УСТРОЙСТВО БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ, СИСТЕМА БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ И СПОСОБ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
WIRELESS COMMUNICATION DEVICE, WIRELESS DATA TRANSMISSION SYSTEM AND WIRELESS DATA TRANSMISSION METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к устройству беспроводной связи, системе беспроводной передачи данных и способу беспроводной связи.
Уровень техники
В качестве технологии для осуществления высокоскоростной передачи сигналов между различными электронными аппаратами, расположенными на сравнительно малом расстоянии друг от друга (например, в пределах от нескольких сантиметров до десяти и нескольких сантиметров), или в пределах электронного аппарата известна, например, LVDS-передача (передача низковольтных дифференциальных сигналов). Однако вместе с дальнейшим увеличением количества передаваемой информации и недавним дальнейшим увеличением скорости передачи данных проблемой стали увеличение потребляемой мощности, увеличение влияния искажения сигнала за счет отражения и тому подобного, увеличение ненужного излучения и так далее. Например, способ LVDS достигает своего предела там, где в аппарате осуществляется с высокой скоростью (в реальном масштабе времени) передача такого сигнала, как видеосигнал (включая сигнал ввода изображения), компьютерное изображение или тому подобное.
В качестве контрмеры для проблемы увеличения скорости передачи данных возможной идеей представляется увеличение количества проводных линий для уменьшения скорости передачи по одной сигнальной линии за счет параллельной передачи сигналов. Однако только что описанная контрмера приводит к увеличению количества входных и выходных клемм. В результате чего требуются усложнение печатной платы или схемы кабельной разводки, увеличение размера полупроводниковой микросхемы и так далее. Кроме того, поскольку по проводной системе передается большое количество данных с высокой скоростью, возникает задача электромагнитных взаимных помех.
Все проблемы, связанные с LVDS-передачей или технологией увеличения количества проводных линий, вызваны передачей сигнала по электрическим проводным линиям. Поэтому в качестве способа для решения проблемы, вызванной передачей сигнала по электрической проводной линии, были предложены способы, в которых электрические проводные линии для передачи сигналов устранены (смотри, например, японские выложенные патенты, имеющие номера 2005 - 204221, 2005 - 223411, Hei 10 - 256478 и патент США номер 5754948, в дальнейшем именуемые как Патентные документы с 1 по 4, соответственно).
Патентные документы 1 и 2 предлагают осуществлять передачу сигнала внутри корпуса беспроводным способом и с применением способа связи UWB (ультраширокополосная связь). Патентные документы 3 и 4 раскрывают использование несущей частоты в диапазоне миллиметровых волн.
Сущность изобретения
Однако в том, что предлагается в Патентных документах 1 и 2, используется столь низкая несущая частота, что она не пригодна для такой высокоскоростной связи, как передача, например, сигнала изображения, и, кроме того, имеется проблема в отношении размера, заключающаяся в том, что требуется антенна большого размера. Кроме того, поскольку частота, используемая для передачи, близка к частоте, используемой в другой обработке основополосного сигнала, то существует также проблема, заключающаяся в том, что вероятно возникновение взаимных помех между радиосигналом и основополосным сигналом. Кроме того, в случае, при котором несущая частота является низкой, на связь, вероятно, будет оказывать влияние шум системы привода в аппарате, и требуется мера противодействия этому.
В противоположность этому проблемы размера антенны и взаимных помех могут быть решены, если используется несущая частота в диапазоне миллиметровых волн, имеющем более короткие длины волн, как в раскрываемом изобретении Патентных документов 3 и 4.
Здесь в случае, при котором осуществляется беспроводная связь, которая использует диапазон миллиметровых волн, если применяется такой способ беспроводной связи, то есть технология беспроводной связи, которая обычно используется в полевых условиях или на открытом воздухе, то для несущей частоты требуется высокая стабильность. Это означает, что требуется колебательный контур со сложной конфигурацией схемы, имеющий высокую стабильность частоты, и что также конфигурация системы в целом усложняется.
Например, если для того, чтобы реализовать сигнал несущей частоты, имеющий высокую частоту и высокую стабильность порядка миллионных долей (ppm), в качестве внешнего источника опорного напряжения используется схема умножения частоты или схема фазовой автоматической подстройки частоты (PLL - схема), имеющая высокую стабильность, то размер схемы становится большим. Кроме того, в случае, при котором подразумевается реализовать весь колебательный контур, включающий в себя резонансный контур, который представляет собой резонансный контур, состоящий из катушки индуктивности и конденсатора, с использованием кремниевой интегральной схемы, на самом деле, трудно сформировать резонансный контур, имеющий высокое значение добротности. Следовательно, нельзя избежать того, чтобы располагать резонансный контур, имеющий высокое значение добротности, вне интегральной схемы.
Однако если пытаться осуществить высокоскоростную передачу сигнала беспроводным образом между различными электронными аппаратами, расположенными на сравнительно небольшом расстоянии друг от друга или в пределах одного электронного аппарата, с использованием диапазона с более короткой длиной волны, такого как, например, диапазон миллиметровых волн, считается нежелательным требовать высокую стабильность несущей частоты. Лучше, как полагают, использовать колебательный контур с простой конфигурацией контура, уменьшая стабильность несущей частоты, и попытаться упростить также конфигурацию всей системы.
Однако если просто уменьшить стабильность несущей частоты, то, хотя это и зависит от способа модуляции и демодуляции, проблемой становится изменение частоты, то есть разница между несущей частотой, используемой в передающей схеме, и несущей частотой, используемой в принимающей схеме. Таким образом, имеется повод для беспокойства, что надлежащая передача сигнала может быть не выполнена, то есть может быть не выполнена надлежащая демодуляция.
В дополнение к этому в случае, при котором передающая сторона или принимающая сторона включают в себя множество модулей связи, например, как в случае, при котором передающая сторона включает в себя единственный модуль связи, в то время как принимающая сторона включает в себя множество модулей связи, таким образом, что может осуществляться широковещательная связь, или в другом случае, при котором обе стороны из числа передающей стороны и принимающей стороны включают в себя множество модулей связи таким образом, что осуществляется мультиплексная связь, добавляется также увеличение мощности передачи и размер схемы. Следовательно, проблемы становятся еще более сложными наряду с описанной выше ситуацией.
Следовательно, желательно создать устройство беспроводной связи, систему беспроводной передачи данных и способ беспроводной связи, в которых может надлежащим образом осуществляться передача радиосигнала между различным аппаратами или в пределах одного аппарата при уменьшенной стабильности несущей частоты.
Также желательно создать устройство беспроводной связи, систему беспроводной передачи данных и способ беспроводной связи, в которых, также, в случае, при котором передающая сторона или принимающая сторона включают в себя множество модулей связи, передача сигнала может быть выполнена надлежащим образом при уменьшенной стабильности несущей частоты.
В одном виде устройства беспроводной связи, системы беспроводной передачи данных и способа беспроводной связи, соответствующих настоящему изобретению, модуль связи для передачи и модуль связи для приема расположены в корпусе электронного аппарата.
Между модулем связи для передачи и модулем связи для приема образован тракт передачи радиосигналов, который позволяет осуществлять по нему беспроводную передачу информации. Хотя тракт передачи радиосигналов может представлять собой воздух, то есть свободное пространство, в предпочтительном варианте он должен конструкцию волновода, которая пропускает по себе радиосигнал, удерживая радиосигнал собой.
Между прочим, система беспроводной передачи данных может быть сформирована из сочетания множества электронных аппаратов, которые включают в себя модули связи передающей и принимающей стороны, каковые модули связи образуют пару друг с другом между передающей стороной и принимающей стороной, или могут быть сформированы таким образом, что один электронный аппарат включает в себя модули связи передающей и принимающей стороны, так что систему беспроводной передачи данных образует сам этот электронный аппарат. Устройство беспроводной связи включает в себя модуль связи передающей стороны и/или модуль связи принимающей стороны. Например, устройство беспроводной передачи данных предусматривается в виде полупроводниковой интегральной схемы и устанавливается на монтажной плате в этом электронном аппарате.
Например, иногда в виде полупроводниковой интегральной схемы предусматривается устройство беспроводной связи, которое включает в себя только множество модулей связи для передачи. Или иногда в виде полупроводниковой интегральной схемы предусматривается устройство беспроводной связи, которое включает в себя только множество модулей связи для приема. Кроме того, система беспроводной связи иногда предусматривается включающей в себя множество модулей связи для передачи и множество модулей связи для приема, расположенных в одном корпусе, таким образом, что она может рассматриваться как устройство беспроводной связи.
Каждый из модулей связи для передачи модулирует и преобразует сигнал предмета передачи по частоте посредством сигнала несущей частоты для того, чтобы сгенерировать сигнал модуляции более высокой частоты, и передает сгенерированный сигнал модуляции в тракт передачи радиосигналов. Каждый из модулей связи для приема генерирует сигнал несущей частоты для демодуляции и преобразования частоты, синхронизированных с сигналом несущей частоты, используя сигнал, принятый через тракт передачи радиосигналов, как сигнал внешней синхронизации. Затем модуль связи для приема преобразует частоту сигнала модуляции, принятого через тракт передачи радиосигналов, посредством этого сгенерированного сигнала несущей частоты для того, чтобы демодулировать сигнал предмета передачи.
Подводя итог вышесказанному, отметим, что тракт передачи радиосигналов образуется между модулем связи на передающей стороне, расположенной в корпусе электронного аппарата, и другим модулем связи на принимающей стороне, расположенной в корпусе этого электронного аппарата или в корпусе другого электронного аппарата, таким образом, что между этими двумя модулями связи осуществляется беспроводная передача сигналов.
При этом в первом механизме, соответствующем настоящему изобретению, приготовлено множество пар связи, каждая из которых может в дальнейшем упоминаться как канал, каждая из которых включает в себя модуль связи для передачи и модуль связи для приема, и в качестве способа модуляции, используемого для связи между модулем связи для передачи и модулем связи для приема, для некоторых из пар связи принят способ модуляции, отличный от способа модуляции принятого в другом модуле или модулях связи для передачи.
Пары связи могут каждая представлять собой любую пару связи, лишь бы она включала в себя модуль связи для передачи и модуль связи для приема, и, с точки зрения конфигурации системы, для одного модуля связи на передающей стороне, в принципе, может быть предусмотрен не один, но множество модулей связи на принимающей стороне. Однако эта конфигурация не может быть принята первым механизмом, но на передающей стороне непременно предусматривается множество модулей связи.
Согласно первому механизму в одном модуле связи для передачи, принят способ, который модулирует амплитуду, а в другом модуле или модулях связи для передачи, принят способ модуляции, который модулирует, по меньшей мере, фазу или частоту и требует мощности передачи, более низкой, чем мощность передачи в способе, который модулирует амплитуду.
При этом согласно первому механизму количество тех пар связи, в которых принят способ, который модулирует амплитуду, установлено меньшим, чем общее количество модулей связи для передачи. В качестве предпочтительного варианта количество тех каналов, в которых принят способ, который модулирует амплитуду, составляет один.
Первый механизм предназначен для того, чтобы достигать уменьшение необходимой мощности передачи для всей системы, задавая в случае, при котором для осуществления мультиплексной передачи приготовлено множество пар связи, каждая из которых включает в себя модуль связи для передачи и модуль связи для приема, количество тех пар связи, в которых принят способ для модулирования амплитуды, который требует высокой мощности передачи, меньшим чем общее количество пар связи, здесь - количество пар связи на передающей стороне.
Другими словами, первый механизм предназначен для того, чтобы достигнуть уменьшения требуемой мощности передачи при мультиплексной передаче, и в этом отношении внимание можно обращать только на передающую сторону. В частности, устройство беспроводной связи, которое включает в себя множество модулей связи для передачи, которые модулируют и передают сигнал предмета передачи, должно быть сконфигурировано таким образом, чтобы модули связи для передачи включали в себя модуль связи или модули связи для передачи, в которых принят способ, который модулирует амплитуду, и модуль связи или модули связи для передачи, в которых принят способ модуляции, который модулирует, по меньшей мере, фазу или частоту и требует мощности передачи более низкой, чем мощность передачи для способа, который модулирует амплитуду.
С другой стороны, во втором механизме, соответствующем настоящему изобретению, приготовлено множество пар связи, каждая из которых включает в себя модуль связи для передачи и модуль связи для приема, таким образом, что пары связи включают в себя пару связи или пары связи, в которых принят способ внешней синхронизации, который восстанавливает сигнал несущей частоты посредством внешней синхронизации, основанной на сигнале приема, и пару связи или пары связи, в которых не принят способ внешней синхронизации.
Пары связи могут каждая представлять собой любую пару связи, лишь бы она включала в себя модуль связи для передачи и модуль связи для приема, и, с точки зрения конфигурации системы, для одного модуля связи на принимающей стороне, в принципе, может быть предусмотрен не один, но множество модулей связи на передающей стороне. Однако эта конфигурация не может быть принята вторым механизмом, но на принимающей стороне непременно предусматривается множество модулей связи. Между тем, количество модулей связи на передающей стороне может составлять единицу.
При этом согласно второму механизму, количество тех пар связи, в которых принят способ внешней синхронизации, установлено меньшим чем общее количество модулей связи для приема. В качестве предпочтительного варианта количество тех каналов, в которых принят способ внешней синхронизации, составляет единицу.
Второй механизм предназначен для того, чтобы достигать уменьшение размера схем всей системы, задавая в случае, при котором для осуществления широковещательной связи или мультиплексной передачи приготовлено множество пар связи, каждая из которых включает в себя модуль связи для передачи и модуль связи для приема, количество тех пар связи или каналов, которые включают в себя схему внешней синхронизации, меньшим, чем общее количество пар связи, здесь - количество пар связи.
Другими словами, второй механизм предназначен для того, чтобы достигнуть уменьшения количества схем внешней синхронизации на принимающей стороне при мультиплексной передаче, и в этом отношении внимание можно обращать только на принимающую сторону. В частности, устройство беспроводной связи, которое включает в себя множество модулей связи для приема, которые преобразуют и сигнал приема в сигнал более низкой частоты, должно быть сконфигурировано таким образом, чтобы модули связи для приема включали в себя модуль связи или модули связи для приема, в которых принят способ внешней синхронизации, который восстанавливает сигнал несущей частоты посредством внешней синхронизации, основанной на сигнале приема, и модуль связи или модули связи для приема, в которых не принят способ внешней синхронизации.
Более предпочтительно, чтобы первый механизм и второй механизм, соответствующие настоящему изобретению, были объединены.
В качестве более предпочтительного варианта в канале, в котором принят способ внешней синхронизации, принят в качестве способа модуляции, используемого для связи между модулем связи для передачи и модулем связи для приема, способ, который модулирует только амплитуду.
Между прочим, там, где принят способ внешней синхронизации, на принимающей стороне в качестве сигнала внешней синхронизации для генерирования сигнала несущей частоты для демодуляции, синхронизированного с сигналом несущей частоты для модуляции, используется принимаемый сигнал. Затем сигнал несущей частоты для демодуляции используется для осуществления преобразования частоты, то есть преобразования с понижением частоты.
Хотя можно передавать только сигнал модуляции, полученный преобразованием частоты или преобразованием с повышением частоты на передающей стороне, так что в качестве сигнала внешней синхронизации для генерирования сигнала несущей частоты для демодуляции используется сигнал демодуляции, принятый принимающей стороной, предпочтительно, чтобы вместе с сигналом модуляции передавался также опорный сигнал несущей частоты, используемый для модуляции, таким образом, чтобы на принимающей стороне сигнал внешней синхронизации использовался для внешней синхронизации с принимаемым опорным сигналом несущей частоты.
В механизме, в котором принят способ внешней синхронизации, сигнал несущей частоты, используемый для преобразования с повышением частоты, и сигнал несущей частоты, используемый для преобразования с понижением частоты, гарантированно приводятся в состояние, синхронизированное друг с другом. Следовательно, даже если стабильность частоты сигнала несущей частоты уменьшена для того, чтобы осуществлять передачу сигнала беспроводным способом, сигнал предмета передачи (то есть выходной сигнал, соответствующий сигналу предмета передачи) может быть получен надлежащим образом. В преобразовании с понижением частоты легко можно применить синхронное детектирование. При использовании для синхронного детектирования служащего его развитием квадратурного детектирования можно в таком случае применять не только амплитудную модуляцию, но также и фазовую модуляцию, и частотную модуляцию. Это означает, что скорость передачи данных может быть повышена, например, посредством ортогонализации сигнала модуляции.
В случае первого механизма по настоящему изобретению там, где беспроводная мультиплексная связь осуществляется между различными аппаратами или в пределах одного аппарата, то есть в пределах корпуса аппарата, требуемая мощность передачи для всей системы может быть уменьшена по сравнению с требуемой мощностью передачи в альтернативном случае, в котором во всех модулях связи на передающей стороне или во всех парах связи принят способ, который модулирует амплитуду.
В соответствии со вторым механизмом по настоящему изобретению, в случае, при котором между различными аппаратами или в пределах одного аппарата, то есть в пределах корпуса аппарата, осуществляется беспроводная широковещательная связь или мультиплексная связь, размер схемы всей системы может быть уменьшен по сравнению с этим размером в альтернативном случае, при котором способ внешней синхронизации исполняется всеми модулями связи на принимающей стороне или всеми парами связи.
Если первый механизм и второй механизм по настоящему изобретению объединены, то в случае, при котором между различными аппаратами или в пределах одного аппарата, то есть в пределах корпуса аппарата, осуществляется беспроводная широковещательная связь или мультиплексная связь, требуемая мощность передачи для всей системы может быть уменьшена по сравнению с требуемой мощностью передачи в альтернативном случае, в котором во всех модулях связи на передающей стороне или во всех парах связи принят способ, который модулирует амплитуду. Кроме того, размер схемы всей системы может быть уменьшен по сравнению с этим размером в альтернативном случае, при котором способ внешней синхронизации исполняется всеми модулями связи на принимающей стороне или всеми парами связи.
Между прочим, в случае конфигурации, в которой принят способ внешней синхронизации, даже если стабильность частоты сигнала несущей частоты для модуляции уменьшена, сигнал предмета передачи может быть надлежащим образом демодулирован на принимающей стороне. Кроме того, поскольку стабильность частоты сигнала несущей частоты может быть уменьшена, то может быть использован генератор колебаний, имеющий простую схемную конфигурацию, и конфигурация всей системы может быть упрощена. Кроме того, поскольку стабильность частоты сигнала несущей частоты может быть уменьшена, весь генератор колебаний, включая резонансный контур, может быть выполнен на той же самой полупроводниковой плате, что и преобразователь частоты. Следовательно, могут быть реализованы однокристальные генератор колебаний или полупроводниковая интегральная схема, имеющая встроенный в нее резонансный контур, и однокристальная схема связи или полупроводниковая интегральная схема, имеющая встроенный в нее резонансный контур.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой блок-схему, показывающую функциональную конфигурацию сопряжения сигналов базовой конфигурации системы беспроводной передачи данных;
фиг. с 2А по 2С представляют собой схематические изображения, иллюстрирующие мультиплексирование сигналов в системе беспроводной передачи данных;
фиг. с 3А по 3F представляют собой схематические изображения, иллюстрирующие эскизы мультиплексирования с пространственным разделением каналов, принятого в модифицированных конфигурациях;
фиг. с 4А по 4С представляют собой схематические чертежи, иллюстрирующие надлежащее условие мультиплексирования с пространственным разделением каналов;
фиг.5 представляет собой блок-схему, показывающую функциональную конфигурацию сопряжения сигналов для модификации (применяющей мультиплексирование с пространственным разделением каналов) системы беспроводной передачи данных;
фиг.6А и 6В представляют собой блок-схемы, иллюстрирующие сравнительный пример функционального модуля модуляции и функционального модуля демодуляции в канале обработки данных связи;
на фиг. с 7А по 7D показана базовая конфигурация функционального модуля модуляции и периферийных схем;
на фиг. с 8А по 8D показана базовая конфигурация функционального модуля демодуляции и периферийных схем;
фиг.9 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее фазовое соотношение при внешней синхронизации;
фиг. с 10А по 10D представляют собой схематические изображения, иллюстрирующие взаимосвязь между многоканальной передачей данных и внешней синхронизацией;
фиг.11 представляет собой схему, показывающую систему беспроводной передачи данных, соответствующую первому варианту реализации изобретения;
фиг.12 представляет собой схему, показывающую систему беспроводной передачи данных, соответствующую второму варианту реализации изобретения;
фиг.13 представляет собой схему, показывающую систему беспроводной передачи данных, соответствующую первому примеру третьего варианта реализации изобретения;
фиг.14 представляет собой схему, показывающую систему беспроводной передачи данных, соответствующую второму примеру третьего варианта реализации изобретения;
фиг.15А представляет собой схему, показывающую систему беспроводной передачи данных, соответствующую третьему примеру третьего варианта реализации изобретения;
фиг.15В представляет собой схему, показывающую систему беспроводной передачи данных, соответствующую четвертому примеру третьего варианта реализации изобретения;
фиг.16 представляет собой схему, иллюстрирующую эффект, получаемый в результате задания в системе беспроводной передачи данных, соответствующей второму примеру третьего варианта реализации изобретения, отношения частот, составляющего m/n;
фиг.17 представляет собой схему, иллюстрирующую модификацию системы, соответствующей вариантам реализации с первого по третий;
фиг. с 18А по 18Е - схематические изображения, иллюстрирующие сигнал амплитудной модуляции в случае, при котором как сигнал несущей частоты, так и опорный сигнал несущей частоты при способе ASK (амплитудной манипуляции) имеют одну и ту же частоту и одну и ту же фазу;
фиг. с 19А по 19С представляют собой схематические изображения (номер 1), иллюстрирующие соотношение по мощности передачи между способом ASK (амплитудной манипуляции) и способом PSK (фазовой манипуляции);
фиг. с 20А по 20В представляют собой схематические изображения (номер 2), иллюстрирующие соотношение по мощности передачи между способом ASK (амплитудной манипуляции) и способом PSK (фазовой манипуляции);
фиг.21А и 21В представляют собой блок-схемы, показывающие базовый механизм для достижения уменьшения мощности передачи при осуществлении мультиплексной передачи;
фиг.22 представляет собой схему, показывающую систему беспроводной передачи данных, соответствующую первому примеру четвертого варианта реализации изобретения;
фиг.23 представляет собой схему, показывающую систему беспроводной передачи данных, соответствующую второму примеру четвертого варианта реализации изобретения;
фиг.24 представляет собой схему, показывающую систему беспроводной передачи данных, соответствующую первому примеру пятого варианта реализации изобретения;
фиг.25 представляет собой схему, показывающую систему беспроводной передачи данных, соответствующую второму примеру пятого варианта реализации изобретения;
фиг.26 представляет собой схему, показывающую систему беспроводной передачи данных, соответствующую третьему примеру пятого варианта реализации изобретения;
фиг.27 представляет собой схему, показывающую систему беспроводной передачи данных, соответствующую четвертому примеру пятого варианта реализации изобретения;
фиг.28А и 28В представляют собой схемы, иллюстрирующие эффект уменьшения мощности в системах беспроводной передачи данных, соответствующих четвертому и пятому вариантам реализации изобретения;
фиг.29 представляет собой схему, иллюстрирующую модификацию системы, соответствующей четвертому и пятому вариантам реализации изобретения;
фиг.30А и 30В представляют собой временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие взаимосвязь между отношением несущих частот в состоянии "m раз" и в состоянии "1/n раза" для каналов в третьем или пятом варианте реализации, в котором применяется мультиплексирование с частотным разделением каналов, и неопределенностью фазы;
фиг.31А и 31В представляют собой временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие взаимосвязь между отношением несущих частот в состоянии "m/n раз" для каналов в третьем или пятом варианте реализации, в котором применяется мультиплексирование с частотным разделением каналов, и неопределенностью фазы;
фиг.32А и 32В представляют собой схемы, показывающие примеры конфигурации модуля фазовой коррекции, предусматриваемого в качестве меры противодействия неопределенности фазы;
фиг. с 33А по 33Е представляют собой схематические изображения, показывающие вид изделия по первому примеру, в котором применяется система беспроводной передачи данных;
фиг. с 34А по 34С представляют собой схематические изображения, показывающие вид изделия по второму примеру, в котором применяется система беспроводной передачи данных;
фиг. с 35А по 35С представляют собой схематические изображения, показывающие вид изделия по третьему примеру, в котором применяется система беспроводной передачи данных;
фиг.36А и 36В представляют собой схемы, показывающие пример модификации (Номер 1); и
фиг.37 представляют собой схему, показывающую пример модификации (Номер 2).
Подробное описание изобретения
Ниже со ссылкой на чертежи подробно описаны варианты реализации настоящего изобретения.
Следует отметить, что настоящее изобретение описывается в нижеследующем порядке:
1. Канал обработки данных связи: основа (мультиплексирование с разделением времени, мультиплексирование с частотным разделением каналов, мультиплексирование с кодовым разделением каналов)
2. Канал обработки данных связи: модификация (мультиплексирование с пространственным разделением каналов)
3. Модуляция и демодуляция: сравнительный пример
4. Модуляция и демодуляция: основа (применение способа внешней синхронизации)
5. Взаимосвязь между многоканальной передачей и внешней синхронизацией
6. Система беспроводной передачи данных: первый вариант реализации (уменьшение количества схем внешней синхронизации при широковещательной передаче)
7. Система беспроводной передачи данных: второй вариант реализации (уменьшение количества схем внешней синхронизации при мультиплексировании с пространственным разделением каналов)
8. Система беспроводной передачи данных: третий вариант реализации (уменьшение количества схем внешней синхронизации при мультиплексировании с частотным разделением каналов)
9. Модификации вариантов реализации с первого по третий
10. Соотношение между сигналом амплитудной модуляции и другими сигналами модуляции
11. Система беспроводной передачи данных: четвертый вариант реализации (уменьшение мощности передачи при мультиплексировании с пространственным разделением каналов)
12. Система беспроводной передачи данных: пятый вариант реализации (уменьшение мощности передачи при мультиплексировании с частотным разделением каналов)
13. Модификации четвертого и пятого вариантов реализации
14. Модуль фазовой коррекции
15. Примеры применения: устройство ввода изображения, носитель (данных) карточного типа, портативное устройство
<Канал обработки данных связи: основа>
На фиг. с 1 по 2С показана система беспроводной передачи данных. В частности, на фиг.1 показано сопряжение сигналов в системе (1 X) беспроводной передачи данных, имеющей базовую конфигурацию с точки зрения функциональной конфигурации. Фигуры с 2А по 2С иллюстрируют мультиплексирование сигналов.
Хотя несущая частота, используемая для системы беспроводной передачи данных по настоящему варианту реализации изобретения, описанному ниже, является частотой в диапазоне миллиметровых волн, механизм настоящего варианта реализации изобретения может быть применен не только к случаю, при котором используется несущая частота диапазона миллиметровых волн, но также и к другому случаю, при котором используется несущая частота в диапазоне, с более короткой длиной волны, таком как, например, диапазон субмиллиметровых волн. Система беспроводной передачи данных по настоящему варианту реализации изобретения используется, например, для устройства цифровой записи и воспроизведения, телевизионного приемника приземной волны, мобильного телефонного аппарата, игрового автомата и компьютера.
[Функциональная конфигурация]
Как показано на фиг.1, система (1 X) беспроводной передачи данных сконфигурирована таким образом, что первое устройство (100 X) связи, которое представляет собой пример первого устройства беспроводной связи, и второе устройство (200 X) связи, которое представляет собой пример второго устройства беспроводной связи, соединены друг с другом через тракт (9) передачи сигналов миллиметровых волн и осуществляют передачу сигналов, используя диапазон миллиметровых волн. Тракт (9) передачи сигналов миллиметровых волн представляет собой пример тракта беспроводной передачи сигналов. Сигнал предмета передачи подвергается преобразованию частоты в сигнал диапазона миллиметровых волн, походящего для широкополосной передачи данных, и полученный в результате этого сигнал передается.
Устройство или система беспроводной передачи данных сформированы из первого модуля связи или первого устройства передачи миллиметровых волн и второго модуля связи или второго устройства передачи миллиметровых волн. Кроме того, между первым модулем связи и вторым модулем связи, которые расположены на сравнительно малом расстоянии друг от друга, через тракт передачи сигналов миллиметровых волн передается сигнал предмета передачи, преобразованный в сигнал миллиметровой волны. Термин "беспроводная передача данных" в настоящем варианте реализации изобретения означает передачу сигнала предмета передачи не по электрической проводной линии, а беспроводным образом, в настоящем примере, посредством миллиметровой волны.
Термин "сравнительно малое расстояние" означает меньшее расстояние, чем расстояние между устройствами связи в полевых условиях или во внешнем пространстве, используемыми для радиовещания или обычной беспроводной связи, и диапазон передачи данных может представлять собой диапазон, который может быть определен как замкнутое пространство. Термин "замкнутое пространство" означает пространство в том состоянии, при котором утечки электрической волны изнутри этого пространства вовне этого пространства малы, и поступление или проникновение электрической волны извне этого пространства или внутрь этого пространства малы. Как правило, термин "замкнутое пространство" означает состояние, при котором все пространство огорожено корпусом или кожухом, имеющим экранирующий эффект в отношении радиоволны.
Эта беспроводная передача данных может, например, представлять собой связь между платами в корпусе одного электронного аппарата, связь между микросхемами на одной и той же плате и связь между устройствами, при которой множество электронных устройств объединены как в случае, при котором один электронный аппарат установлен на другой электронный аппарат.
Хотя "объединение", описанное выше, обычно означает состояние, при котором оба этих электронных аппарата полностью контактируют друг с другом скрепленные между собой, оно может представлять собой состояние, при котором диапазон передачи между обоими этими электронными аппаратами может быть, по существу, определен как замкнутое пространство. Также это состояние включает в себя случай, при котором оба этих электронных аппарата расположены в заданном положении в состоянии на достаточном удалении друг от друга, то есть на сравнительно малом расстоянии, таком как, например, в пределах от нескольких сантиметров до десяти и нескольких сантиметров, и можно считать, что эти электронные аппараты, по существу, объединены друг с другом. Короче говоря, объединение означает любое состояние, при котором радиоволна просачивается изнутри вовне пространства, которое сформировано из обоих электронных аппаратов и в котором может распространяться электрическая волна, в малой степени, и, наоборот, электрическая волна извне этого пространства в малой степени поступает или проникает к внутренней части пространства или в нее.
Передача сигналов в корпусе одного электронного аппарата в дальнейшем упоминается как внутрикорпусная передача сигналов, а передача сигналов в состоянии, в котором объединено (включая и "по существу объединено" - в нижеследующем описании) множество электронных аппаратов, в дальнейшем именуется как межаппаратная передача сигналов. В случае внутрикорпусной передачи сигналов устройство связи или модуль связи или передатчик на передающей стороне и устройстве связи или модуль связи или приемник на принимающей стороне размещены в одном и том же корпусе, и система беспроводной передачи данных, соответствующая варианту реализации изобретения, в которой тракт беспроводной передачи сигнала сформирован между модулями связи или передатчиком и приемником, представляет собой сам электронный аппарат. С другой стороны, в случае межаппаратной передачи сигналов устройство связи или модуль связи или передатчик на передающей стороне и устройство связи или модуль связи или приемник на принимающей стороне размещены в отдельных корпусах электронных аппаратов, которые отличны друг от друга. Кроме того, когда оба электронных устройства расположены и объединены в заданных положениях, между модулями связи или передатчиками и приемниками в обоих электронных аппаратах образуются тракты беспроводной передачи сигналов, так что создана система беспроводной передачи данных, соответствующая настоящему варианту реализации изобретения.
В устройствах связи, предусмотренных по тракту передачи сигналов миллиметровых волн, передатчик и приемник расположены в спаренной и сопряженной взаимосвязи друг с другом. Передача сигналов между одним устройством связи и другим устройством связи может осуществляться однонаправленно, то есть в одном направлении, или может осуществляться двунаправленно. Например, в случае, при котором первый модуль связи функционирует в качестве устройстве на передающей стороне, а второй модуль связи функционирует в качестве устройства на принимающей стороне, передатчик располагается в первом модуле связи, а приемник располагается во втором модуле связи. В случае, при котором второй модуль связи функционирует в качестве устройства на передающей стороне, а первый модуль связи функционирует в качестве устройства на принимающей стороне, передатчик располагается во втором модуле связи, а приемник располагается в первом модуле связи.
Передатчик включает в себя, например, генератор сигнала на передающей стороне для осуществления обработки сигналов для того, чтобы сигнал предмета передачи сгенерировал сигнал миллиметровой волны, то есть преобразователь сигналов для преобразования электрического сигнала предмета передачи в сигнал миллиметровой волны, и соединитель для сигналов на передающей стороне для соединения сигнала миллиметровой волны, сгенерированного генератором сигналов на передающей стороне, с трактом передачи или трактом передачи сигналов миллиметровых волн, чтобы передавать сигнал миллиметровой волны. Предпочтительно, чтобы генератор сигналов на передающей стороне был предусмотрен объединенным с функциональным модулем для генерирования сигнала предмета передачи.
Например, генератор сигналов на передающей стороне включает в себя схему модуляции, и эта схема модуляции модулирует сигнал предмета передачи. Генератор сигналов на передающей стороне осуществляет преобразование частоты для сигнала, модулированного схемой модуляции, таким образом, чтобы сгенерировать сигнал миллиметровой волны. Как правило, представляется вполне возможным преобразовывать сигнал предмета передачи непосредственно в сигнал миллиметровой волны. Соединитель для сигналов на передающей стороне подает сигнал миллиметровой волны, сгенерированный генератором сигналов на передающей стороне, в тракт передачи сигналов миллиметровых волн.
С другой стороны, приемник включает в себя, например, соединитель для сигналов на принимающей стороне для приема сигнала миллиметровой волны, переданного ему через тракт передачи сигналов миллиметровых волн, и генератор сигналов на принимающей стороне для осуществления обработки сигнала для сигнала миллиметровой волны или входного сигнала, принятого соединителем для сигналов на принимающей стороне, для того чтобы сгенерировать обычный электрический сигнал, который является сигналом предмета передачи, то есть преобразователь сигналов для преобразования сигнала миллиметровой волны в электрический сигнал предмета передачи. Предпочтительно, чтобы генератор сигналов на принимающей стороне был предусмотрен объединенным с функциональным модулем для приема сигнала предмета передачи. Например, генератор сигналов на принимающей стороне включает в себя схему демодуляции и осуществляет преобразование частоты для сигнала миллиметровой волны для того, чтобы сгенерировать выходной сигнал. Затем, схема демодуляции демодулирует выходной сигнал для того, чтобы сгенерировать сигнал предмета передачи. Как правило, представляется вполне возможным преобразовывать сигнал миллиметровой волны непосредственно в сигнал предмета передачи.
