JP2005348105A - 送信方法および送信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通信回線の状態に応じて最適出力レベルで送信が可能な、低消費電力の送信方法および装置を提供する。
【解決手段】それぞれ変調回路１１、周波数変換回路１２、送信増幅回路１３および可変減衰器１４を含む現用系１０Ａおよび予備系１０Ｂの冗長構成とし、これら両系１０Ａおよび１０Ｂの可変減衰器１４を制御回路１７で同様に制御すると共に両系１０Ａおよび１０Ｂの出力を合成回路１８で合成して、これら両系１０Ａおよび１０Ｂの合成出力に対応する装置出力を得る。必要な装置出力が現用系１０Ａの出力で十分な場合には、予備系１０Ｂの送信増幅回路１３を待機モードとして消費電力を低減する。また、現用系１０Ａに故障が発生すると、直ちに予備系１０Ｂに切り替える。
【選択図】図１

Description

本発明は送信方法および送信装置に関し、特にホットスタンバイ電力合成方式による電力制御方式を用いる送信方法および送信装置に関する。

通信技術が進歩し且つ広く普及した現在では、万一送信機の故障又は通信回線の異常等により通信が不能又は不完全になると、社会生活に及ぼす影響は甚大である。特に、無線通信の場合には、外部の影響を受け易く、通信回線が有線通信の場合に比較して不安定である。そこで、通信設備には冗長度を持たせ、斯かる事態の発生を回避又はその影響を最小限に抑えることが必要不可欠である。

斯かる技術分野における従来技術は、種々の文献等に開示されている。ホットスタンバイ方式と送信電力制御方式とを併用する無線通信システムにおける低消費電力化を図る無線通信システムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。この従来の無線通信システムによると、現用系／予備系の２系統を有する冗長構成とされ、現用系／予備系共に故障の無い場合には、切替器の切替情報に基づき、非選択系の送信盤の電力を最小に抑えることにより低消費電力を実現する構成となっている。この場合に、装置出力レベルは、現用系と予備系の出力を切替えて出力しているために、出力レベル最大値は、単体送信盤の最大出力レベルとなる。

また、現用機および予備機のどちらか一方が故障又はメンテナンスを行っている場合でも、送信電力制御が正常に動作できる送信電力制御方式（ＡＴＰＣ）が開示されている（例えば、特許文献２参照）。この送信電力制御方式に開示されている構成によると、片系の故障、保守作業実施時に、他方の系の送信電力制御が誤動作を起こさないように、両系同じ制御信号を用いて制御する方式としている。

更に、複数の電力増幅器の出力を合成／切替器を介して合成してアンテナから出力するマイクロ波着陸誘導装置が開示されている（例えば、特許文献３参照）。また、冗長構成の電力増幅器を備え、監視・制御部によりこれら両電力増幅器の出力を制御して、電力合成部で合成して常時一定の送信出力となるようにする無線送信装置が開示されている（例えば、特許文献４参照）。

特開平６−２９１６９８号公報（第３-４頁、第１図） 特開平６−２１６７８７号公報（第３頁、第１図） 特開平１−１８０４７８号公報（第３頁、第１図） 特開平７-１２３０１４号公報（第３-４頁、第１図）

しかし、上述の如き従来技術は、幾つかの課題を有する。先ず、
特許文献１に開示される従来技術では、装置出力レベルは、現用系および予備系の出力を切り替えて出力しているため、出力レベルの最大値は単体送信盤の最大出力レベルに限定される。また、 特許文献２に開示されるＡＴＰＣを用いたホットスタンバイ出力合成方式においては、通常の電力制御において期待できる低消費電力化が十分に発揮できない。その理由は、運用系および予備系の両者を合成することで高出力を得る構成であるため、そのメリットを最大限とするには、現用系および予備系を同一出力レベルで出力しなければならない。そのために、出力電力制御は、現用系および予備系を同じ条件で制御されるが、ＡＴＰＣにおいて単体出力レベルより低いレベルでの動作時には両系動作している分、大きな消費電力が必要となる。

に開示の技術は、本発明の対象とする送信機又は通信装置とは異なり、現用系および予備系という概念がない。また、 に記載の無線送信装置は、冗長構成の２つの電力増幅器の出力を合成して両方のフル出力レベルを得るという構成が全く開示されていない。

