JP4108647B2 - 移動体通信システム、送信機及びそれらに用いる自動利得制御方法 - Google Patents

移動体通信システム、送信機及びそれらに用いる自動利得制御方法 Download PDF

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Description

本発明は移動体通信システム、送信機及びそれらに用いる自動利得制御方法に関し、特にCDMA(Code Division Multiple Access)における自動利得制御方法に関する。
従来、CDMA方式の移動体通信システムにおいては、基地局無線装置がCDMAのサービスを行っており、そのサービスの多様化とともに、従来の音声のみのサービスから高速通信のデータサービスへと進んできている(例えば、特許文献1参照)。現在、この高速通信で用いられている通信方式としてはパケット通信等がある。
音声は一定の低い伝送速度であるが、パケット通信はデータを細かく分割して回線容量の空き具合に応じて伝送速度を可変して通信を行うため、急激にベースバンド信号の振幅を可変し、それに伴って送信電力が瞬間的に増減するバースト信号を発生する場合がある。
一般に、伝送速度を速くする場合には、その品質を維持するために、ベースバンド信号の振幅を上げる必要がある。そのため、パケット通信を行っている時にベースバンド信号の振幅を大きくし、通信を行っていない場合にはベースバンド信号の振幅を小さくするので、信号がバースト状になり、送信機が有しているダイオードを使用した検波器が誤検出を行ってしまう。
特開2002−44044号公報
上述した従来の自動利得制御方法では、パケット通信等のバースト信号の間、検波器が誤検出を行ってしまうため、誤った値で利得制御が行われてしまうという問題がある。また、従来の自動利得制御方法では、自動利得制御を停止するような方法をとっているため、その期間、品質を補償することができないという問題がある。
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、利得制御の誤動作を防ぐことができる移動体通信システム、送信機及びそれらに用いる自動利得制御方法を提供することにある。
本発明による移動体通信システムは、利得制御を行うために送信出力を検波する検波器を持つ基地局無線装置にて少なくとも音声通信及びパケット通信のサービスを提供する移動体通信システムであって、
前記基地局無線装置は、前記検波器からの送信電力データが連続信号かバースト信号かを検出する検出手段と、前記検出手段で前記連続信号が検出された時に予め設定された前記送信電力データの変換テーブルの中から前記連続信号の変換値が保存された変換テーブルを選択しかつ前記検出手段で前記バースト信号が検出された時に前記変換テーブルの中から前記バースト信号の変換値が保存された変換テーブルを選択する選択手段とを備え、
前記検波器からの送信電力データを前記選択手段で選択された変換テーブルに基づいて変換し、その変換結果を前記利得制御に用いている。
本発明による送信機は、少なくとも音声通信及びパケット通信のサービスを提供する基地局無線装置内に設けられ、利得制御を行うために送信出力を検波する検波器を含む送信機であって、
前記検波器からの送信電力データが連続信号かバースト信号かを検出する検出手段と、前記検出手段で前記連続信号が検出された時に予め設定された前記送信電力データの変換テーブルの中から前記連続信号の変換値が保存された変換テーブルを選択しかつ前記検出手段で前記バースト信号が検出された時に前記変換テーブルの中から前記バースト信号の変換値が保存された変換テーブルを選択する選択手段とを備え、
前記検波器からの送信電力データを前記選択手段で選択された変換テーブルに基づいて変換し、その変換結果を前記利得制御に用いている。
本発明による自動利得制御方法は、利得制御を行うために送信出力を検波する検波器を持つ基地局無線装置にて少なくとも音声通信及びパケット通信のサービスを提供する移動体通信システムに用いられる自動利得制御方法であって、
