JP2000224105A - 移動体通信装置の送信電力制御装置、及び前記移動体通信装置を用いた通信システム - Google Patents

移動体通信装置の送信電力制御装置、及び前記移動体通信装置を用いた通信システム

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JP2000224105A
JP2000224105A JP11024963A JP2496399A JP2000224105A JP 2000224105 A JP2000224105 A JP 2000224105A JP 11024963 A JP11024963 A JP 11024963A JP 2496399 A JP2496399 A JP 2496399A JP 2000224105 A JP2000224105 A JP 2000224105A
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Akihito Ikuta
昭仁 生田
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    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コードレス電話機あるいは携帯電話機等の移
動体通信装置において、親機あるいは基地局との距離に
応じて送信電力を制御し、常に必要最低限の送信電力で
動作させ低消費電力化する。 【構成】 移動体通信装置の受信側の中間周波アンプ
(IF AMP)12は、呼接続時の空きチャンネル探
索、呼確立後の通話圏外検出のために受信信号強度に比
例したRSSI信号を出力している。送信側のパワーア
ンプ(PA)を自動利得制御パワーアンプ(AGC P
A)17によって形成し、この自動利得制御パワーアン
プ(AGC PA)17の利得をRSSI信号によって
自動制御する。受信信号の強度が大のときは、RSSI
信号もそれに比例して大となり、自動利得制御パワーア
ンプ(AGC PA)17の利得を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信装置の
送信電力制御装置、及び前記移動体通信装置を用いた通
信システム、詳しくは、無線チャンネルを使用して通話
あるいはデータ通信を行うアナログ及びディジタル方式
のコードレス電話機,携帯電話機等、電池駆動の移動体
通信装置の送信電力制御による低消費電力化に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来技術の一例として、コードレス電話
機の場合を以下に述べる。コードレス電話機では通常の
使用状態では親機−子機間の距離は数mであるが、機器
内部の無線送信部の送信パワーは一律に、相手側機器の
受信感度にも依存するが、一般的に見通し距離で数百m
届くような大きさになっている。機器内部の無線受信部
には受信信号強度の大小に比例した直流電圧信号である
受信信号強度表示信号(Receiving Signal Strength In
dication:以下、RSSI信号という)を得る回路があ
り、呼接続時の空きチャンネル探索および呼確立後の通
話モードでの通話圏外検出に使用している。
【0003】図7は、従来のコードレス電話機の高周波
回路のブロック図を示す図である。この例は局線に接続
されている親機と、この親機に無線回線を通じて接続さ
れている子機とを有している。子機は、アンテナ(AN
T)1、アンテナ共用器(DPX)2、帯域通過フィル
タ(BPF1〜4)3,9,11,16、低雑音アンプ
(LNA)4、ミキサ(MIX)5,10、受信用電圧
制御発振器(RX VCO)6、位相同期ループ式シン
セサイザ(DPLL)7、温度補償水晶発振器(TCX
O)8、中間周波アンプ(IF AMP)12、検波器
(DET)13、送信用電圧制御発振器(TX VC
O)14、パワーアンプ(PA)15等から構成されて
いる。そして、位相同期ループ式シンセサイザ(DPL
L)7からPLLロック検出信号(LDT)が、中間周
波アンプ(IF AMP)12からRSSI信号が、検
波器(DET)13から復調信号(RX)がそれぞれ出
力され、また位相同期ループ式シンセサイザ(DPL
L)7には、PLL用クロック信号(CL)、PLL用
データ信号(DI)、PLL用チップイネーブル信号
(CE)が入力され、送信用電圧制御発振器(TX V
CO)14には、変調信号(TX)が入力される。
【0004】次に、この従来のコードレス電話機の動作
について説明する。図7において、無線チャンネルにの
せられた音声あるいはデータ通信の送信電波は、アンテ
