JP2000278147A - 無線通信装置及び無線通信装置の送信電力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無線通信装置において、温度変化に対する送
信電力レベルの変動を抑制すると共に、送信電力レベル
が比較的小さい場合におけるＣ／Ｎ比の劣化をも極力防
止する。 【解決手段】 ＣＰＵ２２は、初期設定行程において
は、可変ゲインアンプ２の増幅量を最大にセットした上
で可変減衰器２１の減衰量を調整することで設定を行
い、自動電力制御行程においては、可変減衰器２１の減
衰量を最小にセットした上で可変ゲインアンプ２の増幅
量のみを調整することで送信電力レベルを規格で定めら
れた許容範囲内に維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送信アンテナより
送信される電波信号の送信電力レベルを初期設定した後
に、検出した実際の送信電力レベルを所定範囲内に維持
するように自動電力制御を行う無線通信装置及び無線通
信装置の送信電力制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような無線通信装置としては、例え
ば、自動車電話装置や携帯電話装置などがある。図３
は、従来の自動車電話装置の送信系部分の電気的構成を
示す機能ブロック図である。変調器１は、デジタル化さ
れた送信信号を、例えばＱＰＳＫ(Quadrature Phade Sh
ift Keying) などの信号形態に変調し、その変調信号を
可変ゲインアンプ２に出力するようになっている。ＣＰ
Ｕ（マイクロコンピュータ）３は、電源投入後に基地局
から送信された電波信号を図示しない受信系回路によっ
て受信すると、その受信レベルに応じて規格により定め
られている送信電力レベルを決定するようになってい
る。

【０００３】ここで、図４は、ＣＰＵ３の制御内容を示
すフローチャートである。ＣＰＵ３は、決定した送信電
力レベルに応じた可変ゲインアンプ２の増幅量（増幅
率）に相当するデータをメモリ４から読み出すと（ステ
ップＳ１）、Ｄ／Ａコンバータ５を介して可変ゲインア
ンプ２に出力するようになっている（ステップＳ２）。

【０００４】可変ゲインアンプ２は、Ｄ／Ａコンバータ
５より与えられるアナログ制御量に応じた増幅量で変調
器１より与えられる変調信号を、後段のパワーアンプ６
に出力する。パワーアンプ６は、固定値で設定されてい
る増幅量で信号を増幅すると、カプラ（方向性結合器）
７を介してアンテナ８に増幅した信号を出力し、アンテ
ナ８は電波信号を外部に送信するようになっている。こ
こまでが、初期設定と称するフェイズである。

【０００５】電波信号がアンテナ８より外部に送信され
ると、その送信電力の数分の１は、カプラ７を介して検
波器９に与えられるようになっている。検波器９は、送
信信号を整流及び平滑して直流レベルに変換し、Ａ／Ｄ
コンバータ１０を介してＣＰＵ３に出力するようになっ
ている。

【０００６】すると、ＣＰＵ３は、Ａ／Ｄコンバータ１
０より与えられた検波レベルを参照すると（ステップＳ
３）実際の送信電力値と前記初期設定を行った送信電力
値とを比較し（ステップＳ４）、実際の送信電力値が初
期設定値に近付くように（規格で定められた所定範囲内
に収束するように。図５参照）可変ゲインアンプ２の増
幅量を調整するフィードバック制御を行うようになって
いる（ステップＳ５，Ｓ６）。以上の初期設定以降のフ
ェイズが自動電力制御（ＡＰＣ：Auto Power Control）
と称するものである。

【０００７】ところが、図６に示すように、可変ゲイン
アンプの増幅量は、周囲温度によって大きく変動するこ
とが避けられず、このような温度特性に応じて送信電力
レベルも大きく変動してしまうという問題がある。特
に、電源投入直後であり、自動電力制御におけるフィー
ドバック制御が開始される以前の初期電力設定において
は、この温度特性による影響が顕著に反映して送信電力
レベルが不安定となる傾向にある。

【０００８】そこで、可変ゲインアンプ２の温度特性に
よる影響を排除をするため、図７に示すように、可変ゲ
インアンプ２を、減衰量が可変である可変減衰器１１と
固定増幅量のアンプ１２とのセットに置き換えた構成も
考えられている。可変減衰器１１の減衰量（減衰率）
は、温度によって殆ど変動することがないので、その減
衰量を制御して送信電力を調整することで送信電力レベ
ルを安定させることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、変調器１
は、常に一定レベルで出力を行っているので（例えば０
〜−２０dBm 程度，図８参照）、図７に示す構成で
は、送信電力レベルの設定が比較的大である場合には可
変減衰器１１の減衰量を小さく設定することになる。そ
して、可変減衰器１１からの出力信号は所定増幅量のパ
ワーアンプ６により増幅されるので、自然界に存在する
バックグラウンドノイズ（ノイズフロア，図８参照）
に対する出力ピークレベルの比は、変調器１の出力にお
ける状態を略そのまま維持する。従って、送信電力のＣ
／Ｎ比(Carrier to Noise ratio)も比較的大きくなる
（図８参照）。