В частности, когда пытаются реализовать сопряжение сигнально, сигнал предмета передачи передается бесконтактным и бескабельным способом с использованием сигнала миллиметровой волны, то есть не передается с использованием электрической проводной линии. Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, передача сигналов, в частности, передача сигнала изображения, для которого требуется высокоскоростная и большая по объему передача данных, или высокоскоростного синхронизирующего сигнала или тому подобного осуществлялась с использованием сигнала миллиметровой волны. В частности, в настоящем варианте реализации изобретения передача сигналов, осуществлявшаяся в прошлом по электрической проводной линии, осуществляется с использованием сигнала миллиметровой волны. При осуществлении передачи сигналов с использованием диапазона миллиметровых волн можно реализовать высокоскоростную передачу сигналов со скоростью порядка Гбит/с и расстояние, на котором сказывается влияние сигнала миллиметровой волны, легко может быть ограничено, и также получен результат, проистекающий из только что описанного признака.
При этом соединители для сигналов могут быть сконфигурированы таким образом, чтобы первый модуль связи и второй модуль связи могли передавать сигнал миллиметровой волны через тракт передачи сигналов миллиметровых волн. Например, соединители для сигналов могут в индивидуальном порядке включать в себя, например, антенную конструкцию или антенный соединитель или могут быть сконфигурированы таким образом, чтобы соединение для сигнала осуществлялось без введения в состав этих соединителей антенной конструкции.
Хотя "тракт передачи сигналов миллиметровых волн, предназначенный для передачи сигнала миллиметровой волны" может быть образован из воздуха, то есть свободного пространства, предпочтительно, чтобы тракт передачи сигналов миллиметровых волн включал в себя конструкцию для передачи сигнала миллиметровой волны при одновременном удержании сигнала миллиметровой волны в тракте передачи. Если явным образом используется только что описанный признак, то компоновка тракта передачи сигнала миллиметровой волны может быть определена произвольным образом, например, подобно электрической проводной линии.
Хотя в качестве такого рода конструкции, удерживающей миллиметровую волну, или конструкции, удерживающей беспроводный сигнал, которые описаны выше, обычно рассматривается, например, конструкция волноводной трубки, настоящее изобретение этим не ограничено. Например, можно применить конструкцию, образованную из диэлектрического материала, способного к передаче сигнала миллиметровой волны, в дальнейшем именуемую диэлектрическим трактом передачи или диэлектрическим трактом передачи миллиметровой волны, или полый волновод, который образует тракт передачи и в котором экранирующий материал для подавления внешнего излучения сигнала миллиметровой волны предусматривается таким образом, чтобы окружать тракт передачи, а внутренняя часть экранирующего материала является пустой. Благодаря приданию диэлектрическому материалу или экранирующему материалу гибкости можно реализовать разводку тракта передачи сигналов миллиметровых волн.
Кстати, в случае воздушного пространства, именуемого свободным пространством, каждый из соединителей сигналов включает в себя антенную конструкцию, так что через эту антенную конструкцию осуществляется передача сигналов в пространстве малой дальности. С другой стороны, в случае, при котором используется устройство, выполненное из диэлектрического материала, хотя антенная конструкция и может применяться, это не является необходимым.
Ниже подробно описывается механизм, предусмотренный в системе (1 X) беспроводной передачи данных, соответствующей настоящему варианту реализации изобретения. Следует отметить, что, хотя нижеследующее описание приводится для примера, в котором функциональные элементы сформированы на полупроводниковой интегральной схеме или микросхеме, это не является необходимым.
Полупроводниковая микросхема (103), которая может осуществлять связь миллиметровыми волнами, предусматривается в первом устройстве (100 X) связи, и полупроводниковая микросхема (203), которая может осуществлять связь миллиметровыми волнами, предусматривается также и во втором устройстве (200 X) связи.
В настоящем варианте реализации изобретения только сигналы, которые требуется передавать с высокой скоростью и в большом количестве, подвергаются передаче в диапазоне миллиметровых волн, а другие сигналы, которые могут быть переданы с низкой скоростью и в малом количестве или которые могут рассматриваться как постоянный ток, такой как электропитание, не подвергаются преобразованию в сигнал миллиметровой волны. Сигналы, которые не подвергаются преобразованию в сигнал миллиметровой волны, включая электропитание, передаются между платами с использованием механизма, аналогичного традиционному механизму. Исходные электрические сигналы предмета передачи перед преобразованием в миллиметровые волны в дальнейшем все вместе именуются как основополосные сигналы.
[Первое устройство связи]
Первое устройство (100 X) связи включает в себя плату (102), полупроводниковую микросхему (103), установленную на плате (102) и способную к осуществлению связи в диапазоне миллиметровых волн, и соединитель (108) тракта передачи, установленный на плате (102). Полупроводниковая микросхема (103) представляет собой системную БИС (большую интегральную схему), при этом функциональный модуль (104) большой интегральной схемы и модуль (107) генерирования сигналов, который представляет собой модуль генерирования сигналов миллиметровых волн, объединены. Хотя это не показано на чертеже, функциональный модуль (104) большой интегральной схемы и модуль (107) генерирования сигналов могут быть сконфигурированы иначе, так, чтобы они не были объединены. Поскольку в случае, при котором функциональный модуль (104) большой интегральной схемы и модуль (107) генерирования сигналов выполнены как отдельные модули, вполне может возникнуть проблема, проистекающая из передачи сигнала посредством электрической проводной линии для передачи сигналов между ними, то предпочтительно, чтобы они были выполнены как единый объединенный модуль. В случае, при котором они выполнены как отдельные модули, предпочтительно, чтобы эти две микросхемы: функционального модуля (104) большой интегральной схемы и модуля (107) генерирования сигналов, были расположены на близком расстоянии для того, чтобы минимизировать длину провода, чтобы, таким образом, минимизировать возможное плохое воздействие.
Модуль (107) генерирования сигналов и соединитель (108) тракта передачи сконфигурированы таким образом, чтобы иметь двунаправленность данных. Для этой цели модуль (107) генерирования сигналов включает в себя модуль генерирования сигналов на передающей стороне и модуль генерирования сигналов на принимающей стороне. Хотя такие соединители (108) трактов передачи могут быть предусмотрены отдельно для передающей стороны и принимающей стороны, здесь как для передачи, так и для приема используется единый соединитель (108) тракта передачи.
Следует отметить, что здесь "двунаправленная связь" представляет собой двунаправленную передачу по единой "жиле", при которой используется один канал или "жила" тракта (9) передачи сигналов миллиметровых волн, которая представляет собой канал передачи миллиметровых волн. Для реализации этого применяется полудуплексная система, в которой применяется мультиплексирование с разделением времени (TDD - мультиплексирование), мультиплексирование с частотным разделением каналов (FDD - мультиплексирование: смотри фиг. с 2А по 2С) и так далее.
В случае мультиплексирования с разделением времени, поскольку разделение передачи и приема осуществляется с разделением по времени, то "одновременность двунаправленной связи," то есть ""одножильная" одновременная двунаправленная передача", при которой передача сигналов от первого устройства (100 X) связи второму устройству (200 X) связи и передача сигналов от второго устройства (200 X) связи первому устройству (100 X) связи осуществляется одновременно, не реализуется. "Одножильная" одновременная двунаправленная передача реализуется при мультиплексировании с частотным разделением каналов. Однако, поскольку при мультиплексировании с частотным разделением каналов, как это видно из фиг.2А, для передачи и приема используются различные частоты, то необходимо увеличивать ширину полосы пропускания тракта (9) передачи сигналов миллиметровых волн.
Полупроводниковая микросхема (103) может не устанавливаться непосредственно на плату (102), но может быть выполнена как полупроводниковый пакет, в котором полупроводниковая микросхема (103) устанавливается на промежуточную плату и запрессовывается с использованием смолы, такой как эпоксидная смола, и в таком виде устанавливается на плату (102). В частности, эта промежуточная плата используется в качестве монтажной платы для микросхем, и полупроводниковая микросхема (103) предусматривается на этой промежуточной плате. Промежуточная плата может быть выполнена с использованием листового элемента, имеющего относительную диэлектрическую проницаемость в пределах фиксированного диапазона, такого как диапазон приблизительно от двух до десяти, и выполнена, например, из сочетания термически упрочненной смолы и медной фольги.
Полупроводниковая микросхема (103) соединена с соединителями (108) тракта передачи. Каждый соединитель (108) тракта передачи сформирован из антенной конструкции, включающей в себя, например, модуль соединения с антенной, антенный вход, микрополосковую линию, антенну и так далее. Следует отметить, что имеется также возможность применить технологию формирования антенны непосредственно на микросхеме таким образом, чтобы соединители (108) тракта передачи также были включены в состав полупроводниковой микросхемы (103).
Функциональный модуль (104) большой интегральной схемы осуществляет управление основными прикладными процессами первого устройства (100 X) связи и включает в себя, например, схему для обработки различных сигналов, подлежащих передаче противоположной стороне, и схему для обработки различных сигналов, принимаемых от противоположной стороны.
Модуль (107) генерирования сигналов или модуль преобразования электрических сигналов преобразует сигнал, поступающий из функционального модуля (104) большой интегральной схемы, в сигнал миллиметровой волны и осуществляет для сигнала миллиметровой волны управление передачей сигнала через тракт (9) передачи сигналов миллиметровых волн.
В частности, модуль (107) генерирования сигналов включает в себя модуль (110) генерирования сигналов на передающей стороне и модуль (120) генерирования сигналов на принимающей стороне. Модуль (110) генерирования сигналов на передающей стороне и соединитель (108) тракта передачи взаимодействуют друг с другом таким образом, чтобы образовать передающий модуль, то есть модуль связи на передающей стороне. Между тем, модуль (120) генерирования сигналов на принимающей стороне и соединитель (108) тракта передачи взаимодействуют друг с другом таким образом, чтобы образовать принимающий модуль, то есть модуль связи на принимающей стороне.
Модуль (110) генерирования сигналов на передающей стороне включает в себя процессор (113) мультиплексирования, преобразователь (114) параллельного кода в последовательный, модулятор (115), преобразователь (116) частоты и усилитель (117) для того, чтобы осуществлять для входного сигнала обработку сигнала с целью генерирования сигнала миллиметровой волны. Следует отметить, что модулятор (115) и преобразователь (116) частоты могут быть выполнены как единое целое, как так называемый модуль прямого типа преобразования.
Модуль (120) генерирования сигналов на принимающей стороне включает в себя усилитель (124), преобразователь (125) частоты, демодулятор (126) и преобразователь (127) последовательного кода в параллельный и модуль (128) обработки объединенного сигнала для того, чтобы осуществлять обработку сигнала для электрического сигнала миллиметровой волны, принимаемого соединителем (108) тракта передачи, с целью генерирования выходного сигнала. Преобразователь (125) частоты и демодулятор (126) могут быть выполнены как так называемый модуль прямого типа преобразования.
Преобразователь (114) параллельного кода в последовательный и преобразователь (127) последовательного кода в параллельный предусматриваются там, где не применяется настоящая конфигурация, для спецификаций параллельного сопряжения там, где используется множество сигналов для параллельной передачи, но не требуются для спецификаций последовательного сопряжения.
Процессор (113) мультиплексирования осуществляет в случае, при котором сигналы от функционального модуля (104) большой интегральной схемы включают в себя множество видов, то есть N1, сигналов, которые составляют предмет связи в диапазоне миллиметровых волн, процесс мультиплексирования, такой как мультиплексирование с разделением времени, мультиплексирования с частотным разделением каналов или мультиплексирования с кодовым разделением каналов, для того чтобы объединить это множество видов сигналов в сигнал одного канала. Например, процессор (113) мультиплексирования объединяет, например, множество видов сигналов, для которых требуется высокоскоростная передача данных и/или передача больших объемов данных, в сигнал одного канала как предмет передачи посредством миллиметровой волны.
При мультиплексировании с разделением времени или мультиплексировании с кодовым разделением каналов процессор (113) мультиплексирования предусматривается на стадии, предшествующей преобразователю (114) параллельного кода в последовательный и может объединять сигналы от множества каналов в сигнал одного канала и подавать сигнал одного канала преобразователю (114) параллельного кода в последовательный. В случае мультиплексирования с разделением времени следует предусмотреть переключатель, который разграничивает множество видов сигналов _@ (где @ составляет от 1 до N1) точно по времени и подает полученные в результате сигналы преобразователю (114) параллельного кода в последовательный. На стороне второго устройства (200 X) связи, корреспондируя процессору (113) мультиплексирования, предусматривается модуль (228) обработки объединенного сигнала, предназначенный для обратного преобразования объединенного сигнала одного канала в сигналы N1 каналов.
С другой стороны, в случае мультиплексирования с частотным разделением каналов необходимо модулировать множество видов сигналов посредством индивидуально отличающихся несущих частот для того, чтобы преобразовать эти сигналы в сигналы частот в пределах различных частотных диапазонов F_@ для того, чтобы генерировать сигналы миллиметровых волн и передавать сигналы миллиметровых волн, для которых используются индивидуально различные несущие частоты, в одном и том же направлении или в противоположных направлениях. Для этой цели, например, в случае, при котором необходимо передавать сигналы в одном направлении, как это видно на фиг.2В, для каждого множества видов сигналов _@ должны быть предусмотрены преобразователь (114) параллельного кода в последовательный 114, модулятор (115), преобразователь (116) частоты и усилитель (117), и на стадии, следующей за усилителем (117), должен быть предусмотрен, в качестве процессора (113) мультиплексирования, суммирующий процессор или смеситель сигналов. Затем электрические сигналы миллиметровых волн в частотном диапазоне F_1+…+F_N1 после процесса мультиплексирования с частотным разделением каналов должны быть поданы соединителю (108) тракта передачи. В качестве суммирующего процессора может быть использован соединитель, где сигналы миллиметровых волн, которые используют индивидуально различные несущие частоты, передаются в одном и том же направлении, как это видно на фиг.2В. Хотя это и не показано на чертеже, усилитель (117) может быть расположен на стадии, следующей за процессором (113) мультиплексирования, то есть на стороне соединителя (108) тракта передачи, таким образом, чтобы объединять сигналы в один сигнал.
Как можно понять из фиг.2В, в ходе мультиплексирования с частотным разделением каналов, при котором сигналы множества каналов объединяются посредством мультиплексирования с частотным разделением каналов в сигнал одного канала, необходимо увеличивать ширину полосы пропускания. В случае, при котором, как показано на фиг.2С, как объединение сигналов множества каналов в сигнал одного канала посредством мультиплексирования с частотным разделением каналов, так и полный дуплексный способ, который использует различные частоты для передачи, которая в примере, проиллюстрированном на фиг.2В, представляет собой канал, идущий со стороны модуля (110) генерирования сигналов на передающей стороне в сторону модуля (220) генерирования сигналов на принимающей стороне, и приема, который в примере, проиллюстрированном на фиг.2В, представляет собой канал, идущий со стороны модуля (210) генерирования сигналов на передающей стороне в сторону модуля (120) генерирования сигналов на принимающей стороне, используются совместно, необходимо еще более увеличивать ширину полосы пропускания.
Преобразователь (114) параллельного кода в последовательный преобразует параллельно передаваемые сигналы в сигнал последовательно передаваемых данных и подает этот сигнал последовательно передаваемых данных модулятору (115). Модулятор (115) модулирует сигнал предмета передачи и подает модулированный сигнал предмета передачи преобразователю (116) частоты. Модулятор (115) может, в своей основе, относиться к типу, в котором сигналом предмета передачи модулируется, по меньшей мере,в один параметр из числа: амплитуды, частоты и фазы, или может модулироваться в произвольном сочетании этих параметров.
Например, в случае аналоговой модуляции могут использоваться, например, амплитудная модуляция (AM - модуляция) и векторная модуляция. В качестве векторной модуляции могут использоваться частотная модуляция (FM-модуляция) и фазовая модуляция (РМ - модуляция). В случае цифровой модуляции могут использоваться, например, амплитудная манипуляция (ASK-манипуляция), частотная манипуляция (FSK-манипуляция), фазовая манипуляция (PSK манипуляция) и амплитудно-фазовая манипуляция (APSK-манипуляция), которая модулирует амплитуду и фазу. Представителем амплитудно-фазовой модуляции является квадратурная амплитудная модуляция (QAM - модуляция).
Преобразователь (116) частоты преобразует сигнал предмета передачи после модуляции модулятором (115) для того, чтобы сгенерировать электрический сигнал миллиметровой волны, и подает этот электрический сигнал миллиметровой волны усилителю (117). Электрический сигнал миллиметровой волны представляет собой электрический сигнал, имеющий частоту, по существу, в пределах диапазона от 30 ГГц до 300 ГГц. Причина, по которой используется выражение "по существу", заключается в том, что эта частота может быть любой частотой, при которой достигается эффект связи посредством миллиметровых волн, и нижняя граница не ограничена 30 гигагерцами, в то время как верхняя граница не ограничена 300 гигагерцами.
При том, что преобразователь (116) частоты может принимать различные схемные конфигурации, он, например, может иметь конфигурацию, включающую в себя схему смешения частот, то есть смесительную схему, и локальный колебательный контур. Локальный колебательный контур генерирует несущую, используемую для модуляции, то есть сигнал несущей частоты или опорную несущую. Схема смешения частот умножает несущую в диапазоне миллиметровых волн, сгенерированную локальным колебательным контуром, на сигнал, поступающий от преобразователя (114) параллельного кода в последовательный (или модулирует эту несущую этим сигналом) для того, чтобы сгенерировать сигнал модуляции в диапазоне миллиметровых волн и подает этот сигнал модуляции усилителю (117).
Усилитель (117) усиливает электрический сигнал миллиметровой волны после преобразования частоты и подает усиленный электрический сигнал соединителю (108) тракта передачи. Усилитель (117) соединен с двунаправленным соединителем (108) тракта передачи через антенный вход, не показанный на чертеже.
Соединитель (108) тракта передачи передает сигнал миллиметровой волны, сгенерированный модулем (110) генерирования сигналов на передающей стороне, в тракт (9) передачи сигналов миллиметровых волн и принимает сигнал миллиметровой волны из тракта (9) передачи сигналов миллиметровых волн и выводит принимаемый сигнал миллиметровой волны в модуль (120) генерирования сигналов на принимающей стороне.
Соединитель (108) тракта передачи образован из модуля соединения с антенной. Модуль соединения с антенной составляет пример или часть соединителя (108) тракта передачи или модуля соединения для сигналов. Модуль соединения с антенной, в узком смысле, представляет собой блок, который соединяет электронную схему на полупроводниковой микросхеме и антенну, расположенную внутри или снаружи этой микросхемы, а, в широком смысле, представляет собой блок, который соединяет в отношении сигнала полупроводниковую микросхему и тракт (9) передачи сигналов миллиметровых волн. Например, модуль соединения с антенной включает в себя, по меньшей мере, антенную конструкцию. Кроме того, в случае, при котором к передаче и приему применяется мультиплексирование с разделением времени, в соединителе (108) тракта передачи предусматривается модуль переключения антенны, то есть модуль разделения использования антенны (между передачей и приемом).
Антенная конструкция является конструкцией в модуле соединения с трактом (9) передачи сигналов миллиметровых волн и может представлять собой любую конструкцию, если только она соединяет электрический сигнал в диапазоне миллиметровых волн с трактом (9) передачи сигналов миллиметровых волн, но не обозначает саму антенну. Например, антенная конструкция сконфигурирована включающей в себя антенный вход, микрополосковую линию и антенну. В случае, при котором модуль переключения антенны выполнен в той же самой микросхеме, соединитель (108) тракта передачи образуют антенный вход, за исключением модуля переключения антенны, и микрополосковая линия.
Антенна на передающей стороне излучает в тракт (9) передачи сигналов миллиметровых волн электромагнитную волну, основанную на сигнале миллиметровой волны. Тем временем, антенна на принимающей стороне принимает электромагнитную волну, представляющую собой миллиметровую волну из тракта (9) передачи сигналов миллиметровых волн. Микрополосковая линия соединяет между собой антенный вход и антенну и передает сигнал миллиметровой волны на передающей стороне от антенного входа к антенне, но на принимающей стороне передает сигнал миллиметровой волны от антенны к антенному входу.
Модуль переключения антенны используется в случае, при котором антенна используется совместно для передачи и приема. Например, когда сигнал, представляющий собой сигнал миллиметровой волны, подлежит передаче в сторону второго устройства (200 X) связи, являющуюся противоположной стороной, модуль переключения антенны соединяет антенну с модулем (110) генерирования сигналов на передающей стороне. С другой стороны, когда подлежит приему сигнал миллиметровой волны от второго устройства (200 X) связи, которое является противоположной стороной, модуль переключения антенны соединяет антенну с модулем (120) генерирования сигналов на принимающей стороне. Хотя модуль переключения антенны предусматривается отдельно от полупроводниковой микросхемы (103) на плате (102), место расположения модуля переключения антенны этим не ограничено, но в ином случае модуль переключения антенны может быть предусмотрен в полупроводниковой микросхеме (103). В случае, при котором антенны для передачи и приема предусматриваются отдельно друг друга, модуль переключения антенны может отсутствовать.
Представляется возможной идея, чтобы тракт (9) передачи сигналов миллиметровых волн, который представляет собой тракт распространения миллиметровой волны, был сконфигурирован, например, как тракт передачи в свободном пространстве таким образом, чтобы миллиметровая волна распространялась, например, в пространстве в корпусе. Или предпочтительно, чтобы тракт (9) передачи сигналов миллиметровых волн был образован из волноводной конструкции волноводной трубки, тракта передачи, диэлектрической линии или внутренней части диэлектрического элемента таким образом, чтобы она имела свойство эффективно передавать электромагнитные волны в диапазоне миллиметровых волн. Например, может быть принят такой диэлектрический тракт (9А) передачи, который сконфигурирован включающим в себя диэлектрический материал, имеющий относительную диэлектрическую постоянную в пределах некоторого фиксированного диапазона и тангенса угла диэлектрических потерь в пределах некоторого фиксированного диапазона. Например, если диэлектрический материал заполняет весь корпус, то между соединителем (108) тракта передачи и соединителем (208) тракта передачи располагаются не тракты передачи в свободном пространстве, но диэлектрические тракты (9А) передачи. Или диэлектрический тракт (9А) передачи может быть сконфигурирован иным образом путем соединения антенны соединителя (108) тракта передачи и антенны соединителя (208) тракта передачи друг с другом посредством диэлектрической линии, которая представляет собой линейный элемент, выполненный из диэлектрического материала и имеющий некоторый диаметр.
"Фиксированный диапазон" может быть любым диапазоном относительной диэлектрической постоянной или тангенса угла диэлектрических потерь (диэлектрического материала), в пределах которого может быть достигнут эффект настоящего варианта реализации изобретения, и относительная диэлектрическая постоянная или тангенс угла диэлектрических потерь могут иметь значение, определенное заранее в пределах этого диапазона. Короче говоря, диэлектрический материал может быть любым материалом, который может передавать миллиметровую волну и имеет характеристику, при которой может быть достигнут эффект настоящего варианта реализации изобретения. Поскольку эффект настоящего варианта реализации изобретения не зависит только от самого диэлектрического материала, но связан также с длиной тракта передачи или частотой миллиметровой волны, то относительная диэлектрическая постоянная или тангенс угла диэлектрических потерь не обязательно могут быть определены точно. Однако в качестве примера они могут быть определены следующим способом.
Для того чтобы позволить сигналу миллиметровой волны быть переданным с высокой скоростью в диэлектрическом тракте (9А) передачи, предпочтительно, чтобы относительная диэлектрическая постоянная диэлектрического материала составляла приблизительно от 2 до 10, и более предпочтительно - приблизительно от 3 до 6, и предпочтительно, чтобы тангенс угла диэлектрических потерь диэлектрического материала составлял от 0,00001 до 0,01, более предпочтительно - приблизительно от 0,00001 до 0,001. В качестве диэлектрического материала, который удовлетворяет таким условиям, как приведены выше, можно использовать материалы на основе акриловой смолы, на основе уретановой смолы, на основе эпоксидной смолы, на силиконовой основе, на полиимидной основе и на цианакрилатной основе. Если не указано иное, то в настоящем варианте реализации изобретения применяются аналогичным образом такие диапазоны относительной диэлектрической постоянной и тангенса угла диэлектрических потерь диэлектрического материала, как приведены выше.
Модуль (120) генерирования сигналов на принимающей стороне соединен с соединителем (108) тракта передачи. Усилитель (124) на принимающей стороне соединен с соединителем (108) тракта передачи и усиливает электрический сигнал миллиметровой волны после того, как она принята антенной, и подает усиленный электрический сигнал преобразователю (125) частоты. Преобразователь (125) частоты осуществляет частотное преобразование усиленного электрического сигнала миллиметровой волны, и подает преобразованный по частоте сигнал демодулятору (126). Демодулятор (126) демодулирует преобразованный по частоте сигнал для того, чтобы получить основополосный сигнал и подает основополосный сигнал преобразователю (127) последовательного кода в параллельный.
Преобразователь (127) последовательного кода в параллельный преобразует последовательно принятые данные в параллельно передаваемые выходные данные и подает параллельно передаваемые выходные данные функциональному модулю (104) большой интегральной схемы.
Модуль (128) обработки объединенного сигнала соответствует процессору (213) мультиплексирования, относящемуся к модулю (210) генерирования сигналов на передающей стороне. Например, в случае, при котором сигналы от функционального модуля (204) большой интегральной схемы включают в себя множество видов, то есть N2, которое может быть равным или отличным от N1, сигналов, которые составляют предмет связи в диапазоне миллиметровых волн, процессор (213) мультиплексирования осуществляет мультиплексную обработку, такую как мультиплексирование с разделением времени, мультиплексирование с частотным разделением каналов или мультиплексирование с кодовым разделением каналов, для того чтобы объединить множество видов сигналов в сигнал одного канала аналогично процессору (113) мультиплексирования. Когда такой сигнал, как только что описан, принят от второго устройства (200 X) связи, модуль (128) обработки объединенного сигнала разлагает, например, объединенный сигнал одного канала на множество видов сигналов _@ (где @ составляет от 1 до N2), аналогично модулю (128) обработки объединенного сигнала, соответствующему процессору (113) мультиплексирования. Например, модуль (128) обработки объединенного сигнала разлагает объединенный сигнал одного канала на N2 сигналов данных и подает N2 сигналов данных функциональному модулю (104) большой интегральной схемы.
Следует отметить, что в случае, при котором сигналы от функционального модуля (204) большой интегральной схемы включают в себя множество видов, то есть N2, сигналов, которые составляют предмет связи в диапазоне миллиметровых волн, сигналы иногда объединяются в сигнал одного канала посредством мультиплексирования с частотным разделением каналов, выполняемого модулем (210) генерирования сигналов на передающей стороне во втором устройстве (200 X) связи. В этом случае электрические сигналы миллиметровых волн в частотном диапазоне F_1+…+F_N2 должны приниматься и обрабатываться индивидуальным образом для каждого частотного диапазона F_@. Следовательно, усилитель (124), преобразователь (125) частоты, демодулятор (126) и преобразователь (127) последовательного кода в параллельный должны быть предусмотрены для каждого из множественных видов сигналов _@, в то время как на стадии, предшествующей усилителю (124) в качестве модуля (128) обработки объединенного сигнала, предусматривается частотный разделитель (смотри фиг.2В). Затем электрические сигналы миллиметровых волн частотных диапазонов F_@ после разделения должны быть поданы в каналы соответствующих частотных диапазонов F_@. В качестве частотного разделителя в случае, при котором необходимо разделять друг от друга мультиплексированные сигналы миллиметровых волн различных несущих частот, объединенные как сигнал одного канала, как это видно на фиг.2В, следует использовать так называемый распределитель. Хотя это и не показано на чертеже, усилитель (124) может быть расположен на стадии, предшествующей модулю (128) обработки объединенного сигнала, то есть на стороне соединителя (208) тракта передачи, таким образом, чтобы модулем (128) обработки объединенного сигнала объединялись усиленные сигналы.
Следует отметить, что, в то время как, в форме использования способа мультиплексирования с частотным разделением каналов, проиллюстрированного на фиг.2В, используется множество комплектов передатчика и приемника таким образом, что различные несущие частоты используются для различных комплектов для того, чтобы осуществлять передачу в одном и том же направлении, то есть от первого устройства (100 X) связи ко второму устройству (200 X) связи, форма использования способа мультиплексирования с частотным разделением каналов этим не ограничивается. Например, способ мультиплексирования с частотным разделением каналов может использоваться для полной дуплексной двунаправленной связи, при которой первая несущая частота используется комплектом модуля (110) генерирования сигналов на передающей стороне, относящегося к первому устройству (100 X) связи, и модуля (220) генерирования сигналов на принимающей стороне, относящегося ко второму устройству (200 X) связи, в то время как вторая несущая частота используется другим комплектом модуля (120) генерирования сигналов на принимающей стороне, относящегося к первому устройству связи (100 X), и модуля (210) генерирования сигналов на передающей стороне, относящегося ко второму устройству (200 X) связи, таким образом, что эти два комплекта выполняют передачу сигналов в одно и то же время в направлениях, противоположных друг другу. В этом случае для модуля переключения антенны в каждом из соединителей (108) и (208) тракта передачи, показанных на фиг.1, должен использоваться циркулятор, который позволяет одновременную передачу сигналов в противоположных направлениях.
Кроме того, можно использовать большее количество комплектов передатчика и приемника таким образом, чтобы различные несущие частоты использовались различными комплектами для осуществления передачи сигналов в одном и том же направлении и в противоположных направлениях в сочетании. В этом случае в соединителях (108) и (208) тракта передачи должен использоваться циркулятор, в то время как на фиг.2В используются процессоры (113) и (213) мультиплексирования и модули (128) и (228) обработки объединенного сигнала.
Также возможной идеей представляется использование конфигурации системы, которая включает в себя сочетание различных способов мультиплексирования таким образом, что, например, к некоторому каналу или каналам применяется мультиплексирование с разделением времени, в то время как к некоторому другому каналу или каналам применяется мультиплексирование с частотным разделением каналов.
В случае, при котором полупроводниковая микросхема (103) сконфигурирована таким образом, как это описано выше, входные сигналы подвергаются преобразованию из параллельно передаваемых в последовательно передаваемые, и получающийся в результате последовательно передаваемый сигнал передается полупроводниковой микросхеме (203). Тем временем, сигнал приема со стороны полупроводниковой микросхемы (203) подвергается преобразованию из последовательно передаваемого в параллельно передаваемый. Следовательно, количество сигналов предмета преобразования миллиметровых волн снижается.
В случае, при котором передача исходного сигнала между первым устройством (100 X) связи и вторым устройством (200 X) связи представляет собой последовательную передачу, преобразователь (114) параллельного кода в последовательный и преобразователь (127) последовательного кода в параллельный предусматривать не нужно.
[Второе устройство связи]
Хотя второе устройство (200 X) связи описывалось выше, например, в отношении модуля (228) обработки объединенного сигнала во взаимосвязи с процессором (113) мультиплексирования и в отношении процессора (213) мультиплексирования во взаимосвязи с модулем (128) обработки объединенного сигнала, а также в отношении других составляющих, оно имеет, по существу, функциональную конфигурацию, аналогичную функциональной конфигурации первого устройства (100 X) связи. Каждый из функциональных модулей второго устройства (200 X) связи обозначается ссылочной позицией, начинающейся с двухсот, и функциональный модуль, аналогичный модулю из первого устройства (100 X) связи, обозначается ссылочной позицией, включающей в себя цифры в десятках и единицах, одинаковые с этими цифрами из первого устройства (100 X) связи. Модуль передачи сформирован из модуля (210) генерирования сигналов на передающей стороне и соединителя (208) тракта передачи, а модуль приема сформирован из модуля (220) генерирования сигналов на принимающей стороне и соединителя (208) тракта передачи.
Функциональный модуль (204) большой интегральной схемы осуществляет управление основными прикладными процессами второго устройства (200 X) связи и включает в себя, например, схему для обработки различных сигналов, подлежащих передаче противоположной стороне, и другую схему для обработки различных сигналов, принимаемых от противоположной стороны.
[Соединение и функционирование]
Обычно в радиовещании и беспроводной связи используется технология преобразования частоты и передачи входного сигнала. В таких вариантах применения используются сравнительно сложные передатчики, приемники и так далее, которые могут справиться с такими задачами, как: α) на какую дальность может осуществляться связь (задача отношения "сигнал-шум" в отношении теплового шума); β) как справиться с отражением и многолучевым распространением сигнала и γ) как подавлять возмущение и взаимные помехи с другими каналами. В противоположность этому модули (107) и (207) генерирования сигналов, используемые в данной конфигурации, используются в диапазоне миллиметровых волн, который является диапазоном более высоких частот, чем частоты, используемые в сложных передатчиках и приемниках, используемых обычно в радиовещании и беспроводной связи. Таким образом, поскольку длина (λ) волны является малой, то частоты можно с легкостью повторно использовать, и, следовательно, используются генераторы сигналов, подходящие для связи между многими устройствами, расположенными по соседству друг с другом.
В настоящем варианте реализации изобретения передача сигналов осуществляется с использованием диапазона миллиметровых волн, как это описано выше, таким образом, чтобы гибко справляться с высокоскоростной передачей данных и передачей большого количества данных, в отличие от существующего сопряжения сигналов, которое использует электрические проводные линии. Например, предметом связи в диапазоне миллиметровых волн сделаны только сигналы, для которых требуется высокоскоростная передача или передача большого количества данных. В зависимости от конфигурации системы устройства (100 X) и (200 X) связи включают в себя сопряжение посредством существующих электрических проводных линий, то есть сопряжение посредством клеммы и разъема, для сигналов для низкоскоростной передачи или передачи малого количества данных или для электропитания.
Модуль (107) генерирования сигналов осуществляет обработку сигналов для входных сигналов, вводимых из функционального модуля (104) большой интегральной схемы, для того, чтобы сгенерировать сигнал миллиметровой волны. Модуль (107) генерирования сигналов соединен с соединителем (108) тракта передачи трактом передачи, таким как, например, микрополосковая линия, полосковая линия, копланарная линия или щелевая линия, таким образом, чтобы сгенерированный сигнал миллиметровых волны подавался в тракт (9) передачи сигнала миллиметровой волны через соединитель (108) тракта передачи.
