JP5446671B2 - 無線伝送システム及び無線通信方法 - Google Patents

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Description

本発明は、無線通信装置、無線伝送システム、無線通信方法に関する。
たとえば、比較的近距離（たとえば数センチ〜１０数センチ以内）に配置されている電子機器間や電子機器内での高速信号伝送を実現する手法として、たとえばＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）が知られている。しかしながら、最近のさらなる伝送データの大容量高速化に伴い、消費電力の増加、反射などによる信号歪みの影響の増加、不要輻射の増加、などが問題となる。たとえば、映像信号（撮像信号を含む）やコンピュータ画像などの信号を機器内で高速（リアルタイム）に伝送する場合にＬＶＤＳでは限界に達してきている。
伝送データの高速化の問題に対応するため、配線数を増やして、信号の並列化により一信号線当たりの伝送速度を落とすことが考えられる。しかしながら、この対処では、入出力端子の増大に繋がってしまう。その結果、プリント基板やケーブル配線の複雑化や半導体チップサイズの拡大などが求められる。また、高速・大容量のデータを配線で引き回すことでいわゆる電磁界障害が問題となる。
ＬＶＤＳや配線数を増やす手法における問題は、何れも、電気配線により信号を伝送することに起因している。そこで、電気配線により信号を伝送することに起因する問題を解決する手法として、電気配線を無線化して伝送する手法が提案されている（たとえば特許文献１〜４を参照）。
特開２００５−２０４２２１号公報 特開２００５−２２３４１１号公報 特開平１０−２５６４７８号公報 米国特許第特５７５４９４８号明細書
特許文献１，２では、筐体内の信号伝送を無線で行なうとともに、ＵＷＢ（Ultra Wide Band ）通信方式を適用することが提案されている。特許文献３，４では、ミリ波帯の搬送周波数を使用する旨が示されている。
しかしながら、特許文献１，２におけるＵＷＢ通信方式では、搬送周波数が低く、たとえば映像信号を伝送するような高速通信に向かないし、アンテナが大きくなるなど、サイズ上の問題がある。さらに、伝送に使う周波数が他のベースバンド信号処理の周波数に近いため、無線信号とベースバンド信号との間で干渉が起こり易いという問題点もある。また、搬送周波数が低い場合は、機器内の駆動系ノイズの影響を受け易く、その対処が必要になる。
これに対して、特許文献３，４のように、より波長の短いミリ波帯の搬送周波数を使用すると、アンテナサイズや干渉の問題を解決し得る。
ここで、ミリ波帯を適用した無線伝送にする場合に、一般的な野外（屋外）で使用されているような無線方式（無線通信手法）を適用すると、搬送周波数に高い安定度が要求される。このことは、周波数安定度の高い回路構成の複雑な発振回路が必要となることを意味するし、全体としてのシステム構成も複雑になることを意味する。
たとえば、ｐｐｍ（parts per million ）オーダーの安定度の高い周波数の搬送信号を実現するためには、外部の基準部品として、高い安定度の周波数逓倍回路やＰＬＬ回路などを用いると回路規模が大きくなる。また、タンク回路（インダクタとキャパシタでなる共振回路）を含む発振回路の全体をシリコン集積回路で実現しようとした場合、実際の所は、Ｑ値の高いタンク回路を形成することは困難で、Ｑ値の高いタンク回路を集積回路外に配置せざるを得ない。
しかしながら、比較的近距離に配置されている電子機器間や電子機器内での無線による高速信号伝送をより波長の短い周波数帯（たとえばミリ波帯）で実現することを考えた場合、搬送周波数に高い安定度を求めることは賢明でないと思料される。むしろ、搬送周波数の安定度を緩和することで回路構成の簡易な発振回路を使用し、また、全体としてのシステム構成も簡易にすることを考えた方がよいと思料される。
ただし、搬送周波数の安定度を単純に緩和したのでは、変復調方式にもよるが、周波数変動（送信回路で使用する搬送周波数と受信回路で使用する搬送周波数の差）が問題となり、適切な信号伝送ができない（適切に復調できない）ことが懸念される。
加えて、たとえば１つの送信側の通信部に対して受信側の通信部が複数あって同報通信を行なう場合や、送信側と受信側の通信部が複数あって多重伝送を行なう場合などのように、送信側や受信側の通信部が複数ある場合には、送信電力の増大や回路規模の増大も加わり、前記の事情も相俟って、問題がさらに複雑になる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、機器間や機器内の無線信号伝送において、搬送周波数の安定度を緩和しつつ、信号伝送を適切に行なうことができる仕組みを提供することを目的とする。特に、送信側や受信側の通信部が複数ある場合にも、搬送周波数の安定度を緩和しつつ、信号伝送を適切に行なうことができる仕組みを提供することを目的とする。
本発明に係る無線通信装置、無線伝送システム、無線通信方法の一態様においては、先ず、電子機器の筐体内に送信用の通信部や受信用の通信部を配置する。
送信用の通信部と受信用の通信部の間に、無線による情報伝送を可能にする無線信号伝送路を構成する。無線信号伝送路は、空気（いわゆる自由空間）であってもよいが、好ましくは、無線信号を伝送路中に閉じ込めつつ無線信号を伝送させる導波構造を持つものがよい。
因みに、無線伝送システムは、送信側と受信側で対をなすようにそれぞれ送信側や受信側の通信部を備える複数の電子機器の組合せで構成される場合もあるし、１つの電子機器が送信側と受信側の通信部を備えて構成され、１つの電子機器が無線伝送システムそのものとなる場合もある。無線通信装置は、送信側や受信側の通信部を備えて構成される。たとえば無線通信装置は半導体集積回路として提供され、電子機器内の回路基板上に搭載される。
たとえば、複数の送信用の通信部のみを含む無線通信装置が半導体集積回路として提供されることがある。また、複数の受信用の通信部のみを含む無線通信装置が半導体集積回路として提供されることがある。さらに、複数の送信用の通信部と複数の受信用の通信部を１つの筐体内に含んで無線伝送システムが実現され、実態としては無線伝送システムが無線通信装置と言える場合もある。
そして、送信用の通信部においては、伝送対象信号を搬送信号で変調・周波数変換してより周波数の高い変調信号を生成し、生成した前記変調信号を前記無線信号伝送路へ送出する。受信用の通信部においては、無線信号伝送路を介して受信した信号を注入信号として搬送信号と同期した復調・周波数変換用の搬送信号を生成し、無線信号伝送路を介して受信した変調信号をその搬送信号で周波数変換して伝送対象信号を復調する。
要するに、電子機器の筐体内に配置された送信側の通信部と、同じく電子機器（送信側の通信部が配置された電子機器と同一・別の何れも可）の筐体内に配置された受信側の通信部との間に無線信号伝送路を構成して両通信部間で無線による信号伝送を行なう。
ここで、本発明に係る第１の仕組みでは、送信用の通信部と受信用の通信部でなる通信対（以下では系統と称することもある）を複数用意して、それぞれの通信対での通信に使用される変調方式としては、振幅を変調する方式を採用している通信対と、少なくとも位相または周波数を変調するとともに振幅を変調する方式よりも送信電力が少ない変調方式を採用している通信対とを混在させる。
通信対は、送信用の通信部と受信用の通信部でなるものでればよく、システム構成上は原理的には、送信側の通信部が１つに対して受信側の通信部が１つの場合に限らず複数の形態も考えられるが、この構成は第１の仕組みでは採り得ず、送信側の通信部は必ず複数となる。
ここで、第１の仕組みでは、振幅を変調する方式を採用している通信対の数は、送信用の通信部の総数よりも少なくする。好ましい態様としては、振幅を変調する方式を採用している系統の数が１つである。
送信用の通信部と受信用の通信部でなる通信対を複数用意して多重伝送を行なう場合に、大きな送信電力を必要とする振幅を変調する方式を採用する通信対の数を通信対（ここでは送信側の通信部）の総数よりも少なくすることで、システム全体としての必要送信電力の低減を図る趣旨である。
換言すると、第１の仕組みは、多重伝送時の必要送信電力を低減するというものであり、この点においては、送信側だけに着目して考えることができる。つまり、送信対象信号を変調して送信する複数の送信用の通信部を備えた無線通信装置を構成し、この場合に、複数の送信用の通信部としては、振幅を変調する方式を採用しているものと、少なくとも位相または周波数を変調するとともに前記振幅を変調する方式よりも送信電力が少ない変調方式を採用しているものとが混在しているものとすればよい。
また、本発明に係る第２の仕組みでは、送信用の通信部と受信用の通信部でなる通信対を複数用意して、それぞれの送信用の通信部と受信用の通信部では、受信信号に基づき注入同期により搬送信号を再生する注入同期方式を採用している通信対と、前記注入同期方式を採用していない通信対とを混在させる。
通信対は、送信用の通信部と受信用の通信部でなるものでればよく、システム構成上は原理的には、送信側の通信部が１つの場合に限らず複数の形態に対して受信側の通信部が１つの場合も考えられが、この構成は第２の仕組みでは採り得ず、受信側の通信部は必ず複数となる。一方、受信側の通信部は複数であればよく、送信側の通信部が１つの場合でもよい。
ここで、第２の仕組みでは、注入同期方式を採用している通信対の数は、受信用の通信部の総数よりも少なくする。好ましい態様としては、注入同期方式を採用している通信対の数が１つである。
送信用の通信部と受信用の通信部でなる通信対を複数用意して同報通信や多重伝送を行なう場合に、注入同期回路を持つ通信対の数（系統数）を通信対の総数よりも少なくすることで、システム全体としての回路規模の低減を図る趣旨である。
換言すると、第２の仕組みは、多重伝送時に受信側での注入同期回路数を低減するというものであり、この点においては、受信側だけに着目して考えることができる。つまり、受信信号をより低い周波数に変換する複数の受信用の通信部を備えた無線通信装置を構成し、この場合に、複数の受信用の通信部としては、受信信号に基づき注入同期により搬送信号を再生する注入同期方式を採用しているものと、注入同期方式を採用していないものとが混在しているものとすればよい。
本発明に係る第１の仕組みと本発明に係る第２の仕組みとを組み合わせるとさらに好ましい態様となる。
さらに好ましい態様としては、注入同期方式を採用している系統では、送信用の通信部と受信用の通信部の間での通信に使用される変調方式としては振幅のみを変調する方式を採用するのが望ましい。
因みに、注入同期方式を採用する場合、受信側においては、受信した信号を注入信号として使用して、変調用の搬送信号と同期した復調用の搬送信号を生成し、その復調用の搬送信号を使って周波数変換（ダウンコンバート）する。
送信側で周波数変換（アップコンバート）により得られる変調信号のみを送出し、その変調信号を受信して復調用の搬送信号を生成するための注入信号として使用してもよいが、好ましくは、変調信号と合わせて変調に用いた基準搬送信号も送出するようにし、受信側では、受信した基準搬送信号に注入同期させるのがよい。
注入同期方式を採用する仕組みでは、アップコンバートに使用される搬送信号と、ダウンコンバートに使用される搬送信号とが確実に同期した状態となる。よって、搬送信号の周波数の安定度を緩和して無線による信号伝送を行なっても伝送対象信号（詳しくは、伝送対象信号に対応した出力信号）を適切に取得できる。ダウンコンバートでは、同期検波の適用が容易であり、同期検波を直交検波に発展使用することで、振幅変調だけでなく位相変調や周波数変調を適用できる。このことは、たとえば変調信号を直交化するなどして、データ伝送レートを上げられることを意味する。
本発明の第１の仕組みによれば、機器間や機器（筐体）内で無線による多重伝送を行なう場合に、振幅を変調する方式を全ての送信側の通信部や通信対に採用する場合と比べて、システム全体としての必要送信電力を低減できる。
本発明の第２の仕組みによれば、機器間や機器（筐体）内で無線による同報通信や多重伝送を行なう場合に、注入同期方式を全ての受信側の通信部や通信対で実行する場合と比べて、システム全体としての回路規模を低減できる。
本発明の第１の仕組みと本発明の第２の仕組みを組み合わせれば、機器間や機器（筐体）内で無線による同報通信や多重伝送を行なう場合に、振幅を変調する方式を全ての送信側の通信部や通信対に採用する場合と比べてシステム全体としての必要送信電力を低減できるし、注入同期方式を全ての受信側の通信部や通信対で実行する場合と比べてシステム全体としての回路規模を低減できる。
因みに、注入同期方式を採用する構成では、変調用の搬送信号の周波数の安定度を緩和しても、受信側では適切に伝送対象信号を復調できる。搬送信号の周波数の安定度を緩和してもよいので、回路構成の簡易な発振回路を使用でき、また、全体としてのシステム構成も簡易にできる。搬送信号の周波数の安定度を緩和してもよいので、タンク回路を含む発振回路の全体（や周波数変換部も）を同一の半導体基板上に形成できる。タンク回路内蔵の１チップ発振回路（半導体集積回路）やタンク回路内蔵の１チップ通信回路（半導体集積回路）が実現される。
無線伝送システムの基本構成の信号インタフェースを機能構成から説明する図である。 無線伝送システムにおける信号の多重化を説明する図である。 変形構成で採用する「空間分割多重」の概要を示したイメージ図である。 「空間分割多重」の適正条件を説明する図である。 無線伝送システムの変形例（空間分割多重を適用）の信号インタフェースを機能構成から説明する図である。 通信処理系統における変調機能部および復調機能部の比較例を説明する図である。 変調機能部とその周辺回路の基本構成例を説明する図である。 復調機能部とその周辺回路の基本構成例を説明する図である。 注入同期の位相関係を説明する図である。 多チャネル化と注入同期の関係を説明する図である。 第１実施形態の無線伝送システムを説明する図である。 第２実施形態の無線伝送システムを示す図である。 第３実施形態（第１例）の無線伝送システムを示す図である。 第３実施形態（第２例）の無線伝送システムを示す図である。 第３実施形態（第３例）の無線伝送システムを示す図である。 第３実施形態（第４例）の無線伝送システムを示す図である。 第３実施形態（第２例）の無線伝送システムにおいて、周波数関係をｍ／ｎにすることの効果を説明する図である。 第１〜第３実施形態に対する変形例を説明する図である。 ＡＳＫ方式において、搬送信号と基準搬送信号が同一周波数で同一位相の場合の振幅変調信号を説明する図である。 ＡＳＫ方式とＰＳＫ方式の送信電力の関係を説明する図（その１）である。 ＡＳＫ方式とＰＳＫ方式の送信電力の関係を説明する図（その２）である。 多重伝送を行なう場合における送信電力低減を図る本実施形態の基本的な仕組みを示す図である。 第４実施形態（第１例）の無線伝送システムを示す図である。 第４実施形態（第２例）の無線伝送システムを示す図である。 第５実施形態（第１例）の無線伝送システムを示す図である。 第５実施形態（第２例）の無線伝送システムを示す図である。 第５実施形態（第３例）の無線伝送システムを示す図である。 第５実施形態（第４例）の無線伝送システムを示す図である。 第４・第５実施形態の無線伝送システムによる電力低減効果を説明する図である。 第４〜第５実施形態に対する変形例を説明する図である。 周波数分割多重を適用する第３実施形態や第５実施形態における各チャネルの搬送周波数関係（ｍ倍時と１／ｎ倍時）と位相不確定性の関係を説明する図である。 周波数分割多重を適用する第３実施形態や第５実施形態における各チャネルの搬送周波数関係（ｍ／ｎ倍時）と位相不確定性の関係を説明する図である。 位相不確定性の対策として設けられる位相補正部の構成例を説明する図である。 無線伝送システムが適用される第１例の製品形態を説明する図である。 無線伝送システムが適用される第２例の製品形態を説明する図である。 無線伝送システムが適用される第３例の製品形態を説明する図である。 変形例を説明する図（その１）である。 変形例を説明する図（その２）である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
なお、説明は以下の順序で行なう。
１．通信処理系統：基本（時分割多重・周波数分割多重・符号分割多重）
２．通信処理系統：変形例（空間分割多重）
３．変調および復調：比較例
４．変調および復調：基本（注入同期方式の適用）
５．多チャネル化と注入同期の関係
６．無線伝送システム：第１実施形態（同報通信時の注入同期回路数の低減）
７．無線伝送システム：第２実施形態（空間分割多重時の注入同期回路数の低減）
８．無線伝送システム：第３実施形態（周波数分割多重時の注入同期回路数の低減）
９．第１〜第３実施形態の変形例
10．振幅変調信号と他の変調信号との関係
11．無線伝送システム：第４実施形態（空間分割多重時の送信電力の低減）
12．無線伝送システム：第５実施形態（周波数分割多重時の送信電力の低減）
13．第４〜第５実施形態の変形例
14．位相補正部について
15．適用例：撮像装置、カード媒体、携帯機器
＜通信処理系統：基本＞
図１〜図１Ａは、無線伝送システムの基本構成を説明する図である。ここで、図１は、基本構成の無線伝送システム１Ｘの信号インタフェースを機能構成面から説明する図である。図１Ａは、無線伝送システム１Ｘにおける信号の多重化を説明する図である。
本実施形態の無線伝送システムで使用する搬送周波数としてはミリ波帯で説明するが、本実施形態の仕組みは、ミリ波帯に限らず、より波長の短い、たとえばサブミリ波帯の搬送周波数を使用する場合にも適用可能である。本実施形態の無線伝送システムは、たとえば、デジタル記録再生装置、地上波テレビ受像装置、携帯電話装置、ゲーム装置、コンピュータなどにおいて使用される。
［機能構成］
図１に示すように、無線伝送システム１Ｘは、第１の無線機器の一例である第１通信装置１００Ｘと第２の無線機器の一例である第２通信装置２００Ｘが無線信号伝送路の一例であるミリ波信号伝送路９を介して結合されミリ波帯で信号伝送を行なうように構成されている。ミリ波信号伝送路９は、無線信号伝送路の一例である。伝送対象の信号を広帯域伝送に適したミリ波帯域に周波数変換して伝送するようにする。
第１の通信部（第１のミリ波伝送装置）と第２の通信部（第２のミリ波伝送装置）で、無線伝送装置（システム）を構成する。そして、比較的近距離に配置された第１の通信部と第２の通信部の間では、伝送対象の信号をミリ波信号に変換してから、このミリ波信号をミリ波信号伝送路を介して伝送するようにする。本実施形態の「無線伝送」とは、伝送対象の信号を電気配線ではなく無線（この例ではミリ波）で伝送することを意味する。
「比較的近距離」とは、放送や一般的な無線通信で使用される野外（屋外）での通信装置間の距離に比べて距離が短いことを意味し、伝送範囲が閉じられた空間として実質的に特定できる程度のものであればよい。「閉じられた空間」とは、その空間内部から外部への電波の漏れが少なく、逆に、外部から空間内部への電波の到来（侵入）が少ない状態の空間を意味し、典型的にはその空間全体が電波に対して遮蔽効果を持つ筐体（ケース）で囲まれた状態である。
たとえば、１つの電子機器の筐体内での基板間通信や同一基板上でのチップ間通信や、一方の電子機器に他方の電子機器が装着された状態のように複数の電子機器が一体となった状態での機器間の通信が該当する。
なお、「一体」は、装着によって両電子機器が完全に接触した状態が典型例であるが、前述のように、両電子機器間の伝送範囲が閉じられた空間として実質的に特定できる程度のものであればよい。両電子機器が多少（比較的近距離：たとえば数センチ〜１０数センチ以内）離れた状態で定められた位置に配置されていて「実質的に」一体と見なせる場合も含む。要は、両電子機器で構成される電波が伝搬し得る空間内部から外部への電波の漏れが少なく、逆に、外部からその空間内部への電波の到来（侵入）が少ない状態であればよい。
以下では、１つの電子機器の筐体内での信号伝送を筐体内信号伝送と称し、複数の電子機器が一体（以下、「実質的に一体」も含む）となった状態での信号伝送を機器間信号伝送と称する。筐体内信号伝送の場合は、送信側の通信装置（通信部：送信部）と受信側の通信装置（通信部：受信部）が同一筐体内に収容され、通信部（送信部と受信部）間に無線信号伝送路が形成された本実施形態の無線伝送システムが電子機器そのものとなる。これに対して、機器間信号伝送の場合、送信側の通信装置（通信部：送信部）と受信側の通信装置（通信部：受信部）がそれぞれ異なる電子機器の筐体内に収容され、両電子機器が定められた位置に配置され一体となったときに両電子機器内の通信部（送信部と受信部）間に無線信号伝送路が形成されて本実施形態の無線伝送システムが構築される。
ミリ波信号伝送路を挟んで設けられる各通信装置においては、送信部と受信部が対となって組み合わされて配置される。一方の通信装置と他方の通信装置との間の信号伝送は片方向（一方向）のものでもよいし双方向のものでもよい。たとえば、第１の通信部が送信側となり第２の通信部が受信側となる場合には、第１の通信部に送信部が配置され第２の通信部に受信部が配置される。第２の通信部が送信側となり第１の通信部が受信側となる場合には、第２の通信部に送信部が配置され第１の通信部に受信部が配置される。
送信部は、たとえば、伝送対象の信号を信号処理してミリ波の信号を生成する送信側の信号生成部（伝送対象の電気信号をミリ波の信号に変換する信号変換部）と、ミリ波の信号を伝送する伝送路（ミリ波信号伝送路）に送信側の信号生成部で生成されたミリ波の信号を結合させる送信側の信号結合部を備えるものとする。好ましくは、送信側の信号生成部は、伝送対象の信号を生成する機能部と一体であるのがよい。
たとえば、送信側の信号生成部は変調回路を有し、変調回路が伝送対象の信号を変調する。送信側の信号生成部は変調回路によって変調された後の信号を周波数変換してミリ波の信号を生成する。原理的には、伝送対象の信号をダイレクトにミリ波の信号に変換することも考えられる。送信側の信号結合部は、送信側の信号生成部によって生成されたミリ波の信号をミリ波信号伝送路に供給する。
一方、受信部は、たとえば、ミリ波信号伝送路を介して伝送されてきたミリ波の信号を受信する受信側の信号結合部と、受信側の信号結合部により受信されたミリ波の信号（入力信号）を信号処理して通常の電気信号（伝送対象の信号）を生成する受信側の信号生成部（ミリ波の信号を伝送対象の電気信号に変換する信号変換部）を備えるものとする。好ましくは、受信側の信号生成部は、伝送対象の信号を受け取る機能部と一体であるのがよい。たとえば、受信側の信号生成部は復調回路を有し、ミリ波の信号を周波数変換して出力信号を生成し、その後、復調回路が出力信号を復調することで伝送対象の信号を生成する。原理的には、ミリ波の信号からダイレクトに伝送対象の信号に変換することも考えられる。
つまり、信号インタフェースをとるに当たり、伝送対象の信号に関して、ミリ波信号により接点レスやケーブルレスで伝送する（電気配線での伝送でない）ようにする。好ましくは、少なくとも信号伝送（特に高速伝送や大容量伝送が要求される映像信号や高速のクロック信号など）に関しては、ミリ波信号により伝送するようにする。要するに、従前は電気配線によって行なわれていた信号伝送を本実施形態ではミリ波信号により行なうものである。ミリ波帯で信号伝送を行なうことで、Ｇｂｐｓオーダーの高速信号伝送を実現することができるようになるし、ミリ波信号の及ぶ範囲を容易に制限でき、この性質に起因する効果も得られる。
