JP4535056B2 - 無線通信装置 - Google Patents

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Description

この発明は、間欠的なバースト信号を送信する状態や、連続信号とバースト信号とを混在して送信する状態において、送信する電力の調整を行う無線通信装置に関するものである。
衛星通信装置等の無線通信装置では、電波法で規定されている送信電力精度を満足するために、自らの送信する電力を検出し、その検出値を設定値と比較して、比較結果を利得調整手段にフィードバックして送信電力の制御を行うALC(Auto Level Control)と呼ばれる閉ループ制御が一般的に採用されている。例えば、特開2001−186029号公報には、送受信切替の操作がなされるスイッチの状態を検出し、送信時にのみ利得調整信号を動作状態にすることで間欠的に送信を行う無線通信装置が記載されている。
特開2001−186029号公報
特許文献1に記載の方法によると、送受信切替スイッチの状態が送信状態になっているときに利得調整が行われるが、これを間欠的にバースト送信を行う送信形式に適用すると、バースト信号が終了した後も利得調整が行われる。送信状態ではあるが、バースト信号が入力されていないときには、出力信号がないため利得を増加させることとなり、この高利得のまま、次のバースト信号が入力されると、バースト信号の先頭部分で急峻に送信電力が立上がり、電波法や通信システムで規定される送信電力精度を超える電力を送信するという問題があった。また、連続信号とバースト信号とが混在して送信する送信形式の場合には、連続信号とバースト信号の送信総電力が増加するため、これを抑制するように利得調整が行われ、連続信号とバースト信号のそれぞれの送信電力が低下するという問題点もあった。さらには、バースト信号送信期間を検出して出力電力をフィードバックしてALCを行ったとしても、連続信号とバースト信号が混在した後、バースト信号が終了して連続信号のみ送信している状態に遷移すると、その連続信号に対してはALCが動作しないこととなり、連続信号の出力変動を調整できないという問題点もあった。
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、入力されるバースト信号とALC切替の同期をとり、バースト信号のみ送信している場合と、連続信号とバースト信号が混在して送信している場合とでALCを行い、精度良く送信電力の調整を行うことができる無線通信装置を得ることを目的とする。
請求項の発明に係る無線通信装置は、連続信号と間欠的なバースト信号とが入力されて利得調整を行う利得調整手段と、この利得調整手段により利得調整された送信信号の電力を検出する送信電力検出手段と、上記連続信号が上記利得調整手段に入力されていることを示す通知信号が入力されている場合において、上記送信電力検出手段により検出した送信信号の電力の増加が所定値以下であるときには、送信目標電力値となるように利得調整量を変更して上記利得調整手段に指示し、上記送信電力検出手段により検出した送信信号の電力の増加が上記所定値を超えたときには、その直前に指示した利得調整量を所定期間が経過するまで変更せずに上記利得調整手段指示する第2の利得制御手段とを備えたものである。
請求項2の発明に係る無線通信装置は、連続信号と間欠的なバースト信号とが入力されて利得調整を行う利得調整手段と、この利得調整手段により利得調整された送信信号の電力を検出する送信電力検出手段と、上記利得調整手段に入力される信号の電力を検出する入力電力検出手段と、この入力電力検出手段により検出した電力に基づいて、入力信号の有無を判定する入力判定手段と、上記連続信号が上記利得調整手段に入力されていることを示す通知信号が入力されていない場合において、上記入力判定手段により入力信号が有ると判定されたことに基づき利得調整量を算出して上記利得調整手段に指示し、上記送信電力検出手段により検出する上記送信信号の電力の減少が所定量以上となったときに上記利得調整手段に利得固定を指示する第1の利得制御手段と、上記連続信号が上記利得調整手段に入力されていることを示す通知信号が入力されている場合において、上記送信電力検出手段により検出した送信信号の電力の増加が所定値以下であるときには、送信目標電力値となるように利得調整量を変更して上記利得調整手段に指示し、上記送信電力検出手段により検出した送信信号の電力の増加が上記所定値を超えたときには、その直前に指示した利得調整量を所定期間が経過するまで変更せずに上記利得調整手段指示する第2の利得制御手段とを備えたものである。
