JP4520917B2

JP4520917B2 - 無線通信装置及び電力制御方法

Info

Publication number: JP4520917B2
Application number: JP2005218646A
Authority: JP
Inventors: 竜太藤沢
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2025-07-28
Also published as: JP2007036795A

Description

本発明は、受信ダイバシチを実行する無線通信装置及びその電力制御方法に関する。

従来より、受信ダイバシチ回路が備えられた無線通信装置は知られているが、このような装置における回路の制御方法は大きく分けて次の３つに分けられる。第１は、２つの受信機のうちどちらか受信レベルの高いほうを選択する方法に代表される選択式、第２は、メインとなる受信機を決めておきメインの受信機がある一定以下の受信レベルとなった場合にサブの受信機へ切り替える方法に代表される切り替え式、第３は、制御とは少し異なるが２つの受信機を受信状態としたまま２つの信号を合成する方法に代表される合成式である。選択式は、複数のアンテナのうち受信状態が良好なものを選択するようなアンテナダイバシチスイッチを備えておりアンテナの切り替えを行うことが可能である（例えば、特許文献１参照）。切り替え式は、低消費電力目的としたダイバシチの切り替え方法がいくつか提案されており、例えば、待ち受け時に２系統の受信回路を時間的に交互に切り替えて使う方法がある（例えば、特許文献２参照）。また合成式は、基本的に常時２系統で同時に受信し信号を合成する方法である（例えば、特許文献３参照）。
特開平９−１８１６６０号公報特開平５−２５２０９４号公報特開２０００−１９６５６３０号公報

ところで、前述したような受信ダイバシチ回路を備える無線通信装置としては、例えば、パソコンやＰＤＡ等の機器に接続して、該機器から電力供給を受けて作動するＰＣカード、ＵＳＢ端末等が知られているが、このようなＰＣカードやＵＳＢ端末等には、以下のような不具合が伴う。

すなわち、前述したようなＰＣカードやＵＳＢ端末等は、一般的に１０００ｍＡ程度が使用電流の上限となるが、接続対象となるパソコン等によっては、かかる上限値が実現できない場合がある。具体的には、使用電流の上限が１０００ｍＡであれば通常問題ないが、ＤＣ−ＤＣコンバータの効率等を考慮して、最大電力値でデータ送信等を行う場合には、使用電流が１０００ｍＡを大きく超えてしまうことがあり、この場合には、電圧が降下するので、装置の駆動に支障をきたすのである。

このような問題に対しては、従来より送信時の最大送信電力値を予め低めに設定したり、なんらかの閾値を超えた場合には最大送信電力値を下げる、といった制御が行われているが、これらの制御は電流制限に対しては有効であるものの、本来の通信に対しては送信電力が小さくなるため、結果として、通信可能エリアが狭くなってしまう。すなわち、最大電力値で送信したいにもかかわらず、送信電力の制御が行われることによって、基地局まで送信波が届かなくなってしまうのである。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、受信ダイバシチ動作を制御することによって、接続する機器にかかわらず、最大電力で送信が可能な無線通信装置及び電力制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、電子機器に接続して、該電子機器から電力供給を受けて外部局と無線通信を行う受信ダイバシチ手段を備えた無線通信装置であって、前記電子機器の電圧値を読み取り、読み取った前記電圧値から最大送信電力値を設定する最大送信電力値設定手段と、前記外部局への送信電力値と前記最大送信電力値とを比較し、前記外部局への送信電力値が前記最大送信電力値よりも大きい場合には、前記受信ダイバシチ手段の動作をオフさせるように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明は、前記制御手段は、前記外部局への送信電力値と前記最大送信電力値とを比較し、前記外部局への送信電力値が前記最大送信電力値よりも小さい場合には、前記受信ダイバシチ手段の動作をオンさせるように制御することを特徴とする。

本発明は、電子機器に接続して、該電子機器から電力供給を受けて外部局と無線通信を行う受信ダイバシチ手段を備えた無線通信装置の電力制御方法であって、前記電子機器の電圧値を読み取り、読み取った前記電圧値から最大送信電力値を設定する最大送信電力値設定ステップと、前記外部局への送信電力値と前記最大送信電力値とを比較し、前記外部局への送信電力値が前記最大送信電力値よりも大きい場合には、前記受信ダイバシチ手段の動作をオフさせるように制御する制御ステップとを具備したことを特徴とする。