Соединитель (108) тракта передачи имеет антенную конструкцию и имеет функцию преобразования сигнала миллиметровой волны, переданного ему, в электромагнитную волну и передачу этой электромагнитной волны. Соединитель (108) тракта передачи соединен с трактом (9) передачи сигналов миллиметровых волн таким образом, что электромагнитная волна, преобразованная соединителем (108) тракта передачи, подается в один концевой участок тракта (9) передачи сигналов миллиметровых волн. С другим концом тракта (9) передачи сигналов миллиметровых волн соединен соединитель (208) тракта передачи на стороне второго устройства (200 X) связи. Поскольку между соединителем (108) тракта передачи, находящимся на стороне первого устройства (100 X) связи, и соединителем (208) тракта передачи, находящимся на стороне второго устройства (200 X) связи, предусматривается тракт (9) передачи сигналов миллиметровых волн, электромагнитная волна в диапазоне миллиметровых волн распространяется в тракт (9) передачи сигналов миллиметровых волн.
С трактом (9) передачи сигналов миллиметровых волн соединен соединитель (208) тракта передачи, находящийся на стороне второго устройства (200 X) связи. Соединитель (208) тракта передачи принимает электромагнитную волну, переданную к другому концу тракта (9) передачи сигналов миллиметровых волн, преобразует эту электромагнитную волну в сигнал миллиметрового диапазона и подает этот сигнал миллиметрового диапазона модулю (207) генерирования сигналов, который является модулем генерирования основополосного сигнала. Модуль (207) генерирования сигналов осуществляет обработку сигнала для преобразованного сигнала миллиметровой волны таким образом, чтобы сгенерировать выходной сигнал, то есть основополосный сигнал, и подает сгенерированный выходной сигнал функциональному модулю (204) большой интегральной схемы.
Хотя в предшествующем описании передача сигналов осуществляется от первого устройства (100 X) связи ко второму устройству (200 X) связи, также аналогичным образом осуществляется передача сигналов от функционального модуля (204) большой интегральной схемы, входящего в состав второго устройства (200 X) связи, к первому устройству (100 X) связи. Таким образом, сигнал миллиметровой волны может передаваться двунаправленно.
При этом система передачи сигнала, которая осуществляет передачу сигналов через электрическую проводную линию, имеет следующие проблемы.
i) Хотя требуется передача большого количества данных и высокоскоростная передача передаваемых данных, имеется ограничение скорости передачи и пропускной способности электрической проводной линии.
ii) Возможной мерой противодействия этому представляется увеличение (для того чтобы справиться с проблемой достижения высокоскоростной передачи передаваемых данных) количества проводных линий для достижения параллельной передачи передаваемых данных при одновременном снижении скорости передачи по одной сигнальной линии. Однако эта мера противодействия увеличивает количество входных и выходных клемм. В результате этого требуется усложнение печатной платы и схемы разводки проводов, увеличение физического размера модуля разъема и электрического сопряжения и так далее. Это усложняет форму упомянутых элементов, приводя в результате к таким проблемам, как ухудшение надежности элемента и увеличение стоимости.
iii) Поскольку ширина полосы пропускания частотного диапазона основополосного сигнала увеличивается вместе с существенным увеличением количества информации киноизображений или компьютерных изображений, еще более ощутимой становится проблема ЭМС (электромагнитной совместимости). Например, в случае, при котором используется электрическая проводная линия, эта проводная линия служит в качестве антенны, и сигнал, соответствующий частоте настройки антенны, страдает от помех. Кроме того, отражение или резонанс, вызванные несоответствием импеданса проводной линии, служат причиной ненужного излучения. Поскольку принимается мера противодействия таким проблемам, то конфигурация электронного аппарата усложняется.
iv) В дополнение к электромагнитной совместимости, если существует отражение, то также проблемой становится ошибка в передаче, вызванная взаимными помехами между символами на принимающей стороне, или ошибка в передаче от скачкообразного возмущения.
В то же время система (1 X) беспроводной передачи данных, соответствующая настоящему варианту реализации изобретения, использует для осуществления передачи сигнала не электрическую проводную линию, а миллиметровую волну. Сигнал, подлежащий передаче от функционального модуля (104) большой интегральной схемы функциональному модулю (204) большой интегральной схемы, преобразуется в сигнал миллиметровой волны, который передается через тракт (9) передачи сигналов миллиметровых волн между соединителями (108) и (208) тракта передачи.
Поскольку передача сигналов миллиметровых волн является беспроводной передачей, то нет необходимости в том, чтобы заботиться о форме проводной линии или положении разъема, и, следовательно, проблема ограничения, накладываемого на компоновку, не возникает слишком часто. Поскольку для сигнала, передача которого изменена на передачу сигнала миллиметровой волной, проводная линия и клемма могут быть опущены, то устраняется проблема электромагнитной совместимости. Вообще говоря, поскольку устройства (100 X) и (200 X) связи не включают в себя никакого другого функционального модуля, который использует частоту диапазона миллиметровых волн, то мера противодействия электромагнитной совместимости может быть осуществлена с легкостью.
По причине того, что передача между первым устройством (100 X) связи и вторым устройством (200 X) связи является беспроводной передачей в состоянии, при котором они помещены близко друг к другу, а, следовательно, представляет собой передачу сигналов между зафиксированными положениями или при известном взаимном расположении, то достигаются нижеследующие преимущества:
1) Легко надлежащим образом спроектировать канал распространения или волноводную конструкцию между передающей стороной и принимающей стороной.
2) Посредством проектирования диэлектрической конструкции соединителей тракта передачи, охватывающей передающую сторону и принимающая сторону вместе с каналом распространения, то есть волноводной конструкции тракта (9) передачи сигналов миллиметровых волн, может быть достигнута хорошая передача с высокой надежностью при передаче в свободном пространстве.
3) Также, поскольку управление контроллером для руководства беспроводной передачей, который в настоящем варианте реализации изобретения соответствует функциональному модулю (104) большой интегральной схемы, не должно осуществляться столь динамически, адаптивно или часто, как оно осуществляется при обычной беспроводной связи, количество служебных сигналов при управлении может быть сокращено по сравнению с обычной радиосвязью. В результате этого можно ожидать миниатюризацию, снижение потребляемой мощности и увеличение скорости.
4) Если при производстве или проектировании беспроводная среда передачи проверяется с целью определения дисперсии и тому подобного для каждого индивидуального изделия, то, учитывая эти данные по дисперсии и тому подобному при осуществлении связи, можно ожидать высококачественную связь.
5) Даже если имеется отражение, поскольку оно является постоянным отражением, влияние этого отражения может быть с легкостью устранено посредством небольшого корректора на принимающей стороне. Также настройка этого корректора может быть осуществлена посредством предварительной настройки или статической регулировки и может быть осуществлена с легкостью.
Кроме того, поскольку используется беспроводная связь в диапазоне миллиметровых волн, в котором длина волны является короткой, то можно ожидать следующие преимущества:
a) Поскольку связь на миллиметровых волнах может обеспечить большую ширину полосы рабочих частот связи, то имеется возможность с легкостью использовать высокую скорость передачи данных.
b) Частота, используемая для передачи, может быть разнесена с частотой для обработки другого основополосного сигнала, и поэтому менее вероятно возникновение взаимных помех по частоте между миллиметровой волной и основополосным сигналом.
c) Поскольку длины волн в диапазоне миллиметровых волн являются короткими, то антенна и волноводная конструкция, которые зависят от длины волны, могут быть сделаны небольшими. В дополнение к этому, поскольку ослабление сигнала на расстоянии является большим, а дифракция мала, то легко осуществить электромагнитное экранирование.
d) В обыкновенной беспроводной связи в полевых условиях на стабильность несущей накладываются жесткие ограничения для того, чтобы предотвратить взаимные помехи и тому подобное. Для того чтобы реализовать несущую, имеющую такую высокую стабильность, используются внешнее звено опорной частоты и схема умножения или фазовой автоматической подстройки частоты (схема фазовой автоматической подстройки частоты) и тому подобное, которые имеют высокую стабильность, и это увеличивает размер схемы. Однако при использовании миллиметровой волны, в частности, в случае, при котором миллиметровая волна используется совместно с передачей сигналов между зафиксированными положениями или при известном взаимном расположении, миллиметровую волну можно с легкостью блокировать и воспрепятствовать ее утечкам наружу. Следовательно, для передачи может использоваться несущая с низкой стабильностью и можно воспрепятствовать увеличению размера схемы. Для того чтобы использовать малую схему на принимающей стороне для демодулирования сигнала, передаваемого посредством несущей, стабильность которой умеренна, предпочтительно принять способ внешней синхронизации. Подробности способа внешней синхронизации приводятся далее.
Хотя в описании настоящего варианта реализации изобретения в качестве примера системы беспроводной передачи данных описана система, которая осуществляет связь в диапазоне миллиметровых волн, диапазон применения этого варианта реализации изобретения не ограничен системой, которая использует для связи диапазон миллиметровых волн. В качестве альтернативы может быть применена связь в частотном диапазоне, более низком, чем диапазон миллиметровых волн, или наоборот, более высоком, чем диапазон миллиметровых волн. Например, может быть применен микроволновый диапазон волн. Однако в случае, при котором для передачи сигналов в пределах корпуса или при передаче сигналов между различными аппаратами принят способ внешней синхронизации и при котором общий колебательный контур, включающий в себя резонансный контур, выполнен на микросхеме с КМОП-структурами (комплементарными структурами металл-оксид-полупроводник), наиболее эффективным считается использование диапазона миллиметровых волн.
<Канал обработки данных связи: модификация>
На фиг. с 3А по 4С показана модифицированная конфигурация системы беспроводной передачи данных, на фиг. с 3А по 3F показан эскиз мультиплексирования с пространственным разделением каналов, применяемого в модифицированных конфигурациях. На фиг. с 4А по 4С показаны надлежащие условия, то есть условия применения "мультиплексирования с пространственным разделением каналов." На фиг.5 показана функциональная конфигурация сопряжения сигналов для модификации системы (1 Y) беспроводной передачи данных.
Система (1 Y) беспроводной передачи данных по настоящему варианту реализации изобретения характеризуется тем, что в нее посредством использования множества спаренных соединителей (108) и (208) передачи включено множество каналов таких трактов (9) передачи сигналов миллиметровых волн. Множественные каналы трактов (9) передачи сигналов миллиметровых волн установлены таким образом, что они не создают пространственные взаимные помехи друг другу или не подвергаются влиянию взаимных помех и могут осуществлять связь, одновременно используя одну и ту же частоту, по множественным каналам для передачи сигналов.
Термин "отсутствуют пространственные взаимные помехи" означает, что сигналы множественных каналов могут передаваться независимо друг от друга. Механизм для этого в дальнейшем именуется как "мультиплексирование с пространственным разделением каналов". В случае, когда для канала передачи данных предусматривается создание множественных каналов, если не применяется пространственное разделение каналов, то необходимо применить мультиплексирование с частотным разделением каналов, так чтобы для различных каналов использовались различные несущие частоты. Однако если применяется мультиплексирование с пространственным разделением каналов, то, даже если используется одна и та же несущая частота, передача данных может быть осуществлена без влияния взаимных помех.
"Мультиплексирование с пространственным разделением каналов" может представлять собой любой способ формирования множества каналов трактов (9) передачи сигналов миллиметровых волн в трехмерном пространстве, в котором может передаваться сигнал миллиметровой волны, который представляет собой электромагнитную волну. В частности, этот способ не ограничен конфигурацией множественных каналов трактов (9) передачи сигналов миллиметровых волн в свободном пространстве. Например, в случае, при котором трехмерное пространство, в котором может передаваться сигнал миллиметровой волны, который представляет собой электромагнитную волну, выполнено из диэлектрического материала, который является объектом, в этом диэлектрическом материале могут быть образованы множественные каналы трактов (9) передачи сигналов миллиметровых волн. Кроме того, каждый из множественных каналов трактов (9) передачи сигналов миллиметровых волн не ограничен свободным пространством, но может иметь форму тракта передачи в диэлектрическом материале, полого волновода или тому подобного.
[Примеры строения тракта передачи сигналов миллиметровых волн для мультиплексирования с пространственным разделением каналов]
На фиг. с 3А по 3F показано несколько примеров строения тракта передачи сигналов миллиметровых волн для мультиплексирования с пространственным разделением каналов. Для того чтобы увеличить количество каналов передачи в случае, при котором мультиплексирование с пространственным разделением каналов не применяется, возможной идеей представляется, например, применение мультиплексирования с частотным разделением каналов для использования несущих частот, различающихся для различных каналов. Однако если применяется мультиплексирование с пространственным разделением каналов, то, даже если используется одна и та же несущая частота, одновременная передача сигналов может осуществляться, не будучи подверженной взаимным помехам.
В частности, "мультиплексирование с пространственным разделением каналов" может быть достигнуто с использованием любой конфигурации, лишь бы в трехмерном пространстве было образовано множество каналов независимых трактов (9) передачи сигналов миллиметровых волн, через которое может передаваться сигнал миллиметровой волны или электромагнитная волна. Таким образом, конфигурация не ограничена конкретной конфигурацией, в которой множество каналов трактов (9В) передачи в свободном пространстве сформировано в свободном пространстве таким образом, чтобы они были разнесены друг от друга на расстояние, при котором не возникают взаимные помехи (смотри фиг.3А).
Например, как показано на фиг.3В, в случае, при котором в свободном пространстве предусматривается множество каналов трактов (9В) передачи в свободном пространстве, между каждыми соседними каналами из числа каналов передачи может быть расположена конструкция для нарушения распространения радиоволны, то есть тело (MX), блокирующее миллиметровые волны, для подавления взаимных помех между каналами передачи. Тело (MX), блокирующее миллиметровые волны, может быть или не быть проводником.
От каждого из множественных каналов трактов (9) передачи сигналов миллиметровых волн не требуется в обязательном порядке быть сконфигурированным как свободное пространство, но вместо этого может использоваться конструкция, удерживающая миллиметровые волны. Например, может быть принят такой диэлектрический тракт (9А) передачи, как показано на фиг.3С, который сконфигурирован включающим в себя в качестве конструкции, удерживающей миллиметровые волны, диэлектрический материал. В случае, при котором диэлектрический тракт (9А) передачи сконфигурирован в конструкции, удерживающей миллиметровые волны, на внешней периферии диэлектрического тракта (9А) передачи, как показано на фиг.3D, для подавления внешнего излучения миллиметровой волны может быть предусмотрен элемент, экранирующий диэлектрик, из металлического элемента или тому подобного для того, чтобы подавлять внешнее излучение сигнала миллиметровой волны, то есть тело (MY), блокирующее миллиметровые волны. Предпочтительно, чтобы тело (MY), блокирующее миллиметровые волны, было на схемной плате установлено на фиксированный потенциал, такой как, например, потенциал земли.
В качестве другого примера конструкции, удерживающей миллиметровые волны, может использоваться полый волновод (9L), который окружен по своей внешней периферии экранирующим элементом и имеет полое строение. Например, как показано на фиг.3Е, полый волновод (9L) имеет такую конструкцию, что он окружен по своей внешней периферии проводником (MZ), который является примером экранирующего элемента и является полым. Окружающий проводник (MZ) может быть предусмотрен на любой одной из двух плат, расположенных напротив друг друга. Потери (L) распространения между окружающим проводником (MZ) и одной из плат, а более конкретно, длина промежутка от конца проводника (MZ) до противоположной платы устанавливается достаточно малой величины по сравнению с длиной волны миллиметровой волны. В случае, при котором окружающий экранирующий элемент выполнен как проводник (MZ), рабочие характеристики экранирования могут быть обеспечены с более высокой степенью уверенности, чем в случае, при котором он не выполнен из проводника.
Если сравнивать фиг.3В и 3Е друг с другом, то полый волновод (9 L) имеет строение, подобное тракту (9В) передачи в свободном пространстве, где в тракте (9В) передачи в свободном пространстве расположено тело (MX), блокирующее миллиметровые волны, но отличается от тракта (9В) передачи в свободном пространстве тем, что проводник (MZ), который является примером элемента, экранирующего миллиметровые волны, предусматривается таким образом, чтобы окружать антенну. Поскольку внутренняя часть проводника (MZ) представляет собой полость, то нет необходимости использовать диэлектрический материал, и тракт (9) передачи сигналов миллиметровых волн может быть сконфигурирован просто и с легкостью с малыми затратами. Предпочтительно, чтобы проводник (MZ) был установлен на фиксированный потенциал, такой как, например, потенциал земли на плате.
Конфигурация полого волновода (9L) не ограничена той, при которой на плате из проводника (MZ) образовано ограждение, но полый волновод (9L) может быть сконфигурирован таким образом, чтобы в довольно толстой плате было образовано отверстие, которое может являться или может не являться сквозным отверстием, так чтобы в качестве ограждения использовалась лицевая поверхность стенки отверстия, как это показано на фиг.3F. Отверстие может иметь в сечении произвольную форму, такую как круглая форма, треугольная форма или четырехугольная форма. В этом случае плата функционирует в качестве экранирующего элемента. Отверстие может быть образовано в одной плате или обоих платах из числа пары плат, расположенных напротив друг друга. Боковая стенка отверстия может быть или может не быть покрыта диэлектрическим элементом. В случае, при котором отверстие образовано как сквозное отверстие, антенна должна быть расположена на задней поверхности полупроводниковой микросхемы или прикреплена к ней. В случае, при котором отверстие образовано не как сквозное отверстие, но как имеющее дно, или глухое отверстие, антенна должна быть установлена на дне отверстия.
Поскольку диэлектрический тракт (9А) передачи и полый волновод (9L) удерживают в себе миллиметровую волну, огораживая ее, то они могут достигнуть тех преимуществ, что миллиметровая волна может быть передана эффективно со сравнительно низкими потерями, что внешнее излучение миллиметровой волны подавлено и что сравнительно легко принять меры противодействия проблеме электромагнитной совместимости.
В качестве дополнительного примера конструкции, удерживающей миллиметровые волны, приведем конструкцию, в которой трехмерное пространство, которое может передавать сигнал миллиметровой волны, который представляет собой электромагнитный сигнал, сформировано из диэлектрического материала, который представляет собой объект, при этом на диэлектрическом материале сформировано множество каналов независимых трактов (9) передачи сигналов миллиметровых волн, в частности, диэлектрических трактов (9А) передачи (они аналогичным образом применяются в этом абзаце). Например, возможной идеей представляется то, чтобы сформировать печатную плату, на которой устанавливаются части электронной схемы, из диэлектрического материала и использовать эту печатную плату в качестве диэлектрического тракта (9А) передачи. В этом случае возможной идеей представляется то, чтобы сформировать в этой плате множество независимых диэлектрических трактов (9А) передачи.
[Надлежащие условия мультиплексирования с пространственным разделением каналов]
<mrow><mo>"</mo><mi>L</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><mi>д</mi><mi>Б</mi></mrow><mo>]</mo></mrow><mo>=</mo><mn>10</mn><mtext> </mtext><msub><mrow><mi>log</mi></mrow><mrow><mn>10</mn></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>4</mn><mi>π</mi><mi>d</mi><mo>/</mo><mi>λ</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>…</mo><mo stretchy="false">(</mo><mi>A</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>"</mo></mrow>
Фиг. с 4А по 4С, в частности, иллюстрируют способ настройки надлежащих условий при применении мультиплексирования с пространственным разделением каналов. Например, потери (L) при распространении в свободном пространстве могут быть представлены выражением
, как видно на фиг.4А, где d представляет собой расстояние, а Х представляет собой длину волны.
Как видно на фиг. с 4А по 4С, рассматриваются два вида мультиплексирования с пространственным разделением каналов. На фиг. с 4А по 4С передатчик представлен как "ТХ", и приемник представлен как "RX". Ссылочная позиция "_100" представляет сторону первого устройства (100 Y) связи, а "_200" представляет сторону второго устройства (200 Y) связи. Согласно фиг.4В первое устройство (100 Y) связи включает в себя два канала передатчиков (ТХ_100_1) и (ТХ_100_2), а второе устройство (200 Y) связи включает в себя два канала приемников (RX_200_1) и (RX_200_2). В частности, передача сигналов от стороны первого устройства (100 Y) связи к стороне второго устройства (200 Y) связи осуществляется между передатчиком (ТХ_100_1) и приемником (RX_200_1) и между передатчиком (ТХ_100_2) и приемником (RX_200_2). Другими словами, передача сигналов от стороны первого устройства (100 Y) связи к стороне второго устройства (200 Y) связи осуществляется через два канала.
Между тем, согласно фиг.4С первое устройство (100 Y) связи включает в себя передатчик (ТХ_100) и приемник (RX_100), в то время как второе устройство (200 Y) связи включает в себя передатчик (ТХ_200) и приемник (RX_200). В частности, передача сигналов от стороны первого устройства (100 Y) связи к стороне второго устройства (200 Y) связи осуществляется между передатчиком (ТХ_100) и приемником (RX_200), a передача сигналов от стороны второго устройства (200 Y) связи к стороне первого устройства (100 Y) связи осуществляется между передатчиком (ТХ_200) и приемником (RX_100). Для передачи и приема используются различные каналы, и передача (ТХ) и прием (RX) данных от и до обоих аппаратов могут быть осуществлены путем полной дуплексной передачи.
1
2
<mrow><mo>"</mo><msub><mi>d</mi><mn>2</mn></msub><mo>/</mo><msub><mi>d</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><msup><mrow><mn>10</mn></mrow><mrow><mi>D</mi><mi>U</mi><mo>/</mo><mn>20</mn></mrow></msup><mo>…</mo><mo stretchy="false">(</mo><mi>B</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>"</mo></mrow>
При этом взаимосвязь между межантенным расстоянием (d) и расстоянием (d) между пространственными каналами, в частности, расстоянием промежутка между трактами (9В) передачи в свободном пространстве, необходимая для получения необходимого DU [дБ], то есть необходимого отношения между полезной волной и ненужной волной, в случае, при котором дана антенна, не имеющая направленности, из выражения (А) задается формулой
.
2
1
2
1
2
Например, если DU=20 дБ, то d/d=10 и расстояние (d) между пространственными каналами должно быть в десять раз длиннее межантенного расстояния (d). Поскольку обычно антенна имеет некоторую направленность, то даже в случае трактов (9 В) передачи в свободном пространстве расстояние (d) между пространственными каналами может быть сделано более коротким.
2
1
Например, если расстояние до антенны противоположной стороны связи является коротким, то мощность передачи для антенн может быть снижена. Если мощность передачи достаточно низка, и пара антенн, также именуемая каналом, может быть установлена в положениях, расположенных на достаточном удалении друг от друга, то взаимные помехи между спаренными антеннами могут быть подавлены до достаточно низкого уровня. В частности, при связи миллиметровыми волнами, поскольку длина волны миллиметровой волны коротка, ослабление сигнала на расстоянии является большим, и также дифракция является малой, и, следовательно, можно с легкостью реализовать мультиплексирование с пространственным разделением каналов. Например, даже в случае трактов (9 В) передачи в свободном пространстве расстояние (d) между пространственными каналами, то есть расстояние промежутка между трактами (9 В) передачи в свободном пространстве, может быть сделано меньше, чем десятикратное межантенное расстояние (d).
2
1
В случае диэлектрического тракта передачи или полого волновода, имеющего конструкцию удерживающую миллиметровую волну, поскольку миллиметровая волна может передаваться, будучи удерживаемой внутри него, то расстояние (d) между пространственными каналами, то есть расстояние промежутка между трактами передачи в свободном пространстве, может быть сделана короче, чем десятикратное межантенное расстояние (d). В частности, по сравнению с трактами (9 В) передачи в свободном пространстве расстояние между каналами можно еще более уменьшить.
[Конфигурация системы, в которой применяется мультиплексирование с пространственным разделением каналов]
На фиг.5 показана модифицированная конфигурация системы (1 Y) беспроводной передачи данных, к которой применено мультиплексирование с пространственным разделением каналов. Согласно фиг.5, как можно понять из приведенного выше описания, касающегося мультиплексирования с пространственным разделением каналов, система (1 Y) беспроводной передачи включает в себя множество каналов трактов (9) передачи сигналов миллиметровых волн, расположенное между первым устройством (100 Y) связи и вторым устройством (200 Y) связи.
Поскольку мультиплексирование с пространственным разделением каналов позволяет использовать один и тот же частотный диапазон в одно и то же время, то может быть повышена скорость передачи данных и может быть обеспечена одновременность двунаправленной связи, при которой идет передача сигналов для N1 каналов от первого устройства (100 Y) связи второму устройству (200 Y) связи и передача сигналов для N2 каналов от второго устройства (200 Y) связи первому устройству (100 Y) связи. В частности, миллиметровая волна имеет короткую длину волны, и можно ожидать явление ослабления сигнала с расстоянием. Кроме того, даже там, где межканальный интервал является малым, то есть даже там, где пространственное расстояние между каналами является коротким, возникновение взаимных помех менее вероятно, и можно с легкостью реализовать каналы распространения, отличные друг от друга в зависимости от места расположения.
Как видно на фиг.5, система (1 Y) беспроводной передачи данных, соответствующая настоящему варианту реализации изобретения, включает в себя "N1+N2" каналов соединителей (108) и (208) трактов передачи данных, каждый из которых включает в себя оконечное звено передачи миллиметровых волн, тракт передачи миллиметровых волн, антенну и тому подобное, и "N1+N2" каналов трактов (9) передачи сигналов миллиметровых волн. Каждая из ссылочных позиций имеет индекс "_@" (где @ составляет от 1 до N1+N2). Таким образом, может быть реализована полная дуплексная система передачи, в которой передача миллиметровой волны осуществляется независимо для передачи и приема.
Процессор (113) мультиплексирования и модуль (128) обработки объединенного сигнала удалены из первого устройства (100 Y) связи, и процессор (213) мультиплексирования и модуль (228) обработки объединенного сигнала удалены из второго устройства (200 Y) связи. В настоящем примере все сигналы кроме электропитания сделаны предметом передачи посредством миллиметровой волны. Следует отметить, что, хотя система (1 Y) беспроводной передачи данных аналогична той, что показана на фиг.2В, в которой принято мультиплексирование с частотным разделением каналов, модуль (110) генерирования сигналов на передающей стороне и модуль (220) генерирования сигналов на принимающей стороне предусматриваются для каждой из N1 каналов, или, другими словами, предусматривается N1 таких модулей (110) генерирования сигналов на передающей стороне и N1 таких модулей (220) генерирования сигналов на принимающей стороне, и модуль (210) генерирования сигналов на передающей стороне и модуль (120) генерирования сигналов на принимающей стороне предусматриваются для каждого из N2 каналов, или, другими словами, предусматривается N2 таких модулей (210) генерирования сигналов на передающей стороне и N2 таких модулей (120) генерирования сигналов на принимающей стороне.
При том, что здесь описана базовая конфигурация, это - просто пример, и форма размещения модуля (110) генерирования сигналов на передающей стороне, модуля (120) генерирования сигналов на принимающей стороне, модуля (210) генерирования сигналов на передающей стороне и модуля (220) генерирования сигналов на принимающей стороне в полупроводниковых микросхемах (103) и (203), соответственно, не ограничена описанной выше со ссылкой на фиг.5. Например, система может быть сконфигурирована с использованием полупроводниковой микросхемы (103), включающей в себя только модуль (107) генерирования сигналов, который вмещает один канал модуля (110) генерирования сигналов на передающей стороне и модуля (120) генерирования сигналов на принимающей стороне, и полупроводниковой микросхемы (203), включающей в себя только модуль (207) генерирования сигналов, который вмещает один канал модуля (210) генерирования сигналов на передающей стороне и модуля (220) генерирования сигналов на принимающей стороне. Кроме того, модуль (110) генерирования сигналов на передающей стороне, модуль (120) генерирования сигналов на принимающей стороне, модуль (210) генерирования сигналов на передающей стороне и модуль (220) генерирования сигналов на принимающей стороне могут быть размещены в индивидуально различных полупроводниковых микросхемах (103) и (203), образуя эту систему. В зависимости от таких изменений система может быть сконфигурирована таким образом, чтобы удовлетворять выражению: N1=N2=N.
Функциональные модули, которые должны быть размещены в полупроводниковых микросхемах (103) и (203), нет необходимости размещать в спаренной взаимосвязи между стороной первого устройства (100 Y) связи и стороной второго устройства (200 Y) связи, но они могут быть размещены в произвольном сочетании. Например, первое устройство (100 Y) связи может быть сформировано таким образом, что функциональные модули для N1 каналов на передающей стороне и N2 каналов на принимающей стороне размещаются в одной микросхеме, в то время как сторона второго устройства (200 Y) связи сконфигурирована таким образом, что модули (210) генерирования сигналов на передающей стороне и модули (220) генерирования сигналов на принимающей стороне размещаются в таких отличных друг от друга полупроводниковых микросхемах (203).
Несущие частоты каналов могут быть одинаковыми друг другу или отличными друг от друга. Например, в случае, при котором используется диэлектрический тракт передачи или полый волновод, поскольку миллиметровая волна удерживается внутри них, то взаимные помехи миллиметровым волнам могут быть предотвращены. Следовательно, нет проблемы даже в том случае, если используется одна и та же частота. С другой стороны, в случае тракта передачи в свободном пространства, если частотные разнесенные тракты передачи разнесены друг от друга на определенное расстояние, то нет проблемы, если используется одна и та же частота. Однако, в случае, при котором частотные разнесенные тракты передачи разнесены, но на малое расстояние, должны использоваться различные частоты.
Например, для того чтобы реализовать двунаправленную связь, в дополнение к мультиплексированию с пространственным разделением каналов, которое описано в базовой конфигурации, могут использоваться мультиплексирование с разделением времени и мультиплексирование с частотным разделением каналов. В базовой конфигурации в качестве способа для реализации передачи и приема данных с использованием одноканального тракта (9) передачи сигналов миллиметровых волн принимается один способ из числа: полудуплексного способа, при котором передача и прием переключаются за счет мультиплексирования с разделением времени, и полного дуплексного способа, при котором передача и прием осуществляются одновременно за счет мультиплексирования с частотным разделением каналов.
Однако мультиплексирование с разделением времени имеет ту проблему, что передача и прием не могут быть осуществлены одновременно. Кроме того, как видно на фиг. с 2А по 2С, мультиплексирование с частотным разделением каналов имеет ту проблему, что тракт (9) передачи сигналов миллиметровых волн должен иметь большую ширину полосы пропускания.
В противоположность этому в системе (1 Y) беспроводной передачи данных по настоящему варианту реализации изобретения, имеющей модифицированную конфигурацию, одна и та же настройка несущей частоты может быть применена к множеству каналов передачи сигналов, то есть к множеству каналов. Следовательно, это способствует повторному использованию несущих частот, то есть использованию одной и той же частоты для множества каналов. Даже если тракт (9) передачи сигналов миллиметровых волн не имеет большой ширины полосы пропускания, передача и прием сигналов могут быть реализованы одновременно. Также, если в одном и том же направлении используется множество каналов передачи и один и тот же частотный диапазон используется одновременно, то может быть достигнуто увеличение скорости передачи данных.
В случае, при котором для N (N=N1=N2) основополосных сигналов используются тракты (9) передачи сигналов миллиметровых волн, состоящие из N каналов, для того, чтобы достигнуть двунаправленной передачи и приема, к передаче и приему должны быть применены мультиплексирование с разделением времени или мультиплексирование с частотным разделением каналов. Также, если используются тракты (9) передачи сигналов миллиметровых волн, состоящие из 2 N каналов, также в отношении двунаправленной передачи и приема, передача может быть осуществлена с использованием трактов (9) передачи сигналов миллиметровых волн, состоящих из различных каналов, то есть с использованием трактов передачи, которые являются полностью независимыми друг от друга. Короче говоря, в случае, при котором для передачи и приема используются N сигналов предмета связи в диапазоне миллиметровых волн, даже если не осуществляется такой процесс мультиплексирования, как мультиплексирование с разделением времени, мультиплексирование с частотным разделением каналов или мультиплексирование с кодовым разделением каналов, эти N различных сигналов могут быть переданы через индивидуальные тракты (9) передачи сигналов миллиметровых волн, состоящие из 2 N каналов.
Также возможной идеей представляется использование конфигурации системы, которая включает в себя сочетание различных способов мультиплексирования, такое что мультиплексирование с разделением времени применяется к одному каналу, а мультиплексирование с частотным разделением каналов применяется к другому каналу, в то время как мультиплексирование с пространственным разделением каналов применяется к еще одному каналу. В случае, при котором применяется мультиплексирование с пространственным разделением каналов, возможной идеей может представляться то, чтобы принять такую конфигурацию системы, которая включает в себя различные типы трактов (9) передачи сигналов миллиметровых волн, которые скомбинированы таким образом, чтобы один из трактов (9) передачи сигналов миллиметровых волн был образован как тракт (9 В) передачи в свободном пространстве, а другой из трактов (9) передачи сигналов миллиметровых волн был образован таким образом, чтобы иметь конструкцию, удерживающую миллиметровые волны, как диэлектрический тракт (9 А) передачи или полый волновод (9 L).
<Модуляция и демодуляция: сравнительный пример>
На фиг.6А и 6В показан сравнительный пример функционального модуля модуляции и функционального модуля демодуляции в канале обработки данных связи.
[Функциональный модуль модуляции: сравнительный пример]
На фиг.6А показана конфигурация функционального модуля (8300 X) модуляции, соответствующего сравнительному примеру, предусматриваемого на передающей стороне.
Сигнал предмета передачи, например, сигнал изображения, состоящий из 12 битов, преобразуется преобразователем (114) параллельного кода в последовательный в передаваемую с высокой скоростью последовательно цепочку данных и подается функциональному модулю (8300 X) модуляции.
Функциональный модуль (8300 X) модуляции может принимать различные схемные конфигурации в соответствии со способом модуляции. Однако, например, если принят способ модулирования амплитуды, то функциональный модуль (8300 X) модуляции должен быть сконфигурирован таким образом, чтобы он включал в себя смеситель (8302) частот и гетеродин (8304) передающей стороны.
Гетеродин (8304) передающей стороны, который служит в качестве первого модуля генерирования сигналов несущей частоты, генерирует сигнал несущей частоты, используемый для модуляции, то есть сигнал несущей частоты для модуляции. Смеситель (8302) частот, который служит в качестве первого преобразователя частоты, умножает несущую в диапазоне миллиметровых волн, сгенерированную гетеродином (8304) передающей стороны, на сигнал, поступающий от преобразователя (8114) параллельного кода в последовательный, который соответствует преобразователю (114) параллельного кода в последовательный (или модулирует несущую этим сигналом), для того чтобы сгенерировать модуляционный сигнал в диапазоне миллиметровых волн. Сигнал модуляции подается усилителю (8117), который соответствует усилителю (117). Сигнал модуляции усиливается усилителем (8117) и излучается с антенны (8136).
