JP2004040219A - Transmission output control apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル無線通信装置の送信電力制御装置に関し、特にCPU等の演算装置によって送信電力を高い精度で制御する送信電力制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、ディジタル無線通信システムにおいて、TDMA(Time Division Multiple Access)方式やパケット伝送方式等におけるバースト送信に伴う送信電力変動、あるいは搬送波周波数やデータレート可変の通信方式における送信電力変動、装置の温度変化に伴う変動等に対して、追従性の良い送信出力制御を行って、送信電力の出力レベルを所定の範囲内に制御する手段として、次のような方法が取られるのが一般的である。
即ち、通信システムの電力検出部で検出した送信電力増幅部の出力レベルは、ディジタル化されて演算装置(以下、CPUという)に読み込まれる。前記CPUでは、送信電力の変動に応じた制御信号を電力増幅部前段の周波数変換部に送出し、該周波数変換部内の可変減衰器の減衰量を変えて電力増幅部への前記周波数変換部出力電力を増減させる。これによって、前記送信電力増幅部の出力レベルが所定の範囲内になるように制御するものである。
【0003】
図2は、従来のディジタル無線通信システムの送信電力増幅装置の、主として送信出力制御系統の一例を示す構成概要図である。
同図に示されるように、本増幅装置の送信出力制御系統は、PINダイオードアッテネータ11と周波数変換部12とから成る送信周波数変換装置1と、電力増幅部21と方向性結合器22と検波器23とA/D変換器24とCPU25aとメモリ26aとD/A変換器27とバッファアンプ28とからなる送信電力増幅装置2とで構成される。
図において、送信周波数変換装置1に入力した中間周波数の送信信号は、送信電力増幅装置2から出力されるバイアス電圧によって減衰量が制御されるPINダイオードアッテネータ11においてレベル調整されて周波数変換部12に入力する。該周波数変換部12において、中間周波数の送信信号は送信周波数に変換されて送信電力増幅装置2に出力される。該送信電力増幅装置2の電力増幅部21に入力した送信信号は、所定の電力に増幅されて方向性結合器22を経て出力される。
【0004】
一方、前記方向性結合器22で分岐された送信電力の一部は、検波器23で直流信号に変換される。これによって、送信電力の変動は直流信号の変動として検知される。検波器23の直流出力信号は、A/D変換器24においてディジタルの直流信号に変換されてCPU25aに読み込まれる。
前記CPU25aにおいては、送信電力に対応している前記A/D変換器24の直流出力電圧レベルを読み取り、メモリ26aに予め記憶された初期設定の目標送信電力レベルとの差異を検出し、その差異に応じた電力増幅部21の送信出力を所定の目標値に近付けるため前記PINダイオードアッテネータ11のバイアス電圧補正値を前記メモリ26aから選択して出力する。
前記バイアス電圧補正値は、D/A変換器27でアナログ信号に変換され、バッファアンプ28を介して前記送信周波数変換装置1のPINダイオードアッテネータ11に印加される。該PINダイオードアッテネータ11の減衰量は印加されたバイアス補正値によって所定の値となって周波数変換部12に入力する送信信号レベルを調整する。これによって送信周波数変換装置1から送信電力増幅部2へ入力する信号レベルが調整され、電力増幅部21の出力は目標送信電力レベルに保たれることになる。
【0005】
図3は、バースト的に送信される出力信号と、その一部を拡大した波形の一例を示す図であり、実線は送信出力制御を行わなかった場合の出力波形を示し、点線は目標送信電力レベルを示している。
前述のように、電力増幅部21の出力に対応するA/D変換器25a出力の個々のデータを目標電力レベルと比較し、その差異を読み取って送信出力制御を行うと、送信出力が変調波であるためのレベル変動にまで追従して出力制御を行うため、出力レベルの変動を更に大きくする場合がある。図3の拡大波形で説明すると、個々の出力レベルA、B、C、D・・の、例えばA点のレベルが目標レベルより大きいので、出力を下げるように出力制御すると、B点では図に示したレベルよりさらに低下した値になってしまう。
そのため、通常、送信電力に対応したA/D変換器25a出力レベルの連続した複数個のデータの平均値をとり、その平均値と目標送信電力レベルとを比較するのが一般的であり、平均値の取り方には時間平均と移動平均の2通りの方法がある。
【0006】
時間平均法は、A/D変換器25a出力の中から連続するn個の出力データの平均値を算出し、目標送信電力レベルと該平均値との差異を読み取ってバイアス補正電圧を出力し、n番目のデータの時点で出力制御を行う。次に、n+1番目から2nまでの出力データの平均を取って2n番目の時点で新たな出力制御を行う。以下同様に、nの整数倍の時点で電力制御を行うものである。図3は、3点のレベルの平均値を取る場合であって、先ず、A、B、C点のレベルの平均値cを算出してC点で出力制御を行う。次に、D、E、F点のレベルの平均値fを算出してF点で出力制御を行う。以下同様に制御する。
図4は図3の出力信号の他の一部を拡大した波形例を示す図である。