【００１０】しかしながら、送信電力レベルの設定が逆
に比較的小である場合には、可変減衰器１１の減衰量を
大きく設定する必要がある。すると、その時点でノイズ
フロアに対して出力ピークレベルが相対的に低下する
（図８参照）。従って、パワーアンプ６により増幅さ
れた送信出力レベルのＣ／Ｎ比が小さくなってしまうと
いう問題が生じてしまう（図８参照）。

【００１１】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、温度変化に対する送信電力レベルの
変動を抑制すると共に、送信電力レベルが比較的小さい
場合におけるＣ／Ｎ比の劣化をも極力防止することがで
きる無線通信装置及び無線通信装置の送信電力制御方法
を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の無線通信
装置によれば、制御手段は、送信電力レベルを初期設定
する際には、可変増幅器の増幅率を最大にセットした上
で、可変減衰器の減衰率を調整することで設定を行い、
自動電力制御においては、可変減衰器の減衰率を最小に
セットした上で可変増幅器の増幅率のみを調整すること
で送信電力レベルを所定範囲内に維持するように制御す
る。

【００１３】また、請求項３記載の無線通信装置の送信
電力制御方法によれば、初期設定行程においては、可変
増幅器の増幅率を最大にセットした上で、可変減衰器の
減衰率を調整することで設定を行い、自動電力制御行程
においては、可変減衰器の減衰率を最小にセットした上
で、可変増幅器の増幅率のみを調整することで送信電力
レベルを所定範囲内に維持するように制御する。

【００１４】即ち、初期電力の設定時には、制御手段
は、可変増幅器の増幅率を最大にする。すると、図６に
示すように、可変増幅器の増幅率（ゲイン）の温度特性
はフラットになるので、温度特性の影響を排除すること
ができる。その状態で、温度特性の良好な可変減衰器の
みを用いて送信電力の設定を行うことにより、送信電力
レベルを安定させることができる。

【００１５】そして、その後の自動電力制御において
は、制御手段は、可変減衰器の減衰率を最小にセットし
た上で可変増幅器の増幅率のみを調整して送信電力レベ
ルを所定範囲内に維持するように制御する。即ち、自動
電力制御では、フィードバック制御が行われることで、
温度により可変増幅器の増幅率が多少変動したとして
も、送信電力レベルを所定範囲内に維持するように制御
するのは比較的容易である。また、可変減衰器の減衰率
を最小とすることで、Ｃ／Ｎ比を悪化させることもな
い。従って、総じて送信電力制御を良好に行うことがで
きる。

【００１６】請求項２記載の無線通信装置によれば、制
御手段は、初期設定後に実際の送信電力レベルを検出
し、可変増幅器の増幅率及び可変減衰器の減衰率を夫々
低下させながら送信電力レベルを調整し、可変減衰器の
減衰率が最小になった時点で自動電力制御を開始する。

【００１７】また、請求項４記載の無線通信装置の送信
電力制御方法によれば、初期設定行程後に実際の送信電
力レベルを検出し、可変増幅器の増幅率及び可変減衰器
の減衰率を夫々低下させながら送信電力レベルの調整を
行い、可変減衰器の減衰率が最小になった時点で自動電
力制御行程に移行するための中間制御行程を行う。

【００１８】従って、制御手段が、初期設定のフェイズ
から自動電力制御のフェイズに移行する間に、可変減衰
器の減衰率が最小になるまで、可変増幅器の増幅率及び
可変減衰器の減衰率を夫々低下させて行く中間制御を行
うことによって、送信電力を所定の範囲に維持しつつ両
フェイズ間の移行をスムーズに行うことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例について
図１及び図２を参照して説明する。尚、図３と同一部分
には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分に
ついてのみ説明する。電気的構成を示す図１において、
本実施例では、変調器１と可変ゲインアンプ（可変増幅
器）２との間に、減衰量が可変である可変減衰器２１を
配置している。この可変減衰器２１の減衰量は、ＣＰＵ
３に代わるＣＰＵ（制御手段）２２から、Ｄ／Ａコンバ
ータ２３を介して与えられる制御量に応じて設定される
ようになっている。

