JP3925239B2 - 無線基地局装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は移動体通信システムの無線基地局装置に関し、特に無線基地局装置の消費電力を低減する手段に関する。
【0002】
【従来の技術】
無線基地局は移動体端末からの電波を受信すると共に、送信信号を電力増幅して移動体端末へ向けて送信している。
【0003】
CDMA方式の移動体通信においては、中継する信号のトラフィック状況に応じて送信出力が大きく変動し、高トラフィック時には電力増幅器の出力レベルが高出力になって非線型歪を生じ、隣接チャネルへの干渉妨害等が発生する。このような非線型歪による干渉等を防止するために、無線基地局装置の電力増幅器として、非線形歪みを除去する機能をもつフィードフォワード型電力増幅器が用いられる。
【0004】
一般にフィードフォワード型電力増幅器は、送信信号を増幅するメイン増幅回路と、このメイン増幅回路で発生する非線型歪み成分を増幅するサブ増幅回路と、メイン増幅回路の出力信号とサブ増幅回路の出力信号とを合成して非線型歪み成分を除去する合成回路とを有している。
【0005】
ここで、入力信号とメイン増幅回路の出力信号とを比較してメイン増幅回路で発生する非線形歪み成分を抽出し、この抽出した非線形歪み成分がメイン増幅回路の非線形歪み成分と同振幅、逆位相になるように、ベクトル制御すると共にサブ増幅回路により増幅し、メイン増幅回路の出力信号とサブ増幅回路の出力信号とを合成することによって非線形歪み成分を打ち消している。
【0006】
このようなフィードフォワード型電力増幅器を使用することにより、高トラフィック状況での高出力時においてメイン増幅回路が飽和電力近傍となって非線形歪みが発生しても、これを除去して隣接チャネルへの干渉等を防止できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、無線基地局において送信信号の電力増幅用として使用されるフィードフォワード型の電力増幅器は、高出力時にメイン増幅回路で発生する非線形歪みを除去するためにサブ増幅回路を有しているが、非線形歪みの少ない低出力時であっても、メイン増幅回路およびサブ増幅回路が共に動作するので消費電力が大きい。このため、無線基地局の小型化および維持費低減を図ることができないという問題点を有している。
【0008】
また、一般に無線基地局が開設された当初は移動体端末の普及率も低くユーザ数が少ないので、最大トラフィックで運用されることは稀である。そこで、消費電力の少ない電力増幅器を使用したとしても、その後、トラフィックが増加した時点で高出力の電力増幅器に交換せねばならず、交換工事や交換工事によるサービス断等が発生するという問題点がある。
【0009】
本発明の目的は、低トラフィック状況で運用される無線基地局のフィードフォワード型電力増幅器の消費電力を低減できる無線基地局装置を提供することにある。また、トラフィックが増加した時点で容易に高出力のフィードフォワード型電力増幅器に変更できる無線基地局装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線基地局装置は、送信信号を増幅するメイン増幅回路と、このメイン増幅回路で発生する非線型歪み成分を抽出する回路と、抽出される非線型歪み成分を増幅し前記メイン増幅回路から分離可能なサブユニット構造のサブ増幅回路と、前記メイン増幅回路の出力信号と前記サブ増幅回路の出力信号とを合成して前記非線型歪み成分を除去する合成回路とで構成されるフィードフォワード型の電力増幅部を備える無線基地局装置において、送信データのトラフィック状況を監視し前記フィードフォワード型の電力増幅回路が低出力の線形領域で動作するような低トラフィックを検出したときに低トラフィックを示す信号を送出するトラフィック監視手段と、前記低トラフィックを示す信号を受けたときに前記サブ増幅回路の動作を停止させる手段と、前記サブ増幅回路を含むサブユニットの実装/未実装を検出して実装/未実装を示す信号を出力する手段と、前記低トラフィックを示す信号が送出されていないときに前記実装/未実装を示す信号が未実装を示すときにアラームを送出するアラーム手段とを有している。
【0012】