[Функциональный модуль демодуляции: сравнительный пример]
На фиг.6В показана конфигурация функционального модуля (8400 X) демодуляции, соответствующего сравнительному примеру, предусматриваемого на принимающей стороне. Хотя функциональный модуль (8400 X) демодуляции может иметь разнообразные схемные конфигурации в пределах диапазона, соответствующего способу модуляции на передающей стороне, здесь предполагается, что в функциональном модуле (8400 X) демодуляции принят способ, применяемый в случае модулирования амплитуды, для того чтобы соответствовать описанию функционального модуля (8300 X) модуляции, приведенному выше.
Функциональный модуль (8400 X) демодуляции, соответствующий сравнительному примеру, включает в себя смеситель (8402) частот или схему смесителя, относящуюся к типу с 2 входами, и использует схему квадратичного детектирования, от которой может быть получен выходной сигнал детектирования, который увеличивается пропорционально квадрату амплитуды огибающей принятого сигнала миллиметровой волны. Следует отметить, что возможной идеей представляется то, чтобы использовать вместо схемы квадратичного детектирования простую схему детектирования огибающей, которая не имеет квадратичной характеристики. На стадии, следующей за смесителем (8402) частот, предусматриваются фильтрующий процессор (8410), модуль (8420) восстановления синхронизации, который представляет собой модуль восстановления данных синхронизации (CDR - модуль), и преобразователь (8127) последовательного кода в параллельный (S-P - преобразователь), который соответствует преобразователю (127) последовательного кода в параллельный. Фильтрующий процессор (8410) включает в себя, например, фильтр нижних частот (LPF-фильтр).
Сигнал приема миллиметровой волны, принимаемый антенной (8236), вводится в усилитель (8224), относящийся к типу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, который соответствует усилителю (224) и посредством которого осуществляется регулирование амплитуды для сигнала приема миллиметровой волны. Выходной сигнал усилителя (8224) подается функциональному модулю (8400 X) демодуляции. В частности, отрегулированный по амплитуде сигнал приема, поступающий от усилителя (8224), вводится одновременно в две входные клеммы смесителя (8402) частот, посредством которого генерируется прямоугольный сигнал. Этот прямоугольный сигнал подается на фильтрующий процессор (8410). Фильтр нижних частот фильтрующего процессора (8410) удаляет высокочастотные составляющие из прямоугольного сигнала, сгенерированного смесителем (8402) частот, для того чтобы сгенерировать форму входного сигнала, отправленного с передающей стороны, то есть основополосного сигнала. Основополосный сигнал подается на модуль (8420) восстановления синхронизации.
Фильтрующий процессор (8410) (модуль восстановления данных синхронизации) восстанавливает синхронизирующий сигнал дискретизации, основываясь на основополосном сигнале, и дискретизирует основополосный сигнал при помощи восстановленного синхронизирующего сигнала дискретизации для того, чтобы сгенерировать последовательность данных приема. Сгенерированная последовательность данных приема подается преобразователю (8227) последовательного кода в параллельный (S-P-преобразователь), посредством которого восстанавливаются параллелью передаваемые сигналы, например, сигнал изображения, состоящие из 12 битов. Хотя для восстановления синхронизации могут быть использованы различные способы, принимается, например, способ символьной синхронизации.
[Проблемы сравнительного примера]
В случае, когда система беспроводной передачи данных сконфигурирована из функционального модуля (8300 X) модуляции и функционального модуля (8400 X) демодуляции, соответствующих сравнительному примеру, она имеет следующие сложные моменты.
Во-первых, имеются следующие сложные моменты в отношении генераторных схем. Например, в случае наружной связи необходимо принимать во внимание многоканальный характер передачи. В этом случае требуемые технические условия для стабильности несущей на передающей стороне являются жесткими, потому что на стабильность влияет составляющая несущей, имеющая изменение частоты. В ходе передачи данных с использованием миллиметровой волны при передаче сигналов в пределах корпуса или передаче сигналов между различными аппаратами, если попытаться использовать обычную технологию, как та, что используется в наружной беспроводной связи на передающей стороне и принимающей стороне, то для несущей требуется стабильность. Таким образом, требуется генераторная схема для миллиметровой волны, имеющая такую высокую стабильность, чтобы значение стабильности частоты имело порядок миллионных долей (ppm).
Для того чтобы реализовать сигнал несущей частоты, имеющий высокую стабильность частоты, возможной идеей представляется, например, реализация колебательного контура для миллиметровой волны, имеющей высокую стабильность, на кремниевой интегральной схеме (КМОП -структура: комплементарная структура металл - оксид - полупроводник). Однако поскольку кремниевая подложка, используемая для обыкновенного устройства на КМОП-структурах, имеет низкую изолирующую способность, то нельзя с легкостью сформировать резонансный контур, имеющий высокое значение добротности (коэффициент качества), и, следовательно, трудно реализовать сигнал несущей частоты, имеющий высокую стабильность. Например, в случае, при котором на микросхеме на КМОП-структурах сформирована индуктивность, как это раскрыто, например, в работе A.Niknejad, "mm-Wave Silicon Technology 60 GHz and Beyond" (А.Никнеджад, «Технология изготовления кремниевых интегральных схем для миллиметровых волн и частотой 60 ГГц и выше») (в частности, раздел 3.1.2 Индукторы, с.70-71), ISBN 978-0-387-87558-7 (именуемой далее как ссылочный документ А), значение добротности становится составляющим приблизительно от 30 до 40.
Следовательно, для того чтобы реализовать колебательный контур, имеющий высокую стабильность, возможной идеей представляется принятие технологии, в которой резонансный контур, имеющий высокое значение добротности, создается с использованием кварцевого генератора или того подобного вне устройства на КМОП-структурах, в котором сформирована основная часть колебательного контура, так что резонансный контур генерирует колебания с низкой частотой и умножает выходной сигнал колебаний резонансного контура до тех пор, пока его частота не попадет в пределы ширины полосы пропускания миллиметрового диапазона. Однако для того, чтобы реализовать функцию замены передачи сигналов посредством проводной линии, такой как передача низковольтного дифференциального сигнала (LVDS), на передачу сигналов миллиметровых волн предпочтительно не предусматривать такой внешний резонансный контур для всех микросхем.
Если используется способ, при котором модулируется амплитуда, как способ амплитудной манипуляции (OOK-манипуляция), то поскольку осуществлять детектирование огибающей необходимо только на принимающей стороне, генерация колебаний не требуется, и, следовательно, количество резонансных контуров может быть уменьшено. Однако по мере того, как дальность передачи сигнала становится большой, амплитуда принимаемого сигнала уменьшается, и в случае способа, в котором в качестве схемы детектирования огибающей используется схема квадратичного детектирования, влияние уменьшения амплитуды принимаемого сигнала становится заметным, и искажение сигнала становится таким, чтобы оказывать неблагоприятное влияние. Другими словами, схема квадратичного детектирования невыгодна в том, что касается чувствительности.
В качестве другого способа для реализации сигнала несущей частоты, имеющего высокую стабильность частоты, возможной идеей представляется использование, например, схемы умножения частоты или схемы фазовой автоматической подстройки частоты, имеющей высокую стабильность. Однако это увеличивает размер схемы. Например, в работе "А 90 nm CMOS Low-Power 60 GHz Transceiver with Integrated Baseband Circuitry," ISSCC 2009 /SESSION18/RANGING AND Gb/s COMMUNICATION /18.5, 2009 IEEE International Solid-State Circuits Conference, pp.314-316 ("Основанный на технологии 90 нанометров приемопередатчик на 60 ГГц на КМОП-структурах с малым энергопотреблением и с интегрированными схемами обработки основополосного сигнала". Международная конференция по интегральным схемам 2009 г. / заседание 18 / Дальнометрия и связь на скоростях, составляющих гигабиты в секунду / 18.5, 2009 г., Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике: Международная конференция по интегральным схемам, страницы 314-316)(в дальнейшем именуемой как ссылочный документ В) раскрывается технология, которая использует колебательный контур с удвоением частоты, в то время как колебательный контур на 60 ГГц устраняют для того, чтобы уменьшить размер схемы. Однако для этой технологии все-таки требуется колебательный контур на 30 ГГц и делитель частоты, схема фазочастотного детектирования (фазочастотный детектор: PFD - детектор), внешний источник опорного напряжения, который в этой раскрытой технологии имеет частоту 117 МГц и так далее. Таким образом, очевидно, что размер схемы является большим.
Поскольку схема квадратичного детектирования может извлекать из принимаемого сигнала только амплитудную составляющую, то способ модуляции, который может быть использован, ограничен способом модулирования амплитуды, таким как ASK-манипуляция, подобная OOK-манипуляции, и трудно применить способ, который модулирует фазу или частоту. Тот факт, что трудно применить способ фазовой модуляции, приводит к тому факту, что невозможно преобразовывать сигнал модуляции в квадратурные сигналы для повышения скорости передачи данных.
Кроме того, в случае, если пытаться для реализации многоканальной передачи использовать способ мультиплексирования с частотным разделением каналов, использование схемы квадратичного детектирования порождает следующие трудности. Хотя на принимающей стороне на стадии, предшествующей схеме квадратичного детектирования, необходимо расположить полосовой фильтр для частотной селекции, не так-то просто реализовать полосовой фильтр малой крутизны. Кроме того, в случае, при котором используется полосовой фильтр с крутой характеристикой, требуемые технические условия по стабильности несущей частоты на передающей стороне также становятся жесткими.
<Модуляция и Демодуляция: основа>
На фиг. с 7А по 9 показана базовая конфигурация функции модуляции и функции демодуляции в канале обработки данных связи. В частности, на фиг. с 7А по 7D показана базовая конфигурация модуля (8110) генерирования сигналов на передающей стороне, который является модулем связи на передающей стороне, сформированным из функционального модуля (8300) модуляции, предусматриваемого на передающей стороне и включающего в себя модуляторы (115) и (215) и преобразователи (116) и (216) частоты и периферийные схемы функционального модуля (8300) модуляции. На фигурах с 8А по 8D показан пример конфигурации модуля (8220) генерирования сигналов на принимающей стороне, который является модулем связи на принимающей стороне и сформирован из функционального модуля (8400) демодуляции, соответствующего базовой конфигурации, который предусматривается на принимающей стороне и включает в себя преобразователи (125) и (225) частоты и демодуляторы (126) и (226) и периферийные схемы функционального модуля (8400) демодуляции. Фиг.9 иллюстрирует фазовое соотношение при внешней синхронизации.
В качестве меры противодействия проблемам из сравнительного примера, описанного выше, в функциональном модуле (8400) демодуляции, соответствующем настоящему варианту реализации изобретения, принят способ внешней синхронизации.
В случае, при котором применяется способ внешней синхронизации, предпочтительно, чтобы для сигнала, подвергающегося модуляции, предварительно осуществлялся соответствующий процесс коррекции таким образом, чтобы внешняя синхронизация могла быть с легкостью осуществлена на принимающей стороне. Как правило, подлежащий модуляции сигнал модулируется после того, как подавлены составляющие постоянного тока и составляющие, близкие к постоянному току. Подлежащий модуляции сигнал модулируется после того, как подавлены или срезаны его низкочастотные составляющие, близкие к постоянному току, так что составляющие сигнала модуляции, близкие к несущей частоте fc, минимизируются, облегчая тем самым внешнюю синхронизацию на принимающей стороне. Это означает, что должны быть подавлены не только постоянная составляющая, но также и составляющие сигнала вблизи от постоянного тока. В случае, при котором применяется цифровая обработка, осуществляется кодирование, свободное от постоянной составляющей, для того чтобы устранить такую ситуацию, при которой при последовательных появлениях одного и того же кода генерируется постоянная составляющая.
Предпочтительно также, чтобы вместе с сигналом, модулированным в диапазоне миллиметровых волн, то есть с сигналом модуляции передавался опорный сигнал несущей частоты, используемый в качестве опорного сигнала для внешней синхронизации на принимающей стороне, соответствующий сигналу несущей частоты, используемому для модуляции. Опорный сигнал несущей частоты имеет фиксированную частоту и фиксированную фазу, и в предпочтительном варианте имеет фиксированную амплитуду, соответствующие этим параметрам сигнала несущей частоты, выводимого из гетеродина (8304) передающей стороны и используемого для модуляции, и обычно представляет собой сам сигнал несущей частоты, используемый для модуляции. Однако от опорного сигнала несущей частоты требуется только, по меньшей мере, удерживаться в синхронизме с сигналом несущей частоты, и опорный сигнал несущей частоты не ограничен сигналом, описанным выше. Например, могут быть использованы сигнал другой частоты, синхронизированный с сигналом несущей частоты, используемым для модуляции, например, сигнал более высокой гармоники или сигнал, который имеет ту же самую частоту, но имеет другую фазу, такой как, например, квадратурный сигнал несущей частоты, ортогональный сигналу несущей частоты, используемому для модуляции.
В зависимости от способа модуляции или схемы модуляции возможны два случая, включая случай, в котором сам выходной сигнал схемы модуляции включает в себя сигнал несущей частоты, например, как при стандартной амплитудной модуляции или ASK-манипуляции, и другой случай, в котором несущая частота подавляется, например, как при амплитудной модуляции, ASK-манипуляции (амплитудной манипуляции) или PSK-манипуляции (фазовой манипуляции), относящихся к типу с подавлением несущей. Следовательно, конфигурация схемы, принимаемая для передачи от передающей стороны вместе с сигналом, модулированным в диапазоне миллиметровых волн, также и опорного сигнала несущей частоты, зависит от типа опорного сигнала несущей частоты, то есть зависит от того, должен или нет использоваться в качестве опорного сигнала несущей частоты сам сигнал несущей частоты, используемый для модуляции, и также от способа модуляции или схемы модуляции.
[Функциональный модуль модуляции]
На фиг. с 7А по 7D показана базовая конфигурация функционального модуля (8300) модуляции и периферийных схем. Согласно фиг. с 7А по 7D на стадии, предшествующей функциональному модулю (8300) модуляции, в частности, смесителю (8302) частот, предусматривается процессор (8301) сигналов, подвергающихся модуляции. На фиг. с 7А по 7D, в частности, показаны различные примеры конфигурации, соответствующие цифровому типу. Согласно фиг. с 7А по 7D процессор (8301) сигналов, подвергающихся модуляции, осуществляет в отношении данных, поступающих из преобразователя (8114) параллельного кода в последовательный, кодирование, свободное от постоянной составляющей, такое как кодирование с преобразованием "8-9" (кодирование "8 В / 9 В" (кодирование с преобразованием 8 битов в 9 битов)), кодирование с преобразованием "8-10" (кодирование "8 В / 10 В" (кодирование с преобразованием 8 битов в 10 битов)) или процесс скремблирования для того, чтобы устранять появление постоянной составляющей, вызванной последовательными появлениями одного и того же кода. Хотя это и не показано на фигурах, но в случае аналоговой модуляции к подлежащему модуляции сигналу следует предварительно применять обработку посредством обходного фильтра или обработку посредством полосового фильтра.
В случае кодирования с преобразованием "8-10" 8-битовые данные преобразуются в 10-битовый код. Например, из числа 1024 различных кодов 10-битовых кодов в качестве кодов данных принимаются те коды, которые включают в себя такое количество "единиц" ("0") и количество "нулей" ("0"), которые являются равными друг другу или настолько близки друг к другу, насколько это возможно, так чтобы эти коды имели свободную от постоянной составляющей характеристику. Некоторый из тех 10-битовых кодов, которые не приняты в качестве таких кодов данных, используется, например, в качестве специфического кода, указывающего на состояния бездействия, или разделителя пакетов. Процесс скремблирования используется, например, в беспроводной локальной сети (IEEE 802.11 а (стандарт 802.11 а Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике)).
Базовая конфигурация (1), показанная на фиг.7А, включает в себя процессор (8306) опорного сигнала несущей частоты и модуль (8308) объединения сигналов и осуществляет объединение выходного сигнала схемы модуляции, служащей в качестве первой схемы преобразования частоты, то есть сигнала модуляции, и опорного сигнала несущей частоты. Базовая конфигурация может рассматриваться как универсальная конфигурация, на которую не влияет тип опорного сигнала несущей частоты, способ модуляции или схема модуляции. Однако в зависимости от фазы опорного сигнала несущей частоты объединенный опорный сигнал несущей частоты иногда после демодуляции на принимающей стороне обнаруживается как составляющая - постоянное смещение и оказывает влияние на восстановление основополосного сигнала. В этом случае мера противодействия для подавления постоянной составляющей принимается на принимающей стороне. Другими словами, опорный сигнал несущей частоты должен иметь фазовое соотношение, при котором после демодуляции не нужно устранять составляющую - постоянное смещение.
Процессор (8306) опорного сигнала несущей частоты регулирует фазу и амплитуду сигнала несущей частоты модуляции, подаваемого этому процессору из гетеродина (8304) передающей стороны, как того требуют обстоятельства, и подает получающийся в результате сигнал в качестве опорного сигнала несущей частоты в модуль (8308) объединения сигналов. Данная базовая конфигурация (1) принимается, например, при способе, в котором, по существу, сам выходной сигнал смесителя (8302) частот не включает в себя сигнал несущей частоты, частота и фаза которого всегда фиксированы, то есть способе, в котором частота и/или фаза модулируются, или где в качестве опорного сигнала несущей частоты используется гармонический сигнал сигнала несущей частоты, используемого для модуляции, или квадратурный сигнал несущей частоты.
В этом случае в качестве опорного сигнала несущей частоты может использоваться гармонический сигнал сигнала несущей частоты, используемого для модуляции, или квадратурный сигнал несущей частоты, и амплитуда и фаза сигнала модуляции и опорного сигнала несущей частоты могут регулироваться в индивидуальном порядке. Другими словами, хотя усилитель (8117) осуществляет регулирование усиления, обращая внимание на амплитуду сигнала модуляции, и также одновременно с этим на нем же регулируется амплитуда опорного сигнала несущей частоты, процессором (8306) опорного сигнала несущей частоты можно регулировать только амплитуду опорного сигнала несущей частоты так, чтобы могла быть получена предпочтительная амплитуда для внешней синхронизации.
Хотя базовая конфигурация (1) включает в себя модуль (8308) объединения сигналов, объединяющий сигнал модуляции и опорный сигнал несущей частоты, это не является существенным признаком, но сигнал модуляции и опорный сигнал несущей частоты могут быть отправлены принимающей стороне с различных антенн (8136_1) и (8136_2), в предпочтительном варианте - через различные тракты (9) передачи сигналов миллиметровых волн так, чтобы не могли возникнуть взаимные помехи, как в базовой конфигурации (2), показанной на фиг.7В. В базовой конфигурации (2) опорный сигнал несущей частоты, амплитуда которого также обычно фиксирована, также может быть передан принимающей стороне, и базовая конфигурация (2) может быть расценена как оптимальная конфигурация с точки зрения помощи во внешней синхронизации.
Базовые конфигурации (1) и (2) имеют то преимущество, что амплитуда и фаза сигнала несущей частоты, используемого для модуляции, или, другими словами, сигнала модуляции, подлежащего передаче, и опорного сигнала несущей частоты могут быть отрегулированы в индивидуальном порядке. Соответственно, они могут рассматриваться как подходящие для того, чтобы сделать фазы оси модуляции, на которую должна быть помещена информация предмета передачи, и оси опорного сигнала несущей частоты, используемого для внешней синхронизации, то есть оси опорного сигнала на несущей, не одной фазой, но фазами, отличными друг от друга, таким образом, чтобы постоянное смещение не могло появиться в выходном сигнале демодуляции.
В случае, при котором сам выходной сигнал смесителя (8302) частот может включать в себя сигнал несущей частоты, у которого частота или фаза всегда фиксированы, может быть принята базовая конфигурация (3), показанная на фиг.7С, которая не включает в себя ни процессор (8306) опорного сигнала несущей частоты, ни модуль (8308) объединения сигналов. Необходимо только передавать принимающей стороне только сигнал модуляции, модулированный в диапазоне миллиметровых волн смесителем (8302) частот, и обрабатывать сигнал несущей частоты, включенный в состав сигнала модуляции как опорный сигнал несущей частоты. Таким образом, нет необходимости в том, чтобы далее добавлять к выходному сигналу смесителя (8302) частот опорный сигнал несущей частоты и посылать полученный в результате этого сигнал принимающей стороне. Например, эта базовая конфигурация (3) может быть принята в случае способа, при котором модулируется амплитуда, таком как, например, способ ASK-манипуляции (амплитудной манипуляции). В этом случае, предпочтительно, чтобы для опорного сигнала несущей частоты осуществлялся процесс, свободный от постоянной составляющей.
Однако также и в случае амплитудной модуляции или ASK-манипуляции смеситель (8302) частот, на самом деле, выполнен как схема, относящаяся к типу с подавлением несущей, например, как схема балансной модуляции или схема двойной балансной модуляции, так что вместе с выходным сигналом, то есть сигналом модуляции, схемы, относящейся к типу с подавлением несущей, также посылается опорный сигнал несущей частоты, как и в случае базовых конфигураций (1) и (2).
Следует отметить, что также и в отношении способа, при котором модулируется фаза или частота, возможной идеей представляется передача только сигнала модуляции, модулированного (преобразованного по частоте) в сигнал диапазона миллиметровых волн функциональным модулем (8300) модуляции, который использует, например, квадратурную модуляцию, как в случае базовой конфигурации (4), показанной на фиг.7D. Однако то, может ли на принимающая стороне быть установлена внешняя синхронизация, связано также и с уровнем сигнала внешней синхронизации, то есть уровнем амплитуды опорного сигнала несущей частоты, вводимого в колебательный контур, относящийся к типу с внешней синхронизацией, со способом модуляции, скоростью передачи данных, несущей частотой и так далее. Следовательно, возможная мера противодействия, описанная выше, ограничена в диапазоне своего применения.
Во всех базовых конфигурациях с (1) по (4) может быть принят механизм, который принимает информацию, основанную на результате детектирования сигнала внешней синхронизации на принимающей стороне, и регулирует фазу несущей частоты модуляции или фазу миллиметровой волны, которая, в частности, используется для сигнала внешней синхронизации на принимающей стороне, такого как, например, опорный сигнал несущей частоты или сигнал модуляции, или опорного сигнала несущей частоты. Осуществление передачи информации от принимающей стороны передающей стороне с использованием миллиметровой волны не является существенным признаком, но такая передача может быть осуществлена произвольным способом вне зависимости от того, является ли передача проводной или беспроводной.
Во всех базовых конфигурациях с (1) по (4) гетеродином (8304) передающей стороны управляют таким образом, чтобы регулировать частоту сигнала несущей частоты модуляции и опорного сигнала несущей частоты.
В базовых конфигурациях (1) и (2) процессором (8306) опорного сигнала несущей частоты или усилителем (8117) управляют таким образом, чтобы регулировать амплитуду или фазу опорного сигнала несущей частоты. Следует отметить, что хотя и представляется возможной идея регулировать в базовой конфигурации (1) амплитуду опорного сигнала несущей частоты посредством усилителя (8117), который регулирует мощность передачи, в этом случае имеется та трудность, что вместе с ней регулируется также и амплитуда сигнала модуляции.
В базовой конфигурации (3), подходящей для способа, при котором модулируется амплитуда, такого как аналоговая амплитудная модуляция или цифровая ASK-манипуляция, либо регулируют постоянную составляющую по отношению к подвергающемуся модуляции сигналу, либо управляют коэффициентом модуляции таким образом, чтобы регулировать составляющую с несущей частотой в сигнале модуляции, которая соответствует амплитуде опорного сигнала несущей частоты. Например, изучается случай, при котором модулируется сигнал, который соответствует сигналу предмету передачи, к которому добавлена постоянная составляющая. В этом случае при фиксированном коэффициенте модуляции для регулирования амплитуды опорного сигнала несущей частоты управляют постоянной составляющей. С другой стороны, при фиксированной постоянной составляющей для регулирования амплитуды опорного сигнала несущей частоты управляют коэффициентом модуляции.
Однако в этом случае не нужно использовать модуль (8308) объединения сигналов, но только в том случае, если принимающей стороне передается только сигнал модуляции, выводимый из смесителя (8302) частот, тогда он автоматически выводится как сигнал, в котором смешаны сигнал модуляции, полученный посредством модулирования сигнала несущей частоты, с сигналом предмета передачи и сигналом несущей частоты, используемым для модуляции. Опорный сигнал несущей частоты неизбежно размещается на той же самой оси, что и ось модуляции, на которой размещается сигнал предмета передачи в сигнале модуляции. Другими словами, опорный сигнал несущей частоты передается, совпадая по фазе с осью модуляции. На принимающей стороне составляющая с несущей частотой в сигнале модуляции используется как опорный сигнал несущей частоты для внешней синхронизации. При том, что подробности описываются далее, но если посмотреть на фазовую плоскость, то видно, что ось модуляции, на которой размещается информация предмета передачи, и ось составляющей с несущей частотой, то есть опорного сигнала несущей частоты, используемого для внешней синхронизации, имеют одну и ту же фазу, и в выходном сигнале демодуляции появляется постоянное смещение, возникающее от составляющей с несущей частотой или опорного сигнала несущей частоты.
[Функциональная секция модуляции]
На фиг. с 8А по 8D показаны конфигурации функционального модуля (8400) демодуляции и периферийных схем. Согласно фиг. с 8А по 8D функциональный модуль (8400) демодуляции, соответствующий настоящему варианту реализации изобретения, включает в себя гетеродин (8404) принимающей стороны, которому подается сигнал внешней синхронизации для того, чтобы получить выходной сигнал, соответствующий сигналу несущей частоты, используемому для модуляции на передающей стороне. Как правило, получают выходной сигнал генерации, синхронизированный с сигналом несущей частоты, используемым на передающей стороне. Затем принятый модуляционный сигнал миллиметровой волны и сигнал несущей частоты для демодуляции, который является сигналом несущей частоты демодуляции и в дальнейшем именуется как восстановленный сигнал несущей частоты, основанный на выходном сигнале гетеродина (8404) принимающей стороны, умножаются или синхронно детектируются смесителем (8402) частот для получения сигнала синхронного детектирования. Этот сигнал синхронного детектирования подвергается удалению его высокочастотных составляющих фильтрующим процессором (8410) для того, чтобы получить форму сигнала или основополосный сигнал входного сигнала, отправленного с передающей стороны.
В случае, при котором смеситель (8402) частот осуществляет преобразование частоты, то есть преобразование с понижением частоты или демодуляцию, через синхронное детектирование могут быть достигнуты, например, те преимущества, что достигается более хорошая характеристика по ошибочным битам и что, если расширить синхронное детектирование до квадратурного детектирования, то могут применяться фазовая модуляция или частотная модуляция.
Когда восстановленный сигнал несущей частоты, основанный на выходном сигнале гетеродина (8404) принимающей стороны, подлежит подаче смесителю (8402) частот и демодулированию им, необходимо учитывать сдвиг фазы, и важно предусмотреть в системе синхронного детектирования схему регулирования фазы. Это объясняется тем, что принятый сигнал модуляции и выходной сигнал генерации, выводимый из гетеродина (8404) принимающей стороны, при внешней синхронизации имеют разность фаз между ними, как это раскрыто, например, в работе L. J. Paciorek "Injection Lock of Oscillators," Proceeding of the IEEE, Vol.55, No.11, November 1965, pp.1723-1728 (Пэсиорек Л.Дж. "Внешняя синхронизация генераторов", труды Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике, Т. 55, №11, ноябрь 1965 г., с.1723-1728) (в дальнейшем именуемой ссылочным документом С).
В настоящем примере в функциональном модуле (8400) демодуляции предусматривается фазово-амплитудный регулятор (8406), который имеет не только функцию схемы регулирования фазы, но также и функцию регулирования амплитуды сигнала внешней синхронизации. Схема регулирования фазы может быть предусмотрена для любого сигнала из числа сигнала внешней синхронизации, поступающего к гетеродину (8404) принимающей стороны, и выходного сигнала гетеродина (8404) принимающей стороны или может быть применена к обоим этим сигналам. Гетеродин (8404) принимающей стороны и фазово-амплитудный регулятор (8406) взаимодействуют таким образом, чтобы сформировать модуль генерирования сигналов несущей частоты на стороне демодуляции, то есть второй модуль генерирования сигналов несущей частоты, который генерирует сигнал несущей частоты демодуляции, синхронизированный с сигналом несущей частоты модуляции, и подает сигнал несущей частоты демодуляции смесителю (8402) частот.
Как показано пунктирными линиями на фиг. с 8А по 8D, на стадии, следующей за смесителем (8402) частот, предусматривается подавитель (8407) постоянной составляющей. Подавитель (8407) постоянной составляющей удаляет составляющую - постоянное смещение, которая может, возможно, быть включена в состав сигнала синхронного детектирования в ответ на фазу опорного сигнала несущей частоты, объединенного в сигнал модуляции, в частности, когда сигнал модуляции и фазовый сигнал несущей частоты находятся в совпадающем по фазе состоянии.
Здесь, если, основываясь на ссылочном документе С, частота свободной генерации в гетеродине (8404) принимающей стороны представлена как fo (ωo), средняя частота сигнала внешней синхронизации (в случае опорного сигнала несущей частоты - частота этого сигнала) представлена как fi (ωi), напряжение сигнала внешней синхронизации, подаваемого на гетеродин (8404) принимающей стороны, представлено как Vi, напряжение свободной генерации в гетеродине (8404) принимающей стороны представлено как Vo и значение добротности, то есть коэффициент качества, представлен как Q, то в случае, при котором полоса захватывания частоты обозначена как максимальная полоса (Δfomax) затягивания частоты, она определяется следующим выражением (А):
<mrow><mi>Δ</mi><mi>f</mi><mi>o</mi><mi>max</mi><mo>=</mo><mi>f</mi><mi>o</mi><mo>/</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>2</mn><mo>*</mo><mi>Q</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>*</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>V</mi><mi>i</mi><mo>/</mo><mi>V</mi><mi>o</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>*</mo><mn>1</mn><mo>/</mo><mi>s</mi><mi>q</mi><mi>r</mi><mi>t</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>V</mi><mi>i</mi><mo>/</mo><mi>V</mi><mi>o</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>…</mo><mo stretchy="false">(</mo><mi>A</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
Из выражения (А) можно понять, что значение добротности имеет влияние на полосу захватывания частоты, и по мере уменьшения значения добротности полоса захватывания частоты расширяется.
Из выражения (А) можно понять, что, хотя гетеродин (8404) принимающей стороны, который получает генерируемый выходной сигнал при внешней синхронизации, может быть "сцеплен" или синхронизирован с составляющей в максимальной полосе (Δfomax) затягивания частоты в сигнале внешней синхронизации, он не может быть синхронизирован ни с какой другой составляющей, отличной от максимальной полосы (Δfomax) затягивания частоты и имеет эффект полосы пропускания. Например, если гетеродину (8404) принимающей стороны подают сигнал модуляции, имеющий диапазон частот, так чтобы посредством внешней синхронизации получить из гетеродина (8404) принимающей стороны выходной сигнал генерации, то получают выходной сигнал генерации, синхронизированный со средней частотой сигнала модуляции, то есть с частотой сигнала несущей частоты, тогда как любая другая составляющая, отличная от максимальной полосы (Δfomax) затягивания частоты, удаляется.
При этом когда сигнал внешней синхронизации подается гетеродину (8404) принимающей стороны, возможной идеей представляется подавать гетеродину (8404) принимающей стороны в качестве сигнала внешней синхронизации принятый сигнал миллиметровой волны, как в случае базовой конфигурации (1), описанной выше со ссылкой на фиг.8 А. В этом случае присутствие многих частотных составляющих сигнала модуляции в максимальной полосе (Δfomax) затягивания частоты нежелательно, напротив, предпочтительно, чтобы существовало меньше частотных составляющих. Причина представления о том, что предпочтительно, чтобы существовало меньше частотных составляющих, основана на том факте, что, даже если некоторые частотные составляющие существуют, если уровень или частота входного сигнала регулируются, то внешняя синхронизация возможна. Короче говоря, поскольку гетеродину (8404) принимающей стороны, возможно, могут быть поданы также частотные составляющие, ненужные для внешней синхронизации, то существуют опасения, что будет трудное установить внешнюю синхронизацию. Однако если передающая сторона модулирует подлежащий модуляции сигнал после того, как она предварительно посредством кодирования, свободного от постоянной составляющей, или подобного ему способа подавила низкочастотные составляющие сигнала, подвергающегося модуляции, таким образом, чтобы вблизи от несущей частоты не существовало никаких составляющих сигнала модуляции, то может быть использована базовая конфигурация (1).
Кроме того, как представляется, возможная идея заключается в том, чтобы предусмотреть частотный разделитель (8401) таким образом, чтобы сигнал модуляции и опорный сигнал несущей частоты были отделены по частоте от принимаемого сигнала миллиметровой волны и подавать отделенную составляющую опорного сигнала несущей частоты в качестве сигнала внешней синхронизации к гетеродину (8404) принимающей стороны, как в случае базовой конфигурации (2), описанной выше со ссылкой на фиг.8В. Поскольку сигнал внешней синхронизации подается после того, как предварительно подавлены частотные составляющие, ненужные для внешней синхронизации, то внешняя синхронизация может быть с легкостью установлена.
Базовая конфигурация (3), показанная на фиг.8С, соответствует конфигурации, при которой передающая сторона принимает базовую конфигурацию (2), показанную на фиг.7В. В базовой конфигурации (3) сигнал модуляции и опорный сигнал несущей частоты принимаются через различные антенны (8236_1) и (8236_2), предпочтительно - по различными трактам (9) передачи сигналов миллиметровых волн, так чтобы не могли иметь место взаимные помехи. В базовой конфигурации (3) принимающей стороны гетеродину (8404) принимающей стороны может также подаваться опорный сигнал несущей частоты, амплитуда которого фиксирована, и, следовательно, базовая конфигурация (3) принимающей стороны рассматривается как оптимальная система с точки зрения содействия установлению внешней синхронизации.
Базовая конфигурация (4), показанная на фиг.8D, соответствует случаю, при котором передающая сторона принимает базовую конфигурацию (4), описанную выше со ссылкой на фиг.7D, где передающая сторона сконфигурирована таким образом, чтобы модулировать фазу или частоту. Хотя базовая конфигурация (4) принимающей стороны аналогична по конфигурации базовой конфигурации (1), конфигурация функционального модуля (8400) демодуляции фактически представляет собой схему демодуляции, которая готова к фазовой модуляции или частотной модуляции, такую как схема квадратурного детектирования.