ナ(ANT)1により捕らえられ、アンテナ共用器(D
PX)2を経て帯域通過フィルタ(BPF1)3に送ら
れ、帯域外妨害波が除去され、低雑音アンプ(LNA)
4を経て、第1ミキサ(1st MIX)5で電圧制御
発振器(RX VCO)6の発振周波数と合成され第1
中間周波数に変換される。第1中間周波数に変換された
高周波信号は、帯域通過フィルタ(BPF2)9で帯域
外妨害波が除去され、さらに、第2ミキサ(2nd M
IX)10で温度補償水晶発振器(TCXO)8の発振
周波数と合成され周波数が落とされた第2中間周波数に
変換され、帯域通過フィルタ(BPF3)11を経て中
間周波アンプ(IF AMP)12で必要なレベルまで
増幅され、検波器(DET)13で検波され復調信号
(RX)として取り出され後段に送られる。一方、音声
信号で変調された前段からの変調信号TXは、位相同期
ループ式シンセサイザ(DPLL)7により所定通話チ
ャンネルの周波数で発信するように制御された送信用電
圧制御発振器(TX VCO)14の発振周波数を変調
し、パワーアンプ(PA)15で送信電力を増幅した
後、帯域通過フィルタ(BPF4)16で帯域外妨害波
を除去し、アンテナ共用器(DPX)2を経てアンテナ
(ANT)1から電波として放射される。
【0005】ここで、送信側も受信側も希望する無線チ
ャンネルの選択は、図7に示す高周波回路ブロックの後
段に続くプロセッサ等の制御回路からのコントロール信
号(CL,DI,CE)により、位相同期ループ式シン
セサイザ(DPLL)7と電圧制御発振器(RX VC
O,TX VCO)6,14からなるローカル発信器の
周波数を設定して行っている。
【0006】また、現在主流のコードレス電話機はアナ
ログFM変調方式を採用しており、FM復調用のIC内
部には、図1に示すブロック中の第2ミキサ(2nd
MIX)10及び中間周波アンプ(IF AMP)12
からRSSI信号を出力する構成になっている。高周波
回路ブロックの後段のプロセッサ等の制御回路は、RS
SI信号を空きチャンネル探索や通話圏外検出に利用し
ている。
【0007】携帯電話機もコードレス電話親機が基地局
に相当すること以外は同じ内容であるが、ディジタル方
式の携帯電話機の一部では自機の送信パワーを基地局側
で測定し、制御チャンネルを使用して測定結果を送り返
してもらい、その内容と自機で独自に得たRSSI信号
の大小とをプロセッサに入れ、複雑なプログラム処理で
判断して送信パワーを制御している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術においては
前述の通り、コードレス電話機の場合は親機との距離が
近くて小さな送信パワーですむ時でも、数百m届くよう
な大きな送信パワーで出力しているため、機器の電力が
浪費されるという問題がある。また、コードレス電話機
がたくさん設置されている事務所などでは、このような
大きな送信パワーで各機器が動作するため、場合によっ
てはIM(Inter Modulation:相互変調妨害)等の強入
力時の誤動作発生の機会が多くなるという問題がある。
送信電力制御を行っている一部のディジタル方式の携帯
電話機の場合は基地局側との連携が必要なこと、および
プロセッサでのプログラム処理が必要なこと等、制御が
複雑なためハード面、ソフト面で大掛かりになるという
問題点がある。
【0009】本発明は、こうした移動体通信装置での送
信電力消費の無駄を、複雑なプログラム処理等を行うこ
となく最小限の回路構成とすることによってなくし、移
動体通信装置の低消費電力化を実現することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明においては前述の
ような親機または基地局との近距離通話時のコードレス
電話機または携帯電話機等の移動機送信電力の無駄をな
くすため、従来技術で空きチャンネル探索および通話圏
外検出に使用されていたRSSI信号を送信パワーアン
プの出力制御にも使用し、かつ送信パワーアンプをAG
C(AutomaticGain Control:自動利得制御)回路構成
に変更することによって、簡単な構成で移動体通信装置
の低消費電力化を実現するとともに相互変調妨害(I
M)等の強入力に関連する誤動作の課題も解決しようと
するものである。請求項1の発明は、無線チャンネルを
使用して通話あるいはデータ通信を行うコードレス電話
機あるいは携帯電話機等の移動体通信装置の送信電力制
御装置において、送信側のパワーアンプを自動利得制御
パワーアンプにより形成し、該自動利得制御パワーアン
プの利得をRSSI信号により直接制御する移動体通信
装置の送信電力制御装置に関する。請求項2の発明は、
