JP4283714B2 - Transmission signal power control method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ベースバンド信号を搬送波信号を用いずに無線で送受信するキャリアフリー方式の無線通信システムに係り、特に送信信号の電力を制御する送信信号電力制御方法および装置に関するものである。 The present invention relates to a carrier-free wireless communication system that transmits and receives baseband signals wirelessly without using carrier signals, and more particularly to a transmission signal power control method and apparatus for controlling the power of transmission signals.
図10に無線通信における従来の送信信号電力制御装置の1例を示す(例えば、非特許文献1参照)。図10の例は、入力段のトランジスタM1と、出力段のトランジスタM2と、入力段の整合回路MAT1と、入力段と出力段の間の整合回路MAT2と、出力段の整合回路MAT3と、整合回路MAT2とトランジスタM2とを接続するコンデンサC1と、整合回路MAT3と負荷インピーダンスRLとを接続するコンデンサC2と、チョークコイルRFC1,RFC2とからなるパワーアンプに、送信信号電力制御装置の構成を組み込んだものである。図10において、RLは送信アンテナのインピーダンスである。 FIG. 10 shows an example of a conventional transmission signal power control apparatus in wireless communication (for example, see Non-Patent Document 1). The example of FIG. 10 includes an input stage transistor M1, an output stage transistor M2, an input stage matching circuit MAT1, a matching circuit MAT2 between the input stage and the output stage, and an output stage matching circuit MAT3. The configuration of the transmission signal power control device is incorporated in a power amplifier including a capacitor C1 that connects the circuit MAT2 and the transistor M2, a capacitor C2 that connects the matching circuit MAT3 and the load impedance RL, and the choke coils RFC1 and RFC2. Is. In FIG. 10, RL is the impedance of the transmitting antenna.
無線通信で送信される送信信号は正弦波のキャリア信号に変調を施したアナログ信号である。送信信号Vinは、送信時にパワーアンプに入力されて信号増幅され送信アンテナから送信される。送信信号の電力を制御するためには、パワーアンプのゲインを制御すればよい。パワーアンプのゲインを制御する手段はいくつかあるが、図10の場合、出力段のトランジスタM2のバイアス電圧Vbを、制御することでゲインを調節することが可能である。 A transmission signal transmitted by wireless communication is an analog signal obtained by modulating a sine wave carrier signal. The transmission signal Vin is input to the power amplifier at the time of transmission, is amplified, and is transmitted from the transmission antenna. In order to control the power of the transmission signal, the gain of the power amplifier may be controlled. There are several means for controlling the gain of the power amplifier. In the case of FIG. 10, the gain can be adjusted by controlling the bias voltage Vb of the transistor M2 in the output stage.
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
従来の送信電力制御装置では、送信信号電力を制御するためにパワーアンプのゲインを制御する。図10に示したように、一般にパワーアンプは高周波アナログ回路から構成されるため、設計が難しく、コストがかかるという問題点があった。
ところで、搬送波信号を用いずにベースバンド信号を無線で送受信するキャリアフリー方式の無線通信システムでは、非常に広い周波数帯域を用いて無線通信を行うため、パワーアンプも非常に広帯域なものが必要となる。広帯域なパワーアンプは設計がさらに複雑になり実装が難しく、コストがかかるという問題があり、パワーアンプの広帯域を維持したまま、送信信号電力を制御するためにパワーアンプのゲインを調節することはさらに難しく、コストがかかるという問題点があった。
In the conventional transmission power control apparatus, the gain of the power amplifier is controlled in order to control the transmission signal power. As shown in FIG. 10, since a power amplifier is generally composed of a high-frequency analog circuit, there is a problem that design is difficult and costly.
By the way, in a carrier-free wireless communication system that wirelessly transmits and receives baseband signals without using carrier signals, wireless communication is performed using a very wide frequency band, so that a power amplifier must also have a very wide bandwidth. Become. Wideband power amplifiers are more complicated to design, difficult to implement, and costly, and it is further necessary to adjust the gain of the power amplifier to control the transmit signal power while maintaining the wide bandwidth of the power amplifier. There was a problem that it was difficult and costly.
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、ベースバンド信号を搬送波信号を用いずに無線で送受信するキャリアフリー方式の無線通信システムにおいて簡易、低コスト、低電力な送信信号電力制御方法および装置を提供することを目的とする。 The present invention solves such a conventional problem, and is a simple, low-cost, low-power transmission signal power in a carrier-free wireless communication system that transmits and receives a baseband signal wirelessly without using a carrier signal. It is an object to provide a control method and apparatus.
