(57)【要約】【課題】無線通信装置において、受信電力値が適切な値から外れた場合、大きすぎても小さすぎても受信特性の劣化が生じる。【解決手段】信号処理回路において受信信号の品質を判定し、その結果によって受信回路の利得を制御することと、受信信号に含まれる送信電力制御信号によって送信回路の送信電力と受信回路の利得とを制御することとを合わせて行なう。上記制御を行なうことによって、無線通信システムの送信電力、受信信号を復調する際の受信特性を最適動作させることが可能であり、さらにはこれらの最適動作の結果として、受信回路消費電力、信号処理回路消費電力、送信回路消費電力を過剰に消費させることを回避し無線通信装置全体としての消費電力を削減できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ入出力端子と、信号処理回路と、受信回路と、送信回路と、制御回路と、少なくとも１つ以上のアンテナと、アンテナ切替部と、を備えた無線通信装置において、
信号送信時には、該信号処理回路はデータ入出力端子を介して入力されたデータを無線通信に適した形態に信号処理して該送信回路に供給し、該送信回路は該信号処理回路の出力する信号を無線通信に適した無線信号に変換して、該アンテナから空中に送出し、
信号受信時には、該受信回路は該アンテナより受信した無線信号を入力され、該無線信号を信号処理に適した形態に変換して該信号処理回路に供給し、該信号処理回路は該受信回路より供給された信号を処理して、該データ入出力端子からデータを送出し、
該アンテナ切替回路は、送信時には該送信回路と該アンテナの中間に位置し、受信時には該アンテナと該受信回路の中間に位置するように回路の切替動作を行なう無線通信装置において、
該受信回路は、受信信号の品質を検知して数値化し、任意の数値として定められる基準値との比較評価を行なうことによって受信信号の品質に基づいた信号を生成して、該制御回路に出力する受信信号品質検知回路を備え、
該受信回路は、該制御回路の出力する制御信号に基づいて受信利得を制御可能な構成を備え、
該送信回路は、該制御回路の出力する制御信号に基づいて送信電力を制御可能な構成を備え、
該制御回路は、該受信信号品質検知回路の出力する信号に基づいて該受信回路の受信利得を制御する制御信号を出力する機能と、該受信信号品質検知回路の出力する信号に基づいて該送信回路の送信電力を制御する制御信号を出力する機能と、を備え、
受信信号の品質が該基準値に比較して劣る場合は、受信電力が大きくなるように該制御回路の出力する制御信号によって該受信回路の受信利得を増大させ、
受信信号の品質が該基準値に比較して優れる場合は、受信電力が小さくなるように該制御回路の出力する制御信号によって該受信回路の受信利得を減衰させ、
受信信号の品質が該基準値に比較して劣る場合は送信電力が強くなるように、該制御回路の出力する制御信号によって該送信回路の送信電力を制御し、
受信信号の品質が該基準値に比較して優れる場合は送信電力が弱くなるように、該制御回路の出力する制御信号によって該送信回路の送信電力を制御することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信装置である第一および第二の無線通信装置を有し、
前記第一の無線通信装置と前記第二の無線通信装置を１対１に設置し、
前記第一の無線通信装置におけるデータ入出力端子に入力されたデータ信号に対して、前記第一の無線通信装置は、前記第一の無線通信装置におけるデータ入出力端子に入力されたデータ信号を無線信号として前記第二の無線通信装置に対して送信し、前記第二の無線通信装置では、前記第一の無線通信装置から送信された信号を受信して、前記第二の無線通信装置におけるデータ入出力端子からデータとして出力し、