ここで、各信号結合部は、第１の通信部と第２の通信部がミリ波信号伝送路を介してミリ波の信号が伝送可能となるようにするものであればよい。たとえばアンテナ構造（アンテナ結合部）を備えるものとしてもよいし、アンテナ構造を具備せずに結合をとるものであってもよい。
「ミリ波の信号を伝送するミリ波信号伝送路」は、空気（いわゆる自由空間）であってもよいが、好ましくは、ミリ波信号を伝送路中に閉じ込めつつミリ波信号を伝送させる構造を持つものがよい。その性質を積極的に利用することで、たとえば電気配線のようにミリ波信号伝送路の引回しを任意に確定することができる。
このようなミリ波閉込め構造（無線信号閉込め構造）のものとしては、たとえば、典型的にはいわゆる導波管が考えられるが、これに限らない。たとえば、ミリ波信号伝送可能な誘電体素材で構成されたもの（誘電体伝送路やミリ波誘電体内伝送路と称する）や、伝送路を構成し、かつ、ミリ波信号の外部放射を抑える遮蔽材が伝送路を囲むように設けられその遮蔽材の内部が中空の中空導波路がよい。誘電体素材や遮蔽材に柔軟性を持たせることでミリ波信号伝送路の引回しが可能となる。
因みに、空気（いわゆる自由空間）の場合、各信号結合部はアンテナ構造をとることになり、そのアンテナ構造によって近距離の空間中を信号伝送することになる。一方、誘電体素材で構成されたものとする場合は、アンテナ構造をとることもできるが、そのことは必須でない。
以下、本実施形態の無線伝送システム１Ｘの仕組みについて具体的に説明する。なお、最も好適な例として、各機能部が半導体集積回路（チップ）に形成されている例で説明するが、このことは必須でない。
第１通信装置１００Ｘにはミリ波帯通信可能な半導体チップ１０３が設けられ、第２通信装置２００Ｘにもミリ波帯通信可能な半導体チップ２０３が設けられている。
本実施形態では、ミリ波帯での通信の対象となる信号を、高速性や大容量性が求められる信号のみとし、その他の低速・小容量で十分なものや電源など直流と見なせる信号に関してはミリ波信号への変換対象としない。これらミリ波信号への変換対象としない信号（電源を含む）については、従前と同様の仕組みで基板間の信号の接続をとるようにする。ミリ波に変換する前の元の伝送対象の電気信号を纏めてベースバンド信号と称する。
［第１通信装置］
第１通信装置１００Ｘは、基板１０２上に、ミリ波帯通信可能な半導体チップ１０３と伝送路結合部１０８が搭載されている。半導体チップ１０３は、ＬＳＩ機能部１０４と信号生成部１０７（ミリ波信号生成部）を一体化したシステムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）である。図示しないが、ＬＳＩ機能部１０４と信号生成部１０７を一体化しない構成にしてもよい。別体にした場合には、その間の信号伝送に関しては、電気配線により信号を伝送することに起因する問題が懸念されるので、一体的に作り込んだ方が好ましい。別体にする場合には、２つのチップ（ＬＳＩ機能部１０４と信号生成部１０７との間）を近距離に配置して、ワイヤーボンディング長を極力短く配線することで悪影響を低減するようにすることが好ましい。
信号生成部１０７と伝送路結合部１０８はデータの双方向性を持つ構成にする。このため、信号生成部１０７には送信側の信号生成部と受信側の信号生成部を設ける。伝送路結合部１０８は、送信側と受信側に各別に設けてもよいが、ここでは送受信に兼用されるものとする。
なお、ここで示す「双方向通信」は、ミリ波の伝送チャネルであるミリ波信号伝送路９が１系統（一芯）の一芯双方向伝送となる。この実現には、時分割多重（ＴＤＤ：Time Division Duplex）を適用する半二重方式と、周波数分割多重（ＦＤＤ：Frequency Division Duplex ：図１Ａ）などが適用される。
時分割多重の場合、送信と受信の分離を時分割で行なうので、第１通信装置１００Ｘから第２通信装置２００Ｘへの信号伝送と第２通信装置２００Ｘから第１通信装置１００Ｘへの信号伝送を同時に行なう「双方向通信の同時性（一芯同時双方向伝送）」は実現されず、一芯同時双方向伝送は、周波数分割多重で実現される。しかし、周波数分割多重は、図１Ａ（１）に示すように、送信と受信に異なった周波数を用いるので、ミリ波信号伝送路９の伝送帯域幅を広くする必要がある。
半導体チップ１０３を直接に基板１０２上に搭載するのではなく、インターポーザ基板上に半導体チップ１０３を搭載し、半導体チップ１０３を樹脂（たとえばエポキシ樹脂など）でモールドした半導体パッケージを基板１０２上に搭載するようにしてもよい。すなわち、インターポーザ基板はチップ実装用の基板をなし、インターポーザ基板上に半導体チップ１０３が設けられる。インターポーザ基板には、一定範囲（２〜１０程度）の比誘電率を有したたとえば熱強化樹脂と銅箔を組み合わせたシート部材を使用すればよい。
半導体チップ１０３は伝送路結合部１０８と接続される。伝送路結合部１０８は、たとえば、アンテナ結合部やアンテナ端子やマイクロストリップ線路やアンテナなどを具備するアンテナ構造が適用される。なお、アンテナをチップに直接に形成する技術を適用することで、伝送路結合部１０８も半導体チップ１０３に組み込むようにすることもできる。
ＬＳＩ機能部１０４は、第１通信装置１００Ｘの主要なアプリケーション制御を司るもので、たとえば、相手方に送信したい各種の信号を処理する回路や相手方から受信した種々の信号を処理する回路が含まれる。
信号生成部１０７（電気信号変換部）は、ＬＳＩ機能部１０４からの信号をミリ波信号に変換し、ミリ波信号伝送路９を介した信号伝送制御を行なう。
具体的には、信号生成部１０７は、送信側信号生成部１１０および受信側信号生成部１２０を有する。送信側信号生成部１１０と伝送路結合部１０８で送信部（送信側の通信部）が構成され、受信側信号生成部１２０と伝送路結合部１０８で受信部（受信側の通信部）が構成される。
送信側信号生成部１１０は、入力信号を信号処理してミリ波の信号を生成するために、多重化処理部１１３、パラレルシリアル変換部１１４、変調部１１５、周波数変換部１１６、増幅部１１７を有する。なお、変調部１１５と周波数変換部１１６は纏めていわゆるダイレクトコンバーション方式のものにしてもよい。
受信側信号生成部１２０は、伝送路結合部１０８によって受信したミリ波の電気信号を信号処理して出力信号を生成するために、増幅部１２４、周波数変換部１２５、復調部１２６、シリアルパラレル変換部１２７、単一化処理部１２８を有する。周波数変換部１２５と復調部１２６は纏めていわゆるダイレクトコンバーション方式のものにしてもよい。
パラレルシリアル変換部１１４とシリアルパラレル変換部１２７は、本実施形態を適用しない場合に、パラレル伝送用の複数の信号を使用するパラレルインタフェース仕様のものである場合に備えられ、シリアルインタフェース仕様のものである場合は不要である。
多重化処理部１１３は、ＬＳＩ機能部１０４からの信号の内で、ミリ波帯での通信の対象となる信号が複数種（Ｎ１とする）ある場合に、時分割多重、周波数分割多重、符号分割多重などの多重化処理を行なうことで、複数種の信号を１系統の信号に纏める。たとえば、高速性や大容量性が求められる複数種の信号をミリ波での伝送の対象として、１系統の信号に纏める。
時分割多重や符号分割多重の場合には、多重化処理部１１３はパラレルシリアル変換部１１４の前段に設けられ、１系統の信号に纏めてパラレルシリアル変換部１１４に供給すればよい。時分割多重の場合、複数種の信号_@（＠は１〜Ｎ１）について時間を細かく区切ってパラレルシリアル変換部１１４に供給する切替スイッチを設ければよい。この多重化処理部１１３に対応して、第２通信装置２００Ｘ側には、１系統に纏められている信号をＮ１系統の信号に戻す単一化処理部２２８が設けられる。
一方、周波数分割多重の場合には、各別の搬送周波数で変調してそれぞれ異なる周波数帯域Ｆ_@の範囲の周波数に変換してミリ波の信号を生成し、それら各別の搬送周波数を用いたミリ波信号を同一方向または逆方向に伝送する必要がある。このため、たとえば、図１Ａ（２）に示すように同一方向に伝送する場合は、パラレルシリアル変換部１１４、変調部１１５、周波数変換部１１６、増幅部１１７を複数種の信号_@の別に設け、各増幅部１１７の後段に多重化処理部１１３として加算処理部（信号混合部）を設けるとよい。そして、周波数多重処理後の周波数帯域Ｆ_1＋…＋Ｆ_N1 のミリ波の電気信号を伝送路結合部１０８に供給するようにすればよい。加算処理部としては、図１Ａ（２）に示すように各別の搬送周波数を用いたミリ波信号を同一方向に伝送する場合はいわゆる結合器を使用すればよい。図示しないが、増幅部１１７を多重化処理部１１３の後段（伝送路結合部１０８側）に配置して１つに纏める構成にしてもよい。
図１Ａ（２）から分かるように、複数系統の信号を周波数分割多重で１系統に纏める周波数分割多重では伝送帯域幅を広くする必要がある。図１Ａ（３）に示すように、複数系統の信号を周波数分割多重で１系統に纏めることと、送信（図の例では送信側信号生成部１１０側から受信側信号生成部２２０への系統）と受信（図の例では送信側信号生成部２１０側から受信側信号生成部１２０への系統）に異なった周波数を用いる全２重方式と併用する場合は伝送帯域幅を一層広くする必要がある。
パラレルシリアル変換部１１４は、パラレルの信号をシリアルのデータ信号に変換して変調部１１５に供給する。変調部１１５は、伝送対象信号を変調して周波数変換部１１６に供給する。変調部１１５としては、振幅・周波数・位相の少なくとも１つを伝送対象信号で変調するものであればよく、これらの任意の組合せの方式も採用し得る。
たとえば、アナログ変調方式であれば、たとえば、振幅変調（ＡＭ：Amplitude Modulation ）とベクトル変調がある。ベクトル変調として、周波数変調（ＦＭ：Frequency Modulation）と位相変調（ＰＭ：Phase Modulation）がある。デジタル変調方式であれば、たとえば、振幅遷移変調（ＡＳＫ：Amplitude shift keying）、周波数遷移変調（ＦＳＫ：Frequency Shift Keying）、位相遷移変調（ＰＳＫ：Phase Shift Keying）、振幅と位相を変調する振幅位相変調（ＡＰＳＫ：Amplitude Phase Shift Keying）がある。振幅位相変調としては直交振幅変調（ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation ）が代表的である。
周波数変換部１１６は、変調部１１５によって変調された後の伝送対象信号を周波数変換してミリ波の電気信号を生成して増幅部１１７に供給する。ミリ波の電気信号とは、概ね３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの範囲のある周波数の電気信号をいう。「概ね」と称したのはミリ波通信による効果が得られる程度の周波数であればよく、下限は３０ＧＨｚに限定されず、上限は３００ＧＨｚに限定されないことに基づく。
周波数変換部１１６としては様々な回路構成を採り得るが、たとえば、周波数混合回路（ミキサー回路）と局部発振回路とを備えた構成を採用すればよい。局部発振回路は、変調に用いる搬送波（キャリア信号、基準搬送波）を生成する。周波数混合回路は、パラレルシリアル変換部１１４からの信号で局部発振回路が発生するミリ波帯の搬送波と乗算（変調）してミリ波帯の変調信号を生成して増幅部１１７に供給する。
増幅部１１７は、周波数変換後のミリ波の電気信号を増幅して伝送路結合部１０８に供給する。増幅部１１７には図示しないアンテナ端子を介して双方向の伝送路結合部１０８に接続される。
伝送路結合部１０８は、送信側信号生成部１１０によって生成されたミリ波の信号をミリ波信号伝送路９に送信するとともに、ミリ波信号伝送路９からミリ波の信号を受信して受信側信号生成部１２０に出力する。
伝送路結合部１０８は、アンテナ結合部で構成される。アンテナ結合部は伝送路結合部１０８（信号結合部）の一例またはその一部を構成する。アンテナ結合部とは、狭義的には半導体チップ内の電子回路と、チップ内またはチップ外に配置されるアンテナを結合する部分をいい、広義的には、半導体チップとミリ波信号伝送路９を信号結合する部分をいう。たとえば、アンテナ結合部は、少なくともアンテナ構造を備える。また、時分割多重で送受信を行なう場合には、伝送路結合部１０８にアンテナ切替部（アンテナ共用器）を設ける。
アンテナ構造は、ミリ波信号伝送路９との結合部における構造をいい、ミリ波帯の電気信号をミリ波信号伝送路９に結合させるものであればよく、アンテナそのもののみを意味するものではない。たとえば、アンテナ構造には、アンテナ端子、マイクロストリップ線路、アンテナを含み構成される。アンテナ切替部を同一のチップ内に形成する場合は、アンテナ切替部を除いたアンテナ端子とマイクロストリップ線路が伝送路結合部１０８を構成するようになる。
送信側のアンテナはミリ波の信号に基づく電磁波をミリ波信号伝送路９に輻射する。また、受信側のアンテナはミリ波の信号に基づく電磁波をミリ波信号伝送路９から受信する。マイクロストリップ線路は、アンテナ端子とアンテナとの間を接続し、送信側のミリ波の信号をアンテナ端子からアンテナへ伝送し、また、受信側のミリ波の信号をアンテナからアンテナ端子へ伝送する。
アンテナ切替部はアンテナを送受信で共用する場合に用いられる。たとえば、ミリ波の信号を相手方である第２通信装置２００Ｘ側に送信するときは、アンテナ切替部がアンテナを送信側信号生成部１１０に接続する。また、相手方である第２通信装置２００Ｘ側からのミリ波の信号を受信するときは、アンテナ切替部がアンテナを受信側信号生成部１２０に接続する。アンテナ切替部は半導体チップ１０３と別にして基板１０２上に設けているが、これに限られることはなく、半導体チップ１０３内に設けてもよい。送信用と受信用のアンテナを別々に設ける場合はアンテナ切替部を省略できる。
ミリ波の伝搬路であるミリ波信号伝送路９は、たとえば、自由空間伝送路として、たとえば筐体内の空間を伝搬する構成にすることが考えられる。また、好ましくは、導波管、伝送線路、誘電体線路、誘電体内などの導波構造で構成し、ミリ波帯域の電磁波を効率よく伝送させる特性を有するものとするのが望ましい。たとえば、一定範囲の比誘電率と一定範囲の誘電正接を持つ誘電体素材を含んで構成された誘電体伝送路９Ａにするとよい。たとえば、筐体内の全体に誘電体素材を充填することで、伝送路結合部１０８と伝送路結合部２０８の間には、自由空間伝送路ではなく誘電体伝送路９Ａが配されるようになるし、また、伝送路結合部１０８のアンテナと伝送路結合部２０８のアンテナの間を誘電体素材で構成されたある線径を持つ線状部材である誘電体線路で接続することで誘電体伝送路９Ａを構成することも考えられる。
「一定範囲」は、誘電体素材の比誘電率や誘電正接が、本実施形態の効果を得られる程度の範囲であればよく、その限りにおいて予め決められた値のものとすればよい。つまり、誘電体素材は、本実施形態の効果が得られる程度の特性を持つミリ波を伝送可能なものであればよい。誘電体素材そのものだけで決められず伝送路長やミリ波の周波数とも関係するので必ずしも明確に定められるものではないが、一例としては、次のようにする。
誘電体伝送路９Ａ内にミリ波の信号を高速に伝送させるためには、誘電体素材の比誘電率は２〜１０（好ましくは３〜６）程度とし、その誘電正接は０．００００１〜０．０１（好ましくは０．００００１〜０．００１）程度とすることが望ましい。このような条件を満たす誘電体素材としては、たとえば、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン系、ポリイミド系、シアノアクリレート樹脂系からなるものが使用できる。誘電体素材の比誘電率とその誘電正接のこのような範囲は、特段の断りのない限り、本実施形態で同様である。なお、ミリ波信号を伝送路に閉じ込める構成のミリ波信号伝送路９としては、誘電体伝送路９Ａの他に、伝送路の周囲が遮蔽材で囲まれその内部が中空の中空導波路としてもよい。
伝送路結合部１０８には受信側信号生成部１２０が接続される。受信側の増幅部１２４は、伝送路結合部１０８に接続され、アンテナによって受信された後のミリ波の電気信号を増幅して周波数変換部１２５に供給する。周波数変換部１２５は、増幅後のミリ波の電気信号を周波数変換して周波数変換後の信号を復調部１２６に供給する。復調部１２６は、周波数変換後の信号を復調してベースバンドの信号を取得しシリアルパラレル変換部１２７に供給する。
シリアルパラレル変換部１２７は、シリアルの受信データをパラレルの出力データに変換して単一化処理部１２８に供給する。
単一化処理部１２８は、送信側信号生成部２１０の多重化処理部２１３と対応するものである。たとえば、多重化処理部２１３は、多重化処理部１１３と同様に、ＬＳＩ機能部２０４からの信号の内で、ミリ波帯での通信の対象となる信号が複数種（Ｎ２とする、Ｎ１との異同は不問）ある場合に、時分割多重、周波数分割多重、符号分割多重などの多重化処理を行なうことで、複数種の信号を１系統の信号に纏める。このような信号を第２通信装置２００Ｘから受信したとき、単一化処理部１２８は、多重化処理部１１３に対応する単一化処理部２２８と同様に、１系統に纏められている信号を複数種の信号_@（＠は１〜Ｎ２）に分離する。たとえば、１系統の信号に纏められているＮ２本のデータ信号を各別に分離してＬＳＩ機能部１０４に供給する。
なお、第２通信装置２００Ｘにおいて、ＬＳＩ機能部２０４からの信号の内で、ミリ波帯での通信の対象となる信号が複数種（Ｎ２）ある場合、送信側信号生成部２１０において、周波数分割多重により１系統に纏められている場合がある。この場合には、周波数多重処理後の周波数帯域Ｆ_1＋…＋Ｆ_N2 のミリ波の電気信号を受信して周波数帯域Ｆ_@別に処理する必要がある。このため、増幅部１２４、周波数変換部１２５、復調部１２６、シリアルパラレル変換部１２７を複数種の信号_@の別に設け、各増幅部１２４の前段に単一化処理部１２８として周波数分離部を設けるとよい（図１Ａ（２）を参照）。そして、分離後の各周波数帯域Ｆ_@のミリ波の電気信号を対応する周波数帯域Ｆ_@の系統に供給するようにすればよい。周波数分離部としては、図１Ａ（２）に示すように各別の搬送周波数のミリ波信号が多重化されたものを各別に分離する場合はいわゆる分配器を使用すればよい。図示しないが、増幅部１２４を単一化処理部１２８の前段（伝送路結合部２０８側）に配置して１つに纏める構成にしてもよい。
なお、図１Ａ（２）で示した周波数分割多重方式の使用形態は、送信部と受信部の組を複数用いて、かつ、それぞれの組で各別の搬送周波数を用いて同一方向（第１通信装置１００Ｘから第２通信装置２００Ｘへ）に伝送する方式であるが、周波数分割多重方式の使用形態はこれに限らない。たとえば、図１において、第１通信装置１００Ｘの送信側信号生成部１１０と第２通信装置２００Ｘの受信側信号生成部２２０の組で第１の搬送周波数を使用し、第１通信装置１００Ｘの受信側信号生成部１２０と第２通信装置２００Ｘの送信側信号生成部２１０の組で第２の搬送周波数を使用し、それぞれの組が互いに逆方向に信号伝送を同時に行なう全二重の双方向通信にすることもできる。この場合、図１における伝送路結合部１０８，２０８のアンテナ切替部としては、双方への同時の信号伝送が可能ないわゆるサーキュレータを使用すればよい。
また、送信部と受信部の組をさらに多く用いて、各組ではそれぞれ異なる搬送周波数を用いて、同一方向と逆方向を組み合せる態様にしてもよい。この場合、図１Ａ（２）において、伝送路結合部１０８，２０８にはサーキュレータを使用しつつ、多重化処理部１１３，２１３と単一化処理部１２８，２２８を使用する構成にすればよい。
また、一部の系統は時分割多重にし、他の一部の系統は周波数分割多重にするなど、各種の多重化方式を組み合わせたシステム構成にすることも考えられる。
このように半導体チップ１０３を構成すると、入力信号をパラレルシリアル変換して半導体チップ２０３側へ伝送し、また半導体チップ２０３側からの受信信号をシリアルパラレル変換することにより、ミリ波変換対象の信号数が削減される。
第１通信装置１００Ｘと第２通信装置２００Ｘの間の元々の信号伝送がシリアル形式の場合には、パラレルシリアル変換部１１４およびシリアルパラレル変換部１２７を設けなくてもよい。
［第２通信装置］
第２通信装置２００Ｘは、たとえば多重化処理部１１３との関係で単一化処理部２２８について既に説明し、また、単一化処理部１２８との関係で多重化処理部２１３について既に説明したように、その他についても、概ね第１通信装置１００Ｘと同様の機能構成を備える。各機能部には２００番台の参照子を付し、第１通信装置１００Ｘと同様・類似の機能部には第１通信装置１００Ｘと同一の１０番台および１番台の参照子を付す。送信側信号生成部２１０と伝送路結合部２０８で送信部が構成され、受信側信号生成部２２０と伝送路結合部２０８で受信部が構成される。
ＬＳＩ機能部２０４は、第２通信装置２００Ｘの主要なアプリケーション制御を司るもので、たとえば、相手方に送信したい各種の信号を処理する回路や相手方から受信した種々の信号を処理する回路が含まれる。
［接続と動作］
入力信号を周波数変換して信号伝送するという手法は、放送や無線通信で一般的に用いられている。これらの用途では、α）どこまで通信できるか（熱雑音に対してのＳ／Ｎの問題）、β）反射やマルチパスにどう対応するか、γ）妨害や他チャネルとの干渉をどう抑えるかなどの問題に対応できるような比較的複雑な送信器や受信器などが用いられている。これに対して、本実施形態で使用する信号生成部１０７，２０７は、放送や無線通信で一般的に用いられる複雑な送信器や受信器などの使用周波数に比べて、より高い周波数帯のミリ波帯で使用され、波長λが短いため、周波数の再利用がし易く、近傍で多くのデバイス間での通信をするのに適したものが使用される。
本実施形態では、従来の電気配線を利用した信号インタフェースとは異なり、前述のようにミリ波帯で信号伝送を行なうことで高速性と大容量に柔軟に対応できるようにしている。たとえば、高速性や大容量性が求められる信号のみをミリ波帯での通信の対象としており、システム構成によっては、通信装置１００Ｘ，２００Ｘは、低速・小容量の信号用や電源供給用に、従前の電気配線によるインタフェース（端子・コネクタによる接続）を一部に備えることになる。
信号生成部１０７は、ＬＳＩ機能部１０４から入力された入力信号を信号処理してミリ波の信号を生成する。信号生成部１０７は、たとえば、マイクロストリップライン、ストリップライン、コプレーナライン、スロットラインなどの伝送線路で伝送路結合部１０８に接続され、生成されたミリ波の信号が伝送路結合部１０８を介してミリ波信号伝送路９に供給される。
伝送路結合部１０８は、アンテナ構造を有し、伝送されたミリ波の信号を電磁波に変換し、電磁波を送出する機能を有する。伝送路結合部１０８はミリ波信号伝送路９と結合されており、ミリ波信号伝送路９の一方の端部に伝送路結合部１０８で変換された電磁波が供給される。ミリ波信号伝送路９の他端には第２通信装置２００Ｘ側の伝送路結合部２０８が結合されている。ミリ波信号伝送路９を第１通信装置１００Ｘ側の伝送路結合部１０８と第２通信装置２００Ｘ側の伝送路結合部２０８の間に設けることにより、ミリ波信号伝送路９にはミリ波帯の電磁波が伝搬するようになる。
ミリ波信号伝送路９には第２通信装置２００Ｘ側の伝送路結合部２０８が結合されている。伝送路結合部２０８は、ミリ波信号伝送路９の他端に伝送された電磁波を受信し、ミリ波の信号に変換して信号生成部２０７（ベースバンド信号生成部）に供給する。信号生成部２０７は、変換されたミリ波の信号を信号処理して出力信号（ベースバンド信号）を生成しＬＳＩ機能部２０４へ供給する。