移動平均法では、連続するA/D変換器25a出力の中からn個の出力データの平均を取って、n番目の時点で出力制御を行い、次に、n+1番目の時点で2からn+1番目までのデータの平均を取って出力制御を行う。以下同様に、次の出力データが得られた時点でn個のデータの平均を取って連続的に出力制御を行うものである。図4は、4点のレベルの平均値を取る場合であって、先ず、A、B、C、D点のレベルの平均値dを算出してD点で出力制御を行う。次に、B、C、D、E点のレベルの平均値eを算出してE点で出力制御を行う。以下同様に制御する。
上記のようにデータを平均化することによって、前述の個々のデータに追従して出力制御を行うことによって生じる誤制御を防止することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のように目標送信電力レベルと平均値とを比較して、その差異を補正する出力制御方式において、雑音あるいは電圧の瞬時変動等の原因によってA/D変換器25aの出力データで、大きな変動が検知された場合、例えば、図3でDのレベルがD’と検出された場合、時間平均法においては、制御結果の送信出力には(D’−D)/3の大きさの補正誤差が生じ、また、図4の移動平均においてDのレベルがD’と検出された場合、(D’−D)/4の大きさの補正誤差が、D’を含んで移動平均が計算される4回の制御動作にわたって生じるという問題があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、雑音等による一時的な大きな出力変動を示すデータが平均化データに及ぼす影響を除去して、精度の高い送信出力制御手段を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1の無線通信システムにおいては、送信信号のレベル調整手段を有する送信電力増幅装置の連続した所定の個数の出力レベルデータの平均値を算出し、該平均値と予め設定された目標の送信出力レベルとを比較してその差異を検出し、検出した差異に応じて前記送信電力増幅装置の出力レベルが目標の送信出力レベルとなるように入力レベルを補正する信号を生成して、前記入力レベル調整手段に送出する演算処理装置を有するディジタル無線通信システムの送信出力制御装置において、
前記演算処理装置において、前記送信電力増幅装置出力レベルデータの平均値の算出と同時に出力レベルデータの分散値を算出し、該分散の大きさが予め設定したしきい値を超えた場合は、前記平均値を元にした送信出力制御を中止して、新たな出力レベルデータの平均値を取り直すことを特徴とする。
請求項2の無線通信システムにおいては、前記送信電力増幅装置出力レベルデータの平均値を時間平均で算出することを特徴とする。
また、請求項3の無線通信システムにおいては、前記送信電力増幅装置出力レベルデータの平均値を移動平均で算出することを特徴とする。
請求項4の無線通信システムにおいては、請求項1乃至請求項3の無線通信システムにおいて、前記算出した分散の大きさに応じて、平均値を算出する出力レベルデータ数を変化させることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係わるディジタル無線通信システムの送信電力増幅装置の、主として送信出力制御系統の実施の一形態例を示す構成概要図である。
同図に示すように、本増幅装置の送信出力制御系統は、PINダイオードアッテネータ11と周波数変換部12とから成る送信周波数変換装置1と、電力増幅部21と方向性結合器22と検波器23ととA/D変換器24とCPU25とメモリ26とD/A変換器27とバッファアンプ28とからなる送信電力増幅装置2とで構成される。
本発明に係わる送信電力増幅装置の送信出力制御系統の上記各構成部位の機能動作は、CPU25とメモリ26とを除いて、図2の各構成部位の機能動作と同じであるので、共通部分の動作の詳細な説明は省略する。
【0010】
図1において、 PINダイオードアッテネータ11でレベルが調整され周波数変換部12で送信周波数に変換された送信信号は、電力増幅部21で所定の電力に増幅され、方向性結合器22を経て出力される。一方、前記方向性結合器22で分岐された送信電力の一部は、検波器23で直流信号に変換され、A/D変換器24でディジタルの直流信号に変換されてCPU25に読み込まれる。
前記CPU25においては、送信電力に対応しているA/D変換器24の直流出力電圧レベルを、予め設定されてメモリ25に記憶された個数(n個)読み取り、その平均値
【数1】
を算出すると共にそのデータの分散B1nを算出する。
ここに、N個のデータの平均値
【数2】
及び分散BNは、それぞれ
【式1】
【式2】
で計算される。
【0011】
前記メモリ26には、予め電力増幅部21が変調波を送信する時に取りうる最大の分散の値(以下、分散のしきい値という)Bmaxをシステム設定時の実験等の結果に基づいて設定して記憶させておく。前記CPU25で計算した分散の値B1nが前記しきい値Bmaxより大きいときは、データの中に雑音等による異常なデータが混入していると判断されるので、次のように処理する。
平均の算出法が時間平均の場合は、このデータの平均値による送信出力制御は中止して、次のn個のデータで、同様に平均値
【数3】