Миллиметровый сигнал, принимаемый антенной (8236), подается смесителю (8402) частот и гетеродину (8404) принимающей стороны через распределитель или разветвительный фильтр, не показанный на фигуре. Гетеродин (8404) принимающей стороны выводит, поскольку функционирует внешняя синхронизация, восстанавливаемый сигнал несущей частоты, синхронизированный с сигналом несущей частоты, используемым для модуляции на передающей стороне.
Здесь то, может ли на передающей стороне быть установлена внешняя синхронизация или нет, то есть может ли быть получен восстановленный сигнал несущей частоты, синхронизированный с сигналом несущей частоты, используемым для модуляции на передающей стороне, или нет, зависит также от уровня сигнала внешней синхронизации, то есть от уровня амплитуды опорного сигнала несущей частоты, подлежащего вводу в колебательный контур, относящийся к типу с внешней синхронизацией, способа модуляции, скорости передачи данных, несущей частоты и так далее. Кроме того, важно уменьшить количество составляющих, способных к внешней синхронизации, в полосе из сигнала модуляции. Для этой цели предпочтительно на передающей стороне преобразовывать сигнал модуляции в свободный от постоянной составляющей код, таким образом, чтобы центральная или средняя частота сигнала модуляции была, по существу, равна несущей частоте, и центральная или средняя фаза была, по существу, равна нулю, то есть к началу отсчета на фазовой плоскости.
Например, в работе Р.Edmonson (П.Эдмонсон) и др. "Injection Locking Techniques for a 1-GHz Digital Receiver Using Acoustic-Wave Devices", IEEE transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, Vol.39, No.5, September 1992, pp.631-637 ("Технологии внешней синхронизации для цифрового приемника на 1 ГГц, использующего устройства на акустических волнах", труды IEEE (Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике) по акустике ультразвуковых частот, сегнетоэлектрикам и управлению частотой. Том 39, Номер 5, сентябрь 1992 г., страницы 631-637 (в дальнейшем именуемой ссылочным документом D) раскрывается пример, в котором в качестве сигнала внешней синхронизации используется сам сигнал модуляции, модулированный способом BPSK (двухпозиционной фазовой манипуляции). В способе двухпозиционной фазовой манипуляции сигнал внешней синхронизации, поступающий гетеродину (8404) принимающей стороны, подвергается изменению фазы на 180 градусов в ответ на время (Т) передачи символа входного сигнала. В таком случае для того, чтобы установить внешнюю синхронизацию гетеродином (8404) принимающей стороны, если максимальная полоса затягивания частоты гетеродина (8404) принимающей стороны представлена как Afomax, то необходимо чтобы время (Т) передачи символа удовлетворяло соотношению Т<1/(2 Δfomax). Хотя это означает, что время (Т) передачи символа должно быть установлено коротким с некоторым запасом, тот факт, что для времени (Т) символа, таким образом, лучше быть коротким, означает, что лучше поднять скорость передачи данных, и это удобно для вариантов применения, которые направлены на передачу данных с высокой скоростью.
Между тем, в работе Tarar M.A.; Zhizhang Chen "A Direct Down-Conversion Receiver for Coherent Extraction of Digital Baseband Signals Using the Injection Locked Oscillators," Radio and Wireless Symposium, 2008 IEEE, Volume, Issue, 22-24, Jan. 2008, pp.57-60 (M.A.Тэрэр; Жижэнг Чен, "Приемник с прямым преобразованием с понижением частоты для когерентного выделения цифровых основополосных сигналов с использованием генераторов с внешней синхронизацией". Симпозиум по радио и беспроводной связи, 2008 г.Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике, Том, Выпуск, 22-24, январь 2008 г., страницы 57-60 (в дальнейшем именуемой ссылочным документом Е) раскрывается пример, в котором в качестве сигнала внешней синхронизации используется сам сигнал модуляции, модулированный способом 8PSK (восьмипозиционной фазовой манипуляции). Также в ссылочном документе Е описывается, что, если условия напряжения внешней синхронизации и несущей частоты являются теми же самыми, то более высокая скорость передачи данных способствует внешней синхронизации. Это аналогичным образом удобно для варианта применения, направленного на передачу данных с высокой скоростью.
В любой из базовых конфигураций с 1 по 4 полосой захватывания частоты можно управлять, управляя напряжением (Vi) внешней синхронизации или частотой (fo) свободной генерации, основываясь на выражении (А). Другими словами, важно регулировать напряжение (Vi) внешней синхронизации или частоту (fo) свободной генерации таким образом, чтобы могла быть установлена внешняя синхронизация. Например, на стадии, следующей за смесителем (8402) частот, предусматривается контроллер (8440) внешней синхронизации, в примере, показанном на фиг. с 8А по 8D, - на стадии, следующей за подавителем (8407) постоянной составляющей, таким образом, чтобы решение о состоянии внешней синхронизации принималось на основе сигнала синхронного детектирования, который является основополосным сигналом, получаемым в смесителе (8402) частот, и составляющей предмета настройки управляли, основываясь на результате этого решения так, чтобы могла быть установлена внешняя синхронизация.
В связи с этим используются одна или обе технологии, включающие в себя технологию осуществления управления на принимающей стороне и технологию осуществления управления на передающей стороне путем предоставления передающей стороне информации, необходимой для этого управления, которая включает в себя не только управляющую информацию, но также и сигналы детектирования, на основе которых выводится управляющая информация, и так далее. Технология осуществления управления на принимающей стороне имеет трудность в том, что касается потребления энергии и свойства стойкости к помехам, по той причине, что, если миллиметровый сигнал, в частности, его составляющая, представляющая собой опорный сигнал несущей частоты, не передается с определенной степенью мощности, то на принимающая стороне не может быть установлена внешняя синхронизация. Однако эта технология имеет то преимущество, что это управление может осуществляться только на принимающей стороне.
В противоположность этому, хотя технология осуществления управления на передающей стороне требует передачу информации от принимающей стороны передающей стороне, она имеет те преимущества, что сигнал миллиметровой волны может быть передан с самой низкой мощностью, при которой на принимающей стороне может быть установлена внешняя синхронизация, и потребление энергии может быть снижено, и что свойство стойкости к помехам повышено.
В случае, при котором способ внешней синхронизации применяется к передаче сигналов в пределах корпуса или к передаче сигналов между различными аппаратами, могут быть достигнуты следующие преимущества. Для гетеродина (8304) передающей стороны могут быть ослаблены требуемые технические условия по стабильности частоты сигнала несущей частоты, который используется для модуляции. Как очевидно из выражения (А), приведенного выше, для гетеродина (8404) принимающей стороны необходимо на стороне, на которой осуществляется внешняя синхронизация, иметь такое низкое значение добротности, чтобы гетеродин (8404) принимающей стороны мог отслеживать изменение частоты на передающей стороне.
Это удобно в том случае, при котором весь гетеродин (8404) принимающей стороны, включая резонансный контур, который имеет индуктивную составляющую и емкостную составляющую, сформирован на устройстве с КМОП-структурами (Комплементарными структурами металл-оксид-полупроводник). В то время как гетеродин (8404) принимающей стороны, расположенный на принимающей стороне, может иметь низкое значение добротности, это аналогичным образом применимо также к гетеродину (8304) передающей стороны, расположенному на передающей стороне. В частности, гетеродин (8304) передающей стороны может иметь низкую стабильность частоты и низкое значение добротности.
Считается, что усовершенствование устройств на КМОП-структурах получит дальнейшее развитие в будущем, и их рабочая частота еще более увеличится. Для того чтобы реализовать малогабаритную систему передачи в более высоком диапазоне частот, требуется использовать высокую несущую частоту. Поскольку способ внешней синхронизации по настоящему примеру может ослабить требуемые технические условия по стабильности частоты генерации, то может с легкостью использоваться сигнал несущей частоты, имеющий более высокую частоту.
То, что стабильность частоты может быть низкой, или, другими словами, то, что значение добротности может быть низким, притом, что частота является высокой, означает, что для того, чтобы реализовать сигнал несущей частоты, частота которого является высокой и также стабильность которого является высокой, нет необходимости использовать схему умножения частот, имеющую высокую стабильность, схему фазовой автоматической подстройки частоты для синхронизации несущей или подобные им схемы. Таким образом, даже если частота является более высока, функция связи может быть осуществлена просто и с легкостью при малом размере схемы.
Поскольку в гетеродине (8404) принимающей стороны получают восстановленный сигнал несущей частоты, синхронизированный с сигналом несущей частоты, используемым на передающей стороне, и этот гетеродин подает восстановленный сигнал несущей частоты смесителю (8402) частот для осуществления синхронного детектирования, то на стадии, предшествующей смесителю (8402) частот, нет необходимости предусматривать полосовой фильтр для выбора длины волны. Фактически, операция выбора частоты приема должна осуществлять управление, заставляющее схемы гетеродина, предназначенные для передачи и приема, быть полностью синхронизированными друг с другом, то есть позволять установить внешнюю синхронизацию. Следовательно, выбор частоты приема прост. В случае, при котором используется сигнал диапазона миллиметровых волн, также и время, требующееся для внешней синхронизации, может быть короче, чем это время в случае, при котором используется более низкая частота. Таким образом, операция выбора частоты приема может быть завершена в короткое время.
Поскольку схемы гетеродина, предназначенные для передачи и приема, полностью синхронизированы друг с другом, то изменяющаяся составляющая несущей частоты на передающей стороне устраняется, и, следовательно, могут быть с легкостью применены различные способы модуляции, такие как фазовая модуляция. Например, в цифровой модуляции широко известна фазовая модуляция, такая как модуляция QPSK (Квадратурная фазовая манипуляция) и модуляция 16QAM (16-позиционная квадратурная амплитудная модуляция). Способы фазовой модуляции включают в себя квадратурную модуляцию между основополосным сигналом и несущей. В квадратурной модуляции входные данные преобразуются в основополосные сигналы I-фазы и Q-фазы, к которым применяется квадратурная модуляция. В частности, сигналы несущей частоты на оси "I" и оси "Q" модулируются индивидуально сигналом I-фазы и сигналом Q-фазы, соответственно. Внешняя синхронизация может быть применена не только к такой модуляции 8PSK (восьмипозиционной фазовой манипуляции), которая раскрыта в ссылочном документе Е, но также и к таким способам квадратурной модуляции, как QPSK (Квадратурная фазовая манипуляция) и 16QAM (16-позиционная квадратурная амплитудная модуляция), и для повышения скорости передачи данных сигнал модуляции может быть преобразован в квадратурные сигналы.
Если применяется внешняя синхронизация, то в случае, при котором вместе с этим используется синхронное детектирование, влияние проблемы взаимных помех будет менее вероятно даже там, где множество пар передачи и приема одновременно осуществляют независимую передачу, как в случае, при котором должна осуществляться многоканальная передача или полнодуплексная двунаправленная передача, даже если на принимающей стороне не используется полосовой фильтр для выбора длины волны.
[Соотношение между сигналом внешней синхронизации и выходным сигналом генерации]
Фиг.9 иллюстрирует фазовое соотношение сигналов при внешней синхронизации. В частности, фиг.9 иллюстрирует основное фазовое соотношение, где сигнал внешней синхронизации (здесь опорный сигнал несущей частоты) совпадает по фазе с сигналом несущей частоты, используемым для модуляции.
Гетеродин (8404) принимающей стороны может работать в двух режимах, включающих в себя: режим внешней синхронизации и режим усилителя. В случае, при котором принят способ внешней синхронизации, режим внешней синхронизации принимается как основной рабочий режим, но в частном случае используется режим усилителя. Этот частный случай представляет собой случай, при котором, если в качестве сигнала внешней синхронизации используется опорный сигнал несущей частоты, то сигнал несущей частоты, используемый для модуляции, и опорный сигнал несущей частоты имеют фазы, отличные друг от друга (обычно имеют фазы, квадратурные друг другу (сдвинутые по отношению друг к другу на 90°)).
Когда гетеродин (8404) принимающей стороны работает в режиме внешней синхронизации в то время, как он находится в состоянии свободной генерации и выводит выходной сигнал (Vo) свободной генерации, принятый опорный сигнал (Sinj) несущей частоты и выходной сигнал (Vout) генерации, выводимый из гетеродина (8404) принимающей стороны при внешней синхронизации, имеют между собой разность фаз. Для того чтобы смеситель (8402) частот осуществлял ортогональное детектирование опорного сигнала (Sinj) несущей частоты, необходимо скорректировать эту разность фаз. Как можно видеть на фиг.9, величина сдвига фаз, на которую фазово-амплитудный регулятор (8406) осуществляет регулирование фазы, так чтобы выходной сигнал (Vout) генерации в гетеродине (8404) принимающей стороны мог быть в состоянии, совпадающем по фазе с сигналом (81)модуляции, составляет "θ-φ", которые видно на фиг.8.
Другими словами, фазово-амплитудный регулятор (8406) должен осуществить сдвиг фаз таким образом, чтобы могла быть устранена разность фаз "θ-φ" между фазой выходного сигнала (Vout) генерации в гетеродине (8404) принимающей стороны, когда гетеродин (8404) принимающей стороны функционирует в режиме внешней синхронизации, и фазой выходного сигнала (Vout) генерации, когда опорный сигнал (Sinj) несущей частоты используется для внешней синхронизации гетеродина (8404) принимающей стороны. Между прочим, разность фаз между опорным сигналом (Sinj) несущей частоты, подаваемого гетеродину (8404) принимающей стороны, и выходным сигналом (Vo) свободной генерации в гетеродине (8404) принимающей стороны составляет θ, и разность фаз между выходным сигналом (Vout) генерации в гетеродине (8404) принимающей стороны и выходным сигналом (Vo) свободной генерации в гетеродине (8404) принимающей стороны, когда применяется внешняя синхронизация, составляет Ф.
<Взаимосвязь между многоканальной передачей и внешней синхронизацией>
Фиг. с 10А по 10D иллюстрируют взаимосвязь между многоканальной передачей данных и внешней синхронизацией. В качестве одной из технологий для достижения многоканальной передачи данных возможной идеей представляется применение мультиплексирования с пространственным разделением каналов, которое описано выше со ссылкой на фиг. с 3А по 5. Однако также возможной идеей представляется, как показано на фиг.10А, использовать различные несущие частоты между связными парами передачи и приема. Таким образом, многоканальная передача данных может быть реализована посредством мультиплексирования с частотным разделением каналов.
Также полнодуплексная двунаправленная передача данных может быть с легкостью реализована в случае, если используются различные несущие частоты, и также имеется возможность реализовать ситуацию, при которой в пределах корпуса электронного аппарата независимо поддерживают связь друг с другом множество полупроводниковых микросхем (такое как комплект модуля (110) генерирования сигналов на передающей стороне и модуля (220) генерирования сигналов на принимающей стороне и комплект модуля (210) генерации сигналов на передающей стороне и модуля (120) генерирования сигналов на принимающей стороне).
[Базовая конфигурация и проблемы]
Здесь предполагается, что две пары передачи и приема поддерживают связь одновременно друг с другом независимо друг от друга, как это видно на фиг. с 10В по 10D. На фиг. с 10В по 10D, ∆1, ∆2, ∆3 и ∆4 обозначают частотные составляющие, которые меняются во времени.
При этом если применяется способ квадратичного детектирования, как это видно на фиг.10 В, то требуется полосовой фильтр (BPF) радиочастотного диапазона для частотной селекции на принимающей стороне для того, чтобы достигнуть многоканальной передачи в способе мультиплексирования с частотным разделением каналов, который описан выше. Однако не просто реализовать полосовой фильтр с крутой характеристикой, имеющий небольшой размер, а для того, чтобы изменять выбираемую частоту, требуется фильтр с переменной полосой пропускания. Поскольку способом квадратичного детектирования можно извлекать только информацию об амплитуде, применимый способ модуляции ограничен ASK-манипуляцией, OOK-манипуляцией и так далее, и также трудно привести сигнал модуляции к квадратуре для того, чтобы поднять скорость передачи данных.
В случае, при котором на принимающая стороне для синхронизации несущей не предусмотрена фазовая автоматическая подстройка частоты, например, для миниатюризации, возможной идеей представляется применение преобразования с понижением частоты до некоторой промежуточной частоты (IF-частоты) для осуществления квадратичного детектирования, как это видно на фиг.10 С. В этом случае принимаемый сигнал может быть выбран без полосового фильтра радиочастотной полосы за счет того, что дополнительно предусматривается блок для преобразования частоты в достаточно высокую промежуточную частоту. Однако это требует схемы для преобразования частоты в полосу промежуточной частоты, полосовой фильтр для полосы промежуточной частоты и так далее, и электрическая схема завершается этими схемами. Влияние оказывают не только изменяющаяся составляющая (Д) частоты на передающей стороне, но также и частотная составляющая (изменяющаяся составляющая (А) частоты), которая изменяется во времени при преобразовании с понижением частоты на принимающей стороне. Следовательно, может быть применен только способ модуляции, который извлекает информацию об амплитуде (такой как, например, ASK-манипуляция или OOK-манипуляция), так, чтобы влияние изменяющейся составляющей (Д) частоты можно было игнорировать.
В противоположность этому, если, как видно на фиг.10D, применяется способ внешней синхронизации, то, поскольку гетеродин (8304) передающей стороны и гетеродин (8404) принимающей стороны полностью синхронизированы друг с другом, можно с легкостью реализовывать различные способы модуляции. Также фазовая автоматическая подстройка частоты для синхронизации несущей не нужна, и размер схемы может быть небольшим, и также облегчается выбор частоты приема. В дополнение к этому, поскольку колебательный контур для диапазона миллиметровых волн может быть реализован с использованием резонансного контура, имеющего постоянную времени, более низкую, чем эта постоянная в случае, при котором применяется более низкая частота, то также и время, требующееся для внешней синхронизации, может быть сделано короче, чем это время в случае, при котором применяется более низкая частота. Таким образом, колебательный контур для диапазона миллиметровых волн может подходить для высокоскоростной передачи данных. Таким образом, при применении способа внешней синхронизации скорость передачи данных может быть с легкостью повышена, и количество клемм ввода/вывода может быть снижено по сравнению с таковыми для обыкновенной передачи сигналов между микросхемами основополосным сигналом. Также имеется возможность сконфигурировать небольшую антенну для миллиметровой волны на микросхеме, и, кроме того, имеется возможность обеспечить очень высокую степень свободы в отношении способа извлечения сигнала из микросхемы. Кроме того, поскольку изменяющаяся составляющая (Д) частоты на передающей стороне устраняется внешней синхронизацией, то могут быть применены различные способы модуляции, такие как фазовая модуляция (такая как, например, квадратурная модуляция).
Также в случае, при котором реализуется многоканальная передача данных посредством мультиплексирования с частотным разделением каналов, если принимающая сторона восстанавливает сигнал, синхронизированный с сигналом несущей частоты, используемым для модуляции на передающей стороне, и осуществляет преобразование частоты посредством синхронного детектирования, то, даже если сигнал несущей частоты страдает от изменения (Δ) частоты, сигнал передачи может быть восстановлен без влияния изменения (Δ) частоты (то есть помех). Как видно из фиг.10D, на стадии, предшествующей схемам преобразования частоты (преобразователям с понижением частоты), нет необходимости помещать полосовой фильтр, как фильтр частотной селекции.
В случае, когда для достижения такой многоканальной передачи данных принят способ внешней синхронизации, если не принять никаких контрмер, то на принимающей стороне должна быть приготовлена схема внешней синхронизации для каждого из каналов.
Следует отметить, что такого рода ситуация, при которой если принимающая сторона включает в себя множество каналов, то для каждого из каналов должна быть приготовлена схема внешней синхронизации, имеет место не только при многоканальной передаче, но также и при широковещательной связи или подобной ей связи, при которой осуществляется одновременная связь между одним каналом на передающей стороне и множественными каналами на принимающей стороне.
Следовательно, в системе (1) беспроводной передачи данных, соответствующей настоящему варианту реализации изобретения, принимается во внимание, чтобы в случае, при котором принимающая сторона включает в себя множество каналов, предпочтительно - в случае, при котором принят способ внешней синхронизации, чтобы в канале не должно было быть никаких затруднений, даже если схема внешней синхронизации не приготовлена для каждого канала.
В качестве базового подхода для того, чтобы достигнуть уменьшения количества схем внешней синхронизации на принимающей стороне, не во всех каналах принят способ внешней синхронизации, но, по меньшей мере, в одном канале не принят способ внешней синхронизации. В каждом канале, в котором не принят способ внешней синхронизации, для осуществления модуляции и демодуляции используются сигналы несущей частоты, сгенерированные гетеродинами (8304) и (8404) и синхронизированные с сигналом несущей частоты. Хотя, в случае мультиплексирования с пространственным разделением каналов во всех каналах может использоваться сигнал несущей частоты, имеющий одну и ту же частоту, в случае мультиплексирования с частотным разделением каналов для различных каналов должны использоваться сигналы несущей частоты, имеющие различные частоты. Следовательно, для синхронного детектирования генерируется и используется другой сигнал несущей частоты, имеющий другую частоту, синхронизированный с сигналом несущей частоты, сгенерированным гетеродином (8304) или (8404). Естественно, что также и в случае мультиплексирования с пространственным разделением каналов не исключено использование сигнала несущей частоты, имеющего другую частоту, как и в случае мультиплексирования с частотным разделением каналов. Ниже приводятся подробности.
<Система беспроводной передачи данных: первый вариант реализации>
На фиг.11 показана система беспроводной передачи данных, соответствующая первому варианту реализации.
В системе (1В) беспроводной передачи данных, соответствующей первому варианту реализации, в которой принимающая сторона использует множество каналов, внешняя синхронизация применена к одному из каналов, а в других каналах для осуществления демодуляции способом синхронного детектирования используется сигнал несущей частоты, синхронизированный с сигналом несущей частоты, относящимся к каналу, к которому применяется внешняя синхронизация. Следует отметить, что при мультиплексировании с пространственным разделением каналов, в крайнем случае, синхронизированный сигнал несущей частоты может иметь ту же самую частоту. Первый вариант реализации отличается от второго варианта реализации, описываемого далее, примером применения к широковещательной связи, при которой передающая сторона использует один канал, а принимающая сторона использует множество каналов. В первом варианте реализации может быть применен любой способ модуляции, так же как и во втором варианте реализации. В нижеследующем описании предполагается, что применяется способ ASK (амплитудной манипуляции).
Система (1В) беспроводной передачи данных, соответствующая первому варианту реализации, имеет конфигурацию системы, в которой описанный выше способ внешней синхронизации применяется для того, чтобы осуществлять передачу сигналов, используя диапазон миллиметровых волн, между тремя полупроводниковыми микросхемами (103 В), (203 В_1) и (203 В_2), сформированными посредством КМОП- технологии (технологии комплементарных структур металл-оксид-полупроводник) в пределах корпуса одного электронного аппарата или между множеством электронных аппаратов. Проще говоря, две специальные пары связи, в которых передающая сторона включает в себя один модуль связи, а принимающая сторона включает в себя два модуля связи, сформированы в комплект таким образом, что осуществляется передача сигналов 1:2.
Как правило, первая пара связи сформирована из полупроводниковой микросхемы (103 В) на передающей стороне и полупроводниковой микросхеме (203 В_1) на принимающей стороне, а вторая пара связи сформирована из той же самой полупроводниковой микросхемы (103 В) на передающей стороне и другой полупроводниковой микросхемы (203 В_2) на принимающей стороне. Таким образом, из единственной полупроводниковой микросхемы (103 В) на передающей стороне к этим двум полупроводниковым микросхемам (203 В_1) и (203 В_2) на принимающей стороне осуществляется широковещательная или одновременная связь. Хотя принимающая сторона (1 В) в системе беспроводной передачи данных, показанной на фиг.11, включает в себя две полупроводниковые микросхемы, она может в ином случае включать в себя три или больше полупроводниковых микросхем. Следует отметить, что используемая несущая частота f2 входит в состав миллиметровой волны, имеющей частоту от 30 ГГц до 300 ГГц.
В случае передачи сигналов в пределах одного корпуса можно считать, что полупроводниковая микросхема (103 В) и полупроводниковые микросхемы (203 В_1) и (203 В_2) смонтированы на одной и той же печатной плате. Или можно иначе считать, что корпус (190 В) на стороне первого устройства (100 В) связи и корпуса (290 В_1) и (290 В_2) на стороне вторых устройств (200 В_1) и (200 В_2) связи сформированы совместно как единый корпус. С другой стороны, в случае передачи сигналов между электронным аппаратом, который включает в себя первое устройство (100 В) связи, и другим электронным аппаратом, который включает в себя два вторых устройства (200 В_1) и (200 В_2) связи, можно считать, что корпус (190 В) на стороне первого устройства (100 В) связи и корпуса (290 В_1) и (290 В_2) на стороне вторых устройств (200 В_1) и (200 В_2) связи смонтированы или установлены в положениях, индивидуально показанных на фиг.11 пунктирными линиями. Ниже, в случае, при котором составляющие на принимающей стороне упоминаются все вместе, индексы _1 и _2 указываются сообразно обстоятельствам.
Корпус (190 В) или (290 В) может относиться к случаю защиты или придания внешнего вида, например, для: аппарата цифровой записи и воспроизведения; телевизионного приемника приземной волны; фотокамеры; аппарата на жестких дисках; игрового автомата; компьютера или аппарата беспроводной связи.
Например, в системе (1 В) беспроводной передачи данных, для того, чтобы передавать сигнал, для которого требуется высокоскоростная передача и передача больших количеств данных, такой как сигнал изображения в кинофильме или компьютерный сигнал изображения, этот сигнал преобразуется в сигнал (Sout_2) передачи, несущая частота (f2) которого принадлежит диапазону миллиметровых волн, составляющему от 30 ГГц до 300 ГТц, и передается в таком виде по тракту (9_2) передачи сигналов миллиметровых волн.
Тракт (9_2) передачи сигналов миллиметровых волн образован из свободного пространства в корпусах (190 В) и (290 В), диэлектрического тракта передачи, созданного в таком свободном пространстве, волноводной трубки и/или волновода. Волновод включает в себя щелевую линию и/или микрополосковую линию. Тракт (9_2) передачи сигналов миллиметровых волн может представлять собой любой тракт передачи, который может передавать по себе сигнал (Sout_2) передачи, являющийся миллиметровой волной. Также тракт (9_2) передачи сигналов миллиметровых волн может быть образован самим диэлектрическим веществом, таким как компонент из смолы, заполняющий внутреннюю часть корпусов (190 В), и (290 В).
Поскольку миллиметровая волна может быть легко задержана и менее вероятно, что она будет иметь утечки вовне, то это позволяет использовать сигнал несущей частоты, имеющий несущую частоту f2, чья стабильность является низкой. Это проводит также к увеличению степени свободы при проектировании каналов распространения между полупроводниковыми микросхемами (103 В) и (203 В_1) или между полупроводниковыми микросхемами (103 В) и (203 В_2). Например, при проектировании конструкции герметизирующего компонента или конструкции пакета, предназначенных для совместной герметизации полупроводниковых микросхем (103 В) и (203 В) и каналов распространения, с использованием диэлектрика может быть достигнута хорошая передача сигналов с более высокой надежностью по сравнению с передачей сигналов миллиметровых волн в свободном пространстве.
Например, внутренняя часть корпусов (190 В) и (290 В) может быть выполнена как свободное пространство, образуя между антеннами (136 В) и (236 В) тракт передачи в свободном пространстве, или эта внутренняя часть может быть полностью заполнена диэлектриком, таким как материал смолы. В этих случаях предпочтительно, чтобы корпуса (190 В) и (290 В) были выполнены каждый как кожух, внутренняя сторона которого покрыта компонентом из смолы в дополнение к кожуху, окруженному по внешним шести своим лицевым поверхностям металлическими пластинами таким образом, чтобы сигнал (Sout_2) передачи в диапазоне миллиметровых волн не мог иметь утечки вовне. В иных случаях корпуса (190 В) и (290 В) могут быть выполнены как кожух, внутренняя сторона которого покрыта металлическим компонентом в дополнение к кожуху, окруженному по своим внешним шести лицевым поверхностям компонентами из смолы. В любом случае, имеется та тенденция, чтобы в случае, при котором применяется способ внешней синхронизации, амплитуда передачи была увеличена по сравнению со случаем, при котором способ внешней синхронизации не применяется, и, следовательно, должна быть предпринята контрмера, учитывающая такую тенденцию.
Предпочтительно, чтобы внутренняя часть корпусов (190 В) и (290 В) была выполнена как свободное пространство, притом, что между антеннами (136 В) и (236 В_1) или между антеннами (136 В) и (236 В_2) был применен диэлектрический тракт передачи, полый волновод или волноводная конструкция, образующие конструкцию, удерживающую миллиметровую волну, или волноводную конструкцию, позволяющие миллиметровой волне передаваться по ней, удерживая при этом сигнал миллиметровой волны внутри тракта передачи. В случае, при котором используется конструкция, удерживающая миллиметровую волну, сигнал в диапазоне миллиметровых волн может быть гарантированно передан между антеннами (136 В) и (236 В_1) или между антеннами (136 В) и (236 В_2), не будучи подвержен влиянию отражения корпусами (190 В) и (290 В). В дополнение к этому, сигнал в диапазоне миллиметровых волн (сигнал (Sout_2) передачи), выводимый из антенны (136 В), может быть передан в сторону антенны (236 В), притом, что этот сигнал миллиметровой волны удерживается в тракте (9_2) передачи сигналов миллиметровых волн. Поэтому можно уменьшить или устранить потери при передаче, и, следовательно, мощность передачи может быть уменьшена. Поскольку, в случае, при котором применяется способ внешней синхронизации, также мощность передачи может быть значительно уменьшена, то электромагнитные помехи (EMI-помехи) не поступают вовне. Следовательно, металлическая экранирующая конструкция может быть убрана из корпусов (190 В) и (290 В).
Поскольку длина волны является короткой, то антенны (136 В) и (236 В) для миллиметровой волны могут быть сконфигурированы, соответственно, на полупроводниковых микросхемах (103 В) и (203 В), имеющих очень небольшой размер. Поскольку антенны (136 В) и (236 В) могут быть выполнены уменьшенного размера, им можно обеспечить очень высокую степень свободы в способе излучения сигнала (Sout_2) передачи от антенны (136 В) и в способе извлечения сигнала (Sin_2) приема из антенны (236 В).
Предполагается, что гетеродин (8304) передающей стороны и гетеродин (8404) принимающей стороны, включающий в себя резонансный контур, как это описано выше, полностью выполнены на одной и той же микросхеме, являющейся полупроводниковой микросхемой (103 В) на передающей стороне, и одной из полупроводниковых микросхем (203 В) на принимающей стороне без использования резонансного контура, предусматриваемого снаружи, как на предшествующем уровне техники.
Например, полупроводниковая микросхема (103 В) включает в себя функциональный модуль (8300) модуляции, который в свою очередь включает в себя смеситель (8302) частот и гетеродин (8304) передающей стороны, и усилитель (8117). Усилитель (8117) соединен с антенной (136 В), которая образует часть соединителя (108) тракта передачи. Полупроводниковая микросхема (103 В) на передающей стороне модулирует сигнал несущей частоты, имеющий несущую частоту f2), сгенерированный в гетеродине (8304) передающей стороны, способом ASK (амплитудной манипуляции), основанным на сигнале (SIN_2) предмета передачи, таким образом, чтобы осуществить частотное преобразование сигнала (Sin_2) приема в сигнал (Sout_2) передачи, являющийся миллиметровой волной. Сигнал (Sout_2) передачи подается в тракт (9_2) передачи сигналов миллиметровых волн через антенну (136 В) и поступает на две антенны (263 В_1) и (236 В_2) на принимающей стороне.
Только одна из множественных полупроводниковых микросхем (203 В) на принимающей стороне, на фиг.11 - только полупроводниковая микросхема (203 В_1), имеет конфигурацию, приготовленную для внешней синхронизации. Однако все остальные полупроводниковые микросхемы, на фиг.11 - полупроводниковая микросхема (203 В_2), не приготовлены для внешней синхронизации. Все остальные полупроводниковые микросхемы, то есть полупроводниковая микросхема (203 В_2), принимают восстановленный сигнал несущей частоты от этой одной полупроводниковой микросхемы (203 В_1), приготовленной для внешней синхронизации, и осуществляют синхронное детектирование, основанное на этом восстановленном сигнале несущей частоты.
В частности, полупроводниковая микросхема (203 В_1) включает в себя усилитель (8224), функциональный модуль (8400) демодуляции, который в свою очередь включает в себя смеситель (8402) частот и гетеродин (8404) принимающей стороны, и фильтр (8412) нижних частот, и усилитель (8224) соединен с антенной (236 В_1), которая образует часть соединителя (208) тракта передачи. Полупроводниковая микросхема (203 В_1) использует сигнал миллиметровой волны, который представляет собой сигнал (Sout_2) передачи, равный сигналу (Sin_2) приема, посланный ей из полупроводниковой микросхемы (103 В) передающей стороны, в качестве сигнала внешней синхронизации, поступающего в гетеродин (8404) принимающей стороны, и гетеродин (8404) принимающей стороны получает восстановленный сигнал несущей частоты, основанный на внешней синхронизации. Смеситель (8402) частот использует восстановленный сигнал несущей частоты для того, чтобы демодулировать сигнал (Sin_2) приема. Демодулированный сигнал пропускают через фильтр (8412) нижних частот для того, чтобы восстановить сигнал (SOUT_2) предмета передачи, который соответствует сигналу (SIN_2) предмета передачи. Короче говоря, полупроводниковые микросхемы (103 В) и (203 В_1) осуществляют передачу сигналов в диапазоне миллиметровых волн через тракт (9_2) передачи сигналов миллиметровых волн между антеннами (136 В) и (236 В_1).
С другой стороны, полупроводниковая микросхема (203 В_2) принимает восстановленный сигнал несущей частоты, восстановленный способом внешней синхронизации на полупроводниковой микросхеме (203 В_1), и смеситель (8402) частот демодулирует сигнал (Sin_2) приема, используя восстановленный сигнал несущей частоты. Демодулированный сигнал пропускают через фильтр (8412) нижних частот для того, чтобы восстановить сигнал (SOUT_2) предмета передачи, соответствующий сигналу (SIN_2) предмета передачи.
