分を取った周波数の信号であって、ダウンミキサ３０３からスイッチ回路３０９のａ点に出力される。また、送信データ処理部３１０は、パラメータデータの一例となるスイッチ制御信号Ｓswを生成し、ここに生成されたスイッチ制御信号Ｓswに基づいてスイッチ回路３０９のオン・オフ制御を実行する。
【００６８】
例えば、送信データ処理部３１０は、スイッチ制御信号Ｓswの信号論理が「１」のとき、スイッチ回路３０９の中点ｃをキャリア入力側（ａ点）に接続する。また、スイッチ制御信号Ｓswの信号論理が「０」のときには、スイッチ回路３０９の中点ｃを終端抵抗Ｒの側（ｂ点）に接続する。
【００６９】
このスイッチ回路３０９のオン・オフ制御によって、無線通信装置３００から無線通信装置２００へ、スイッチ制御信号Ｓswが「１」のときには、ビート信号Ｓｂが同期情報Ｄｃを示す搬送波信号となってアンテナ３０７に出力される。スイッチ制御信号Ｓswが「０」のときには、同期情報Ｄｃを示すビート信号Ｓｂが出力されない。すなわち、ビート信号Ｓｂにオン・オフ変調を施すことができる。当然、スイッチ制御信号Ｓswの信号論理は「１」と「０」の時の動作が逆でもかまわない。
【００７０】
これにより、スイッチ回路３０９のオン又はオフ制御を行うことにより、注入同期制御期間に、復調信号ＳOUT１＝Ｓｂ、すなわち、ビート信号Ｓｂをオン・オフ変調して上り信号伝送系の送信信号Ｓout２を送信できるようになる。送信信号Ｓout２は、送信側の無線通信装置２００で受信信号Ｓin２となる。
【００７１】
このように、無線通信装置３００によれば、自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏを発振する発振器３０４を有した受信部３１は、注入同期制御期間に、送信側の無線通信装置２００から受信した無変調の基準搬送信号Ｓｒを発振器３０４に注入する。発振器３０４は、搬送周波数ｆtxの基準搬送信号Ｓｒに同期した自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏを発生する。
【００７２】
受信部３１は、注入同期後の通信期間に、局部発振信号Ｓｏに基づいて復調信号ＳOUT１を復元する。これを前提にして、送信部３２は、同期がとれていない注入同期制御期間の受信部３１における注入同期状態を示す同期情報Ｄｃとしてビート信号Ｓｂを送信側の無線通信装置２００に無線送信するようになる。
【００７３】
この同期情報Ｄｃを示すビート信号Ｓｂの無線送信によって、送信側の無線通信装置２００では、受信された同期情報Ｄｃを示すビート信号Ｓｂに基づいて搬送周波数ｆtxを調整し、受信側の無線通信装置３００の注入同期を制御できるようになる。従って、受信部３１に注入同期制御用の複雑な回路を設けずとも、当該受信部３１や送信部３２等を簡易な回路で構成することができる。しかも、通信性能の非対称化が実現できるようになり、非対称無線通信システム＃１の消費電力及びコストの低減化、更に、当該非対称無線通信システム＃１の小型化に寄与できるようになる。
【００７４】
ここで、図５を参照して、送信側の無線通信装置２００における発振器２０４の制御例について説明する。図５に示す搬送周波数ｆtx対発振制御電圧Ｖｃの特性例は、実際に本発明を送信側の無線通信装置２００における発振器２０４や、受信側の無線通信装置３００における発振器３０４等に適用した実験結果である。図５において、縦軸は、例えば、発振器２０４による基準搬送信号Ｓｒの搬送周波数ｆtxである。横軸は、発振器２０４に印加する発振制御電圧Ｖｃである。
【００７５】
実験は、９０ｎｍプロセスのＣＭＯＳ回路（差動負性抵抗発振回路）を用いて、６０ＧＨｚのミリ波帯域で発振する発振器２０４を作成した。この発振器２０４に、０．１［Ｖ」刻みの発振制御電圧Ｖｃを印加し、発振器２０４が発振する搬送周波数ｆtxを測定した。この測定結果によれば、発振器２０４は、周波数約５９ＧＨｚから６３．５ＧＨｚの範囲で発振することがわかった。
【００７６】
この例で、送信側の無線通信装置２００の発振器２０４をｆtx＝約５９ＧＨｚで発振させ、受信側の無線通信装置３００の発振器３０４を約ｆrx＝６３．５ＧＨｚで発振させれば、最大約４．５ＧＨｚのビート信号Ｓｂを生成することができる。従って、下り信号伝送系の基準搬送信号Ｓｒに対して、ビート信号Ｓｂを上り信号伝送系の搬送波信号として利用できるようになる。
【００７７】
［非対称双方向無線通信システム＃１の無線通信例］  
続いて、本発明に係る双方向無線通信方法に関し、図６を参照して、非対称双方向無線通信システム＃１の無線通信例について説明する。  
この実施形態は、双方向用の２つの無線通信装置２００，３００の間で高速に無線通信を実行する場合であって、近距離の機器間および機器内において送受信で異なった搬送周波数ｆtx，ｆrxを用いる非対称双方向無線通信を実現するシステムである。非対称双方向無線通信システム＃１では、受信側の無線通信装置３００の同期情報Ｄｃや、受信時の復調信号ＳOUT１の情報を無線通信装置２００に通知（返信）する。送信側の無線通信装置２００は、受信側の無線通信装置３００の注入同期の制御を実行する。
【００７８】
これらを無線通信条件にして、ステップＳＴ１で注入同期制御期間Ｔ１１には入力信号ＳIN１をアップミキサ２０３で変調しない、無変調のままの搬送周波数ｆtxの基準搬送信号Ｓｒを送信信号Ｓout１として受信側の無線通信装置３００に送信する。搬送周波数ｆtxの基準搬送信号Ｓｒは、無線通信装置２００の発振器２０４で生成される。
【００７９】
また、無線通信装置３００から無線通信装置２００に向けて、同期情報Ｄｃや制御信号等の無線通信を実行する。この場合は、上述の送信信号Ｓout１をステップＳＴ２で受信した無線通信装置３００が、無変調の基準搬送信号Ｓｒの搬送周波数ｆtxと、発振器３０４の局部発振信号Ｓｏの自走発振周波数ｆrxとの差分（ｆtx−ｆrx）となるビート信号Ｓｂを（１）式により生成する。この注入同期制御期間Ｔ１１の開始時点で、その終了期間に比べて、発振器３０４は、搬送周波数ｆtxの基準搬送信号Ｓｒと異なった自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏを発生する。
【００８０】
また、ステップＳＴ３で無線通信装置３００は、自己の注入同期状態を示す同期情報Ｄｃとして、パラメータデータの一例となるスイッチ制御情報Ｄswに基づいてビート信号Ｓｂのオン・オフ変調を実行する。オン・オフ変調後の送信信号Ｓout２は送信側の無線通信装置２００へ送信される。
【００８１】
この送信信号Ｓout２をステップＳＴ４で受信した無線通信装置２００は、受信した送信信号Ｓout２から同期情報Ｄｃを検出し、この同期情報Ｄｃに基づいて搬送周波数ｆtxを調整し、当該無線通信装置３００の注入同期を制御する。例えば、図３に示したＩ／Ｆ＆制御部２０６では、受信データ処理部２１０から出力される同期情報Ｄｃに基づいて、受信側の注入同期の状態を判断し、発振器２０４をコントロールして、受信側の受信信号Ｓin１と発振器３０４の局部発振信号Ｓｏとを同期させる。