前記第二の無線通信装置におけるデータ入出力端子に入力されたデータ信号に対して、前記第二の無線通信装置は、前記第二の無線通信装置におけるデータ入出力端子に入力されたデータ信号を無線信号として前記第一の無線通信装置に対して送信し、前記第一の無線通信装置では、前記第二の無線通信装置から送信された信号を受信して、前記第一の無線通信装置におけるデータ入出力端子からデータとして出力することによって、互いに無線通信を行なうことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項２に記載の無線通信システムにおいて、前記データ入出力端子に入力されるデータは映像信号データであることを特徴とする無線映像伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信装置に関し、特に送信電力の最適化に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のデジタル信号処理技術の進展に伴い、アナログデータに比較してデジタルデータを用いることでより大容量のデータ通信が可能になり、さらにデジタル変復調技術の進展により、一定の時間内でより大量のデジタルデータを扱えるようになってきている。
【０００３】
無線通信技術の発展に伴って携帯電話でも静止画あるいは動画の送受信が実現されつつあり、さらに高い伝送速度を有する無線ＬＡＮに関しても多くの無線通信システムが稼動しつつある。無線ＬＡＮの規格として２．４ＧＨｚ帯の電波を用いるＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、あるいは５ＧＨｚ帯の電波を用いるＩＥＥＥ８０２．１１ａがあり、２．４ＧＨｚの電波に関しては伝送速度のさらなる高速化を目指したＩＥＥＥ８０２．１１ｇの規格化が進められている。これらの無線ＬＡＮ規格では映像を十分に扱えるだけの伝送速度を備えており、ＰＣで用いるファイル等のデータの転送以外に、映像を扱う民生機器などに組み込んで、有線ケーブルの配線を不要として映像信号を伝達する用途に使用することが考えられる。
【０００４】
無線通信機器の大きな特長として信号伝送用のケーブル配線が不要となることから、バッテリーを搭載することによって自由に移動できること、あるいは設置する場所に電源がなくとも使用可能であることが挙げられる。この場合バッテリーの寿命を延ばすために無線通信機器の消費電力の低減が求められる。また、バッテリーを持たずに家庭の電力線に接続して使用する用途においても、環境問題対策の一環として消費電力の低減が求められる。
【０００５】
無線通信機器の高周波回路部においてもっとも電力消費が大きいのは送信回路の送信電力を司るパワーアンプであり、機器全体の消費電力に管理において、このパワーアンプの電力制御を適切に行なうことが機器の消費電力の削減に効果が期待される。
【０００６】
送信電力が小さい場合、信号の受け手側の受信回路における受信電力が小さくなり、受信Ｓ／Ｎが劣化することになる。Ｓ／Ｎの劣化した信号から必要なデータを抽出する場合には誤りが多く含まれる確率が高くなり、この結果、受信特性が劣化する、あるいは、同等の受信特性を得るためには通信距離を短くする必要が生じるなどの問題が生じる。
【０００７】
受信回路ではこの問題を防ぐために受信回路の初段に増幅器が設けられ、受信信号を増幅する手段がとられる。増幅器は雑音を発生するため、一般に増幅器を通過する信号はＳ／Ｎが劣化する。したがって、受信回路の初段の増幅器としては発生雑音の少ないＬＮＡ（低雑音増幅器）を用いることで受信Ｓ／Ｎの劣化を抑えつつ受信電力を増幅する手段がとられる。しかし、逆に送信電力が過剰に大きい場合に、信号の受け手側の受信回路において受信信号が必要以上に増幅され歪みが発生することが考えられる。歪みを含む信号から必要なデータを抽出する場合には誤りが多く含まれる確率が高くなり、この結果、受信特性が劣化する、あるいは、同等の受信特性を得るためには通信距離を短くする必要が生じるなどの問題が生じる。
【０００８】
上述のＩＥＥＥ８０２．１１ａあるいはＩＥＥＥ８０２．１１ｇなどの規格ではデジタル変復調技術にＯＦＤＭ技術が使用されており、ＯＦＤＭ信号ではその方式上から信号電力が一定せず、受信信号電力が過剰に大きくなることが起きやすいため、受信回路における歪みが発生しやすく、送信側の送信電力の管理、あるいは、受信側の受信電力の管理が重要になる。また、上述の規格ではデジタル変調方式としてＱＡＭ変調方式が使用されることがあり、受信信号の振幅値が重要となるため、歪みによる影響が大きい。
【０００９】