RSSI信号電圧判定器を付加し、該RSSI信号電圧
判定器の判定結果に基づき前記動利得制御パワーアンプ
のAGC範囲を制限し、無線インターフェイス規格準拠
時の最小送信出力電力仕様を満足する請求項1記載の移
動体通信装置の送信電力制御装置に関する。請求項3の
発明は、各種無線インターフェイス規格に応じて送信電
力の下限値を可変するようAGC範囲を設定する請求項
2記載の移動体通信装置の送信電力制御装置に関する。
請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の
移動体通信装置の送信電力制御装置と同様の構成を親機
あるいは基地局側でも備えることにより、移動体通信装
置と固定通信装置を含めた系で互いの距離に応じて互い
の送信電力を制御し、常に両者が必要最低限の送信パワ
ーで動作するよう自動制御される通信システムに関す
る。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の移動体通信装置の
送信電力制御装置の実施例を図1〜図6を参照して説明
する。なお、実施例の説明においては、前記図7に示し
た従来例と同一の構成要素には同一の符号を付し同一の
用語を用いた。
【0012】図1は、本発明のコードレス電話機の高周
波回路のブロック図である。この実施例の通信システム
は局線に接続されている親機と、この親機に無線回線を
通じて接続されている子機とを有している。子機は、ア
ンテナ(ANT)1、アンテナ共用器(DPX)2、帯
域通過フィルタ(BPF1〜4)3,9,11,16、
低雑音アンプ(LNA)4、ミキサ(MIX)5,1
0、受信用電圧制御発振器(RX VCO)6、位相同
期ループ式シンセサイザ(DPLL)7、温度補償水晶
発振器(TCXO)、中間周波アンプ(IF AMP)
12、検波器(DET)13、送信用電圧制御発振器
(TX VCO)14、自動利得制御パワーアンプ(A
GC PA)17等から構成されている。そして、位相
同期ループ式シンセサイザ(DPLL)7からPLLロ
ック検出信号(LDT)が、中間周波アンプ(IF A
MP)12からRSSI信号が、検波器(DET)13
から復調信号(RX)がそれぞれ出力され、また位相同
期ループ式シンセサイザ(DPLL)7には、PLL用
クロック信号(CL)、PLL用データ信号(DI)、
PLL用チップイネーブル信号(CE)が入力され、送
信用電圧制御発振器(TX VCO)14には、変調信
号(TX)が入力される。また、中間周波アンプ(IF
AMP)12から出力されるRSSI信号(受信信号
強度表示信号)は、従来例と同様に後段のプロセッサ等
の制御回路ブロックに供給されるものであるが、図7に
示した従来のコードレス電話機の高周波回路ブロックと
比較すると、送信回路の送信パワーアンプ部(PA)に
供給され、送信パワーアンプ(PA)が利得を可変する
もの(AGC PA)に変更されている点が異なる。
【0013】次に、この実施例のコードレス電話機の動
作について説明する。図1において、無線チャンネルに
のせられた音声あるいはデータ通信の送信電波は、アン
テナ(ANT)1により捕らえられ、アンテナ共用器
(DPX)2を経て帯域通過フィルタ(BPF1)3に
送られ、帯域外妨害波が除去され、低雑音アンプ(LN
A)4を経て、第1ミキサ(1st MIX)5で電圧
制御発振器(RX VCO)6の発振周波数と合成され
第1中間周波数に変換される。第1中間周波数に変換さ
れた高周波信号は、帯域通過フィルタ(BPF2)9で
帯域外妨害波が除去され、さらに、第2ミキサ(2nd
MIX)10で温度補償水晶発振器(TCXO)8の
発振周波数と合成され、周波数が落とされた第2中間周
波数に変換され、帯域通過フィルタ(BPF3)11を
経て中間周波アンプ(IF AMP)12で必要なレベ
ルまで増幅され、検波器(DET)13で復調信号(R
X)が再生されて後段に送られる。以上は、図7に示す
従来のコードレス電話機の送信側の動作と同一である。
一方、音声信号で変調された前段からの変調信号TX
は、位相同期ループ式シンセサイザ(DPLL)7によ
り所定通話チャンネルの周波数で発信するように制御さ
れた送信用電圧制御発振器(TX VCO)14の発信
周波数を変調し、自動利得制御パワーアンプ(AGC
PA)17で送信電力を増幅した後、アンテナ共用器
(DPX)2を経て、アンテナ(ANT)1から電波と
して放射される。
【0014】この実施例においても、現在主流のコード
レス電話機と同様に、アナログFM変調方式を採用して
おり、FM復調用のIC内部には図1のブロック図中の
第2ミキサ(2nd MIX)10、中間周波アンプ
(IF AMP)12及び検波器(DET)13を有し