請求項に記載の発明によれば、連続信号と間欠的なバースト信号とが入力されて利得調整を行う場合に、連続信号が入力されていることを示す通知信号が入力され、送信信号の電力の増加が所定値以上となったときに、所定期間経過まで直前の利得で固定するので、連続信号とバースト信号が混在しても、送信電力の総和を抑制せずに精度のよい送信電力制御をすることができ所定期間経過により、送信電力を送信目標電力値に近づけるように制御することができ、安定した送信電力制御をすることができる。
請求項に記載の発明によれば、連続信号と間欠的なバースト信号とが入力されて利得調整を行う場合に、バースト信号のみが入力されているときには、そのバースト信号を検出することにより利得調整を行うことができ、連続信号が入力されているときには、入力信号の増加を検出して利得を固定することにより、送信電力の総和を抑制せずに精度のよい送信電力制御をすることができる。
実施の形態1
この発明の実施の形態1に係る無線通信装置を図1乃至図8を用いて説明する。図1はこの発明の実施の形態1に係る無線通信装置における送信信号の周波数配置の一例を示す模式図である。図1において、1は無線通信装置が送信するf1を中心周波数とする回線であり、2はf2を中心周波数とする回線である。例えば、回線1をデータや音声、映像といった情報を通信する通信回線とし、回線2をヘルスチェック等の管理や制御のためのデータを送信する制御回線とすると、回線1は大量の情報を相手側の無線通信装置へ送信するために、比較的長い期間、送信信号を送信する回線であり、本発明において連続的な信号(以下、連続信号という。)として扱うものとする。但し、無線通信装置が相手側の無線通信装置との間で通信を行わない場合には、この連続信号は送信されていない状態となる。一方、回線2はヘルスチェック等の管理データ等を送信するため、回線1に比べて回線の帯域幅が狭く、送信期間も短いバースト的な信号(以下、バースト信号という。)を送信する。これらの回線1と回線2は周波数的には分離されており、いずれか一方の回線による送信が行われている状態や、両方の回線による同時の送信が行われている状態があるものとする。即ち、連続信号のみが送信される状態、バースト信号のみが送信される状態、連続信号とバースト信号とが混在して送信される状態がある。
次に、図2により無線通信装置の構成を説明する。図2はこの発明の実施の形態1に係る無線通信装置の構成を示す機能ブロック図である。図2において、3は送信する連続信号及びバースト信号による入力信号(入力信号の電力値をP1と表す。)が入力される入力端子、4は入力信号の利得調整を行う可変利得器、5は送信信号を電力増幅して出力する電力増幅器、6は送信信号の一部を取り出す方向性結合器であり、7は送信信号の出力端子である。出力端子7から送信する送信信号の電力値をP2と表す。電力増幅器5は、送信能力の仕様によって装置構成上不要の場合もある。8は入力端子3側に接続されて、入力信号を検波して電力を検出する入力電力検出器、9は方向性結合器6により取り出した送信信号の一部を検波して電力を検出する送信電力検出器、10は利得調整の指令を生成する制御部である。入力電力検出器8及び送信電力検出器9はダイオードによる半波整流とその信号波形の平滑化により電力値を検出する。入力端子3の前段においては、フレーム処理等の信号処理や誤り訂正等の符号化処理、高周波変換や変調等の処理が行われ、入力端子3に入力信号が入力されることになるが、これらの回路については図示を省略する。
