JP3843259B2 - 携帯電話機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は携帯電話機に関し、特に、基地局からの指示に従って送信電力を制御する携帯電話機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、携帯電話機の送信電力は、基地局と通信することができ、かつ他の携帯電話機と基地局の通信を妨害しないように、携帯電話機の位置などに応じて最適値に制御される。また、最大送信電力は、所定値（たとえば２５ｄＢｍ）以下に制限されている。
【０００３】
携帯電話機の送信電力の制御は、オープンループ制御とインナループ制御の２段階で行なわれる。オープンループ制御では、携帯電話機は、受信電力に基づいて必要な送信電力を算出し、算出した電力で送信を開始する。インナループ制御では、携帯電話機の位置などの変化に応じて、基地局から携帯電話機に送信電力の増加／減少が指示される。また、インナループ制御では、携帯電話機側の都合（ＤＴＸ等）によっても送信電力の増加／減少が行なわれる。
【０００４】
図８は、従来の携帯電話機のインナループ制御を示すフローチャートである。図８において、この携帯電話機は、ステップＳ５１で基地局からの信号等に基づいて電力制御量ΔＰを算出し、ステップＳ５２で現スロットの送信電力Ｐｘを検出し、ステップＳ５２でＰｘが所定のしきい値電力Ｐｌｉｍ以下か否かを判別する。次いで携帯電話機は、ステップＳ５３でＰｘ≦Ｐｌｉｍであると判別した場合はステップＳ５４で次スロットの送信電力をΔＰだけ増加／減少させ、ステップＳ５３でＰｘ≦Ｐｌｉｍでないと判別した場合は電力制御を行なわない。
【０００５】
図９は、図８で説明した携帯電話機のインナループ制御を例示するタイムチャートである。図９において、最大送信電力許容範囲Ｐｍａｘｒは２１〜２５ｄＢｍであり、最大送信電力Ｐｍａｘは２５ｄＢｍであり、しきい値電力Ｐｌｉｍは２３ｄＢｍに設定されている。１スロットごとに基地局から携帯電話機に送信電力を１ｄＢだけ増加させるように指示された場合が示されている。送信電力Ｐｘがしきい値電力Ｐｌｉｍ＝２３ｄＢｍを超えた場合は、基地局から送信電力を増加させるように指示された場合でも携帯電話機は送信電力を増加させない。これにより、送信電力Ｐｘが最大送信電力Ｐｍａｘを超えることが防止される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図９で示した場合では、基地局から携帯電話機に１ｄＢまたは２ｄＢの増加が指示された場合は問題ないが、３ｄＢ以上の増加が指示された場合は送信電力Ｐｘが最大送信電力Ｐｍａｘを超えてしまう。一方、しきい値電力Ｐｌｉｍを低い値に設定すれば送信電力Ｐｘが最大送信電力Ｐｍａｘを超えることは防止できるが、送信電力Ｐｘが低めに設定されることとなって通信可能範囲が狭くなってしまう。
【０００７】
それゆえに、この発明の主たる目的は、送信電力が最大送信電力を超えることがなく、かつ通信可能範囲が広い携帯電話機を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明に係る携帯電話機は、基地局からの信号を受信する受信部と、制御信号に応じた送信電力で基地局に信号を送信する送信部と、送信部の送信電力を検出する電力検出部と、基地局から受信部を介して与えられた電力制御命令に基づいて次スロットの電力増加量を求める電力算出部と、電力検出部によって検出された現スロットの送信電力と電力算出部によって求められた電力増加量とを加算し、その第１の加算値が予め定められた最大送信電力よりも小さいか否かを判定する判定部と、制御信号を生成して送信部の送信電力を制御し、判定部によって第１の加算値が最大送信電力よりも小さいと判定された場合は、電力算出部によって求められた電力増加量だけ送信部の次スロットの送信電力を増加させ、判定部によって第１の加算値が最大送信電力よりも大きいと判定された場合は、送信部の送信電力が最大送信電力を超えないような電力増加量を算出し、その電力増加量だけ送信部の次スロットの送信電力を増加させる電力制御部とを備えたものである。