(57)【要約】【課題】消費電力の低減を図りつつ、製品寿命を延ばす。【解決手段】実施形態の無線通信装置は、ベースバンド信号の処理を行うベースバンド処理部と、ベースバンド信号の変調を行い変調信号として出力する高周波回路部と、変調信号を増幅して増幅変調信号として出力する電力増幅部と、増幅変調信号のフィルタリングを行い、アンテナを介して送信するフィルタ部と、を備え、制御部は、所定の待機条件が満たされた場合に、ベースバンド処理部及び電力増幅部のうち少なくともいずれか一方について、通信動作を行っている場合よりも発熱量の少ない待機モードに移行させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースバンド信号の処理を行うベースバンド処理部と、
前記ベースバンド信号のアナログ−ディジタル変換と周波数変換を行い変調信号として出力する高周波回路部と、
前記変調信号を増幅して増幅変調信号として出力する電力増幅部と、
前記増幅変調信号のフィルタリングを行い、アンテナを介して送信するフィルタ部と、
所定の待機条件が満たされた場合に、前記ベースバンド処理部及び前記電力増幅部のうち少なくともいずれか一方について、通信動作を行っている場合よりも発熱量の少ない待機モードに移行させる制御部と、
を備えた無線通信装置。
【請求項２】
前記電力増幅部は、前記通信動作時には、バイアス電圧が印加されており、
前記制御部は、前記電力増幅部を前記待機モードに移行させる場合に、前記バイアス電圧を低下させる、
請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記電力増幅部の温度を検出する温度センサを備え、
前記制御部は、前記待機モードにおいて、前記温度センサの検出した温度が所定温度となるように前記バイアス電圧を低下させる、
請求項２記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ベースバンド処理部を前記待機モードに移行させる場合に、前記ベースバンド処理部の処理クロックを低下させ、あるいは、前記ベースバンド処理部の処理にウェイトを入れる、
請求項１記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記ベースバンド処理部の温度を検出する温度センサを備え、
前記制御部は、前記待機モードにおいて、前記温度センサの検出した温度が所定温度以下となるように前記ベースバンド処理部の処理クロックを低下させ、あるいは、前記ベースバンド処理部の処理にウェイトを入れる、
請求項４記載の無線通信装置。
【請求項６】
ベースバンド信号の処理を行うベースバンド処理部と、前記ベースバンド信号の変調を行い変調信号として出力する高周波回路部と、前記変調信号を増幅して増幅変調信号として出力する電力増幅部と、前記増幅変調信号のフィルタリングを行い、アンテナを介して送信するフィルタ部と、を備えた無線通信装置で実行される制御方法であって、
所定の待機条件が満たされたか否かを判別する過程と、
前記所定の待機条件が満たされた場合に、前記ベースバンド処理部及び前記電力増幅部のうち少なくともいずれか一方について、通信動作を行っている場合よりも発熱量の少ない待機モードに移行させる過程と、
を備えた制御方法。
【請求項７】
ベースバンド信号の処理を行うベースバンド処理部と、前記ベースバンド信号の変調を行い変調信号として出力する高周波回路部と、前記変調信号を増幅して増幅変調信号として出力する電力増幅部と、前記増幅変調信号のフィルタリングを行い、アンテナを介して送信するフィルタ部と、を備えた無線通信装置をコンピュータにより制御するためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
所定の待機条件が満たされたか否かを判別する手段と、
前記所定の待機条件が満たされた場合に、前記ベースバンド処理部及び前記電力増幅部のうち少なくともいずれか一方について、通信動作を行っている場合よりも発熱量の少ない待機モードに移行させる手段と、
して機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、無線通信装置、制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線通信装置においては、電力増幅器等の消費電力が大きく、発熱の大きな回路は、通信を行っていない時間は、電源をオフし、消費電力の低減あるいは、削減を図るのが一般的であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２７４６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、発熱量の大きな回路の電源のオン／オフの繰り返しは、温度の上昇、下降を繰り返すことになり、ヒートサイクルに対する寿命評価を行う加速試験を行うのと同様となり、はんだクラックなどの故障発生を加速してしまう虞があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、消費電力の低減を図りつつ、製品寿命を延ばすことが可能な無線通信装置、制御方法及びプログラム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】