【００８２】
このとき、Ｉ／Ｆ＆制御部２０６では、注入同期制御期間Ｔ１１において、無線通信装置３００から同期情報Ｄｃを受信した直後から、発振制御電圧Ｖｃを発振器２０４に印加して搬送周波数ｆtxを調整する。発振器２０４は、発振制御電圧Ｖｃに基づいて搬送周波数ｆtxを、例えば、増加するように動作する。
【００８３】
無線通信装置３００では、無線通信装置２００から受信した受信信号Ｓin１を発振器３０４に注入する。このとき、発振器３０４は、搬送周波数ｆtxの基準搬送信号Ｓｒに自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏを同期させるようになる。このような基準搬送信号Ｓｒの注入同期を実行することにより、ミリ波帯域の信号を用いた高速通信が可能となる。この同期によって、注入同期制御期間Ｔ１１から通信期間Ｔ１２に移行する。
【００８４】
ステップＳＴ５で通信期間Ｔ１２に移行した無線通信装置２００は、無線通信装置３００へデータＤataを送信する。例えば、データＤataを入力した送信データ処理部２０５がデータＤataをデジタル処理して得られる入力信号ＳIN１をアップミキサ２０３に出力する。アップミキサ２０３は入力信号ＳIN１を搬送周波数ｆtxの基準搬送信号Ｓｒに基づいてアップコンバートする。アップコンバート後の送信信号Ｓout１は、受信側の無線通信装置３００に送信される。送信信号Ｓout１は、受信側の無線通信装置３００で受信信号Ｓin１となる。
【００８５】
この送信信号Ｓout１をステップＳＴ６で受信した無線通信装置３００は、同期後の通信期間Ｔ１２に自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏに基づいて受信信号Ｓin１を復調して復調信号ＳOUT１を得る。復調信号ＳOUT１は受信データ処理部３０５でデジタル処理されてデータＤataが復元される。これにより、無線通信装置３００の性能を簡易な構成により実現できるようになった。
【００８６】
このように第１の実施形態としての非対称双方向無線通信システム＃１によれば、無線通信装置２００が、注入同期制御期間Ｔ１１に、無線通信装置３００から受信した同期情報Ｄｃに基づいて搬送周波数ｆtxを調整する。そして、当該無線通信装置３００の注入同期を制御する。このとき、無線通信装置２００から無線通信装置３００へ、無変調の基準搬送信号Ｓｒが送信され、無線通信装置３００では受信データ処理部３０５において、受信した無変調の基準搬送信号Ｓｒと局部発振信号Ｓｏとの周波数差を算出する。この情報をもとに所望のビート周波数ｆｂのビート信号Ｓｂを生成し、ビート信号Ｓｂが上り信号伝送系の搬送波信号として利用することができる。
【００８７】
従って、無線通信装置３００に注入同期制御用の複雑な回路を設けずとも、受信部３１等を簡易な回路で構成することができ、通信性能の非対称化が実現できるようになる。しかも、無線通信装置２００と無線通信装置３００との間の下り信号伝送系及び上り信号伝送系で異なった搬送周波数ｆtx，ｆtx−ｆrxを用いた非対称双方向無線通信を行う通信システムを構築できるようになる。
【００８８】
また、注入同期がとれていない状態の受信信号Ｓin１と、発振器３０４の自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏとの差分となるビート信号Ｓｂを搬送波信号として使用できる。従って、高速無線通信可能な非対称双方向無線通信システム＃１の消費電力及びコストの低減化、更に、当該非対称双方向無線通信システム＃１の小型化を実現できるようになる。なお、スイッチ回路３０９の代わりにアップミキサを用いてもよい。
【００８９】
＜第２の実施形態＞  
続いて、図７〜図９を参照して、第２の実施形態の非対称双方向無線通信システム＃２について説明する。この実施形態では、受信側に無線通信装置４００を備え、自己の注入同期状態を示す同期情報を無線通信装置２００に送信する。その際に、無線通信装置４００が無線通信装置２００から受信した注入同期がとれていない状態の送信信号と、発振器４０４の自走発振周波数の局部発振信号との差分となるビート信号を搬送波信号（キャリヤ信号）として利用するようにした。
【００９０】
図７に示す第２の実施形態としての非対称双方向無線通信システム＃２は、近距離の機器間および機器内において、映画映像や、コンピュータ画像等を搬送する搬送周波数が３０ＧＨｚ乃至３００ＧＨｚのミリ波帯の信号を高速に伝送するシステムである。非対称双方向無線通信システム＃２は、２つの無線通信装置、例えば、双方向用の無線通信装置２００及び双方向用の無線通信装置４００を有して構成される。
【００９１】
無線通信装置２００は、注入同期制御期間Ｔ２１にアンテナ２０７を介して、無線通信装置４００から受信した同期情報Ｄｃに基づいて搬送周波数ｆtxを調整し当該無線通信装置４００の注入同期を制御するようになされる。無線通信装置２００については、第１の実施形態で説明したものが使用されるので、その説明を省略する。
【００９２】
無線通信装置４００は受信用のアンテナ４０１及び、自走発振周波数の局部発振信号を発振する発振器４０４を有している。無線通信装置４００は、注入同期制御期間にアンテナ４０１を介して、無線通信装置２００から受信した信号を発振器４０４に注入すると、搬送周波数の信号に同期した自走発振周波数の信号を発生する。無線通信装置４００は、送信用のアンテナ４０７を有しており、自己の注入同期状態を示す同期情報をアンテナ４０７を介して送信側の無線通信装置２００に送信する。無線通信装置４００では、同期後の通信期間に自走発振周波数の信号に基づいて送信側の入力信号を復元するようになる。
【００９３】
［無線通信装置４００の構成例］  
続いて、図８を参照して、非対称双方向無線通信システム＃２における無線通信装置４００の内部構成例について説明する。図８に示す無線通信装置４００は、双方向用の無線通信装置２００と１対１で高速に無線通信を行う場合に受信側（スレイブ側）となる。無線通信装置４００は、少なくとも、受信部４１、送信部４２、受信用のアンテナ４０１、送信用のアンテナ４０７及びＩ／Ｆ部４０６を有して構成される。
【００９４】
受信部４１は、自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏを発振する発振器４０４を有している。受信部４１は発振器４０４の他に、低ノイズ型のアンプ４０２、ダウンミキサ４０３及び受信データ処理部４０５を有して構成される。
【００９５】
この例で、アンテナ４０１にはアンプ４０２が接続される。アンプ４０２は、アンテナ４０１によって受信した受信信号Ｓin１を増幅してダウンミキサ４０３に出力する。受信信号Ｓin１は、第１の実施形態で説明したものと同様な信号である。
【００９６】