このような問題を回避するためには受信信号を適正な値に保つことが重要であり、受信側では受信信号から受信電力を判定し、この結果を送信側に返して送信電力を適切な値に保つためのフィードバックループを形成している。すなわち、受信回路における受信信号の受信電力が必要以上に大きい場合、送信側に対して送信電力を下げるように指示信号を信号処理回路において送信信号に重畳して送信回路から創出し、逆に、受信回路における受信電力が必要以上に小さい場合は送信側に対して送信電力を大きくするように指示を出す。この指示信号を受け取った側では、この指示信号によって送信電力を制御して、送信電力が適切な値に保つ。この結果として送信電力が必要以上に大きくなることも小さくなることもなく、適切な電力に保たれる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電力を指示する信号を本来の送信信号に重畳して１対の無線通信装置間でお互いに通信しあいお互いの送信電力を決定していく過程は制御が複雑となる問題がある。また、受信特性の向上、無線通信装置の消費電力の削減効果が十分期待できない可能性がある。
【００１１】
この過程を簡略にするために、送信電力を適切な電力に保つのではなく、受信側における最低限の受信電力値を決めておき、この一定の電力値以下に低下しないように送信電力を制御して保つ方法も考えられ、この場合は制御が簡略化されるが、すでに述べたように、ＩＥＥＥ８０２．１１ａあるいはＩＥＥＥ８０２．１１ｇなどのＯＦＤＭ信号を用いた通信では、受信電力が過剰に大きくなる状況が起こり得ること、およびこれらの通信規格で使用されるＱＡＭ変調方式では送信側における振幅値を受信側でも歪みを発生されることなく受信して復調する必要があること、などを考えると、受信電力が過剰に大きくなることは好ましくないため、結果として一定の受信電力になるように送信電力を保つ方策を採らざるを得ない。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
受信信号をもとにして受信信号の品質を判定することにより、受信電力と送信電力とを制御する。一対の無線通信機間でお互いに送信信号の設定情報を送るだけではなく、各無線通信装置において、受信信号をもとに自装置内の送信回路の送信電力を制御する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の動作を図１に示す実施例の図を用いて説明する。図１において１は無線通信装置、１１は第一のアンテナ、１２は第二のアンテナ、１３はアンテナ切替回路、１４は受信回路、１５は送信回路、１６は高周波回路、１７は信号処理回路、１７１は第一の判定回路、１７２は第二の判定回路、１８はデータ入出力端子、１９１は第一の制御回路、１９２は第二の制御回路である。
【００１４】
以下、本発明による無線通信装置に動作を詳細に説明する。送信動作では、データ入出力端子１８に入力されたデータは信号処理回路１７に入力される。映像の伝送を実現するために必要な高速な伝送速度を実現可能な無線ＬＡＮ規格として、すでに説明したようにＩＥＥＥ８０２．１１ａがすでに規格化され、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１ｇが規格化されつつある。信号処理回路１７ではデータ入出力端子１８を介して供給されたデータに対して各規格に基づいてパケット処理、ヘッダ情報の負荷などの信号処理を施すＭＡＣ（メディアアクセスコントロール）処理を行なう。さらにデータ信号に基づいてデジタル変調処理が施された後、ＩＥＥＥ８０２．１１ａあるいはＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格であればＯＦＤＭ処理が施される。こうして無線ＬＡＮ規格に基づいた信号として作成された信号は、まだ周波数が低く、無線通信に適した高周波信号に周波数変化を行なう必要があり、高周波回路１６における送信回路１５に供給される。ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格であれば５ＧＨｚ帯、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格であれば２．４ＧＨｚ帯に周波数変換され、図示していないが送信回路に含まれるパワーアンプによって、必要な送信電力に増幅され、アンテナ切替回路１３を介して第二のアンテナ１２から空中に送出される。
【００１５】