ここで、電力検出部は、予め定められた電力検出範囲を有する。判定部は、送信部の送信電力が電力検出部の電力検出範囲外である場合は、制御信号から求められる送信部の送信電力と、該送信電力が有する誤差の最大値と、電力算出部によって求められた次スロットの電力増加量とを加算し、その第２の加算値が最大送信電力よりも小さいか否かを判定する。電力制御部は、判定部によって第２の加算値が最大送信電力よりも小さいと判定された場合は、電力算出部によって求められた電力増加量だけ送信部の送信電力を増加させ、判定部によって第２の加算値が最大送信電力よりも大きいと判定された場合は、送信部の送信電力が最大送信電力を超えないような電力増加量を算出し、その電力増加量だけ送信部の送信電力を増加させる。
【０００９】
したがって、基地局からの電力制御命令に基づいて求められた電力増加量だけ送信電力を増加させると最大送信電力を超えると判定した場合は、送信電力が最大送信電力を超えないような電力増加量を算出し、その電力増加量だけ送信電力を増加させるので、送信電力が最大送信電力を超えることはない。また、必要な場合は送信電力を最大送信電力に等しくすることができるので、送信電力が低めに設定されていた従来に比べて通信可能領域が広くなる。また、電力検出部の電力検出範囲を狭くすることができるので、電力検出部の検出精度の向上と構成の簡単化を図ることができる。
【００１０】
好ましくは、送信部は、制御信号に応じたゲインで送信信号を増幅／減衰させる可変ゲイン増幅／減衰器を含む。携帯電話機は、さらに、制御信号と送信部の送信電力との関係を示すテーブルまたは関数を記憶した記憶部を備える。電力制御部は、記憶部に記憶されたテーブルまたは関数に基づき、可変ゲイン増幅／減衰器に制御信号を与えて送信部の送信電力を制御する。この場合は、送信電力を容易に制御することができる。
【００１３】
また好ましくは、さらに、電力検出部の温度を検出するための温度検出部と、温度検出部の検出結果に基づいて電力検出部の検出値を補正する第１の補正部が設けられる。
【００１４】
また好ましくは、さらに、送信部の送信周波数を検出する周波数検出部と、周波数検出部の検出結果に基づいて電力検出部の検出値を補正する第２の補正部とが設けられる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施の形態によるＷ−ＣＤＭＡ方式の携帯電話機の要部を示すブロック図である。図１において、この携帯電話機は、アンテナ１、デュプレクサ２、受信部３、ベースバンド／制御部８および送信部９を備える。
【００１６】
基地局から送信されてアンテナ１で受信された高周波信号は、デュプレクサ２を介して受信部３に入力される。デュプレクサ２は、受信信号が送信部９に入力されたり、送信信号が受信部３に入力されるのを防止するものである。受信部３は、ロウノイズアンプ４、ミキサ５、可変ゲインアンプ６および直交復調器７を含む。
【００１７】