と分散値B2nを計算し、また、平均の算出法が移動平均の場合は、2から(n+1)番目のn個のデータで平均値「数3」と分散値B2nを計算する。該B2nがしきい値Bmax以下の場合には、目標送信レベルと平均値「数3」との差異を検出し、その差異に対応したPINダイオードアッテネータ11のバイアス電圧補正値を前記メモリ26から選択して出力する。
前記バイアス電圧補正値は、D/A変換器27でアナログ信号に変換され、バッファアンプ28を介してPINダイオードアッテネータ11に印加される。
これによって、前記PINダイオードアッテネータ11の減衰量が所定の値となり、周波数変換部12から電力増幅部21へ出力される信号レベルが調整され、前記電力増幅部21の出力は、高い精度で目標送信電力レベルに保たれることになる。
【0012】
上述のように、分散のしきい値Bmaxより計算された分散値Bnが大となることが連続した場合は、次のように平均化する出力データの数を調整することによって算出する平均値のもっともらしさの度合いを高めることが出来る。
即ち、しきい値Bmax<計算値Bnとなることが所定のp回連続した場合、あるいは過去所定のq回のうち所定のr回発生した場合は、平均化するデータ数nを増やしてm(n<m)個とする。そして、その後に、しきい値Bmaxより小さいい値のBmax’ に対してBmax’ >Bnとなることがp’ 回連続した場合、あるいは過去所定のq’ 回のうち所定のr’ 回発生した場合は、平均化するデータ数を元のn個に戻す。
上記分散のしきい値Bmax、Bmax’、平均化するデータ数n、m、回数p、q、r等はシステム設定時に、予めメモリ26に記憶させておくものとする。
上述のように、分散の大きさに応じて平均化するデータの個数を加減することによって、算出される平均値がより信頼性の高い値となる。
【0013】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、演算処理装置で送信電力増幅部の出力の平均化レベルと目標の出力レベルとを比較して送信電力増幅部出力をする送信出力制御装置において、出力レベルの平均値と共に出力レベルの分散の値を算出し、算出した分散値が予め設定した分散値(しきい値)を超える場合は、その平均値レベルによる送信出力制御動作を行わないようにして、新たなデータで送信制御を行うようにし、さらに、算出した分散の大きさに応じて平均値化するデータの数を変化させるようにしたので、平均値の信頼度をより高くすることができる。
したがって、雑音や瞬時電圧変動等の一時的な大きな出力変動を示すデータが送信出力の平均化データに及ぼす影響を除去して、精度の高い送信出力制御手段を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるディジタル無線通信システムの送信電力増幅装置の、主として送信出力制御系統の実施の一形態例を示す構成概要図
【図2】従来のディジタル無線通信システムの送信電力増幅装置の、主として送信電力制御系統の一例を示す構成概要図。
【図3】バースト的に送信される出力信号と、その一部を拡大した波形の一例を示す図。
【図4】図3の出力信号の他の一部を拡大した波形例を示す図。
【符号の説明】
1・・送信周波数変換装置、 2・・ 送信電力増幅装置、
11・・PINダイオードアッテネータ、 12・・周波数変換部、
21・・電力増幅部、 22・・方向性結合器、 23・・検波器、
24・・A/D変換器、 25、25a・・CPU、
26、26a・・メモリ、27・・D/A変換器、28・・バッファアンプ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a transmission power control device for a digital wireless communication device, and more particularly to a transmission power control device that controls transmission power with high accuracy by an arithmetic device such as a CPU.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a digital wireless communication system, transmission power fluctuation due to burst transmission in a TDMA (Time Division Multiple Access) system, a packet transmission system, or the like, or transmission power fluctuation in a communication system with a variable carrier frequency or data rate, and a change in device temperature In general, the following method is used as means for performing transmission output control with good tracking performance to control the output level of transmission power within a predetermined range.