アンプ４０２にはダウンミキサ４０３及び発振器４０４が接続される。発振器４０４には、増幅後の受信信号Ｓin１が注入される。発振器４０４は、基準搬送信号Ｓｒに同期した自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏを発生する。局部発振信号Ｓｏはダウンミキサ４０３に出力される。
【００９７】
ダウンミキサ４０３は、受信信号Ｓin１を局部発振信号Ｓｏに基づいて復調した復調信号ＳOUT１を受信データ処理部４０５に出力する。復調信号ＳOUT１はベースバンド信号となる。ダウンミキサ４０３には受信データ処理部４０５が接続される。受信データ処理部４０５は、同期後の通信期間に復調信号ＳOUT１をデジタル処理して送信側から送られたきたデータＤataを復元する。受信データ処理部４０５にはＩ／Ｆ部４０６が接続される。Ｉ／Ｆ部４０６は、図示しない外部とのインタフェースや各部の制御を実行する際のデータや制御信号の入出力を実行する。例えば、Ｉ／Ｆ部４０６は、図示しない制御部等へデータＤataを転送する。このように受信部４１を構成すると、注入同期制御期間に、送信側の無線通信装置２００から受信した受信信号Ｓin１が発振器４０４に注入されると、基準搬送信号Ｓｒに同期した自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏが発生される。同期後の通信期間に、受信信号Ｓin１を局部発振信号Ｓｏに基づいて復調してデジタル処理した送信側からのデータＤataを復元できるようになる。
【００９８】
また、送信部４２は、注入同期制御期間の受信部４１における注入同期状態を示す同期情報Ｄｃを送信側の無線通信装置２００に無線送信する（上り信号伝送系）。送信部４２は、自己の注入同期状態を示す同期情報Ｄｃを無線通信装置２００に送信する。その際に、送信部４２は、無線通信装置２００から受信した注入同期がとれていない状態の受信信号Ｓin１と、発振器４０４の自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏとの差分となるビート信号Ｓｂを搬送波信号（キャリヤ信号）として利用する。
【００９９】
上述のビート信号Ｓｂは第１の実施形態と同様にして（１）式により生成される。例えば、注入同期制御期間に、無線通信装置２００から無線通信装置４００へ無変調の基準搬送信号Ｓｒが送信され、無線通信装置４００で、基準搬送信号Ｓｒを受信信号Ｓin１として受信（入力）される。ダウンミキサ４０３が基準搬送信号Ｓｒをダウンコンバートすることで得られる。
【０１００】
送信部４２はパワーアンプ４０８、アップミキサ４０９及び送信データ処理部４１０から構成される。上述のＩ／Ｆ部４０６には、送信データ処理部４１０が接続される。送信データ処理部４１０は、例えば、Ｉ／Ｆ部４０６を介してベースバンドデータＤ２を入力し、当該ベースデータＤ２をアナログ処理したベースバンド信号ＳIN２をアップミキサ４０９に出力する。
【０１０１】
送信データ処理部４１０にはアップミキサ４０９が接続される。アップミキサ４０９は、ビート周波数ｆｂ（＝ｆtx−ｆrx）のビート信号Ｓｂに基づいてベースバンド信号ＳIN２をアップコンバートする。ベースバンド信号ＳIN２は同期情報Ｄｃを示す信号である。アップミキサ４０９は、注入同期制御期間に、ビート信号Ｓｂを搬送波信号とし、この搬送波信号に基づいてベースバンド信号ＳIN２をアップコンバートする。このアップコンバート後の送信信号Ｓout２が上り信号伝送系の出力となされる。送信信号Ｓout２は、ビート信号Ｓｂにベースバンド信号ＳIN２を重畳した信号である。この送信信号Ｓout２は、ベースバンド信号ＳIN２を、例えば、振幅変調や、周波数変調、位相変調等の変調を施したものであってもよい。
【０１０２】
［非対称双方向無線通信システム＃２の無線通信例］  
続いて、図９を参照して、非対称双方向無線通信システム＃２における無線通信例について説明する。この実施形態では、２つの無線通信装置２００，４００が１対１で高速通信を行う場合であって、受信側にはアップミキサ４０９を用いた無線通信装置４００が設けられる。無線通信装置４００の送信部４２が、受信部４１における注入同期状態を示す同期情報Ｄｃを送信側の無線通信装置２００に送信する場合である。この場合、送信側の無線通信装置２００から受信した注入同期がとれていない状態の受信信号Ｓin１と、発振器４０４の自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏとの差分となるビート信号Ｓｂを搬送波信号として利用するようにした。
【０１０３】
これらを無線通信条件にして、ステップＳＴ１１で注入同期制御期間Ｔ２１には入力信号ＳIN１をアップミキサ２０３で変調しない、無変調のままの搬送周波数ｆtxの基準搬送信号Ｓｒを送信信号Ｓout１として受信側の無線通信装置４００に送信する。搬送周波数ｆtxの基準搬送信号Ｓｒは、無線通信装置２００の発振器２０４で生成される。
【０１０４】
また、無線通信装置４００から無線通信装置２００に向けて、同期情報Ｄｃや制御信号等のパラメータデータを無線通信するようになされる。この場合は、上述の送信信号Ｓout１をステップＳＴ１２で受信した無線通信装置４００が、無変調の基準搬送信号Ｓｒの搬送周波数ｆtxと、発振器４０４の局部発振信号Ｓｏの自走発振周波数ｆrxとの差分となるビート信号Ｓｂを（１）式により生成する。この注入同期制御期間Ｔ２１の開始時点で、その終了期間に比べて、発振器４０４は、搬送周波数ｆtxの基準搬送信号Ｓｒと異なった自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏを発生する。
【０１０５】
また、ステップＳＴ１３で無線通信装置４００は、自己の注入同期状態を示す同期情報Ｄｃとして、パラメータデータの一例となるベースバンドデータＤ２に基づいてビート信号Ｓｂを変調する。例えば、送信データ処理部４１０はベースバンドデータＤ２をアナログ処理してベースバンド信号ＳIN２を生成する。ベースバンド信号ＳIN２はアップミキサ４０９に入力される。アップミキサ４０９は、例えば、ベースバンド信号ＳIN２に基づいてビート信号Ｓｂを振幅変調する。最終的に、ビート信号Ｓｂを搬送波信号としてベースバンド信号ＳIN２を重畳した送信信号Ｓout２がアンテナ４０７から出力される。送信信号Ｓout２は送信側の無線通信装置２００へ送信される。
【０１０６】
この送信信号Ｓout２をステップＳＴ１４で受信した無線通信装置２００は、受信した送信信号Ｓout２から同期情報Ｄｃを検出し、この同期情報Ｄｃに基づいて搬送周波数ｆtxを調整し、当該無線通信装置４００の注入同期を制御する。例えば、図３に示したＩ／Ｆ＆制御部２０６では、受信データ処理部２１０から出力される同期情報Ｄｃに基づいて、受信側の注入同期の状態を判断し、発振器２０４をコントロールして、受信側の受信信号Ｓin１と発振器４０４の局部発振信号Ｓｏとを同期させる。