また、前記トラフィック監視手段は、ATMセルの送信開始を示す信号の単位時間当りの発生数をカウントするカウンタと、予め設定された閾値を生成し保持する閾値回路と、前記カウンタのカウント値と前記閾値回路の閾値とを比較して前記カウント値が前記閾値未満のときに前記低トラフィックを示す信号を送出する比較回路とを有している。更に、前記トラフィック監視手段は、装置立ち上げ時に一定時間だけ前記カウンタの動作を停止させるためのタイマを有している。
【0013】
更に、前記サブ増幅回路の動作を停止させる手段は、前記低トラフィックを示す信号を受けたときに前記サブ増幅回路への供給電源をOFFするスイッチ回路を有している。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に本発明について図面を参照して説明する。
【0016】
図1は本発明の一実施形態を示すブロック図である。無線基地局装置は、有線伝送路を介して上位装置から送出されるデータを受信する共通制御部1と、共通制御部1から出力されるデータのトラフィック状況を監視して低トラフィック時には低トラフィックを示す信号C1を電力増幅部4へ送出するトラフィック監視部2と、共通制御部1から出力されるデータを変調してベースバンド信号を生成するベースバンド部3と、ベースバンド部3から出力されるベースバンド信号を所定レベルに増幅し送信アンテナへ出力するフィードフォワード型の電力増幅部4とを備えている。
【0017】
図2は、電力増幅部4の一構成例を示すブロック図である。
【0018】
ここで、電力増幅部4はフィードフォワード型の電力増幅回路で構成されており、入力信号S1の一部を分配して信号S3として出力する分配回路41と、分配回路41を通過した入力信号S2の位相振幅を調整するベクトル調整回路42と、ベクトル調整回路42を通過した信号を増幅するメイン増幅回路43と、
メイン増幅回路43の出力信号S4の一部を分配して信号S5として出力する分配回路44と、分配回路41および分配回路44によりそれぞれ分配された信号S3と信号S5とを合成することによりメイン増幅回路43で発生した非線型歪み成分を抽出し信号S6として出力する合成回路45と、
この合成回路45の出力信号S6の位相振幅を調整するベクトル調整回路46と、ベクトル調整回路46を通過した信号を増幅するサブ増幅回路47と、分配回路44を通過したメイン増幅回路43の出力信号S8とサブ増幅回路47の出力信号S7とを合成して非線形歪み成分を除去し、送信出力信号S9として出力する合成回路48と、
ベクトル調整回路42,46をそれぞれ制御すると共にトラフィック監視部2から低トラフィックを示す信号C1を受けたときにベクトル調整回路42,46を所定状態にそれぞれ設定するベクトル制御回路49と、低トラフィックを示す信号C1を受けたときにサブ増幅回路47の供給電源をOFFしてサブ増幅回路47の動作を停止させるスイッチ回路50とを有している。
【0019】
ここで、ベクトル制御回路49は、ベクトル調整器42を制御することにより、メイン増幅回路43で発生した非線型歪み成分を合成回路45で抽出できるようにする。また、ベクトル調整器46を制御することにより、サブ増幅回路47から出力される信号S7の振幅、位相が、合成回路48に入力するメイン増幅回路43の出力信号S8に含まれる非線形歪み成分と同振幅、逆位相になるようにする。
【0020】
そして、メイン増幅回路43の出力信号S8とサブ増幅回路47の出力信号S7とを合成回路48により合成することにより、メイン増幅回路43の出力信号S8に含まれる非線形歪み成分が除去され、送信出力信号S9として送信アンテナへ供給される。
【0021】
なお、ベクトル制御回路49がベクトル調整器42,46を制御する方法としては、公知の方法で制御すればよく、図示しないが、例えば、分配回路41に入力する信号にパイロット信号を重畳し、合成回路45の出力信号に含まれるパイロット信号を検出してそのレベルが最小となるようにベクトル調整回路42を調整し、また、分配回路44に入力する信号にパイロット信号を重畳し、合成回路48の出力信号に含まれるパイロット信号を検出してそのレベルが最小となるようにベクトル調整回路46を調整すればよい。
【0022】
なお、分配回路41および分配回路44がそれぞれ分配する信号S3および信号S5のレベルは、同一になるように設定する。また、分配回路44が信号S5を分配する場合、非線型歪成分を取り出すのに必要な最低限のレベルに設定することは言うまでもない。
【0023】