本発明は、前記制御ステップでは、前記外部局への送信電力値と前記最大送信電力値とを比較し、前記外部局への送信電力値が前記最大送信電力値よりも小さい場合には、前記受信ダイバシチ手段の動作をオンさせるように制御することを特徴とする。

本発明によれば、基地局への送信電力値と、接続対象となる電子機器の電圧値に基づいて設定された最大送信電力値とを比較し、送信電力値が最大送信電力値を超える場合に受信ダイバシチ動作をオフ状態にするようにしたため、消費電力を低減することができるという効果が得られる。また、受信ダイバシチ動作をオフ状態にすることにより、受信ダイバシチ回路が消費していた電力を、送信性能を改善するための電力として利用することができるようになるため、送信の電力ダウン制御や最大電力値を低めに設定することによる通信可能エリアの減少を回避することができるという効果も得られる。

以下、本発明の一実施形態による無線通信装置を図面を参照して説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。以下の説明においては、２系統の受信ダイバシチ回路を搭載した１ｘＥＶ−ＤＯ（「ｃｄｍａ２０００」規格に含まれるデータ通信専用の技術仕様）のデータ通信カードをパソコンに接続して通信を行うことを例として説明する。図１において、符号Ｃは、１ｘＥＶ−ＤＯのデータ通信カードである。符号１２Ａ、１２Ｂは、受信ダイバシチを行うための２系統（第１及び第２）受信部であり、それぞれ異なる２本のアンテナ１１Ａ、１１Ｂが接続される。符号１３は、第１受信部１２Ａ及び第２受信部１２Ｂの電界強度を測定する電界強度測定部である。符号１４は、電界強度測定部１３において測定された電界強度の値を判別し、受信状態の評価を行う電界強度判別部である。符号１５は、受信ダイバシチ動作をオフ状態にするか否かを判定する判定部である。符号１６は、パソコン２０が備えている外部バッテリ１９の電圧値を読み取るバッテリ監視部である。符号１７は、判定部１５による判定の結果に基づいて、第１受信部１２Ａ及び第２受信部１２Ｂによる受信ダイバシチ動作のオン／オフを制御するダイバシチコントロール部である。符号２１は、送信部１８の送信電力を監視する送信電力監視部である。符号２２は、送信部１８の最大送信電力の値を設定する最大送信電力値設定部である。符号２３は、消費電流と送信電力の関係が予め定義された参照テーブルを記憶する参照テーブル記憶部である。符号２４は、最大送信電力値設定部２２が設定した送信部１８の最大送信電力値を記憶する最大送信電力値記憶部である。符号２５は、第１受信部１２Ａ、第２受信部１２Ｂ及び送信部１８を介して通信を行うための通信用制御部である。なお、バッテリ監視部１６、最大送信電力値設定部２２、参照テーブル記憶部２３及び最大送信電力値記憶部２４が本発明に係る最大送信電力値設定手段（符号Ａ）に対応し、判定部１５、ダイバシチコントロール部１７及び送信電力監視部２１が本発明に係る制御手段（符号Ｂ）に対応している。

次に、図２を参照して、図１に示すデータ通信カードＣの動作を説明する。まず、メイン電源がＯＮになると、定常状態になるまで待機する（ステップＳ１、Ｓ２）。そして、バッテリ監視部１６は、外部バッテリ１９の供給電力状況（外部バッテリ１９の電圧値）を読み取る（ステップＳ３）。通常ＰＣＭＣＩＡカードなどでは３．３Ｖ±０．３Ｖという電源電圧の仕様があり電圧値によりおおよその最大供給可能電流の値が予想できる。この電圧値はパソコン２０により異なる可能性があるため電源投入時に外部バッテリ１９の電圧値を読み取ることでデータ通信カードＣが接続される接続機器（ここではパソコン２０）により異なる電源環境へも対応が可能になる。例えば外部バッテリ１９の電圧が３．３Ｖであったとするとデータ通信カードＣ内部では昇圧回路が動作し必要な電力を作っている。最大電流値は１０００ｍＡであるから単純に３．６Ｖに変換するとデータ通信カードＣ内部で使用可能な電流は９１６ｍＡとなる。外部バッテリ１９が３．０Ｖであれば最大電流の１０００ｍＡは変わらないので８３３ｍＡの電流が使用可能となる。なお、これは効率が１００％の場合の例であるので実際にはさらに電流が減ることになる。このことから、消費電流と送信電力の関係を定義したテーブルを用意しておけば、外部バッテリ１９の電圧値が変化しても対応可能となる。