ここでは第１通信装置１００Ｘから第２通信装置２００Ｘへの信号伝送の場合で説明したが、第２通信装置２００ＸのＬＳＩ機能部２０４からの信号を第１通信装置１００Ｘへ伝送する場合も同様に考えればよく双方向にミリ波の信号を伝送できる。
ここで、電気配線を介して信号伝送を行なう信号伝送システムでは、次のような問題がある。
i）伝送データの大容量・高速化が求められるが、電気配線の伝送速度・伝送容量には限界がある。
ii）伝送データの高速化の問題に対応するため、配線数を増やして、信号の並列化により一信号線当たりの伝送速度を落とすことが考えられる。しかしながら、この対処では、入出力端子の増大に繋がってしまう。その結果、プリント基板やケーブル配線の複雑化、コネクタ部や電気的インタフェースの物理サイズの増大などが求められ、それらの形状が複雑化し、これらの信頼性が低下し、コストが増大するなどの問題が起こる。
iii）映画映像やコンピュータ画像等の情報量の膨大化に伴い、ベースバンド信号の帯域が広くなるに従って、ＥＭＣ（電磁環境適合性）の問題がより顕在化してくる。たとえば、電気配線を用いた場合は、配線がアンテナとなって、アンテナの同調周波数に対応した信号が干渉される。また、配線のインピーダンスの不整合などによる反射や共振によるものも不要輻射の原因となる。このような問題を対策するために、電子機器の構成が複雑化する。
iv）ＥＭＣの他に、反射があると受信側でシンボル間での干渉による伝送エラーや妨害の飛び込みによる伝送エラーも問題となってくる。
これに対して、本実施形態の無線伝送システム１Ｘは、電気配線ではなくミリ波で信号伝送を行なうようにしている。ＬＳＩ機能部１０４からＬＳＩ機能部２０４に対する信号は、ミリ波信号に変換され、ミリ波信号は伝送路結合部１０８，２０８間をミリ波信号伝送路９を介して伝送する。
無線伝送のため、配線形状やコネクタの位置を気にする必要がないため、レイアウトに対する制限があまり発生しない。ミリ波による信号伝送に置き換えた信号については配線や端子を割愛できるので、ＥＭＣの問題から解消される。一般に、通信装置１００Ｘ，２００Ｘ内部で他にミリ波帯の周波数を使用している機能部は存在しないため、ＥＭＣの対策が容易に実現できる。
第１通信装置１００Ｘと第２通信装置２００Ｘを近接した状態での無線伝送であり、固定位置間や既知の位置関係の信号伝送であるため、次のような利点が得られる。
１）送信側と受信側の間の伝搬チャネル（導波構造）を適正に設計することが容易である。
２）送信側と受信側を封止する伝送路結合部の誘電体構造と伝搬チャネル（ミリ波信号伝送路９の導波構造）を併せて設計することで、自由空間伝送より、信頼性の高い良好な伝送が可能になる。
３）無線伝送を管理するコントローラ（本例ではＬＳＩ機能部１０４）の制御も一般の無線通信のように動的にアダプティブに頻繁に行なう必要はないため、制御によるオーバーヘッドを一般の無線通信に比べて小さくすることができる。その結果、小型、低消費電力、高速化が可能になる。
４）製造時や設計時に無線伝送環境を校正し、個体のばらつきなどを把握すれば、そのデータを参照して伝送することでより高品位の通信が可能になる。
５）反射が存在していても、固定の反射であるので、小さい等化器で容易にその影響を受信側で除去できる。等化器の設定も、プリセットや静的な制御で可能であり、実現が容易である。
また、波長の短いミリ波帯での無線通信であることで、次のような利点が得られる。
ａ）ミリ波通信は通信帯域を広く取れるため、データレートを大きくとることが簡単にできる。
ｂ）伝送に使う周波数が他のベースバンド信号処理の周波数から離すことができ、ミリ波とベースバンド信号の周波数の干渉が起こり難い。
ｃ）ミリ波帯は波長が短いため、波長に応じてきまるアンテナや導波構造を小さくできる。加えて、距離減衰が大きく回折も少ないため電磁シールドが行ない易い。
ｄ）通常の野外での無線通信では、搬送波の安定度については、干渉などを防ぐため、厳しい規制がある。そのような安定度の高い搬送波を実現するためには、高い安定度の外部周波数基準部品と逓倍回路やＰＬＬ（位相同期ループ回路）などが用いられ、回路規模が大きくなる。しかしながら、ミリ波では（特に固定位置間や既知の位置関係の信号伝送との併用時は）、ミリ波は容易に遮蔽でき、外部に漏れないようにでき、安定度の低い搬送波を伝送に使用することができ、回路規模の増大を抑えることができる。安定度を緩めた搬送波で伝送された信号を受信側で小さい回路で復調するのには、注入同期方式（詳細は後述する）を採用するのが好適である。
なお、本実施形態では、無線伝送システムの一例として、ミリ波帯で通信を行なうシステムを例示したが、その適用範囲はミリ波帯で通信を行なうものに限定されない。ミリ波帯を下回る周波数帯や、逆にミリ波帯を超える周波数帯での通信を適用してもよい。たとえばマイクロ波帯を適用してもよい。ただし、筐体内信号伝送や機器間信号伝送において、注入同期方式を採用し、また、タンク回路を含む発振回路の全体をＣＭＯＳチップ上に形成するという点においては、ミリ波帯を使用するのが最も効果的であると考えられる。
＜通信処理系統：変形例＞
図２〜図２Ｂは、無線伝送システムの変形構成を説明する図である。ここで、図２は、変形構成で採用する「空間分割多重」の概要を示した図（イメージ図）である。図２Ａは、「空間分割多重」の適正条件（適用条件）を説明する図である。図２Ｂは、変形構成の無線伝送システム１Ｙの信号インタフェースを機能構成面から説明する図である。
変形構成の無線伝送システム１Ｙは、複数組の伝送路結合部１０８，２０８の対を用いることで、複数系統のミリ波信号伝送路９を備える点に特徴を有する。複数系統のミリ波信号伝送路９は、空間的に干渉しない（干渉の影響がない）ように設置され、複数系統の信号伝送において、同一周波数や同一時間に通信を行なうことができるものとする。
「空間的に干渉しない」ということは、複数系統の信号を独立して伝送できることを意味する。このような仕組みを空間分割多重と称する。伝送チャネルの多チャネル化を図る際に、空間分割多重を適用しない場合は周波数分割多重を適用して各チャネルでは異なる搬送周波数を使用することが必要になるが、空間分割多重を適用すれば、同一の搬送周波数でも干渉の影響を受けずに伝送できるようになる。
「空間分割多重」とは、ミリ波信号（電磁波）を伝送可能な３次元空間において、複数系統のミリ波信号伝送路９を形成するものであればよく、自由空間中に複数系統のミリ波信号伝送路９を構成することに限定されない。たとえば、ミリ波信号（電磁波）を伝送可能な３次元空間が誘電体素材（有体物）から構成されている場合に、その誘電体素材中に複数系統のミリ波信号伝送路９を形成するものでもよい。また、複数系統のミリ波信号伝送路９のそれぞれも、自由空間であることに限定されず、誘電体伝送路や中空導波路などの形態を採ってよい。
［空間分割多重用のミリ波信号伝送路の構造例］
図２には、空間分割多重用のミリ波信号伝送路の構造例が示されている。伝送チャネルの多チャネル化を図る際に、空間分割多重を適用しない場合は、たとえば周波数分割多重を適用して各チャネルでは異なる搬送周波数を使用することが考えられるが、空間分割多重を適用すれば、同一の搬送周波数でも干渉の影響を受けずに同時に信号伝送ができる。
つまり「空間分割多重」は、ミリ波信号（電磁波）を伝送可能な３次元空間において、複数系統の独立したミリ波信号伝送路９を形成するものであればよく、自由空間中に複数系統の自由空間伝送路９Ｂを、干渉しない距離を保って構成すること（図２（１）を参照）に限定されない。
たとえば、図２（２）に示すように、自由空間中に複数系統の自由空間伝送路９Ｂを設ける場合に、伝送チャネル間での干渉を抑えるために、電波伝搬を妨げる構造物（ミリ波遮蔽体MX）を伝送チャネル間に配置してもよい。ミリ波遮蔽体MXは導電体であるか否かは問わない。
複数系統のミリ波信号伝送路９のそれぞれも、自由空間であることに限定されず、ミリ波閉込め構造の形態を採ってもよい。ミリ波閉込め構造としては、たとえば、図２（３）に示すように、誘電体素材を含んで構成された誘電体伝送路９Ａを採用し得る。誘電体伝送路９Ａでミリ波閉込め構造にする場合、図２（４）に示すように、その外周にミリ波信号の外部放射を抑える金属部材などの導電体の遮蔽材（ミリ波遮蔽材MY）を設けて、ミリ波の外部放射を抑えるようにしてもよい。ミリ波遮蔽材MYは、好ましくは基板上の固定電位（たとえば接地電位）にする。
ミリ波閉込め構造の他の例としては、周囲が遮蔽材で囲まれ内部が中空の構造の中空導波路９Ｌとしてもよい。たとえば、図２（５）に示すように、周囲が遮蔽材の一例である導電体MZで囲まれ内部が中空の構造にする。導電体MZの囲いは、対向して配置された２枚の基板の何れに設けてもよい。導電体MZによる囲いと基板との間の距離Ｌ（導電体MZの端から相対する基板までの隙間の長さ）はミリ波の波長に比べて十分小さい値に設定する。
図２（２）と図２（５）の対比では、中空導波路９Ｌは、自由空間伝送路９Ｂにおいてミリ波遮蔽体MXを配置した構造に似通っているが、アンテナを取り囲むようにミリ波遮蔽材の一例である導電体MZが設けられる点が異なる。導電体MZの内部が中空であるので誘電体素材を使用する必要がなく低コストで簡易にミリ波信号伝送路９を構成できる。導電体MZは、好ましくは基板上の固定電位（たとえば接地電位）にする。
中空導波路９Ｌは、基板上の導電体MZで囲いを形成することに限らず、たとえば、図２（６）に示すように、比較的厚めの基板に穴（貫通でもよいし貫通させなくてもよい）を開けて、その穴の壁面を囲いに利用するように構成してもよい。穴の断面形状は、円形・三角・四角など任意である。この場合、基板が遮蔽材として機能する。穴は、対向して配置された２枚の基板の何れか一方であってもよいし双方であってもよい。穴の側壁は導電体で覆われていてもよいし、覆われてなくてもよい。穴を貫通させる場合には、半導体チップの裏面にアンテナを配置する（取り付ける）とよい。穴を貫通させずに途中で止める（非貫通穴とする）場合、穴の底にアンテナを設置すればよい。
誘電体伝送路９Ａおよび中空導波路９Ｌは、囲いによってミリ波が誘電体伝送路９Ａや中空導波路９Ｌの中に閉じ込められるため、ミリ波の伝送損失が少なく効率的に伝送できる、ミリ波の外部放射を抑える、ＥＭＣ対策がより楽になるなどの利点が得られる。
ミリ波閉込め構造のさらなる他の例としては、ミリ波信号（電磁波）を伝送可能な３次元空間が誘電体素材（有体物）から構成されている場合に、誘電体素材中に複数系統の独立したミリ波信号伝送路９（詳しくは誘電体伝送路９Ａ：以下この段落において同様）を形成するものでもよい。たとえば、電子回路部品を搭載したプリント基板自体を誘電体素材で構成し、そのプリント基板を誘電体伝送路９Ａとして利用することが考えられる。この際に、その基板内に独立した複数の誘電体伝送路９Ａを形成することが考えられる。
［空間分割多重の適正条件］
図２Ａには、空間分割多重を適用する場合の適正条件の設定の仕方が示されている。たとえば、図２Ａ（１）に示すように、自由空間の伝播損失Ｌは、距離をｄ、波長をλとして“Ｌ［ｄＢ］＝１０ｌｏｇ10（（４πｄ／λ）2）…（Ａ）”で表すことができる。
図２Ａに示すように、空間分割多重の通信を２種類考える。図では送信器を「ＴＸ」、受信器を「ＲＸ」で示している。参照子「_100」は第１通信装置１００Ｙ側であり、参照子「_200」は第２通信装置２００Ｙ側である。図２Ａ（２）は、第１通信装置１００Ｙに、２系統の送信器ＴＸ_100_1，ＴＸ_100_2を備え、第２通信装置２００Ｙに、２系統の受信器ＲＸ_200_1，ＲＸ_200_2を備える。つまり、第１通信装置１００Ｙ側から第２通信装置２００Ｙ側への信号伝送が送信器ＴＸ_100_1と受信器ＲＸ_200_1の間および送信器ＴＸ_100_2と受信器ＲＸ_200_2の間で行なわれる。つまり、第１通信装置１００Ｙ側から第２通信装置２００Ｙ側への信号伝送が２系統で行なわれる態様である。
一方、図２Ａ（３）は、第１通信装置１００Ｙに、送信器ＴＸ_100と受信器ＲＸ_100を備え、第２通信装置２００Ｙに、送信器ＴＸ_200と受信器ＲＸ_200を備える。つまり、第１通信装置１００Ｙ側から第２通信装置２００Ｙ側への信号伝送が送信器ＴＸ_100と受信器ＲＸ_200の間で行なわれ、第２通信装置２００Ｙ側から第１通信装置１００Ｙ側への信号伝送が送信器ＴＸ_200と受信器ＲＸ_100の間で行なわれる。送信用と受信用に別の通信チャネルを使用する考え方で、同時に双方からデータの送信（ＴＸ）と受信（ＲＸ）が可能な全二重通信（Full Duplex ）の態様である。
ここで、指向性のないアンテナを使用して、必要ＤＵ［ｄＢ］（所望波と不要波の比）を得るために必要なアンテナ間距離ｄ1と空間的なチャネル間隔（具体的には自由空間伝送路９Ｂの離隔距離）ｄ2の関係は、式（Ａ）より、“ｄ2／ｄ1＝１０(DU/20)…（Ｂ）”となる。
たとえば、ＤＵ＝２０ｄＢの場合は、ｄ2／ｄ1＝１０となり、ｄ2はｄ1の１０倍必要となる。通常は、アンテナにある程度の指向性があるため、自由空間伝送路９Ｂの場合であっても、ｄ2をもっと短く設定することができる。
たとえば、通信相手のアンテナとの距離が近ければ、各アンテナの送信電力は低く抑えることができる。送信電力が十分低く、アンテナ対同士が十分離れた位置に設置できれば、アンテナ対の間での干渉は十分低く抑えることができる。特に、ミリ波通信では、ミリ波の波長が短いため、距離減衰が大きく回折も少ないため、空間分割多重を実現し易い。たとえば、自由空間伝送路９Ｂであっても、空間的なチャネル間隔（自由空間伝送路９Ｂの離隔距離）ｄ2を、アンテナ間距離ｄ1の１０倍よりも少なく設定することができる。
ミリ波閉込め構造を持つ誘電体伝送路や中空導波路の場合、内部にミリ波を閉じこめて伝送できるので、空間的なチャネル間隔（自由空間伝送路の離隔距離）ｄ2を、アンテナ間距離ｄ1の１０倍よりも少なくでき、特に、自由空間伝送路９Ｂとの対比ではチャネル間隔をより近接させることができる。
［空間分割多重を適用するシステム構成］
図２Ｂには、空間分割多重を適用する変形構成の無線伝送システム１Ｙが示されている。前述の空間分割多重に関する説明から理解されるように、変形構成の無線伝送システム１Ｙは、第１通信装置１００Ｙと第２通信装置２００Ｙとの間に、複数系統のミリ波信号伝送路９を備えている。
空間分割多重では、同一周波数帯域を同一時間に使用することができるため、通信速度を増加できるし、また、第１通信装置１００Ｙから第２通信装置２００ＹへのＮ１チャネル分の信号伝送と、第２通信装置２００Ｙから第１通信装置１００ＹへのＮ２チャネル分の信号伝送を同時に行なう双方向通信の同時性を担保できる。特に、ミリ波は、波長が短く距離による減衰効果を期待でき、小さいオフセット（伝送チャネルの空間距離が小さい場合）でも干渉が起き難く、場所により異なった伝搬チャネルを実現し易い。
図２Ｂに示すように、この変形例の無線伝送システム１Ｙは、ミリ波伝送端子、ミリ波伝送線路、アンテナなどを具備する伝送路結合部１０８，２０８を「Ｎ１＋Ｎ２」系統有するとともに、ミリ波信号伝送路９を「Ｎ１＋Ｎ２」系統有する。それぞれには、参照子“_@”（＠は１〜Ｎ１＋Ｎ２）を付す。これにより、送受信に対するミリ波伝送を独立して行なう全二重の伝送方式が実現できる。
第１通信装置１００Ｙは、多重化処理部１１３および単一化処理部１２８を取り外し、第２通信装置２００Ｙは、多重化処理部２１３および単一化処理部２２８を取り外している。この例では、電源供給を除く全ての信号をミリ波で伝送する対象にしている。なお、図１Ａ（２）に示した周波数分割多重と似通っているが、送信側信号生成部１１０および受信側信号生成部２２０はＮ１系統分が設けられ、送信側信号生成部２１０および受信側信号生成部１２０はＮ２系統分が設けられることになる。
なお、ここでは、基本的な構成について説明しているが、これは一例に過ぎず、送信側信号生成部１１０、受信側信号生成部１２０、送信側信号生成部２１０、受信側信号生成部２２０を半導体チップ１０３，２０３に収容する形態は図示したものに限定されない。たとえば、送信側信号生成部１１０と受信側信号生成部１２０をそれぞれ１系統収容した信号生成部１０７のみの半導体チップ１０３と、送信側信号生成部２１０と受信側信号生成部２２０をそれぞれ１系統収容した信号生成部２０７のみの半導体チップを使用してシステムを構成してもよい。また、送信側信号生成部１１０、受信側信号生成部１２０、送信側信号生成部２１０、受信側信号生成部２２０をそれぞれ各別の半導体チップ１０３，２０３に収容してシステムを構成してもよい。それらの変形によっては、Ｎ１＝Ｎ２＝Ｎとしてシステムを構成することもある。
また、半導体チップ１０３，２０３に収容する機能部を如何様にするかは、第１通信装置１００Ｙ側と第２通信装置２００Ｙ側を対にして行なう必要はなく、任意の組合せにしてもよい。たとえば、第１通信装置１００Ｙ側は送信側のＮ１系統分と受信側のＮ２系統分を１チップに収容した形態を採るが、第２通信装置２００Ｙ側は、送信側信号生成部２１０、受信側信号生成部２２０をそれぞれ各別の半導体チップ２０３に収容したものとしてもよい。
各系統の搬送周波数は同一でもよいし異なっていてもよい。たとえば、誘電体伝送路や中空導波路の場合はミリ波が内部に閉じこめられるのでミリ波干渉を防ぐことができ、同一周波数でも全く問題ない。自由空間伝送路の場合は、自由空間伝送路同士がある程度隔てられていれば同一でも問題ないが、近距離の場合には異なっていた方がよい。
たとえば、双方向通信を実現するには、空間分割多重の他に、基本構成で説明したように時分割多重を行なう方式や周波数分割多重などが考えられる。基本構成では、１系統のミリ波信号伝送路９を有し、データ送受信を実現する方式として、時分割多重により送受信を切り替える半二重方式、周波数分割多重により送受信を同時に行なう全二重方式の何れかが採用される。
ただし、時分割多重の場合は、送信と受信とを並行して行なうことができないという問題がある。また、図１Ａに示したように、周波数分割多重の場合は、ミリ波信号伝送路９の帯域幅を広くしなければならないという問題がある。
これに対して、この変形例の無線伝送システム１Ｙでは、複数の信号伝送系統（複数チャネル）において、搬送周波数の設定を同一にでき、搬送周波数の再利用（複数チャネルで同一周波数を使用すること）が容易になる。ミリ波信号伝送路９の帯域幅を広くしなくても信号の送受信を同時に実現できる。また、同方向に複数の伝送チャネルを使用して、同一周波数帯域を同一時間に使用すると通信速度の増加が可能となる。
Ｎ種（Ｎ＝Ｎ１＝Ｎ２）のベースバンド信号に対してミリ波信号伝送路９がＮ系統の場合に、双方向の送受信を行なうには、送受信に関して時分割多重や周波数分割多重を適用すればよい。また、２Ｎ系統のミリ波信号伝送路９を使用すれば、双方向の送受信に関しても別系統のミリ波信号伝送路９を使用した（全て独立の伝送路を使用した）伝送を行なうことができる。つまり、ミリ波帯での通信の対象となる信号がＮ種ある場合に、時分割多重、周波数分割多重、符号分割多重などの多重化処理を行なわなくても、それらを２Ｎ系統の各別のミリ波信号伝送路９で伝送することもできる。
また、一部の系統は時分割多重にし、他の一部の系統は周波数分割多重にし、他の一部の系統は空間分割多重にするなど、各種の多重化方式を組み合わせたシステム構成にすることも考えられる。また、空間分割多重にする際には、一部は自由空間伝送路９Ｂで対処し、他の一部は誘電体伝送路９Ａや中空導波路９Ｌなどのミリ波閉込め構造を持つもので対処するなど、ミリ波信号伝送路９も各種のものを組み合わせたシステム構成にすることも考えられる。
＜変調および復調：比較例＞
図３は、通信処理系統における変調機能部および復調機能部の比較例を説明する図である。
［変調機能部：比較例］
図３（１）には、送信側に設けられる比較例の変調機能部８３００Ｘの構成が示されている。伝送対象の信号（たとえば１２ビットの画像信号）はパラレルシリアル変換部１１４により、高速なシリアル・データ系列に変換され変調機能部８３００Ｘに供給される。
変調機能部８３００Ｘとしては、変調方式に応じて様々な回路構成を採り得るが、たとえば、振幅や位相を変調する方式であれば、周波数混合部８３０２と送信側局部発振部８３０４を備えた構成を採用すればよい。
送信側局部発振部８３０４（第１の搬送信号生成部）は、変調に用いる搬送信号（変調搬送信号）を生成する。周波数混合部８３０２（第１の周波数変換部）は、パラレルシリアル変換部８１１４（パラレルシリアル変換部１１４と対応）からの信号で送信側局部発振部８３０４が発生するミリ波帯の搬送波と乗算（変調）してミリ波帯の変調信号を生成して増幅部８１１７（増幅部１１７と対応）に供給する。変調信号は増幅部８１１７で増幅されアンテナ８１３６から放射される。
［復調機能部：比較例］
図３（２）には、受信側に設けられる比較例の復調機能部８４００Ｘの構成が示されている。復調機能部８４００Ｘは、送信側の変調方式に応じた範囲で様々な回路構成を採用し得るが、ここでは、変調機能部８３００Ｘの前記の説明と対応するように、振幅や位相が変調されている方式の場合で説明する。
比較例の復調機能部８４００Ｘは、２入力型の周波数混合部８４０２（ミキサー回路）を備え、受信したミリ波信号（の包絡線）振幅の二乗に比例した検波出力を得る自乗検波回路を用いる。なお、自乗検波回路に代えて自乗特性を有しない単純な包絡線検波回路を使用することも考えられる。図示した例では、周波数混合部８４０２の後段にフィルタ処理部８４１０とクロック再生部８４２０（ＣＤＲ：クロック・データ・リカバリ ／Clock Data Recovery）とシリアルパラレル変換部８１２７（Ｓ−Ｐ：シリアルパラレル変換部１２７と対応）が設けられている。フィルタ処理部８４１０には、たとえば低域通過フィルタ（ＬＰＦ）が設けられる。
アンテナ８２３６で受信されたミリ波受信信号は可変ゲイン型の増幅部８２２４（増幅部２２４と対応）に入力され振幅調整が行なわれた後に復調機能部８４００Ｘに供給される。振幅調整された受信信号は周波数混合部８４０２の２つの入力端子に同時に入力され自乗信号が生成され、フィルタ処理部８４１０に供給される。周波数混合部８４０２で生成された自乗信号は、フィルタ処理部８４１０の低域通過フィルタで高域成分が除去されることで送信側から送られてきた入力信号の波形（ベースバンド信号）が生成され、クロック再生部８４２０に供給される。
クロック再生部８４２０（ＣＤＲ）は、このベースバンド信号を元にサンプリング・クロックを再生し、再生したサンプリング・クロックでベースバンド信号をサンプリングすることで受信データ系列を生成する。生成された受信データ系列はシリアルパラレル変換部８２２７（Ｓ−Ｐ）に供給され、パラレル信号（たとえば１２ビットの画像信号）が再生される。クロック再生の方式としては様々な方式があるがたとえばシンボル同期方式を採用する。
［比較例の問題点］
ここで、比較例の変調機能部８３００Ｘと復調機能部８４００Ｘで無線伝送システムを構成する場合、次のような難点がある。
先ず、発振回路については、次のような難点がある。たとえば、野外（屋外）通信においては、多チャネル化を考慮する必要がある。この場合、搬送波の周波数変動成分の影響を受けるため、送信側の搬送波の安定度の要求仕様が厳しい。筐体内信号伝送や機器間信号伝送において、ミリ波でデータを伝送するに当たり、送信側と受信側に、屋外の無線通信で用いられているような通常の手法を用いようとすると、搬送波に安定度が要求され、周波数安定度数がｐｐｍ（parts per million ）オーダー程度の安定度の高いミリ波の発振回路が必要となる。