受信部３に入力された高周波信号は、ロウノイズアンプ４で増幅されてミキサ５に与えられる。ミキサ５は、入力された高周波信号と局部発振器（図示せず）の出力信号とを混合してＩＦ信号を生成する。ＩＦ信号は、可変ゲインアンプ６によって所定電力に増幅されて直交復調器７に与えられる。可変ゲインアンプ６の制御電圧Ｖｃ６は、ベースバンド／制御部８で生成される。
【００１８】
直交復調器７は、ＩＦ信号を復調してベースバンド信号を生成しベースバンド／制御部８に与える。ベースバンド信号は、ベースバンド／制御部８で復調されてデジタル信号に変換され、さらに所定の処理を施されて音声信号などになる。
【００１９】
逆に、音声信号などは所定の処理を施されてデジタル信号に変換され、デジタル信号はベースバンド／制御部８で変調されて、ベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号は送信部９に入力される。送信部９は、直交変調器１０、可変ゲインアンプ１１，１３、ミキサ１２、ハイパワーアンプ１４、送信電力検出部１５、ゲイン制御部１６および記憶部１７を含む。
【００２０】
送信部９に入力されたベースバンド信号は、直交変調器１０で変調されてＩＦ信号に変換される。ＩＦ信号は、可変ゲインアンプ１１で増幅されてミキサ１２に与えられる。ミキサ１２は、入力されたＩＦ信号と局部発振器（図示せず）の出力信号とを混合して高周波信号を生成する。高周波信号は、可変ゲインアンプ１３およびハイパワーアンプ１４で増幅され、送信電力検出部１５、デュプレクサ２およびアンテナ１を介して基地局に送信される。
【００２１】
送信電力検出部１５は、高周波信号の電力を検出し、その検出値Ｐｘをゲイン制御部１６に与える。記憶部１７には、送信電力Ｐｏｕｔと可変ゲインアンプ１１，１３の制御電圧Ｖｃとの関係を示すテーブルが格納されている。ゲイン制御部１６は、ベースバンド／制御部８からの電力制御信号Ｐｃおよび送信電力検出部１５からの送信電力検出値Ｐｘに従って、記憶部１７から所望の制御電圧Ｖｃの値を読出し、その値の制御電圧Ｖｃを可変ゲインアンプ１１，１３に与えて送信電力を制御する。
【００２２】
以下、この携帯電話機の送信電力制御方法について説明する。基地局と通信する場合は、まずオープンループ制御が行なわれる。すなわち、ベースバンド／制御部８は、所定電力のベースバンド信号が入力されるように可変ゲインアンプ６の制御電圧Ｖｃ６を生成し、この制御電圧Ｖｃ６に基づいて基地局からの受信電力を算出し、さらに、その受信電力に基づいて必要な送信電力を算出する。受信電力が小さいほど大きな送信電力が必要となり、受信電力が大きいほど送信電力が小さくて済む。送信電力は、他の携帯機の通信を妨害しないように、必要最小限の電力に設定される。最大送信電力許容範囲Ｐｍａｘｒは、たとえば２４ｄＢｍ−３ｄＢ〜２４ｄＢｍ＋１ｄＢに定められている。
【００２３】
ベースバンド／制御部８は、算出した送信電力を示す電力制御信号Ｐｃをゲイン制御部１６に与える。ゲイン制御部１６は、信号Ｐｃに応じた値の制御電圧Ｖｃの値を記憶部１７から読出し、その値の制御電圧Ｖｃを可変ゲインアンプ１１，１３の各々に与える。ベースバンド／制御部８は、基地局から受信受付信号が返信されてくるのを待ち、受信受付信号が返信されてこない場合は返信されてくるまで送信電力を所定電力ずつ増加させる。基地局から受信受付信号が返信されてきた場合は、オープンループ制御が終了し、次いでインナループ制御が行なわれる。
【００２４】