ており、中間周波アンプ(IF AMP)12からRS
SI信号を出力する。図1に示す高周波回路ブロックの
後段のプロセッサ等の制御回路は、RSSI信号を空き
チャンネル探索や通話圏外検出に利用する。本発明で
は、送信パワーアンプ(PA)を自動利得制御タイプに
変更し、このRSSI信号を自動利得制御パワーアンプ
(AGC PA)17の制御端子に直接接続する。
【0015】ここで、RSSI信号の代表特性の概略を
図2に示す。RSSI信号は中間周波アンプ(IF A
MP)12に入力される信号レベルに比例して出力され
る直流電圧である。通常、空きチャンネル探索は周波数
シンセサイザをあるチャンネルに設定して、その無線チ
ャンネルで受信信号があるか否か、すなわちチャンネル
が使われているか否かを、RSSI信号電圧が0.5V
以上あるか否かで後段のプロセッサ等の制御回路が判断
している。また、通話モード中にRSSI信号電圧が
1.0V以下になったか否かで通話圏外検出を行ってい
る。本発明ではこのRSSI信号特性に基づき、電圧が
低いときは親機あるいは基地局が遠くにあると見なして
送信出力を上げ、電圧が高いときは親機あるいは基地局
が近くにあると見なして送信出力を下げる。すなわち、
横軸にRSSI信号電圧、縦軸に送信パワーを取ると、
図2のRSSI信号特性とは逆の傾きのAGC特性を持
つよう自動利得制御パワーアンプ(AGCPA)17を
構成する。自動利得制御パワーアンプ(AGC PA)
17のAGC特性例を図3に示す。
【0016】次に、図3のAGC特性例に基づく、本発
明における自動利得制御パワーアンプ(AGC PA)
17の構成例を図4に示す。図4(A)は、パワーアン
プ用トランジスタによる一般的なエミッタ接地型のパワ
ーアンプ(PA)の例であり、送信信号(TX)がアン
テナ(ANT)から放射されるレベルまで増幅する。通
常のパワーアンプではバイアス設定用の分割抵抗(R
2)はグランド接続されるが、本発明ではこれをRSS
I信号に直接接続する。親機あるいは基地局との距離が
近くてRSSI信号電圧が高くなると、バイアス設定用
分割抵抗(R1,R2)の比で決まるトランジスタ(T
1)のベース電圧が大きくなるため、抵抗(R3)で決
めていたT1のエミッタ電流が小さくなる。トランジス
タのエミッタ電流はほぼコレクタ電流Icに等しく、一
般的なトランジスタではコレクタ電流(直流電流)とパ
ワー利得(PG)の関係は図4(B)に示す通り、コレ
クタ電流Icが数十mA以下の範囲では比例関係にあ
る。従ってエミッタ電流が小さくなると、トランジスタ
の利得PGも小さくなる。例えば、a点で動作していた
トランジスタ(T1)が、RSSI信号電圧が高くなっ
てb点で動作するようになる。b点で動作しているとき
は利得が下がっているため交流電力は小さくなり、直流
電流Icも小さくなっているためトランジスタ(T1)
で消費される直流電流も小さくなり、結果としてパワー
アンプ回路全体の消費電力が低減されることになる。
【0017】以上の構成例により、親機あるいは基地局
が近いときは送信パワーを抑えて移動体通信装置の消費
電力は低減されるが、各種の無線規格の中には最低送信
出力パワーを定めているものがあり、そのような無線イ
ンターフェイス規格準拠の最小送信電力仕様を満足する
ため、その送信出力パワーに相当するRSSI信号電圧
でパワーアンプの出力を固定できるようにしなければな
らない場合がある。図5は、RSSI信号の電圧を判定
するRSSI信号電圧判定器であって、上記仕様はこの
ような判定器を付加することにより実現することができ
る。図5(A)は出力を一つの値に固定する場合の例で
あり、図5(B)は固定値を異種規格値に応じて可変す
る場合の例である。どちらもRSSI信号電圧が高くな
ったときに、RSSI信号電圧を一定電圧以上にはなら
ないように制御することにより、自動利得制御パワーア
ンプ(AGC PA)の送信出力が対応する出力以下に
ならないようにするものである。図5(A)の場合は、
RSSI信号がツェナーダイオード(ZD)で決まる一
定電圧を超えるとAGC信号電圧がその値以上にはなら
ないため、自動利得制御パワーアンプ(AGC PA)
の出力パワーは一定値以下にはならない。図5(B)の
場合は、RSSI信号が抵抗(R1)とボリューム(V
R)との抵抗値の比で決まる一定電圧に達しないとき
は、コンパレータ(CMP)は“H”レベル(電源電圧
レベル)を出力するため、トランジスタ(T1)がオ
ン,トランジスタ(T2)がオフし、AGC信号はRS
SI信号電圧そのものになる。一方、RSSI信号が一
定電圧を超えるとCMPは“L”レベル(グランドレベ
ル)を出力するため、逆にトランジスタ(T1)がオ