本発明は、従来技術の上述した課題に鑑みなされたものであり、斯かる課題を解消又は軽減する改良された送信方法および装置を提供することを目的とする。即ち、本発明の目的は、低消費電力であり、しかも現用系と予備系の何れかが故障時に、その制御を簡素化可能にするＡＴＰＣを用いたホットスタンバイ方式の送信方法および装置を提供することである。

前述の課題を解決するため、本発明による送信方法および送信装置は、次のような特徴的構成を採用している。

（１）実質的に同様構成の現用系および予備系の２つの系を備える送信装置から、通信回線状態に応じて制御回路にて前記現用系および前記予備系を制御して適切な装置出力で送信する送信方法において、
前記現用系および前記予備系には前記制御回路により同様出力が出力可能な状態に制御する工程と、前記現用系および前記予備系の出力を合成して装置出力とする工程とを備えることを特徴とする送信方法。

（２）必要とされる装置出力が前記現用系および前記予備系の一方の系の最大出力以下の場合には、一方の系のみの出力を前記装置出力とし、他方の系は待機電力に制御する工程を備える上記（１）の送信方法。

（３）それぞれ変調回路、周波数変換回路、送信増幅回路および可変減衰器を有する現用系および予備系の２つの系を備え、制御回路により前記可変減衰器を制御して通信回線等の状態に応じて必要とする装置出力で送信する送信装置において、
前記制御回路は、前記現用系および前記予備系の前記可変減衰器に同じ制御信号を供給し、前記現用系および前記予備系の出力を合成する合成回路を介して前記装置出力を得ることを特徴とする送信装置。

（４）それぞれ前記現用系および前記予備系の前記可変減衰器および前記合成回路間にオン／オフ動作するミュート回路を設ける上記（３）の送信装置。

（５）それぞれ前記現用系および前記予備系の前記変調回路および前記周波数変換回路間にミュート回路が交差して設けられる上記（３）の送信装置。

（６）前記制御回路は、前記装置出力が前記現用系および前記予備系の一方の最大出力以下であるとき、他方の系の前記送信増幅回路に待機電力とする制御信号を供給する上記（３）、（４）又は（５）の送信装置。

本発明の送信方法および装置によると、次の如き実用上の顕著な効果が得られる。即ち、現用系および予備系の２つの系が故障なく正常に動作している通常状態では、これら両系の最大出力の和に相当する最大出力までの出力レベルが連続して装置出力として出力可能である。従って、フェーディング等により通信回線が悪化してもこれに対応して送信出力を増加可能であるので、通信エラー率の低い高品質の通信が可能であり、通信（又は伝送）効率が改善可能である。また、通信回線が良好であり、装置出力が一方の系（現用系）の出力のみで足りる場合には、他方の系（予備系）の送信増幅回路を制御回路からの制御信号により待機電力として、消費電力を低減することが可能である。更に、現用系および予備系の両系の可変減衰器には、制御回路から常時同じ制御信号が供給されているので、現用系に故障等が生じた場合には、迅速に予備系に切り替え可能であり、通信断の時間を最小にすることが可能である。

以下、本発明による送信方法および送信装置の好適実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。

先ず、図１は、本発明による送信装置の第１実施例の構成を示すブロック図である。このホットスタンバイ（ＡＴＰＣ）方式の送信装置は、現用系１０Ａおよび予備系１０Ｂを有する冗長構成である。これら現用系１０Ａおよび予備系１０Ｂの出力は、制御回路１７により制御され、合成回路１８により合成されて装置出力として（例えば、アンテナ等に）出力される。

これら現用系１０Ａおよび予備系１０Ｂは、それぞれ変調回路１１、周波数変換回路１２、送信増幅回路１３、可変減衰器１４およびミュート回路１５を備える実質的の同一構成である。即ち、図１に示す送信装置において、変調回路１１から可変減衰器１４迄の構成は、現用系１０Ａおよび予備系１０Ｂ共に同一構成であり、これら両系１０Ａおよび１０Ｂの出力が合成回路１８により合成されて装置出力として出力される。また、電力制御用の制御回路１７は、現用系１０Ａおよび予備系１０Ｂの送信増幅回路１３および可変減衰器１４を制御することにより、送信電力制御を行っている。