受信動作では、第一のアンテナ１１、あるいは第二のアンテナ１２によって受信され無線通信装置１に入力された受信信号はアンテナ切替回路１３を介して高周波回路１６内の受信回路１４に供給される。受信回路１４内の構成は詳細は省略するが、受信信号の電力を調整するための増幅回路、減衰回路が含まれ、さらに５ＧＨｚあるいは２．４ＧＨｚなどの無線周波数で入力された信号を信号処理回路に適する周波数に周波数変換するための回路などが含まれる。受信回路１４によって受信電力を適正値に調整され、周波数を変換された受信信号は信号処理回路１７に入力される。信号処理回路１７において受信信号はＩＥＥＥ８０２．１１ａなどの無線通信規格に基づいたヘッダ情報などを削除され、データ信号として再生され、データ信号入出力端子１８から出力される。
【００１６】
受信動作において受信信号は第一のアンテナ１１あるいは第二のアンテナ１２によって受信されるが、この２つのアンテナはダイバーシティ動作をしており、信号処理回路１７における第一の判定回路１７１によって何れのアンテナで受信したら受信特性が良くなるかを判定される。判定方法として、信号処理回路における受信Ｓ／Ｎ（信号電力対雑音電力比）の評価結果、または受信信号のＢＥＲ（ビットエラーレート）の評価結果などが使用される。このような判定の結果、受信特性が好適なアンテナが選択され、第一の制御回路１９１によって制御信号が生成されアンテナ切替回路１３の動作を制御して、好適な受信特性を実現するアンテナが選択されて高周波回路１６における受信回路１４に接続される。なお、アンテナ切替回路１３はアンテナ１１、１２と高周波回路１６との接続状態も制御する。すなわち、送信時は高周波回路１６内の送信回路１５が第二のアンテナ１２に接続され、受信時には上述のように受信特性が好適となる一方のアンテナが高周波回路１６内の受信回路１４に接続される。この結果、例えば送信時に送信回路１５から出力される大電力の送信信号が受信回路１４に誤って入力されてしまい、受信回路１４内の素子が大電力信号によって破壊されてしまうことを防ぐ作用がある。
【００１７】
次に信号処理回路１７における第一の判定回路１７１の動作について説明する。すでに説明したように、ＩＥＥＥ８０２．１１ａなどの無線通信規格にもとづいて無線通信を行なう場合、受信電力が大きすぎても小さすぎても受信特性の劣化が生じる。第一の判定回路１７１の目的は受信電力が一定の範囲内にあるか、外れているかを判定してその結果を出力するためのものである。無線通信装置１を２台使用し、それぞれ第一の無線通信装置、第二の無線通信装置とする。この２台で１対１の通信を行なう状況を想定し、第一の無線通信装置から第二の無線通信装置に対してデータを送信する状況を想定する。このとき第一の無線通信装置の送信電力が一定であれば、第二の無線通信装置における受信電力は互いの距離が離れるほど低下する。すでに説明したように、受信電力が必要以上に小さい場合は受信Ｓ／Ｎが劣化し、信号電力と雑音電力とを分離できずに、受信データに誤りが多く含まれるようになり、受信特性が劣化するため、受信Ｓ／Ｎを改善する必要がある。このとき、第二の無線通信装置における第一の判定回路１７１は受信電力が低いことを検知し、結果を第一の制御回路１９１に出力する。第一の制御回路１９１はこの結果を受けて信号処理回路１７に入力される受信信号の電力を増大させするように受信回路１４に対して制御信号を送り、受信回路１４内の利得を増加させる。この結果、受信回路１４内の利得可変増幅器の利得が増加され、信号処理回路１７に入力される信号電力が増加し、適正な受信復調動作が行なわれる。
【００１８】
逆に第一の無線通信装置と第二の無線通信装置の互いの距離が近づいた場合は、第二の無線通信装置における受信電力は増加する。すでに説明したように受信電力が必要以上に大きい場合は受信回路１４内の増幅回路あるいは周波数変換回路などが飽和現象を起こし、受信信号に歪みが発生することが考えられる。この場合も受信データに誤りが多く含まれるようになり、受信特性が劣化するため、受信信号電力を改善する必要がある。
【００１９】