フ,トランジスタ(T2)がオンし、AGCにはR1と
VRとの抵抗値で決めた電圧が供給される。最低送信出
力パワーに対応するRSSI信号電圧の上限値はVRの
抵抗値を調整することにより、各種無線規格に合致させ
ることができる。
【0018】さらに、親機あるいは基地局側を、前述の
図1に示したRSSI信号電圧による自動利得制御パワ
ーアンプ(AGC PA)の出力電力制御を図3で示し
たAGC特性とは逆の傾き(つまりRSSI信号特性と
相似の特性)で行う構成にすることにより、移動体通信
装置と固定通信装置を含めた系で互いの距離に応じて互
いの送信電力を制御し、常に両者が必要最低限の送信パ
ワーで動作するよう自動制御される。この様子を示した
のが図6である。移動体通信装置と固定通信装置がある
距離で通信を開始すると、同図のシーケンスに示す通り
互いの送信パワーは瞬間的に振動しながら一定値に落ち
着く。落ち着く値は互いの距離が遠ければ大きくなり、
近ければ小さくなる。
【0019】
【発明の効果】本発明により移動体通信装置の近距離通
話モードでの無駄な送信電力を抑えるため、装置の平均
的な消費電力を低減することができ、移動体通信装置の
連続通話時間および電池寿命を長くすることができる。
また、本発明により、送信電力制御されている装置近傍
で動作する別の通信装置への妨害信号が低減されるた
め、IM等の強入力時の誤動作について、発生の機会を
減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるコードレス電話機の高周波回路
のブロック図である。
【図2】コードレス電話機で使用されるFM復調用のI
C内部の中間周波アンプ部で生成されるRSSI信号の
代表特性の概略を示す図である。
【図3】本発明における自動利得制御パワーアンプのA
GC特性例の概略を示す図である。
【図4】本発明における自動利得制御パワーアンプの例
を示す図である。
【図5】本発明における自動利得制御パワーアンプの送
信電力下限値固定のために付加されたRSSI信号電圧
判定装置の例を示す図である。
【図6】本発明における移動体通信装置と固定通信装置
を含めたシステムにおいて互いの距離に応じて互いの送
信電力を制御し、常に両者が必要最低限の送信パワーで
動作するよう自動制御される様子を示す概略図である。
【図7】従来のコードレス電話機の高周波回路のブロッ
ク図である。
【符号の説明】
1…アンテナ(ANT)、2…アンテナ共用器(DP
X)、3,9,11,16…帯域通過フィルタ(BPF
1〜4)、4…低雑音アンプ(LNA)、5,10…ミ
キサ(MIX)、6…受信用電圧制御発振器(RX V
CO)、7…位相同期ループ式シンセサイザ(DPL
L)、8…温度補償水晶発振器(TCXO)、12…中
間周波アンプ(IF AMP)、13…検波器(DE
T)、14…送信用電圧制御発振器(TX VCO)、
15…パワーアンプ(PA)、17…自動利得制御パワ
ーアンプ(AGC PA)。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無線チャンネルを使用して通話あるいは
    データ通信を行うコードレス電話機あるいは携帯電話機
    等の移動体通信装置の送信電力制御装置において、送信
    側のパワーアンプを自動利得制御パワーアンプにより形
    成し、該自動利得制御パワーアンプの利得をRSSI信
    号により直接制御することを特徴とする移動体通信装置
    の送信電力制御装置。
  2. 【請求項2】 RSSI信号電圧判定器を付加し、該R
    SSI信号電圧判定器の判定結果に基づき前記自動利得
    制御パワーアンプのAGC範囲を制限し、無線インター
    フェイス規格準拠時の最小送信出力電力仕様を満足する
    ようにしたことを特徴とする請求項1記載の移動体通信
    装置の送信電力制御装置。
  3. 【請求項3】 各種無線インターフェイス規格に応じて
    送信電力の下限値を可変するようAGC範囲を設定する
    ことを特徴とする請求項2記載の移動体通信装置の送信
    電力制御装置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載の移動
    体通信装置の送信電力制御装置と同様の構成を親機ある
    いは基地局側でも備えることにより、移動体通信装置と
    固定通信装置を含めた系で互いの距離に応じて互いの送
    信電力を制御し、常に両者が必要最低限の送信電力で動
    作するよう自動制御されることを特徴とする通信システ
    ム。
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