周波数安定度が高い搬送信号を実現するためには、たとえば、安定度の高いミリ波の発振回路をシリコン集積回路（ＣＭＯＳ：Complementary Metal-oxide Semiconductor ）上に実現することが考えられる。しかしながら、通常のＣＭＯＳで使われるシリコン基板は絶縁性が低いため、容易にＱ値（Quality Factor）の高いタンク回路が形成できず、実現が容易でない。たとえば、参考文献Ａに示されているように、ＣＭＯＳチップ上でインダクタンスを形成した場合、そのＱ値は３０〜４０程度になってしまう。
参考文献Ａ：A. Niknejad, “mm-Wave Silicon Technology 60GHz and Beyond”（特に3.1.2 Inductors pp70〜71）, ISBN 978-0-387-76558-7
よって、安定度の高い発振回路を実現するには、たとえば、発振回路の本体部分が構成されているＣＭＯＳ外部に水晶振動子などで高いＱ値のタンク回路を設けて低い周波数で発振させ、その発振出力を逓倍してミリ波帯域へ上げるという手法を採ることが考えられる。しかし、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）などの配線による信号伝送をミリ波による信号伝送に置き換える機能を実現するのに、このような外部タンクを全てのチップに設けることは好ましくない。
ＯＯＫ（On-Off-Keying ）のような振幅を変調する方式を用いれば、受信側では包絡線検波をすればよいので、発振回路が不要になりタンク回路の数を減らすことはできる。しかしながら、信号の伝送距離が長くなると受信振幅が小さくなり、包絡線検波の一例として自乗検波回路を用いる方式では、受信振幅が小さくなることの影響が顕著になり信号歪みが影響してくるので不利である。換言すると、自乗検波回路は、感度的に不利である。
周波数安定度数高い搬送信号を実現するための他の手法として、たとえば、高い安定度の周波数逓倍回路やＰＬＬ回路などを使用することが考えられるが、回路規模が増大してしまう。たとえば、参考文献Ｂには、プッシュ−プッシュ（Push-push ）発振回路を使うことで６０ＧＨｚ発振回路をなくし、小さくはしているが、これでもまだ３０ＧＨｚの発振回路や分周器、位相周波数検出回路（Phase Frequency Detector：ＰＦＤ）、外部のレファレンス（この例では１１７ＭＨｚ）などが必要で、明らかに回路規模が大きい。
参考文献Ｂ：“A 90nm CMOS Low-Power 60GHz Tranceiver with Intergrated Baseband Circuitry”，ISSCC 2009／SESSION 18/RANGING AND Gb/s COMMUNICATION /18.5，2009 IEEE International Solid-State Circuits Conference，pp314〜316
自乗検波回路は受信信号から振幅成分しか取り出せないので、用いることのできる変調方式は振幅を変調する方式（たとえばＯＯＫなどのＡＳＫ）に限られ、位相や周波数を変調する方式の採用が困難となる。位相変調方式の採用が困難になると言うことは、変調信号を直交化してデータ伝送レートを上げることができないということに繋がる。
また、周波数分割多重方式により多チャネル化を実現する場合に、自乗検波回路を用いる方式では、次のような難点がある。受信側の周波数選択のためのバンドパスフィルタを自乗検波回路の前段に配置する必要があるが、急峻なバンドパスフィルタを小型に実現するのは容易ではない。また、急峻なバンドパスフィルタを用いた場合は送信側の搬送周波数の安定度についても要求仕様が厳しくなる。
＜変調および復調：基本＞
図４〜図５Ａは、通信処理系統における変調機能および復調機能の基本構成を説明する図である。ここで、図４は、送信側に設けられる本実施形態の変調機能部８３００（変調部１１５，２１５と周波数変換部１１６，２１６）とその周辺回路で構成される送信側信号生成部８１１０（送信側の通信部）の基本構成例を説明する図である。図５は、受信側に設けられる本実施形態の復調機能部８４００（周波数変換部１２５，２２５と復調部１２６，２２６）とその周辺回路で構成される受信側信号生成部８２２０（受信側の通信部）の基本構成例を説明する図である。図５Ａは注入同期の位相関係を説明する図である。
前述の比較例における問題に対する対処として、本実施形態の復調機能部８４００は、注入同期（インジェクションロック）方式を採用する。
注入同期方式にする場合には、好ましくは、受信側での注入同期がし易くなるように変調対象信号に対して予め適正な補正処理を施しておく。典型的には、変調対象信号に対して直流近傍成分を抑圧してから変調する、つまり、ＤＣ（直流）付近の低域成分を抑圧（カット）してから変調することで、搬送周波数fc近傍の変調信号成分ができるだけ少なくなるようにし、受信側での注入同期がし易くなるようにしておく。ＤＣだけでなくその周りも抑圧した方がよいと言うことである。デジタル方式の場合、たとえば同符号の連続によってＤＣ成分が発生してしまうことを解消するべくＤＣフリー符号化を行なう。
また、ミリ波帯に変調された信号（変調信号）と合わせて、変調に使用した搬送信号と対応する受信側での注入同期の基準として使用される基準搬送信号も送出するのが望ましい。基準搬送信号は、送信側局部発振部８３０４から出力される変調に使用した搬送信号と対応する周波数と位相（さらに好ましくは振幅も）が常に一定（不変）の信号であり、典型的には変調に使用した搬送信号そのものであるが、少なくとも搬送信号に同期していればよく、これに限定されない。たとえば、変調に使用した搬送信号と同期した別周波数の信号（たとえば高調波信号）や同一周波数ではあるが別位相の信号（たとえば変調に使用した搬送信号と直交する直交搬送信号）でもよい。
変調方式や変調回路によっては、変調回路の出力信号そのものに搬送信号が含まれる場合（たとえば標準的な振幅変調やＡＳＫなど）と、搬送波を抑圧する場合（搬送波抑圧方式の振幅変調やＡＳＫやＰＳＫなど）がある。よって、送信側からミリ波帯に変調された信号と合わせて基準搬送信号も送出するための回路構成は、基準搬送信号の種類（変調に使用した搬送信号そのものを基準搬送信号として使用するか否か）や変調方式や変調回路に応じた回路構成を採ることになる。
［変調機能部］
図４には、変調機能部８３００とその周辺回路の基本構成が示されている。変調機能部８３００（周波数混合部８３０２）の前段に変調対象信号処理部８３０１が設けられている。図４に示す各例は、デジタル方式の場合に対応した構成例を示しており、変調対象信号処理部８３０１は、パラレルシリアル変換部８１１４から供給されたデータに対して、同符号の連続によってＤＣ成分が発生してしまうことを解消するべく、８−９変換符号化（８Ｂ／９Ｂ符号化）や８−１０変換符号化（８Ｂ／１０Ｂ符号化）やスクランブル処理などのＤＣフリー符号化を行なう。図示しないが、アナログ変調方式では変調対象信号に対してハイパスフィルタ処理（またはバンドパスフィルタ処理）をしておくのがよい。
８−１０変換符号化では、８ビットデータを１０ビット符号に変換する。たとえば、１０ビット符号として１０２４通りの中から“１”と“０”の個数のなるべく等しいものをデータ符号に採用することでＤＣフリー特性を有するようにする。データ符号に採用しない一部の１０ビット符号は、たとえば、アイドルやパケット区切りなどを示す特殊な符号として用いる。スクランブル処理は、たとえば、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ）などで使われている。
ここで、図４（１）に示す基本構成１は、基準搬送信号処理部８３０６と信号合成部８３０８を設けて、変調回路（第１の周波数変換部）の出力信号（変調信号）と基準搬送信号を合成（混合）するという操作を行なう。基準搬送信号の種類や変調方式や変調回路に左右されない万能な方式と言える。ただし、基準搬送信号の位相によっては、合成された基準搬送信号が受信側での復調時に直流オフセット成分として検出されベースバンド信号の再現性に影響を与えることもある。その場合は、受信側で、その直流成分を抑制する対処をとるようにする。換言すると、復調時に直流オフセット成分を除去しなくても良い位相関係の基準搬送信号にするのがよい。
基準搬送信号処理部８３０６では、必要に応じて送信側局部発振部８３０４から供給された変調搬送信号に対して位相や振幅を調整し、その出力信号を基準搬送信号として信号合成部８３０８に供給する。たとえば、本質的には周波数混合部８３０２の出力信号そのものには周波数や位相が常に一定の搬送信号を含まない方式（周波数や位相を変調する方式）の場合や、変調に使用した搬送信号の高調波信号や直交搬送信号を基準搬送信号として使用する場合に、この基本構成１が採用される。
この場合、変調に使用した搬送信号の高調波信号や直交搬送信号を基準搬送信号に使用することができるし、変調信号と基準搬送信号の振幅や位相を各別に調整できる。すなわち、増幅部８１１７では変調信号の振幅に着目した利得調整を行ない、このときに同時に基準搬送信号の振幅も調整されるが、注入同期との関係で好ましい振幅となるように基準搬送信号処理部８３０６で基準搬送信号の振幅のみを調整できる。
なお、基本構成１では、信号合成部８３０８を設けて変調信号と基準搬送信号を合成しているが、このことは必須ではなく、図４（２）に示す基本構成２のように、変調信号と基準搬送信号を各別のアンテナ８１３６_1，８１３６_2で、好ましくは干渉を起さないように各別のミリ波信号伝送路９で受信側に送ってもよい。基本構成２では、振幅も常に一定の基準搬送信号を受信側に送出でき、注入同期の取り易さの観点では最適の方式と言える。
基本構成１，２の場合、変調に使用した搬送信号（換言すると送出される変調信号）と基準搬送信号の振幅や位相を各別に調整できる利点がある。したがって、伝送対象情報を載せる変調軸と注入同期に使用される基準搬送信号の軸（基準搬送軸）を、同相ではなく、異なる位相にして復調出力に直流オフセットが発生しないようにするのに好適な構成と言える。
周波数混合部８３０２の出力信号そのものに周波数や位相が常に一定の搬送信号が含まれ得る場合には、基準搬送信号処理部８３０６や信号合成部８３０８を具備しない図４（３）に示す基本構成３を採用し得る。周波数混合部８３０２によりミリ波帯に変調された変調信号のみを受信側に送出し、変調信号に含まれる搬送信号を基準搬送信号として扱えばよく、周波数混合部８３０２の出力信号にさらに別の基準搬送信号を加えて受信側に送る必要はない。たとえば、振幅を変調する方式（たとえばＡＳＫ方式）の場合に、この基本構成３が採用され得る。このとき、好ましくは、ＤＣフリー処理を行なっておくのが望ましい。
ただし、振幅変調やＡＳＫにおいても、周波数混合部８３０２を積極的に搬送波抑圧方式の回路（たとえば平衡変調回路や二重平衡変調回路）にして、基本構成１，２のように、その出力信号（変調信号）と合わせて基準搬送信号も送るようにしてもよい。
なお、位相や周波数を変調する方式の場合にも、図４（４）に示す基本構成４のように、変調機能部８３００（たとえば直交変調を使用する）でミリ波帯に変調（周波数変換）した変調信号のみを送出することも考えられる。しかしながら、受信側で注入同期がとれるか否かは、注入レベル（注入同期方式の発振回路に入力される基準搬送信号の振幅レベル）や変調方式やデータレートや搬送周波数なども関係し、適用範囲に制限がある。
基本構成１〜４の何れも、図中に点線で示すように、受信側での注入同期検出結果に基づく情報を受信側から受け取り、変調搬送信号の周波数やミリ波（特に受信側で注入信号に使用されるもの：たとえば基準搬送信号や変調信号）や基準搬送信号の位相を調整する仕組みを採ることができる。受信側から送信側への情報の伝送はミリ波で行なうことは必須ではなく、有線・無線を問わず任意の方式でよい。
基本構成１〜４の何れも、送信側局部発振部８３０４を制御することで変調搬送信号（や基準搬送信号）の周波数が調整される。
基本構成１，２では、基準搬送信号処理部８３０６や増幅部８１１７を制御することで基準搬送信号の振幅や位相が調整される。なお、基本構成１では、送信電力を調整する増幅部８１１７により基準搬送信号の振幅を調整することも考えられるが、その場合は変調信号の振幅も一緒に調整されてしまう難点がある。
振幅を変調する方式（アナログの振幅変調やデジタルのＡＳＫ）に好適な基本構成３では、変調対象信号に対する直流成分を調整するか、変調度（変調率）を制御することで、変調信号中の搬送周波数成分（基準搬送信号の振幅に相当）が調整される。たとえば、伝送対象信号に直流成分を加えた信を変調する場合を考える。この場合において、変調度を一定にする場合、直流成分を制御することで基準搬送信号の振幅が調整される。また、直流成分を一定にする場合、変調度を制御することで基準搬送信号の振幅が調整される。
ただしこの場合、信号合成部８３０８を使用するまでもなく、周波数混合部８３０２から出力される変調信号のみを受信側に送出するだけで、自動的に、搬送信号を伝送対象信号で変調した変調信号と変調に使用した搬送信号とが混合された信号となって送出される。必然的に、変調信号の伝送対象信号を載せる変調軸と同じ軸（つまり変調軸と同相で）に基準搬送信号が載ることになる。受信側では、変調信号中の搬送周波数成分が基準搬送信号として注入同期に使用されることになる。ここで、詳細は後述するが、位相平面で考えたとき、伝送対象情報を載せる変調軸と注入同期に使用される搬送周波数成分（基準搬送信号）の軸が同相となり、復調出力には搬送周波数成分（基準搬送信号）に起因する直流オフセットが発生する。
［復調機能部］
図５には、復調機能部８４００とその周辺回路の基本構成が示されている。本実施形態の復調機能部８４００は、受信側局部発振部８４０４を備え、注入信号を受信側局部発振部８４０４に供給することで、送信側で変調に使用した搬送信号に対応した出力信号を取得する。典型的には送信側で使用した搬送信号に同期した発振出力信号を取得する。そして、受信したミリ波変調信号と受信側局部発振部８４０４の出力信号に基づく復調用の搬送信号（復調搬送信号：再生搬送信号と称する）を周波数混合部８４０２で乗算する（同期検波する）ことで同期検波信号を取得する。この同期検波信号はフィルタ処理部８４１０で高域成分の除去が行なわれることで送信側から送られてきた入力信号の波形（ベースバンド信号）が得られる。以下、比較例と同様である。
周波数混合部８４０２は、同期検波により周波数変換（ダウンコンバート・復調）を行なうことで、たとえばビット誤り率特性が優れる、直交検波に発展させることで位相変調や周波数変調を適用できるなどの利点が得られる。
受信側局部発振部８４０４の出力信号に基づく再生搬送信号を周波数混合部８４０２に供給して復調するに当たっては、位相ズレを考慮する必要があり、同期検波系において位相調整回路を設けることが肝要となる。たとえば、参考文献Ｃに示されているように、受信した変調信号と受信側局部発振部８４０４で注入同期により出力される発振出力信号には、位相差があるからである。
参考文献Ｃ：L. J. Paciorek, “Injection Lock of Oscillators”, Proceeding of the IEEE, Vol. 55 NO. 11, November 1965 ，pp1723〜1728
この例では、その位相調整回路の機能だけでなく注入振幅を調整する機能も持つ位相振幅調整部８４０６を復調機能部８４００に設けている。位相調整回路は、受信側局部発振部８４０４への注入信号、受信側局部発振部８４０４の出力信号の何れに対して設けても良く、その両方に適用してもよい。受信側局部発振部８４０４と位相振幅調整部８４０６で、変調搬送信号と同期した復調搬送信号を生成して周波数混合部８４０２に供給する復調側（第２）の搬送信号生成部が構成される。
図中に点線で示すように、周波数混合部８４０２の後段には、変調信号に合成された基準搬送信号の位相に応じて（具体的には変調信号と基準搬送信号が同相時）、同期検波信号に含まれ得る直流オフセット成分を除去する直流成分抑制部８４０７を設ける。
ここで、参考文献Ｃに基づけば、受信側局部発振部８４０４の自走発振周波数をｆｏ（ωｏ）、注入信号の中心周波数（基準搬送信号の場合はその周波数）をｆｉ（ωｉ）、受信側局部発振部８４０４への注入電圧をＶｉ、受信側局部発振部８４０４の自走発振電圧をＶｏ、Ｑ値（Quality Factor）をＱとすると、ロックレンジを最大引込み周波数範囲Δｆｏmax で示す場合、式（Ａ）で規定される。式（Ａ）より、Ｑ値がロックレンジに影響を与え、Ｑ値が低い方がロックレンジが広くなることが分かる。
Δｆｏmax ＝ｆｏ／（２＊Ｑ）＊（Ｖｉ／Ｖｏ）＊１／ｓｑｒｔ（１−（Ｖｉ／Ｖｏ）＾２）…（Ａ）
式（Ａ）より、注入同期により発振出力信号を取得する受信側局部発振部８４０４は、注入信号の内のΔｆｏmax 内の成分にはロック（同期）し得るが、Δｆｏmax 外の成分にはロックし得ず、バンドパス効果を持つと言うことが理解される。たとえば、周波数帯域を持った変調信号を受信側局部発振部８４０４に供給して注入同期により発振出力信号を得る場合、変調信号の平均周波数（搬送信号の周波数）に同期した発振出力信号が得られ、Δｆｏmax 外の成分は取り除かれるようになる。
ここで、受信側局部発振部８４０４に注入信号を供給するに当たっては、図５（１）に示す基本構成１のように、受信したミリ波信号を注入信号として受信側局部発振部８４０４に供給することが考えられる。この場合、Δｆｏmax 内に変調信号の周波数成分が多く存在することは好ましくなく、少ない方が望ましい。「少ない方が望ましい」と記載したのは、ある程度は存在していても適切に信号入力レベルや周波数を調整すれば注入同期が可能であることに基づく。つまり、注入同期に不要な周波数成分も受信側局部発振部８４０４に供給され得るので注入同期が取り難いことが懸念される。しかしながら、送信側で予め、変調対象信号に対して低域成分を抑圧（ＤＣフリー符号化などを）してから変調することで、搬送周波数近傍に変調信号成分が存在しないようにしておけば、基本構成１でも差し支えない。
また、図５（２）に示す基本構成２のように、周波数分離部８４０１を設け、受信したミリ波信号から変調信号と基準搬送信号を周波数分離し、分離した基準搬送信号成分を注入信号として受信側局部発振部８４０４に供給することが考えられる。注入同期に不要な周波数成分を予め抑制してから供給するので、注入同期が取り易くなる。
図５（３）に示す基本構成３は、送信側が図４（２）に示す基本構成２を採っている場合に対応するものである。変調信号と基準搬送信号を各別のアンテナ８２３６_1，８２３６_2で、好ましくは干渉を起さないように各別のミリ波信号伝送路９で受信する方式である。受信側の基本構成３では、振幅も常に一定の基準搬送信号を受信側局部発振部８４０４に供給でき、注入同期の取り易さの観点では最適の方式と言える。
図５（４）に示す基本構成４は、送信側が位相や周波数を変調する方式の場合に図４（４）に示す基本構成４を採っている場合に対応するものである。構成としては基本構成１と同様になっているが、復調機能部８４００の構成は、実際には、直交検波回路など位相変調や周波数変調に対応した復調回路とされる。
アンテナ８２３６で受信されたミリ波信号は図示を割愛した分配器（分波器）で周波数混合部８４０２と受信側局部発振部８４０４に供給される。受信側局部発振部８４０４は、注入同期が機能することで、送信側で変調に使用した搬送信号に同期した再生搬送信号を出力する。
ここで、受信側で注入同期がとれる（送信側で変調に使用した搬送信号に同期した再生搬送信号を取得できる）か否かは、注入レベル（注入同期方式の発振回路に入力される基準搬送信号の振幅レベル）や変調方式やデータレートや搬送周波数なども関係する。また、変調信号は注入同期可能な帯域内の成分を減らしておくことが肝要であり、そのためには送信側でＤＣフリー符号化をしておくことで、変調信号の中心（平均的な）周波数が搬送周波数に概ね等しく、また、中心（平均的な）位相が概ねゼロ（位相平面上の原点）に等しくなるようにするのが望ましい。
たとえば、参考文献Ｄには、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying ）方式で変調された変調信号そのものを注入信号に使用する例が開示されている。ＢＰＳＫ方式では、入力信号のシンボル時間Ｔに応じて受信側局部発振部８４０４への注入信号は１８０度の位相変化が起こる。その場合でも受信側局部発振部８４０４が注入同期できるためには受信側局部発振部８４０４の最大引込み周波数範囲幅をΔｆｏmax とすると、たとえばシンボル時間ＴはＴ＜１／（２Δｆｏmax ）を満たしていることが必要とされる。このことは、シンボル時間Ｔは余裕をもって短く設定されていなければならないことを意味するが、このように短いシンボル時間Ｔの方がよいと言うことは、データレートを高くするとよいことを意味し、高速なデータ転送を目指す用途においては都合がよい。
参考文献Ｄ： P. Edmonson, et al., ”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，pp631〜637
また、参考文献Ｅには、８ＰＳＫ（8-Phase Shift Keying）方式で変調された変調信号そのものを注入信号に使用する例が開示されている。この参考文献Ｅにおいても、注入電圧や搬送周波数が同じ条件であればデータレートが高い方が注入同期し易いことが示されており、やはり、高速なデータ転送を目指す用途においては都合がよい。
参考文献Ｅ：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 、pp57〜60
基本構成１〜４の何れにおいても、式（Ａ）に基づき、注入電圧Ｖｉや自走発振周波数ｆｏを制御することでロックレンジを制御するようにする。換言すると、注入同期がとれるように、注入電圧Ｖｉや自走発振周波数ｆｏを調整することが肝要となる。たとえば、周波数混合部８４０２の後段（図の例では直流成分抑制部８４０７の後段）に注入同期制御部８４４０を設け、周波数混合部８４０２で取得された同期検波信号（ベースバンド信号）に基づき注入同期の状態を判定し、その判定結果に基づいて、注入同期がとれるように、調整対象の各部を制御する。
その際には、受信側で対処する手法と、図中に点線で示すように、送信側に制御に資する情報（制御情報のみに限らず制御情報の元となる検知信号など）を供給して送信側で対処する手法の何れか一方またはその併用を採り得る。受信側で対処する手法は、ミリ波信号（特に基準搬送信号成分）をある程度の強度で伝送しておかないと受信側で注入同期がとれないという事態に陥るので、消費電力や干渉耐性の面で難点があるが、受信側だけで対処できる利点がある。
これに対して、送信側で対処する手法は、受信側から送信側への情報の伝送が必要になるものの、受信側で注入同期がとれる最低限の電力でミリ波信号を伝送でき消費電力を低減できる、干渉耐性が向上するなどの利点がある。
筐体内信号伝送や機器間信号伝送において注入同期方式を適用することにより、次のような利点が得られる。送信側の送信側局部発振部８３０４は、変調に使用する搬送信号の周波数の安定度の要求仕様を緩めることができる。注入同期する側の受信側局部発振部８４０４は式（Ａ）より明らかなように、送信側の周波数変動に追従できるような低いＱ値であることが必要である。
このことは、タンク回路（インダクタンス成分とキャパシタンス成分）を含む受信側局部発振部８４０４の全体をＣＭＯＳ上に形成する場合に都合がよい。受信側では、受信側局部発振部８４０４はＱ値の低いものでもよいが、この点は送信側の送信側局部発振部８３０４についても同様であり、送信側局部発振部８３０４は周波数安定度が低くてもよく、Ｑ値の低いものでもよい。