【０００６】
実施形態の無線通信装置は、ベースバンド信号の処理を行うベースバンド処理部と、ベースバンド信号のアナログ−ディジタル変換と周波数変換を行い変調信号として出力する高周波回路部と、変調信号を増幅して増幅変調信号として出力する電力増幅部と、増幅変調信号のフィルタリングを行い、アンテナを介して送信するフィルタ部と、を備えている。
そして制御部は、所定の待機条件が満たされた場合に、ベースバンド処理部及び電力増幅部のうち少なくともいずれか一方について、通信動作を行っている場合よりも発熱量のの少ない待機モードに移行させる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１実施形態の無線通信装置の概要構成ブロック図である。
【図２】図２は、実施形態の動作フローチャートである。
【図３】図３は、第２実施形態の無線通信装置の概要構成ブロック図である。
【図４】図４は、実施形態の変形例の無線通信装置の概要構成ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に実施形態について図面を参照して説明する。
以下の説明においては、ディジタル信号の送受信を行う無線通信装置を例として説明する。
［１］第１実施形態
図１は、第１実施形態の無線通信装置の概要構成ブロック図である。
無線通信装置１０は、大別すると、ＦＰＧＡ等として構成されて、入力された送信ディジタル信号ＴＤを送信対象（変調対象）のベースバンド信号として処理してベースバンド送信信号ＳＴＢを出力するとともに、復調されたベースバンド受信信号ＳＲＢから受信ディジタル信号ＲＤを抽出し出力するベースバンド処理部１１と、ベースバンド処理部１１が出力したベースバンド送信信号ＳＴＢをアナログ−ディジタル変換や周波数変換を行い送信変調信号ＳＴＣとして出力する高周波回路部１２と、送信変調信号ＳＴＣを増幅して増幅送信変調信号ＳＡＴとして出力する電力増幅部１３と、電力増幅部１３から入力された増幅送信変調信号ＳＡＴをフィルタリング（濾波）することによりノイズ等の不要な成分を抑圧しアンテナ１４を介して送信信号ＳＴとして送信するとともに、アンテナ１４を介して受信した受信信号ＳＲをフィルタリング（濾波）することによりノイズ等の不要な成分を抑圧してフィルタリング受信信号ＳＦＲとして出力するフィルタ部１５と、フィルタ部１５が出力したフィルタリング受信信号ＳＦＲを低雑音で増幅し増幅受信信号ＳＡＲとして出力する低雑音電力増幅部１６と、入力された増幅受信信号ＳＡＲの周波数変換及びディジタル−アナログ変換を行い復調信号ＳＲＢとして出力する高周波回路部１７と、無線通信装置１０全体を制御する制御部１８と、を備えている。
【０００９】
上記構成において、制御部１８は、ベースバンド処理部１１を制御するベースバンド部制御信号ＣＢ、高周波回路部１２を制御する第１高周波回路部制御信号ＣＨ１、電力増幅部１３の動作制御を行う第１増幅制御信号ＣＡ１、電力増幅部１３の動作モード制御を行う動作モード制御信号ＭＤ、低雑音電力増幅部１６を制御する第２増幅制御信号ＣＡ２及び高周波回路部１７を制御する第２高周波回路部制御信号ＣＨ２を出力して、各部を制御している。
【００１０】
また、制御部１８は、所定条件に従って、電力増幅部１３の動作モードを制御する動作モード制御機能１８Ａを備えている。
【００１１】
まず、第１実施形態の動作説明に先立ち、電力増幅部１３の動作モードについて説明する。
電力増幅部１３は、送信信号を低ひずみで増幅するために、高い線形性を有するように構成されている。高い線形性を持つ電力増幅部１３としては、消費電力が大きくなるため、ＡＢ級動作の電力増幅器が用いられている。ＡＢ電力増幅器は、入力される信号の大きさに応じて発熱量（消費電力）が変化する動作をする。具体的には、入力信号である送信変調信号ＳＴＣのレベルが高い時は発熱量（消費電力）が大きく、送信変調信号ＳＴＣのレベルが低い時には発熱量（消費電力）が低くなる。
【００１２】
しかし、入力信号である送信変調信号ＳＴＣが無くなっても一定の消費電力が消費される。
ところで、電力増幅部１３は、信号を送信する時には消費電力が高い状態で使用されるのが一般的であり、そのときの発熱量も大きい。そのため、電力増幅器に入力信号があるときと無いときでは、電力増幅部１３や周辺の回路は、温度が数十度も変化する。さらに、低消費電力化のために電力増幅部１３の電源供給を停止した場合には、温度変化はより大きくなる。