【０１０７】
このとき、Ｉ／Ｆ＆制御部２０６では、注入同期制御期間Ｔ２１において、無線通信装置４００から同期情報Ｄｃを受信した直後から、発振制御電圧Ｖｃを発振器２０４に印加（設定）して搬送周波数ｆtxを調整する。発振器２０４は、発振制御電圧Ｖｃに基づいて搬送周波数ｆtxを、例えば、増加するように動作する。上述の搬送周波数ｆtxの調整は注入同期制御期間に実行する。
【０１０８】
一方、無線通信装置４００では、無線通信装置２００から受信した受信信号Ｓin１を発振器４０４に注入する。このとき、発振器４０４は、搬送周波数ｆtxの基準搬送信号Ｓｒに自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏを同期させるようになる。このような基準搬送信号Ｓｒの注入同期を実行することにより、２つの無線通信装置２００，４００の間で、同期がとれ、ミリ波帯域の信号を用いた高速通信が可能となる。この同期によって、注入同期制御期間Ｔ２１から通信期間Ｔ２２に移行する。
【０１０９】
ステップＳＴ１５で通信期間Ｔ２２に移行した無線通信装置２００は、無線通信装置４００へデータＤataを送信する。例えば、データＤataを入力した送信データ処理部２０５がデータＤataをデジタル処理して得られる入力信号ＳIN１をアップミキサ２０３に出力する。アップミキサ２０３は入力信号ＳIN１を搬送周波数ｆtxの基準搬送信号Ｓｒに基づいてアップコンバートする。アップコンバート後の送信信号Ｓout１は、受信側の無線通信装置４００に送信される。
【０１１０】
この送信信号Ｓout１をステップＳＴ１６で受信した無線通信装置４００は、同期後の通信期間Ｔ２２に自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏに基づいて受信信号Ｓin１を復調して復調信号ＳOUT１を得る。復調信号ＳOUT１は受信データ処理部４０５でデジタル処理されてデータＤataが復元される。これにより、無線通信装置４００の性能を簡易な構成により実現できるようになる。
【０１１１】
このように、第２の実施形態としての非対称無線通信システム＃２によれば、無線通信装置４００の送信部４２が、注入同期制御期間Ｔ２１の受信部４１における注入同期状態を示す同期情報Ｄｃとして、ビート信号Ｓｂでベースバンド信号ＳIN２をアップコンバートした送信信号Ｓout２を送信側の無線通信装置２００に無線送信するようになる。この同期情報Ｄｃを示すビート信号Ｓｂの無線送信によって、送信側の無線通信装置２００では、受信された同期情報Ｄｃを示すビート信号Ｓｂに基づいて搬送周波数ｆtxを調整し、受信側の無線通信装置４００の注入同期を制御できるようになる。
【０１１２】
加えて、送信側の無線通信装置２００と受信側の無線通信装置４００との間の下り信号伝送系及び上り信号伝送系で異なった搬送周波数ｆtx，ｆtx−ｆrxを用いた非対称無線通信を行うことができる。従って、受信部４１に注入同期制御用の複雑な回路を設けずとも、当該受信部４１や送信部４２等を簡易な回路で構成することができ、通信性能の非対称化が実現できるようになる。これにより、非対称双方向無線通信システム＃２の消費電力及びコストの低減化、更に、当該非対称双方向無線通信システム＃２の小型化に寄与できるようになる。
【０１１３】
＜第３の実施形態＞  
続いて、図１０〜図１２を参照して、第３の実施形態の非対称双方向無線通信システム＃３について説明する。この実施形態では、受信側に無線通信装置５００を備え、無線通信装置５００は、所定のパラメータデータに基づいてデジタルパルス信号を生成するデジタル信号処理部を有する。無線通信装置５００が、自己の注入同期状態を示す同期情報を無線通信装置２００に送信する際に、デジタル信号処理部で生成されたデジタルパルス信号を搬送波信号（キャリヤ信号）として利用するようにした。
【０１１４】
図１０に示す第３の実施形態としての非対称双方向無線通信システム＃３は、近距離の機器間および機器内において、映画映像や、コンピュータ画像等を搬送する搬送周波数が３０ＧＨｚ乃至３００ＧＨｚのミリ波帯の信号を高速に伝送するシステムである。非対称双方向無線通信システム＃３は、２つの無線通信装置、例えば、双方向用の無線通信装置２００及び双方向用の無線通信装置５００を有して構成される。
【０１１５】
無線通信装置２００は、注入同期制御期間にアンテナ２０７を介して、無線通信装置５００から受信した同期情報Ｄｃに基づいて搬送周波数ｆtxを調整し当該無線通信装置５００の注入同期を制御するようになされる。無線通信装置２００については、第１の実施形態で説明したものが使用されるので、その説明を省略する。
【０１１６】
無線通信装置５００は受信用のアンテナ５０１及び、自走発振周波数の局部発振信号を発振する発振器５０４を有している。無線通信装置５００は、注入同期制御期間にアンテナ５０１を介して、無線通信装置２００から受信した信号を発振器５０４に注入すると、搬送周波数の信号に同期した自走発振周波数の信号を発生する。無線通信装置５００は、送信用のアンテナ５０７を有しており、自己の注入同期状態を示す同期情報をアンテナ５０７を介して送信側の無線通信装置２００に送信する。無線通信装置５００では、同期後の通信期間に自走発振周波数の信号に基づいて送信側の入力信号を復元するようになる。
【０１１７】
［無線通信装置５００の構成例］  
ここで、図１１を参照して、非対称双方向無線通信システム＃３における無線通信装置５００の内部構成例について説明する。図１１に示す無線通信装置５００は、双方向用の無線通信装置２００と１対１で高速に無線通信を行う場合の受信側（スレイブ側）となる。無線通信装置５００は、少なくとも、受信部５１、送信部５２、受信用のアンテナ５０１、送信用のアンテナ５０７及びＩ／Ｆ部５０６を有して構成される。
【０１１８】
受信部５１は、自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏを発振する発振器５０４を有している。受信部５１は発振器５０４の他に、低ノイズ型のアンプ５０２、ダウンミキサ５０３及び受信データ処理部５０５を有して構成される。この例で、アンテナ５０１にはアンプ５０２が接続される。アンプ５０２は、アンテナ５０１によって受信した受信信号Ｓin１を増幅してダウンミキサ５０３に出力する。受信信号Ｓin１は、第１の実施形態で説明したものと同様な信号である。
【０１１９】
アンプ５０２にはダウンミキサ５０３及び発振器５０４が接続される。発振器５０４には、増幅後の受信信号Ｓin１が注入される。発振器５０４は、基準搬送信号Ｓｒに同期した自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏを発生する。局部発振信号Ｓｏはダウンミキサ５０３に出力される。
【０１２０】