ＣＭＯＳは微細化が今後さらに進み、その動作周波数はさらに上昇する。より高帯域で小型の伝送システムを実現するには、高い搬送周波を使うことが望まれる。本例の注入同期方式は、発振周波数安定度についての要求仕様を緩めることができるため、より高い周波数の搬送信号を容易に用いることができる。
高い周波数ではあるが周波数安定度が低くてもよい（換言するとＱ値の低いものでもよい）ということは、高い周波数で安定度も高い搬送信号を実現するために、高い安定度の周波数逓倍回路やキャリア同期のためのＰＬＬ回路などを使用することが不要で、より高い搬送周波数でも、小さな回路規模で簡潔に通信機能を実現し得るようになる。
受信側局部発振部８４０４により送信側で使用した搬送信号に同期した再生搬送信号を取得して周波数混合部８４０２に供給し同期検波を行なうので、周波数混合部８４０２の前段に波長選択用のバンドパスフィルタを設けなくてもよい。受信周波数の選択動作は、事実上、送受信の局部発振回路を完全に同期させる（つまり、注入同期がとれるようにする）制御を行なえばよく、受信周波数の選択が容易である。ミリ波帯であれば注入同期に要する時間も低い周波数比べて短くて済み、受信周波数の選択動作を短時間で済ませることができる。
送受信の局部発振回路が完全に同期するため、送信側の搬送周波数の変動成分が打ち消されるので、位相変調など様々な変調方式が容易に適用できる。たとえば、デジタル変調では、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying ）変調や１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation ）変調などの位相変調が広く知られている。これらの位相変調方式は、ベースバンド信号と搬送波との間で直交変調を行なうものである。直交変調では、入力データをＩ相とＱ相のベースバンド信号にし直交変調を施す、つまりＩ相信号とＱ相信号によりＩ軸とＱ軸の各搬送信号に対して各別に変調を施す。参考文献Ｅに記載のような８ＰＳＫ変調での適用に限らず、ＱＰＳＫや１６ＱＡＭのような直交変調方式でも注入同期を適用可能であり、変調信号を直交化してデータ伝送レートを上げることができる。
注入同期を適用すれば、同期検波との併用により、波長選択用のバンドパスフィルタを受信側で使用しなくても、多チャネル化や全二重の双方向化を行なう場合などのように複数の送受信ペアが同時に独立な伝送をする場合でも干渉の問題の影響を受け難くなる。
［注入信号と発振出力信号との関係］
図５Ａには、注入同期における各信号の位相関係が示されている。ここでは、基本的なものとして、注入信号（ここでは基準搬送信号）の位相が変調に使用した搬送信号の位相と同相である場合で示す。
受信側局部発振部８４０４の動作としては、注入同期モードと増幅器モードの２つを採り得る。注入同期方式を採用する上では、基本的な動作としては、注入同期モードで使用し、特殊なケースで増幅器モードを使用する。特殊なケースは、基準搬送信号を注入信号に使用する場合に、変調に使用した搬送信号と基準搬送信号の位相が異なる（典型的には直交関係にある）場合である。
受信側局部発振部８４０４が自走で発振出力信号Ｖｏを出力しているときに注入同期モードで動作する場合、図示のように、受信した基準搬送信号Ｓinj と注入同期により受信側局部発振部８４０４から出力される発振出力信号Ｖout には位相差がある。周波数混合部８４０２にて直交検波をするにはこの位相差を補正する必要がある。図から分かるように、受信側局部発振部８４０４の出力信号に対して変調信号SIの位相とほぼ一致するように位相振幅調整部８４０６で位相調整を行なう位相シフト分は図中の「θ−φ」である。
換言すると、位相振幅調整部８４０６は、受信側局部発振部８４０４が注入同期モードで動作しているときの出力信号Ｖout の位相を、受信側局部発振部８４０４への注入信号Ｓinj と注入同期したときの出力信号Ｖout との位相差「θ−φ」の分を相殺するように位相シフトすればよい。因みに、受信側局部発振部８４０４への注入信号Ｓinj と受信側局部発振部８４０４の自走出力Ｖｏとの位相差がθであり、注入同期したときの受信側局部発振部８４０４の出力信号Ｖout と受信側局部発振部８４０４の自走出力Ｖｏとの位相差がφである。
＜多チャネル化と注入同期の関係＞
図６は、多チャネル化と注入同期の関係を説明する図である。多チャネル化を図る一手法としては、図２〜図２Ｂで説明したように空間分割多重を適用することも考えられるが、図６（１）に示すように、異なる搬送周波数を異なる通信送受対が用いることが考えられる。つまり周波数分割多重で多チャネル化は実現される。
全二重双方向化も異なる搬送周波数を用いれば容易に実現でき、電子機器の筐体内で複数の半導体チップ（送信側信号生成部１１０と受信側信号生成部２２０の組や送信側信号生成部２１０と受信側信号生成部１２０の組）が独立して通信するような状況も実現できる。
［基本構成と問題点］
たとえば、図６（２）〜（４）に示すように、２つの送受信ペアが同時に独立な伝送をしているときを考える。図中において、Δ１，Δ２，Δ３，Δ４は時間的に変動する周波数成分である。
ここで、図６（２）に示すように、自乗検波方式を適用した場合は、先にも説明したが、周波数多重方式での多チャネル化には受信側の周波数選択のためのＲＦ帯のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）が必要となる。急峻なＲＦ帯のバンドパスフィルタを小型に実現するのは容易ではないし、選択周波数を変更するためには可変バンドパスフィルタが必要となる。自乗検波方式は振幅情報しか取り出せないので変調方式はＡＳＫやＯＯＫなどに限られ、変調信号を直交化してデータ伝送レートを上げると言うことも困難である。
小型化のため受信側にキャリア同期のＰＬＬを持たない場合、たとえば図６（３）に示すように、ＩＦ（Intermediate Frequency：中間周波数）にダウンコンバートして自乗検波することが考えられる。この場合、十分に高いＩＦに周波数変換するブロックを加えることにより、ＲＦ帯のバンドパスフィルタなしに受信する信号を選択できるが、ＩＦ帯への周波数変換を行なう回路やＩＦ帯のバンドパスフィルタなどが必要で、その分回路が複雑になる。送信側における周波数変動成分Δだけでなく、受信側のダウンコンバートにおける時間的に変動する周波数成分（周波数変動成分Δ）の影響も受ける。このため、変調方式は、周波数変動成分Δの影響を無視できるように、振幅情報を取り出すもの（たとえばＡＳＫやＯＯＫなど）に限られる。
これに対して、図６（４）に示すように、注入同期方式を適用すれば、送信側局部発振回路３０４と受信側局部発振部８４０４が完全に同期するため、様々な変調方式が容易に実現できる。キャリア同期のためのＰＬＬも不要で回路規模も小さくて済み、受信周波数の選択も容易になる。加えて、ミリ波帯域の発振回路は低い周波数より時定数の小さいタンク回路を使って実現できるので、注入同期に要する時間も低い周波数比べて短くて済み、高速の伝送に向いている。このように、注入同期方式を適用することで、通常のベースバンド信号によるチップ間の信号に比べて、伝送速度を容易に高速化でき、入出力の端子数を削減することができる。ミリ波の小型アンテナをチップ上に構成することもでき、チップからの信号の取出し方に著しく大きな自由度を与えることもできる。さらに、注入同期によって送信側の周波数変動成分Δが打ち消されるので、位相変調（たとえば直交変調）など様々な変調が可能となる。
周波数分割多重による多チャネル化を実現する場合でも、受信側では、送信側で変調に使用した搬送信号と同期した信号を再生して同期検波により周波数変換を行なうことで、搬送信号の周波数変動Δがあってもその影響（いわゆる干渉の影響）を受けずに伝送信号を復元できる。図６（４）に示すように、周波数変換回路（ダウンコンバータ）の前段に周波数選択フィルタとしてのバンドパスフィルタを入れなくても済む。
ただし、注入同期方式を採用してこのような多チャネル化を採るとき、このままでは、受信側では各チャネル別に注入同期回路を用意しなければならないという難点がある。
なお、受信側が複数系統ある場合に、系統別に注入同期回路を用意しなければならないという事態は、多チャネル化の場合に限らず、送信側が１系統で受信側が複数系統で同時通信を行なう同報通信などの場合にも生じることである。
そこで、本実施形態の無線伝送システム１においては、先ず、注入同期方式を採用する場合において受信側が複数系統ある場合に、系統別に注入同期回路を用意しなくても不都合のないシステムにすることを提案する。
基本的な考え方は、受信側での注入同期回路数の低減を図るために、全系統を注入同期方式を採るのではなく、少なくとも１系統は注入同期方式を採らないようにする。注入同期方式を採らない系統では、各局部発振部８３０４，８４０４で生成された搬送信号に同期した搬送信号を使って変調・復調を行なうようにする。空間分割多重では全系統で同一周波数の搬送信号を使用できるが、周波数分割多重ではそれぞれ異なる周波数の搬送信号を使用しなければならないので、局部発振部８３０４，８４０４で生成された搬送信号に同期した別の周波数の搬送信号を生成し、この生成した搬送信号を使って同期検波することになる。もちろん、空間分割多重でも、周波数分割多重のように異なる周波数の搬送信号を使用することを排除するものではない。以下、具体的に説明する。
＜無線伝送システム：第１実施形態＞
図７は、第１実施形態の無線伝送システムを説明する図である。
第１実施形態の無線伝送システム１Ｂは、受信側が複数系統ある場合に、注入同期は１系統でとり、残りの系統はそれと同期した搬送信号（空間分割多重では極端な場合には同じ周波数でもよい）を使って同期検波で復調を行なう点に特徴がある。特に、後述の第２実施形態との相違点として、送信側が１系統で受信側が複数系統の同報通信への適用事例である。第２実施形態と同様に、変調方式は何でもよい。以下では、ＡＳＫ方式を採用する場合で説明する。
システム構成的には、第１実施形態の無線伝送システム１Ｂは、１つの電子機器の筐体内または複数の電気機器間において、ＣＭＯＳプロセスで形成されている３つの半導体チップ１０３Ｂ，２０３Ｂ_1，２０３Ｂ_2間で、前述の注入同期方式を適用してミリ波帯で信号伝送を行なう例である。端的には、組内に送信側の通信部が１つで受信側の通信部が２つの特殊な２つの通信対が形成されており、１対２で信号伝送を行なうものである。
典型的には、送信側の半導体チップ１０３Ｂと受信側の半導体チップ２０３Ｂ_1で１つ目の通信対が形成され、同じ送信側の半導体チップ１０３Ｂと別の受信側の半導体チップ２０３Ｂ_2で２つ目の通信対が形成され、１つの送信側の半導体チップ１０３Ｂから２つの受信側の半導体チップ２０３Ｂ_1，２０３Ｂ_2に同報（一斉）通信を行なうものである。図では、受信側を２つにしているが、３以上にしてもよい。なお、使用する搬送周波数ｆ２は３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのミリ波帯である。
１つの筐体内での信号伝送の場合は、たとえば、同一基板上に半導体チップ１０３Ｂと半導体チップ２０３Ｂ_1，２０３_2が搭載されているものと考えればよい。あるいは、第１通信装置１００Ｂ側の筐体１９０Ｂと第２通信装置２００Ｂ_1，２００Ｂ_2側の筐体２９０Ｂ_1，２９０Ｂ_2が兼用されているものと考えればよい。第１通信装置１００Ｂを具備する電子機器に対して２つの第２通信装置２００Ｂ_1，２００Ｂ_2を具備する電子機器が載置された機器間での信号伝送の場合は、第１通信装置１００Ｂ側の筐体１９０Ｂと第２通信装置２００Ｂ_1，２００Ｂ_2側の筐体２９０Ｂ_1，２９０Ｂ_2が図中の点線部分を搭載（載置）箇所とすると考えればよい。以下では、受信側の各部を纏めて言うときには参照子_1，_2を割愛して記載することがある。
筐体１９０Ｂ，２９０Ｂは、たとえば、デジタル記録再生装置、地上波テレビ受像機、カメラ、ハードディスク装置、ゲーム機、コンピュータ、無線通信装置などの外装（外観）のケースに対応するものである。
たとえば、無線伝送システム１Ｂにおいては、映画映像やコンピュータ画像などの高速性と大容量性が求められる信号を伝送するべく、搬送周波数ｆ２が３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのミリ波帯の送信信号Ｓout_2 にしてミリ波信号伝送路９_2を伝送させる。
ミリ波信号伝送路９_2は、筐体１９０Ｂ，２９０Ｂの内部の自由空間、その内部に構築された誘電体伝送路や、導波管および／または導波路から構成され、導波路には、スロットラインおよび／またはマイクロストリップラインが含まれる。ミリ波信号伝送路９_2は、ミリ波の送信信号Ｓout_2 が伝送できれば何でもよい。筐体１９０Ｂ，２９０Ｂの内部に充填された樹脂部材などの誘電体物質自体もミリ波信号伝送路９_2を構成する。
ミリ波は容易に遮蔽でき、外部に漏れ難いため、安定度の低い搬送周波数ｆ２の搬送信号を使用することができる。このことは、半導体チップ１０３Ｂ，２０３Ｂ_1間や半導体チップ１０３Ｂ，２０３Ｂ_2間の伝搬チャネルの設計の自由度を増すことにも繋がる。たとえば、半導体チップ１０３Ｂ，２０３Ｂを封止する封止部材（パッケージ）構造と伝搬チャネルを併せて誘電体素材を使用して設計することで、自由空間でのミリ波信号伝送に比べて、より信頼性の高い良好な信号伝送を行なえる。
たとえば、筐体１９０Ｂ，２９０Ｂの内部は自由空間とすることで、アンテナ１３６Ｂ，２３６Ｂ間に自由空間伝送路が構成されるようにしてもよいし、その内部全体を樹脂部材などの誘電体素材で充填してもよい。これらの場合、筐体１９０Ｂ，２９０Ｂは、ミリ波帯の送信信号Ｓout_2 が外部に漏れ出ないように、たとえば、外部六面が金属板で囲まれたシールドケースの他に、その内部に樹脂部材でコーティングされたケースのようなものにするのが望ましい。筐体１９０Ｂ，２９０Ｂは、また、外部六面が樹脂部材で囲まれたケースの他に、その内部に金属部材でシールドされたケースのようなものとしてもよい。何れも、注入同期方式を適用しない場合よりも注入同期方式を適用する場合の方が送信振幅を大きくする傾向があるので、その点を勘案したシールド対策をしておくのがよい。
好ましくは、筐体１９０Ｂ，２９０Ｂ_の内部を自由空間としつつアンテナ１３６Ｂ，２３６Ｂ_1間やアンテナ１３６Ｂ，２３６Ｂ_2間を、誘電体伝送路、中空導波路、導波管構造などにして、ミリ波信号を伝送路中に閉じ込めつつミリ波信号を伝送させる構造を持つミリ波閉じ込め構造（導波路構造）にする。ミリ波閉じ込め構造にすれば、筐体１９０Ｂ，２９０Ｂでの反射の影響を受けることがなく、アンテナ１３６Ｂ，２３６Ｂ_1間やアンテナ１３６Ｂ，２３６Ｂ_2間でミリ波帯の信号を確実に伝送できる。加えて、アンテナ１３６Ｂから放出したミリ波信号（送信信号Ｓout_2 ）をミリ波信号伝送路９_2に閉じ込めてアンテナ２３６Ｂ側に伝送できるので、無駄を少なくできる（無くすことができる）ため送信電力を抑えることができる。注入同期方式を適用する場合でも、送信電力を極めて小さくできるため、外部に電磁誘導障害（ＥＭＩ）を与えないので、筐体１９０Ｂ，２９０Ｂは、金属のシールド構造を省略してもよくなる。
ミリ波用のアンテナ１３６Ｂ，２３６Ｂは、波長が短いので、超小型のアンテナ素子を半導体チップ１０３Ｂ，２０３Ｂ上に構成することが可能となる。アンテナ１３６Ｂ，２３６Ｂが小型化できるので、アンテナ１３６Ｂからの送信信号Ｓout_2 の放射のし方やアンテナ２３６Ｂからの受信信号Ｓin_2の取り出し方にも、著しく大きな自由度を与えることができる。
送信側の半導体チップ１０３Ｂと受信側の半導体チップ２０３Ｂ（の内の１つ）の何れも、従来方式のような外部のタンク回路を用いることなく、前述のようにタンク回路を含む送信側局部発振部８３０４や受信側局部発振部８４０４の全体が同一チップ上に形成されているものとする。
たとえば、半導体チップ１０３Ｂは、変調機能部８３００（周波数混合部８３０２、送信側局部発振部８３０４）と増幅部８１１７を備え、増幅部８１１７は伝送路結合部１０８の一部をなすアンテナ１３６Ｂと接続されている。送信側の半導体チップ１０３Ｂは、たとえば、送信側局部発振部８３０４で生成された搬送周波数ｆ２の搬送信号を伝送対象信号ＳIN_2に基づきＡＳＫ方式で変調することでミリ波の送信信号Ｓout_2 に周波数変換する。送信信号Ｓout_2 はアンテナ１３６Ｂを介してミリ波信号伝送路９_2に供給され、受信側の２つのアンテナ２３６Ｂ_1，２３６Ｂ_2に到達する。
複数ある受信側の半導体チップ２０３Ｂは、その中の１つのみ（図では半導体チップ２０３Ｂ_1）が注入同期に対応した構成を持っているが、残りの全て（図では半導体チップ２０３Ｂ_2）は、注入同期に対応していない。この残りの全て（図では半導体チップ２０３Ｂ_2）は、注入同期に対応した１つの半導体チップ２０３Ｂ_1から再生搬送信号を受け取り、この再生搬送信号を元に同期検波する。
すなわち、半導体チップ２０３Ｂ_1は、増幅部８２２４と復調機能部８４００（周波数混合部８４０２、受信側局部発振部８４０４）と低域通過フィルタ８４１２を備え、増幅部８２２４は伝送路結合部２０８の一部をなすアンテナ２３６Ｂ_1と接続されている。半導体チップ２０３Ｂ_1は、送信側の半導体チップ１０３Ｂから送られてきたミリ波信号（送信信号Ｓout_2 ＝受信信号Ｓin_2）を受信側局部発振部８４０４への注入信号として使用し、それに基づく再生搬送信号を受信側局部発振部８４０４が取得する。周波数混合部８４０２は、その再生搬送信号を使って受信信号Ｓin_2を復調する。復調された信号を低域通過フィルタ８４１２に通すことで、伝送対象信号ＳIN_2と対応する伝送対象信号ＳOUT_2 が復元される。つまり、半導体チップ１０３Ｂ，２０３Ｂ_1は、アンテナ１３６Ｂ，２３６Ｂ_1間のミリ波信号伝送路９_2を介してミリ波帯で信号伝送を行なう。
一方、半導体チップ２０３Ｂ_2は、半導体チップ２０３Ｂ_1において注入同期方式で再生された再生搬送信号を受け取り、周波数混合部８４０２は、その再生搬送信号を使って受信信号Ｓin_2を復調する。復調された信号を低域通過フィルタ８４１２に通すことで、伝送対象信号ＳIN_2と対応する伝送対象信号ＳOUT_2 が復元される。
筐体１９０Ｂ内の半導体チップ１０３Ｂと筐体２９０Ｂ内の半導体チップ２０３Ｂは、配設位置が特定（典型的には固定）されたものとなるので、両者の位置関係や両者間の伝送チャネルの環境条件（たとえば反射条件など）を予め特定できる。よって、送信側と受信側の間の伝搬チャネルの設計が容易である。また、送信側と受信側を封止する封止構造と伝搬チャネルを併せて誘電体素材を使って設計すれば、自由空間伝送よりも信頼性の高い良好な伝送が可能になる。
伝搬チャネルの環境が頻繁に変化するというようなことはなく、注入同期制御部８４４０による注入同期がとれるようにするための制御も一般の無線通信のように動的にアダプティブに頻繁に行なう必要がなくなる。そのため、制御によるオーバーヘッドを一般の無線通信に比べて小さくすることができる。このことは、高速・大容量の信号伝送を行なう伝送無線伝送システム１Ｂを、小型、低消費電力で実現することに寄与する。
また、製造時や設計時に無線伝送環境を校正し、個体のばらつきなどを把握すれば、そのデータを参照して注入同期がとれるように注入同期制御部８４４０が各種の設定を行なえる。注入同期状態の判定とそれを受けての各種の設定値の変更を繰り返すと言うことが不要になり、注入同期がとれるようにするための各種の設定が簡単になる。
第１実施形態では、送信側が１系統で受信側が複数系統のシステム構成の例として、送信側の半導体チップ１０３Ｂと受信側の半導体チップ２０３Ｂ_1，２０３Ｂ_2間で、１対２の伝送チャネルを構成するミリ波信号伝送路９_2により同報通信が実現される。この際、１系統で同期が取れれば全系統で同期がとれるので、注入同期で取得された再生搬送信号を元にして各系統で同期検波を行なうことで、受信信号を復調できる。受信側において、注入同期に対応するのは１系統で済み、注入同期回路を各別に用意しなくて済み、システム構成をコンパクトにできる利点がある。
なお、他のチップ（図の例では半導体チップ２０３Ｂ_2側）へ再生搬送信号を渡すことになるので、その配線Ｌ２の長さによっては位相遅延の影響が心配される。よって、配線Ｌ２の線長はできるだけ短くするか、注入同期用の受信側局部発振部８４０４と各チップの周波数混合部８４０２間の各配線Ｌ１，Ｌ２の線長を等しくすることで対処することが好ましい。また、位相遅延が問題となる場合に、位相調整を行なう仕組みを追加することが考えられる。これらの点は、後述する他の実施形態でも同様である。
＜無線伝送システム：第２実施形態＞
図８は、第２実施形態の無線伝送システムを示す図である。第２実施形態の無線伝送システム１Ｃは、送信側および受信側がともに複数系統ある場合に、注入同期は１系統でとり、送信側・受信側ともに、残りの系統は各局部発振部８３０４，８４０４で生成された搬送信号と同期した搬送信号を使って変調・復調を行なう点に特徴がある。特に、第１実施形態との相違点として、送信側も複数系統である多チャネル化への適用事例であり、後述の第３実施形態との相違点として、周波数分割多重ではなく、空間分割多重を適用して多チャネル化を図るものである。第１実施形態と同様に、変調方式は何でもよい。以下では、ＡＳＫ方式を採用する場合で説明する。
送信側にはＮ組（Ｎは２以上の正の整数）の送信部を配置し、受信側にはＭ組（Ｍは２以上の正の整数）の受信部を配置し、送信部と受信部の組で同一の搬送周波数を用いて伝送する構成である。同一周波数を使って多重伝送を行なうため図２Ｂ〜図２Ａにて説明した空間分割多重を適用する。図では、半導体チップ１０３Ａと半導体チップ２０３Ａの間で１対１の信号伝送を行なう組と、半導体チップ１０３Ｂと半導体チップ２０３Ｂ_1，２０３Ｂ_2の間で１対２の信号伝送を行なう組（第２実施形態の構成）が存在している。
１つの筐体内での信号伝送の場合は、たとえば、同一基板上に半導体チップ１０３Ａ，１０３Ｂと半導体チップ２０３Ａ，２０３Ｂ_1，２０３Ｂ_2が搭載されているものと考えればよい。機器間での信号伝送の場合は、たとえば、第１通信装置１００Ｃ側の筐体１９０Ｃと第２通信装置２００Ｃ側の筐体２９０Ｃが図中の点線部分を搭載（載置）箇所として、半導体チップ１０３Ａ，１０３Ｂが収容された第１通信装置１００Ｃを具備する電子機器に対して半導体チップ２０３Ａ，２０３Ｂ_1，２０３_2が収容された第２通信装置２００Ｃを具備する電子機器が載置されると考えればよい。
送受信間のアンテナは、１対１の信号伝送を行なう組の部分がミリ波信号伝送路９_1で第１の通信チャネルが形成され、１対２の信号伝送を行なう組の部分である第１実施形態の構成を採用する部分がミリ波信号伝送路９_2で第２の通信チャネルが形成される。空間分割多重を適用するので、図２Ａにて説明したように、ミリ波信号伝送路９_1，９_2間での信号干渉レベルが許容範囲となる程度に他の組とのアンテナ間距離が確保されているものとする。
半導体チップ１０３Ａ，２０３Ａ間では、搬送周波数ｆ２を用いて、ミリ波信号伝送路９_1を介してミリ波帯で信号伝送が行なわれる。第１実施形態の構成が採用される部分では、搬送周波数ｆ２を用いて、半導体チップ１０３Ｂと半導体チップ２０３Ｂ_1，２０３Ｂ_2間でミリ波信号伝送路９_2を介してミリ波帯で同報通信が行なわれる。つまり、第２実施形態では、１対１および１対２の伝送システムが混在する。このとき、各通信チャネルでは同じ搬送周波数ｆ２を設定するとともに空間分割多重を適用することで干渉の影響を受けることなくそれぞれの信号伝送が実現される。