Поскольку полупроводниковая микросхема (103 В) в корпусе (190 В) и полупроводниковые микросхемы (203 В) в корпусах (290 В) имеют заданные, обычно фиксированные, положения размещения, то взаимное расположение полупроводниковой микросхемы (103 В) и полупроводниковых микросхем (203 В) и условия среды каналов передачи между ними, такие как, например, условия отражения, могут быть определены заранее. Следовательно, легко спроектировать каналы передачи между передающей стороной и принимающей стороной. Кроме того, если герметизирующая конструкция для герметизации передающей стороны и принимающей стороны и канал распространения проектируются совместно с использованием диэлектрика, то может быть достигнута хорошая передача с более высокой надежностью, чем надежность передачи в свободном пространстве.
Среда канала распространения часто не изменяется, и также управление, осуществляемое контроллером (8440) внешней синхронизации, делающее возможным внешнюю синхронизацию, не должно осуществляться столь динамически, адаптивно и часто, как в случае обыкновенной беспроводной связи. Следовательно, количество служебных сигналов при управлении может быть сокращено по сравнению с обычной беспроводной связью. Это вносит свой вклад в создание системы (1 В) беспроводной передачи данных, которая осуществляет высокоскоростную и большую по количеству данных передачу сигналов при небольшом размере и с низкой потребляемой мощностью.
Кроме того, если при производстве или проектировании беспроводная среда передачи проверяется и определяется дисперсия индивидуальных изделий, то контроллер (8440) внешней синхронизации может обращаться к этим данным с целью осуществления различных видов настройки таким образом, чтобы могла быть осуществлена внешняя синхронизация. Решение о состоянии внешней синхронизации и повторение изменения различных установленных значений в соответствии с результатом этого решения могут быть устранены, и упрощаются различные виды настройки, делающие возможным осуществление внешней синхронизации.
В примере конфигурации системы по первому варианту реализации, в котором передающая сторона включает в себя один канал, а принимающая сторона включает в себя множество каналов, широковещательная связь осуществляется посредством тракта (9_2) передачи сигналов миллиметровых волн, который конфигурирует каналы передачи в соотношении 1:2 между полупроводниковой микросхемой (103 В) на передающей стороне и полупроводниковыми микросхемами (203 В_1) и (203 В_2) на принимающей стороне. При этом если синхронизм может быть установлен в одном из каналов, то синхронизм может быть установлен во всех каналах. Следовательно, осуществляя синхронное детектирование во всех каналах, основываясь на восстановленном сигнале несущей частоты, полученном посредством внешней синхронизации, можно демодулировать сигнал приема. На принимающей стороне должен быть приготовлен для внешней синхронизации только один канал, и схема внешней синхронизации не должна быть приготовлена в каждой канавке. Следовательно, имеется то преимущество, что конфигурация системы может быть сделана компактной.
Следует отметить, что, поскольку восстановленный сигнал несущей частоты передают другой микросхеме, в примере, показанном на фиг.11, в сторону полупроводниковой микросхемы (203 В_2), то в зависимости от длины проводной линии (L2), ведущей к полупроводниковой микросхеме (203 В_2), может вызывать беспокойство влияние задержки по фазе. Следовательно, предпочтительно принять меру противодействия этому, минимизировав длину проводной линии (L2) или сделав длину проводных линий (L1) и (L2) между гетеродином (8404) принимающей стороны для внешней синхронизации и смесителем (8402) частот на микросхемах равными друг другу. Кроме того, в случае, при котором задержка по фазе имеет значение, возможной идеей представляется дополнительное создание механизма для осуществления регулирования фазы. Эти соображения аналогичным образом применимы также и к другим вариантам реализации, описываемым далее.
<Система беспроводная передачи данных: второй вариант реализации>
На фиг.12 показана система беспроводной передачи данных, соответствующая второму варианту реализации. В системе (1 С) беспроводной передачи данных, соответствующей второму варианту реализации, где как передающая сторона, так и принимающая сторона включают в себя множество каналов, внешняя синхронизация выполняется в одном канале, и на обеих сторонах из числа передающей стороны и на принимающей стороны остальные каналы осуществляют модуляцию и демодуляцию, используя сигналы несущей частоты, синхронизированные с сигналом несущей частоты, сгенерированным гетеродинами (8304) и (8404). В частности, второй вариант реализации отличается от первого варианта реализации примером применения многоканальной связи, в котором передающая сторона также включает в себя множество каналов. Между тем, второй вариант реализации отличается от третьего варианта реализации многоканальной связью посредством применения не мультиплексирования с частотным разделением каналов, а мультиплексирования с пространственным разделением каналов. Во втором варианте реализации аналогично первому варианту реализации может быть применен любой способ модуляции. В нижеследующем описании предполагается, что применяется способ ASK. (амплитудной манипуляции).
В частности, система (1 С) беспроводной передачи данных, соответствующая второму варианту реализации, сконфигурирована таким образом, что на передающей стороне расположено N (N является положительным целым числом, равным или большим чем 2) передатчиков, а на принимающей стороне расположено М (М является положительным целым числом, равным или большим чем 2) приемников, и в передатчиках и приемниках используются одни и те же несущие частоты. Для того чтобы осуществлять многоканальную передачу, используя одну и ту же частоту, применяется мультиплексирование с пространственным разделением каналов, описанное выше со ссылкой на фиг. с 3А по 5. На фиг.12 в состав системы входит один комплект, в котором между полупроводниковой микросхемой (103 А) и полупроводниковой микросхемой (203 А) осуществляется передача сигналов 1: 1, и другой комплект, в котором между полупроводниковой микросхемой (103 В) и полупроводниковыми микросхемами (203 В_1) и (203 В_2) осуществляется передача сигналов 1: 2, который соответствует конфигурации первого варианта реализации.
В случае передачи сигналов в пределах одного корпуса следует полагать, что полупроводниковые микросхемы (103 А) и (103 В) и полупроводниковые микросхемы (203 А), (203 В_1) и (203 В_2) установлены на одной и той же плате. Однако в случае передачи сигналов между различным аппаратами, например, электронный аппарат, который включает в себя второе устройство (200 С) связи, в котором размещаются полупроводниковые микросхемы (203 А), (203 В_1) и (203 В_2), помещено на электронном аппарате, который включает в себя первое устройство (100 С) связи, в котором размещаются полупроводниковые микросхемы (103 А) и (103 В), таким образом, что корпус (190 С) на стороне первого устройства (100 С) связи и корпус (290 С) на стороне второго устройства (200 С) связи установлены или размещены в положениях, показанных индивидуально пунктирными линиями на фиг.12.
Среди антенн для передачи и приема антенны из комплекта, в котором осуществляется передача сигналов 1:1, образуют тракт (9_1) передачи сигналов миллиметровых волн, относящийся к первому каналу связи, в то время как антенны из комплекта, в котором осуществляется передача сигналов 1: 2 и в котором принята конфигурация первого варианта реализации, образуют тракт (9_2) передачи сигналов миллиметровых волн, относящийся ко второму каналу связи. Поскольку применяется мультиплексирование с пространственным разделением каналов, то межантенное расстояние между антеннами различных комплектов обеспечивается в такой степени, при которой уровень взаимных помех сигналов между трактами (9_1) и (9_2) передачи сигналов миллиметровых волн остается в пределах допустимого диапазона, как это описано со ссылкой на фиг. с 4А по 4С.
Между полупроводниковыми микросхемами (103 А) и (203 А) несущая частота f2 используется для того, чтобы осуществлять передачу сигналов в диапазоне миллиметровых волн через тракт (9_1) передачи сигнала миллиметровой волны. На участке, на котором принята конфигурация первого варианта реализации, несущая частота f2 используется для того, чтобы осуществлять широковещательную связь в диапазоне миллиметровых волн через тракт (9_2) передачи сигналов миллиметровых волн между полупроводниковой микросхемой (103 В) и полупроводниковыми микросхемами (203 В_1) и (203 В_2). Короче говоря, в настоящем втором варианте реализации система передачи 1: 1 и система передачи 1: 2 существуют вместе. В этом случае при задании одной и той же несущей частоты f2 в каналах связи и применении мультиплексирования с пространственным разделением каналов передача сигналов системами передачи осуществляется, не будучи под влиянием взаимных помех.
Здесь, поскольку обоими комплектами используется сигнал несущей частоты одной и той же несущей частоты f2, то из числа множественных полупроводниковых микросхем (103) на передающей стороне только одна, на фиг.12 - только полупроводниковая микросхема (103 В), имеет конфигурацию, приготовленную для генерации сигнала несущей частоты, в то время как все остальные полупроводниковые микросхемы, на фиг.12 - полупроводниковая микросхема (103 А), не приготовлены для генерации сигнала несущей частоты. Все остальные полупроводниковые микросхемы, на фиг.12 - полупроводниковая микросхемы (103 А), принимают сигнал несущей частоты от полупроводниковой микросхемы (103 В), которая приготовлена для генерации сигнала несущей частоты, и осуществляют преобразование частоты, то есть преобразование с повышением частоты, основанное на принятом сигнале несущей частоты.
Только одна из множественных полупроводниковых микросхем (203) на принимающей стороне, на фигуре - только полупроводниковая микросхема (203 В_1), имеет конфигурацию, приготовленную для внешней синхронизации. Однако все остальные полупроводниковые микросхемы, на фигуре - полупроводниковые микросхемы (203 А) и (203 В_2), не приготовлены для внешней синхронизации. Все остальные полупроводниковые микросхемы, то есть полупроводниковые микросхемы (203 А) и (203 В_2) принимают восстановленный сигнал несущей частоты от этой одной полупроводниковой микросхемы (203 В_1), приготовленной для внешней синхронизации, и осуществляют синхронное детектирование, основанное на восстановленном сигнале несущей частоты.
Во втором варианте реализации, в котором обе стороны из числа передающей стороны и принимающей стороны имеют конфигурацию системы, которая включает в себя множество каналов, только один канал на принимающей стороне может быть приготовлен для внешней синхронизации аналогично первому варианту реализации. Следовательно, второй вариант реализации выгоден тем, что схема внешней синхронизации не должна быть приготовлена для каждой канавки, и конфигурация системы может быть сделана компактной. Поскольку различные комплекты используют одну и ту же частоту, то также и на передающей стороне, только один канал может быть приготовлен для генерации сигнала несущей частоты. Следовательно, имеется то преимущество, что не нужно приготавливать гетеродин (8304) передающей стороны для каждого канала, и конфигурация системы может быть сделана компактной.
<Система беспроводная передачи данных: третий вариант реализации>
На фиг. с 13 по 15В показаны системы беспроводной передачи данных, соответствующие третьему варианту реализации. В системе (ID) беспроводной передачи данных, соответствующей третьему варианту реализации, где обе стороны из числа передающей стороны и принимающей стороны включают в себя множество каналов, внешняя синхронизация осуществляется в одном канале, и на обеих сторонах из числа передающей стороны и принимающей стороны остальные каналы осуществляют модуляцию и демодуляцию, используя сигналы несущей частоты, синхронизированные с сигналом несущей частоты, сгенерированным гетеродинами (8304) и (8404). В частности, третий вариант реализации отличается от второго варианта реализации многоканальной связью посредством применения не мультиплексирования с пространственным разделением каналов, а мультиплексирования с частотным разделением каналов. В третьем варианте реализации, как и в первом варианте реализации, может быть применен любой способ модуляции. В нижеследующем описании предполагается, что применяется способ ASK (амплитудной манипуляции).
Между прочим, в первом примере, показанном на фиг.13, обе стороны из числа передающей стороны и принимающей стороны используют антенны (и усилители) для индивидуальных каналов, и несущая частота f1 имеет отношение, составляющее целое число раз несущей частоты f2. Во втором примере, показанном на фиг.14, обе стороны из числа передающей стороны и принимающей стороны используют антенны (и усилители) для индивидуальных каналов и несущая частота f1 имеет отношение, отличное от отношения, составляющего целое число раз несущей частоты f2. В третьем примере, показанном на фиг.15 А, обе стороны из числа передающей стороны и принимающей стороны используют общие антенны (и усилители). В четвертом примере, показанном на фиг.15 В, обе стороны из числа передающей стороны и принимающей стороны имеют однокристальную конфигурацию, включающую в себя множество модулей (110) генерирования сигналов на передающей стороне или множество модулей (220) генерирования сигналов на принимающей стороне, для которых предусмотрены различные антенны.
Хотя третий вариант реализации имеет базовую конфигурацию системы такую же, как базовая конфигурация из второго варианта реализации, она изменена для применения мультиплексирования с частотным разделением каналов. В частности, на передающей стороне располагаются N (N является положительным целым числом, равным или большим чем 2) комплектов передатчиков, в то время как на принимающей стороне располагаются М (М является положительным целым числом, равным или большим чем 2) комплектов приемников. Передатчики и приемники используют индивидуально различные несущие частоты f1 и f2 для передачи. Для того чтобы использовать сигналы несущей частоты, имеющие различные частоты, для осуществления многоканальной передачи применяется мультиплексирование с частотным разделением каналов, описанное выше со ссылкой на фиг. с 2А по 2С. Примеры третьего варианта реализации, показанного на фиг. с 13 по 15В, включают в себя комплект, который осуществляет передачу сигналов 1: 1 между полупроводниковой микросхемой (103 А) и полупроводниковой микросхемой (203 А), и другой комплект, который осуществляет передачу сигналов 1: 2 между полупроводниковой микросхемой (103 В) и полупроводниковыми микросхемами (203 В_1) и (203 В_2), который имеет конфигурацию первого варианта реализации.
В третьем варианте реализации несущая частота f1, которая используется комплектом, который осуществляет передачу сигналов 1: 1, то есть комплектом полупроводниковых микросхем (103 А) и (203 А), находится в диапазоне миллиметровых волн от 30 ГГц до 300 ГГц, и также несущая частота f2, которая используется комплектом, который осуществляет передачу сигналов 1: 2 и принимает конфигурацию первого варианта реализации, то есть комплектом полупроводниковой микросхемы (103 В) и полупроводниковых микросхем (203 В_1) и (203 В_2), находится в диапазоне миллиметровых волн от 30 ГГц до 300 ГГц. Однако несущие частоты f1 и f2 разнесены друг от друга на величину, при которой их сигналы модуляции не создают друг другу помех. Ниже описываются различия между первым и вторым вариантами реализации.
Поскольку этими комплектами используются сигналы несущей частоты, которые синхронизированы друг с другом, хотя они и имеют несущие частоты f1 и f2, отличные друг от друга, то только одна из множественных полупроводниковых микросхем (103) на передающей стороне, на фиг. с 13 по 15В - полупроводниковая микросхема (103 В), имеет конфигурацию, приготовленную для генерации сигнала несущей частоты. Однако все остальные полупроводниковые микросхемы, на фиг. с 13 по 15В - полупроводниковая микросхема (103 А), не приготовлены для генерации сигнала несущей частоты. Все остальные полупроводниковые микросхемы, на фиг. с 13 по 15В - полупроводниковая микросхема (103 А), включают в себя дополнительный генератор (8602) сигнала несущей частоты и принимают сигнал несущей частоты от полупроводниковой микросхемы (103 В), которая приготовлена для генерации сигнала несущей частоты. Основываясь на принятом сигнале несущей частоты, дополнительный генератор (8602) сигнала несущей частоты генерирует другой сигнал несущей частоты, имеющий другую частоту, в настоящем примере - несущую частоту f1, синхронизированный с принятым сигналом несущей частоты. После этого осуществляется преобразование частоты, то есть преобразование с повышением частоты.
Отношение несущей частоты f1 к несущей частоте f2 может составлять m раз (m является целым числом, равным или бóльшим чем 2), аналогично, как в случае первого примера, или может составлять 1/n раза (n является целым числом, равным или большим чем 2) или m/n раз (m и n являются положительными целыми числами, равными или большими чем 2 и m≠n).
В случае, в котором это отношение составляет m раз, то есть целое число раз, или m/n раз (произвольное кратное), дополнительный генератор (8602) сигнала несущей частоты может быть сформирован с использованием схемы умножения частоты, которая использует схему фазовой автоматической подстройки частоты или ей подобную. В случае, в котором отношение составляет 1/n раза, то есть в случае целого делителя, дополнительный генератор (8602) сигнала несущей частоты может быть сформирован с использованием схемы деления частоты.
Только одна из множественных полупроводниковых микросхем (203) на принимающей стороне, на фигуре - только полупроводниковая микросхема (203 В_1), имеет конфигурацию, приготовленную для внешней синхронизации. Однако все остальные полупроводниковые микросхемы, на фигуре - полупроводниковые микросхемы (203 А) и (203 В_2), не приготовлены для внешней синхронизации. Все остальные полупроводниковые микросхемы, то есть полупроводниковые микросхемы (203 А) и (203 В_2), принимают восстановленный сигнал несущей частоты от одной полупроводниковой микросхемы (203 В_1), приготовленной для внешней синхронизации, и осуществляют синхронное детектирование, основанное на восстановленном сигнале несущей частоты.
Здесь, при том что полупроводниковая микросхема (203 В_2), которая использует несущую частоту f2, аналогична этой микросхеме во втором варианте реализации, полупроводниковая микросхема (203 А), которая использует несущую частоту f1, включает в себя дополнительный генератор (8612) сигнала несущей частоты и принимает восстановленный сигнал несущей частоты от полупроводниковой микросхемы (203 В_1), которая приготовлена для внешней синхронизации. Затем, основываясь на восстановленном сигнале несущей частоты, дополнительный генератор (8612) сигнала несущей частоты генерирует другой восстановленный сигнал несущей частоты, имеющий другую частоту, в настоящем примере - несущую частоту f1, синхронизированный с восстановленным сигналом несущей частоты, и затем полупроводниковая микросхема (203 В_2) осуществляет преобразование частоты, то есть преобразование с понижением частоты.
В случае, при котором отношение несущей частоты f1 к несущей частоте f2 составляет m раз или m/n раз, дополнительный генератор (8612) сигнала несущей частоты должен быть сформирован с использованием схемы умножения частоты, использующей схему фазовой автоматической подстройки частоты или ей подобную. В случае, при котором отношение составляет 1/n раза, дополнительный генератор (8612) сигнала несущей частоты может быть сформирован с использованием схемы деления частоты.
На обеих сторонах из числа передающей стороны и принимающей стороны, если сравнивать схему умножения частоты и схему деления частоты друг с другом, то обычно схема деления частоты компактна в конфигурации схемы. Соответственно, считается, что конфигурация системы является самой компактной, если все другие комплекты могут быть сформированы с использованием схемы деления частоты. В этом случае, в комплекте, который приготовлен для внешней синхронизации, используется самая высокая частота из числа несущих частот, используемых в комплектах.
Между прочим, если отношение несущей частоты f1 к несущей частоте f2 не составляет m раз, то есть не множественное число раз, то возникает проблема, что фаза восстановленного сигнала несущей частоты, который будет сгенерирован гетеродином (8404) принимающей стороны, не станет однозначной. Эта проблема в дальнейшем упоминается как неопределенность фазы. Для меры противодействия неопределенности фазы, когда отношение несущей частоты f1 к несущей частоте f2 не составляет m раз или не составляет целое число раз, на принимающей стороне предусматривается модуль (8630) фазовой коррекции, как в случае второго примера, показанного на фиг.14. Подробности, касающиеся модуля (8630) фазовой коррекции, описываются далее в приводимом ниже описании другого варианта реализации изобретения.
В первом и втором примерах антенны для передачи и приема соединены друг с другом единственным трактом (9_3) передачи сигналов миллиметровых волн. В функциональном плане участки, между которыми осуществляется передача сигналов 1:1, образуют тракт (9_1) передачи сигналов миллиметровых волн, относящийся к первому каналу связи, в то время как участки, на которых принята конфигурация первого варианта реализации, образуют тракт (9_2) передачи сигналов миллиметровых волн, относящийся ко второму каналу связи. Поскольку используется единственный тракт (9_3) передачи сигналов миллиметровых волн, то, например, радиоволна несущей частоты f1, относящаяся к тракту (9_1) передачи сигналов миллиметровых волн, может быть передана в сторону тракта (9_2) передачи сигналов миллиметровых волн, а радиоволна несущей частоты f2, относящаяся к тракту (9_2) передачи сигналов миллиметровых волн, может быть передана в сторону тракта (9_1) передачи сигналов миллиметровых волн.
На участке, на котором осуществляется передача сигналов 1:1, осуществляется передача сигналов в диапазоне миллиметровых волн через тракт (9_1) передачи сигналов миллиметровых волн между полупроводниковыми микросхемами (103 А) и (203 А) с использованием несущей частоты f1. На участке, на котором принята конфигурация первого варианта реализации, осуществляется широковещательная связь в диапазоне миллиметровых волн через тракт (9_2) передачи сигналов миллиметровых волн между полупроводниковой микросхемой (103 В) и полупроводниковыми микросхемами (203 В_1) и (203 В_2) с использованием несущей частоты f2, которая не равна несущей частоте (f1). Другими словами, обе системы: система передачи 1: 1 и система передачи 1: 2, существуют вместе. В этом случае благодаря заданию различных несущих частот (f1) и (f2) для различных каналов связи реализуется индивидуальная передача сигналов, не будучи подверженной влиянию взаимных помех.
Например, предполагается, что, в то время как полупроводниковая микросхема (203 В_1) принимает сигнал (Sout_2) передачи, имеющий несущую частоту f2, который представляет собой сигнал (Sin_2) приема, и имеет внешнюю синхронизацию с сигнала (Sout_2) передачи, на нее также поступает сигнал (Sout_1) передачи, имеющий несущую частоту f1, что обозначено знаком пунктирной стрелки на фиг.13 и 14. В этом случае полупроводниковая микросхема (203 В_1) не имеет внешней синхронизации с несущей частотой f1, и даже если сигнал (Sout_1) передачи, имеющий несущую частоту f1, подвергается синхронному детектированию с использованием восстановленного сигнала несущей частоты и пропускается через фильтр (8412) нижних частот и затем подвергается демодуляционной обработке в полупроводниковой микросхеме (203 В_1), составляющие сигнала (SIN_1) предмета передачи не восстанавливаются. Другими словами, даже если принят сигнал модуляции, имеющий несущую частоту f1, в то время как полупроводниковая микросхема (203 В_1) имеет внешнюю синхронизацию с несущей частотой f2, на эту внешнюю синхронизацию не оказывает влияния помеха от составляющей, имеющей несущую частоту f1.
Кроме того, предполагается, что, в то время как полупроводниковая микросхема (203 А) принимает сигнал (Sout_1) передачи, имеющий несущую частоту f1, который представляет собой сигнал (Sin_1) приема, на нее также поступает сигнал (Sout_2) передачи, имеющий несущую частоту f2, что обозначено знаком пунктирной стрелки на фиг.13 и 14. В этом случае, хотя полупроводниковая микросхема (203 А) может осуществлять синхронное детектирование также и с несущей частотой f2, поскольку сигнал (Sout_2) передачи пропускается через фильтр (8412) нижних частот для того, чтобы срезать составляющие сигнала (Sout_2) передачи, составляющие сигнала (SIN_2) предмета передачи не восстанавливаются. Другими словами, даже если полупроводниковая микросхема (203 А) принимает сигнал модуляции, имеющий несущую частоту f2, на нее не влияют помехи от составляющей, имеющей несущую частоту f2.
В третьем примере, показанном на фиг.15 А, N комплектов модулей (110) генерирования сигналов на передающей стороне размещаются в полупроводниковых микросхемах (103) на одной стороне, которая представляет собой передающую сторону, в то время как М комплектов модулей (220) генерирования сигналов на принимающей стороне размещаются в полупроводниковых микросхемах (203) на другой стороне, которая представляет собой принимающую сторону, и применяется мультиплексирование с частотным разделением каналов, позволяющее одновременную передачу сигналов в одном и том же направлении от модулей (110) генерирования сигналов на передающей стороне к модулям (220) генерирования сигналов на принимающей стороне. Как было описано выше, способ внешней синхронизации применяется только к одному каналу, в показанном примере - к каналу между модулем (110_2) генерирования сигналов на передающей стороне и модулем (220_2) генерирования сигналов на принимающей стороне.
Хотя модули (110) генерирования сигналов на передающей стороне, расположенные на передающей стороне, имеют однокристальную конфигурацию, при которой они размещаются в одной и той же микросхеме, это не является существенным признаком. Аналогичным образом, хотя модули (220) генерирования сигналов на принимающей стороне, расположенные на принимающей стороне, имеют однокристальную конфигурацию, при которой они размещаются в одной и той же микросхеме, это также не является существенным признаком. Однако в случае, при котором принимается во внимание длина проводной линии для частоты свободной генерации для несущей частоты f2, предпочтительно, чтобы как передающая сторона, так и принимающая сторона имели однокристальную конфигурацию.
Хотя это и не показано на чертеже, модуль (110_1) генерирования сигналов на передающей стороне включает в себя дополнительный генератор (8602) сигнала несущей частоты, который генерирует сигнал несущей частоты, имеющий несущую частоту f1, основываясь на сигнале несущей частоты, имеющей несущую частоту f2, поступающем от модуля (110_2) генерирования сигналов на передающей стороне.
Сигналы миллиметровых волн, имеющие несущие частоты f1 и f2, сгенерированные, соответственно, модулями (110_1) и (110_2) генерирования сигналов на передающей стороне объединяются в сигнал одного соединителем, который является примером процессора (113) мультиплексирования. Этот сигнал одного канала передается в тракт (9) передачи сигналов миллиметровых волн через антенну (136) соединителя (108) тракта передачи. Антенна (236) на принимающей стороне принимает сигнал миллиметровой волны, передаваемый ей через тракт (9) передачи сигналов миллиметровых волн, и разлагает сигнал миллиметровой волны на сигналы трех каналов посредством распределителя, который является примером модуля (128) обработки объединенного сигнала. Эти сигналы трех каналов подаются индивидуально к модулям (220_1), (220_2) и (220_3) генерирования сигналов на принимающей стороне.
Модуль (220_2) генерирования сигналов на принимающей стороне генерирует восстановленный сигнал несущей частоты, имеющий внешнюю синхронизацию с сигналом несущей частоты, имеющим несущую частоту f2, используемым для модуляции модулем (110_2) генерирования сигналов на передающей стороне, для того, чтобы демодулировать принятый сигнал миллиметровой волны, имеющий несущую частоту f2. Хотя это не показано на чертеже, модуль (220_1) генерирования сигналов на принимающей стороне включает в себя дополнительный генератор (8612) сигнала несущей частоты, который генерирует сигнал несущей частоты, имеющий несущую частоту f1, основываясь на восстановленном сигнале несущей частоты, имеющем несущую частоту f2, поступающем от модуля (220_2) генерирования сигналов на принимающей стороне, для того чтобы выполнить синхронное детектирование. Модуль (220_3) генерирования сигналов на принимающей стороне осуществляет синхронное детектирование, основанное на восстановленном сигнале несущей частоты, имеющем несущую частоту f2, поступающем от модуля (220_2) генерирования сигналов на принимающей стороне.
Поскольку в третьем примере используется такой механизм, как был описан выше, то в нем можно осуществлять способом мультиплексирования с частотным разделением каналов передачу различных передаваемых сигналов в одном и том же направлении без возникновения проблемы взаимных помех, используя два набора несущих частот f1 и f2 аналогично первому и второму примерам.
В четвертом примере, показанном на фиг.15В, N комплектов модулей (110) генерирования сигналов на передающей стороне размещаются в полупроводниковой микросхеме (103) на одной стороне, которая представляет собой передающую сторону, в то время как М комплектов модулей (220) генерирования сигналов на принимающей стороне размещаются в полупроводниковой микросхеме (203) на другой стороне, которая представляет собой принимающую сторону, и может осуществляться передача сигналов в одном и том же направлении от модулей (110) генерирования сигналов на передающей стороне к модулям (220) генерирования сигналов на принимающей стороне с использованием мультиплексирования с частотным разделением каналов. В этом отношении четвертый пример имеет общее с третьим примером.
Четвертый пример отличается от третьего примера тем, что схемы передачи и приема используют отличные друг от друга антенны. В частности, полупроводниковая микросхема (103) не включает в себя процессор (113) мультиплексирования, а антенны (136_1) и (136_2) соединены, соответственно, с модулями (110_1 и 110_2) генерирования сигналов на передающей стороне. Между тем, полупроводниковая микросхема (203) не включает в себя модуль (228) обработки объединенного сигнала, а антенны (236_1), (236_2) и (236_3) соединены индивидуально, соответственно, с модулями (220_1), (220_2) и (220_3) генерирования сигналов на принимающей стороне.
Третий и четвертый примеры отличаются друг от друга тем, что каждая схема из числа схем передачи и приема использует индивидуально независимую антенну, но не отличаются по функционированию в отношении применения передачи способом мультиплексирования с частотным разделением каналов. Однако поскольку в третьем примере требуются процессор (113) мультиплексирования и модуль (228) обработки объединенного сигнала для диапазона миллиметровых волн, которые демонстрируют низкие потери и высокие характеристики, то считается, что четвертый пример, в котором они не требуются, является более реалистичным.
Третий вариант имеет то преимущества, что в случае, при котором обе стороны из числа передающей стороны и принимающей стороны имеют конфигурацию системы с множеством каналов, для внешней синхронизации на принимающей стороне может быть приготовлен только один канал, аналогично первому и второму вариантам реализации, и, следовательно, схему внешней синхронизации не нужно приготавливать для каждого канала, а, следовательно, конфигурация системы может быть сделана компактной. Однако поскольку различными комплектами используются различные частоты, обе стороны из числа передающей стороны и принимающей стороны требуют конфигурацию для генерирования сигнала несущей частоты, имеющего частоту, отличную от несущей частоты, используемой для внешней синхронизации, в частности, требуют дополнительный генератор (8602) или (8612) сигнала несущей частоты.
[Отношение частот m/n]
Фиг.16 иллюстрирует эффект, получаемый в результате задания в системе (ID) беспроводной передачи данных, соответствующей второму примеру третьего варианта реализации изобретения, отношения частот, составляющего m/n.
В случае, когда многоканальная передача осуществляется с использованием мультиплексирования с частотным разделением каналов, если отношение частот каналов задано составляющим m раз, то есть целое число раз, или составляющим 1/n раза, то есть в случае целого делителя, то необходимо сделать полную область использования тракта (9) передачи сигналов миллиметровых волн значительно шире, как можно понять из описания мультиплексирования с частотным разделением каналов, приведенного выше со ссылкой на фиг. с 2А по 2С. Хотя эта потребность может быть удовлетворена трактом (9 В) передачи в свободном пространстве, тракт передачи, ширина полосы пропускания которого ограничена, как диэлектрический тракт (9 А) передачи может не удовлетворить этой потребности.
С другой стороны, если скорость передачи по одному каналу снижена, и отношение частот задано составляющим m/n, так что несущие частоты могут подходить близко друг к другу, тогда вся используемая полоса может быть сужена. Это позволяет множеству каналов передаваться даже по тракту передачи, ширина полосы которого ограничена, как диэлектрический тракт (9 А) передачи.
<Модификация вариантов реализации с первого по третий>
На фиг.17 показана модификация систем, соответствующих вариантам реализации с первого по третий. В этой модификации "хотя схема внешней синхронизации не приготовлена для каждого из каналов принимающей стороны, схема внешней синхронизации предусматривается не для одного канала, но для множества каналов".
Во втором и третьем вариантах реализации в качестве примера мультиплексной передачи применяется передача сигналов во множестве каналов передачи в одном и том же направлении. Однако мультиплексная передача может осуществляться в противоположных направлениях. В таком случае технология по второму или третьему вариантам реализации может быть применена к передающему устройству, включающему в себя множество передающих модулей и приемных модулей.
Например, хотя это и не показано на чертеже, возможной идеей может представляться то, чтобы расположить равное количество передатчиков и приемников на паре полупроводниковых микросхем для двунаправленной связи и использовать различные несущие частоты в различных комплектах передатчиков и приемников для осуществления полной дуплексной двунаправленной связи. Кроме того, в случае, при котором множество комплектов полупроводниковых микросхем осуществляет полную дуплексную двунаправленную связь, можно аналогичным образом применить описанный выше механизм второго и третьего вариантов реализации, при котором для внешней синхронизации на принимающей стороне приготовлен только один канал. Если синхронизм может быть установлен в одном канале, то синхронизм может быть установлен во всех каналах. Следовательно, можно демодулировать сигнал приема, если для каналов осуществляется синхронное детектирование, основанное на восстановленном сигнале несущей частоты, полученном посредством внешней синхронизации.
В вариантах реализации с первого по третий в случае, при котором принимающая сторона включает в себя множество каналов, для внешней синхронизации приготовлен только один канал, а во всех других каналах синхронное детектирование осуществляется для каждого канала на основе восстановленного сигнала несущей частоты, полученного посредством внешней синхронизацией этим одним каналом, но это не является существенным признаком. Короче говоря, необходимо только, чтобы количество каналов, для которых схема внешней синхронизации приготовлена, было меньше, чем количество каналов на принимающая стороне, и другие каналы, для которых схема внешней синхронизации не приготовлена, должны быть сконфигурированы таким образом, чтобы они осуществляли синхронное детектирование на основе восстановленного сигнала несущей частоты, полученного посредством внешней синхронизацией. Короче говоря, в случае, при котором количество каналов на принимающей стороне представлено как Р, а количеством тех каналов, для которых приготовлена схема внешней синхронизации, представлено как Q, система должна быть сконфигурирована таким образом, чтобы удовлетворять зависимости Р>Q. Кроме того, для остальных "Р-Q" каналов синхронное детектирование должно осуществляться на основе восстановленного сигнала несущей частоты, полученного посредством внешней синхронизации. Также в этом случае система сконфигурирована таким образом, что "в случае, при котором принят способ внешней синхронизации, если принимающая сторона имеет множество каналов, то схема внешней синхронизации не приготовлена для каждого канала".
Например, в конфигурации, показанной на фиг.17, шесть каналов разделены на две группы, состоящие из 3 каналов, и из числа каналов с первого по третий (из числа каналов, имеющих ссылочные позиции с _1 по _3) только один канал (канал, имеющий ссылочную позицию _1) приготовлен для внешней синхронизации. С другой стороны, из числа каналов с четвертого по шестой (из числа каналов, имеющих ссылочные позиции с _4 по _6) только один канал (канал, имеющий ссылочную позицию _4) приготовлен для внешней синхронизации.