前記基地局無線装置側に、前記検波器からの送信電力データが連続信号かバースト信号かを検出する検出処理と、前記検出処理で前記連続信号が検出された時に予め設定された前記送信電力データの変換テーブルの中から前記連続信号の変換値が保存された変換テーブルを選択しかつ前記検出処理で前記バースト信号が検出された時に前記変換テーブルの中から前記バースト信号の変換値が保存された変換テーブルを選択する選択処理とを備え、
その選択処理で選択された変換テーブルに基づいて前記検波器からの送信電力データを変換し、この変換結果を前記利得制御に用いている。
すなわち、本発明の移動体通信システムは、CDMA(Code Division Multiple Access)方式を用いた移動体通信システムにおいて、基地局無線装置の送信機にて送信出力に基づいて利得制御を行う際に、その送信出力がバースト信号(間欠信号)のような信号の種類に変わっても、利得制御の誤動作を防ぐことが可能な自動利得制御方法を実現することを特徴とする。
移動体通信システムを構成する基地局無線装置ではCDMAのサービスを行っており、そのサービスの多様化とともに、従来の音声のみのサービスから高速通信のデータサービスへと進んできている。この高速通信で現在用いられている通信方式としてはパケット通信等がある。
音声は一定の低い伝送速度であるが、パケット通信はデータを細かく分割して回線容量の空き具合に応じて伝送速度を可変して通信を行うので、急激にベースバンド信号の振幅が可変し、それに伴って送信電力が瞬間的に増減するバースト信号を発生する場合がある。
一般に、伝送速度を速くする場合には、その品質を維持するために、ベースバンド信号の振幅を上げる必要がある。そのため、パケット通信を行っている時にベースバンド信号の振幅を大きくし、通信を行っていない場合にはベースバンド信号の振幅を小さくするので、信号がバースト状になり、送信機においてダイオードを使用した検波器が誤検出してしまう。
本来、自動利得制御機能は増幅部の増幅器及びフィルタの経年変化や温度変化によって変わる利得を補正し、増幅部の入力と出力との差が一定になるように可変減衰器を制御しているので、通常、数十〜数百ms単位の検出時間内では検出誤差として±0.3dB程度のばらつきが発生するが、それ以上の変化があることはない。
また、バースト信号の制御電力は、送信をOFFしている間の電力を平均化計算に加えずに制御すべきものであるが、ダイオードを使用した無線信号の検波器は連続信号の検波しか行うことができない。つまり、バースト信号を検出している時の検波器は送信がOFFしている瞬間の電力も平均化してしまい、連続送信のサンプリング値と異なるため、結果として連続送信のカーブから離れてしまい、可変減衰器を誤った制御電圧で制御することとなる。
そこで、本発明の移動体通信システムでは、送信電力データをバースト検出器に入力し、信号レベルが制御される最小単位よりも短い周期にてサンプリングを行っている。
3GPP(3rd Generation Partnership Project)に準拠したW−CDMA(Wideband−CDMA)方式では、電力制御の最小単位がスロット単位(0.667ms)毎である。
そのため、本発明の移動体通信システムでは、これより短い周期でサンプリングを行い、このサンプリングデータを1フレーム(10ms)毎に分析し、連続送信かバースト信号かを判定し、その結果にしたがってメモリから変換テーブルを読出して送信電力データ変換器に設定し、送信電力データの変換テーブルの更新を行う。
上記のように、本発明の移動体通信システムでは、1フレーム毎に送信信号の種類を判定して送信電力データの変換テーブルを最適なものへと変換しているので、検波器の誤検出を防ぐことが可能となる。つまり、本発明の移動体通信システムでは、パケット通信等のバースト信号を検出し、その検出結果に応じて最適な検波テーブルを選択することで、利得制御の誤動作を防いでいる。
本発明は、以下に述べるような構成及び動作とすることで、利得制御の誤動作を防ぐことができるという効果が得られる。
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態による移動体通信システムの構成を示すブロック図である。図1において、本発明の実施の形態による移動体通信システムは基地局無線装置1と、移動端末局(以下、移動局とする)2−1〜2−10とから構成されている。