本発明は、ベースバンド信号を搬送波信号を用いずに無線で送受信する無線通信システムにおける送信信号電力制御方法であって、送信すべきベースバンド信号の立ち上がりに同期した1本以上のパルスの群からなる第1の方形波信号と前記ベースバンド信号の立ち下がりに同期した1本以上のパルスの群からなる第2の方形波信号とを生成して所定の中心周波数を有する送信アンテナに供給し、この送信アンテナから送信される送信信号の電力を前記第1、第2の方形波信号の各パルスの群に含まれるパルスの本数で制御するようにしたものである。
また、本発明の送信信号電力制御方法の1構成例は、前記方形波信号のパルス幅をTとしたとき、送受信に使用するアンテナの中心周波数を1/2T+n/T(nは0以上の整数)とするものである。
The present invention is a transmission signal power control method in a wireless communication system that wirelessly transmits and receives a baseband signal without using a carrier wave signal, and includes a group of one or more pulses synchronized with the rising edge of the baseband signal to be transmitted. the first square wave signal and said to generate a second square wave signal formed from a group of one or more pulses in synchronization with the falling edge of the baseband signal is supplied to the transmission antenna having a predetermined center frequency comprising, The power of the transmission signal transmitted from the transmission antenna is controlled by the number of pulses included in each pulse group of the first and second square wave signals.
Also, in one configuration example of the transmission signal power control method of the present invention, when the pulse width of the square wave signal is T, the center frequency of the antenna used for transmission / reception is 1 / 2T + n / T (n is an integer of 0 or more) ).
また、本発明の送信信号電力制御装置は、送信すべきベースバンド信号の立ち上がりに同期した1本以上のパルスの群からなる第1の方形波信号と前記ベースバンド信号の立ち下がりに同期した1本以上のパルスの群からなる第2の方形波信号とを生成して所定の中心周波数を有する送信アンテナに供給する方形波信号生成手段と、前記送信アンテナから送信される送信信号の電力を前記第1、第2の方形波信号の各パルスの群に含まれるパルスの本数で制御する制御手段とを備えるものである。
また、本発明の送信信号電力制御装置の1構成例は、前記方形波信号のパルス幅をTとしたとき、送受信に使用するアンテナの中心周波数を1/2T+n/T(nは0以上の整数)とするものである。
Further, the transmission signal power control apparatus of the present invention includes a first square wave signal composed of a group of one or more pulses synchronized with the rising edge of the baseband signal to be transmitted and 1 synchronized with the falling edge of the baseband signal. A square wave signal generating means for generating a second square wave signal composed of a group of more than two pulses and supplying the second square wave signal to a transmission antenna having a predetermined center frequency; and power of the transmission signal transmitted from the transmission antenna Control means for controlling the number of pulses included in each pulse group of the first and second square wave signals.
Further, in one configuration example of the transmission signal power control apparatus of the present invention, when the pulse width of the square wave signal is T, the center frequency of the antenna used for transmission / reception is 1 / 2T + n / T (n is an integer of 0 or more) ).
また、本発明の送信信号電力制御装置の1構成例において、前記方形波信号生成手段は、パルスの本数が同一の前記第1、第2の方形波信号を1群として、パルスの本数が互いに異なる群を複数生成する生成回路と、前記複数の群のうちいずれか1つを選択して出力するスイッチとから構成され、前記制御手段は、前記スイッチを制御するスイッチ制御回路から構成されるものである。
また、本発明の送信信号電力制御装置の1構成例において、前記生成回路は、複数のシフトレジスタと排他的論理和回路とから構成されるものである。
また、本発明の送信信号電力制御方法の1構成例は、前記ベースバンド信号のビットレートを1/N(Nは2以上の整数)として、前記方形波信号のパルスの本数をN倍にするようにしたものである。
Further, in one configuration example of the transmission signal power control apparatus according to the present invention, the square wave signal generation means includes the first and second square wave signals having the same number of pulses as one group, and the number of pulses is mutually equal. a generating circuit for generating a plurality of different groups, is composed of a switch for selectively outputting one of the plurality of groups, the control means, the switch control circuits or we configured to control the pre-Symbol switch It is what is done.
In the configuration example of the transmission signal power control apparatus according to the present invention, the generation circuit includes a plurality of shift registers and an exclusive OR circuit.
Further, in one configuration example of the transmission signal power control method of the present invention, the bit rate of the baseband signal is set to 1 / N (N is an integer of 2 or more), and the number of pulses of the square wave signal is increased N times. It is what I did.