【００１３】
ここで、温度の変化の繰り返しは、ヒートサイクル試験と同様の効果をもたらすため、はんだクラックの発生等のヒートサイクルによる劣化を加速してしまう可能性がある。
そこで、第１実施形態においては、電力増幅部１３の電源を単純にオン／オフするのではなく、制御部１８の動作モード制御機能１８Ａにより電力増幅部１３の発熱量を制御（低下）している。
【００１４】
以下、電力増幅部１３の動作モードとして、通常の動作モードである通信モードＭＴＲと、発熱量を抑制する二つのモードである第１待機モードＭＷ１及び第２待機モードＭＷ２と、を備えているものとして説明する。
通常通り信号を増幅する場合を通信モードＭＴＲとする。通信モードＭＴＲ時が最も発熱量が大きい動作モードである。
【００１５】
第１待機モードＭＷ１は、入力信号が入力されていない状態でも、電力増幅部１３に電流が供給されており、電力増幅部１３がある程度の発熱をしている動作モードである。たとえば、通信モード時の発熱量が、電源オフ時に比べての温度上昇が４０度になる発熱量だったとした場合、温度上昇が２０度になるような発熱量になるような動作モードである。具体的には、電力増幅部１３のバイアス設定を制御（バイアス電圧を低下）することで、電力増幅部１３の動作をＡＢ級動作からよりＢ級動作（＝バイアス無し；バイアス電圧零）に近づけて入力信号が無い場合の消費電力を低減でき、発熱量を低減することができる。
これに対し、第２待機モードＭＷ２は、電力増幅部１３への電流供給を停止した（電源オフ状態）、全く発熱のない待機モードである。
【００１６】
したがって、たとえば、日中などしばしば通信を行う可能性のある時間帯には、通信をしていない場合には、通信モードＭＴＲから、第１待機モードＭＷ１で待機することにより消費電力を低減しつつ、第２待機モードＭＷ２に比べて消費電力は大きいものの温度変化を少なくできる。
また、夜間などの通信があまり行わない時間帯については、消費電力の削減を重視し第２待機モードＭＷ２で待機する。
【００１７】
このように２つの待機モードを制御を時間帯に応じて使い分けることにより、温度変化の回数、すなわち、実効的なヒートサイクルの回数を削減することが可能であり、はんだクラックなどの故障の発生を抑えることができ、装置寿命を延ばすことが出来るのである。
【００１８】
つぎに第１実施形態の動作を説明する。
図２は、実施形態の動作フローチャートである。
まず、制御部１８は、動作モード制御機能１８Ａとして動作し、通信モードＭＴＲにおいて最後に通信動作がなされてから所定の一定時間が経過したか否かを判別する（ステップＳ１１）。
【００１９】
ステップＳ１１の判別において、未だ通信モードＭＴＲにおいて最後に通信動作がなされてから所定の一定時間が経過していない場合には（ステップＳ１１；Ｎｏ）、制御部１８は、動作モード制御信号ＭＤを出力し、電力増幅部１３の動作モードを通信モードに設定し（維持し）、通信動作を行う（ステップＳ１２）。
【００２０】
具体的には、送信動作時には、ベースバンド処理部１１は、制御部１８の出力したベースバンド部制御信号ＣＢに基づいて、入力された送信ディジタル信号ＴＤを送信対象（変調対象）のベースバンド信号として処理しベースバンド送信信号ＳＴＢを高周波回路部１２に出力する。
【００２１】
これにより高周波回路部１２は、制御部１８の出力した第１高周波回路部制御信号ＣＨ１に従い、ベースバンド処理部１１が出力したベースバンド送信信号ＳＴＢをアナログ−ディジタル変換及び周波数変換し送信変調信号ＳＴＣとして電力増幅部１３に出力する。
【００２２】
一方、電力増幅部１３は、通信モードＭＴＲで動作しており、ＡＢ級動作を行って、制御部１８の出力した第１増幅制御信号ＣＡ１に基づく増幅率で送信変調信号ＳＴＣを増幅して増幅送信変調信号ＳＡＴとしてフィルタ部１５に出力する。
フィルタ部１５は、電力増幅部１３から入力された増幅送信変調信号ＳＡＴをフィルタリング（濾波）することによりノイズ等の不要な成分を抑圧しアンテナ１４を介して送信信号ＳＴとして送信する。
【００２３】
また、受信動作時には、フィルタ部１５は、アンテナ１４を介して受信した受信信号ＳＲをフィルタリング（濾波）することによりノイズ等の不要な成分を抑圧してフィルタリング受信信号ＳＦＲとして低雑音電力増幅部１６に出力する。
【００２４】
これにより、低雑音電力増幅部１６は、制御部１８の出力した第２増幅制御信号ＣＡ２に基づいて、増幅率を制御しつつ、フィルタ部１５が出力したフィルタリング受信信号ＳＦＲを低雑音で増幅し増幅受信信号ＳＡＲとして高周波回路部１７に出力する。
【００２５】
高周波回路部１７は、制御部１８の出力した第２高周波回路部制御信号ＣＨ２に基づいて、入力された増幅受信信号ＳＡＲの周波数変換とディジタル−アナログ変換を行い、復調信号ＳＲＢとしてベースバンド処理部１１に出力する。