В настоящем примере предпочтительно, чтобы модули (110) генерирования сигналов на передающей стороне, относящиеся к каналам с первого по третий, имели однокристальную конфигурацию, при которой они размещаются в одной и той же микросхеме, и предпочтительно, чтобы модули (110) генерирования сигналов на передающей стороне, относящиеся к каналам с четвертого по шестой, имели однокристальную конфигурацию, при которой они размещаются в одной и той же микросхеме. Также на соответствующей принимающей стороне, предпочтительно, чтобы модули (220) генерирования сигналов на принимающей стороне, относящиеся к каналам с первого по третий, имели однокристальную конфигурацию, при которой они размещаются в одной и той же микросхеме, и предпочтительно, чтобы модули (220) генерирования сигналов на принимающей стороне, относящиеся к каналам с четвертого по шестой, имели однокристальную конфигурацию, при которой они размещаются в одной и той же микросхеме. Естественно, такие конфигурации не являются существенными признаками.
Для того чтобы сделать количество каналов, которые имеют схему внешней синхронизации, меньшим, чем полное количество каналов, чтобы сделать конфигурацию системы компактной, оптимальной конфигурацией является та, при которой только один из каналов имеет схему внешней синхронизации. Однако в случае, при котором имеет значение длина проводной линии для восстановленного сигнала несущей частоты для осуществления внешней синхронизации, основанной на восстановленном сигнале несущей частоты, полученном посредством внешней синхронизацией в другом канале, конфигурация, при которой схему внешней синхронизации имеет только один канал, возможно, может не быть подходящей в том, что касается компоновки. В таком случае эффективна конфигурация, показанная на фиг.17.
<Соотношение между сигналом амплитудной модуляции и другими сигналами модуляции>
Фиг. с 18А по 21В иллюстрируют соотношение между сигналом амплитудной модуляции и другими сигналами модуляции. В частности, фиг. с 18А по 18Е иллюстрируют сигнал амплитудной модуляции, где в способе ASK (амплитудной манипуляции) сигнал несущей частоты и опорный сигнал несущей частоты имеют одну и ту же частоту и одну и ту же фазу. Фиг. с 19А по 20В иллюстрируют взаимосвязь по мощности передачи между способом ASK (амплитудной манипуляции) и способом PSK (фазовой манипуляции). Фиг.21А и 21В иллюстрируют базовый механизм для достижения уменьшения мощности передачи при осуществлении мультиплексной передачи.
[Сигнал амплитудной модуляции]
При способе ASK (амплитудной манипуляции) амплитуда несущего сигнала модулируется сигналом предмета передачи. Следует учитывать, что на фазовой плоскости используется один сигнал из числа сигнала I-фазы и сигнала Q-фазы, представленной осью I и осью Q, а амплитуда сигнала для сигнала модуляции задается в пределах диапазона от 0 до +F. Модуляция с двумя значениями 0 и +F представляет собой самую простую модуляцию, и при которой коэффициент модуляции составляет 100%, модуляция становится OOK-манипуляцией. Считается, что нормирование "F" дает "1", и реализуется ASK (амплитудная манипуляция) двоичных значений.
Здесь исследуется случай, в котором в качестве опорного сигнала несущей частоты используется сигнал, имеющий ту же самую частоту и ту же самую фазу, что и частота и фаза сигнала несущей частоты, используемого для модуляции. Например, как показано на фиг.18А, когда существует намерение передавать информацию, размещенную на оси "I", также опорный сигнал несущей частоты помещается в ту же самую фазу (на оси "I").
Между прочим, в случае, при котором фазы сигнала несущей частоты, используемого для модуляции, и опорного сигнала несущей частоты сделаны одной и той же фазой, может быть принята, например, следующая технология.
Первый пример, показанный на фиг.18В, представляет собой пример технологии для применения базовой конфигурации (1), показанной на фиг.7А. Смесителю (8302) частот подаются сигнал (a(t)) предмета передачи сигнал, и сигнал (c(t)=cosω) передачи.
Смеситель (8302) частот использует схему балансной модуляции или схему двойной балансной модуляции для того, чтобы осуществить амплитудную модуляцию с подавленной несущей, чтобы сгенерировать сигнал (d(t)=a(t)cosωt) несущей частоты и подает сигнал (d(t)=a(t)cosωt) несущей частоты модулю (8308) объединения сигналов. Сигнал (a(t)) предмета передачи представляет собой двоичный сигнал, принимающий значения 0 и +1. Процессор (8306) опорного сигнала несущей частоты управляет амплитудой сигнала (c(t)=a(t)cosωt) несущей частоты, выводимого из гетеродина (8304) передающей стороны, в Со (в пределах диапазона от 0 до 1), таким образом, чтобы сгенерировать опорный сигнал (e(t)=Co cosωt) несущей частоты, и подает опорный сигнал (e(t)) несущей частоты модулю (8308) объединения сигналов. Модуль (8308) объединения сигналов осуществляет объединение сигналов: d (t)+е (t), для того чтобы сгенерировать сигнал f(t) передачи. Со=0 эквивалентно 100%-ой модуляции.
Второй пример, показанный на фиг.18С, и третий пример, показанный на фиг.18D, представляют собой примеры технологии применения базовой конфигурации (3), показанной на фиг.7С. Смеситель (8302) частот имеет конфигурацию схемы, при которой амплитудная модуляция с подавленной несущей не применяется, и осуществляет амплитудную модуляцию сигналом g(t), получаемым путем суммирования постоянной составляющей b0 с сигналом (b(t)) предмета передачи, таким образом, чтобы сгенерировать сигнал h(t)=g(t)cosωt. Сигнал (b(t)) предмета передачи может принимать два значения: -1 и +1.
Что касается коэффициента модуляции (процента модуляции), то имеются два подхода, включающие в себя: подход, что этот коэффициент вычисляется как значение Ма=Vs/Vc, где Vc - представляет собой амплитуду сигнала несущей, и Vs представляет собой амплитуду сигнала предмета передачи, и другой подход, что этот коэффициент вычисляется как значение М=(x-y)/(x+y), где x и y представляют собой максимальное значение и минимальное значение, соответственно, результата амплитудной модуляции (волны амплитудной модуляции). В существующих технических требованиях принят первый подход, и, следовательно, коэффициенту модуляции (проценту модуляции) соответствует амплитуда (В) сигнала (b(t)) предмета передачи.
Здесь, во втором примере, показанном на фиг.18С, в то время как постоянная составляющая b0 установлена в 1, коэффициентом (В) модуляции управляют в пределах диапазона от 0 до 1 таким образом, чтобы отрегулировать амплитуду опорного сигнала несущей частоты (амплитуду в пределах периода, в течение которого b(t)=-1). Коэффициент усиления, регулируемый усилителем (8117), является однократным.
Третий пример, показанный на фиг.18D, представляет собой случай, при котором, в отношении состояния с 50%-ой модуляцией во втором примере, показанном на фиг.18 С, коэффициент усиления отрегулирован усилителем (8117) таким образом, чтобы получать то же самое качество сигнала, что и при 100%-ой модуляции. Во втором примере информацией модуляции является разность между амплитудой в пределах периода, когда b(t)=-1, и амплитудой в пределах периода, когда b(t)=+1, и при 100%-ой модуляции информация модуляции составляет 2,0, но при 50%-ой модуляции информация модуляции составляет 1,0. Следовательно, если не принять никаких мер противодействия, то качество сигнала при 50%-ой модуляции ухудшается по сравнению с качеством при 100%-ой модуляции. Для того чтобы улучшать качество сигнала при 50%-ой модуляции до того же самого уровня, что и при 100%-ой модуляции, коэффициент усиления должен быть увеличен усилителем (8117) в два раза. В этом случае амплитуда в пределах периода, когда b(t)=-1, становится равной 1,0, а амплитуда в пределах периода, когда b(t)=+1, становится равной 3,0.
Следует отметить, что даже в случае, при котором коэффициент усиления усилителя (8117) во втором примере или третьем примере составляет единицу, состояние формы сигнала по третьему примеру, показанному на фиг.18 D, может быть сгенерировано также посредством поддержания значения коэффициента (В) модуляции равным "1" и поддержания значения постоянной составляющей b0 в пределах диапазона от 1 до 2 (в этом случае, на уровне "2"), регулируя амплитуду опорного сигнала несущей частоты (то есть амплитуду в пределах периода, в течение которого b(t)=-1). В этом режиме, в соответствии со способом вычисления коэффициента модуляции, описанным выше, можно считать, что коэффициент модуляции составляет 100%.
Во всех примерах с первого по третий, когда пытаются передавать информацию, размещенную только на одной оси, опорный сигнал несущей частоты также имеет ту же самую фазу, то есть ось "I". В этом примере, как можно понять из фиг.18Е, на принимающей стороне появляется составляющая - постоянное смещение.
Например, если предположить, что ось "I" представляет вещественную составляющую, а ось "Q" представляет мнимую составляющую и, в первом примере, амплитуда сигнала (a(t)) предмета передачи изменяется между 0 и +1, то стрелка сигнала приема доходит до 0 и +1 на оси "I". Если опорная несущая также размещается на оси "I", то стрелка сигнала становится "0+Со" и "+1+Со". Следовательно, накладывается постоянная составляющая, соответствующая +Со.
Если во втором примере или третьем примере сигнал (b(t)) предмета передачи принимает значения -1 и +1, то стрелка сигнала приема доходит до -1 и +1 на оси "I". Если также опорная несущая аналогичным образом размещается на оси "I", то стрелка сигнала доходит до "-1+Со" и "+1+Со". Следовательно, накладывается постоянная составляющая, соответствующая +Со. Это - подход, при котором, в случае применения BPSK-манипуляции (двухпозиционной фазовой манипуляции) сигнал предмета модуляции модулируется после того, как он предварительно прошел обработку сигнала, так, чтобы опорная несущая также была размещена на оси "I", чтобы сделать BPSK-манипуляцию эквивалентной ASK-манипуляции.
Для того чтобы решить эту проблему, возможной идеей представляется то, чтобы предусмотреть подавитель (8407) постоянной составляющей, предназначенный для подавления составляющей - постоянного смещения на принимающей стороне. Однако эта идея невыгодна тем, что дисперсия среди различных аппаратов различна, и требуются индивидуальная настройка в соответствии с величиной постоянного смещения и что такое подавление составляющей - постоянного смещения находится под влиянием температурного дрейфа (ухода параметра под действием температуры).
В качестве способа решения этой проблемы, не предусматривающего подавитель (8407) постоянной составляющей на принимающей стороне, возможной идеей представляется размещение опорного сигнала несущей частоты на фазовой оси, отличной от фазовой оси, на которой размещается передаваемая информация, то есть отличной от фазовой оси сигнала модуляции, предпочтительно на наиболее разнесенной с ней фазе.
Например, в случае режима ASK-манипуляции, при котором передаваемая информация размещается только на одной оси из числа оси "I" и оси "Q", возможной идеей представляется то, чтобы сделать на передающей стороне опорный сигнал несущей частоты и информацию модуляции ортогональными друг другу. Другими словами, вместо осуществления биаксиальной модуляции сигнала I - фазы и сигнала Q - фазы, для передачи сигналов используется только одна ось из числа оси "I" и оси "Q", в то время как другая остается в немодулированном состоянии, и немодулированный сигнал используется в качестве опорного сигнала несущей частоты.
Описанная выше взаимосвязь между передаваемой информацией или информацией модуляции и опорным сигналом несущей частоты и между осью "I" и осью "Q" может быть изменена на противоположную. Например, на передающей стороне передаваемая информация размещается на стороне оси "I", в то время как опорный сигнал несущей частоты размещается на стороне оси "Q". В противоположность этому, передаваемая информация может быть помещена на стороне оси "Q", в то время как опорный сигнал несущей частоты помещают на стороне оси "I".
[Мощность передачи]
Как можно понять из предшествующего описания в отношении внешней синхронизации на фиг.6А и 18Е, внешняя синхронизация эффективна для беспроводной передачи сигналов в пределах аппарата или между различными аппаратами. Кроме того, в случае, при котором принят способ внешней синхронизации, подходящим в качестве способа модуляции с точки зрения легкости его осуществления на принимающей стороне, является способ модулирования амплитуды, аналогичный способу ASK (амплитудной манипуляции). Например, если для внешней синхронизации используется способ ASK (амплитудной манипуляции), то имеются те преимущества, что конфигурация схемы приема упрощается, потому что фильтр не требуется и потому что менее вероятно, что характеристика приема ухудшится.
Однако способ модулирования амплитуды (включающий в себя способ ASK) имеет ту трудность, что мощность передачи выше, чем эта мощность для любого другого способа модуляции. В случае, при котором предполагается достигнуть многоканальной передачи или мультиплексной передачи, увеличение требуемой мощности передачи является заметным. Таким образом, требуется решение этой проблемы.
Например фиг. с 19А по 19С иллюстрируют примеры сигналов модуляции способа ASK (100-процентная модуляция и 50-процентная модуляция) и способа BPSK, и взаимосвязь с требуемой мощностью передачи.
В случае, при котором амплитуда при BPSK-манипуляции (двухпозиционной фазовой манипуляции) представлена как а, мощность передачи, необходимая для того, чтобы получить то же самое расстояние стрелки сигнала (ту же самую частоту ошибок по битам), представлена выражением (В-1), как это видно на фиг.19А. В противоположность этому, для того, чтобы получить качество сигнала, одинаковое с качеством при BPSK-манипуляции, в соответствии со способом ASK (при 100%-ой модуляции) максимальная амплитуда составляет 2а, и требуемая мощность передачи представлена выражением (В-2), как это видно на фиг.19В. Соответственно, в способе ASK (при 100%-ой модуляции) требуется мощность передачи в два раза выше мощности по способу BPSK.
Аналогичным образом, в способе ASK (при 50%-ой модуляции) величина несущей становится а там, где максимальная амплитуда составляет 3а, и требуемая мощность передачи представлена выражением (В-3), как это видно на фиг.19С. Соответственно, в способе ASK (при 50%-ой модуляции) требуется мощность передачи в пять раз выше мощности по способу BPSK.
Как можно понять из этого, для того, чтобы получить то же самое качество сигнала, ASK-манипуляция требует более высокой мощности передачи, чем способ BPSK независимо от коэффициента модуляции. Это составляет все более значительную проблему по мере увеличения количества каналов для мультиплексной передачи.
Например, фиг.20А и 20В иллюстрируют зависимость между количеством каналов при мультиплексной передаче и требуемой мощностью передачи для способа BPSK, способа ASK (при 100%-ой модуляции), и способа ASK (при 50%-ой модуляции).
Как понятно из фиг. с 19А по 19С и 20А и 20В, если для увеличения количества каналов все сигналы передаются посредством мультиплексной передачи способом ASK, то разность требуемой мощности передачи увеличивается по сравнению с этой разностью в альтернативном случае, при котором для увеличения количества каналов все сигналы передаются посредством мультиплексной передачи способом BPSK. В частности, если коэффициент модуляции низок, то разность мощности является заметной.
Хотя здесь проводится сравнение между ASK-манипуляцией (на 100% и 50%) и BPSK-манипуляцией, не только по сравнению с BPSK-манипуляцией, но также и по сравнению с любой другой фазовой манипуляцией (PSK), такой как QPSK-манипуляция (квадратурная фазовая манипуляция) или 8PSK-манипуляция (восьмипозиционная фазовая манипуляция) или со способом амплитудно-фазовой модуляции, таким как QAM-модуляция (квадратурная амплитудная модуляция), для того чтобы достигнуть того же самого качества, амплитудная модуляция, такая как ASK-манипуляция, требует высокой мощности передачи. В противоположность этому не только по сравнению со способом, который модулирует фазу, но также и со способом, который модулирует частоту, способ модулирования только амплитуды демонстрирует высокую мощность передачи.
По этой причине в настоящем варианте реализации изобретения ставится цель достигнуть уменьшения требуемой мощности передачи при мультиплексной передаче. В соответствии с простым предположением, исходящим из предшествующего описания, первой возможной идеей для того, чтобы получить то же самое качество сигнала (поскольку способ, который модулирует только амплитуду, требует более высокой мощности передачи, чем мощность передачи, требующаяся для любого способа, отличного от способа, который модулирует только амплитуду), представляется то, чтобы использовать для формирования всех каналов любой способ, отличный от способа, который модулирует только амплитуду. Однако только в том, что касается содействия в установлении внешней синхронизации, способ, который модулирует только амплитуду, является более выгодным, и нежелательно использовать любой другой способ, отличный от способа, который модулирует только амплитуду, для формирования вообще всех каналов.
По этой причине в настоящем варианте реализации изобретения не все каналы сформированы с использованием любого способа, отличного от способа, который модулирует только амплитуду, но способ, который модулирует только амплитуду, и некоторый другой способ используются в смешанном состоянии, и, кроме того, способ, при котором мощность передачи может быть ниже, чем мощность передачи при способе, который модулирует только амплитуду, принимается притом, чтобы "было получено то же самое качество сигнала". В качестве критерия для качества сигнала может быть принят известный критерий, такой как коэффициент ошибок.
В качестве способа, отличного от способа, который модулирует только амплитуду, имеются способ, который модулирует только фазу, другой способ, который модулирует как амплитуду, так и фазу, дополнительный способ, который модулирует только частоту, и так далее. Однако, с точки зрения простоты и легкости в конфигурировании схемы, степень приоритета при выборе должна определяться в следующем порядке: способ, который модулирует только фазу, способ, который модулирует как амплитуду, так и фазу, и способ, который модулирует только частоту. Например, когда предполагается цифровая модуляция, предпочтительно принимать PSK-манипуляцию (фазовую манипуляцию) или QAM-модуляцию (квадратурную амплитудную модуляцию).
Например, в настоящем варианте реализации в случае, при котором принят способ внешней синхронизации, при мультиплексной передаче, для одного канала принимается способ, который модулирует только амплитуду и при котором можно легко установить внешнюю синхронизацию, обычно ASK-манипуляция, а для других каналов принимается любой способ модуляции, отличный от способа, который модулирует только амплитуду, как это видно на фиг.21А.
В качестве типичного примера, как это показано на фиг.21А, для передачи одним каналом используется ASK-манипуляция, в то время как для передачи другими каналами используется BPSK-манипуляция, которая требует низкую мощность передачи. Следовательно, в случае, при котором мультиплексная передача осуществляется посредством мультиплексирования с пространственным разделением каналов, мультиплексирования с частотным разделением каналов или подобного им способа, увеличение требуемой мощности передачи может быть устранено, хотя и используется способ внешней синхронизации.
Предпочтительно, как и во втором и третьем вариантах реализации (и их модификациях), чтобы внешняя синхронизация применялась к одному каналу или к количеству каналов, меньшему, чем количество каналов принимающей стороны, в то время как для осуществления модуляции и демодуляции используются сигналы несущей частоты, синхронизированные с внешней синхронизацией. В этом случае, при мультиплексировании с пространственным разделением каналов, в предельном случае, сигналы несущей частоты могут иметь одну и ту же частоту. Естественно, использование комбинирования со вторым или третьим вариантом реализации (или с их модификациями) не является существенным признаком, но во всех каналах принимающей стороны может быть принят в индивидуальном порядке способ внешней синхронизации.
Хотя на передающей стороне модули (110) генерирования сигналов на передающей стороне имеют однокристальную конфигурацию, при которой они размещаются в одной и той же микросхеме, это не является существенным признаком. Аналогичным образом, хотя на принимающей стороне модули (220) генерирования сигналов на принимающей стороне имеют однокристальную конфигурацию, при которой они размещаются в одной и той же микросхеме, это также не является существенным признаком. Однако в случае, при котором имеет значение длина проводной линии для частоты (fo) свободной генерации, предпочтительно, чтобы как передающая сторона, так и принимающая сторона имели однокристальную конфигурацию.
Между тем, в случае, при котором предполагается только уменьшение требуемой мощности передачи, возможной идеей представляется применение ко всем каналам любого способа, отличного от способа, который модулирует только амплитуду. Однако в случае, при котором предполагается использование вместе со способом внешней синхронизации, способ, который модулирует только амплитуду, должен быть применен, по меньшей мере, к одному каналу, потому что при этом способе можно легко установить внешнюю синхронизацию.
<Система беспроводной передачи данных: четвертый вариант реализации>
На фиг.22 и 23 показана система беспроводной передачи данных, соответствующая четвертому варианту реализации. Здесь первый пример, показанный на фиг.22, представляет собой модификацию второго варианта реализации. Второй пример, показанный на фиг.23, имеет конфигурацию системы, которая включает в себя три комплекта для передачи сигналов 1:1 между передающей и принимающей сторонами.
В системе (1 Е) беспроводной передачи данных, соответствующей четвертому варианту реализации, в котором обе стороны из числа передающей стороны и принимающей стороны используют множество каналов, в одном канале принята ASK -модуляция, в то время как в других каналах принят способ модуляции, отличный от ASK, и внешняя синхронизация применяется к каналу с ASK-манипуляцией, в то время как остальные каналы для того, чтобы осуществлять модуляцию или демодуляцию на обеих сторонах из числа передающей стороны и принимающей стороны, используют сигнал несущей частоты, синхронизированный с сигналом несущей частоты, сгенерированным гетеродином (8304) или (8404). Кроме того, аналогично второму варианту реализации, в системе (1 Е) беспроводной передачи данных, для достижения многоканальной связи применяется не мультиплексирование с частотным разделением каналов, но мультиплексирование с пространственным разделением каналов.
Хотя четвертый вариант реализации имеет общую конфигурацию системы, одинаковую с конфигурацией второго варианта реализации, как можно понять из противопоставления их между собой, четвертый вариант реализации отличается от второго варианта реализации тем, что не любая модуляция может использоваться для каждого канала, но способ ASK принят только для внешней синхронизации, в то время как для остальных каналов используется способ модуляции, отличный от способа ASK, здесь способ BPSK. За исключением этого различия, четвертый вариант реализации аналогичен второму варианту реализации, и, следовательно, повторяющееся его описание здесь опускается для того, чтобы избежать дублирования.
<Система беспроводной передачи данных: пятый вариант реализации>
На фиг. с 24 по 27 показана система беспроводной передачи пятого варианта реализации. Здесь первый пример, показанный на фиг.24, представляет собой модификацию первого примера третьего варианта реализации. Второй пример, показанный на фиг.25, представляет собой модификацию второго примера третьего варианта реализации. Третий пример, показанный на фиг.26, представляет собой модификацию первого примера, показанного на фиг.24, в которой несущая частота имеет отношение, составляющее m раз, то есть целое количество раз, к несущей частоте для внешней синхронизации. Кроме того, третий пример, показанный на фиг.26, включает в себя три комплекта для передачи и приема сигналов 1:1. Четвертый пример, показанный на фиг.27, представляет собой модификацию второго примера, показанного на фиг.25, в которой несущая частота не имеет отношения, составляющего m раз, то есть множественное количество раз, к несущей частоте для внешней синхронизации. Кроме того, четвертый пример, показанный на фиг.27, имеет конфигурацию системы, которая включает в себя три комплекта для передачи и приема сигналов 1:1. Хотя это и не показано на чертеже, можно принять конфигурацию, в которой антенны (и усилители) объединены в единственный канал, как в случае третьего примера третьего варианта реализации.
В системе (1 F) беспроводной передачи данных, соответствующей пятому варианту реализации, в которой обе стороны из числа передающей стороны и принимающая стороны используют множество каналов, в одном канале принята ASK-модуляция, в то время как на обеих сторонах из числа передающей стороны и принимающей стороны в других каналах принят способ модуляции, отличный от ASK, и внешняя синхронизация применяется к каналу с ASK, в то время как в остальных каналах для осуществления модуляции или демодуляции на обеих сторонах из числа передающей стороны и принимающей стороны используется сигнал несущей частоты, синхронизированный с сигналом несущей частоты, сгенерированным гетеродином (8304) или (8404). Кроме того, аналогично третьему варианту реализации, для достижения многоканальной связи в системе (IF) беспроводной передачи данных применяется не мультиплексирование с пространственным разделением каналов, но мультиплексирование с частотным разделением каналов.
Хотя пятый вариант реализации имеет общую конфигурацию системы, одинаковую с конфигурацией второго варианта реализации, как можно понять из противопоставления их между собой, пятый вариант реализации отличается от третьего варианта реализации тем, что не любая модуляция может использоваться для каждого канала, но способ ASK принят только для внешней синхронизации, в то время как для остальных каналов используется способ модуляции, отличный от способа ASK, здесь способ BPSK. За исключением этого различия, пятый вариант реализации аналогичен третьему варианту реализации, и, следовательно, повторяющееся его описание здесь опускается для того, чтобы избежать дублирования.
[Эффект уменьшения мощности]
Фиг.28А и 28В иллюстрируют эффект уменьшения мощности благодаря системам (1 Е) и (1 F) беспроводной передачи данных, соответствующим четвертому и пятому вариантам реализации. Здесь, как показано на фиг.28 А, которая является той же самой, что и фиг.21 В, один канал использует для передачи ASK-манипуляцию, а другие каналы используют для передачи BPSK-манипуляцию, мощность передачи которой ниже.
В четвертом и пятом вариантах реализации величина увеличения мощности передачи, приходящейся на один канал, при применении многоканальной связи равна величине увеличения в случае BPSK-манипуляции, и разность требуемой мощности передачи не увеличивается. Следовательно, в случае, когда многоканальная передача осуществляется посредством мультиплексирования с пространственным разделением каналов или мультиплексирования с частотным разделением каналов, увеличение требуемой мощности передачи может быть подавлено, в то время как преимущества способа внешней синхронизации используются максимальным образом.
<Модификация четвертого и пятого вариантов реализации>
Фиг.29 иллюстрирует модификацию, соответствующую четвертому и пятому вариантам реализации. В этой модификации при мультиплексной передаче "хотя амплитудная модуляция не применяется ко всем каналам, амплитудная модуляция принята не в одном, но во множестве каналов".
Хотя в четвертом и пятом вариантах реализации при мультиплексной передаче способ амплитудной модуляции принят только в одном канале и во всех остальных каналах принят любой способ, отличный от способа амплитудной модуляции, это не является существенным признаком. Короче говоря, необходимо только чтобы количество каналов, в которых принят способ амплитудной модуляции, было меньше чем полное количество каналов при мультиплексной передаче, и в тех каналах, в которых способ амплитудной модуляции не принят, может быть принят способ фазовой модуляции, такой как, например, PSK-манипуляция или способ амплитудно-фазовой модуляции, такой как, например, QAM-модуляция (квадратурная амплитудная модуляция), который требует более низкую мощность передачи, чем способ амплитудной модуляции. В частности, в случае, при котором полное количество каналов представлено как S, а количество тех каналов, в которых принят способ амплитудной модуляции, как Т, должна быть принята конфигурация системы, которая удовлетворяет соотношению S>Т, а для остальных "S-Т" каналов передачи должен быть принят любой способ модуляции, отличный от способа амплитудной модуляции, который требует более низкую мощность передачи, чем способ амплитудной модуляции. Также в этом случае система имеет конфигурацию, в которой "при мультиплексной передаче не во всех каналах принята амплитудная модуляция, но в некотором канале принят способ модуляции, при котором требуемая мощность передачи ниже, чем эта мощность для способа амплитудной модуляции, такой способ как фазовая модуляция или амплитудно-фазовая модуляция".
Например, в конфигурации, показанной на фиг.29, шесть каналов разделены на две группы, состоящие из 3 каналов, и из числа каналов с первого по третий, то есть из числа каналов, имеющих ссылочные позиции с _1 по _3, только один канал, то есть канал, имеющий ссылочную позицию _1, приготовлен для способа амплитудной модуляции (способа ASK при цифровой модуляции) и внешней синхронизации. С другой стороны, из числа каналов с четвертого по шестой, то есть из числа каналов, имеющих ссылочные позиции с _4 по _6, только один канал, то есть канал, имеющий ссылочную позицию _4, приготовлен для способа амплитудной модуляции (способа ASK при цифровой модуляции) и внешней синхронизации. В остальных каналах, в которых не принят способ амплитудной модуляции, принят способ, отличный от способа амплитудной модуляции (такой как способ BPSK при цифровой модуляции), который требует более низкую требуемую мощность передачи, чем эта мощность для способа амплитудной модуляции.
В настоящем примере, предпочтительно, чтобы модули (110) генерирования сигналов на передающей стороне, относящиеся к каналам с первого по третий на передающей стороне, имели однокристальную конфигурацию, при которой они размещаются в одной той же микросхеме, и предпочтительно, чтобы модули (110) генерирования сигналов на передающей стороне, относящиеся к каналам с четвертого по шестой, имели однокристальную конфигурацию, при которой они размещаются в одной и той же микросхеме. Также предпочтительно, чтобы на соответствующей принимающей стороне модули (220) генерирования сигналов на принимающей стороне, относящиеся к каналам с первого по третий, имели однокристальную конфигурацию, при которой они размещаются в одной той же микросхеме, и предпочтительно, чтобы модули (220) генерирования сигналов на принимающей стороне, относящиеся к каналам с четвертого по шестой, имели однокристальную конфигурацию, при которой они размещаются в одной и той же микросхеме. Естественно, такие конфигурации не являются существенным признаком.
Для того чтобы сделать количество тех каналов, в которых принят способ амплитудной модуляции, такой как, например, ASK-манипуляция, которая требует высокую требуемую мощность передачи, меньшим, чем полное количество каналов, для того, чтобы уменьшить полную требуемую мощность передачи при мультиплексной передаче, оптимальной конфигурацией является та, при которой только один из каналов имеет способ амплитудной модуляции. Однако, например, в случае, при котором предусматривается совместное использование со способом внешней синхронизации, если принимается во внимание длина проводной линии для восстановленного сигнала несущей частоты для осуществления одновременного детектирования, основанного на восстановленном сигнале несущей частоты, полученном посредством внешней синхронизации в другом канале, конфигурация, при которой только один канал использует способ ASK и имеет схему внешней синхронизации, возможно, может не быть подходящей в том, что касается компоновки. В таком случае эффективна конфигурация, показанная на фиг.29.
<Модуль фазовой коррекции>
Фиг. с 30А по 32В иллюстрируют неопределенность фазы, которая имеет место, когда отношение несущих частот для каналов не составляет m раз, то есть не составляет множественное количество раз, в третьем варианте реализации или пятом варианте реализации, в котором применяется мультиплексирование с частотным разделением каналов, и модуль (8630) фазовой коррекции, предусмотренный как мера противодействия неопределенности фазы.
[Неопределенность фазы]
Фиг. с 30А по 31В иллюстрируют отношение несущих частот каналов и взаимосвязь с наличием или отсутствием возникновения неопределенности фазы в третьем варианте реализации или пятом варианте реализации, в котором применяется мультиплексирование с частотным разделением каналов.
Когда отношение несущих частот каналов задается составляющим m раз, то есть множественное количество раз, для внешней синхронизации используется самая низкая частота во всех каналах. Соответственно, остальные каналы используют частоты, равные целым количествам раз самой низкой частоты. Короче говоря, в этом случае гетеродин (8404) принимающей стороны имеет внешнюю синхронизацию с низкой частотой, а остальные более высокие частоты производятся из синхронизированной низкой частоты дополнительным генератором (8612) сигнала несущей частоты.
Например, фиг.30А иллюстрирует отношение несущих частот каналов, которое составляет два раза, как пример m раз. В случае отношения несущих частот каналов, проиллюстрированного на фиг.30А, дополнительный генератор (8612) сигнала несущей частоты генерирует сигнал несущей частоты, имеющий частоту, равную двукратной. В этом случае, поскольку фаза является однозначной, проблема неопределенности не возникает.
С другой стороны, в случае, при котором отношение несущих частот каналов задается составляющим 1/n раза, то есть в случае целого делителя, для внешней синхронизации используется самая высокая частота во всех каналах. Соответственно, остальные каналы используют частоты, равные целым делителям самой высокой частоты. Короче говоря, в этом случае гетеродин (8404) принимающей стороны использует для внешней синхронизации высокую частоту, а для остальных каналов дополнительный генератор (8612) сигнала несущей частоты генерирует более низкие частоты из этой синхронизированной высокой частоты. В этом случае имеется n вариантов выбора в отношении того, какую взять фазу, и кроме того, нет информации в отношении того, какой один из вариантов выбора должен быть выбран. Следовательно, на принимающей стороне возникает проблема неопределенности.
Например, фиг.30В иллюстрирует отношение несущих частот каналов, когда оно составляет 1/2 раза, как пример 1/n раза. В случае отношения несущих частот каналов, проиллюстрированного на фиг.30 В, поскольку дополнительным генератором (8612) сигнала несущей частоты генерируется сигнал несущей частоты, имеющий частоту, равную 1/2 раза, то имеются два варианта выбора в отношении того, как взять фазу, и кроме того, нет информации в отношении того, какой из вариантов выбора должен быть выбран. Следовательно, на принимающей стороне возникает проблема неопределенности.
Также, когда отношение несущих частот каналов задается составляющим m/n раз, имеется множество вариантов выбора в отношении того, как взять фазу, аналогично случаю, в котором отношение несущих частот каналов задается составляющим 1/n раза, то есть целый делитель. Кроме того, нет информации в отношении того, какой из вариантов выбора должен быть выбран. Следовательно, на принимающей стороне возникает проблема неопределенности.
Например, фиг.31А иллюстрирует отношение несущих частот каналов, когда оно составляет 3/2 раз, как пример m/n раз (m>n). В случае отношения несущих частот каналов, проиллюстрированного на фиг.31А, поскольку дополнительным генератором (8612) сигнала несущей частоты генерируется сигнал несущей частоты, имеющий частоту, равную 3/2, то имеются два варианта выбора в отношении того, как взять фазу, как это видно на фиг.31А. Кроме того, нет информации в отношении того, какой из вариантов выбора должен быть выбран. Следовательно, на принимающей стороне возникает проблема неопределенности.
Между тем, фиг.31В иллюстрирует отношение несущих частот каналов, когда оно составляет 2/3 раза, как пример m/n раз (m<n). В случае отношения несущих частот каналов, проиллюстрированного на фиг.31В, поскольку дополнительным генератором (8612) сигнала несущей частоты генерируется сигнал несущей частоты, имеющий частоту, равную 2/3, то имеются три варианта выбора в отношении того, как взять фазу, как это видно на фиг.31В. Кроме того, нет информации в отношении того, какой из вариантов выбора должен быть выбран. Следовательно, на принимающей стороне возникает проблема неопределенности.
[Схема для меры противодействия неопределенности фазы]
На фиг.32А и 32В показаны примеры конфигурации модуля (8630) фазовой коррекции, предусматриваемого как мера противодействия неопределенности фазы. Здесь приводится описание случая, в котором используется одна ось модуляции как в BPSK-манипуляции, описанной выше в качестве конкретного примера в описании четвертого и пятого вариантов реализации.