インナループ制御では、基地局から携帯電話機に送信電力の増加／減少が指示される。これは、携帯電話機の使用者の移動などによって通信状態が変化した場合に、送信電力を補正するためである。送信電力の制御量としては、±１ｄＢ、±２ｄＢ、±３ｄＢの３種類がある。また、音声通話中に音声がなくなった場合に送信電力を数ｄＢ下げるといったようなＤＴＸ制御もある。このほか、情報レート（Ｂ）の変更が行なわれる場合にも送信電力は数ｄＢ変化する。インナループ制御時は、ベースバンド／制御部８からゲイン制御部１６に与えられる電力制御信号Ｐｃは、送信電力の増加量／減少量を示す信号となる。
【００２５】
図２は、図１に示した携帯電話機のインナループ制御を示すフローチャートである。ゲイン制御部１６は、ステップＳ１でベースバンド／制御部８からの電力制御信号Ｐｃに基づいて送信電力の増減量すなわち電力制御量ΔＰを算出する。次いでゲイン制御部１６は、ステップＳ２で送信電力検出部１５によって現在のスロットの送信電力Ｐｘを検出し、ステップＳ３で次のスロットの送信電力Ｐｘ′＝Ｐｘ＋ΔＰを算出し、ステップＳ４でＰｘ′が最大送信電力Ｐｍａｘ以下か否かを判別する。ゲイン制御部１６は、ステップＳ４でＰｘ′≦Ｐｍａｘであると判断した場合は、ステップＳ５で可変ゲインアンプ１１，１３の制御電圧Ｖｃを調整して送信電力をΔＰだけ制御する。
【００２６】
また、ゲイン制御部１６は、ステップＳ４でＰｘ′≦Ｐｍａｘでないと判断した場合は、ステップＳ６でＰｘ′−Ｘ≦Ｐｍａｘを満たすＸを算出し、ステップＳ７で可変ゲインアンプ１１，１３の制御電圧Ｖｃを調整して送信電力をΔＰ−Ｘだけ制御する。以上のステップＳ１〜Ｓ７は、１スロットごとに行なわれる。
【００２７】
図３は、図１および図２に示した携帯電話機のインナループ制御を例示するタイムチャートである。
【００２８】
あるスロットにおいて、現在の送信電力の検出値Ｐｘが２０．５ｄＢｍであり、基地局から次のスロットで送信電力を５ｄＢだけ増加させるように指示されたものとする。このときゲイン制御部１６は、次のスロットの送信電力Ｐｘ′＝２０．５＋５＝２５．５ｄＢｍを算出し、Ｐｘ′が最大送信電力Ｐｍａｘ＝２５ｄＢｍを超えてしまうと判別し、２５．５−Ｘ≦２５を満たすＸ（たとえば１）を算出し、次のスロットで５−１＝４ｄＢだけ送信電力を増加させる。
【００２９】
したがって、この実施の形態によれば、送信電力が最大送信電力Ｐｍａｘを超えることがない。また、送信電力を最大送信電力Ｐｍａｘと同程度の値にできるので、送信電力を低めに設定していた従来に比べ、携帯電話機の通信可能範囲が広くなる。
【００３０】
なお、この実施の形態では、送信信号を可変ゲインアンプ１１，１３で増幅させて送信電力を制御したが、送信信号を可変ゲインアッテネータで減衰させて送信電力を制御してもよい。また、送信電力Ｐｏｕｔと可変ゲインアンプ１１，１３の制御電圧Ｖｃとの関係を示すテーブルを記憶部１７に格納したが、テーブルの代わりにそれらの関係を示す関数を格納しておいてもよい。ゲイン制御部１６は、電力制御部Ｐｃと電力検出値Ｐｘとその関数とに基づいて制御電圧Ｖｃを求める。
【００３１】
以下、この実施の形態の変更例について説明する。図４の変更例では、図２にステップＳ２１，Ｓ２２が追加される。送信電力検出部１５の検出範囲は、無限にすることはできず、ある範囲に限定される。この検出範囲を狭くするほど送信電力を精度良く検出することができ、また送信電力検出部１５の構成の簡単化を図ることができる。そこで、この変更例では、最大送信電力Ｐｍａｘと送信電力検出部１５の検出範囲Ｐａ〜Ｐｂ（ただし、Ｐａ≦Ｐｍａｘ≦Ｐｂである）の下限値Ｐａとの差Ｐｍａｘ−Ｐａを、送信電力が一度に増加し得る最大変化量と同程度かまたはそれより少し大きくしておく。
【００３２】