ここで、両方の組で同一周波数ｆ２の搬送信号を使用するため、複数ある送信側の半導体チップ１０３は、その中の１つのみ（図では半導体チップ１０３Ｂ）が搬送信号生成に対応した構成を持っているが、残りの全て（図では半導体チップ１０３Ａ）は、搬送信号生成に対応していない。この残りの全て（図では半導体チップ１０３Ａ）は、搬送信号生成に対応した半導体チップ１０３Ｂから搬送信号を受け取り、この搬送信号を元に周波数変換（アップコンバート）を行なう。
また、複数ある受信側の半導体チップ２０３は、その中の１つのみ（図では半導体チップ２０３Ｂ_1）が注入同期に対応した構成を持っているが、残りの全て（図では半導体チップ２０３Ａ，２０３Ｂ_2）は、注入同期に対応していない。この残りの全て（図では半導体チップ２０３Ａ，２０３Ｂ_2）は、注入同期に対応した１つの半導体チップ２０３Ｂ_1から再生搬送信号を受け取り、この再生搬送信号を元に同期検波する。
第２実施形態では、送信側と受信側がともに複数系統のシステム構成の場合に、第１実施形態と同様に、受信側において注入同期に対応するのは１系統で済み、注入同期回路を各別に用意しなくて済み、システム構成をコンパクトにできる利点がある。各組で同一周波数を使うので、送信側も搬送信号生成に対応するのは１系統で済み、送信側局部発振部８３０４を各別に用意しなくて済み、システム構成をコンパクトにできる利点がある。
＜無線伝送システム：第３実施形態＞
図９〜図９Ｃは、第３実施形態の無線伝送システムを示す図である。第３実施形態の無線伝送システム１Ｄは、送信側および受信側がともに複数系統ある場合に、注入同期は１系統でとり、送信側・受信側ともに、残りの系統は各局部発振部８３０４，８４０４で生成された搬送信号と同期した搬送信号を使って変調・復調を行なう点に特徴がある。特に、第２実施形態との相違点として、空間分割多重ではなく、周波数分割多重を適用して多チャネル化を図るものである。第１実施形態と同様に、変調方式は何でもよい。以下では、ＡＳＫ方式を採用する場合で説明する。
因みに、図９に示す第１例は、送信側および受信側の何れもが各別のアンテナ（や増幅部）を使用する場合であって、搬送周波数ｆ２に対する搬送周波数ｆ１の関係が整数倍の場合である。図９Ａに示す第２例は、送信側および受信側の何れもが各別のアンテナ（や増幅部）を使用する場合であって、搬送周波数ｆ２に対する搬送周波数ｆ１の関係が整数倍以外の場合である。図９Ｂに示す第３例は、送信側および受信側の何れもが共通のアンテナ（や増幅部）を使用する場合である。図９Ｃに示す第４例は、送信側および受信側の何れもが１チップで、その中に複数の送信側信号生成部１１０や受信側信号生成部２２０があり、それぞれアンテナが別の場合である。
基本的なシステム構成は第２実施形態と同じであるが、周波数分割多重を適用するための変更が加わっている。すなわち、送信側にはＮ組（Ｎは２以上の正の整数）の送信部を配置し、受信側にはＭ組（Ｍは２以上の正の整数）の受信部を配置し、送信部と受信部の組で各別の搬送周波数ｆ１，ｆ２を用いて伝送する構成である。周波数が異なる搬送信号を使って多重伝送を行なうため図１Ａにて説明した周波数分割多重を適用する。図では、半導体チップ１０３Ａと半導体チップ２０３Ａの間で１対１の信号伝送を行なう組と、半導体チップ１０３Ｂと半導体チップ２０３Ｂ_1，２０３Ｂ_2の間で１対２の信号伝送を行なう組（第１実施形態の構成）が存在している。
第３実施形態において、１対１の信号伝送を行なう組（１０３Ａ，２０３Ａ）で使用する搬送周波数ｆ１は３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのミリ波帯であり、１対２の信号伝送を行なう第１実施形態の構成を採用する組（１０３Ｂ，２０３Ｂ_1，２０３Ｂ_2）で使用する搬送周波数ｆ２も３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのミリ波帯である。ただし、各搬送周波数ｆ１，ｆ２は、各変調信号が干渉しない程度に離れているものとする。以下、第１・第２実施形態との相違点について説明する。
各組でそれぞれ異なる周波数ｆ１，ｆ２ではあるが同期した搬送信号を使用するため、複数ある送信側の半導体チップ１０３は、その中の１つのみ（図では半導体チップ１０３Ｂ）が搬送信号生成に対応した構成を持っているが、残りの全て（図では半導体チップ１０３Ａ）は、搬送信号生成に対応していない。この残りの全て（図では半導体チップ１０３Ａ）は、副搬送信号生成部８６０２を備えており、搬送信号生成に対応した半導体チップ１０３Ｂから搬送信号を受け取り、この搬送信号を元に副搬送信号生成部８６０２にて同期した別の周波数（この例ではｆ１）の搬送信号を生成してから周波数変換（アップコンバート）を行なう。
搬送周波数ｆ２に対する搬送周波数ｆ１の関係は、第１例のようにｍ倍（ｍは２以上の正の整数）でもよいし、第２例のように、１／ｎ倍（ｎは２以上の正の整数）、ｍ／ｎ倍（ｍ，ｎは２以上の正の整数でｍ≠ｎ）でもよい。
ｍ倍（つまり整数倍）やｍ／ｎ倍（任意倍数）の場合には、副搬送信号生成部８６０２はＰＬＬ回路などを利用した周波数逓倍回路を使用すればよい。１／ｍ倍（つまり整数分の１倍）の場合には、副搬送信号生成部８６０２は分周回路を使用すればよい。
また、複数ある受信側の半導体チップ２０３は、その中の１つのみ（図では半導体チップ２０３Ｂ_1）が注入同期に対応した構成を持っているが、残りの全て（図では半導体チップ２０３Ａ，２０３Ｂ_2）は、注入同期に対応していない。この残りの全て（図では半導体チップ２０３Ａ，２０３Ｂ_2）は、注入同期に対応した１つの半導体チップ２０３Ｂ_1から再生搬送信号を受け取り、この再生搬送信号を元に同期検波する。
ここで、周波数ｆ２を使用する側の半導体チップ２０３Ｂ_2は第２実施形態と同様であるが、周波数ｆ１を使用する側の半導体チップ２０３Ａは、副搬送信号生成部８６１２を備えており、注入同期に対応した半導体チップ２０３Ｂ_1から再生搬送信号を受け取り、この再生搬送信号を元に副搬送信号生成部８６１２にて同期した別の周波数（この例ではｆ１）の再生搬送信号を生成してから周波数変換（ダウンコンバート）を行なう。
搬送周波数ｆ２に対する搬送周波数ｆ１の関係がｍ倍やｍ／ｎ倍の場合には、副搬送信号生成部８６１２はＰＬＬ回路などを利用した周波数逓倍回路を使用すればよい。１／ｍ倍の場合には、副搬送信号生成部８６１２は分周回路を使用すればよい。
送信側・受信側の何れにおいても、周波数逓倍回路と分周回路を比べた場合、一般的には分周回路の方が回路構成がコンパクトになる。したがって、他の組の全てが分周回路で対応できるようにするのが最もシステム構成がコンパクトになると考えられる。この場合、注入同期に対応する組では、各組で使用する搬送周波数の中の最大周波数を使用することになる。
因みに、搬送周波数ｆ２に対する搬送周波数ｆ１の関係がｍ倍（整数倍）でないときは、受信側局部発振部８４０４で生成される再生搬送信号の位相が一意にならない問題（位相不確定性と称する）が現れる。この位相不確定性に対する対策のために、搬送周波数ｆ２に対する搬送周波数ｆ１の関係がｍ倍（整数倍）でないときは、図９Ａに示す第２例のように、受信側には位相補正部８６３０を設ける。この位相補正部８６３０の詳細については、後の実施形態で説明する。
第１例や第２例では、送受信間のアンテナは、単一のミリ波信号伝送路９_3で結合される。機能的には、１対１の信号伝送を行なう部分がミリ波信号伝送路９_1で第１の通信チャネルが形成され、第１実施形態の構成を採用する部分がミリ波信号伝送路９_2で第２の通信チャネルが形成される。単一のミリ波信号伝送路９_3であるから、たとえばミリ波信号伝送路９_1の搬送周波数ｆ１の電波がミリ波信号伝送路９_2側へ伝達され得るし、ミリ波信号伝送路９_2の搬送周波数ｆ２の電波がミリ波信号伝送路９_1側へ伝達され得る。
１対１の信号伝送を行なう部分では、搬送周波数ｆ１を用いて、半導体チップ１０３Ａ，２０３Ａ間でミリ波信号伝送路９_1を介してミリ波帯で信号伝送が行なわれる。第１実施形態の構成が採用される部分では、搬送周波数ｆ２（≠ｆ１）を用いて、半導体チップ１０３Ｂと半導体チップ２０３Ｂ_1，２０３Ｂ_2間でミリ波信号伝送路９_2を介してミリ波帯で同報通信が行なわれる。つまり、１対１および１対２の伝送システムが混在する。このとき、通信チャネルごとに異なった搬送周波数ｆ１，ｆ２を設定することで干渉の影響を受けることなくそれぞれの信号伝送が実現される。
たとえば、図９，図９Ａ中に点線で示すように、半導体チップ２０３Ｂ_1が搬送周波数ｆ２の送信信号Ｓout_2 （＝受信信号Ｓin_2）を受信して注入同期しているときに、搬送周波数ｆ１の送信信号Ｓout_1 も到来したとする。この場合、半導体チップ２０３Ｂ_1は搬送周波数ｆ１に注入同期することはなく、再生搬送信号を使って同期検波し低域通過フィルタ８４１２を通すことで、搬送周波数ｆ１の送信信号Ｓout_1 を半導体チップ２０３Ｂ_1で復調処理したとしても、伝送対象信号ＳIN_1の成分が復元されることはない。つまり、半導体チップ２０３Ｂ_1が搬送周波数ｆ２に注入同期しているときに搬送周波数ｆ１の変調信号を受信しても、搬送周波数ｆ１の成分の干渉の影響を受けることはない。
また、図９，図９Ａ中に点線で示すように、半導体チップ２０３Ａが搬送周波数ｆ１の送信信号Ｓout_1 （＝受信信号Ｓin_1）を受信して同期検波しているときに、搬送周波数ｆ２の送信信号Ｓout_2 も到来したとする。この場合、半導体チップ２０３Ａは搬送周波数ｆ２についても同期検波し得るが低域通過フィルタ８４１２を通すことでその成分がカットされ伝送対象信号ＳIN_2の成分が復元されることはない。つまり、半導体チップ２０３Ａが搬送周波数ｆ２の変調信号を受信しても、搬送周波数ｆ２の成分の干渉の影響を受けることはない。
図９Ｂに示す第３例においては、一方（送信側）の半導体チップ１０３にはＮ組の送信側信号生成部１１０が収容され、他方（受信側）の半導体チップ２０３にはＭ組の受信側信号生成部２２０が収容され、各送信側信号生成部１１０から各受信側信号生成部２２０に同一方向に、周波数分割多重を適用して同時の信号伝送を可能にする形態である。送信部と受信部は前述のように、１系統のみ（図の例では送信側信号生成部１１０_2と受信側信号生成部２２０_2）が注入同期方式を適用するものとする。
なお、送信側の各送信側信号生成部１１０は同一チップに収容された１チップ構成であることが好ましいが、このことは必須でない。同様に、受信側の各受信側信号生成部２２０は同一チップに収容された１チップ構成であることが好ましいが、このことは必須でない。ただし、搬送周波数ｆ２の搬送信号用の配線長を考えた場合、送信側、受信側の何れも、１チップ構成であることが好ましい。
送信側信号生成部１１０_1は、図示しないが副搬送信号生成部８６０２を備え、送信側信号生成部１１０_2からの周波数ｆ２の搬送信号を元に副搬送信号生成部８６０２にて周波数ｆ１の搬送信号を生成する。
各送信側信号生成部１１０_1，１１０_2で生成された搬送周波数ｆ１，ｆ２のミリ波信号は多重化処理部１１３の一例である結合器で１系統に纏められ、伝送路結合部１０８のアンテナ１３６を介してミリ波信号伝送路９を伝送する。受信側のアンテナ２３６は、ミリ波信号伝送路９を伝送してきたミリ波信号を受信し単一化処理部２２８の一例である分配器で３系統に分離し、各受信側信号生成部２２０_1，２２０_2，２２０_3に供給する。
受信側信号生成部２２０_2は送信側信号生成部１１０_2が変調に使用した搬送周波数ｆ２の搬送信号に注入同期した再生搬送信号を生成し受信した搬送周波数ｆ２のミリ波信号を復調する。受信側信号生成部２２０_1は、図示しないが副搬送信号生成部８６１２を備え、受信側信号生成部２２０_2からの周波数ｆ２の再生搬送信号を元に副搬送信号生成部８６１２にて周波数ｆ１の搬送信号を生成して同期検波を行なう。受信側信号生成部２２０_3は、受信側信号生成部２２０_2からの周波数ｆ２の再生搬送信号に基づき同期検波を行なう。
第３例では、このような仕組みにより、第１例や第２例と同様に、２組の搬送周波数ｆ１，ｆ２を用いて、同一方向にそれぞれ異なる信号を伝送する周波数分割多重伝送を干渉問題を起すことなく実現できる。
図９Ｃに示す第４例においては、一方（送信側）の半導体チップ１０３にはＮ組の送信側信号生成部１１０が収容され、他方（受信側）の半導体チップ２０３にはＭ組の受信側信号生成部２２０が収容され、各送信側信号生成部１１０から各受信側信号生成部２２０に同一方向に、周波数分割多重を適用して同時の信号伝送を可能にする形態である。この点においては、第３例と共通する。
第３例との相違点は、各送受信回路が各別のアンテナを使用する点である。具体的には、半導体チップ１０３は多重化処理部１１３を備えておらず、各送信側信号生成部１１０_1，１１０_2には各別にアンテナ１３６_1，１３６_2が接続されている。また、半導体チップ２０３は単一化処理部２２８を備えておらず、各受信側信号生成部２２０_1，２２０_2，２２０_3には各別にアンテナ２３６_1，２３６_2，２３６_3が接続されている。
第３例と第４例は、各送受信回路が各別のアンテナを使用するか否かでの相違があるが、周波数分割多重伝送を適用していることについての動作には相違がない。ただし、第３例では、損失の少ない性能のよいミリ波帯の多重化処理部１１３や単一化処理部２２８が要求されるので、その必要のない第４例の方がより現実的と言える。
第３実施形態では、送信側と受信側がともに複数系統のシステム構成の場合に、第１・第２実施形態と同様に、受信側において注入同期に対応するのは１系統で済み、注入同期回路を各別に用意しなくて済み、システム構成をコンパクトにできる利点がある。ただし、各組で異なる周波数を使うので、送信側および受信側の何れもが、注入同期に使用する搬送周波数とは異なる周波数の搬送信号を生成するための構成（副搬送信号生成部８６０２，８６１２）が必要になる。
［周波数関係がｍ／ｎについて］
図１０は、第３実施形態（第２例）の無線伝送システム１Ｄにおいて、周波数関係をｍ／ｎにすることの効果を説明する図である。
周波数多重で多重伝送をする際に、各チャネルの周波数関係をｍ倍（整数倍）や１／ｎ倍（整数分の１倍）にすると、図１Ａにて示した周波数多重の説明から理解されるように、ミリ波信号伝送路９の全体の使用帯域をかなり広くする必要がある。自由空間伝送路９Ｂであればこの要求に応え得るが、誘電体伝送路９Ａのような帯域幅が限られた伝送路では問題となる。
これに対して、１チャネル当たり伝送レートを下げた上に、周波数関係をｍ／ｎにして搬送周波数を近付けることで、全体の使用帯域を狭めることができる。これによって、誘電体伝送路９Ａのような帯域幅が限られた伝送路でも複数チャネルを伝送することができるようになる。
＜第１〜第３実施形態の変形例＞
図１１は、第１〜第３実施形態に対する変形例を説明する図である。この変形例は、多重伝送時に、「受信側の系統別には注入同期回路を用意しないが、注入同期回路は１系統ではなく複数系統ある」点に特徴がある。
第２・第３実施形態では、多チャネル化（多重伝送）の適用例として同一方向への複数系統の信号伝送の例を示したが、多チャネル化（多重伝送）は、同一方向への信号伝送に限らず、逆方向への信号伝送のものでもよい。そして、その場合に、通信機器に、送信部や受信部が複数配置される場合には、前述の第２・第３実施形態の仕組みを同様に適用してよい。
たとえば、図示しないが、１対の双方向通信用の半導体チップ内にそれぞれ同数の送信部と受信部を配置し、送信部と受信部の組で各別の搬送周波数を用いて、全二重の双方向通信を行なう構成とすることが考えられる。そして、全二重の双方向通信を行なう半導体チップが複数組存在する場合には、受信側において注入同期に対応するのは１系統のみとする前述の第２・第３実施形態の仕組みを同様に適用してよい。１系統で同期が取れれば全系統で同期がとれるので、注入同期で取得された再生搬送信号を元にして各系統で同期検波を行なうことで、受信信号を復調できる。
また、第１〜第３実施形態では、受信側が複数系統ある場合に、１系統のみが注入同期に対応し、残りの全ては、１系統の注入同期で取得された再生搬送信号を元にして各系統で同期検波を行なうようにしていたが、このことは必須でない。要するに、受信側の系統数よりも注入同期回路を用意する系統数の方が少なければよく、注入同期回路が用意されていない系統に関しては、注入同期で取得された再生搬送信号を元にして同期検波を行なうように構成すればよい。つまり、受信側の系統数Ｐ、注入同期回路を用意する系統数Ｑとしたとき、Ｐ＞Ｑの関係を満たすシステム構成にし、「Ｐ−Ｑ」の系統分に関しては注入同期で取得された再生搬送信号を元にして同期検波を行なえばよい。この場合でも、「注入同期方式を採用する場合において受信側が複数系統ある場合に、系統別には注入同期回路を用意しない」というシステムになっている。
たとえば、図１１に示した構成では、６チャネルについて、３チャネルずつに分けて、第１〜第３のチャネル（参照子_1〜_3の系統）では１系統のみ（参照子_1の系統）が注入同期に対応し、第４〜第６のチャネル（参照子_4〜_6の系統）では１系統のみ（参照子_4の系統）が注入同期に対応するようにしている。
この例では、好ましくは、送信側の第１〜第３のチャネルの送信側信号生成部１１０は同一チップに収容された１チップ構成であるとともに、第４〜第６のチャネルの送信側信号生成部１１０は同一チップに収容された１チップ構成であることが好ましい。対応する受信側についても、第１〜第３のチャネルの受信側信号生成部２２０は同一チップに収容された１チップ構成であるとともに、第４〜第６のチャネルの受信側信号生成部２２０は同一チップに収容された１チップ構成であることが好ましい。もちろん、これらのことは必須でない。
注入同期回路を持つ系統数を総チャネル数（系統数）よりも少なくすることでシステム構成をコンパクトにすると言う点では、注入同期回路を持つのは１系統のみとする構成が最適である。しかしながら、他の系統で注入同期で取得された再生搬送信号を元にして同期検波を行なうための再生搬送信号用の配線長を加味したときには、レイアウト的に、注入同期回路を持つのは１系統のみとする構成が必ずしも適正とは言えないこともある。このようなケースでは、図１１に示した構成が効果的である。
＜振幅変調信号と他の変調信号との関係＞
図１２〜図１２Ｃは、振幅変調信号と他の変調信号との関係を説明する図である。ここで、図１２は、ＡＳＫ方式において、搬送信号と基準搬送信号が同一周波数で同一位相の場合の振幅変調信号を説明する図である。図１２Ａ〜図１２Ｂは、ＡＳＫ方式とＰＳＫ方式の送信電力の関係を説明する図である。図１２Ｃは、多重伝送を行なう場合における送信電力低減を図る本実施形態の基本的な仕組みを示す図である。
［振幅変調信号ついて］
ＡＳＫ方式では、伝送対象信号で搬送信号の振幅を変調する。Ｉ軸とＱ軸で表わされる位相平面上で、Ｉ相信号とＱ相信号の内の何れか一方を使用し、変調信号の信号振幅を０〜＋Ｆの範囲で与えるものと考えればよい。０，＋Ｆの２値で変調する場合が最も単純で、変調度が１００％の場合はＯＯＫとなる。「Ｆ」は正規化することで「１」と考えられ、２値のＡＳＫが実現される。
ここで、変調に使用した搬送信号と同じ周波数で同じ位相の信号を基準搬送信号として使用する場合を考える。たとえば、図１２（１）に示すように、Ｉ軸に情報を載せて伝送しようとするとき、基準搬送信号も同相（Ｉ軸）にする。
ところで、変調に使用した搬送信号と基準搬送信号の位相を同相とする場合、たとえば次のような手法を採り得る。
図１２（２）に示す第１例は、図４（１）に示す基本構成１を適用する手法の一例である。周波数混合部８３０２には伝送対象信号ａ（ｔ）と搬送信号ｃ（ｔ）＝ｃｏｓωが供給される。周波数混合部８３０２としては平衡変調回路や二重平衡変調回路を使用して搬送波抑圧の振幅変調を行なうことで、ｄ（ｔ）＝ａ（ｔ）ｃｏｓωｔを生成し信号合成部８３０８に供給する。伝送対象信号ａ（ｔ）は０，＋１の２値とする。基準搬送信号処理部８３０６は送信側局部発振部８３０４から出力された搬送信号ｃ（ｔ）＝ｃｏｓωｔの振幅をＣｏ（０〜１の範囲内）にして基準搬送信号ｅ（ｔ）＝Ｃｏｃｏｓωｔとして信号合成部８３０８に供給する。信号合成部８３０８はｄ（ｔ）＋ｅ（ｔ）なる信号合成を行なうことで送信信号ｆ（ｔ）を生成する。Ｃｏ＝０のときが１００％変調時と等価である。
図１２（３）に示す第２例と図１２（４）に示す第３例は、図４（３）に示す基本構成３を適用する手法の一例である。周波数混合部８３０２としては搬送波抑圧が適用されない回路構成を使用し、伝送対象信号ｂ（ｔ）に直流成分ｂ０を加えた信号ｇ（ｔ）で振幅変調を行なうことでｈ（ｔ）＝ｇ（ｔ）ｃｏｓωｔを生成する。伝送対象信号ｂ（ｔ）は−１，＋１の２値とする。
変調度（変調率）に関しては、搬送信号の振幅Ｖｃ、伝送対象信号の振幅Ｖｓとしたときの値Ｍａ＝Ｖｓ／Ｖｃで扱う考え方と、振幅変調した結果（振幅変調波）における最大振幅ｘ、最小振幅ｙとしたときの値Ｍ＝（ｘ−ｙ）／（ｘ＋ｙ）で扱う考え方がある。本明細書では前者を採用し、伝送対象信号ｂ（ｔ）の振幅Ｂが変調度（変調率）に対応するものとする。
ここで、図１２（３）に示す第２例は、直流成分ｂ０を一定（＝１）にして、変調度Ｂを０〜１の範囲内で制御することで基準搬送信号の振幅（ｂ（ｔ）＝−１の期間の振幅）を調整する。増幅部８１１７による増幅率は１倍であるとする。
図１２（４）に示す第３例は、図１２（３）に示す第２例における５０％変調時の状態に対して、増幅部８１１７により増幅率を調整することで、１００％変調時と同じ信号品質にする場合を示している。第２例において、ｂ（ｔ）＝−１の期間の振幅とｂ（ｔ）＝＋１の期間の振幅との差が変調情報であり、１００％変調時では２．０であるのに対して、５０％変調時では１．０であり、このままでは５０％変調時の信号品質が１００％変調時よりも低下する。５０％変調時の信号品質を１００％変調時と同等にするには、増幅部８１１７により増幅率を２倍にすればよい。この場合、ｂ（ｔ）＝−１の期間の振幅は１．０、ｂ（ｔ）＝＋１の期間の振幅は３．０となる。
なお、図１２（４）に示す第３例の波形状態は、第２例（あるいは第３例）において、増幅部８１１７での増幅率を１倍とする場合でも、変調度Ｂを「１」にし、直流成分ｂ０を１〜２の範囲内で制御する（この場合は「２」にする）ことで基準搬送信号の振幅（ｂ（ｔ）＝−１の期間の振幅）を調整するようにしても生成できる。この態様は、前記の変調度の扱い方に従うと、変調度が１００％であると見ることもできる。
第１例〜第３例の何れの場合も、Ｉ軸だけに情報を載せて伝送しようとするときに基準搬送信号も同相（Ｉ軸）にしている例であり、この場合、図１２（５）から分かるように、受信側で直流オフセット成分が発生してしまう。
たとえば、Ｉ軸を実数成分、Ｑ軸を虚数成分として、第１例において伝送対象信号ａ（ｔ）の振幅を０，＋１とすると、受信信号点はＩ軸上の０，＋１にくる。基準搬送波もＩ軸上に載せると、信号点は「０＋Ｃｏ」と「＋１＋Ｃｏ」になり、＋Ｃｏ分の直流成分が載る結果となる。
第２例や第３例において伝送対象信号ｂ（ｔ）を−１，＋１とすると、受信信号点はＩ軸上の−１，＋１にくる。基準搬送波もＩ軸上に載せると、信号点は「−１＋Ｃｏ」と「＋１＋Ｃｏ」になり、＋Ｃｏ分の直流成分が載る結果となる。ＢＰＳＫを適用する場合に、基準搬送波もＩ軸上に載るように予め信号処理で変調対象信号を加工してから変調することでＡＳＫと等価にするという考え方である。