一般に、ホットスタンバイ方式においては、入力データ信号を現用系および予備系の２つに分岐し、それぞれにおいて変調、無線周波数帯への周波数変換および送信増幅を行っている。図１に示す送信装置において、分岐された入力データは、それぞれの変調回路１１に入力され、ある中間周波数帯へ変調され、周波数変換回路１２に入力される。周波数変換回路１２に入力された変調波は、無線周波数帯に周波数変換され、送信増幅回路１３に入力される。送信増幅回路１３に入力された信号は、ある一定のレベルまで増幅されて可変減衰器１４に入力される。

次に、可変減衰器１４の入力信号は、制御回路１７からの制御信号に基づき、指定された出力レベルとして制御出力される。可変減衰器１４の出力は、ミュート回路１５に入力される。このミュート回路１５では、制御回路１７からの制御信号により、出力断(停止)又は入力信号をそのまま出力する。ミュート回路１５の出力は、合成回路１８に入力され、現用系１０Ａおよび予備系１０Ｂの２つのミュート回路１５の出力である２つの信号を合成して装置出力として出力する。

尚、図１中の変調回路１１、周波数変換回路１２、送信増幅回路１３、可変減衰器１４、ミュート回路１５および制御回路１７は、当業者に周知であり、またそれらの具体的回路構成は本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成は省略することとする。

次に、図２は、図１に示す本発明の送信装置における通常動作時の送信レベル変化説明図である。図１および図２を参照して動作説明する。図２において、横軸は時間そして縦軸は合成回路１８からの装置出力である出力レベルを示す。図２中、実線は合成回路１８で合成された装置出力、１点鎖線は現用系１０Ａからの出力レベル、２点鎖線は予備系１０Ｂからの出力レベルを示す。

先ず、装置出力レベルは、通常状態では電力制御方式（ＡＴＰＣ）の効果を最大限に得るために或る一定の最小出力レベル（Ｐmin：通常は最大時の約１０ｄＢ〜２０ｄＢ低いレベル)となるように設定されている。従って、現用系１０Ａ単体の出力レベルのみで出力可能なレベルである。即ち、予備系１０Ｂのミュート回路１５は、予備系１０Ｂの出力を断にして、制御回路１７により現用系１０Ａの送信増幅回路１３の出力レベルのみで最小出力レベルになるように、可変減衰器１４の減衰量を制御している。ここで、予備系１０Ｂの可変減衰器１４は、現用系１０Ａの可変減衰器１４と同じ減衰量となるように制御される。また、予備系１０Ｂの送信電力増幅回路１３の動作電力は、早期立ち上げに必要な最低消費電力で待機するように制御回路１７にて制御される。

ここで、フェーディング等により対向局（即ち、通信相手である受信局）の受信入力電界が下がってくると、その情報に基づき制御回路１７は、受信入力電界が一定レベルとなるように可変減衰器１４の減衰量を減らして出力レベルを上げるように制御する。受信入力電界が更に下がって、現用系１０Ａ単体の送信増幅回路１３の最大出力レベルＰmaxに達し、それ以上に出力レベルを上げる必要があると判断した時点で、初めて予備系１０Ｂのミュート回路１５をオフとし、予備系１０Ｂのミュート回路１５からの出力を合成回路１８に出力すると共に、送信増幅回路１３の供給電力を制御することにより、この装置出力の出力レベルを現用系１０Ａおよび予備系１０Ｂの両系の合計出力レベルである規定最大パワー（Ｐmax＋３ｄＢ）迄連続的に制御可能にする。

一方、通信回線が復旧して、装置出力レベルが現用系１０Ａ単体の送信増幅回路１３の出力最大値Ｐmax以下で良い条件になった場合には、再度予備系１０Ｂのミュート回路１５をオンとすると共にその送信増幅回路１３の消費電力を待機電力となるよう制御する。

次に、何らかの原因により現用系１０Ａが故障した場合の動作を、図３を参照して説明する。受信入力電界情報による送信出力レベル制御は、上述した通常状態と同じである。装置出力レベルがＰmax以下である制御時に現用系１０Ａの故障が検出されると、予備系１０Ｂのミュート回路１５をオフとし、送信電力増幅回路１３の供給電力を最大値とする。可変減衰器１４の減衰量は、上述の如く現用系１０Ａの可変減衰器１４の減衰量と同じに設定してあるため、装置出力レベルは、故障前のレベルと同じであり、連続的な制御が可能となる。装置出力レベルがＰmax以上で動作時にも同様な制御を行なう。