本発明によれば、送信すべきベースバンド信号の立ち上がりと立ち下がりに同期した方形波信号を生成して送信アンテナに供給し、方形波信号のパルス幅を制御することにより、送信信号電力を制御することができる。送信信号電力制御装置は簡単なデジタル回路で実現でき、従来の無線通信システムの送信機のようにアナログ回路のパワーアンプを用いる必要がないため、設計が簡易になり、低コスト、低電力で送信信号電力を制御することが可能となる。 According to the present invention, the transmission signal power is controlled by generating a square wave signal synchronized with the rise and fall of the baseband signal to be transmitted, supplying the square wave signal to the transmission antenna, and controlling the pulse width of the square wave signal. can do. The transmission signal power control device can be realized with a simple digital circuit, and it is not necessary to use a power amplifier of an analog circuit like a transmitter of a conventional wireless communication system, so the design is simplified, and transmission is performed at low cost and low power. It becomes possible to control the signal power.
また、本発明によれば、方形波信号のパルス幅とパルスの本数を制御することにより、送信信号電力を制御することができる。送信信号電力制御装置は簡単なデジタル回路で実現でき、従来の無線通信システムの送信機のようにアナログ回路のパワーアンプを用いる必要がないため、設計が簡易になり、低コスト、低電力で送信信号電力を制御することが可能となる。 Moreover, according to the present invention, the transmission signal power can be controlled by controlling the pulse width and the number of pulses of the square wave signal. The transmission signal power control device can be realized with a simple digital circuit, and it is not necessary to use a power amplifier of an analog circuit like a transmitter of a conventional wireless communication system, so the design is simplified, and transmission is performed at low cost and low power. It becomes possible to control the signal power.
また、方形波信号のパルス幅Tに対して、送受信に使用するアンテナの中心周波数を1/2T+n/T(nは0以上の整数)とすることにより、送信信号電力制御を効果的に行うことができる。 Further, the transmission signal power control can be effectively performed by setting the center frequency of the antenna used for transmission / reception to 1 / 2T + n / T (n is an integer of 0 or more) with respect to the pulse width T of the square wave signal. Can do.
また、ベースバンド信号のビットレートを1/N(Nは2以上の整数)として、方形波信号のパルスの本数をN倍にすることにより、電波法などで規定される送信信号電力の規定値を守ったまま通信距離を伸ばすことができる。 In addition, the baseband signal bit rate is set to 1 / N (N is an integer of 2 or more), and the number of square wave signal pulses is increased N times so that the specified value of the transmission signal power specified by the Radio Law etc. You can extend the communication distance while keeping
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる送信電力制御装置を詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
本実施の形態の送信電力制御装置を図面を参照して説明する。図1は本実施の形態の送信電力制御装置を適用する無線通信システムの1構成例を示すブロック図である。この無線通信システムは、送信機1と受信機2とから構成される。
Hereinafter, a transmission power control apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[First Embodiment]
A transmission power control apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a wireless communication system to which the transmission power control apparatus of this embodiment is applied. This wireless communication system includes a
送信機1側では、送信すべきベースバンド信号を送信アンテナ10に直接供給する。これにより、ベースバンド信号の全帯域のうち、送信アンテナ10の帯域内の周波数成分の信号が送信信号として送信される。
受信機2側では、受信アンテナ20で受信した信号をローノイズアンプ(以下、LNAとする)21で増幅した後に包絡線検波器22により包絡線検波し、包絡線検波した信号をカウンタ23でカウントすることで、ベースバンド信号を再生する。
On the
On the
図1の無線通信システムのA点(送信アンテナ10の入力)、B点(送信アンテナ10の出力)、C点(包絡線検波器22の出力)、D点(カウンタ23の出力)における代表的な信号波形を図2に示す。図2の縦軸は信号強度、横軸は時間である。
A点の信号が送信すべきベースバンド信号である。B点の信号は、ベースバンド信号を送信アンテナ10に供給した際に送信アンテナ10から出力される送信信号である。ベースバンド信号の高周波成分のみが送信アンテナ10から出力されるため、図2(b)に示すようにベースバンド信号の立ち上がり立ち下がりに同期したパルス信号が送信信号として送信される。
Typical points at point A (input of transmission antenna 10), point B (output of transmission antenna 10), point C (output of envelope detector 22), point D (output of counter 23) of the wireless communication system of FIG. A simple signal waveform is shown in FIG. In FIG. 2, the vertical axis represents signal intensity, and the horizontal axis represents time.