そして、ゲイン制御部１６は、ステップＳ２で送信電力検出部１５によって送信電力Ｐｘを検出し、次いでステップＳ２１でＰｘが検出範囲Ｐａ〜Ｐｂにあるかどうかを判別する。ゲイン制御部１６は、ステップＳ２１でＰａ≦Ｐｘ≦Ｐｂであると判別した場合は図２で説明したステップＳ３〜Ｓ７を実行し、ステップＳ２１でＰａ≦Ｐｘ≦Ｐｂでないと判別した場合はステップＳ２２で次スロットの送信電力をΔＰだけ増加／減少させる。なお、アンプ１１，１３，１４の性能などから、送信電力がＰｂを超えることはないものとする。
【００３３】
また、図５の変更例では、図４の変更例のステップＳ２１がステップＳ３１で置換されるとともにステップＳ２２がステップＳ３２〜Ｓ３６で置換される。また、送信電力検出部１５の検出範囲ＰＡ〜ＰＢは図４の変更例の検出範囲Ｐａ〜Ｐｂよりも狭く限定される。すなわち、Ｐａ＜ＰＡ＜Ｐｍａｘ≦ＰＢ≦Ｐｂとなっている。これは、検出範囲を狭くした方がその範囲では送信電力を精度良く検出することができ、送信電力検出部１５の構成を簡単化できるからである。そこで、この変更例では、ゲイン制御部１６は、ステップＳ３１でＰＡ≦Ｐｘ≦ＰＢか否かを判別し、ＰＡ≦Ｐｘ≦ＰＢでないと判別した場合は、ステップＳ３２で次のスロットの送信電力Ｐｘ′＝Ｐｏｕｔ＋Ｐｅ＋ΔＰ（ただし、Ｐｏｕｔは制御電圧Ｖｃから求められる現スロットの送信電力であり、ＰｅはＰｏｕｔが有する誤差の最大値である）を算出し、ステップＳ３３でＰｘ′が最大送信電力Ｐｍａｘ以下か否かを判別する。
【００３４】
次いでゲイン制御部１６は、ステップＳ３３でＰｘ′≦Ｐｍａｘであると判別した場合は、ステップＳ３４で次スロットの送信電力をΔＰだけ増加／減少させる。またゲイン制御部１６は、ステップＳ３３でＰｘ′≦Ｐｍａｘでないと判別した場合は、ステップＳ３５でＰｘ′−Ｙ≦Ｐｍａｘを満たすＹを算出し、ステップＳ３６で送信電力をΔＰ−Ｙだけ増加させる。
【００３５】
また、図６の変更例では、図１の送信部９に温度検出部２０、記憶部２１および補正部２２が追加される。温度検出部２０は、送信電力検出部１５の温度Ｔを検出する。送信電力検出部１５の検出値Ｐｘは温度Ｔによって変化する。そこで、記憶部２１には、温度Ｔと電力検出値Ｐｘの補正値との関係を示すテーブルまたは関数が格納されている。補正部２２は、温度検出部２０によって検出された送信電力検出部１５の温度Ｔと、記憶部２１に格納されているテーブルまたは関数に基づいて電力検出値の補正値を求め、その補正値を電力検出値Ｐｘに加算する。補正後の電力検出値Ｐｘ１は、Ｐｘの代わりにゲイン制御部１６に与えられる。この変更例では、電力検出値Ｐｘを温度Ｔによって補正するので、より正確に送信電力を検出することができる。
【００３６】
また、図７の変更例では、図１の送信部９に記憶部２３および補正部２４が追加される。送信電力検出部１５の検出値Ｐｘは送信周波数ｆによって変化する。そこで、記憶部２３には、送信周波数ｆと電力検出値Ｐｘの補正値との関係を示すテーブルまたは関数が格納される。送信周波数ｆは、図１のベースバンド／制御部８で検出される。補正部２４は、ベースバンド／制御部８で検出された送信周波数ｆと、記憶部２３に格納されているテーブルまたは関数に基づいて電力検出値の補正値を求め、その補正値を電力検出値Ｐｘに加算する。補正後の電力検出値Ｐｘ２は、Ｐｘの代わりにゲイン制御部１６に与えられる。この変更例では、電力検出値Ｐｘを送信周波数ｆによって補正するので、より正確に送信電力を検出することができる。
【００３７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施の形態による携帯電話機の要部を示すブロック図である。
【図２】 図１に示した携帯電話機のインナループ制御を示すフローチャートである。