【００２６】
ベースバンド処理部１１は、復調されたベースバンド受信信号ＳＲＢから受信ディジタル信号ＲＤを抽出し出力する。
【００２７】
続いて制御部１８は、通信が完了したか否かを判別する（ステップＳ１３）。
ステップＳ１３の判別において、未だ通信が完了していない場合には（ステップＳ１３；Ｎｏ）、制御部１８は、待機状態となる。
【００２８】
ステップＳ１３の判別において、通信が完了した場合には（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、無線通信装置１０の運用が完了したか否かを判別する（ステップＳ１４）。
【００２９】
ステップＳ１４の判別において、運用が完了した場合には（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、制御部１８は、無線通信装置１０の各部への電源供給を停止する制御を行い、停止状態となり、運用を完了する。
【００３０】
ステップＳ１４の判別において、いまだ運用が完了していない場合には（ステップＳ１４；Ｎｏ）、制御部１８は、処理を再びステップＳ１１に移行し、以下、同様の処理を繰り返す。
【００３１】
一方、ステップＳ１１の判別において、最後に通信動作がなされてから所定の一定時間が経過した場合には（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、制御部１８は、内部時計等により現在時刻が日中に相当するものであるか否かを判別する（ステップＳ１５）。ここで、日中とは、通信を頻繁に行う可能性がある時間帯を意味するものとする。
【００３２】
ステップＳ１５の判別において、現在時刻が日中に相当するものである場合には、消費電力（待機電力）を低減しつつ、すぐに通信状態に移行できるように、制御部１８は、動作モード制御機能を実行し、動作モード制御信号ＭＤにより、電力増幅部１３を第１待機モードＭＷ１に設定する（ステップＳ１６）。
【００３３】
これにより、電力増幅部１３の動作はＡＢ級動作からよりＢ級動作（＝バイアス無し）に近づくこととなり、入力信号が無い場合の消費電力を低減でき、発熱量を低減することができる。
続いて、制御部１８は、通信が開始された否かを判別する（ステップＳ１８）。
【００３４】
ステップＳ１８の判別において、未だ通信が開始されていない場合には（ステップＳ１８；Ｎｏ）、ステップＳ１５に移行して、以下、同様の処理を繰り返し、通信モードＭＴＲあるいは第２待機モードＭＷ２に移行するまでは、第１待機モードＭＷ１を維持する。
【００３５】
ステップＳ１８の判別において、通信が開始された場合には、処理をステップＳ１２に移行し、通信モードに移行して通信を行うこととなる。
また、ステップＳ１５の判別において、現在時刻が日中に相当するものではない場合には、より消費電力（待機電力）を低減すべく、制御部１８は、動作モード制御機能を実行し、動作モード制御信号ＭＤにより、電力増幅部１３を第２待機モードＭＷ２に設定する（ステップＳ１７）。これにより、電力増幅部１３への電流供給を停止するので、電力増幅部１３における消費電力を大幅に低減することができる。
【００３６】
続いて、制御部１８は、通信が開始されたか否かを判別する（ステップＳ１８）。
ステップＳ１８の判別において、未だ通信が開始されていない場合には（ステップＳ１８；Ｎｏ）、ステップＳ１５に移行して、以下、同様の処理を繰り返し、通信モードあるいは第１待機モードＭＷ１に移行するまでは、第２待機モードＭＷ２を維持する。
ステップＳ１８の判別において、通信が開始された場合には、処理をステップＳ１２に移行し、通信モードに移行して通信を行うこととなる。
【００３７】
以上の説明のように、第１実施形態によれば、２つの待機モードを制御を時間帯に応じて使い分けることにより、温度変化の回数、すなわち、実効的なヒートサイクルの回数を削減することが可能であり、使い勝手を悪化させることなく、はんだクラックなどの故障の発生を抑えることができ、装置寿命を延ばすことが可能となる。
【００３８】
［２］第２実施形態
上記第１実施形態においては、電力増幅部の動作モードを変更する構成を採っていたが、本第２実施形態は、同様に、ベースバンド処理部の動作モード変更する場合の実施形態である。
【００３９】
図３は、第２実施形態の無線通信装置の概要構成ブロック図である。
図３において、図１の第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付すものとする。
第２実施形態の無線通信装置１０Ａが、第１実施形態の無線通信装置１０と異なる点は、制御部１９が、ベースバンド処理部１１の動作モード制御を行う動作モード制御信号ＭＤ１を出力し、所定条件に従って、ベースバンド処理部１１の動作モードを制御する動作モード制御機能１９Ａを備えている点である。
【００４０】