The signal at point A is a baseband signal to be transmitted. The signal at point B is a transmission signal output from the
C点の信号は、受信アンテナ20が受信した受信信号(B点と同じ信号)をLNA21で増幅して包絡線検波したときの包絡線検波信号である。図2(c)に示すように、包絡線検波により受信信号のピークを検波していることが分かる。D点の信号は、包絡線検波信号を1ビットカウンタ23でカウントした際に出力されるベースバンド信号である。図2(d)に示すように、包絡線検波信号のピークを検出する度に1,0が反転し、A点のベースバンド信号が正しく再生されていることが分かる。
The signal at point C is an envelope detection signal when the reception signal received by the receiving antenna 20 (the same signal as point B) is amplified by the
図1の無線通信システムの方式では、1ビット誤りが発生すると1,0が全て反転してしまうので、ベースバンド信号の絶対位相に情報をのせるのではなく、送信すべきベースバンド信号に差分変調をあらかじめ施し、1,0の偏移に情報をのせるようにしておけば、受信機2側で再生したベースバンド信号が反転しても問題はなくなる。
In the method of the wireless communication system of FIG. 1, since 1 and 0 are all inverted when a 1-bit error occurs, information is not put on the absolute phase of the baseband signal, but a difference is generated in the baseband signal to be transmitted. If modulation is performed in advance and information is put on the deviation of 1 and 0, there is no problem even if the baseband signal reproduced on the
図1の無線通信システムでは、送信信号電力を制御するためには送信アンテナ10の帯域と一致したパワーアンプを設ける必要があるが、広帯域なパワーアンプは設計が複雑になり、コストがかかるといった問題がある。
そこで、本実施の形態では、送信すべきベースバンド信号の立ち上がり立ち下がりに同期した方形波信号を生成して送信アンテナ10に供給し、この方形波信号のパルス幅を制御することで送信信号電力を制御することとした。
In the wireless communication system of FIG. 1, it is necessary to provide a power amplifier that matches the band of the
Therefore, in the present embodiment, a square wave signal synchronized with the rise and fall of the baseband signal to be transmitted is generated and supplied to the
図3は本発明の第1の実施の形態となる無線通信システムの構成を示すブロック図であり、図1と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の送信機1aは、図1の送信機1に対して送信アンテナ10の前に送信信号電力制御装置11を追加したものである。この送信信号電力制御装置11は、送信すべきベースバンド信号の立ち上がり立ち下がりに同期した方形波信号を生成して送信アンテナ10に供給する方形波信号生成手段(不図示)と、送信信号の電力を方形波信号のパルス幅で制御する制御手段(不図示)とを備える。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the wireless communication system according to the first embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. The transmitter 1a of the present embodiment is obtained by adding a transmission signal
図3の無線通信システムのE点(送信信号電力制御装置11の出力)、F点(送信アンテナ10の出力)、G点(包絡線検波器22の出力)における代表的な信号波形を図4に示す。図4の縦軸は信号強度、横軸は時間である。図1の無線通信システムと比較するため、送信信号電力制御装置11を付加しない場合のA点、B点、C点の信号も示す。つまり、図4(a)〜図4(c)は図2(a)〜図2(c)と同じ信号を示している。
Typical signal waveforms at point E (output of the transmission signal power control device 11), point F (output of the transmission antenna 10), and point G (output of the envelope detector 22) of the wireless communication system of FIG. Shown in The vertical axis in FIG. 4 is signal intensity, and the horizontal axis is time. For comparison with the wireless communication system of FIG. 1, signals at points A, B, and C when the transmission signal
E点の信号は図4(a)に示したベースバンド信号の立ち上がり立ち下がりに同期した方形波信号である。F点の信号は、方形波信号を送信アンテナ10に供給した際に送信アンテナ10から出力される送信信号である。G点の信号は、受信アンテナ20が受信した受信信号(F点と同じ信号)をLNA21で増幅して包絡線検波したときの包絡線検波信号である。図4(f)の包絡線検波信号のピーク値は、図4(c)に示した包絡線検波信号と同様のものであり、送信すべきベースバンド信号の立ち上がり立ち下がりに同期した方形波信号を用いても、図1と同様に通信可能であることが分かる。
The signal at point E is a square wave signal synchronized with the rising and falling edges of the baseband signal shown in FIG. The signal at point F is a transmission signal output from the
以下、図5を用いて方形波信号のパルス幅を制御することにより送信信号電力を制御できる理由を説明する。図5(a)〜図5(c)の縦軸はスペクトル強度、横軸は周波数であり、図5(d)〜図5(f)の縦軸は信号強度、横軸は時間である。
図5(a)に送信すべきベースバンド信号の周波数スペクトルを示し、図5(d)にこのベースバンド信号の信号波形を示す。
Hereinafter, the reason why the transmission signal power can be controlled by controlling the pulse width of the square wave signal will be described with reference to FIG. 5A to 5C, the vertical axis represents spectrum intensity, the horizontal axis represents frequency, the vertical axis in FIGS. 5D to 5F represents signal intensity, and the horizontal axis represents time.
FIG. 5A shows the frequency spectrum of the baseband signal to be transmitted, and FIG. 5D shows the signal waveform of this baseband signal.