【００２０】尚、Ｄ／Ａコンバータ２３は、Ｄ／Ａコン
バータ５に代わって配置されるものであり、アナログ信
号出力を、可変ゲインアンプ２と可変減衰器２１との何
れか一方に選択的に出力するマルチプレクサの機能をも
備えている。また、夫々に出力されるアナログ信号レベ
ルは、次回にＣＰＵ２２より新たな制御量が与えられる
まで図示しないサンプルホールド回路により保持される
ようになっている。その他の構成は図３と同様である。

【００２１】次に、本実施例の作用について図２をも参
照して説明する。ＣＰＵ２２は、前述したＣＰＵ３と同
様に、電源投入後に基地局から送信された電波信号を図
示しない受信系回路によって受信すると、その受信レベ
ルに応じて規格により定められている送信電力レベルを
決定する。それから、可変ゲインアンプ２の増幅量（ゲ
イン）を最大にするようにセットし（ステップＳ１
１）、メモリ４から送信電力レベルに応じた可変減衰器
２１の減衰量を読み出して（ステップＳ１２）、Ｄ／Ａ
コンバータ２３を介して可変減衰器２１に設定する（ス
テップＳ１３）。ここまでが、初期設定行程に対応す
る。

【００２２】次に、ＣＰＵ２２は、Ａ／Ｄコンバータ１
０を介して、アンテナ８より実際に外部に送信されてい
る電波信号の送信電力の一部について検波器９が検波し
た電圧を測定する（ステップＳ１４）。そして、その測
定した電圧に基づいて実際の送信電力が初期設定した電
力（目標電力）以上であるか否かを判断する（ステップ
Ｓ１５）。

【００２３】ステップＳ１５において、実際の送信電力
が初期設定電力以上であれば、ＣＰＵ２２は、可変ゲイ
ンアンプ２の増幅量をより小さくするように設定し（ス
テップＳ１６）、また、実際の送信電力が初期設定電力
未満であれば、可変減衰器２１の減衰量をより小さく設
定する（ステップＳ１７）。

【００２４】ステップＳ１６，Ｓ１７の次は、可変減衰
器２１の減衰量が最小となったか否かを判断し（ステッ
プＳ１８）、まだ最小となっていなければステップＳ１
４に移行して、再度検波器９が検波した電圧を測定す
る。即ち、可変減衰器２１の減衰量が最小となり、ＣＰ
Ｕ２２がステップＳ１８で「ＹＥＳ」と判断するまで
は、ステップＳ１４〜Ｓ１８のループを周り、可変ゲイ
ンアンプ２の増幅量または可変減衰器２１の減衰量を少
しずつ低下させながら、実際の送信電力値を調整する。
尚、以上のステップＳ１４〜Ｓ１８が中間制御行程に相
当する。

【００２５】そして、可変減衰器２１の減衰量が最小と
なり、ＣＰＵ２２がステップＳ１８で「ＹＥＳ」と判断
すると、図４と同様に、ステップＳ３〜Ｓ６の自動電力
制御行程へと移行する。この場合の自動電力制御行程で
は、可変減衰器２１の減衰量が最小の状態で、実質的に
可変ゲインアンプ２の増幅量のみを調整して実際の送信
電力が規格で設定された許容範囲（所定範囲）内に維持
されるように制御が行われる。

【００２６】以上のように本実施例によれば、ＣＰＵ２
２は、初期設定行程においては、可変ゲインアンプ２の
増幅量を最大にセットした上で可変減衰器２１の減衰量
を調整することで設定を行い、自動電力制御行程におい
ては、可変減衰器２１の減衰量を最小にセットした上で
可変ゲインアンプ２の増幅量のみを調整して送信電力レ
ベルを規格で定められた許容範囲内に維持するようにし
た。

【００２７】従って、初期電力の設定時には、可変ゲイ
ンアンプ２の増幅量を最大にすることでアンプ２の温度
特性がフラットになるので、温度特性の影響を排除する
ことができる。そして、温度特性の良好な可変減衰器２
１のみを用いて送信電力の設定を行うことで、送信電力
レベルを安定させることができる。