基地局無線装置1ではCDMA(Code Division Multiple Access)のサービスを行っており、そのサービスの多様化とともに、従来の音声のみのサービスから高速通信のデータサービスへと進んできている。現在、この高速通信で用いられる通信方式としては、パケット通信等がある。図1においては、移動局2−1,2−4〜2−10が音声通信のサービスを受けており、移動局2−2,2−3がパケット通信のサービスを受けている。
音声は一定の低い伝送速度であるが、パケット通信はデータを細かく分割して回線容量の空き具合に応じて伝送速度を可変して通信を行うため、急激にベースバンド信号の振幅が可変し、それに伴って送信電力が瞬間的に増減するバースト信号を発生する場合がある。
一般に、基地局無線装置1では伝送速度を速くする場合、その品質を維持するために、ベースバンド信号の振幅を上げる必要がある。そのため、基地局無線装置1ではパケット通信を行っている時にベースバンド信号の振幅を大きくし、通信を行っていない場合にベースバンド信号の振幅を小さくするので、信号がバースト状になり、送信機内のダイオードを使用した検波器が誤検出を行ってしまう。
本来、基地局無線装置1における自動利得制御機能は、増幅部の増幅器やフィルタの経年変化や温度変化によって変わる利得を補正して増幅部の入力と出力との差が一定になるように可変減衰器を制御しているため、通常、数十〜数百ms単位の検出時間内で、検出誤差として±0.3dB程度のばらつきが発生するが、それ以上の変化があることはない。
また、バースト信号の制御の電力は送信をOFFしている間の電力を平均化計算に加えずに制御すべきものであるが、ダイオードを使用した無線信号の検波器は連続信号の検波しか行うことができない。つまり、バースト信号を検出している時の検波器は送信がOFFしている瞬間の電力も平均化してしまい、これが連続送信のサンプリング値と異なるため、結果として、連続送信のカーブから離れてしまい、可変減衰器を誤った制御電圧で制御してしまうこととなる。
本発明の実施の形態では、送信電力データをバースト検出器に入力して信号レベルが制御される最小単位よりも短い周期にてサンプリングを行っている。3GPP(3rd Generation Partnership Project)に準拠したW−CDMA(Wideband−CDMA)方式では電力制御の最小単位がスロット単位(0.667ms)毎である。
そのため、本発明の実施の形態では、これより短い周期でサンプリングを行い、そのサンプリングデータを1フレーム(10ms)毎に分析し、連続送信かバースト信号かを判定し、その結果にしたがってメモリから変換テーブルを読出して送信電力データ変換器に設定し、送信電力データの変換テーブルの更新を行っている。
したがって、本発明の実施の形態では、1フレーム毎に送信信号の種類を判定して送信電力データの変換テーブルを最適なものへと変換しているので、検波器の誤検出を防ぐことができる。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図2は本発明の一実施例による基地局無線装置の構成を示すブロック図である。図2において、基地局無線装置1は、図1に示すようなサービス(音声通信やパケット通信等)を移動局2−1〜2−10に行っている。
図2において、基地局無線装置1はベースバンド信号を生成して合成、変調、増幅を行う送信機3と、送信機出力110を入力として信号を増幅する送信増幅装置4と、送信増幅装置4で増幅された送信出力111を減衰させることなく出力させるアンテナ5とから構成されている。
図3は図2の送信機3の構成を示すブロック図である。図3において、送信機3はベースバンド部6と、増幅部7とから構成されている。ベースバンド部6はベースバンド信号発生部61と、変調部62と、D/A(ディジタル/アナログ)部63,66と、A/D(アナログ/ディジタル)部64と、比較制御部65とから構成され、増幅部7は可変減衰器71と、フィルタ72と、増幅器73と、カプラ74と、検波器75とから構成されている。
ベースバンド信号発生部61はパイロットチャネル、制御チャネル、複数の通話チャネルのデータを生成し、それらを多重したベースバンド信号201を出力する。変調部62はベースバンド信号201を入力とし、そのベースバンド信号201に変調をかけた変調信号202を出力する。D/A部63は変調信号202に対してディジタル−アナログ変換を行って、無線信号203を出力する。