本実施の形態では、送信信号電力制御装置11により送信すべきベースバンド信号の立ち上がり立ち下がりに同期した方形波信号を生成する。方形波信号のパルス幅をTとすると、方形波信号の周波数スペクトルは図5(b)のようになり、その信号波形は図5(e)のようになる。この方形波信号のパルス幅をさらに狭くしてT’とすると、その周波数スペクトルは図5(c)のようになり、信号波形は図5(f)のようになる。
In the present embodiment, the transmission signal
方形波信号のパルス幅を短くすると、周波数スペクトルの基本波成分のゼロ点が1/Tから1/T’へと高周波側に移動する。送受信に使用するアンテナ10,20の帯域をBAとすると、周波数スペクトルの基本波成分のゼロ点が1/Tから1/T’へと高周波側に移動することで、アンテナ帯域BA内の信号電力が図5(b)に示した斜線部から図5(c)に示した斜線部のように大きくなることが分かる。逆に、方形波信号のパルス幅を長くすると、周波数スペクトルの基本波成分のゼロ点が1/T’から1/Tへと低周波側に移動し、アンテナ帯域BA内の信号電力が図5(c)に示した斜線部から図5(b)に示した斜線部のように小さくなる。
When the pulse width of the square wave signal is shortened, the zero point of the fundamental component of the frequency spectrum moves to the high frequency side from 1 / T to 1 / T ′. Assuming that the bands of the
図5の説明では、方形波信号の基本波成分内にアンテナ帯域BAがある場合を説明したが、方形波信号の第一高調波、第二高調波などにアンテナ帯域BAがある場合も同様に方形波信号のパルス幅を制御することで、送信アンテナ10から送信される信号電力を制御することが可能となる。
In the description of FIG. 5, the case where the antenna band BA is included in the fundamental wave component of the square wave signal has been described, but the same applies to the case where the antenna band BA is present in the first harmonic, the second harmonic, and the like of the square wave signal. By controlling the pulse width of the square wave signal, the signal power transmitted from the transmitting
以上のように、本実施の形態では、送信すべきベースバンド信号の立ち上がりと立ち下がりに同期した方形波信号を生成して送信アンテナ10に供給し、この方形波信号のパルス幅を制御することにより送信信号電力を制御することができる。本実施の形態の無線通信システムは、近距離の微弱無線通信を対象とするものであり、送信信号電力制御装置11は簡単なデジタル回路で実現でき、図10に示した従来の無線通信システムの送信機のようにアナログ回路のパワーアンプを用いる必要がないため、設計が簡易になり、低コスト、低電力で送信信号電力を制御することが可能となる。
なお、本実施の形態では、1ビットカウンタ23でベースバンド信号を復調しているが、これに限るものではなく、1ビットカウンタと同等の機能を果たすものであればよい。
As described above, in the present embodiment, a square wave signal synchronized with the rise and fall of the baseband signal to be transmitted is generated and supplied to the
In the present embodiment, the baseband signal is demodulated by the 1-
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図6(a)は本発明の第2の実施の形態となる無線通信システムの構成を示すブロック図であり、図3と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の無線通信システムは、図3の無線通信システムの具体例を示すものである。
送信機1aの送信信号電力制御装置11は、シフトレジスタ110と排他的論理和回路(以下、XORとする)111とクロック制御回路112とから構成される。シフトレジスタ110とXORとは方形波信号生成手段を構成し、クロック制御回路112は制御手段を構成している。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6A is a block diagram showing a configuration of a wireless communication system according to the second embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. The radio communication system of the present embodiment shows a specific example of the radio communication system of FIG.
The transmission signal
シフトレジスタ110は、送信すべきベースバンド信号をクロック信号CLKの周期分だけ遅延させる。XOR111は、送信すべきベースバンド信号とシフトレジスタ110から出力された信号との排他的論理和演算を行う。これにより、XOR111から送信すべきベースバンド信号の立ち上がり立ち下がりに同期した方形波信号が出力される。このとき、クロック制御回路112から出力されるクロック信号CLKの周期によって方形波信号のパルス幅が決まるので、クロック制御回路112がクロック信号CLKの周期を変えることで、送信信号電力を制御することができる。
The
受信機2の包絡線検波器22は、乗算器220とコンパレータ221とから構成される。乗算器220は、LNA21で増幅された受信信号同士の乗算を行い、コンパレータ221は、乗算器220の出力のうち所定のレベル以上の信号を出力する。
図6(a)のE点、F点、G点における信号波形は図4(d)、図4(e)、図4(f)に示した第1の実施の形態の信号波形と同様である。
こうして、本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
The
Signal waveforms at points E, F, and G in FIG. 6A are the same as the signal waveforms of the first embodiment shown in FIGS. 4D, 4E, and 4F. is there.