【００２８】また、その後の自動電力制御行程では、可
変減衰器２１の減衰量を最小にセットした上で可変ゲイ
ンアンプ２の増幅量のみを調整して送信電力レベルを所
定範囲内に維持するように制御するので、当該行程では
可変減衰器２１は実質的に作用せず、送信電力が比較的
小さい場合でもＣ／Ｎ比を悪化させることがない。従っ
て、例えば、携帯電話装置などに適用した場合には、自
局の発呼，着呼や通話等を良好に行い得ることは勿論の
こと、自局のノイズフロアを低く押さえることは近接す
る他局への妨害波を低減することになり、その結果、電
話システム全体を安定的に動作させることができる。

【００２９】更に、本実施例によれば、ＣＰＵ２２は、
初期設定行程と自動電力制御行程との間に、実際の送信
電力レベルを検出し、可変減衰器２１の減衰量が最小に
なるまで可変ゲインアンプ２の増幅量及び可変減衰器２
１の減衰量を夫々低下させながら送信電力レベルを設定
する中間制御行程を行うことによって、送信電力を所定
の範囲内に維持しつつ初期設定行程から自動電力制御行
程への移行をスムーズに行うことができる。

【００３０】本発明は上記し且つ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲
で適宜変形または拡張して実施することが可能である。
例えば、自動車電話装置や携帯電話装置などに限ること
なく、初期電力を設定した後に自動電力制御を行うよう
な無線通信装置であれば適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における電気的構成を示す機
能ブロック図

【図２】ＣＰＵの制御内容を示すフローチャート

【図３】従来技術を示す図１相当図（その１）

【図４】図２相当図

【図５】実際に電波信号を送信する場合の出力電力特性
を示す図

【図６】可変ゲインアンプの温度特性を示す図

【図７】図１相当図（その２）

【図８】送信電力と自然界のノイズフロアとの関係を示
す図

【符号の説明】

２は可変ゲインアンプ（可変増幅器）、８はアンテナ
（送信アンテナ）、２１は可変減衰器、２２はＣＰＵ
（制御手段）を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信アンテナより送信される電波信号の
   送信電力レベルを初期設定した後に実際の送信電力レベ
   ルを検出し、検出した送信電力レベルを所定範囲内に維
   持するように自動電力制御を行う制御手段を備えてなる
   無線通信装置において、 入力信号レベルの減衰率が可変に構成される可変減衰器
   と、 この可変減衰器からの出力信号レベルを増幅する増幅率
   が可変に構成される可変増幅器とを備え、 前記制御手段は、前記送信電力レベルを初期設定する際
   には、前記可変増幅器の増幅率を最大にセットした上
   で、前記可変減衰器の減衰率を調整することで設定を行
   い、 前記自動電力制御においては、前記可変減衰器の減衰率
   を最小にセットした上で前記可変増幅器の増幅率のみを
   調整することで送信電力レベルを所定範囲内に維持する
   ように制御することを特徴とする無線通信装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記初期設定後に実際
   の送信電力レベルを検出して、前記可変増幅器の増幅率
   及び前記可変減衰器の減衰率を夫々低下させながら送信
   電力レベルを調整し、前記可変減衰器の減衰率が最小に
   なった時点で前記自動電力制御を開始することを特徴と
   する請求項１記載の無線通信装置。
3. 【請求項３】 送信アンテナより送信される電波信号の
   送信電力レベルを初期設定する初期設定行程と、その初
   期設定行程後に実際の送信電力レベルを検出し、検出し
   た送信電力レベルを所定範囲内に維持するように制御す
   る自動電力制御行程とを行う無線通信装置の送信電力レ
   ベルを設定する方法において、 入力信号レベルの減衰率が可変に構成される可変減衰器
   と、 この可変減衰器からの出力信号レベルを増幅する増幅率
   が可変に構成される可変増幅器とを用いて、 前記初期設定行程においては、前記可変増幅器の増幅率
   を最大にセットした上で、前記可変減衰器の減衰率を調
   整することで設定を行い、 前記自動電力制御行程においては、前記可変減衰器の減
   衰率を最小にセットした上で、前記可変増幅器の増幅率
   のみを調整することで送信電力レベルを所定範囲内に維
   持するように制御することを特徴とする無線通信装置の
   送信電力制御方法。
4. 【請求項４】 前記初期設定行程後に、実際の送信電力
   レベルを検出し、前記可変増幅器の増幅率及び前記可変
   減衰器の減衰率を夫々低下させながら送信電力レベルの
   調整を行い、前記可変減衰器の減衰率が最小になった時
   点で前記自動電力制御行程に移行するための中間制御行
   程を行うことを特徴とする請求項３記載の無線通信装置
   の送信電力制御方法。