可変減衰器71は無線信号203を入力とし、D/A部66からの制御電圧207によって減衰量を可変する。フィルタ72は信号レベルが調整された無線信号203の妨害波成分を減衰させる。増幅器73は妨害波が減衰された無線信号203を送信増幅装置4の入力レベルの送信機出力110まで増幅する。
カプラ74は送信機出力110を分配し、その信号を送信増幅装置4と検波器75とにそれぞれ出力する。検波器75はカプラ74で分配された信号を入力とし、その信号の電力を検出して検波電圧208を出力する。
A/D部64は検波電圧208を入力とし、その電圧に対してアナログーディジタル変換を行い、送信電力データ204を出力する。比較制御部65は送信電力データ204とベースバンド振幅データ205とをそれぞれ電力変換して比較し、それらが一致するように制御信号206を出力する。D/A部66は制御信号206を入力とし、その信号に対してディジタル−アナログ変換を行い、制御電圧207を出力する。
図4は図3の比較制御部65の構成を示すブロック図である。図4において、比較制御部65はバースト検出器651と、メモリ652と、比較部653と、制御器656とから構成されており、比較部653は送信電力データ変換器655と、ベースバンド振幅データ変換器654とを備えている。
バースト検出器651は送信電力データ204のサンプリングを行い、その信号が連続信号かバースト信号かを判定し、メモリ番号302を出力する。メモリ652はメモリ番号302を入力とし、その番号にしたがって、予め保存してある連続信号の変換値(a)またはバースト信号の変換値(b)を読出し、変換テーブル303として出力する。
比較部653の送信電力データ変換器655は送信電力データ204と変換テーブル303とを入力とし、変換テーブル303にしたがって送信電力データ204の変換を行う。ベースバンド振幅データ変換器654はベースバンド振幅データ205を入力とし、予め決められたテーブルにしたがって電力への変換を行う。
比較部653は送信電力データ変換器655及びベースバンドデータ変換器654で変換された値を比較し、それらの差がゼロになるような比較データ301を出力する。制御器656は比較器653からの比較データ301を制御信号206としてD/A部66に出力する。
図5は本発明の一実施例によるベースバンド振幅データ変換テーブルの構成を示す図であり、図6は本発明の一実施例による送信電力データ変換テーブルの構成を示す図であり、図7は図3の検波器75の検波曲線を示す図であり、図8は連続送信のサンプリング例を示す図であり、図9はバースト信号のサンプリング例を示す図である。これら図2〜図9を参照して本発明の一実施例による基地局無線装置1の動作について説明する。
ベースバンド信号発生部61は生成したベースバンド信号201の振幅値を表すベースバンド振幅データ205を比較器653のベースバンド振幅データ変換器654に入力する。ベースバンド振幅データ変換器654は予め持っているベースバンド振幅データ変換テーブル(図5参照)によって、ベースバンド振幅データ205を電力値に変換する。
例えば、ベースバンド振幅データ205の値が「D」だった場合、図5に示すベースバンド振幅データ変換テーブルによって電力値「40dBm」と変換される。
一方、増幅部7の可変減衰器71、フィルタ72、増幅器73のアナログ回路を通過した送信機出力110の電力からは検波器75で検波電圧208が検出される。その検波電圧208はA/D部64でアナログ−ディジタル変換され、送信電力データ204として比較制御部65のバースト検出器651と送信電力データ変換器655とにそれぞれ入力される。
バースト検出器651は、図8及び図9に示すように、1スロット(0.667ms)よりも充分短い時間で信号レベルをサンプリングする。図8に示す連続送信ではほぼ一定の値をとり、一方、バースト信号の場合には、図9に示すように、その値が大きくばらつく。