That is, the output level of the transmission power amplification unit detected by the power detection unit of the communication system is digitized and read into an arithmetic unit (hereinafter, referred to as a CPU). In the CPU, a control signal according to the variation of the transmission power is transmitted to a frequency converter in front of the power amplifier, and the output of the frequency converter to the power amplifier is changed by changing the attenuation of a variable attenuator in the frequency converter. Increase or decrease the power. Thereby, the output level of the transmission power amplifier is controlled to be within a predetermined range.
[0003]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram mainly showing an example of a transmission output control system of a transmission power amplifier of a conventional digital wireless communication system.
As shown in the figure, the transmission output control system of the present amplification device includes a transmission
In the figure, a transmission signal of an intermediate frequency input to a transmission
[0004]
On the other hand, a part of the transmission power branched by the
The CPU 25a reads the DC output voltage level of the A /
The bias voltage correction value is converted into an analog signal by the D /
[0005]
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an output signal transmitted in a burst and a waveform obtained by enlarging a part of the output signal. A solid line indicates an output waveform when transmission output control is not performed, and a dotted line indicates a target transmission power. Indicates a level.
As described above, when the individual data of the output of the A / D converter 25a corresponding to the output of the power amplifying
Therefore, it is common practice to take the average value of a plurality of continuous data of the output level of the A / D converter 25a corresponding to the transmission power and compare the average value with the target transmission power level. There are two ways to take the value, time average and moving average.
[0006]
The time averaging method calculates an average value of continuous n output data from the output of the A / D converter 25a, reads a difference between the target transmission power level and the average value, and outputs a bias correction voltage. Output control is performed at the time of the n-th data. Next, a new output control is performed at the 2n-th time point by averaging the output data from the (n + 1) -th to 2n. Hereinafter, similarly, power control is performed at the time of an integral multiple of n. FIG. 3 shows a case where the average value of the levels at three points is obtained. First, the average value c of the levels at points A, B, and C is calculated, and the output control is performed at point C. Next, an average value f of the levels at points D, E, and F is calculated, and output control is performed at point F. Hereinafter, the same control is performed.
FIG. 4 is a diagram showing a waveform example in which another part of the output signal of FIG. 3 is enlarged.
In the moving average method, an average of n output data is taken out of the continuous A / D converter 25a output, output control is performed at the n-th time point, and then 2 to n + 1-th time points at the (n + 1) -th time point. Output control is performed by taking the average of the data up to. Similarly, output control is continuously performed by averaging n data at the time when the next output data is obtained. FIG. 4 shows a case where the average value of the levels at four points is obtained. First, the average value d of the levels at points A, B, C, and D is calculated, and the output control is performed at point D. Next, an average value e of the levels at points B, C, D, and E is calculated, and output control is performed at point E. Hereinafter, the same control is performed.
By averaging the data as described above, it is possible to prevent erroneous control caused by performing output control following the individual data.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, in the output control method for comparing the target transmission power level with the average value and correcting the difference, the output data of the A / D converter 25a is generated due to noise or instantaneous fluctuation of voltage. When a large fluctuation is detected, for example, when the level of D is detected as D 'in FIG. 3, in the time average method, the transmission output of the control result has a magnitude of (D'-D) / 3. If a correction error occurs and the level of D is detected as D 'in the moving average of FIG. 4, a correction error having a magnitude of (D'-D) / 4 is calculated as a moving average including D'. There is a problem that it occurs over the four control operations performed.
The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and eliminates the influence of data indicating a large temporary output fluctuation due to noise or the like on the averaged data, thereby providing a highly accurate transmission output control means. The purpose is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, in the wireless communication system according to the first aspect, an average value of a predetermined number of continuous output level data of a transmission power amplifying device having a transmission signal level adjusting unit is calculated, and the average value is calculated. A signal for comparing the input power level with a preset target transmission output level, detecting the difference, and correcting the input level so that the output level of the transmission power amplifier becomes the target transmission output level according to the detected difference. And a transmission output control device of a digital wireless communication system having an arithmetic processing device for sending the signal to the input level adjusting means.
In the arithmetic processing device, the variance value of the output level data is calculated simultaneously with the calculation of the average value of the output level data of the transmission power amplifying device, and when the magnitude of the variance exceeds a preset threshold value, The transmission output control based on the average value is stopped, and the average value of the new output level data is obtained again.
In the wireless communication system according to the second aspect, an average value of the output level data of the transmission power amplifying device is calculated by a time average.
In the wireless communication system according to a third aspect, an average value of the output level data of the transmission power amplifying device is calculated by a moving average.