Первый пример, показанный на фиг.32А, включает в себя модуль (8630_1) фазовой коррекции по первому примеру на стадии, следующей за фильтром (8412) нижних частот. Модуль (8б30_1) фазовой коррекции по первому примеру имеет детектор (8632) уровня для определения уровня амплитуды выходного сигнала фильтра (8412) нижних частот. Модуль (8630_1) фазовой коррекции управляет дополнительным генератором (8612) сигнала несущей частоты, который сконфигурирован, например, из схемы фазовой автоматической подстройки частоты, таким образом, чтобы уровень амплитуды, определенный детектором (8632) уровня, мог иметь максимальное значение, чтобы тем самым изменять фазу выходного сигнала дополнительного генератора (8612) сигнала несущей частоты, который является сигналом несущей частоты для смесителя (8402) частот.
Второй пример, показанный на фиг.32 В, включает в себя функциональный модуль (8400) демодуляции, чей способ детектирования изменен на способ квадратурного детектирования и, кроме того, включает в себя модуль (8630_2) фазовой коррекции по второму примеру, расположенный на стадии, следующей за схемой квадратурного детектирования. Функциональный модуль (8400) демодуляции включает в себя смеситель (8402_1) частот для демодулирования составляющей по оси "I", смеситель (8402_Q) частот для демодулирования составляющей по оси "Q" и фазосдвигающее устройство (8462) для сдвига фазы восстановленного сигнала несущей частоты, сгенерированного дополнительным генератором (8612) сигнала несущей частоты, на 90 градусов или π/2, из которых образована схема квадратурного детектирования. Восстановленный сигнал несущей частоты, сгенерированный дополнительным генератором (8612) сигнала несущей частоты, подается смесителю (8402_1) частот. Кроме того, восстановленный сигнал несущей частоты, сгенерированный дополнительным генератором (8612) сигнала несущей частоты, подается смесителю (8402_Q) частот после того, как фаза этого восстановленного сигнала сдвигается на π/2 фазосдвигающим устройством (8462).
На стадии, следующей за смесителем (8402_1) частот, предусматривается фильтр (8412_1) нижних частот для составляющей по оси "I", а на стадии, следующей за смесителем (8402_Q) частот, предусматривается фильтр (8412_Q) нижних частот для составляющей по оси "Q".
Модуль (8630_2) фазовой коррекции включает в себя фазовращатель (8634) осуществления процесса поворота фазы с использованием выходных сигналов (I, Q) низкочастотных фильтров (8412_1) и (8412_Q) квадратурного детектирования и детектор (8638) уровня для определения уровня амплитуды выходного сигнала фазовращателя (8634).
Фазовращатель (8634) включает в себя первое фазосдвигающее устройство (8642) (cos а) для регулирования величины (а) поворота фазы для составляющей по оси "I" посредством регулирования усиления для сигнала I составляющей по оси "I", второе фазосдвигающее устройство (8644) (- sin а) для регулирования величины (а) поворота фазы для составляющей по оси "Q" посредством регулирования усиления для сигнала Q составляющей по оси "Q", и объединителя (8646) сигналов для объединения выходных сигналов фазосдвигающих устройств (8642) и (8644). Выходной сигнал I' фазовращателя (8634), то есть объединителя (8646) сигналов, является конечным сигналом демодуляции.
Модуль (8630_2) фазовой коррекции поворачивает фазу выходного сигнала посредством фазовращателя (8634) с использованием выходных сигналов (I, Q) квадратурного детектирования, и получаемый в результате этого выходной сигнал, то есть составляющая I', детектируется детектором (8638) уровня. Детектор (8638) уровня управляет фазовращателем (8634) таким образом, чтобы изменять величину поворота так, чтобы детектированный уровень амплитуды входного сигнала мог быть максимизирован.
Здесь, если сравнивать друг с другом первый и второй примеры в отношении модуля (8630) фазовой коррекции, то первый пример является более простым по конфигурации схемы. С другой стороны, в то время как в первом примере множество фаз переключается высокочастотной схемой, во втором примере множество фаз схемой с основополосным сигналом. Поэтому второй пример более выгоден в том, что касается трудности.
<Варианты применения>
Ниже описываются виды изделий, в которых применяются системы (1) беспроводной передачи данных, соответствующие описанным выше вариантам реализации с первого по пятый.
[Первый пример]
На фиг. с 33А по 33Е показан вид изделия по первому примеру, в котором применяется система (1) беспроводной передачи данных по настоящему варианту реализации изобретения. Вид изделия по первому примеру представляет собой вариант применения, в котором передача сигналов с использованием миллиметровой волны осуществляется в корпусе одного электронного аппарата. Электронный аппарат в этом случае представляет собой аппарат ввода изображений, который включает в себя твердотельное устройство ввода изображений.
Первое устройство (100) связи или его полупроводниковая микросхема (103) установлено на главной плате (602), которая осуществляет передачу сигналов плате (502) ввода изображений, на которой установлено твердотельное устройство (505) ввода изображения, и от главной платы, а второе устройство (200) связи или его полупроводниковая микросхема (203) установлено на плате (502) ввода изображений. На полупроводниковых микросхемах (103) и (203) предусматриваются, соответственно, генераторы (107) и (207) сигналов и соединители (108) и (208) тракта передачи.
Твердотельное устройство (505) ввода изображений и модуль управления вводом изображений соответствует прикладному функциональному модулю, представляющему собой функциональный модуль (204) большой интегральной схемы в системе (1) беспроводной передачи данных. Прикладному функциональному модулю, представляющему собой функциональный модуль (104)большой интегральной схемы в системе (1) беспроводной передачи данных, соответствует механизм обработки изображений, и в этом механизме обработки изображений размещается процессор изображений для обработки сигнала ввода изображений, полученного твердотельным устройством (505) ввода изображений.
В дополнение к твердотельному устройству (505) ввода изображений на плате (502) ввода изображений установлены генератор (207) сигналов и соединитель (208) тракта передачи таким образом, чтобы реализовать систему (1) беспроводной передачи данных. Аналогичным образом, на главной плате (602) установлены генератор (107) сигналов и соединитель (108) тракта передачи таким образом, чтобы реализовать систему (1) беспроводной передачи. Соединитель (208) тракта передачи на стороне платы (502) ввода изображений и соединитель (108) тракта передачи на стороне главной платы (602) соединены друг с другом трактом (9) передачи сигналов миллиметровых волн. Следовательно, передача сигналов в диапазоне миллиметровых волн осуществляется двунаправленно между соединителем (208) тракта передачи, расположенным на стороне платы (502) ввода изображений, и соединителем (108) тракта передачи, расположенным на стороне главной платы (602).
Хотя каждый тракт (9) передачи сигналов миллиметровых волн может представлять собой тракт (9 В) передачи в свободном пространстве, как это показано на фиг.33А, предпочтительно, чтобы он был выполнен как диэлектрический тракт (9 А) передачи, такой как показан на фиг.33В или 33С, или как полый волновод (9 L), такой как показан на фиг.33D или 33Е.
При применении любого из описанных выше вариантов реализации с первого по пятый, например, в первом канале связи между антеннами (136_1) и (236_1) принят способ ASK (амплитудной манипуляции), и на принимающей стороне принят способ внешней синхронизации. Между тем, во втором канале связи между антеннами (136_2) и (236_2) принят способ BPSK (двухпозиционной фазовой манипуляции и не принят способ внешней синхронизации, демодуляция же осуществляется способом синхронного детектирования, основанного на сигнале несущей частоты, получаемом способом внешней синхронизации на принимающей стороне первого канала связи. Короче говоря, в первом канале связи применяется ASK-манипуляция, при которой можно легко принять способ внешней синхронизации, в то время как во втором канале связи применяется BPSK -манипуляция, с которой может быть достигнуто уменьшение мощности передачи, но не принят способ внешней синхронизации. Следовательно, при передаче миллиметровой волны в пределах аппарата требуемая мощность передачи может быть уменьшена по сравнению с требуемой мощностью передачи в альтернативном случае, в котором ASK-манипуляция принята в двух каналах, и помимо этого, размер схемы может быть уменьшен по сравнению с размером схемы в альтернативном случае, в котором схема внешней синхронизации предусматривается во всех каналах.
[Второй пример]
На фиг. с 34А по 34С показан вид изделия по второму примеру, в котором применяется система (1) беспроводной передачи данных, соответствующая настоящему варианту реализации изобретения. Вид изделия по второму примеру представляет собой вариант применения, в котором передача сигналов с использованием миллиметровой волны осуществляется между множеством электронных аппаратов, которые находятся в объединенном состоянии. Например, один из электронных аппаратов может быть установлен на другом электронном аппарате, например, на стороне основного устройства.
Например, на электронном аппарате на стороне основного устройства съемным образом установлено устройство обработки информации карточного типа, характерным примером которого является карта с интегральными схемами или карта памяти, в которую (карту) встроены центральный процессор (ЦПУ), энергонезависимое запоминающее устройство, такое как, например, флеш-память и тому подобное. Устройство обработки информации карточного типа, которое представляет собой пример первого электронного аппарата, в дальнейшем именуется также как "устройство карточного типа", а другой электронный аппарат на стороне основного устройства может в дальнейшем упоминаться просто как электронный аппарат.
Конструкция (4 Е) с прорезью, расположенная между электронным аппаратом (101 Е) и картой (201 Е) памяти, представляет собой конструкцию для установки с возможностью снятия карты (201 Е) памяти на электронном аппарате (101 Е) и имеет функцию модуля фиксации для электронного аппарата (101 Е) и карты (201 Е) памяти.
В настоящем примере используется множество комплектов соединителей (108) и (208) тракта передачи и обеспечивается множество каналов трактов (9) передачи сигналов миллиметровых волн, также в конструкции для передачи миллиметровых волн имеется контрмера для множественных каналов трактов (9) передачи сигналов миллиметровых волн. Конструкция (4Е_1) с прорезью и карта (201 Е_1) памяти имеют множество каналов, каждый из которых включает в себя тракт (9) передачи сигналов миллиметровых волн, который является диэлектрическим трактом (9 А) передачи, клемму (232) передачи/приема миллиметровых волн, тракт (234) передачи миллиметровых волн и антенны (136) и (236). В конструкции (4 Е_1) с прорезью и в карте (201 Е_1) памяти антенны (136) и (236) расположены на одной и той же лицевой поверхности платы, находятся по  соседству в горизонтальном направлении.
Следовательно, реализована полная дуплексная система передачи данных, которая осуществляет передачу миллиметровых волн, для передачи и приема, выполняемых независимо друг от друга.
На фиг.34В показан на открытом виде в плане и открытом виде в разрезе пример конструкции электронного аппарата (101 Е_1). На полупроводниковой микросхеме (103) в положениях, находящихся на расстоянии друг от друга, предусматриваются клеммы (132_1) и (132_2) передачи/приема миллиметровых волн для соединения с трактами (9_1) и (9_2) передачи сигналов миллиметровых волн, то есть с диэлектрическими трактами (9 А_1) и (9 А_2) передачи. На одной из лицевых поверхностей платы (102) выполнены тракты (134_1) и (134_2) передачи миллиметровых волн и антенны (136_1) и (136_2), соединенные, соответственно, с клеммами (132_1) и (132_2) передачи/приема миллиметровых волн. Клемма (132_1) передачи/приема миллиметровых волн, тракт (134_1) передачи миллиметровых волн и антенна (136_1) образуют соединитель (108_1) тракта передачи, а клемма (132_2) передачи/приема миллиметровых волн, тракт (134_2) передачи миллиметровых волн и антенна (136_2) образуют другой соединитель (108_2) тракта передачи.
Между тем, на корпусе (190) располагаются параллельно в виде выпуклой конфигурации (198 Е_1) два канала из цилиндрических диэлектрических волноводных трубок (142_1) и (142_2) таким образом, что они корреспондируют, соответственно, антеннам (136_1) и (136_2). Два канала из диэлектрических волноводных трубок (142_1) и (142_2) выполнены цилиндрическими в проводнике (144), выполненном как единый элемент, и образуют, соответственно, диэлектрические тракты (9 А_1) и (9 А_2) передачи. Проводник (144) предотвращает взаимные помехи миллиметровых волн между двумя каналами диэлектрических трактов (9 А_1) и (9 А_2) передачи.
На фиг.34А показан на открытом виде в плане и открытом виде в разрезе пример конструкции карты (201 Е_1) памяти. На полупроводниковой микросхеме (203) на плате (202) в положениях, находящихся на расстоянии друг от друга, предусматриваются клеммы (232_1) и (232_2) передачи/приема миллиметровых волн для соединения с множеством (состоящим на фиг.34 А из двух) каналов трактов (9_1) и (9_2) передачи сигналов миллиметровых волн, то есть с диэлектрическими трактами (9 А_1) и (9 А_2) передачи. На одной из лицевых поверхностей платы (202) выполнены тракты (234_1) и (234_2) передачи миллиметровых волн и антенны (236_1) и (236_2), соединенные, соответственно, с клеммами (232_1) и (232_2) передачи/приема миллиметровых волн. Клемма (232_1) передачи/приема миллиметровых волн, тракт (234_1) передачи миллиметровых волн и антенна (236_1) образуют соединитель (208_1) тракта передачи, а клемма (232_2) передачи/приема миллиметровых волн, тракт (234_2) передачи миллиметровых волн и антенна (236_2) образуют другой соединитель (208_2) тракта передачи.
На карте (201 Е_1) памяти с корпусом (290) соединена вогнутая конфигурация (298 Е_1), имеющая форму, соответствующую форме в сечении выпуклой конфигурации (198 Е_1), то есть проводнику (144), на стороне электронного аппарата (101 Е_1). Вогнутая конфигурация (298 Е_1) прикрепляет карту (201 Е_1) памяти к конструкции (4 Е_1) с прорезью и позиционирует карту (201 Е_1) памяти для соединения для передачи миллиметровых волн с диэлектрическими трактами (9 А_1) и (9 А_2) передачи, предусмотренными на конструкции (4 Е_1) аналогично конструкции для передачи миллиметровых волн в первом примере.
Хотя оба из трактов (9_1) и (9_2) передачи сигналов миллиметровых волн сформированы здесь как диэлектрический тракт (9 А) передачи, например, один из трактов (9_1) и (9_2) передачи сигналов миллиметровых волн может быть сформирован как тракт передачи в свободном пространстве или полый волновод, или оба этих трактов могут быть сформированы как тракт передачи в свободном пространстве или полый волновод.
В настоящем примере, поскольку мультиплексирование с пространственным разделением каналов позволяет использовать один и тот же частотный диапазон в одно и то же время, то скорость связи может быть повышена и может быть обеспечена одновременность двунаправленной связи, при которой передача сигналов осуществляется в одно и то же время в противоположных направлениях. Поскольку сконфигурировано множество трактов (9_1) и (9_2) передачи сигналов миллиметровых волн, то есть диэлектрических трактов (9 А_1) и (9 А_2) передачи, то может быть достигнута полная дуплексная передача, и может быть достигнуто повышение эффективности при передаче и приеме данных.
В частности, в настоящем примере конфигурации, поскольку соединительная конструкция, то есть конструкция (4 А) с прорезью используется для создания тракта (9) передачи сигналов миллиметровых волн, в настоящем примере - диэлектрического тракта (9 А) передачи, имеющего удерживающую миллиметровые волны конструкцию, то есть волноводную конструкцию, то нет никакого влияния отражения корпусом или другими элементами, и сигнал миллиметровой волны, излученный из одной антенны (136), может быть передан в сторону другой антенны (236), будучи удерживаемым диэлектрическим трактом (9 А) передачи. Следовательно, поскольку уменьшаются потери излученной радиоволны, то также и там, где применяется способ внешней синхронизации, мощность передачи может быть уменьшена.
При том что в настоящем втором примере также применяются описанные выше варианты реализации с первого по пятый, здесь для осуществления многоканальной передачи применяется мультиплексирование с пространственным разделением каналов. Например, в первом канале между антеннами (136_1) и (236_1) принят способ ASK (амплитудной манипуляции), и на принимающей стороне принят способ внешней синхронизации. С другой стороны, во втором канале связи между антеннами (136_2) и (236_2) используется способ ВР8К(двухпозиционной фазовой манипуляции) и не принят способ внешней синхронизации, демодуляция же осуществляется способом синхронного детектирования, основанного на сигнале несущей частоты, получаемом способом внешней синхронизации на принимающей стороне первого канала связи. Короче говоря, в первом канале связи применяется ASK-манипуляция, при которой можно легко принять способ внешней синхронизации, но во втором канале связи применяется BPSK-манипуляция, при которой можно ожидать уменьшения мощности передачи, хотя не применяется способ внешней синхронизации. Следовательно, при мультиплексной передаче миллиметровых волн между различными аппаратами, имеющими механизм крепления, требуемая мощность передачи может быть уменьшена по сравнению с требуемой мощностью передачи в альтернативном случае, в котором ASK-манипуляция применяется в обоих каналах, и размер схемы может быть уменьшен по сравнению с размером схемы в альтернативном случае, в котором схема внешней синхронизации предусматривается во всех каналах.
[Третий пример]
На фиг. с 35А по 35С показан вид изделия по третьему примеру, в котором применяется система (1) беспроводной передачи данных, соответствующая настоящему варианту реализации изобретения, и, в частности, показан электронный аппарат модифицированного вида. Согласно фиг. с 35А по 35С, система (1) беспроводной передачи данных включает в себя в качестве примера первого электронного аппарата портативный аппарат (201 К) воспроизведения изображений и включает в себя в качестве примера второго электронного аппарата на стороне основного устройства аппарат (101 К) получения изображений, на котором установлен аппарат (201 К) воспроизведения изображений. На аппарате (101 К) получения изображений на части корпуса (190) предусматривается установочная площадка (5 К), на которую должен быть установлен аппарат (201 К) воспроизведения изображения. Следует отметить, что установочная площадка (5 К) может быть заменена конструкцией (4) с прорезью, как во втором примере. Система (1) беспроводной передачи данных аналогична этой системе для вида изделия по второму примеру в том, что передача сигналов осуществляется беспроводным образом в диапазоне миллиметровых волн между двумя электронными аппаратами, где один из электронных аппаратов установлен на другой электронный аппарат. Ниже описываются отличия третьего примера от второго примера.
Аппарат (101 К) получения изображений имеет, по существу, форму параллелепипеда или коробчатую форму и не может рассматриваться как устройство карточного типа. Аппарат (101 К) получения изображений может представлять собой любой аппарат, который получает, например, данные движущегося изображения, и может представлять собой, например, аппарат цифровой записи и воспроизведения или телевизионный приемник приземной волны. Аппарат (201 К) воспроизведения изображений включает в себя, в качестве прикладного функционального модуля (205), запоминающее устройство для хранения данные движущегося изображения, переданные ему со стороны аппарата (101 К) получения изображений, и функциональный модуль, который считывает данные движущегося изображения из запоминающего устройства и воспроизводит движущиеся изображения на модуле отображения, таком как, например, жидкокристаллический модуль отображения или модуль отображения на основе органической электролюминесценции. В отношении конструкции можно полагать, что карта (201 А) памяти заменена аппаратом (201 К) воспроизведения изображений, а электронный аппарат (101 А) заменен аппаратом (101 К) получения изображений.
Полупроводниковая микросхема (103) размещается в нижнем корпусе (190) с установочной площадкой (5 К) аналогично, например, второму примеру изделия, использующего миллиметровые волны, показанному на фиг. с 34А по 34С, и в определенном положении предусмотрена антенна (136). На участке корпуса (190), противоположном антенне (136), предусматривается диэлектрическая волноводная трубка(142). Диэлектрическая волноводная трубка(142) имеет внутренний тракт передачи, сформированный как диэлектрический тракт (9 А) передачи, выполненный из диэлектрического материала, и окружена по своей внешней периферии проводником (144). Следует отметить, что не является существенным признаком, то, чтобы предусматривать диэлектрическую волноводную трубку (142), то есть диэлектрический тракт (9 А) передачи, и для формирования тракта (9) передачи сигналов миллиметровых волн может быть использован диэлектрический материал непосредственно корпуса (190). Эти аспекты аналогичны аспектам из других примеров конструкций, описанных выше. Следует отметить, что, как было сказано в описании второго примера, на плоскости может по соседству находиться множество антенн (136), и перед передачей реального сигналаможно передать из антенны (236), относящейся к аппарату (201 К) воспроизведения изображений, сигнал миллиметровой волны для проверки с тем, чтобы была выбрана одна из антенн (136), которая демонстрирует самую высокую чувствительность при приеме.
В корпусе (290) аппарата (201 К) воспроизведения изображений, установленного на установочной площадке (5 К), размещается полупроводниковая микросхема (203), и в определенном положении предусмотрена антенна (236), аналогично второму примеру изделия, использующего миллиметровые волны, показанному на фиг. с 34А по 34С. На участке корпуса (290), противоположном антенне (236), из диэлектрического материала образован тракт (9) передачи сигналов миллиметровых волн, то есть диэлектрический тракт (9 А) передачи. Эти аспекты аналогичны аспектам изделия, использующего миллиметровые волны, по второму примеру.
При такой конфигурации, как описано выше, когда аппарат (201 К) воспроизведения изображений устанавливается на установочной площадке (5 К), он может быть спозиционирован для передачи сигналов миллиметровых волн. Хотя корпуса (190) и (290) размещаются между антеннами (136) и (236), но поскольку они сделаны из диэлектрического материала, корпуса (190) и (290) не оказывают значительного влияния на передачу миллиметровых волн.
В виде изделия, использующего миллиметровые волны, по первому примеру принята не соединительная конструкция, а способ примыкания к лицевой поверхности стенки, так что, когда аппарат (201 К) воспроизведения изображений устанавливается таким образом, чтобы он примыкал к углу (101 а) установочной площадки (5 К), антенна (136 и антенна (236) располагаются напротив друг друга. Следовательно, влияние позиционного смещения может быть гарантированно устранено.
Когда аппарат (201 К) воспроизведения изображений устанавливается в свое положение на установочной площадке (5 К), диэлектрический тракт (9 А) передачи помещается между соединителями (108) и (208) тракта передачи, в частности, между антеннами (136), и (236). Благодаря удержанию сигнала миллиметровой волны в диэлектрическом тракте (9 А) передачи можно ожидать повышения эффективности высокоскоростной передачи сигналов. Нет никакого влияния отражения корпусами или некоторым другим элементом, и сигнал миллиметровой волны, излученный из антенны (136) может удерживаться в диэлектрическом тракте (9 А) передачи и передаваться к другой антенне (236). Следовательно, поскольку уменьшаются потери излученной радиоволны, то даже там, где применяется способ внешней синхронизации, мощность передачи может быть уменьшена.
Также в этом третьем примере применяются описанные выше варианты реализации с первого по пятый. Здесь, однако, для осуществления мультиплексной передачи применяется мультиплексирование с частотным разделением каналов, и только в первом канале связи принят способ ASK (амплитудной манипуляции), и помимо этого, на принимающей стороне принят способ внешней синхронизации. Между тем, во всех остальных каналах связи принят способ BPSK (двухпозиционной фазовой манипуляции) и не принят способ внешней синхронизации, демодуляция же осуществляется способом синхронного детектирования, основанного на сигнале несущей частоты, получаемом способом внешней синхронизации на принимающей стороне первого канала связи. В частности, в первом канале связи принята ASK-манипуляция, при которой может быть с легкостью осуществлен способ внешней синхронизации, в то время как во всех остальных каналах связи применяется BPSK-манипуляция, с которой может быть достигнуто уменьшение мощности передачи, но не принят способ внешней синхронизации. Следовательно, при мультиплексной передаче миллиметровых волн между различными аппаратами, имеющими установочную конструкцию, требуемая мощность передачи может быть уменьшена по сравнению с требуемой мощностью передачи в альтернативном случае, в котором во всех каналах принята ASK-манипуляция, и размер схемы может быть уменьшен по сравнению с размером схемы в альтернативном случае, в котором схема внешней синхронизации предусматривается во всех каналах.
Хотя с использованием конкретных терминов были описаны предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения, технический объем настоящего изобретение не ограничен объемом описания этих вариантов реализации. В варианты реализации могут быть внесены различные изменения или усовершенствования, что не выходит за рамки предмета изобретения, и также разновидности, которые включают в себя такие изменения или усовершенствования, входят в технический объем настоящего изобретения.
Кроме того, описанные выше варианты реализации изобретения не ограничивают изобретение, которое сформулировано в формуле изобретения, и все сочетания признаков, описанных в описании варианта реализации изобретения, не обязательно существенны для предмета настоящего изобретения. Варианты реализации изобретения, описанные выше, включают в себя несколько изобретений на различных стадиях, и на основе соответствующих сочетаний множества раскрытых здесь признаков могут быть извлечены различные изобретения. Даже если некоторые признаки удалить из числа раскрытых здесь различных признаков, конфигурации, которые не включают в себя удаленные признаки, могут быть извлечены как изобретения, только если достигаются имевшиеся в виду результаты.
Например, в вариантах реализации изобретения, описанных выше, в качестве характерного примера способа модуляции амплитуды используется способ ASK (амплитудной манипуляции), а в качестве характерного примера способа, отличного от способа модуляции амплитуды, используется способ BPSK (двухпозиционной фазовой манипуляции). Однако это сочетание способов является просто примером. Например, способ, отличный от способа модуляции амплитуды, может представлять собой, например, способ QPSK (Квадратурной фазовой манипуляции) или способ 8PSK (восьмипозиционной фазовой манипуляции), которые используют множество осей модуляции.
В таких модификациях, как только что описанные, где отношение несущих частот каналов при мультиплексировании с частотным разделением каналов составляет 1/n или m/n, хотя модуль (8630) фазовой коррекции и применяется как мера противодействия неопределенности фазы, также в случае, при котором принят способ QPSK, способ 8PSK или им подобный, которые используют множество осей модуляции, возможна и другая мера противодействия неопределенности фазы.
Например, в противоположность первому примеру, показанному на фиг.32А, может быть использован такой третий пример, как показан на фиг.36А. Во-первых, функциональный модуль (8400) демодуляции имеет конфигурацию, аналогичную конфигурации, описанной выше со ссылкой на фиг.32В, так что может быть сконфигурирована схема квадратурного детектирования. Здесь описание конфигурации функционального модуля (8400) демодуляции опущено, чтобы избежать дублирования.
На стадии, следующей за фильтром (8412_1) нижних частот для составляющей по оси "I" и фильтром (8412_0) нижних частот для составляющей по оси "Q", предусматривается фазовращатель (8634). Модуль (8420) восстановления синхронизации генерирует последовательность данных приема для каждого выходного сигнала I' составляющей по оси "I" и выходного сигнала Q' составляющей по оси "Q", выводимых из фазовращателя (8634), и передает сгенерированную последовательность данных приема преобразователю (8227) последовательного кода в параллельный.
Входной сигнал, поступающий на детектор (8632) уровня, входящий в состав модуля (8630_3) фазовой коррекции третьего примера, может быть любым из числа: первого примера конфигурации, в котором предоставляется только выходной сигнал фильтра (8412_1) нижних частот для составляющей по оси "I"; второго примера конфигурации, в котором предоставляется только выходной сигнал фильтра (8412_0) нижних частот для составляющей по оси "Q"; и третьего примера конфигурации, в котором предоставляются оба сигнала из числа: выходного сигнала фильтра (8412_1) нижних частот для составляющей по оси "I" и выходного сигнала фильтра (8412_0) нижних частот для составляющей по оси "Q". На фиг.36 В показан третий пример конфигурации, который использует оба выходных сигнала. В случае, при котором используются оба выходных сигнала, хотя размер схемы и больше, чем этот размер в случае, при котором используется только один из выходных сигналов, точность настройки улучшается.
В любом случае, для настройки должен быть передан известный образец. В качестве известного образца, например, в случае, при котором используется один из выходных сигналов, как в первом примере конфигурации, или во втором примере конфигурации, должен использоваться только сигнал соответствующей составляющей, а в случае, при котором используются оба выходных сигнала, как в третьем примере конфигурации, должен использоваться сигнал только одного из выходных сигналов, то есть сигнал только I-составляющей или сигнал только Q-составляющей.
В случае, при котором используется только один выходной сигнал, модуль (8630_3) фазовой коррекции управляет дополнительным генератором (8612) сигнала несущей частоты, который может быть сформирован, например, из схемы фазовой автоматической подстройки частоты, таким образом, чтобы уровень амплитуды, определенный детектором (8632) уровня для одного выходного сигнала, чей известный образец передан для настройки, мог быть максимизирован, чтобы тем самым изменять фазу выходного сигнала дополнительного генератора (8612) сигнала несущей частоты, то есть сигнала несущей частоты, поступающего смесителю (8402) частот.
С другой стороны, в случае, при котором используются оба выходных сигнала, модуль (863 0_3) фазовой коррекции должен управлять детектором 8632 уровня таким образом, чтобы, при том, что уровень амплитуды, определенный детектором (8632) уровня в отношении одной составляющей, такой как, например, I-составляющая, переданной в качестве известного образца, мог быть максимизирован при том, что уровень амплитуды, определенный детектором (8632) уровня в отношении другой составляющей, такой как, например, Q- составляющая, не переданной в качестве известного образца, может быть минимизирован, оба уровня амплитуды могли быть хорошо сбалансированы. Или внимание может быть обращено только на одну составляющую, переданную в качестве известного образца, такую как, например, I-составляющая, таким образом, чтобы эта составляющая была отрегулирована так, чтобы ее уровень амплитуды, определенный детектором (8632) уровня мог быть максимизирован. Или внимание может быть обращено только на другую составляющую, не переданную в качестве известного образца, такую как, например, Q-составляющая, таким образом, чтобы эта составляющая была отрегулирована так, чтобы ее уровень амплитуды, определенный детектором (8632) уровня, мог быть минимизирован.
Между тем, в противоположность второму примеру, показанному на фиг.32В, может быть использован такой четвертый пример, как показан на фиг.36В. Хотя базовая конфигурация схемы аналогична конфигурации по второму примеру, показанному на фиг.32В, вместо фазовращателя (8634) используется фазовращатель (8636).
Фазовращатель (8636) включает в себя, для канала составляющей по оси "I", первое фазосдвигающее устройство (8642), второе фазосдвигающее устройство (8644) и объединитель (8646) сигналов аналогично второму примеру. Между тем, в качестве конфигурации, уникальной для четвертого примера, предусматриваются: третье фазосдвигающее устройство (8652) (sin β) для регулирования величины (β) поворота фазы по отношению к составляющей по оси "Q" посредством регулирования усиления для сигнала Q составляющей по оси "Q" в канале составляющей по оси "Q", четвертое фазосдвигающее устройство (8654) (- cos β) для регулирования величины (β) поворота фазы по отношению к составляющей по оси "I" посредством регулирования усиления для сигнала I составляющей по оси "I" и объединитель (8656) сигналов для объединения выходных сигналов фазосдвигающих устройств (8652) и (8654). Выходной сигнал Q' фазовращателя (8636), то есть объединителя (8656) сигналов, является конечным сигналом демодуляции в отношении составляющей по оси "Q".
В модуле (8630_4) фазовой коррекции фазовращатель (8636), используя выходные сигналы (I, Q) квадратурного детектирования, поворачивает фазу выходного сигнала и выходной сигнал фазовращателя (8636) детектируется детектором (8638) уровня. Детектор (8638) уровня, основываясь на уровне амплитуды детектируемого входного сигнала, управляет фазовращателем (8636) таким образом, чтобы изменять величину поворота.
Здесь входной сигнал, поступающий на детектор (8638) уровня, входящего в состав модуля (8630_4) фазовой коррекции, четвертого примера может быть любым из числа: первого примера конфигурации, в котором предоставляется только выходной сигнал I' для составляющей по оси "I"; второго примера конфигурации, в котором предоставляется только выходной сигнал Q' для составляющей по оси "Q"; и третьего примера конфигурации, в котором предоставляются оба сигнала из числа выходного сигнала I' для составляющей по оси "I" и выходного сигнала Q' для составляющей по оси "Q". На фиг.36 В показан третий пример конфигурации, в котором используются оба выходных сигнала. В случае, при котором используются оба выходных сигнала, хотя размер схемы и больше, чем этот размер в случае, при котором используется только один из выходных сигналов, точность настройки улучшается. Только что описанные базовые подходы аналогичны подходам в третьем примере.
Кроме того, если принять во внимание приведенное выше описание вариантов реализации, то в дополнение к изобретениям согласно формуле изобретения получаем, например, следующее изобретение.
<Приложение 1>
Система беспроводной передачи Данных, включающая в себя:
множество пар связи, каждая из которых включает в себя модуль связи для передачи и модуль связи для приема; и
тракт беспроводной передачи сигналов, приспособленный для того, чтобы позволять беспроводную передачу информации между модулем связи для передачи и модулем связи для приема;
способ, отличный от способа, который модулирует только амплитуду, принятый как способ модуляции, подлежащий использованию для связи между модулем связи для передачи и модулем связи для приема в каждой из пар связи, или
способ беспроводной передачи данных для системы беспроводной передачи данных, которая включает в себя множество пар связи, каждая из которых включает в себя модуль связи для передачи и модуль связи для приема, и тракт беспроводной передачи сигналов, приспособленный для того, чтобы позволять беспроводную передачу информации между модулем связи для передачи и модулем связи для приема, причем способ беспроводной передачи данных включает в себя:
этап, на котором принимают способ, отличный от способа, который модулирует только амплитуду, в качестве способа модуляции, подлежащего использованию для связи между модулем связи для передачи и модулем связи для приема каждой из пар связи.
На фиг.37 показана конфигурация, описанная в приложении 1. В соответствии с конфигурацией приложения 1 при многоканальной передаче ко всем каналам применяется способ, такой как, например, способ BPSK (двухпозиционной фазовой манипуляции), отличный от способа для модулирования только амплитуды. Следовательно, требуемая мощность передачи может быть уменьшена по сравнению с мощностью передачи из четвертого или пятого варианта реализации, в котором принят способ модуляции только амплитуды для, по меньшей мере, одного канала.
Однако в этом случае, если предполагается использование совместно со способом внешней синхронизации, то имеется та трудность, что становится трудно установить внешнюю синхронизацию на принимающей стороне. В этом отношении, можно понять, что в качестве общей конфигурации системы оптимальной является четвертый или пятый вариант реализации.
Настоящая заявка содержит предмет изобретения, связанный с предметом изобретения, раскрытым в японской приоритетной патентной заявке JP 2009 - 223681, поданной в патентное ведомство Японии 29 сентября 2009 г., все содержание которой включено в данное описание посредством ссылки.
Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что могут иметь место различные модификации, комбинации, подкомбинации и изменения в зависимости от требований к конструкции и других факторов постольку, поскольку они находятся в рамках объема прилагаемой формулы изобретения или ее эквивалентов.