バースト信号はその判定方法を細分化してさらに細かく分類することもできるが、ここではわかり易くするために、連続信号とバースト信号との2種類とする。バースト信号の判定方法の一つの手段としては、サンプリング値のDuty比から求めることができ、Duty比の50%以上を連続信号、50%未満をバースト信号とすると、図8に示す信号は連続信号で、図9に示す信号はバースト信号だと判定することができる。
図8に示すように、連続信号を40dBm入力した場合には、検波器75が図7に示す連続信号の検波カーブからX点だと検出し、検波電圧3.5Vを出力するので、アナログ−ディジタル変換された送信電力データ204は「D」となる。
一方、バースト検出器651で連続信号であると判定すると、送信電力データ変換器655には、連続信号の変換テーブル303(図6参照)の連続信号変換値(a)が設定され、電力値「40dBm」と変換される。ベースバンド振幅データ205及び送信電力データ204は、どちらも「40dBm」なので、比較データ301はゼロとなる。
仮に、送信電力データ204が「E」だった場合には、送信電力データ204が「39dBm」となり、(ベースバンド振幅データ:40dBm)−(送信電力データ:39dBm)から、比較データ301は「1dB」となる。
図9に示すように、バースト信号を「40dBm」入力し、従来の方式のように、バースト検出器651において信号の判定を行わない場合、図7に示す検波カーブがバースト信号のカーブに移動し、Y点と検出され、検波電圧2.0Vを出力してしまい、アナログ−ディジタル変換した送信電力データ204は「G」となり、変換テーブル303(図6参照)の連続信号変換値(a)から電力値「37dBm」と変換してしまうが、本実施例のように、バースト検出器651にてバースト信号と判定した場合、送信電力データ変換器655に、バースト信号変換値(b)の変換テーブル303(図6参照)を設定するため、送信電力データ204を「G」としても、電力値「40dBm」と変換することができる。
上記のように、本実施例では、信号の種類(連続信号またはバースト信号)によって読込むテーブルを連続信号変換値(a)、バースト信号変換値(b)を変えることで、利得を誤差なく制御することができる。
尚、バースト検出器651で検出するバースト信号を、Duty比によってさらに細かく分析してバースト信号のDuty比毎に変換テーブルを複数持つことで、より正確なAGC(AGC)を行うこともできる。
このように、本実施例では、CDMAにおける自動利得制御方法において、パケット通信等のバースト信号を検出し、その検出結果に応じて最適な検波テーブルを選択することで、検波器75による利得制御の誤動作を防ぐことができる。
本発明の実施の形態による移動体通信システムの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例による基地局無線装置の構成を示すブロック図である。 図2の送信機の構成を示すブロック図である。 図3の比較制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例によるベースバンド振幅データ変換テーブルの構成を示す図である。 本発明の一実施例による送信電力データ変換テーブルの構成を示す図である。 図3の検波器の検波曲線を示す図である。 連続送信のサンプリング例を示す図である。 バースト信号のサンプリング例を示す図である。
符号の説明
1 基地局無線装置
2−1〜2−10 移動端末局
3 送信機
4 送信増幅装置
5 アンテナ
6 ベースバンド部
7 増幅部
61 ベースバンド信号発生部
62 変調部
63,66 D/A部
64 A/D部
65 比較制御部
71 可変減衰器
72 増幅部
73 フィルタ
74 カプラ
75 検波器
651 バースト検出器
652 メモリ
653 比較器
654 ベースバンド振幅データ変換器
655 送信電力データ変換器
656 制御器
110 送信機出力
111 送信出力
201 ベースバンド信号
202 変調信号
203 無線信号
204 送信電力データ
205 ベースバンド振幅データ
206 制御信号
207 制御電圧
208 検波電圧
301 比較データ
302 メモリ番号
303 変換テーブル

Claims (9)

  1. 利得制御を行うために送信出力を検波する検波器を持つ基地局無線装置にて少なくとも音声通信及びパケット通信のサービスを提供する移動体通信システムであって、