ダウンミキサ５０３は、受信信号Ｓin１を局部発振信号Ｓｏに基づいて復調した復調信号ＳOUT１を受信データ処理部５０５に出力する。復調信号ＳOUT１はベースバンド信号となる。ダウンミキサ５０３には受信データ処理部５０５が接続される。受信データ処理部５０５は、同期後の通信期間に復調信号ＳOUT１をデジタル処理して送信側から送られたきたデータＤataを復元する。受信データ処理部５０５にはＩ／Ｆ部５０６が接続される。Ｉ／Ｆ部５０６は、図示しない外部とのインタフェースや各部の制御を実行する際のデータや制御信号の入出力を実行する。例えば、Ｉ／Ｆ部５０６は、図示しない制御部等へデータＤataを転送する。
【０１２１】
このように受信部５１を構成すると、注入同期制御期間に、送信側の無線通信装置２００から受信した受信信号Ｓin１が発振器５０４に注入されると、基準搬送信号Ｓｒに同期した自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏが発生される。同期後の通信期間に、局部発振信号Ｓｏに基づいて復調信号ＳOUT１を復調しデータＤataを復元できるようになる。
【０１２２】
また、送信部５２は、注入同期制御期間の受信部５１における注入同期状態を示す同期情報Ｄｃを送信側の無線通信装置２００に無線送信する（上り信号伝送系）。送信部５２は、デジタル信号処理部の一例を構成する送信データ処理部５１０を備える。送信データ処理部５１０は、受信部５１における注入同期状態を示す同期情報Ｄｃを送信側の無線通信装置２００に送信する場合に、所定のパラメータデータＤｐに基づいてデジタルパルス信号Ｓｐを生成し、これを搬送波信号（キャリヤ信号）として利用する。
【０１２３】
パラメータデータＤｐは例えば、送信側の発振器２０４の発振制御電圧Ｖｃを設定するデータである。パラメータデータＤｐは、図示しない制御部が注入同期制御期間に、例えば、上述のビート信号Ｓｂに基づくデータＤataを検出したとき、当該制御部からＩ／Ｆ部５０６を介して送信データ処理部５１０に供給される。
【０１２４】
送信部５２はパワーアンプ５０８、アップミキサ５０９、送信データ処理部５１０及びローパスフィルタ（以下ＬＰＦ部５１１という）から構成される。上述のＩ／Ｆ部５０６には、送信データ処理部５１０が接続される。送信データ処理部５１０は高速トランシーバ機能を有しており、例えば、Ｉ／Ｆ部５０６を介してパラメータデータＤｐを入力し、当該パラメータデータＤｐを高速トランシーバ処理して矩形波のデジタルパルス信号Ｓｐを生成する。デジタルパルス信号ＳｐはＬＰＦ部５１１に出力される。
【０１２５】
送信データ処理部５１０にはアップミキサ５０９及びＬＰＦ部５１１が接続される。ＬＰＦ部５１１は、デジタルパルス信号Ｓｐに含まれた高調波を除去してデジタル搬送波信号Ｓｄを出力する。アップミキサ５０９は、注入同期制御期間に、ＬＰＦ部５１１から出力されるデジタル搬送波信号Ｓｄに基づいて同期情報Ｄｃを示すベースバンド信号ＳIN２をアップコンバートする。ベースバンド信号ＳIN２は、注入同期制御期間には同期情報Ｄｃを示す信号となり、通信期間には上り信号伝送系のデータＤataとなる信号である。
【０１２６】
アップコンバート後のベースバンド信号ＳIN２は送信信号Ｓout２となり、この送信信号Ｓout２が上り信号伝送系の出力となされる。送信信号Ｓout２は、デジタル搬送波信号Ｓｄにベースバンド信号ＳIN２を重畳した信号である。この送信信号Ｓout２は、ベースバンド信号ＳIN２を、例えば、振幅変調や、周波数変調、位相変調等の変調を施したものであってもよい。このように送信部５２を構成すると、電圧制御発振器を新たに備える必要もなく、また、安定したデジタル搬送波信号Ｓｄを生成することができる。
【０１２７】
［非対称双方向無線通信システム＃３の無線通信例］  
続いて、図１２を参照して、非対称双方向無線通信システム＃３における無線通信例について説明する。この実施形態では、２つの無線通信装置２００，５００が１対１で高速通信を行う場合であって、受信側にはアップミキサ５０９及びＬＰＦ部５１１を用いた無線通信装置５００が設けられる。
【０１２８】
無線通信装置５００の送信部５２には、送信データ処理部５１０を備えられる。送信データ処理部５１０は、受信部５１における注入同期状態を示す同期情報Ｄｃを送信側の無線通信装置２００に送信する場合に、所定のパラメータデータＤｐに基づいてデジタルパルス信号Ｓｐを生成し、これを搬送波信号（キャリヤ信号）として利用する。
【０１２９】
更に、この例では、送信データ処理部５１０から無線通信装置５００の同期情報Ｄｃや、受信信号Ｓin１を復調したデータＤataに対する上り信号伝送系のデジタルデータとしてアップミキサ５０９にベースバンド信号ＳIN２を出力する。当該ベースバンド信号ＳIN２を変調して送信側の無線通信装置２００へ出力する場合を例に挙げる。
【０１３０】
これらを無線通信条件にして、まず、ステップＳＴ２１で無線通信装置５００は、デジタルパルス信号Ｓｐを用いて自走発振周波数ｆrx  digのデジタル搬送波信号Ｓｄを生成する。このデジタル搬送波信号Ｓｄ（キャリア信号）に基づいて無線通信装置５００のパラメータデータを無線通信装置２００へ送信する。例えば、注入同期制御期間Ｔ３１に、送信データ処理部５１０はパラメータデータＤｐをアナログ処理してベースバンド信号ＳIN２を生成する。
【０１３１】
ベースバンド信号ＳIN２はアップミキサ５０９に入力される。アップミキサ５０９は、例えば、ベースバンド信号ＳIN２に基づいてデジタル搬送波信号Ｓｄを振幅変調する。最終的に、デジタル搬送波信号Ｓｄにベースバンド信号ＳIN２を重畳した送信信号Ｓout２がアンテナ５０７から出力される。送信信号Ｓout２は送信側の無線通信装置２００へ送信される。これにより、無線通信装置５００から無線通信装置２００に向けて、同期情報Ｄｃや制御信号等のパラメータデータＤｐを無線通信できるようになる。
【０１３２】
この送信信号Ｓout２をステップＳＴ２２で受信した無線通信装置２００は、受信した送信信号Ｓout２から同期情報Ｄｃ等を示すパラメータデータＤｐを検出する。無線通信装置２００は、このパラメータデータＤｐに合わせて自身の発振器２０４の発振制御電圧Ｖｃを設定し、基準搬送信号Ｓｒの搬送周波数ｆtxを調整する。この搬送周波数ｆtxに基づいて受信側の無線通信装置５００の注入同期を制御する。例えば、図３に示したＩ／Ｆ＆制御部２０６では、注入同期制御期間Ｔ３１において、受信データ処理部２１０から出力されるパラメータデータＤｐに基づいて、受信側の注入同期の状態を判断し、発振器２０４をコントロールする。
【０１３３】
一方、無線通信装置５００では、無線通信装置２００から受信した受信信号Ｓin１を発振器５０４に注入する。このとき、発振器５０４は、搬送周波数ｆtxの基準搬送信号Ｓｒに自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏを同期させるようになる。このような基準搬送信号Ｓｒの注入同期を実行することにより、２つの無線通信装置２００，５００の間で、同期がとれ、ミリ波帯域の信号を用いた高速通信が可能となる。この同期によって、注入同期制御期間Ｔ３１から通信期間Ｔ３２に移行する。