まず、第２実施形態の動作説明に先立ち、ベースバンド処理部１１の動作モードについて説明する。
【００４１】
ベースバンド処理部１１は、ＦＰＧＡなどのＩＣを用いるが、通信を行っている場合と、通信を行っていない場合では、消費電力、すなわち発熱量が大きく異なる。そこで、第１実施形態の電力増幅部１３と同様に、第１待機モードＭＷ１および第２待機モードＭＷ２を制御することで、温度変化を抑える。
具体的には、第１待機モードＭＷ１時には、所望の発熱量が得られるように、ＦＰＧＡ内で処理（計算）を行うようにする。例えば、ベースバンド処理部の処理クロックを下げる、あるいは、ベースバンド処理部の処理に適宜ウェイトを入れることにより、発熱量を低減させる。
【００４２】
第２待機モードＭＷ２においては、ベースバンド処理部１１への電力供給を停止し、ベースバンド処理部１１を停止状態とする。
第２実施形態の動作は、動作モード制御対象がベースバンド処理部１１となった以外は、第１実施形態と同様である。
【００４３】
したがって、たとえば、日中等、しばしば通信を行う可能性のある時間帯には、通信をしていない場合には、通信モードＭＴＲから、第１待機モードＭＷ１で待機することによりベースバンド処理部１１の発熱量（消費電力）を低減しつつ、第２待機モードＭＷ２に比べて発熱量（消費電力）は大きいものの温度変化を少なくできる。
【００４４】
また、夜間などの通信があまり行わない時間帯については、消費電力の削減を重視し第２待機モードＭＷ２で待機する。
このように２つの待機モードを制御を時間帯に応じて使い分けることにより、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、温度変化の回数、すなわち、実効的なヒートサイクルの回数を削減することが可能であり、はんだクラックなどの故障の発生を抑えることができ、装置寿命を延ばすことができる。
【００４５】
［３］実施形態の変形例
図４は、実施形態の変形例の無線通信装置の概要構成ブロック図である。
上記第１実施形態及び第２実施形態においては、それぞれ、電力増幅部１３あるいはベースバンド処理部１１の動作モードを制御する構成を採っていたが、制御部により、電力増幅部１３及びベースバンド処理部１１の両方の待機モードを制御するように構成することも可能である。
【００４６】
具体的には、無線通信装置１０Ｂの制御部２０が、電力増幅部１３の動作モードの制御を行う動作モード制御信号ＭＤ及びベースバンド処理部１１の動作モード制御を行う動作モード制御信号ＭＤ１を出力し、所定条件に従って、電力増幅部１３及びベースバンド処理部１１の動作モードを制御する動作モード制御機能２０Ａを備えている用にすれば良い。
【００４７】
また、電力増幅部１３やベースバンド処理部１１など温度変化の大きいブロックの近辺に温度センサを配置し、制御部により温度をモニタし、第１待機モードＭＷ１における発熱量を固定で制御せずに、所望の温度変化量になるように制御してもよい。例えば、電力増幅部１３の場合には、バイアス電圧を発熱量をモニタしながら制御するようにすればよい。
【００４８】
また、制御部１８、１９を通常のコンピュータを利用したハードウェア構成として、無線通信装置で実行される制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されるようにしてもよい。
【００４９】
また、各実施形態の無線通信装置で実行される制御プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、各実施形態の無線通信装置で実行される制御プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
また、各実施形態の無線通信装置の制御プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
【００５０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５１】
１０、１０Ａ、１０Ｂ  無線通信装置
１１    ベースバンド処理部
１２    高周波回路部
１３    電力増幅部
１４    アンテナ
１５    フィルタ部
１６    低雑音電力増幅部
１７    高周波回路部
１８、１９、２０    制御部
１８Ａ、１９Ａ、２０Ａ  動作モード制御機能
ＭＤ、ＭＤ１  動作モード制御信号
ＭＷ１  第１待機モード
ＭＷ２  第２待機モード
ＭＴＲ  通信モード
【図１】
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【図２】
2016063527.tif 000004
【図３】
2016063527.tif 000005
【図４】
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