次に、最大送信電力値設定部２２は、外部バッテリ１９の電圧値、参照テーブル記憶部２３に記憶されている消費電流と送信電力の関係を定義したテーブル及びデータ通信カードＣ内のダイバシチ回路の消費電流値を参照する（ステップＳ４）。そして、最大送信電力値設定部２２は、受信ダイバシチ動作がオン状態の時の最大送信電力値と、オフ状態の時の最大送信電力値を設定し（ステップＳ５）、設定した両値を最大送信電力値記憶部２４に記憶する（ステップＳ６）。これにより、最大送信電力値記憶部２４には、受信ダイバシチ動作のオン／オフ時それぞれの最大送信電力値が記憶されたことになる。

次に、ダイバシチコントロール部１７は、受信ダイバシチ動作をオン状態として、通常待ち受け状態へ移行する（ステップＳ７）。一方、送信電力監視部２１は、常時基地局（外部局）への送信電力を監視し、得られた送信電力値を判定部１５に対して通知する（ステップＳ８）。判定部１５は、送信電力監視部２１から通知される送信電力値と、最大送信電力値記憶部２４に記憶されている受信ダイバシチ動作がオン状態の時の最大送信電力値とを比較する（ステップＳ９）。そして、判定部１５は、送信電力値が受信ダイバシチ動作のオン状態の時の最大送信電力値を超えていれば（送信電力値＞最大送信電力値を満たしていれば）、ダイバシチコントロール部１７に対して、受信ダイバシチ動作のオフの指示（要求信号）を出力する。これを受けて、ダイバシチコントロール部１７は、第１受信部１２Ａもしくは第２受信部１２Ｂのうちのいずれか一方をオフ状態にして（受信ダイバシチ動作をオフ状態にして）、低消費電力モードに切り替える（ステップＳ１０）。

次に、判定部１５は、電界強度判別部１４から通知される受信ダイバシチ動作のオフ状態における受信状態を参照して、現時点の受信状態を評価する（ステップＳ１１）。この評価の結果、１系統の状態でも受信可能であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。この判定の結果、１系統の状態では受信することが困難と判断された場合、判定部１５は、ダイバシチコントロール部１７に対して、受信ダイバシチ動作をオン状態とする指示を出力する。これを受けて、ダイバシチコントロール部１７は、受信ダイバシチ動作をオン状態として、通常モードへ復帰する（ステップＳ７）。一方、１系統の状態でも受信可能である場合、判定部１５は、送信電力監視部２１から通知される送信電力値を読み取り（ステップＳ１３）、この送信電力値と、最大送信電力値記憶部２４に記憶されている受信ダイバシチ動作のオン状態の時の最大送信電力値とを比較する（ステップＳ１４）。そして、判定部１５は、送信電力値が受信ダイバシチ動作のオン状態の時の最大送信電力値を超えていなければ（送信電力値＜最大送信電力値を満たしていれば）、ダイバシチコントロール部１７に対して、受信ダイバシチ動作をオン状態とする指示を出力する。これを受けて、ダイバシチコントロール部１７は、受信ダイバシチ動作をオン状態として、通常モードへ復帰する（ステップＳ７）。