【０１３４】
ステップＳＴ２３で通信期間Ｔ３２に移行した無線通信装置２００は、無線通信装置５００へデータＤataを送信する。例えば、送信データ処理部２０５にデータＤataが入力されると、送信データ処理部２０５がデータＤataをデジタル処理して入力信号ＳIN１をアップミキサ２０３に出力する。アップミキサ２０３は入力信号ＳIN１を搬送周波数ｆtxの基準搬送信号Ｓｒに基づいてアップコンバートする。アップコンバート後の送信信号Ｓout１は、受信側の無線通信装置５００に送信される。
【０１３５】
この送信信号Ｓout１をステップＳＴ２４で受信した無線通信装置５００は、同期後の通信期間Ｔ３２に自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏに基づいて受信信号Ｓin１を復調して復調信号ＳOUT１を得る。復調信号ＳOUT１は受信データ処理部５０５でデジタル処理されてデータＤataが復元される。これにより、無線通信装置５００の性能を簡易な構成により実現できるようになる。
【０１３６】
このように、第３の実施形態としての非対称双方向無線通信システム＃３によれば、無線通信装置５００の送信部５２には送信データ処理部５１０が備えられる。送信データ処理部５１０は、受信部５１における注入同期状態を示す同期情報Ｄｃを送信側の無線通信装置２００に送信する。この場合に、所定のパラメータデータＤｐに基づいてデジタルパルス信号Ｓｐを生成し、このデジタルパルス信号Ｓｐをフィルタ処理した後のデジタル搬送波信号Ｓｄ（キャリヤ信号）を利用する。そしてパラメータデータＤｐに基づくベースバンド信号ＳIN２をアップコンバートするようになされる。
【０１３７】
このベースバンド信号ＳIN２をアップコンバートした送信信号Ｓout２を無線送信するようになされる。このことで、送信側の無線通信装置２００では、受信されたパラメータデータＤｐを含む受信信号Ｓin２に基づいて搬送周波数ｆtxを調整し、受信側の無線通信装置５００の注入同期を制御できるようになる。
【０１３８】
加えて、送信側の無線通信装置２００と受信側の無線通信装置５００との間の下り信号伝送系及び上り信号伝送系で異なった搬送周波数ｆtx，ｆtx−ｆrxを用いた非対称無線通信を行うことができる。従って、受信部５１に注入同期制御用の複雑な回路を設けずとも、当該受信部５１や送信部５２等を簡易な回路で構成することができ、通信性能の非対称化が実現できるようになる。これにより、非対称双方向無線通信システム＃３の消費電力及びコストの低減化、更に、当該非対称双方向無線通信システム＃３の小型化に寄与できるようになる。
【０１３９】
＜第４の実施形態＞
続いて、図１３〜図１５を参照して、第４の実施形態の非対称双方向無線通信システム＃４について説明する。この実施形態では、受信側に無線通信装置６００を備え、無線通信装置６００は、自己の注入同期状態を示す同期情報を無線通信装置２００に送信する。
その際に、無線通信装置２００から所定の搬送周波数の無変調の送信信号を受信し、受信した送信信号を更に変調して無線通信装置２００に送信し、当該無線通信装置６００において復調した信号を搬送波信号（キャリヤ信号）として利用するようにした。
【０１４０】
図１３に示す第４の実施形態としての非対称双方向無線通信システム＃４は、近距離の機器間および機器内において、映画映像や、コンピュータ画像等を搬送する搬送周波数が３０ＧＨｚ乃至３００ＧＨｚのミリ波帯の信号を高速に伝送するシステムである。非対称双方向無線通信システム＃４は、２つの無線通信装置、例えば、双方向用の無線通信装置２００及び双方向用の無線通信装置６００を有して構成される。
【０１４１】
無線通信装置２００は、注入同期制御期間にアンテナ２０７を介して、無線通信装置６００から受信した同期情報Ｄｃに基づいて搬送周波数ｆtxを調整し当該無線通信装置６００の注入同期を制御するようになされる。無線通信装置２００については、第１の実施形態で説明したものが使用されるので、その説明を省略する。
【０１４２】
無線通信装置６００は受信用のアンテナ６０１及び、自走発振周波数の局部発振信号を発振する発振器６０４を有している。無線通信装置６００は、注入同期制御期間にアンテナ６０１を介して、無線通信装置２００から受信した信号を発振器６０４に注入すると、搬送周波数の信号に同期した自走発振周波数の信号を発生する。無線通信装置６００は、送信用のアンテナ６０７を有しており、自己の注入同期状態を示す同期情報をアンテナ６０７を介して送信側の無線通信装置２００に送信する。無線通信装置６００では、同期後の通信期間に自走発振周波数の信号に基づいて送信側の入力信号を復元するようになる。
【０１４３】
［無線通信装置６００の構成例］  
ここで、図１４を参照して、非対称双方向無線通信システム＃４における無線通信装置６００の内部構成例について説明する。図１４に示す無線通信装置６００は、双方向用の無線通信装置２００と１対１で高速に無線通信を行う場合の受信側（スレイブ側）となる。無線通信装置６００は、少なくとも、受信部６１、送信部６２、受信用のアンテナ６０１、送信用のアンテナ６０７及びＩ／Ｆ＆制御部６０６を有して構成される。
【０１４４】
受信部６１は、自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏを発振する発振器６０４を有している。受信部６１は発振器６０４の他に、低ノイズ型のアンプ６０２、ダウンミキサ６０３及び受信データ処理部６０５を有して構成される。この例で、アンテナ６０１にはアンプ６０２が接続される。アンプ６０２は、アンテナ６０１によって受信した受信信号Ｓin１を増幅してダウンミキサ６０３に出力する。受信信号Ｓin１は、第１の実施形態で説明したものと同様な信号である。
【０１４５】
アンプ６０２にはダウンミキサ６０３及び発振器６０４が接続される。発振器６０４には、増幅後の受信信号Ｓin１が注入される。発振器６０４は、基準搬送信号Ｓｒに同期した自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏを発生する。局部発振信号Ｓｏはダウンミキサ６０３に出力される。
【０１４６】
ダウンミキサ６０３は、受信信号Ｓin１を局部発振信号Ｓｏに基づいて復調した復調信号ＳOUT１を受信データ処理部６０５に出力する。ダウンコンバートされた復調信号ＳOUT１には、現在の注入同期の発振周波数や位相等の状態がアナログ情報として含まれている。復調信号ＳOUT１はベースバンド信号となる。
【０１４７】
ダウンミキサ６０３には受信データ処理部６０５が接続される。受信データ処理部６０５は、同期後の通信期間に復調信号ＳOUT１をデジタル処理して送信側から送られてきたデータＤataを復元する。受信データ処理部６０５にはＩ／Ｆ＆制御部６０６が接続される。Ｉ／Ｆ＆制御部６０６は、図示しない外部とのインタフェースや各部の制御を実行する際のデータや制御信号の入出力を実行する。  