制御部10において、11は入力電力検出器8の出力をデジタル変換するA/D変換器、12は送信電力検出器9の出力をデジタル変換するA/D変換器である。13は入力基準値Pinが入力される端子、14は連続信号が入力端子3から入力されていることを通知する連続信号通知の入力端子、15は送信目標電力値Ptを入力する端子である。16はA/D変換器11が出力する入力電力値P1と入力基準値Pinとを比較し、P1がPin以上となったときに入力信号が有ると判定する比較判定部である。17はA/D変換器12が出力する送信電力を記憶するメモリであり、この制御部10における制御サイクルにおいて、前回の制御時点における送信電力値を記憶する。このメモリ17が記憶する前回制御時点の送信電力値をP3とする。18はメモリ17に記憶した前回制御時点の送信電力値P3と現在の制御時点における送信電力値P2とを比較し、その差分である減少量(P3−P2)が所定値Pdown以上となるかどうか判定し、また、その差分である増加量(P2−P3)が所定値Pup以上となるかどうかを判定する比較判定部である。19は利得制御部であり、比較判定部16及び比較判定部18の判定結果が入力され、判定結果に基づいて利得調整量を算出し可変利得器4への指令信号を出力する。利得制御部19内において、20はバースト信号のみが入力端子3から入力されている状態で利得調整量を算出し可変利得器4への指令信号を生成する第1利得制御部、21は連続信号とバースト信号とが混在して入力端子3から入力されている状態で利得調整量を算出し、可変利得器4への指令信号を生成する第2利得制御部である。
次に無線通信装置における利得制御について説明する。図3は利得制御のメイン処理を表すフローチャートである。ALC制御処理が開始されると、その制御サイクルにおける入力電力値P1、送信電力値P2がそれぞれステップS1とステップS2により取得される。次にステップS3において連続信号が入力端子3から入力されているかどうかを判定する。連続信号が入力端子3から入力されている場合には、端子14に連続信号通知が入力されており、この連続信号通知が有るかどうかを利得制御部19において判定する。ステップS3において、利得制御部19が、連続信号が入力端子3に入力されていないと判定した場合、ステップS4に進み、バースト信号のみが入力されている状態における利得調整量の計算処理に移る。このステップS4における処理は第1利得制御部20において行われる。ステップS3において、利得制御部19が、連続信号が入力端子3に入力されていると判定した場合、ステップS5に進み、連続信号とバースト信号とが混在して入力されている状態における利得調整量の計算処理に移る。このステップS5における処理は第2利得制御部21において行われる。即ち、利得制御部19は連続信号通知に基づいて第1利得制御部20(連続信号なしの場合)と第2利得制御部21(連続信号ありの場合)とを切替えて使用している。ステップS4及びステップS5の処理により利得調整量を算出し、ステップS6に移行して可変利得器4への指令を生成し可変利得器4を制御する。ステップS6ののち、次の制御サイクルに移り、ステップS1から上記と同じ手順による処理を行う。
次に図3のステップS4の処理の詳細を図4及び図5により説明する。図4はバースト信号のみが入力されている状態における利得調整量の計算処理を示すフローチャートであり、図5はバースト信号のみが入力されている状態における信号タイムチャートの一例である。図5の(I)段は入力電力値を、(II)段はALC制御の状況を、(III)段は可変利得器の利得を、(IV)段は送信電力値を示すタイムチャートである。図4における処理開始の後、ステップS7において入力電力値P1と入力基準値Pinとを比較し、入力電力値P1が入力基準値Pin以上である場合には、ステップS8に移行する。これは、図5のt0からt1までの期間で入力電力値P1が入力基準値Pinに対して低く入力信号が無い状態(この状態では、ステップS7からステップS12、ステップS13に移行し、制御サイクルを終了するので、利得は固定されている)から、t1においてP1がPin以上となって入力信号(バースト信号)が有ると判定された状態になることにより、ステップS8に移行するものである。ステップS8では、入力信号が検出されてからALC制御を開始するまでの間に、所定の待機期間を設けるために、ALC開始待機カウント値Cが所定カウント値Ca以上となっているかを判定する。所定の待機期間を設けるのは、図5のt1からt2間のように入力信号値P1が安定するまでにALCを行うとすれば、立上がりのt1付近で急峻に利得を高くするよう制御され、オーバーシュートとその後のダンピング振動が発生することを防止するためである。ALC開始待機カウント値Cの初期値は0であり、図5のt1からt2までの期間の制御サイクル中でカウントアップされる。即ち、ステップS8において、ALC開始待機カウント値Cが所定カウント値Caに達していない場合には、ステップS9へ移行し、ALC開始待機カウント値Cをカウントアップし、ステップS13の後、次の制御サイクルに移行するので、カウントアップが続くこととなる。所定カウント値Caは、この無線通信装置の送信機におけるバースト信号の立上がり特性を測定し、送信電力が安定するまでの所定の待機期間が得られるように設定すれば良い。なお、このカウントアップはステップS7とステップS8との間で行っても良い。