    前記基地局無線装置は、前記検波器からの送信電力データが連続信号かバースト信号かを検出する検出手段と、前記検出手段で前記連続信号が検出された時に予め設定された前記送信電力データの変換テーブルの中から前記連続信号の変換値が保存された変換テーブルを選択しかつ前記検出手段で前記バースト信号が検出された時に前記変換テーブルの中から前記バースト信号の変換値が保存された変換テーブルを選択する選択手段とを有し、
    前記検波器からの送信電力データを前記選択手段で選択された変換テーブルに基づいて変換し、その変換結果を前記利得制御に用いることを特徴とする移動体通信システム。
  2. 前記検出手段は、前記送信電力データを信号レベルが制御される最小単位よりも短い周期にてサンプリングしかつこのサンプリングデータを1フレーム毎に分析して前記連続信号か前記バースト信号かを検出することを特徴とする請求項1記載の移動体通信システム。
  3. 前記信号レベルが制御される最小単位は、3GPP(3rd Generation Partnership Project)に準拠したW−CDMA(Wideband−CDMA)方式のスロット単位であることを特徴とする請求項2記載の移動体通信システム。
  4. 少なくとも音声通信及びパケット通信のサービスを提供する基地局無線装置内に設けられ、利得制御を行うために送信出力を検波する検波器を含む送信機であって、
    前記検波器からの送信電力データが連続信号かバースト信号かを検出する検出手段と、前記検出手段で前記連続信号が検出された時に予め設定された前記送信電力データの変換テーブルの中から前記連続信号の変換値が保存された変換テーブルを選択しかつ前記検出手段で前記バースト信号が検出された時に前記変換テーブルの中から前記バースト信号の変換値が保存された変換テーブルを選択する選択手段とを有し、
    前記検波器からの送信電力データを前記選択手段で選択された変換テーブルに基づいて変換し、その変換結果を前記利得制御に用いることを特徴とする送信機。
  5. 前記検出手段は、前記送信電力データを信号レベルが制御される最小単位よりも短い周期にてサンプリングしかつこのサンプリングデータを1フレーム毎に分析して前記連続信号か前記バースト信号かを検出することを特徴とする請求項4記載の送信機。
  6. 前記信号レベルが制御される最小単位は、3GPP(3rd Generation Partnership Project)に準拠したW−CDMA(Wideband−CDMA)方式のスロット単位であることを特徴とする請求項5記載の送信機。
  7. 利得制御を行うために送信出力を検波する検波器を持つ基地局無線装置にて少なくとも音声通信及びパケット通信のサービスを提供する移動体通信システムに用いられる自動利得制御方法であって、
    前記基地局無線装置側に、前記検波器からの送信電力データが連続信号かバースト信号かを検出する検出処理と、前記検出処理で前記連続信号が検出された時に予め設定された前記送信電力データの変換テーブルの中から前記連続信号の変換値が保存された変換テーブルを選択しかつ前記検出処理で前記バースト信号が検出された時に前記変換テーブルの中から前記バースト信号の変換値が保存された変換テーブルを選択する選択処理とを有し、
    その選択処理で選択された変換テーブルに基づいて前記検波器からの送信電力データを変換し、この変換結果を前記利得制御に用いることを特徴とする自動利得制御方法。
  8. 前記検出処理において、前記送信電力データを信号レベルが制御される最小単位よりも短い周期にてサンプリングしかつこのサンプリングデータを1フレーム毎に分析して前記連続信号か前記バースト信号かを検出することを特徴とする請求項7記載の自動利得制御方法。
  9. 前記信号レベルが制御される最小単位は、3GPP(3rd Generation Partnership Project)に準拠したW−CDMA(Wideband−CDMA)方式のスロット単位であることを特徴とする請求項8記載の自動利得制御方法。
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