このように受信部６１を構成すると、注入同期制御期間に、送信側の無線通信装置２００から受信した受信信号Ｓin１が発振器６０４に注入されると、基準搬送信号Ｓｒに同期した自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏが発生される。同期後の通信期間に、受信信号Ｓin１を局部発振信号Ｓｏに基づいて復調してデジタル処理した送信側からのデータＤataを復元できるようになる。
【０１４８】
また、送信部６２は、注入同期制御期間の受信部６１における注入同期状態を示す同期情報Ｄｃを送信側の無線通信装置２００に無線送信する（上り信号伝送系）。自己の注入同期状態を示す同期情報Ｄｃを無線通信装置２００に送信する際に、送信部６２は、無線通信装置２００から搬送周波数ｆtxの無変調の受信信号Ｓin１を受信する。送信部６２は、受信した受信信号Ｓin１を更に変調して無線通信装置２００に送信し、当該無線通信装置６００において復調した信号を搬送波信号（キャリヤ信号）として利用する。
【０１４９】
送信部６２はパワーアンプ６０８、アップミキサ６０９、発振器６１０、データ選択部６１１及び、送信データ処理部６１２から構成される。上述のＩ／Ｆ＆制御部６０６には、送信データ処理部６１２が接続される。送信データ処理部６１２は高速トランシーバ機能を有しており、例えば、Ｉ／Ｆ＆制御部６０６からデータＤataを入力し、当該データＤataをデジタル処理してベースバンド信号ＳIN２を生成する。
【０１５０】
上述のダウンミキサ６０３、Ｉ／Ｆ＆制御部６０６及び送信データ処理部６１２にはデータ選択部６１１が接続される。データ選択部６１１は、送信側の無線通信装置２００から受信した所定の搬送周波数ｆtxの無変調の受信信号Ｓin１を復調して得られる復調信号ＳOUT１を選択し、又は、送信側の無線通信装置２００へ送信するベースバンド信号ＳIN２を選択する。
【０１５１】
Ｉ／Ｆ＆制御部６０６はデータ選択部６１１に選択制御信号Ｓｓを出力してデータ選択部６１１を切り替え制御する。例えば、Ｉ／Ｆ＆制御部６０６は、注入同期制御期間に、ハイ・レベルの選択制御信号Ｓｓをデータ選択部６１１に出力して、無変調の受信信号Ｓin１を復調して得られる復調信号ＳOUT１を選択する。復調信号ＳOUT１には装置特有のパラメータデータや、復調信号ＳOUT１から抽出した同期情報Ｄｃが含まれる。注入同期後の通信期間にロー・レベルの選択制御信号Ｓｓをデータ選択部６１１に出力して、データＤataをデジタル処理したベースバンド信号ＳIN２を選択するように制御する。
【０１５２】
データ選択部６１１には変調部の一例を構成するアップミキサ６０９が接続される。アップミキサ６０９には発振器６１０が接続される。発振器６１０は搬送周波数ｆｃの搬送波信号Ｓｃを発振する。発振器６１０には固定型のＬＣ発振器やＲＣ発振器が使用される。もちろん、発振器６１０に電圧制御発振器を使用してもよい。
【０１５３】
アップミキサ６０９は、データ選択部６１１から出力される復調信号ＳOUT１又はデータベース信号ＳIN２を搬送周波数ｆｃの搬送波信号Ｓｃでアップコンバート（変調）する。アップミキサ６０９にはパワーアンプ６０８が接続される。パワーアンプ６０８は、アップコンバート後の復調信号ＳOUT１又はデータベース信号ＳIN２を増幅した送信信号Ｓout２を上り信号伝送系の出力となされる。
【０１５４】
送信信号Ｓout２は、搬送波信号Ｓｃに復調信号ＳOUT１又はベースバンド信号ＳIN２を重畳した信号である。この送信信号Ｓout２は、復調信号ＳOUT１又はデータベース信号ＳIN２を、例えば、振幅変調や、周波数変調、位相変調等の変調を施したものであってもよい。
【０１５５】
［非対称双方向無線通信システム＃４の無線通信例］  
続いて、図１５を参照して、非対称双方向無線通信システム＃４における無線通信例について説明する。この実施形態では、２つの無線通信装置２００，６００が１対１で高速通信を行う場合であって、受信側にはアップミキサ６０９、発振器６１０及びデータ選択部６１１を有した無線通信装置６００が設けられる。
【０１５６】
更に、この例では、データ選択部６１１が、注入同期制御期間に、当該無線通信装置６００の復調信号ＳOUT１に基づく同期情報Ｄｃを選択し、注入同期後の通常期間に、入力したデータＤataを変調したベースバンド信号ＳIN２を選択する。アップミキサ６０９が同期情報Ｄｃ又はベースバンド信号ＳIN２をアンプコンバートした送信信号Ｓout２を上り信号伝送系のデジタルデータとして送信側の無線通信装置２００へ出力する場合を例に挙げる。
【０１５７】
これらを無線通信条件にして、ステップＳＴ３１で注入同期制御期間Ｔ４１に、入力信号ＳIN１をアップミキサ２０３で変調しない、無変調のままの搬送周波数ｆtxの基準搬送信号Ｓｒを送信信号Ｓout１として受信側の無線通信装置６００に送信する。搬送周波数ｆtxの基準搬送信号Ｓｒ（無変調キャリア信号）は、無線通信装置２００の発振器２０４で生成される。
【０１５８】
この場合は、上述の送信信号Ｓout１をステップＳＴ３２で受信した無線通信装置６００が、ビート信号Ｓｂを（１）式により生成（差分ビート信号生成）する。ビート信号Ｓｂは、無変調の基準搬送信号Ｓｒの搬送周波数ｆtxと、発振器６０４の局部発振信号Ｓｏの自走発振周波数ｆrxとの差分（ｆtx−ｆrx）である。この注入同期制御期間Ｔ４１の開始時点で、その終了期間に比べて、発振器６０４は、搬送周波数ｆtxの基準搬送信号Ｓｒと異なった自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏを発生する。
【０１５９】
また、ステップＳＴ３３で無線通信装置６００は、自己の注入同期状態を示す同期情報Ｄｃとして、ダウンコンバート後の復調信号ＳOUT１（＝ビート信号Ｓｂ）がデータ選択部６１１によって選択される。このとき、Ｉ／Ｆ＆制御部６０６はデータ選択部６１１にハイ・レベルの選択制御信号Ｓｓを出力する。データ選択部６１１は、ハイ・レベルの選択制御信号Ｓｓに基づいて、復調信号ＳOUT１を選択する。復調信号ＳOUT１には装置特有のパラメータデータや、復調信号ＳOUT１から抽出した同期情報Ｄｃが含まれる。
【０１６０】
アップミキサ６０９は、データ選択部６１１によって選択されたビート信号Ｓｂに、発振器６１０で生成された搬送周波数ｆｃの搬送波信号Ｓｃを重畳した送信信号Ｓout２を無線通信装置２００へ送信する。
【０１６１】
この送信信号Ｓout２をステップＳＴ３４で受信した無線通信装置２００は、受信した送信信号Ｓout２から同期情報Ｄｃを検出し、この同期情報Ｄｃに基づいて搬送周波数ｆtxを調整し、当該無線通信装置６００の注入同期を制御する。例えば、図３に示したＩ／Ｆ＆制御部２０６では、受信データ処理部２１０から出力される同期情報Ｄｃに基づいてインジェクションロックシーケンスを実行する。Ｉ／Ｆ＆制御部２０６は、受信側の注入同期の状態を判断し、発振器２０４をコントロールして、受信側の受信信号Ｓin１と発振器６０４の局部発振信号Ｓｏとを同期させる。