Thus, also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
なお、図6(b)に示すように受信機2の包絡線検波器22をダイオード222と抵抗223,224とコンデンサ225とローパスフィルタ226とコンパレータ227とから構成してもよい。図6(b)において、biasはダイオード222に与えるバイアス電圧である。この包絡線検波器22は、LNA21で増幅された受信信号をダイオード検波するものである。
As shown in FIG. 6B, the
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。図7は本発明の第3の実施の形態となる無線通信システムの送信機の構成を示すブロック図であり、図3、図6と同一の構成には同一の符号を付してある。受信機については第2の実施の形態と同じ構成のため、図7では記載を省略した。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the transmitter of the wireless communication system according to the third embodiment of the present invention. The same components as those in FIGS. 3 and 6 are given the same reference numerals. Since the receiver has the same configuration as that of the second embodiment, the description is omitted in FIG.
本実施の形態では、第1、第2の実施の形態と同様に方形波信号を用いるが、方形波信号のパルス幅とパルスの本数で送信信号電力を制御する。
本実施の形態の送信機1bは、送信信号電力制御装置11bと、送信アンテナ10とを有する。送信信号電力制御装置11bは、方形波信号生成手段と制御手段とを備え、方形波信号生成手段は、パルスの本数が異なる複数の方形波信号を生成する生成回路とスイッチ119とから構成される。生成回路は、複数のシフトレジスタとXORとを組み合わせたものであり、図7の例ではシフトレジスタ110,113,114,116,117とXOR111,115,118とからなる。また、クロック制御回路112とスイッチ制御回路120とは制御手段を構成している。
In this embodiment, a square wave signal is used as in the first and second embodiments, but the transmission signal power is controlled by the pulse width of the square wave signal and the number of pulses.
The transmitter 1b according to the present embodiment includes a transmission signal power control device 11b and a
以下、本実施の形態における送信信号電力制御方法を図8を用いて説明する。図8(a)〜図8(c)の縦軸はスペクトル強度(単位はdB)、横軸は周波数であり、図8(d)〜図8(f)の縦軸は信号強度、横軸は時間である。
図7の送信機1bにおいてスイッチ制御回路120によりスイッチ119を制御し、XOR111の出力を選択させた場合、スイッチ119から出力される方形波信号の周波数スペクトルは図8(a)のようになり、その信号波形は図8(d)のようになる。この方形波信号は、送信すべきベースバンド信号の1つの立ち上がり又は立ち下がりに対応するパルスの本数が1本であり、第1、第2の実施の形態で説明した方形波信号と同様のものである。
Hereinafter, the transmission signal power control method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 8 (a) to 8 (c), the vertical axis represents the spectral intensity (unit: dB), the horizontal axis represents the frequency, and the vertical axis in FIGS. 8 (d) to 8 (f) represents the signal intensity, and the horizontal axis. Is time.
When the
一方、XOR115からはベースバンド信号の1つの立ち上がり又は立ち下がりに対応するパルスの本数が2本である方形波信号が出力される。その理由は、XOR111の出力信号をシフトレジスタ113,114によりクロック信号CLKの2周期分だけ遅延させて、XOR115によりXOR111の出力信号とシフトレジスタ114の出力信号との排他的論理和演算を行うからである。したがって、スイッチ制御回路120によりスイッチ119を制御してXOR115の出力を選択させると、スイッチ119から出力される方形波信号の周波数スペクトルは図8(b)のようになり、その信号波形は図8(e)のようになる。
On the other hand, the
また、XOR118からはベースバンド信号の1つの立ち上がり又は立ち下がりに対応するパルスの本数が3本である方形波信号が出力される。その理由は、XOR115の出力信号をシフトレジスタ116,117によりクロック信号CLKの2周期分だけ遅延させて、XOR118によりXOR111の出力信号とシフトレジスタ117の出力信号との排他的論理和演算を行うからである。したがって、スイッチ制御回路120によりスイッチ119を制御してXOR118の出力を選択させると、スイッチ119から出力される方形波信号の周波数スペクトルは図8(c)のようになり、その信号波形は図8(f)のようになる。
The
図8(a)〜図8(c)から分かるように、方形波信号のパルスの本数を増加させると、方形波信号の高調波成分の中心周波数1/2T(Tはパルス幅),3/2T,5/2T・・・・に信号スペクトルが集中し、信号スペクトルのピーク値が高くなる。また、パルスの本数を増やした数だけ中心周波数1/2T,3/2T,5/2T・・・・の両側にサイドローブが現れるようになる。例えば、方形波信号のパルスの本数を図8(d)の状態から2本増やして図8(f)の状態にすると、図8(c)のように各中間周波数の両側にサイドローブが2本ずつ現れる。
As can be seen from FIGS. 8A to 8C, when the number of pulses of the square wave signal is increased, the