このとき、第二の無線通信装置における第一の判定会路１７１は受信電力が高いことを検知し、結果を制御回路１９１に出力する。制御回路１９１はこの結果を受けて信号処理回路１７に入力される信号の電力を減少させるように受信回路１４に対して制御信号を送り、受信回路１４内の利得を減衰させる。この結果、受信回路１４内の利得可変増幅回路の利得が減少し、飽和現象が回避され信号処理回路１７において適正な受信復調処理が行なわれる。この場合、利得可変増幅回路の入力段で歪みがすでに発生していることが考えられるが、利得可変増幅回路より前段で信号減衰回路を備えておき、受信電力が過剰に大きい場合は第一の制御回路１９１が出力制御信号によってこの信号減衰回路が動作を開始する構成としておくことにより初段増幅器での飽和現象を回避することが可能となる。以上の動作をフローチャートにまとめたものを図２に示す。第二の無線通信装置から第一の無線通信装置にデータを送信する場合も同様の動作が行なわれ、互いの情報のやり取りは適正に行なわれる。
【００２０】
第一の判定回路１７１における判定動作を受信信号電力にもとづいて行なう場合についての判定動作について詳細に説明する。この場合、信号処理回路における受信復調動作が適正に行なわれる受信電力の範囲をあらかじめ定めておく。また実動作状態において判定回路では、信号処理回路１７に入力される受信信号の信号電力を検知し、これを数値化し、あらかじめ定められていた適正な受信復調動作が可能な受信電力の範囲に収まっているかを比較評価する。比較評価の結果、範囲を下回るか上回るか範囲内かを評価結果として第一の制御回路１９１に出力し、第一の制御回路１９１ではこの結果をもとに受信回路１４が最適な動作を行なうように受信回路１４を制御する。
【００２１】
第一の判定回路１７１における判定動作について別の判定方法を説明する。受信信号の電力が過剰に小さい場合は受信Ｓ／Ｎが劣化するため、このことを利用して、受信Ｓ／Ｎを評価し、数値化する。また、あらかじめ、信号処理回路１７における受信復調動作と受信Ｓ／Ｎとの関係をもとめておき、適正な受信復調動作を行なえる範囲の受信Ｓ／Ｎを定めておく。第一の判定回路１７１ではこれらの結果を基に受信信号の判定結果を第一の制御回路１９１に出力し、第一の制御回路１９１ではこの結果をもとに受信回路１４が最適な動作を行なうように受信回路１４を制御する。
【００２２】
第一の判定回路１７１における判定動作について別の判定方法を説明する。受信信号の電力が過剰に大きい場合は受信信号に飽和現象が見られ、信号が歪んでいる。このことを利用して信号の歪み状態を評価し、数値化する。また、あらかじめ、信号処理回路１７における受信復調動作と受信信号の歪み状態との関係をもとめておき、適正な受信復調動作を行なえる範囲の受信信号の歪み状態を定めておく。第一の判定回路１７１ではこれらの結果を基に受信信号の判定結果を第一の制御回路１９１に出力し、第一の制御回路１９１ではこの結果をもとに受信回路１４が最適な動作を行なうように受信回路１４を制御する。
【００２３】
第一の判定回路１７１における判定動作について別の判定方法を説明する。受信信号の電力が過剰に大きい場合、あるいは小さい場合は受信信号を受信復調した場合のＢＥＲに劣化が見られる。このことを利用して復調した信号のＢＥＲを評価し、数値化する。また、あらかじめ、信号処理回路１７における受信復調動作とＢＥＲとの関係をもとめておき、適正な受信復調動作を行なえる範囲のＢＥＲの値を定めておく。第一の判定回路１７１ではこれらの結果を基に受信信号の判定結果を第一の制御回路１９１に出力し、第一の制御回路１９１ではこの結果をもとに受信回路１４が最適な動作を行なうように受信回路１４を制御する。以上、４通りの判定方法を説明したが、これらを組み合わせることによって判定を行なってもなんら問題なく当初の目的を達成することが可能である。
【００２４】
次に信号処理回路１７における第二の判定回路１７２の動作について説明する。第一の無線通信装置から第二の無線通信装置にデータを送信する場合は常に一方向の送信が行なわれているわけではなく、第二の無線通信装置から第一の無線通信装置に対しても送信を行なっている。第二の無線通信装置の送信する無線信号が過剰に小さく、第一の無線通信装置における受信電力が小さく受信復調動作を行なうために必要な受信Ｓ／Ｎが得られない場合、第一の無線通信装置の信号処理回路１７は第二の無線通信装置の送信電力を大きくするための指示信号を第一の無線通信装置が第二の無線送信装置に送信する信号に重畳して送出する。
【００２５】