ところで、低トラフィック時は、送信レベルが低くなり、フィードフォワード型の電力増幅部は低出力の線形領域で動作して非線型歪みの発生は少なくなり、隣接チャネルへの干渉発生率は小さくなるので、サブ増幅回路を使用して非線型歪み補償を行う必要はない。
【0024】
本発明はこの点に着目し、トラフィック監視部2によりトラフィック状況を監視し、フィードフォワード型の電力増幅部が低出力の線形領域で動作するような低トラフィック時には、サブ増幅回路の動作を停止させることにより、消費電力の低減を図る。
【0025】
図3はトラフィック監視部2の一例を示すブロック図である。
【0026】
ここでは、共通制御部1とベースバンド部3との間は、ATM Forumが標準化しているインターフェース UTOPIA(Universal Test and Operation PHY(Physical Layer Protocol)Interface for ATM)レベル2が使用されている場合を示している。
【0027】
このUTOPIAレベル2は、マスタから複数のスレーブへデータ(ATMセル)を伝送するインタフェースに適しており、マスタからスレーブへデータ(ATMセル)を転送するTXラインと、スレーブからマスタへ向けてデータ(ATMセル)を転送するRXラインとの2つのラインが独立して存在する。図3においては、説明を簡単にするためにTXラインのみを示している。
【0028】
なお、UTOPIAレベル2の詳細仕様は、ATM Forum UTOPIA Level2 v1.0 (June 1995 )に示されている。
【0029】
図3において、信号TDATAは8ビットのデータバスを示し、信号TADDは5ビットのアドレスバスを示している。共通制御部またはベースバンド部に個別のアドレスをそれぞれ割り付けることにより、共通制御部またはベースバンド部を任意に選択してデータを送信することができる。
【0030】
信号TENBLは送信許可信号であり、任意のアドレスへのデータ送信許可を示す信号である。信号TCLAVはセルの引き取り可を示す信号であり、マスタからあるアドレスのスレーブ宛てにデータを送るときに、そのアドレスに該当するスレーブがセルの引取りが可能か否かを示す信号である。
【0031】
信号TCLKはクロック信号であり、常時出力されてデータのサンプリング等の基準となるクロックである。信号TSOCはセルの送信開始(Start of Cell)を示す信号であり、スレーブはこの信号によりセルの先頭を知ることができる。
【0032】
この信号TSOCによりセルの先頭を検知し、信号TCLKのタイミングで信号TDATAをサンプリングすればデータを受信できる。また、信号TSOCをカウントすることにより伝送されるセル数をカウントできる。
【0033】
ところで、ペイロードが48バイト、ヘッダが5バイトからなるデータ長53バイトの一般的なセルの場合、該当アドレスのデータ送出セレクトのための1クロックを加えた合計54クロック周期で信号TSOCが発生する。これは最大伝送容量時の信号TSOCの発生周期である。また、送信するデータがないときは、信号TSOCは発生しない。
【0034】
従って、データ伝送量が少ない低トラフィック時においては信号TSOCの発生数は少なく、高トラフィック時においては信号TSOCが多数発生することになる。
【0035】
トラフィック監視部2は、信号TSOCの単位時間当りの発生数をカウントすることによりトラフィック状況を監視する。具体的には、信号TCLKおよび信号TSOCに基づき単位時間当りの信号TSOCの発生数をカウントするカウンタ21と、予め設定された閾値を保持する閾値回路22と、カウンタ21のカウント値と閾値回路22の閾値とを比較してトラフィックが低いと判定されるときに低トラフィックを示す信号C1を送出する比較回路23と、装置立ち上げ時に一定時間だけカウンタ21の動作を停止させるためのタイマ24とを有している。なお、閾値は、フィードフォワード型の電力増幅回路が低出力の線形領域で動作するトラフィックに基づき設定する。
【0036】
図4はトラフィック監視部2の動作を示すフロチャートである。
【0037】
まず、装置立ち上げ時、装置内各部を初期設定するためのデータ伝送が行われるので、本来の高トラフィック状態と間違えないようにするために、装置内各部の初期設定が完了するまでの一定期間は、電力増幅部4に低トラフィックを示す信号C1を送出する。
【0038】