したがって、本実施の形態では、送信アンテナ10および受信アンテナ20の中心周波数を送信信号電力制御装置11bから出力される方形波信号の高調波成分の中心周波数に設定することにより、方形波信号のパルスの本数で送信信号電力を制御できることになる。つまり、方形波信号のパルス幅Tに対して、送受信に使用するアンテナ10,20の中心周波数を1/2T+n/T(nは0以上の整数)に設定すればよい。ただし、nが大きくなるほど、すなわちアンテナ10,20の中心周波数をより高次の高調波成分の中心周波数に設定するほど、図8(a)〜図8(c)に示すように信号スペクトルのピークは小さくなるため、送信できる信号電力そのものは小さくなる。
Therefore, in the present embodiment, by setting the center frequency of the
送信信号電力の変化は、送信アンテナ10に供給される方形波信号の変化に起因しており、図8(d)に示した1パルスの方形波信号に対して図8(e)に示した2パルスの方形波信号を用いる場合、エネルギー換算で約6dBほど送信信号電力が増加する。同様の換算により、1パルスの方形波信号に対して図8(f)に示した3パルスの方形波信号を用いる場合、約9.5dBほど送信信号電力が増加する。
なお、第1、第2の実施の形態と同様に、パルス幅制御回路となるクロック制御回路112がクロック信号CLKの周期を変えることによっても、送信信号電力を制御できることは言うまでもない。
The change in the transmission signal power is caused by the change in the square wave signal supplied to the
Needless to say, similarly to the first and second embodiments, the transmission signal power can also be controlled by the
また、送信信号電力を細かく制御したい場合には、図9に示すようにしてもよい。図9(a)、図9(b)の縦軸はスペクトル強度(単位はdB)、横軸は周波数であり、図9(c)、図9(d)の縦軸は信号強度、横軸は時間である。図9(a)、図9(c)はそれぞれ図8(a)、図8(d)と同じである。ベースバンド信号の1つの立ち上がり又は立ち下がりに対応して図9(c)の方形波信号では、パルスの立ち上がりと立ち下がりの計2回変化している。 Further, when it is desired to finely control the transmission signal power, it may be as shown in FIG. 9 (a) and 9 (b), the vertical axis represents spectrum intensity (unit: dB), the horizontal axis represents frequency, and the vertical axes in FIGS. 9 (c) and 9 (d) represent signal intensity and horizontal axis. Is time. 9 (a) and 9 (c) are the same as FIGS. 8 (a) and 8 (d), respectively. Corresponding to one rising or falling edge of the baseband signal, the square wave signal in FIG. 9 (c) changes twice in total, rising and falling edges of the pulse.
これに対し、図9(b)のような周波数スペクトルを示す図9(d)の方形波信号では、2回の立ち上がりと1回の立ち下がり、若しくは1回の立ち下がりと2回の立ち上がりといったように計3回変化している。この場合は、図9(c)に示す方形波信号に対して1.5倍の変化をしていることになり、エネルギー換算で3.5dBほど送信信号電力が増加する。 On the other hand, the square wave signal of FIG. 9D showing the frequency spectrum as shown in FIG. 9B has two rising edges and one falling edge, or one falling edge and two rising edges. It has changed three times in total. In this case, the change is 1.5 times the square wave signal shown in FIG. 9C, and the transmission signal power increases by 3.5 dB in terms of energy.
送信アンテナ10に供給する方形波信号のパルスの本数を多くしすぎると、受信機側で符号間干渉(図2(c)に示した包絡線検波信号のピーク同士が接近する現象)が起こる可能性があるが、その場合にはベースバンド信号のビットレートを低下させることによって、符号間干渉を避けることができる。
If the number of square wave signal pulses supplied to the transmitting
前述のように、送信アンテナ10に供給する方形波信号のパルスの本数を多くすると、送信アンテナ10から送信される送信信号の電力が大きくなるが、この電力は電波法などで規定される規定値を超えることはできない。そこで、通信距離を伸ばしたいときには、送信すべきベースバンド信号のビットレートを低下させて、その分方形波信号のパルスの本数を多くすればよい。具体的には、ビットレートを1/N(Nは2以上の整数)に低下させたときには、方形波信号のパルスの本数をN倍まで多くすることができる。ビットレートを1/Nにして、方形波信号のパルスの本数をN倍に変更しても、単位時間に送信される総パルス数は変更前と変わらないため、単位時間あたりの平均送信電力は一定であり、規定値を守ったまま通信距離を伸ばすことが可能である。
以上のようにして、本実施の形態においても、第1、第2の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
As described above, if the number of pulses of the square wave signal supplied to the
As described above, also in this embodiment, the same effects as those in the first and second embodiments can be obtained.
本発明は、電磁波によってデジタル信号を送受する無線通信に適用できる。 The present invention can be applied to wireless communication in which digital signals are transmitted and received by electromagnetic waves.