図4のステップS8にて、利得制御部19は、ALC開始待機カウント値Cが所定カウント値Ca以上となっていると判定すると、ステップS10の処理に移行する。ステップS10において、比較判定部18は、制御サイクルの前回制御時点の送信電力値P3(メモリ17に記憶していたもの)と現在の制御時点における送信電力値P2とを比較し、その差分である減少量(P3−P2)が所定値Pdown以下となっているかどうか判定し、判定結果を利得制御部19へ出力する。Pdown値は電力減少を判定するためのしきい値である。この判定結果を受けて利得制御部19内の第1利得制御部20は、P3−P2<Pdownの関係が満たされる場合には、ステップS11の処理へ移行し、可変利得器4の調整量を算出する。可変利得器4の調整量は、送信目標電力値Ptと送信電力値P2との差分にフィードバック平滑量(1以下の値)を乗算して算出する。ステップS11における可変利得器4の調整量の算出がされたのち、ステップS13に移行し、メモリ17に記憶する前回制御時点の送信電力値P3を現在の制御時点における送信電力値P2に置き換え、次の制御サイクルに進む。このステップS11における利得調整量の算出は、図5において時刻t2からt3までの間の制御サイクル中の各時点で行われ、図5の(II)段においてALC実施の状態となり、(III)段における利得を変化させる制御が動作する。
次に、ステップS10において、比較判定部18が電力値の差分P3−P2がPdown以上となる判定結果を出力すると、これは、バースト信号の立下りを検出状態を示すものとなり、この判定結果を受けて、第1利得制御部20は、利得を固定する指令を可変利得器4へ出力し、利得が固定される。即ち、時刻t3において送信電力値P2が減少してくるので、ステップS10からステップS11へは移行せずにステップS13へ移行して制御サイクルを終了する。時刻t3以降は、図5の(II)段において利得固定状態となり、(III)段においても利得が固定されているものである。また、時刻t4以降は図5の(I)段のように入力電力値P1が入力基準値Pin以下となるので、図4におけるステップS7からステップS12へ移行して、ALC開始待機カウント値Cを0に戻し、ステップS13によりメモリ17に記憶する送信電力値を更新して制御サイクルを終了しているので、利得は固定された状態となる。
以上のように、第1利得制御部20の動作により、バースト信号のみが入力端子3に入力されている状態において、バースト信号の立上がりにより利得調整が動作し、バースト信号の立下りにより利得固定状態となるので、バースト信号が入力されている状態での利得調整が可能となり、バースト信号が無くなった状態では可変利得器4の利得が固定され、次のバースト信号が到来した際には、固定された利得により、急峻な送信電力の立上がりが生じず、安定したバースト信号送信が可能となる(例えば、図5のt5時点)。また、バースト信号入力の立上がり時点である時刻t1からバースト信号が安定する時刻t2までは、利得を固定するので急激な利得の上昇によるオーバーシュートとその後のダンピング振動が発生することを防止して、安定した送信電力制御を行うことができる。
次に、図3のステップS5の処理の詳細を図6乃至図8により説明する。図6は連続信号とバースト信号とが混在して入力されている状態における利得調整量の計算処理を示すフローチャートであり、図7は連続信号とバースト信号とが混在して入力されている状態における信号タイムチャートの一例であり、図8は連続信号とバースト信号とが混在して入力されている状態において連続信号が変化した場合の信号タイムチャートの一例である。図7及び図8において、(I)段は入力電力値を、(II)段はALC制御の状況を、(III)段は可変利得器の利得を、(IV)段は送信電力値を示すタイムチャートである。図3に戻って、ステップS5の処理は入力端子3に連続信号が入力されている場合に生起する。即ち、図7における時刻t6から時刻t7までの期間において、(I)段の入力信号には連続信号があり、その入力電力値は、連続信号の電力値になっているものとする。