この問題を解決するには、図５に示したように、受信側に直流オフセット成分を抑制する直流成分抑制部８４０７を設けることが考えられる。しかしながら、機器ごとにばらつきが異なり直流オフセットの大きさに応じた個別調整が必要となるし、温度ドリフトの影響を受けるなどの難点がある。
この問題を受信側に直流成分抑制部８４０７を設けずに解決する方法として、伝送情報が載せられる位相軸（変調信号の位相軸）とは異なる位相軸（好ましくは最も離れた位相軸）に基準搬送信号を載せて送ることが考えられる。
たとえば、伝送情報をＩ軸とＱ軸の何れか一方にだけに載せるＡＳＫモードの場合には、送信側では、基準搬送信号と変調情報を直交させておくことが考えられる。つまり、Ｉ相信号とＱ相信号の２軸変調を行なう代りに、Ｉ軸とＱ軸の何れか一方だけを信号伝送に使用し、他方については無変調にし、その無変調信号を基準搬送信号として使用する。
伝送情報（変調情報）および基準搬送信号と、Ｉ軸およびＱ軸の関係を逆にしてもよい。たとえば、送信側では、伝送情報をＩ軸側にし基準搬送信号をＱ軸側にしておいてもよいし、逆に、伝送情報をＱ軸側にし基準搬送信号をＩ軸側にしておいてもよい。
［送信電力について］
前述の図３〜図１２における注入同期に関しての説明から理解されるように、機器内や機器間の無線信号伝送では注入同期が有効である。また、注入同期方式を採用する場合、受信側での同期のとり易さの点では、変調方式としてはＡＳＫ方式などのように振幅を変調する方式が適している。たとえば、注入同期にＡＳＫ方式を用いると、フィルタが不要など受信回路の構成が簡単になるし、受信特性が劣化が少ないと言った利点がある。
しかしながら、振幅を変調する方式（ＡＳＫ方式もその一例）では、送信電力が他の変調方式よりも大きいという難点がある。多チャネル化を図る（多重伝送を行なう）場合には、必要送信電力の増加が顕著に現われることとなり、その問題の解決が求められる所である。
たとえば、図１２Ａには、ＡＳＫ方式（１００％変調・５０％変調）とＢＰＳＫ方式の各変調信号の例と、必要送信電力の関係が示されている。
図１２Ａ（１）に示すように、ＢＰＳＫの振幅をａとして、同じ信号点間距離（同じｂｅｒ）を得るのに必要な送信電力は、式（Ｂ−１）で表わされる。これに対して、このＢＰＳＫと同じ信号品質を得るためには、ＡＳＫ方式（１００％変調）では、図１２Ａ（２）に示すように、最大振幅が２ａとなり、必要な送信電力は式（Ｂ−２）で表わされる。したがって、ＡＳＫ方式（１００％変調）ではＢＰＳＫ方式に対して２倍の送信電力が必要になる。
同様に、ＡＳＫ方式（５０％変調）では、図１２Ａ（３）に示すように、最大振幅が３ａで搬送波分がａとなり、必要な送信電力は式（Ｂ−３）で表わされる。したがって、ＡＳＫ方式（５０％変調）ではＢＰＳＫ方式に対して５倍の送信電力が必要になる。
このことから分かるように、同じ信号品質を得るためには、ＡＳＫは変調度を問わず、ＢＰＳＫよりも必要送信電力が大きくなる。このことは、多重伝送してチャネル数を増やして行くとより大きな問題となる。
たとえば、図１２Ｂには、多重伝送を行なう場合のチャネル数と、ＢＰＳＫ方式、ＡＳＫ方式（１００％変調）、ＡＳＫ方式（５０％変調）の必要送信電力の関係が示されている。
図１２Ａでの式や図１２Ｂから理解されるように、全てをＡＳＫで多重伝送してチャネル数を増やして行くと、全てをＢＰＳＫで多重伝送してチャネル数を増やして行く場合と比べて、必要送信電力の差は大きくなって行く。特に、変調率が低いと、その電力差が顕著に現われる。
ここでは、ＡＳＫ（１００％・５０％）とＢＰＳＫを対比したが、ＢＰＳＫに限らず、ＱＰＳＫや８ＰＳＫなど他のＰＳＫとの関係やＱＡＭなどの振幅位相変調方式との関係においても、同一品質とするためには、ＡＳＫなどの振幅変調は送信電力が大きい。位相を変調する方式に限らず周波数を変調する方式との対比においても、振幅のみを変調する方式の方が送信電力が大きい。
そこで、本実施形態では、多重伝送時の必要送信電力の低減を図ることを考える。前記説明からの単純な推測では、同じ信号品質を得るためには、振幅のみを変調する方式は振幅のみを変調する方式以外よりも大きな送信電力を必要とするのであるから、全系統を振幅のみを変調する方式以外にすることが先ず考えられる。しかしながら、注入同期のとり易さという点では振幅のみを変調する方式の方が利点があり、全系統を振幅のみを変調する方式以外にするのは好ましくない。
このため、本実施形態では、全系統を振幅のみを変調する方式以外とするのではなく、振幅のみを変調する方式とそれ以外とを混在させるとともに、振幅のみを変調する方式以外は、「同じ信号品質を得る」という点において、振幅のみを変調する方式よりも送信電力が少なくて済む方式を採るようにする。信号品質の判定指標は、エラーレートなど公知のものを採用すればよい。
振幅のみを変調する方式以外としては、位相のみを変調する方式、振幅と位相を変調する方式、周波数のみを変調する方式などがあるが、回路構成の簡易さの面からは、位相のみを変調する方式、振幅と位相を変調する方式、周波数のみを変調する方式の順で採用の優先度を高めるのがよい。たとえば、デジタル変調を考えたときには、ＰＳＫやＱＡＭなどを採用するのが好ましい。
たとえば、本実施形態では、図１２Ｃ（１）に示すように、注入同期方式を採用する場合に、多重伝送する場合には、１つのチャネルは注入同期がとり易い振幅のみを変調する方式（ＡＳＫが代表例）を採用し、残りの系統はそれ以外（振幅のみを変調する方式以外）の変調方式を採用する。
典型例としては、図１２Ｃ（２）に示すように、１つのチャネルはＡＳＫで送信し、他のチャネルは必要送信電力の小さいＢＰＳＫで送信する。これにより、空間分割多重や周波数分割多重などにより多重伝送を行なう場合に、注入同期方式を利用したまま、必要送信電力の増加を抑えることができる。
また、好ましくは、第２・第３実施形態（あるいは変形例）と同様に、注入同期は１系統（あるいは受信側の系統数より少ない系統）でとり、残りの系統はそれと同期した搬送信号（空間分割多重では極端な場合には同じ周波数でもよい）を使って変調・復調を行なうようにする。もちろん、第２・第３実施形態（あるいは変形例）と組み合わせることは必須でなく、受信側の全てが個別に注入同期方式を採るものであってもよい。
なお、送信側の各送信側信号生成部１１０は同一チップに収容された１チップ構成であることが好ましいが、このことは必須でない。同様に、受信側の各受信側信号生成部２２０は同一チップに収容された１チップ構成であることが好ましいが、このことは必須でない。ただし、搬送周波数ｆｏの搬送信号用の配線長を考えた場合、送信側、受信側の何れも、１チップ構成であることが好ましい。
因みに、必要送信電力を低減することだけを考えたときには、全系統を振幅のみを変調する方式以外にすると言うことも考えられる。しかし、注入同期方式との併用を考えるときには、少なくとも１系統は注入同期がとり易い方式として振幅のみを変調する方式を採用するのがよい。この場合、第２・第３実施形態（あるいは変形例）と組み合わせることで、注入同期回路に関する規模低減を図るようにするのがよい。
＜無線伝送システム：第４実施形態＞
図１３〜図１３Ａは、第４実施形態の無線伝送システムを示す図である。ここで、図１３に示す第１例は、第２実施形態に対する変形例で示している。図１３Ａに示す第２例は、送受信が１対１の組が３組存在するシステム構成である。
第４実施形態の無線伝送システム１Ｅは、送信側および受信側がともに複数系統ある場合に、１系統はＡＳＫ変調を採用し、他の系統はＡＳＫ以外の変調方式を採用し、さらに、注入同期はＡＳＫの１系統でとり、送信側・受信側ともに、残りの系統は各局部発振部８３０４，８４０４で生成された搬送信号と同期した搬送信号を使って変調・復調を行なう点に特徴がある。また、第２実施形態と同様に、周波数分割多重ではなく、空間分割多重を適用して多チャネル化を図るものである。
全体的なシステム構成は第２実施形態と同じであるが、両者の対比から分かるように、各系統の変調方式は何でもよいと言うのではなく、注入同期用のみにＡＳＫ方式を採用し、残りはＡＳＫ方式以外（ここではＢＰＳＫ方式）を採用する点で異なる。その他の点を除いては、第２実施形態と同様であるので、説明を割愛する。
＜無線伝送システム：第５実施形態＞
図１４〜図１４Ｃは、第５実施形態の無線伝送システムを示す図である。ここで、図１４に示す第１例は、第３実施形態（第１例）に対する変形例で示している。図１４Ａに示す第２例は、第３実施形態（第２例）に対する変形例で示している。図１４Ｂに示す第３例は、搬送周波数が注入同期用に対してｍ倍（整数倍）関係にある図１４に示す第１例に対する変形例であり、送受信が１対１の組が３組存在するシステム構成である。図１４Ｃに示す第４例は、搬送周波数が注入同期用に対してｍ倍（整数倍）関係にない図１４Ａに示す第２例に対する変形例であり、送受信が１対１の組が３組存在するシステム構成である。図示しないが、第３実施形態（第３例）のように、アンテナ（や増幅部）を１つに纏める構成を採ることもできる。
第５実施形態の無線伝送システム１Ｆは、送信側および受信側がともに複数系統ある場合に、１系統はＡＳＫ変調を採用し、他の系統はＡＳＫ以外の変調方式を採用し、さらに、注入同期はＡＳＫの１系統でとり、送信側・受信側ともに、残りの系統は各局部発振部８３０４，８４０４で生成された搬送信号と同期した搬送信号を使って変調・復調を行なう点に特徴がある。また、第３実施形態と同様に、空間分割多重ではなく、周波数分割多重を適用して多チャネル化を図るものである。
全体的なシステム構成は第３実施形態と同じであるが、両者の対比から分かるように、各系統の変調方式は何でもよいと言うのではなく、注入同期用のみにＡＳＫ方式を採用し、残りはＡＳＫ方式以外（ここではＢＰＳＫ方式）を採用する点で異なる。その他の点を除いては、第３実施形態と同様であるので、説明を割愛する。
［電力低減効果］
図１５は、第４・第５実施形態の無線伝送システム１Ｅ，１Ｆによる電力低減効果を説明する図である。ここでは、図１５（１）（図１２Ｃ（２）と同じ図である）に示すように、１つのチャネルはＡＳＫで送信し、他のチャネルは必要送信電力の小さいＢＰＳＫで送信する場合で示している。
第４・第５実施形態では、多チャネル化したときの１チャネル当たりの送信電力の増分は、ＢＰＳＫの場合と同等の増分となり、必要送信電力の差は増えない。これにより、空間分割多重や周波数分割多重などにより多重伝送を行なう場合に、注入同期方式の利点を活かしつつ、必要送信電力の増加を抑えることができる。
＜第４〜第５実施形態の変形例＞
図１６は、第４〜第５実施形態に対する変形例を説明する図である。この変形例は、多重伝送時に、「全系統を振幅変調のするのではないが、振幅変調を採るのは１系統ではなく複数系統ある」点に特徴がある。
第４〜第５実施形態では、多重伝送時に、１系統のみを振幅変調方式にし、残りの全ては、振幅変調方式以外をとっていたが、このことは必須でない。要するに、多重伝送時の総チャネル数（系統数）よりも振幅変調方式を採るチャネル数の方が少なければよく、振幅変調方式を採らない通信チャネル（系統）に関しては、振幅変調方式よりも送信電力が少なくて済む振幅変調方式以外の位相変調方式（たとえばＰＳＫ）や振幅位相変調方式（たとえばＱＡＭ）を採用するように構成すればよい。つまり、総チャネル数Ｓ、振幅変調方式を採るチャネル数Ｔとしたとき、Ｓ＞Ｔの関係を満たすシステム構成にし、「Ｓ−Ｔ」の通信チャネル分に関しては、振幅変調方式よりも送信電力が少なくて済む振幅変調方式以外の変調方式を採ればよい。この場合でも、「多重伝送時に、全系統を振幅変調にするのでなく、一部の系統は振幅変調方式よりも必要送信電力が少ない変調方式（位相変調や振幅位相変調など）を用いる」というシステムになっている。
たとえば、図１６に示した構成では、６チャネルについて、３チャネルずつに分けて、第１〜第３のチャネル（参照子_1〜_3の系統）では１系統のみ（参照子_1の系統）が振幅変調方式（デジタルの場合はＡＳＫ方式）でかつ注入同期に対応し、第４〜第６のチャネル（参照子_4〜_6の系統）では１系統のみ（参照子_4の系統）が振幅変調方式（デジタルの場合はＡＳＫ方式）でかつ注入同期に対応するようにしている。振幅変調方式を採らない残りの系統については、振幅変調方式よりも必要送信電力が少なく済む振幅変調以外の方式（たとえばデジタルの場合はＢＰＳＫ方式）を採っている。
この例では、好ましくは、受信側の第１〜第３のチャネルの送信側信号生成部１１０は同一チップに収容された１チップ構成であるとともに、第４〜第６のチャネルの送信側信号生成部１１０は同一チップに収容された１チップ構成であることが好ましい。対応する受信側についても、第１〜第３のチャネルの受信側信号生成部２２０は同一チップに収容された１チップ構成であるとともに、第４〜第６のチャネルの受信側信号生成部２２０は同一チップに収容された１チップ構成であることが好ましい。もちろん、これらのことは必須でない。
注入同期方式を適用しながら、必要送信電力が大きな振幅変調方式（たとえばＡＳＫ）を採る系統数を総チャネル数よりも少なくすることで多重伝送時の総必要送信電力を低減すると言う点では、振幅変調方式を採るのは１系統のみとする構成が最適である。しかしながら、たとえば、注入同期方式との併用を考えた場合、他の系統で注入同期で取得された再生搬送信号を元にして同期検波を行なうための再生搬送信号用の配線長を加味したときには、レイアウト的に、ＡＳＫ方式かつ注入同期回路を持つのは１系統のみとする構成が必ずしも適正とは言えないこともある。このようなケースでは、図１６に示した構成が効果的である。
＜位相補正部について＞
図１７〜図１８は、周波数分割多重を適用する第３実施形態や第５実施形態において、各チャネルの搬送周波数の関係がｍ倍（整数倍）でないときに発生する位相不確定性と、その対策として設けられる位相補正部８６３０について説明する図である。
［位相不確定性］
図１７〜図１７Ａには、周波数分割多重を適用する第３実施形態や第５実施形態における各チャネルの搬送周波数の関係と、位相不確定性の発生の有無の関係が示されている。
各チャネルの搬送周波数の関係をｍ倍（整数倍）にするときには、注入同期用には全チャネルの内の最低周波数を使用する。したがって、残りはその整数倍の周波数を使用する。つまり、この場合は、受信側局部発振部８４０４にて低い周波数で注入同期をとって、残りは、副搬送信号生成部８６１２により、同期がとれた低い周波数から高い周波数を作ることになる。
たとえば、図１７（１）は、各チャネルの搬送周波数の関係がｍ倍の一例として２倍であるときを示している。図１７（１）の場合であれば、副搬送信号生成部８６１２により２倍の周波数の搬送信号を生成する。この場合、位相が一意のため位相不確定性の問題は起きない。
一方、各チャネルの搬送周波数の関係を１／ｎ倍（整数分の１倍）にするときには、注入同期用には全チャネルの内の最高周波数を使用する。したがって、残りはその整数分の１倍の周波数を使用する。つまり、この場合は、受信側局部発振部８４０４にて高い周波数で注入同期をとって、残りは、副搬送信号生成部８６１２により、同期がとれた高い周波数から低い周波数を作ることになる。この場合、位相のとり方がｎ種類あり、しかも、その内の何れを選択するべきかの情報がなく、受信側では不確定性の問題が発生する。
たとえば、図１７（２）は、各チャネルの搬送周波数の関係が１／ｎ倍の一例として１／２倍であるときを示している。図１７（２）の場合であれば、副搬送信号生成部８６１２により１／２倍の周波数の搬送信号を生成するので、位相のとり方が２種類あり、しかも、その２つの内の何れを選択するべきかの情報がなく、受信側では不確定性の問題が発生する。
また、各チャネルの搬送周波数の関係をｍ／ｎ倍にするときにも、１／ｎ倍（整数分の１倍）にするときと同様に、位相のとり方が複数種類あり、しかも、その内の何れを選択するべきかの情報がなく、受信側では不確定性の問題が発生する。
たとえば、図１７Ａ（１）は、各チャネルの搬送周波数の関係がｍ／ｎ（ｍ＞ｎ）の一例として３／２倍であるときを示している。図１７Ａ（１）の場合であれば、副搬送信号生成部８６１２により３／２倍の周波数の搬送信号を生成するので、図のように位相のとり方が２種類あり、しかも、その２つの内の何れを選択するべきかの情報がなく、受信側では不確定性の問題が発生する。
また、図１７Ａ（２）は、各チャネルの搬送周波数の関係がｍ／ｎ（ｍ＜ｎ）の一例として２／３倍であるときを示している。図１７Ａ（２）の場合であれば、副搬送信号生成部８６１２により２／３倍の周波数の搬送信号を生成するので、図のように位相のとり方が３種類あり、しかも、その３つの内の何れを選択するべきかの情報がなく、受信側では不確定性の問題が発生する。
［位相不確定性に対する対策回路］
図１８には、位相不確定性の対策として設けられる位相補正部８６３０の構成例が示されている。ここでは、前記の第４・第５実施形態で具体的な例として示したＢＰＳＫのような１つの変調軸を使用する場合で説明する。
図１８（１）に示す第１例は、低域通過フィルタ８４１２の後段に第１例の位相補正部８６３０_1を設けたものである。第１例の位相補正部８６３０_1は、低域通過フィルタ８４１２の出力信号の振幅レベルを検出するレベル検出部８６３２を有している。位相補正部８６３０_1は、レベル検出部８６３２で検出された振幅レベルが最大になるように副搬送信号生成部８６１２（たとえばＰＬＬで構成）を制御して、その出力信号（周波数混合部８４０２への搬送信号）の位相を変化させる。
図１８（２）に示す第２例は、復調機能部８４００を直交検波方式に変更するとともに、直交検波回路の後段に第２例の位相補正部８６３０_2を設けたものである。復調機能部８４００は、直交検波回路を構成するように、Ｉ軸成分を復調する周波数混合部８４０２_I、Ｑ軸成分を復調する周波数混合部８４０２_Q、副搬送信号生成部８６１２で生成された再生搬送信号の位相を９０度（π／２）シフトする移相器８４６２を有する。周波数混合部８４０２_Iには副搬送信号生成部８６１２で生成された再生搬送信号が供給される。周波数混合部８４０２_Qには副搬送信号生成部８６１２で生成された再生搬送信号が移相器８４６２でπ／２シフトされた後に供給される。
周波数混合部８４０２_Iの後段にはＩ軸成分用の低域通過フィルタ８４１２_Iが設けられ、周波数混合部８４０２_Qの後段にはＱ軸成分用の低域通過フィルタ８４１２_Qが設けられる。
第２例の位相補正部８６３０_2は、直交検波の低域通過フィルタ８４１２_I，８４１２_Qの出力（Ｉ，Ｑ）を使って位相回転処理を行なう位相回転部８６３４と、位相回転部８６３４の出力信号の振幅レベルを検出するレベル検出部８６３８を有している。
位相回転部８６３４は、Ｉ軸成分の信号Ｉに対するゲイン調整によりＩ軸成分に対して位相回転量αを調整する第１位相シフト部８６４２（ｃｏｓα）と、Ｑ軸成分の信号Ｑに対するゲイン調整によりＱ軸成分に対して位相回転量αを調整する第２位相シフト部８６４４（−ｓｉｎα）と、各位相シフト部８６４２，８６４４の出力信号を合成する信号合成部８６４６を有する。位相回転部８６３４（信号合成部８６４６）の出力信号Ｉ’が最終的な復調信号となる。
位相補正部８６３０_2は、直交検波の出力（Ｉ、Ｑ）を使って位相回転部８６３４で出力信号の位相を回転させ、その出力（Ｉ’成分）をレベル検出部８６３８で検出する。レベル検出部８６３８は、検出した入力信号の振幅レベルが最大になるように、位相回転部８６３４を制御して回転量を変化させる。
ここで、位相補正部８６３０について、第１例と第２例を比較した場合、第１例の方が回路構成が簡易である。一方、第１例では高周波回路で複数位相を切り替えるのに対して、第２例はベースバンド回路で複数位相を切り替えるので、難易度の点では第２例の方が有利と言える。
＜適用例＞
以下に、前述の第１〜５実施形態の無線伝送システム１を適用する製品形態を示す。
［第１例］
図１９は、本実施形態の無線伝送システム１が適用される第１例の製品形態を説明する図である。第１例の製品形態は、１つの電子機器の筐体内でミリ波により信号伝送を行なう場合での適用例である。電子機器としては固体撮像装置を搭載した撮像装置への適用例である。
固体撮像装置５０５を搭載した撮像基板５０２との間で信号伝送を行なうメイン基板６０２に第１通信装置１００（半導体チップ１０３）を搭載し、撮像基板５０２に第２通信装置２００（半導体チップ２０３）を搭載する。半導体チップ１０３，２０３には、信号生成部１０７，２０７、伝送路結合部１０８，２０８が設けられる。
固体撮像装置５０５や撮像駆動部は、無線伝送システム１におけるＬＳＩ機能部２０４のアプリケーション機能部に該当する。画像処理エンジンは無線伝送システム１におけるＬＳＩ機能部１０４のアプリケーション機能部に該当し、固体撮像装置５０５で得られた撮像信号を処理する画像処理部が収容される。
撮像基板５０２には、無線伝送システム１を実現するべく、固体撮像装置５０５の他に、信号生成部２０７、伝送路結合部２０８が搭載される。同様に、メイン基板６０２には、無線伝送システム１を実現するべく、信号生成部１０７、伝送路結合部１０８が搭載される。撮像基板５０２側の伝送路結合部２０８とメイン基板６０２側の伝送路結合部１０８の間はミリ波信号伝送路９によって結合される。これによって、撮像基板５０２側の伝送路結合部２０８とメイン基板６０２側の伝送路結合部１０８の間で、ミリ波帯での信号伝送が双方向に行なわれる。
ミリ波信号伝送路９のそれぞれは、図１９（１）に示すように自由空間伝送路９Ｂでもよいが、図１９各（２），（３）に示すような誘電体伝送路９Ａや図１９（４），（５）に示すような中空導波路９Ｌにすることが望ましい。
ここで、前述の第１〜第５実施形態を適用することで、たとえばアンテナ１３６_1，２３６_1間の第１通信系統では、ＡＳＫ方式で、かつ、その受信側では注入同期方式を採用する。一方、アンテナ１３６_2，２３６_2間の第２通信系統では、ＢＰＳＫ方式で、かつ、注入同期を採らないで、第１通信系統の受信側にて注入同期方式で得られた搬送信号を元にして同期検波で復調を行なう。つまり、第１通信系統では注入同期を採り易いＡＳＫを適用し、第２通信系統では送信電力低減を図れるＢＰＳＫを適用するとともに注入同期を採らない。これにより、機器内でのミリ波多重伝送において、両系統をＡＳＫにする場合と比べて必要送信電力を低減できるし、注入同期回路を全系統に持つ場合と比べて回路規模を低減できる。
［第２例］
図１９Ａは、本実施形態の無線伝送システム１が適用される第２例の製品形態を説明する図である。第２例の製品形態は、複数の電子機器が一体となった状態での電子機器間でミリ波により信号伝送を行なう場合での適用例である。たとえば、一方の電子機器が他方の（たとえば本体側の）電子機器に装着されたときの両電子機器間の信号伝送への適用である。
たとえば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）や不揮発性の記憶装置（たとえばフラッシュメモリ）などが内蔵されたいわゆるＩＣカードやメモリカードを代表例とするカード型の情報処理装置を本体側の電子機器に装着可能（着脱自在）にしたものがある。一方（第１）の電子機器の一例であるカード型の情報処理装置を以下では「カード型装置」とも称する。本体側となる他方（第２）の電子機器を以下では単に電子機器とも称する。
電子機器１０１Ｅとメモリカード２０１Ｅの間のスロット構造４Ｅは、電子機器１０１Ｅに対して、メモリカード２０１Ｅの着脱を行なう構造であり、電子機器１０１Ｅとメモリカード２０１Ｅの固定手段の機能を持つ。
