前回は、無線LANの標準規格IEEE802.11ax(802.11ax)に対応する東芝のLSIに実装した機能を、必須とオプション別に整理して紹介した。さらに、1024QAM(Quadrature Amplitude Modulation)に対応するための誤差補正技術について解説した。今回は回路の低雑音化技術を取り上げる。1024QAMは従来の256QAMより信号点が多くなり信号点間の距離が短くなる。そのため、256QAM向けの雑音対策では十分ではなく、新しい雑音対策が必要になる。

雑音に関する2つの課題

 一般にアナログ無線回路では、回路を構成するトランジスタや抵抗素子により雑音が発生し、無線信号に悪影響を与える。特に、扱う無線信号が微小の場合注1には信号対雑音比(SN比)が劣化して通信の速度低下や障害につながる。

注1)例えば、受信感度限界の遠距離通信や、上り方向でのマルチユーザー伝送では無線信号が微小になる。上り方向のマルチユーザー伝送で信号が微小になる理由は、基地局(AP)近くにある端末(STA)は、より遠い他のSTAとAP入力端での入力レベルを合わせるために、信号出力を絞ることによる。

 我々が802.11axに対応する際に、雑音に関して大きく2つの課題があった(図1)。1つは、前述の1024QAMやマルチユーザー伝送に対応するために、従来規格(802.11ac)より厳格化された雑音仕様への対応が必要になることだ。例えば、LO(局部発振器)信号のアナログ回路由来の雑音(位相雑音)である。この位相雑音は、サブキャリア周波数近傍で増加する特性を持つ。802.11axのサブキャリア帯域幅は802.11acの1/4となる。そのため同じ位相雑音でも802.11ax では、サブキャリア当たりの信号電力が相対的に下がりSN比が悪くなる(図1(a))。

†LO(局部発振器)信号=アンテナで扱う高周波(RF)信号をデジタル信号処理で扱うベースバンド信号を変換する際に用いる局部発振器(LO)からの信号。

 もう1つの課題は、LOの2系統同時動作による干渉と混信だ(図1(b))。80+80MHzチャネルに対応するためにLOの2系統同時動作が必要になるからだ。

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図1 802.11ax対応時の雑音に関する2つの課題
局部発振器(LO)の雑音(位相雑音)はサブキャリア周波数近傍で増加する特性を持つ。サブキャリアの帯域幅が現行規格(802.11ac)と比べて1/4となった802.11axでは、雑音の影響が相対的に大きくなるため位相雑音を低減する必要がある(a)。802.11axでは、80+80MHzチャネルに対応するためLOを2系統同時動作させる必要がある。2系統間の信号の混入や干渉によって信号が劣化する(b)。
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 当社が開発した802.11ax対応試作LSIでは、位相雑音の低減に向けて送受信回路を低雑音化した。具体的には「電流駆動送信回路」と「低雑音受動ミキサー」を採用した。2系統あるLOの互いの干渉による信号劣化の問題への対策には、「低信号漏洩LO分配経路」を使った。なお低信号漏洩LO分配経路に関しては、送受信器の混信も軽減する。

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