【図３】 図２に示したインナループ制御を例示するタイムチャートである。
【図４】 この実施の形態の変更例を示すフローチャートである。
【図５】 この実施の形態の他の変更例を示すフローチャーである。
【図６】 この実施の形態のさらに他の変更例を示すブロックである。
【図７】 この実施の形態のさらに他の変更例を示すブロック図である。
【図８】 従来の携帯電話機のインナループ制御を示すフローチャートである。
【図９】 図８に示したインナループ制御を例示するタイムチャートである。

Claims (4)

1. 携帯電話機であって、
   基地局からの信号を受信する受信部、
   制御信号に応じた送信電力で前記基地局に信号を送信する送信部、
   前記送信部の送信電力を検出する電力検出部、
   前記基地局から前記受信部を介して与えられた電力制御命令に基づいて次スロットの電力増加量を求める電力算出部、
   前記電力検出部によって検出された現スロットの送信電力と前記電力算出部によって求められた電力増加量とを加算し、その第１の加算値が予め定められた最大送信電力よりも小さいか否かを判定する判定部、および
   前記制御信号を生成して前記送信部の送信電力を制御し、前記判定部によって前記第１の加算値が前記最大送信電力よりも小さいと判定された場合は、前記電力算出部によって求められた電力増加量だけ前記送信部の次スロットの送信電力を増加させ、前記判定部によって前記第１の加算値が前記最大送信電力よりも大きいと判定された場合は、前記送信部の送信電力が前記最大送信電力を超えないような電力増加量を算出し、その電力増加量だけ前記送信部の次スロットの送信電力を増加させる電力制御部を備え、
   前記電力検出部は、予め定められた電力検出範囲を有し、
   前記判定部は、前記送信部の送信電力が前記電力検出部の電力検出範囲外である場合は、前記制御信号から求められる前記送信部の送信電力と、該送信電力が有する誤差の最大値と、前記電力算出部によって求められた次スロットの電力増加量とを加算し、その第２の加算値が前記最大送信電力よりも小さいか否かを判定し、
   前記電力制御部は、前記判定部によって前記第２の加算値が前記最大送信電力よりも小さいと判定された場合は、前記電力算出部によって求められた電力増加量だけ前記送信部の送信電力を増加させ、前記判定部によって前記第２の加算値が前記最大送信電力よりも大きいと判定された場合は、前記送信部の送信電力が前記最大送信電力を超えないような電力増加量を算出し、その電力増加量だけ前記送信部の送信電力を増加させる、携帯電話機。
2. 前記送信部は、前記制御信号に応じたゲインで送信信号を増幅／減衰させる可変ゲイン増幅／減衰器を含み、
   前記携帯電話機は、さらに、前記制御信号と前記送信部の送信電力との関係を示すテーブルまたは関数を記憶した記憶部を備え、
   前記電力制御部は、前記記憶部に記憶された前記テーブルまたは関数に基づき、前記可変ゲイン増幅／減衰器に前記制御信号を与えて前記送信部の送信電力を制御する、請求項１に記載の携帯電話機。
3. さらに、前記電力検出部の温度を検出するための温度検出部、および
   前記温度検出部の検出結果に基づいて前記電力検出部の検出値を補正する第１の補正部を備える、請求項１または請求項２に記載の携帯電話機。
4. さらに、前記送信部の送信周波数を検出する周波数検出部、および
   前記周波数検出部の検出結果に基づいて前記電力検出部の検出値を補正する第２の補正部を備える、請求項１から請求項３のいずれかに記載の携帯電話機。

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