図6のフローチャートにおいて、連続信号とバースト信号とが混在して入力されている場合の処理開始の後、ステップS14において、比較判定部18により現制御時点の送信電力値P2と前回制御時点の送信電力値P3とを比較し、差分(P2−P3)が所定値Pup以上となるかどうかを判定し、判定結果を利得制御部19へ出力する。Pup値は電力増加を判定するためのしきい値である。P2−P3≦Pupとの判定結果に対して、ステップS15に移行し、利得制御部19内の第2利得制御部21は、可変利得器4の調整量を算出し、可変利得器4へ出力する。可変利得器4の調整量は、送信目標電力値Ptと送信電力値P2との差分にフィードバック平滑量(1以下の値)を乗算して算出する。ステップS15における可変利得器4の調整量の算出がされたのち、ステップS16に移行し、メモリ17に記憶する前回制御時点の送信電力値P3を現在の制御時点における送信電力値P2に置き換え、次の制御サイクルに進む。このステップS14における利得調整量の算出は、図7において時刻t6からt7までの間の制御サイクル中の各時点で行われ、図7の(II)段においてALC実施の状態となり、(III)段における利得を変化させる制御が動作するが、図7においては、連続信号の入力値が安定しているとして、可変利得器4の利得もほぼ安定している状態を示している。ステップS14において、P2−P3>Pupとの判定結果となると(図7のt7時点)、ステップS18へ移行する。ステップS18では、バースト検出カウンタCが所定カウント値Cb以上となっているかを判定する。バースト検出カウンタCが所定カウント値Cb以下の場合は、ステップS19へ移行し、バースト検出カウンタのカウントアップを行い、次の制御サイクルへ移行する。即ち、図5の時刻t7以降は、ステップS15及びS16を経由しないので、第2利得制御部21は利得固定を可変利得器4に指令する状態となる。ステップS16を経由しないことにより、前回制御時点の送信電力P3は更新されず、図7における時刻t7から時刻t8までの期間は、メモリ17に記憶している前回制御時点の送信電力P3は、時刻t7における前回制御時点の送信電力に固定され、現制御時点での送信電力P2は更新されていくので、P2−P3>Pupの関係が成立し、各制御時点においてステップS18へ処理が流れる。
ステップS18において、バースト検出カウンタCが所定カウント値Cb以上となった場合には、ステップS16へ移行して、メモリ17に記憶している前回制御時点の送信電力P3を、現制御時点での送信電力P2に置き換える。図7において、時刻t8はバースト検出カウンタCが所定カウント値Cb以上になる時点であり、要するに、バースト検出カウンタCのカウントアップ開始から所定カウント値Cb以上になるまでの時間が、バースト信号の時間長さ(立上がりから立下りまでの時間長さ)に相当するように所定カウント値Cbを設定することにより、バースト信号の長さ分の所定期間を利得固定の状態にすることができる。ステップS16により、メモリ17に記憶している前回制御時点の送信電力P3が、現制御時点での送信電力P2に置き換えられるので、次の制御サイクルにおいては、ステップS14における比較判定器18の出力がP2−P3<Pupとなり、ステップS15に移行して、第2利得制御部21は利得の調整量を算出して制御を行う状態となる。よって、図5の時刻t8以降は(II)段においてALC実施状態となり、(III)段の可変利得器4の利得が変化する状態となる。
図7では、連続信号が入力されている状態から、これにバースト信号が重畳された場合の処理を説明したが、図8により、連続信号が入力されている状態から、バースト信号が入力されずに連続信号が変動した場合について第2利得制御部21の動作を説明する。図8中の時刻t9からt10まではALC実施状態、時刻t10から時刻t11までは利得固定状態となっている。これらの状態を作り出す第2利得制御部21の動作は、図7での時刻t6から時刻t7でのALC実施状態、及び時刻t7から時刻t8での利得固定状態と同様であり、説明を省略する。しかし、図8ではバースト信号が入力されたのではなく連続信号が一定レベル増加して変動した状態を示しており、t11以降も入力信号の変動状態が維持される状態を示している。このとき、t11以降はALC実施の状態となっているから、時刻t10以降に増加した状態となった送信電力値(図8(IV)段参照)を、時刻t11以降は減少させて、送信目標電力値Ptにするように、第2利得制御部21でのALC制御が実施されることとなる。