次に、図２に示す動作を、具体例を挙げて説明する。まず、バッテリ監視部１６は、外部バッテリ１９の電圧を測定する（ステップＳ３）。測定の結果、バッテリ１９の電圧が３．３Ｖである場合には、最大電流の値が１０００ｍＡであることからデータ通信カードＣ内部では９１６ｍＡの電流まで使用可能である。なお、ここでは説明を簡単にするため効率を１００％であるものとして説明する。図３に、参照テーブル記憶部２３に記憶される電流と送信電力の関係の図を示す。この図より２４ｄＢｍで９５０ｍＡ、２２ｄＢｍで９００ｍＡの電流が必要であることが読み取れ、９１６ｍＡではおおよそ２３ｄＢｍの送信電力が可能であることが読み取れる。２４ｄＢｍ出力では外部バッテリ１９の供給可能電力を超えてしまいシステムダウンする可能性があるため最大電力は安全率を考慮して、最大送信電力値設定部２２は、例えば、最大送信電力値を２２ｄＢｍに設定し、最大送信電力値記憶部２４にこの２２ｄＢｍの値を記憶する。受信ダイバシチ回路の消費電流を５０ｍＡとすると受信ダイバシチ動作のオフにより５０ｍＡ分だけ余裕が生じることになる。すなわち、受信ダイバシチ動作をオフにすることにより送信電力が２４ｄＢｍ出力でデータ通信カードＣ全体の消費電流が９００ｍＡ、また、２２ｄＢｍ出力で８５０ｍＡとなり電流が５０ｍＡだけ減ることになる。これにより供給可能な最大電流である９１６ｍＡを下回るため、最大送信可能電力の設定が２２ｄＢｍではなく２４ｄＢｍへ上げることが可能となり、受信ダイバシチ動作をオフ状態にすることで送信電力低減を２ｄＢ改善することができる。ここで、最大送信電力値設定部２２は、受信ダイバシチ動作のオフ状態の時の最大送信電力値を２４ｄＢｍとして、最大送信電力値記憶部２４へ記憶する（ステップＳ４〜Ｓ６）。

次に、受信ダイバシチ動作がオン／オフでの最大送信電力値の設定後、通常使用状態へ移行する（ステップＳ７）。通常時は受信ダイバシチ動作をオン状態にして使用するが、基地局からの送信電力制御により２２ｄＢｍ以上の送信電力値に上げる要求が行われた場合、このままでは許容電流値を超えてしまうため２２ｄＢｍ以上に送信電力を上げることができないが、受信ダイバシチ動作をオフ状態にすることで２２ｄＢｍ以上の送信電力が可能となる。ただし２４ｄＢｍ以上では受信ダイバシチ動作をオフ状態にすることによる消費電流削減効果を超えてしまうため２４ｄＢｍを超えることはできない。基地局からの送信電力制御により２２ｄＢｍ以下へ送信電力を下げる要求がきた場合は受信ダイバシチ動作をオン状態にする（ステップＳ８〜Ｓ１４）。

次に、前述したデータ通信カードＣを別の接続機器へ接続した場合の例を説明する。接続機器の外部バッテリが３．０Ｖであった場合、データ通信カードＣでは８３３ｍＡの電流が使用可能である。図３に示す電流と送信電力の関係を示す図より１８ｄＢｍ出力で８３０ｍＡとなることが得られる。受信ダイバシチ動作がオン状態では最大送信電力は１８ｄＢｍに制限されてしまうことになる。受信ダイバシチ動作をオフ状態にすることで同様に５０ｍＡ緩和されると８８０ｍＡが上限値となる。図３より２２ｄＢｍで９００ｍＡ、２０ｄＢｍで８５５ｍＡであるから８８０ｍＡでは２１ｄＢｍとなり、受信ダイバシチ動作オフ状態の場合の最大送信電力を２１ｄＢｍへすることができるようになる。この結果３ｄＢの改善を見込むことができる。基地局からの送信電力制御により１８ｄＢｍ以上の要求がきた場合には受信ダイバシチ動作をオフ状態に設定し送信電力上限を２１ｄＢｍまで引き上げ、１８ｄＢｍ以下の要求であれば受信ダイバシチ動作をオン状態で使用することが可能となる。

このように、従来のダイバシチ制御の目的は主にダイバシチ効果による受信性能の向上、安定受信を維持しつつ低消費電力を実現するための制御となっているのに対して、本発明による無線通信装置は受信性能のための制御ではなく送信性能の対策のための受信ダイバシチの制御を行うようにしたため、外部バッテリ等による電流制限があるような場合において、最大送信電力出力時に受信ダイバシチ動作をオフ状態にすることで送信電力ダウン制御や最大電力設定値を低めに設定することによる通信可能エリアの減少を回避することができる。

