JP4023025B2

JP4023025B2 - 無線通信装置及び無線通信装置の送信電力制御方法

Info

Publication number: JP4023025B2
Application number: JP08426999A
Authority: JP
Inventors: 清一奥野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2019-03-26
Also published as: JP2000278147A

Description

【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 Shift 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。ＣＰＵ（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１０より与えられた検波レベルを参照すると（ステップＳ３）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▲１▼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▲２▼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▲３▼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▲４▼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▲５▼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、ＣＰＵ３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Ｓ１１）、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１０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Ｓ１４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、ＣＰＵ２２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、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２１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２１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

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。
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。
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。
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。