ここで、この例では、複数組の伝送路結合部１０８，２０８の対を用いることで、複数系統のミリ波信号伝送路９を備えるようにしているので、ミリ波伝送構造も、複数系統のミリ波信号伝送路９に対応する対処がなされている。スロット構造４Ｅ_1およびメモリカード２０１Ｅ_1において、ミリ波信号伝送路９（誘電体伝送路９Ａ）、ミリ波送受信端子２３２、ミリ波伝送路２３４、アンテナ１３６，２３６を複数系統有する。スロット構造４Ｅ_1およびメモリカード２０１Ｅ_1において、アンテナ１３６，２３６は同一の基板面に配置され、水平に並べられる。これにより、送受信に対するミリ波伝送を独立して行なう全二重の伝送方式を実現する。
たとえば、電子機器１０１Ｅ_1の構造例（平面透視および断面透視）が図１９Ａ（２）に示されている。半導体チップ１０３には、ミリ波信号伝送路９_1，９_2（誘電体伝送路９Ａ_1，９Ａ_2）と結合するためのミリ波送受信端子１３２_1，１３２_2が離れた位置に設けられている。基板１０２の一方の面上には、ミリ波送受信端子１３２_1，１３２_2と接続されたミリ波伝送路１３４_1，１３４_2とアンテナ１３６_1，１３６_2が形成されている。ミリ波送受信端子１３２_1、ミリ波伝送路１３４_1、およびアンテナ１３６_1で、伝送路結合部１０８_1が構成され、ミリ波送受信端子１３２_2、ミリ波伝送路１３４_2、およびアンテナ１３６_2で、伝送路結合部１０８_2が構成されている。
また、筺体１９０には、凸形状構成１９８Ｅ_1として、アンテナ１３６_1，１３６_2の配置に対応して、２系統の円筒状の誘電体導波管１４２_1，１４２_2が平行して配置される。２系統の誘電体導波管１４２_1，１４２_2は、一体の導体１４４内に円筒状に形成され、誘電体伝送路９Ａ_1，９Ａ_2を構成する。導体１４４により、２系統の誘電体伝送路９Ａ_1，９Ａ_2間のミリ波干渉を防ぐ。
メモリカード２０１Ｅ_1の構造例（平面透視および断面透視）が図１９Ａ（１）に示されている。基板２０２上の半導体チップ２０３には、複数（図では２）系統のミリ波信号伝送路９_1，９_2（誘電体伝送路９Ａ_1，９Ａ_2）と結合するためのミリ波送受信子２３２_1，２３２_2が離れた位置に設けられている。基板２０２の一方の面上には、ミリ波送受信端子２３２_1，２３２_2と接続されたミリ波伝送路２３４_1，２３４_2とアンテナ２３６_1，２３６_2が形成されている。ミリ波送受信端子２３２_1、ミリ波伝送路２３４_1、およびアンテナ２３６_1で、伝送路結合部２０８_1が構成され、ミリ波送受信端子２３２_2、ミリ波伝送路２３４_2、およびアンテナ２３６_2で、伝送路結合部２０８_2が構成されている。
メモリカード２０１Ｅ_1では、電子機器１０１Ｅ_1側の凸形状構成１９８Ｅ_1（導体１４４）の断面形状に対応した凹形状構成２９８Ｅ_1が筐体２９０に構成される。凹形状構成２９８Ｅ_1は、第１例のミリ波伝送構造と同様に、スロット構造４Ｅ_1に対するメモリカード２０１Ｅ_1の固定を行なうとともに、スロット構造４Ｅ_1が具備する誘電体伝送路９Ａ_1，９Ａ_2とのミリ波伝送の結合に対する位置合せを行なう。
ここでは、ミリ波信号伝送路９_1，９_2の双方を誘電体伝送路９Ａにしているが、たとえば、ミリ波信号伝送路９_1，９_2の何れか一方を自由空間伝送路や中空導波路にしてもよいし、双方を自由空間伝送路や中空導波路にしてもよい。
この例では、空間分割多重によって、同一周波数帯域を同一時間に使用することができるため、通信速度を増加できるし、信号伝送を同時に行なう双方向通信の同時性を担保できる。複数系統のミリ波信号伝送路９_1，９_2（誘電体伝送路９Ａ_1，９Ａ_2）を構成することにより、全二重の伝送が可能となり、データ送受信の効率化を図ることができる。
特に、本構成例では嵌合構造（スロット構造４Ａ）を利用してミリ波閉じ込め構造（導波路構造）のミリ波信号伝送路９（この例では誘電体伝送路９Ａ）を構築しているので、筐体やその他の部材による反射の影響を受けないし、一方のアンテナ１３６から放出したミリ波信号を誘電体伝送路９Ａに閉じ込めて他方のアンテナ２３６側に伝送できる。そのため、放出電波の無駄が少なくなるので注入同期方式を適用する場合でも送信電力を小さくできる。
この第２例においても、前述の第１〜第５実施形態を適用するが、ここでは、空間分割多重を適用して多重伝送を行なうようにする。たとえば、アンテナ１３６_1，２３６_1間の第１通信系統では、ＡＳＫ方式で、かつ、その受信側では注入同期方式を採用する。一方、アンテナ１３６_2，２３６_2間の第２通信系統では、ＢＰＳＫ方式で、かつ、注入同期を採らないで、第１通信系統の受信側にて注入同期方式で得られた搬送信号を元にして同期検波で復調を行なう。つまり、第１通信系統では注入同期を採り易いＡＳＫを適用し、第２通信系統では送信電力低減を図れるＢＰＳＫを適用するとともに注入同期を採らない。これにより、装着機構を持つ機器間でのミリ波多重伝送において、両系統をＡＳＫにする場合と比べて必要送信電力を低減できるし、注入同期回路を全系統に持つ場合と比べて回路規模を低減できる。
［第３例］
図１９Ｂは、本実施形態の無線伝送システム１が適用される第３例の製品形態を説明する図であり、特に、電子機器の変形例を説明するものである。無線伝送システム１は、第１の電子機器の一例として携帯型の画像再生装置２０１Ｋを備えるとともに、画像再生装置２０１Ｋが搭載される第２（本体側）の電子機器の一例として画像取得装置１０１Ｋを備えている。画像取得装置１０１Ｋには、画像再生装置２０１Ｋが搭載される載置台５Ｋが筐体１９０の一部に設けられている。なお、載置台５Ｋに代えて、第２例のようにスロット構造４にしてもよい。一方の電子機器が他方の電子機器に装着されたときの両電子機器間において、ミリ波帯の無線で信号伝送を行なうという点では第２例の製品形態の場合と同じである。以下では、第２例との相違点に着目して説明する。
画像取得装置１０１Ｋは概ね直方体（箱形）の形状をなしており、もはやカード型とは言えない。画像取得装置１０１Ｋとしては、たとえば動画データを取得するものであればよく、たとえばデジタル記録再生装置や地上波テレビ受像機が該当する。画像再生装置２０１Ｋには、アプリケーション機能部２０５として、画像取得装置１０１Ｋ側から伝送されてくる動画データを記憶する記憶装置や、記憶装置から動画データを読み出して表示部（たとえば液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置）にて動画を再生する機能部が設けられる。構造的には、メモリカード２０１Ａを画像再生装置２０１Ｋに置き換え、電子機器１０１Ａを画像取得装置１０１Ｋに置き換えたと考えればよい。
載置台５Ｋの下部の筺体１９０内には、たとえばミリ波製品形態の第２例（図１９Ａ）と同様に、半導体チップ１０３が収容されており、ある位置にはアンテナ１３６が設けられている。アンテナ１３６と対向する筺体１９０の部分には、内部の伝送路が誘電体素材で構成された誘電体伝送路９Ａとし、その外部が導体１４４で囲まれた誘電体導波管１４２が設けられている。なお、誘電体導波管１４２（誘電体伝送路９Ａ）を設けることは必須ではなく、筺体１９０の誘電体素材のままでミリ波信号伝送路９が構成されるようにしておいてもよい。これらの点は前述の他の構造例と同様である。なお、第８例で説明したように、複数のアンテナ１３６を平面状に併設し、本番の信号伝送に先立ち、画像再生装置２０１Ｋのアンテナ２３６から検査用のミリ波信号を送出し、最も受信感度の高いアンテナ１３６を選択するようにしてもよい。
載置台５Ｋに搭載される画像再生装置２０１Ｋの筺体２９０内には、たとえばミリ波製品形態の第２例（図１９Ａ）と同様に、半導体チップ２０３が収容されており、ある位置にはアンテナ２３６が設けられている。アンテナ２３６と対向する筺体２９０の部分は、誘電体素材によりミリ波信号伝送路９（誘電体伝送路９Ａ）が構成されるようにしてある。これらの点は前述の第２例のミリ波製品形態と同様である。
このような構成により、載置台５Ｋに対する画像再生装置２０１Ｋの搭載（装着）時に、画像再生装置２０１Ｋのミリ波信号伝送に対する位置合せ行なうことが可能となる。アンテナ１３６，２３６の間に筐体１９０，２９０を挟むが、誘電体素材であるのでミリ波の伝送に大きな影響を与えるものではない。
第３例のミリ波製品形態は、嵌合構造という考え方ではなく壁面突当て方式を採り、載置台５Ｋの角１０１ａに突き当てられるように置かれたときにアンテナ１３６とアンテナ２３６が対向するようにしているので、位置ズレによる影響を確実に排除できる。
画像再生装置２０１Ｋが載置台５Ｋの規定位置に装着されたときに、伝送路結合部１０８，２０８（特にアンテナ１３６，２３６）間に誘電体伝送路９Ａを介在させる構成を採用している。ミリ波信号を誘電体伝送路９Ａに閉じ込めることで高速信号伝送の効率向上を図ることができる。筐体やその他の部材による反射の影響を受けないし、一方のアンテナ１３６から放出したミリ波信号を誘電体伝送路９Ａに閉じ込めて他方のアンテナ２３６側に伝送できる。そのため、放出電波の無駄が少なくなるので注入同期方式を適用する場合でも送信電力を小さくできる。
この第３例においても、前述の第１〜第５実施形態を適用するが、ここでは、周波数分割多重を適用して多重伝送を行なうようにするとともに、第１通信系統のみ、ＡＳＫ方式で、かつ、その受信側では注入同期方式を採用する。残りの全ての通信系統では、ＢＰＳＫ方式で、かつ、注入同期を採らないで、第１通信系統の受信側にて注入同期方式で得られた搬送信号を元にして同期検波で復調を行なう。つまり、第１通信系統では注入同期を採り易いＡＳＫを適用し、残りの全通信系統では送信電力低減を図れるＢＰＳＫを適用するとともに注入同期を採らない。これにより、載置構造を持つ機器間でのミリ波多重伝送において、両系統をＡＳＫにする場合と比べて必要送信電力を低減できるし、注入同期回路を全系統に持つ場合と比べて回路規模を低減できる。
以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で前記実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
また、前記の実施形態は、クレーム（請求項）に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組合せにより種々の発明を抽出できる。実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
たとえば、前記実施形態では、振幅を変調する方式の一例としてＡＳＫ方式を代表例で使用し、また、振幅を変調する方式以外の方式の一例としてＢＰＳＫ方式を代表例で使用して説明したが、この組合せは一例に過ぎない。たとえば、先にも説明したが、振幅を変調する方式以外の方式の一例としては、複数の変調軸を使用するＱＰＳＫ方式や８ＰＳＫ方式などでもよい。
このような変形例において、周波数分割多重時における各チャネルの搬送周波数の関係が１／ｎやｍ／ｎにある場合には、位相不確定性の対策として位相補正部８６３０を適用することになるが、複数の変調軸を使用するＱＰＳＫ方式や８ＰＳＫ方式などを採用する場合でも位相不確定性に対する対処が可能である。
たとえば、図１８（１）に示した第１例との対比では、図２０（１）に示す第３例のようにすればよい。先ず、復調機能部８４００は、直交検波回路を構成するように、図１８（２）で示した構成と同様になっている。ここでは、その復調機能部８４００の構成説明は割愛する。
Ｉ軸成分用の低域通過フィルタ８４１２_IとＱ軸成分用の低域通過フィルタ８４１２_Qの後段に位相回転部８６３４が設けられている。クロック再生部８４２０は位相回転部８６３４から出力されるＩ軸成分の出力信号Ｉ’とＱ軸成分の出力信号Ｑ’別に受信データ系列を生成してシリアルパラレル変換部８２２７へ渡す。
第３例の位相補正部８６３０_3のレベル検出部８６３２への入力は、Ｉ軸成分用の低域通過フィルタ８４１２_Iの出力信号のみとする第１構成例、Ｑ軸成分用の低域通過フィルタ８４１２_Qの出力信号のみとする第２構成例、Ｉ軸成分用の低域通過フィルタ８４１２_Iの出力信号とＱ軸成分用の低域通過フィルタ８４１２_Qの出力信号の双方とする第３構成例の何れでもよい。図は両方を使用する第３構成例で示している。Ｉ，Ｑの両方を使う場合は、片方だけの場合よりも回路規模が大きくなるが、調整精度がよくなる。
何れの場合も、調整のために既知パターンを送信した方がよい。既知パターンは、たとえば、片方のみの場合（第１構成例や第２構成例）は対応する成分だけの信号にし、両方の場合（第３構成例）は、何れか一方の成分だけの信号（Ｉ成分だけの信号またはＱ成分だけの信号）にするのがよい。
片方のみの場合、位相補正部８６３０_3は、調整のために既知パターンを送信した方について、レベル検出部８６３２で検出された振幅レベルが最大になるように副搬送信号生成部８６１２（たとえばＰＬＬで構成）を制御して、その出力信号（周波数混合部８４０２への搬送信号）の位相を変化させる。
両方の場合、位相補正部８６３０_3は、既知パターンとして送信した一方の成分（たとえばＩ成分）についてのレベル検出部８６３２で検出された振幅レベルができるだけ大きくなり、既知パターンとして送信していない他方の成分（たとえばＱ成分）についてのレベル検出部８６３２で検出された振幅レベルができるだけ小さくなるようにしつつ、両者のバランスをとるようにするのがよい。あるいは、既知パターンとして送信した一方の成分（たとえばＩ成分）にのみ着目して、レベル検出部８６３２で検出された振幅レベルが最大となるように調整してもよいし、既知パターンとして送信していない他方の成分（たとえばＱ成分）にのみ着目して、レベル検出部８６３２で検出された振幅レベルが最小となるように調整してもよい。
また、図１８（２）に示した第２例との対比では、図２０（２）に示す第４例のようにする。基本的な回路構成としては、図１８（２）に示した第２例と同様であるが、位相回転部８６３４を位相回転部８６３６に変更している。
位相回転部８６３６は、Ｉ軸成分の系統については第２例と同様に、第１位相シフト部８６４２、第２位相シフト部８６４４、および信号合成部８６４６を有する。また、第４例に特有の構成として、Ｑ軸成分の系統について、Ｑ軸成分の信号Ｑに対するゲイン調整によりＱ軸成分に対して位相回転量βを調整する第３位相シフト部８６５２（ｓｉｎβ）と、Ｉ軸成分の信号Ｉに対するゲイン調整によりＩ軸成分に対して位相回転量βを調整する第４位相シフト部８６５４（−ｃｏｓα）と、各位相シフト部８６５２，８６５４の出力信号を合成する信号合成部８６５６を有する。位相回転部８６３６（信号合成部８６５６）の出力信号Ｑ’がＱ軸成分についての最終的な復調信号となる。
位相補正部８６３０_4は、直交検波の出力（Ｉ，Ｑ）を使って位相回転部８６３６で出力信号の位相を回転させ、その出力をレベル検出部８６３８で検出する。レベル検出部８６３８は、検出した入力信号の振幅レベルに基づいて位相回転部８６３６を制御して回転量を変化させる。
ここで、第４例の位相補正部８６３０_4のレベル検出部８６３８への入力は、Ｉ軸成分用の出力信号Ｉ’のみとする第１構成例、Ｑ軸成分用の出力信号Ｑ’のみとする第２構成例、Ｉ軸成分用の出力信号Ｉ’とＱ軸成分用の出力信号Ｑ’の双方とする第３構成例の何れでもよい。図は両方を使用する第３構成例で示している。Ｉ’，Ｑ’の両方を使う場合は、片方だけの場合よりも回路規模が大きくなるが、調整精度がよくなる。これらの基本的な考え方は第３例と同様である。
また、前記実施形態の記載を踏まえれば、特許請求の範囲に記載した請求項に係る発明の他に、たとえば、以下の発明が抽出される。
＜付記１＞
送信用の通信部と受信用の通信部でなる複数の通信対と、
前記送信用の通信部と前記受信用の通信部の間で無線による情報伝送を可能にする無線信号伝送路と、
を備え、
それぞれの前記送信用の通信部と前記受信用の通信部の間での通信に使用される変調方式としては、振幅のみを変調する方式以外の方式を採用している
無線伝送システムまたは無線伝送方法。
図２１は、この付記１に記載の構成を示す図である。付記１に記載の構成によれば、多重伝送時に、振幅のみを変調する方式以外（たとえばＢＰＳＫ方式）を、全てのチャネルに適用することで、少なくとも１系統は振幅のみを変調する方式を採用している前記第４〜第５実施形態よりも必要送信電力を低減することができる。
ただし、この場合、注入同期方式との併用を考えると、受信側では注入同期がとり難くなる難点がある。この点では、全体的なシステム構成としては、第４〜第５実施形態が最適であると言うことが理解される。
１…無線伝送システム、９…ミリ波信号伝送路、１００…第１通信装置、１０２，２０２…基板、１０３，２０３…半導体チップ、１０４，２０４…ＬＳＩ機能部、１０７，２０７…信号生成部、１０８，２０８…伝送路結合部、１０９，２０９…接続コネクタ、１１０，２１０…送信側信号生成部、１１３，２１３…多重化処理部、１１４，２１４…パラレルシリアル変換部、１１５，２１５…変調部、１１６，２１６…周波数変換部、１１７，２１７…増幅部、１２０，２２０…受信側信号生成部、１２４，２２４…増幅部、１２５，２２５…周波数変換部、１２６，２２６…復調部、１２７，２２７…シリアルパラレル変換部、１２８，２２８…単一化処理部、１９０，２９０…筐体、２００…第２通信装置、８１１０…送信側信号生成部、８２２０…受信側信号生成部、８３００…変調機能部、８３０１…変調対象信号処理部、８３０２…周波数混合部、８３０４…送信側局部発振部、８３０６…基準搬送信号処理部、８３０８…信号合成部、８４００…復調機能部、８４０１…周波数分離部、８４０２…周波数混合部、８４０４…受信側局部発振部、８４０６…位相振幅調整部、８４０７…直流成分抑制部、８４４０…注入同期制御部、８６０２，８６１２…副搬送信号生成部、８６３０…位相補正部、８６３２，８６３８…レベル検出部、８６３４…位相回転部、８６３５…第１位相シフト部、８６３６…第２位相シフト部、８６３７…信号合成部

Claims (12)

  1. 送信対象信号を変調して送信する複数の送信用の通信部と、受信信号をより低い周波数に変換する複数の受信用の通信部とがＣＭＯＳプロセスで形成されて成り、
    前記複数の送信用の通信部としては、振幅を変調する方式を採用しているものと、少なくとも位相または周波数を変調するとともに前記振幅を変調する方式よりも送信電力が少ない変調方式を採用しているものとが混在しており、
    前記複数の受信用の通信部としては、受信信号に基づき注入同期により搬送信号を再生する注入同期方式を採用しているものと、前記注入同期方式を採用していないものとが混在しており、
    前記注入同期方式を採用している送信用の通信部は、変調用のミリ波の搬送信号を生成し、伝送対象信号を前記変調用のミリ波の搬送信号で周波数変換して変調信号を生成し、前記変調信号をミリ波信号伝送路へ送出するものであり、
    前記注入同期方式を採用している受信用の通信部は、前記ミリ波信号伝送路を介して受信した信号が注入されることで前記変調用のミリ波の搬送信号と同期した復調用のミリ波の搬送信号を生成し、受信した変調信号を前記復調用のミリ波の搬送信号で周波数変換するものである
    無線伝送システム。
  2. 前記送信用の通信部の総数が３以上であり、
    前記振幅を変調する方式を採用している送信用の通信部は１つである
    請求項１に記載の無線伝送システム。
  3. 前記振幅を変調する方式よりも送信電力が少なくて済む変調方式は、位相のみを変調する方式または振幅と位相の双方を変調する方式の何れかである
    請求項１または２に記載の無線伝送システム。
  4. 前記受信用の通信部の総数が３以上であり、
    前記注入同期方式を採用している受信用の通信部の数が１つである
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線伝送システム。
  5. 前記注入同期方式を採用している受信用の通信部では、通信に使用される変調方式としては振幅のみを変調する方式が採用されている
    請求項４に記載の無線伝送システム。
  6. 前記注入同期方式を採用していない送信用の通信部は、前記注入同期方式を採用している送信用の通信部の前記変調用の搬送信号に基づき伝送対象信号を周波数変換して変調信号を生成し、
    前記注入同期方式を採用していない受信用の通信部は、前記注入同期方式を採用している受信用の通信部の前記復調用の搬送信号に基づき、受信した変調信号を周波数変換する
    請求項５に記載の無線伝送システム。
  7. 複数の周波数帯域で同一時間に通信を行なう周波数分割多重が適用されており、
    前記注入同期方式を採用していない送信用の通信部は、前記注入同期方式を採用している送信用の通信部の前記変調用の搬送信号に基づき前記変調用の搬送信号の周波数とは異なる周波数の搬送信号を生成し、この生成した搬送信号に基づき伝送対象信号を周波数変換し、
    前記注入同期方式を採用していない受信用の通信部は、前記注入同期方式を採用している受信用の通信部の前記復調用の搬送信号に基づき前記復調用の搬送信号の周波数とは異なる周波数の搬送信号を生成し、この生成した搬送信号に基づき、受信した変調信号を周波数変換する
    請求項５に記載の無線伝送システム。
  8. 前記ミリ波信号伝送路は、ミリ波帯の信号を伝送路中に閉じ込めつつ伝送させる構造を持つ
    請求項１〜７のいずれか１項に記載の無線伝送システム。
  9. 前記ミリ波信号伝送路は、前記ミリ波帯の信号を伝送可能な特性を持つ誘電体素材で構成されている誘電体伝送路である
    請求項８に記載の無線伝送システム。
  10. 前記ミリ波信号伝送路は、前記ミリ波帯の信号用の伝送路を構成し、かつ、前記ミリ波帯の信号の外部放射を抑える遮蔽材が設けられ、前記遮蔽材の内部が中空の中空導波路である
    請求項８に記載の無線伝送システム。
  11. 前記送信用の通信部と前記受信用の通信部は、同一の電子機器の筐体内に収容されている、
    または、
    前記送信用の通信部が第１の電子機器の筐体内に収容され、前記受信用の通信部が第２の電子機器の筐体内に収容され、前記第１の電子機器と前記第２の電子機器が定められた位置に配置され一体となったとき前記第１の電子機器内の前記送信用の通信部と前記第２の電子機器内の前記受信用の通信部の間に前記ミリ波信号伝送路が形成される
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載の無線伝送システム。
  12. 送信対象信号を変調して送信する複数の送信用の通信部と、受信信号をより低い周波数に変換する複数の受信用の通信部とがＣＭＯＳプロセスで形成されて成り、
    前記複数の送信用の通信部と前記複数の受信用の通信部との間で同報通信や多重伝送を行なう場合、
    前記複数の送信用の通信部として、振幅を変調する方式を採用しているものと、少なくとも位相または周波数を変調するとともに前記振幅を変調する方式よりも送信電力が少ない変調方式を採用しているものとを混在させ、
    前記複数の受信用の通信部として、受信信号に基づき注入同期により搬送信号を再生する注入同期方式を採用しているものと、前記注入同期方式を採用していないものとを混在させ、
    前記注入同期方式を採用している送信用の通信部では、変調用のミリ波の搬送信号を生成し、伝送対象信号を前記変調用のミリ波の搬送信号で周波数変換して変調信号を生成し、前記変調信号をミリ波信号伝送路へ送出し、
    前記注入同期方式を採用している受信用の通信部では、前記ミリ波信号伝送路を介して受信した信号を注入することで前記変調用のミリ波の搬送信号と同期した復調用のミリ波の搬送信号を生成し、受信した変調信号を前記復調用のミリ波の搬送信号で周波数変換する
    無線通信方法。
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