以上のように、連続信号とバースト信号が混在して入力されている場合においては、利得を固定するように、第2利得制御部21が可変利得器4に指令するので、連続信号とバースト信号が混在しても、送信電力の総和を抑制せず、それぞれの信号の送信電力を低下させることがなく、精度のよい送信電力制御をすることが可能となる。また、連続信号が入力された状態からその連続信号が電力変動しても、一時的に送信電力が変動するものの、所定期間(バースト信号の時間長さ分)経過により、送信電力を送信目標電力値に近づけるように制御されるので、安定した送信電力制御をすることができる。
この発明の実施の形態1に係る無線通信装置における送信信号の周波数配置の一例を示す模式図である。 この発明の実施の形態1に係る無線通信装置の構成を示す機能ブロック図である。 利得制御のメイン処理を表すフローチャートである。 バースト信号のみが入力されている状態における利得制御量の計算処理を示すフローチャートである。 バースト信号のみが入力されている状態における信号タイムチャートの一例である。 連続信号とバースト信号とが混在して入力されている状態における利得制御量の計算処理を示すフローチャートである。 連続信号とバースト信号とが混在して入力されている状態における信号タイムチャートの一例である。 連続信号とバースト信号とが混在して入力されている状態において連続信号が変化した場合の信号タイムチャートの一例である。
符号の説明
4 利得調整器
8 入力電力検出器
9 送信電力検出器
16、18 比較判定部
19 利得制御部
20 第1利得制御部
21 第2利得制御部

Claims (2)

  1. 連続信号と間欠的なバースト信号とが入力されて利得調整を行う利得調整手段と、この利得調整手段により利得調整された送信信号の電力を検出する送信電力検出手段と、上記連続信号が上記利得調整手段に入力されていることを示す通知信号が入力されている場合において、上記送信電力検出手段により検出した送信信号の電力の増加が所定値以下であるときには、送信目標電力値となるように利得調整量を変更して上記利得調整手段に指示し、上記送信電力検出手段により検出した送信信号の電力の増加が上記所定値を超えたときには、その直前に指示した利得調整量を所定期間が経過するまで変更せずに上記利得調整手段指示する第2の利得制御手段とを備えたことを特徴とする無線通信装置。
  2. 連続信号と間欠的なバースト信号とが入力されて利得調整を行う利得調整手段と、この利得調整手段により利得調整された送信信号の電力を検出する送信電力検出手段と、上記利得調整手段に入力される信号の電力を検出する入力電力検出手段と、この入力電力検出手段により検出した電力に基づいて、入力信号の有無を判定する入力判定手段と、上記連続信号が上記利得調整手段に入力されていることを示す通知信号が入力されていない場合において、上記入力判定手段により入力信号が有ると判定されたことに基づき利得調整量を算出して上記利得調整手段に指示し、上記送信電力検出手段により検出する上記送信信号の電力の減少が所定量以上となったときに上記利得調整手段に利得固定を指示する第1の利得制御手段と、上記連続信号が上記利得調整手段に入力されていることを示す通知信号が入力されている場合において、上記送信電力検出手段により検出した送信信号の電力の増加が所定値以下であるときには、送信目標電力値となるように利得調整量を変更して上記利得調整手段に指示し、上記送信電力検出手段により検出した送信信号の電力の増加が上記所定値を超えたときには、その直前に指示した利得調整量を所定期間が経過するまで変更せずに上記利得調整手段指示する第2の利得制御手段とを備えたことを特徴とする無線通信装置。
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