1、1a、1b…送信機、2…受信機、10…送信アンテナ、11、11b…送信信号電力制御装置、20…受信アンテナ、21…ローノイズアンプ、22…包絡線検波器、23…カウンタ、110、113、114、116、117…シフトレジスタ、111、115、118…排他的論理和回路、112…クロック制御回路、119…スイッチ、120…スイッチ制御回路、220…乗算器、221…コンパレータ。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
送信すべきベースバンド信号の立ち上がりに同期した1本以上のパルスの群からなる第1の方形波信号と前記ベースバンド信号の立ち下がりに同期した1本以上のパルスの群からなる第2の方形波信号とを生成して所定の中心周波数を有する送信アンテナに供給し、この送信アンテナから送信される送信信号の電力を前記第1、第2の方形波信号の各パルスの群に含まれるパルスの本数で制御することを特徴とする送信信号電力制御方法。 A transmission signal power control method in a wireless communication system that wirelessly transmits and receives a baseband signal without using a carrier wave signal,
A first square wave signal composed of a group of one or more pulses synchronized with the rising edge of the baseband signal to be transmitted, and a second square composed of a group of one or more pulses synchronized with the falling edge of the baseband signal. A pulse signal included in each pulse group of the first and second square wave signals is generated by supplying a wave signal to a transmission antenna having a predetermined center frequency and transmitting the power of the transmission signal transmitted from the transmission antenna. The transmission signal power control method is characterized in that it is controlled by the number of
前記方形波信号のパルス幅をTとしたとき、送受信に使用するアンテナの中心周波数を1/2T+n/T(nは0以上の整数)とすることを特徴とする送信信号電力制御方法。 The transmission signal power control method according to claim 1,
A transmission signal power control method, wherein a center frequency of an antenna used for transmission / reception is 1 / 2T + n / T (n is an integer of 0 or more), where T is a pulse width of the square wave signal .
送信すべきベースバンド信号の立ち上がりに同期した1本以上のパルスの群からなる第1の方形波信号と前記ベースバンド信号の立ち下がりに同期した1本以上のパルスの群からなる第2の方形波信号とを生成して所定の中心周波数を有する送信アンテナに供給する方形波信号生成手段と、前記送信アンテナから送信される送信信号の電力を前記第1、第2の方形波信号の各パルスの群に含まれるパルスの本数で制御する制御手段とを備えることを特徴とする送信信号電力制御装置。 A transmission signal power control apparatus in a wireless communication system that wirelessly transmits and receives a baseband signal without using a carrier wave signal,
A first square wave signal composed of a group of one or more pulses synchronized with the rising edge of the baseband signal to be transmitted, and a second square composed of a group of one or more pulses synchronized with the falling edge of the baseband signal. A square wave signal generating means for generating a wave signal and supplying the wave signal to a transmission antenna having a predetermined center frequency, and transmitting the power of the transmission signal transmitted from the transmission antenna to each pulse of the first and second square wave signals. And a control means for controlling by the number of pulses included in the group .
前記方形波信号のパルス幅をTとしたとき、送受信に使用するアンテナの中心周波数を1/2T+n/T(nは0以上の整数)とすることを特徴とする送信信号電力制御装置。 The transmission signal power control apparatus according to claim 3,
A transmission signal power control apparatus, wherein a center frequency of an antenna used for transmission / reception is 1 / 2T + n / T (n is an integer of 0 or more), where T is a pulse width of the square wave signal .
前記方形波信号生成手段は、パルスの本数が同一の前記第1、第2の方形波信号を1群として、パルスの本数が互いに異なる群を複数生成する生成回路と、前記複数の群のうちいずれか1つを選択して出力するスイッチとから構成され、
前記制御手段は、前記スイッチを制御するスイッチ制御回路から構成されることを特徴とする送信信号電力制御装置。 The transmission signal power control apparatus according to claim 3,
The square wave signal generating means includes the generation circuit for generating a plurality of groups having different numbers of pulses, with the first and second square wave signals having the same number of pulses as one group, and among the plurality of groups. It consists of a switch that selects and outputs one of them,
The transmission signal power control apparatus, wherein the control means comprises a switch control circuit for controlling the switch .
前記生成回路は、複数のシフトレジスタと排他的論理和回路とから構成されることを特徴とする送信信号電力制御装置。 The transmission signal power control apparatus according to claim 5,
The transmission signal power control apparatus , wherein the generation circuit includes a plurality of shift registers and an exclusive OR circuit .
前記ベースバンド信号のビットレートを1/N(Nは2以上の整数)として、前記方形波信号のパルスの本数をN倍にすることを特徴とする送信信号電力制御方法。 The transmission signal power control method according to claim 1 or 2 ,
A transmission signal power control method, wherein a bit rate of the baseband signal is 1 / N (N is an integer of 2 or more), and the number of pulses of the square wave signal is increased N times.
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