次に、図４を参照して、本発明による送信装置の第２実施例について説明する。図４は、本発明による送信装置の第２実施例の構成を示すブロック図である。図４において、図１に示すブロック図に対応する構成要素には、説明の便宜上、類似の参照符号を使用することとする。

本発明の第２実施例の送信装置は、図４に示す如く、現用系２０Ａおよび予備系２０Ｂの２つの系を備える。そして、現用系２０Ａおよび予備系２０Ｂは、各々変調回路２１、周波数変換回路２２、送信増幅回路２３および可変減衰器２４を有する。両系２０Ａおよび２０Ｂの可変減衰器２４の出力は、合成回路２８にて合成されて装置出力を出力する。また、制御回路２７は、両系２０Ａおよび２０Ｂの送信増幅回路２３および可変減衰器２４を同様に制御する。

本発明の送信装置の第２実施例では、上述した構成に加えて、ミュート回路２９Ａおよび２９Ｂが現用系２０Ａおよび予備系２０Ｂの変調回路２１および周波数変換回路２２間に相互に交差して設けられている点で、上述した第１実施例の送信装置と相違する。

この送信装置の第２実施例では、中間周波数帯においてミュート回路２９を有する構成にすることにより、回路構成が更に改善されている。即ち、図４のブロック図に示す如く、ミュート回路２９Ａおよび２９Ｂのオン／オフ条件等は第１実施例の場合と同じであるが、装置出力レベルがＰmax以降は、周波数変換回路２２および送信増幅回路２３の入力レベルが３ｄＢアップすることになるので、歪による影響を避けるために、同一のバックオフを保持するために送信増幅回路２３の供給電力を２段階に制御することが必要になる。しかし、第２実施例では、中間周波数帯での回路構成となるので、無線周波数帯で実現したミュート回路２９の回路構成を比較的簡単にすることが可能である。

以上、本発明による送信装置および送信方法の好適実施例を詳述した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を斯かる実施例に限定するものではない。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。例えば、上述した実施例では、現用系および予備系の送信増幅回路を固定増幅度の増幅器とし、その出力を可変減衰器で制御する構成であったが、送信増幅回路および可変減衰器を纏めて、可変利得型の送信増幅回路としてもよい。

本発明による送信装置の第１実施例の構成を示すブロック図である。 図１に示す送信装置の通常動作時の動作説明図である。 図１に示す送信装置の現用系が故障した場合の動作説明図である。 本発明による送信装置の第２実施例の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０Ａ、２０Ａ 現用系
１０Ｂ、２０Ｂ 予備系
１１、２１ 変調回路
１２、２２ 周波数変換回路
１３、２３ 送信増幅回路
１４、２４ 可変減衰器
１５、２９ ミュート回路
１７、２７ 制御回路
１８、２８ 合成回路

Claims (6)

1. 実質的に同様構成の現用系および予備系の２つの系を備える送信装置から、通信回線状態に応じて制御回路にて前記現用系および前記予備系を制御して適切な装置出力で送信する送信方法において、
   前記現用系および前記予備系には前記制御回路により同様出力が出力可能な状態に制御する工程と、前記現用系および前記予備系の出力を合成して装置出力とする工程とを備えることを特徴とする送信方法。
2. 必要とされる装置出力が前記現用系および前記予備系の一方の系の最大出力以下の場合には、一方の系のみの出力を前記装置出力とし、他方の系は待機電力に制御する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の送信方法。
3. それぞれ変調回路、周波数変換回路、送信増幅回路および可変減衰器を有する現用系および予備系の２つの系を備え、制御回路により前記可変減衰器を制御して通信回線等の状態に応じて必要とする装置出力で送信する送信装置において、
   前記制御回路は、前記現用系および前記予備系の前記可変減衰器に同じ制御信号を供給し、前記現用系および前記予備系の出力を合成する合成回路を介して前記装置出力を得ることを特徴とする送信装置。
4. それぞれ前記現用系および前記予備系の前記可変減衰器および前記合成回路間にオン／オフ動作するミュート回路を設けることを特徴とする請求項３に記載の送信装置。
5. それぞれ前記現用系および前記予備系の前記変調回路および前記周波数変換回路間にミュート回路が交差して設けられることを特徴とする請求項３に記載の送信装置。
6. 前記制御回路は、前記装置出力が前記現用系および前記予備系の一方の最大出力以下であるとき、他方の系の前記送信増幅回路に待機電力とする制御信号を供給することを特徴とする請求項３、４又は５に記載の送信装置。

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