図４にパワーアンプの出力と電流の関係の一例を示す。ＲＦ回路においてパワーアンプ以降の回路は概略３〜４ｄＢ程度の回路ロスが存在するが、この回路ロスをここでは３ｄＢと仮定する。アンテナ端での送信電力を２４ｄＢｍとするとパワーアンプ出力は２７ｄＢｍであるため、図３より２７ｄＢｍ時の電流は３８０ｍＡ程度である。１ｄＢ下げた場合の２６ｄＢｍで３４０ｍＡ程度であることから最大送信電力から１ｄＢ下げることにより電流は４０ｍＡ程度下がることがわかる。

一方電流は、ＬＮＡと復調ＩＣで５０ｍＡ〜６０ｍＡの電流が必要である。これはダイレクトコンバージョンの例だがヘテロダインではもう少し電流が増える方向になることが多い。受信２系統のダイバシチであれば受信には１００ｍＡの電流を使用していることになる。これより受信ダイバシチ動作をオフ状態にすることで受信１系統分の電流が削減されると５０ｍＡの電流が削減されることがわかる。

以上のことから、最大送信電力出力時に受信ダイバシチ動作をオフ状態にすることで送信電力の制御を行ったのと同等以上の電流削減効果が得られることがわかる。この例では受信は２系統だが多くの受信機を搭載した端末であればさらに電流削減効果は高くなることが期待できる。

このように、外部バッテリ等による電流制限がある場合は、最大送信電力出力時に受信ダイバシチ動作をオフ状態にすることで送信の電力ダウン制御や最大送信電力値を低めに設定することによる通信可能エリアの減少を回避することが可能である。ここでは最大送信電力出力時について説明したが最大出力に達する前に電流等の制限が発生したとしても同様の制御を行うことで同じような効果を得ることができる。

なお、本発明の無線通信装置は、データ通信カードに搭載されるのに限らず、ＵＳＢ端末等に搭載されるものである。

本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。図１に示す装置の動作を示すフローチャートである。電流と出力電力の関係を示す説明図である。電流と送信電力の関係を示す説明図である。

符号の説明

１１Ａ、１１Ｂ・・・アンテナ、１２Ａ・・・第１受信部、１２Ｂ・・・第２受信部、１３・・・電界強度測定部、１４・・・電界強度判定部、１５・・・判定部、１６・・・バッテリ監視部、１７・・・ダイバシチコントロール部、１８・・・送信部、１９・・・外部バッテリ、２０・・・パソコン、２１・・・送信電力監視部、２２・・・最大送信電力値設定部、２３・・・調整値記憶部、２４・・・最大送信電力値記憶部、２５・・・通信用制御部

Claims

電子機器に接続して、該電子機器から電力供給を受けて外部局と無線通信を行う受信ダイバシチ手段を備えた無線通信装置であって、
前記電子機器の電圧値を読み取り、読み取った前記電圧値から最大送信電力値を設定する最大送信電力値設定手段と、
前記外部局への送信電力値と前記最大送信電力値とを比較し、前記外部局への送信電力値が前記最大送信電力値よりも大きい場合には、前記受信ダイバシチ手段の動作をオフさせるように制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする無線通信装置。
前記制御手段は、前記外部局への送信電力値と前記最大送信電力値とを比較し、前記外部局への送信電力値が前記最大送信電力値よりも小さい場合には、前記受信ダイバシチ手段の動作をオンさせるように制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
電子機器に接続して、該電子機器から電力供給を受けて外部局と無線通信を行う受信ダイバシチ手段を備えた無線通信装置の電力制御方法であって、
前記電子機器の電圧値を読み取り、読み取った前記電圧値から最大送信電力値を設定する最大送信電力値設定ステップと、
前記外部局への送信電力値と前記最大送信電力値とを比較し、前記外部局への送信電力値が前記最大送信電力値よりも大きい場合には、前記受信ダイバシチ手段の動作をオフさせるように制御する制御ステップと
を具備したことを特徴とする電力制御方法。
前記制御ステップでは、前記外部局への送信電力値と前記最大送信電力値とを比較し、前記外部局への送信電力値が前記最大送信電力値よりも小さい場合には、前記受信ダイバシチ手段の動作をオンさせるように制御することを特徴とする請求項３に記載の電力制御方法。