【０１６２】
このとき、Ｉ／Ｆ＆制御部２０６では、注入同期制御期間Ｔ４１において、無線通信装置６００から同期情報Ｄｃを受信した直後から、自身の発振器２０４に発振制御電圧Ｖｃを印加して搬送周波数ｆtxを調整する。発振器２０４は、発振制御電圧Ｖｃに基づいて搬送周波数ｆtxを、例えば、増加するように動作する。
【０１６３】
無線通信装置６００では、無線通信装置２００から受信した受信信号Ｓin１を発振器６０４に注入する。このとき、発振器６０４は、搬送周波数ｆtxの基準搬送信号Ｓｒに自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏを同期させるようになる。このような基準搬送信号Ｓｒの注入同期を実行することにより、ミリ波帯域の信号を用いた高速通信が可能となる。この注入同期によって、注入同期制御期間Ｔ４１に２つの無線通信装置２００，６００間で同期が取れるので、注入同期制御期間Ｔ４１から通信期間Ｔ４２に移行する。
【０１６４】
ステップＳＴ３５で通信期間Ｔ４２に移行した無線通信装置２００は、無線通信装置６００へデータＤataを送信する。例えば、データＤataを入力した送信データ処理部２０５がデータＤataをデジタル処理して得られる入力信号ＳIN１をアップミキサ２０３に出力する。アップミキサ２０３は入力信号ＳIN１を搬送周波数ｆtxの基準搬送信号Ｓｒに基づいてアップコンバートする。アップコンバート後の送信信号Ｓout１は、受信側の無線通信装置６００に送信される。
【０１６５】
この送信信号Ｓout１をステップＳＴ３６で受信した無線通信装置６００は、同期後の通信期間Ｔ４２に自走発振周波数ｆrxの局部発振信号Ｓｏに基づいて受信信号Ｓin１を復調して復調信号ＳOUT１を得る。復調信号ＳOUT１は受信データ処理部６０５でデジタル処理されてデータＤataが復元される。
【０１６６】
注入同期後の通信期間Ｔ４２には、Ｉ／Ｆ＆制御部６０６からデータ選択部６１１にロー・レベルの選択制御信号Ｓｓが出力される。データ選択部６１１は、選択制御信号Ｓｓに基づいてデータＤataをデジタル処理したベースバンド信号ＳIN２を選択するようになる。これにより、無線通信装置６００から無線通信装置２００へベースバンド信号ＳIN２にアップコンバートした後の送信信号Ｓout２を送信できるようになる。また、無線通信装置６００の性能を簡易な構成により実現できるようになる。
【０１６７】
このように、第４の実施形態としての非対称双方向無線通信システム＃４によれば、無線通信装置６００の送信部６２には、アップミキサ６０９、発振器６１０及びデータ選択部６１１が備えられる。注入同期制御期間Ｔ４１には、所定の搬送周波数ｆtxの無変調の受信信号Ｓin１を復調して得られた復調信号ＳOUT１がデータ選択部６１１によって選択される。このことで、アップミキサ６０９によって、当該復調信号ＳOUT１を搬送周波数ｆｃの搬送波信号Ｓｃで変調した同期情報Ｄｃを送信側の無線通信装置２００に送信することができる。
【０１６８】
同期後の通信期間Ｔ４２には、データ選択部６１１によってデータＤataが選択される。このことで、アップミキサ６０９によってデータＤataに基づくベースバンド信号ＳIN２を搬送周波数ｆｃの搬送波信号Ｓｃで変調した送信信号Ｓout２を送信側の無線通信装置２００に送信することができる。加えて、送信側の無線通信装置２００と受信側の無線通信装置６００との間の下り信号伝送系及び上り信号伝送系で異なった搬送周波数ｆtx，ｆtx−ｆrxを用いた非対称無線通信を行うことができる。
【０１６９】
従って、受信部６１に注入同期制御用の複雑な回路を設けずとも、当該受信部６１や送信部６２等を簡易な回路で構成することができ、通信性能の非対称化が実現できるようになる。これにより、非対称双方向無線通信システム＃４の消費電力及びコストの低減化、更に、当該非対称双方向無線通信システム＃４の小型化に寄与できるようになる。
【０１７０】
なお、上述した実施形態においては、送信側の無線通信装置として本発明に係る無線通信装置２００を用いる場合について説明をしたが、これに限られることはなく、無線通信装置２００としては、従来例で説明した無線通信装置１００を適用してもよい。
【０１７１】
また、上述した実施形態においては、１台の無線通信装置２００と１台の無線通信装置６００等の間の１対１で、双方向無線通信を実行する場合について説明をしたが、これに限られることはない。
【０１７２】
例えば、１台の無線通信装置２００に対して、複数の無線通信装置３００，４００，５００，６００を有する１対多数で非対称双方向無線通信システムを構築し、当該システムにおいて、無線通信装置３００，４００，５００，６００毎に端末ＩＤを割り当てる。図１５及び図１３に示したパラメータを送信する際に、当該端末ＩＤを無線通信装置３００，４００，５００，６００に送信して、無線通信装置２００と当該端末ＩＤの無線通信装置３００，４００，５００又は６００毎に同期を取れるようにするとよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７３】
本発明は、映画映像や、コンピュータ画像等を搬送するための搬送周波数が３０ＧＨｚ乃至３００ＧＨｚのミリ波帯の信号を高速に伝送するミリ波誘電体内伝送システムに適用して極めて好適である。当該システムにはデジタル記録再生装置、地上波テレビ受像装置、携帯電話装置、ゲーム装置、コンピュータ、通信装置等が含まれる。
【符号の説明】
【０１７４】
＃１〜＃４・・・非対称双方向無線通信システム（無線通信システム）、２１，３２，４２，５２，６２・・・送信部、２２，３１，４１，５１，６１・・・受信部、２００，３００，４００，５００，６００・・・無線通信装置、２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，２０７，３０７，４０７，５０７，６０７・・・アンテナ、２０２，３０８，４０８，５０８，６０８・・・パワーアンプ、２０３，４０９，５０９，６０９・・・アップミキサ（変調器）、２０４，３０４，４０４，５０４，６０４，６１０・・・発振器、２０５，３１０，４１０，５１０，６１２・・・送信データ処理部、２０６，６０６・・・Ｉ／Ｆ＆制御部、２０８，３０２，４０２，５０２，６０２・・・アンプ、２０９，３０３，４０３，５０３，６０３・・・ダウンミキサ（復調器）、２１０，３０５，４０５，５０５，６０５・・・受信データ処理部、３０６，４０６，５０６・・・Ｉ／Ｆ部、３０９・・・スイッチ回路、５１１・・・ＬＰＦ部、６１１・・・データ選択部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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