第二の無線通信装置では第一の無線通信装置からのこの送信信号を受信し、第二の無線通信装置における信号処理回路１７における第二の判定回路１７２でこの指示信号を抽出し、第一の無線通信装置において受信Ｓ／Ｎが不足していることを検知し、結果を第二の制御回路１９２に出力する。第二の制御回路１９２はこの結果を受けて、第二の無線通信装置における送信回路１５の送信電力を増加させる。この結果、第一の無線通信装置における受信回路において受信信号電力が増加し、第一の無線通信装置における信号処理回路においても受信Ｓ／Ｎの劣化を低減することになり、受信復調特性の劣化を抑えることが可能となる。また、第一の無線通信装置と第二の無線通信装置は同等の動作をしていることが予想され、第一の無線通信装置において受信信号電力が劣化している場合、第二の無線通信装置においても第一の無線通信装置から受け取る信号のＳ／Ｎが劣化していることが想定される。このため、第二の制御回路１９２は受信回路１４に対しても制御信号をもって受信回路１４内の利得を大きくさせる。また、第二の無線通信装置の送信する無線信号が過剰に大きく、第一の無線通信装置における受信電力が大きく受信回路内にて歪みの発生する可能性があり受信復調動作を行なうことが難しい場合、第一の無線通信装置の信号処理回路１７は第二の無線通信装置の送信電力を小さくするための指示信号を第一の無線通信装置が第二の無線通信装置に送信する信号に重畳して送出する。
【００２６】
第二の無線通信装置では第一の無線通信装置からのこの信号を受信し、第二の無線通信装置における信号処理回路１７における第二の判定回路１７２でこの指示信号を抽出し、第一の無線通信装置において受信信号が増加し、歪みが発生している可能性があることを検知し、結果を第二の制御回路１９２に出力する。第二の制御回路１９２はこの結果を受けて第二の無線通信装置における送信回路１５に送信電力を低下させる。この結果、第一の無線通信装置における受信回路において受信信号電力が減少し、第一の無線通信装置における信号処理回路においても歪みが発生する可能性を抑えることになり、受信復調特性の劣化を抑えることが可能となる。また、第一の無線通信装置と第二の無線通信装置は同等の動作をしていることが予想され、第一の無線通信装置において受信信号電力が増大している場合、第二の無線通信装置においても第一の無線通信装置から受け取る信号に歪みが発生していることが想定される。このため、第二の制御回路１９２は受信回路１４に対しても制御信号をもって受信回路１４内の利得を小さくさせる。以上の動作をフローチャートにまとめたものを図３に示す。第二の無線通信装置から第一の無線通信装置にデータを送信する場合も同様の動作が行なわれ、互いの情報のやり取りは適正に行なわれる。
【００２７】
【発明の効果】
以上、説明したように信号処理回路において受信信号の品質を判定し、その結果によって受信回路の利得を制御することと、受信信号に含まれる送信電力制御信号によって送信回路の送信電力と受信回路の利得とを制御することとを合わせて行なうことによって、無線通信システムの送信電力、受信信号を復調する際の受信特性を最適動作させることが可能であり、さらにはこれらの最適動作の結果として、受信回路消費電力、信号処理回路消費電力、送信回路消費電力を過剰に消費させることを回避し無線通信装置全体としての消費電力を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による無線通信機装置の実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明における第一の制御回路の処理例を示すフローチャート図である。
【図３】本発明における第二の制御回路の処理例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１・・・無線通信装置、１１・・・第一のアンテナ、１２・・・第二のアンテナ、１３・・・アンテナ切替回路、１４・・・受信回路、１５・・・送信回路、１６・・・高周波回路、１７・・・信号処理回路、１７１・・・第一の判定回路、１７２・・・第二の判定回路、１８・・・データ入出力端子、１９１・・・第一の制御回路、１９２・・・制御回路
【図１】
2004356921.tif 000003
【図２】
2004356921.tif 000004
【図３】
2004356921.tif 000005