このため、装置立ち上げ時、タイマ24を始動させてカウンタ21の動作を停止させ、比較回路23から低トラフィックを示す信号C1を送出させる(ステップ101)。
【0039】
その後、タイマ24が一定時間の経過を示したとき、すなわち、装置立ち上げ時の装置内各部の初期設定が完了したとき(ステップ102)、カウンタ21は信号TSOCの発生回数のカウントを開始する(ステップ103)。
【0040】
比較回路23は、カウンタ21のカウント値と閾値回路22の閾値とを比較し、カウント値が閾値未満になっているときは(ステップ104)、低トラフィックであると判定して低トラフィックを示す信号C1を送出する(ステップ105)。
【0041】
また、カウント値が閾値以上のときは高トラフィックであると判定して低トラフィックを示す信号C1の送出を停止する(ステップ106)。
【0042】
低トラフィックを示す信号C1が送出されたとき、電力増幅部4のベクトル制御回路49はベクトル調整回路42,46を所定状態に設定し、電力増幅部4のスイッチ回路50はサブ増幅回路47の供給電源をOFFする。ここで、所定状態とは、次回に低トラフィック状態から復帰して非線型歪み成分の除去動作を実行する場合の適切な状態を意味する。そして、この所定状態の設定値として、非線型歪み成分の除去動作時の最終調整データ、または、あらかじめ決定された初期調整データを保持しておき、プリセットする。
【0043】
低トラフィックを示す信号C1が送出されないとき、電力増幅部4のベクトル制御回路49はベクトル調整回路42,46を動作させ、電力増幅部4のスイッチ回路50はサブ増幅回路47の供給電源をONとし、非線型歪み成分の除去動作を実行する。
【0044】
そして、装置が動作停止するまで、上記ステップ103からステップ106までの動作を継続する(ステップ107)。
【0045】
このように、共通制御部とベースバンド部間でデータ(ATMセル)伝送するUTOPIAインタフェースのセル送信開始を示す信号TSOCを監視し、信号TSOCの単位時間当りの発生回数をカウントし、予め設定された閾値と比較することにより、フィードフォワード型電力増幅器が低出力の線形領域で動作する低トラフィック時を検知し、低トラフィックを示す信号C1を送出してフィードフォワード型電力増幅器のサブ増幅回路の動作を停止させることにより、消費電力の低減を図ることができる。
【0046】
図5は、電力増幅部4の他の実施例を示すブロック図である。
【0047】
ここで、図2に示した電力増幅部との相違点は、図5に示した点線で囲まれたサブ増幅回路を含む部分をサブユニット5とし、入力信号を増幅するメイン増幅回路43を含む部分から容易に分離可能な構造としている点である。
【0048】
すなわち、サブユニット5は、メイン増幅回路43の非線型歪み成分を抽出する合成回路45と、この合成回路45の出力信号の位相振幅を調整するベクトル調整回路46と、ベクトル調整回路46を通過した信号を増幅するサブ増幅回路47と、ベクトル調整回路42,46を制御すると共にトラフィック監視部2から低トラフィックを示す信号C1を受けたときにベクトル調整回路42,46を所定状態に設定するベクトル制御回路49と、低トラフィックを示す信号C1を受けたときにサブ増幅回路47の供給電源をOFFするスイッチ回路50とを有している。
【0049】
このサブユニット5は、接続コネクタを介してメイン増幅回路43を含む部分と容易に接続可能になっている。
【0050】
そして、メイン増幅回路が低出力の線形領域で動作する低トラフィック状態での運用が継続するような場合には、サブユニット5を実装しない状態で運用することにより、消費電力を低減できる。
【0051】
また、トラフィックが増加した時点でサブユニット5を実装することにより、容易に高出力のフィードフォワード型電力増幅器に変更できる。
【0052】
なお、サブユニット5を実装しない状態で運用中に高トラフィックとなった場合には、非線型歪が発生する状態で増幅動作が継続することになるので、これをを防止するために、図示しないが、サブユニット5の実装/未実装を検出して実装/未実装を示す信号を出力する機構を設け、トラフィック監視部2の低トラフィックを示す信号C1とサブユニット実装/未実装検出結果とを組み合わせてアラームを送出する手段を設けるようにすればよい。
【0053】