In the wireless communication system according to a fourth aspect, in the wireless communication system according to the first to third aspects, the number of output level data for calculating an average value is changed according to the calculated variance. I do.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram mainly showing an embodiment of a transmission output control system of a transmission power amplifying apparatus of a digital wireless communication system according to the present invention.
As shown in the figure, the transmission output control system of the present amplification device includes a transmission
The functional operation of each component of the transmission output control system of the transmission power amplifying device according to the present invention is the same as the functional operation of each component in FIG. 2 except for the
[0010]
In FIG. 1, a transmission signal whose level is adjusted by a PIN diode attenuator 11 and converted into a transmission frequency by a
In the
Is calculated, and the variance B 1n of the data is calculated.
Here, the average value of N data
And the variance BN are represented by
[Equation 2]
Is calculated by
[0011]
In the
When the average calculation method is the time average, the transmission output control based on the average value of this data is stopped, and the average value is similarly calculated for the next n data.
And the variance value B 2n , and when the average is calculated by the moving average, the average value “
The bias voltage correction value is converted into an analog signal by the D /
As a result, the attenuation of the PIN diode attenuator 11 becomes a predetermined value, the signal level output from the
[0012]
As described above, when the variance value Bn calculated from the variance threshold value Bmax continuously increases, the average calculated by adjusting the number of output data to be averaged as follows. The degree of plausibility of the value can be increased.
In other words, when the threshold value B max <calculated value B n is satisfied continuously for a predetermined number of times p, or when a predetermined number of times r have occurred in the past predetermined number q, the number n of data to be averaged is increased. m (n <m). Thereafter the, 'B max relative' B max of the threshold B max smaller than had values> be a Bn is p 'when consecutive times, or past a predetermined q' given r of times' If the number of times has occurred, the number of data to be averaged is returned to the original n.
The variance thresholds B max and B max ′, the number of data to be averaged n and m, the number of times p, q, and r are stored in the
As described above, by adjusting the number of data to be averaged according to the magnitude of the variance, the calculated average value becomes a value with higher reliability.
[0013]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a transmission output control device that outputs a transmission power amplifying unit by comparing an average level of an output of a transmission power amplifying unit and a target output level in an arithmetic processing unit, The variance value of the output level is calculated together with the average value of the levels, and when the calculated variance value exceeds a variance value (threshold value) set in advance, the transmission output control operation based on the average value level is not performed. Since the transmission control is performed with new data and the number of data to be averaged is changed in accordance with the calculated variance, the reliability of the average can be further increased. .
Therefore, it is possible to provide a highly accurate transmission output control unit by eliminating the influence of data showing large temporary fluctuations in output, such as noise and instantaneous voltage fluctuation, on averaged transmission output data.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a transmission power control system of a transmission power amplifier of a digital wireless communication system according to the present invention. FIG. 2 is a transmission power amplifier of a conventional digital wireless communication system. FIG. 1 is a schematic configuration diagram mainly showing an example of a transmission power control system.
FIG. 3 is a diagram showing an example of an output signal transmitted in a burst and a waveform obtained by enlarging a part of the output signal.
FIG. 4 is a diagram showing a waveform example in which another part of the output signal of FIG. 3 is enlarged.
[Explanation of symbols]
1. Transmission
11. PIN diode attenuator, 12. Frequency converter,
21 ··· Power amplifier, 22 ·· Directional coupler, 23 ·· Detector,
24 A / D converter, 25, 25a CPU
26, 26a, memory, 27, D / A converter, 28, buffer amplifier
Claims (4)
前記演算処理装置において、前記送信電力増幅装置出力レベルデータの平均値の算出と同時に出力レベルデータの分散値を算出し、該分散の大きさが予め設定したしきい値を超えた場合は、前記平均値を元にした送信出力制御を中止して、新たな出力レベルデータの平均値を取り直すことを特徴とする送信出力制御装置。Calculate an average value of a predetermined number of continuous output level data of the transmission power amplifying apparatus having the transmission signal level adjusting means, compare the average value with a preset target transmission output level, and determine the difference. An arithmetic processing device for detecting and generating a signal for correcting the input level so that the output level of the transmission power amplifying device becomes the target transmission output level in accordance with the detected difference, and sending the signal to the input level adjusting means. In a transmission output control device of a digital wireless communication system having
In the arithmetic processing device, the variance value of the output level data is calculated simultaneously with the calculation of the average value of the output level data of the transmission power amplifying device, and when the magnitude of the variance exceeds a preset threshold value, A transmission output control device wherein transmission output control based on an average value is stopped, and an average value of new output level data is obtained again.
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