すなわち、低トラフィックを示す信号C1が送出されていないとき、つまり高トラフィック時、かつサブユニットが未実装のときには、アラームが送出されるようにしておくことにより、アラームに応じて直ちにトラフィック制限等の適切な処置をとることができるので、隣接チャネルへの干渉妨害等の発生を防止できる。
【0054】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、入力するデータ(ATMセル)のトラフィックを監視し、予め設定された閾値と比較することにより、フィードフォワード型電力増幅回路が低出力の線形領域で動作するような低トラフィックを検知し、この低トラフィック時にはフィードフォワード型電力増幅器のサブ増幅回路の動作を停止させることにより、低消費電力化を図ることができる。
【0055】
また、非線型歪み成分を抽出し増幅する部分をサブユニット構造とし、主信号を増幅するメイン増幅回路を含む部分から容易に分離可能にしておき、メイン増幅回路が低出力の線形領域で動作する低トラフィック状態の継続する場合にはサブユニットを実装しないことにより、消費電力を低減できる。更に、サブユニットを実装することにより、容易に高出力のフィードフォワード型電力増幅器に変更できる。
【0056】
また更に、サブユニットの実装/未実装を検出し、トラフィック監視結果およびサブユニット実装/未実装検出結果とを組み合わせてアラームを送出する手段を設けることにより、サブユニットを実装していない状態で運用していても、高トラフィックになった場合にはアラームが出るので、適切な処理を早急に実行できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図2】図1に示した電力増幅部4の一構成例を示すブロック図である。
【図3】図1に示したトラフィック監視部2の一例を示すブロック図である。
【図4】トラフィック監視部2の動作を示すフロチャートである。
【図5】電力増幅部4の他の実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
2 トラフィック監視部
4 電力増幅部
5 サブユニット
21 カウンタ
22 閾値回路
23 比較回路
24 タイマ
42,46 ベクトル調整回路
43 メイン増幅回路
47 サブ増幅回路
48 合成回路
49 ベクトル制御回路
50 スイッチ回路
C1 低トラフィックを示す信号
Claims (4)
- 送信信号を増幅するメイン増幅回路と、このメイン増幅回路で発生する非線型歪み成分を抽出する回路と、抽出される非線型歪み成分を増幅し前記メイン増幅回路から分離可能なサブユニット構造のサブ増幅回路と、前記メイン増幅回路の出力信号と前記サブ増幅回路の出力信号とを合成して前記非線型歪み成分を除去する合成回路とで構成されるフィードフォワード型の電力増幅部を備える無線基地局装置において、送信データのトラフィック状況を監視し前記フィードフォワード型の電力増幅回路が低出力の線形領域で動作するような低トラフィックを検出したときに低トラフィックを示す信号を送出するトラフィック監視手段と、前記低トラフィックを示す信号を受けたときに前記サブ増幅回路の動作を停止させる手段と、前記サブ増幅回路を含むサブユニットの実装/未実装を検出して実装/未実装を示す信号を出力する手段と、前記低トラフィックを示す信号が送出されていないときに前記実装/未実装を示す信号が未実装を示すときにアラームを送出するアラーム手段とを有していることを特徴とする無線基地局装置。
- 前記トラフィック監視手段は、ATMセルの送信開始を示す信号の単位時間当りの発生数をカウントするカウンタと、予め設定された閾値を保持する閾値回路と、前記カウンタのカウント値と前記閾値回路の閾値とを比較して前記カウント値が前記閾値未満のときに前記低トラフィックを示す信号を送出する比較回路とを有していることを特徴とする請求項1記載の無線基地局装置。
- 前記トラフィック監視手段は、装置立ち上げ時に一定時間だけ前記カウンタの動作を停止させるためのタイマを有していることを特徴とする請求項2記載の無線基地局装置。
- 前記サブ増幅回路の動作を停止させる手段は、前記低トラフィックを示す信号を受けたときに前記サブ増幅回路への供給電源をOFFするスイッチ回路を有していることを特徴とする請求項1記載の無線基地局装置。
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