JPH05508987A

JPH05508987A - 直接シーケンスｃｄｍａ無線装置の電力制御

Info

Publication number: JPH05508987A
Application number: JP93500392A
Authority: JP
Inventors: ビルマー，リチャード・ジェイ; メトローカ，マイケル・ピー
Original assignee: モトローラ・インコーポレイテッド
Priority date: 1991-05-28
Filing date: 1992-04-06
Publication date: 1993-12-09
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: HK32597A; WO1992022157A1; CA2086009C; BR9205268A; JP3146491B2; CA2086009A1; GB2263026B; DE4291712C1; US5107487A; GB2263026A; GB9224418D0

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】直接シーケンスＣＤＭＡ無線装置の電力制御発明の分野本発明は、一般に通信の分野に関し、さらに詳しくは、符号分割多元接続（ｃｏｄｅ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｍｕＨｉｐｌｅ　ａｃｃｅｓｓ：ＣＤＭＡ）送信機電力制御に関する。

発明の背景直接シーケンスＣＤＭＡ　（ＤＳ−ＣＤＭＡ）方式の無線電話方式では、エンドユーザの無線電話送信部の出力電力レベルを制御して、基地局受信機におけるシステム干渉を制御するためにある種の電力管理方式を必要とする。ＤＳ−ＣＤＭＡについては、Ｊｏｈｎ　Ｇ、　Ｐｒｏａｋｉｓ、　ＤｉｇｉｔａｌＣｐｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、　２ｎｄ　Ｅｄｉｔｉｏｎ、　ｐａｇｅｓ　８００−８４５において詳細に説明されている。基地局受信機、基地局送信機およびユーザ無線電話装置（移動局）の組み合わせによって行なわれるこの電力管理は、移動局から基地局への適切な通信に必要とされる以上のシステム容量を送信側無線電話装置が使用することを防ぐ。

この電力制御は、２つの電力制御ループ、すなわち、初期推定用の開ループと、この初期推定を補正するための閉電力制御ループとによって行なわれる。開ループ制御を行なう無線電話装置は、受信信号強度インジケータ（ｒｅｃｅｉｖｅｄ　ｓｉｇｎａｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　１ｎｄｉｃａｔｏｒ：　ＲＳ　Ｓ　Ｉ　）を利用して、基地局から無線電話装置における信号経路の電力損を推定する。そこで、無線電話装置は、基地局に返信する際に電力損量を補償することができる。送信周波数と受信周波数とが一般に異なり、かつ広く分離されているため、基地局から無線電話装置までの電力損は、無線電話装置から基地局までの電力損とは同じではないので、この初期推定は補正しなければならない。

初期推定を修正するこの補正は、８００〜１０００回／秒のレートで電力制御ビットを移動無線電話装置に送信する基地局によって行なわれる。電力ビット１は、電力を１電カステツプだけ増加するように無線電話装置に指示し、電力ビット０は、電力を１電カステツプだけ減少するように無線電話装置に指示するが、合意されたシステム・プロトコルに基づいてその逆も成り立つ。１！カステツプとは、一般に０．５〜１．５ｄＢの範囲の設定値である。閉ループ制御は、一般に ±２４ｄＢの制御範囲を有する。全電力制御範囲は、最大電力１ワツトの移動局で一般に８０ｄＢである。

ＤＳ−ＣＤＭＡ無線電話の電力増幅器は、少なくともＡＢ級線形増幅器でなければならない。これは、システムの変調はすべての変調方式について部分的に振幅変調されることがあり、また、電力増幅器の前段のフィルタによって変調帯域幅が設定された後に、送信機のスプラツタ（ｓｐｌａｔｔｅｒ）を制御するためである。当業者にとって周知なように、線形電力増幅器の出力は、ある種のインライン減衰（ｉｎ−１ｉｎｅ　ａｔｔｅｎｕａｔｉＯｎ）によって制御しなければならず、電源電圧を制御することによって制御するのではない。このため、必要な電力制御が広い範囲を有する、ＤＳ−ＣＤＭＡ無線電話システムにようなシステムにおいて問題が生じる。この広い電力制御範囲により、所望の伝導放射（ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ）よりも高いレベルで回路からスプリアス放射が発生し、送信信号の所望レベルと干渉することがある。また、この種の放射は、無線電話装置内の他の回路と干渉することを防ぐために、適切に遮蔽することが困難である。さらに、ＲＦ出力レベルを制御する可変減衰回路の周りに伝導リーク（ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｌｅａｋａｇｅ）が生じる問題がある。そのため、スプリアス放射やリーク問題を発生せずに、可変減衰機能を行なう回路が必要とされる。

発明の概要本発明の電力制御装置は、可変減衰器を介してミキサに結合された局部発振信号経路と、直列結合された２つの可変減衰器を介してミキサに結合されたＩＦ信号経路とによって構成される。これらの減衰器は、デジタル制御回路によって制御される。ミキサは、減衰されたＩＦ傷信号減衰された局部発振信号とを混合することにより、送信周波信号を生成する。

図面の簡単な説明第１図は、受信機フロントエンドと送信機バックエンドとを具備する本発明の電力制御装置を示す。

第２図は、本発明による一般的な送信電力制御回路を示す。

第３図は、レベル・シフト・ブロックの概略図を示す。

第４図は、レベル・シフト・ブロックの伝達関数を示す。

好適な実施例の詳細な説明本発明の無線電話電力制御装置は、スプリアスや伝導放射の問題なｊ２に、送信前にＤＳ−ＣＤＭＡ信号の減衰を可能にする。これは、送信周波信号を生成するミキサの両方の入力に対して減衰を分教させ、この信号の電力レベルを送信信号のレベル以下に抑えることによって行なわれる。

本発明の電力制御装置を第１図に示す。第１図の電力制御部は、素子１０６〜１１３を含む。アンテナ１０１は、ＤＳ−ＣＤＭＡ信号を送受信するために用いられ、一般的な送信電力制御範囲は＋３５から一５１ｄＢｍの範囲である。帯域通過フィルタ１０２，１０３は、送信機出力と受信機入力とに２重（ｄｕｐｌｅｘ）方式でそれぞれ接続されている。

電力増幅器１０４は、電力制御装置からの信号の必要な最大電力および利得を与えることができる少なくともＡＢ級線形電力増幅器であり、この信号は帯域通過フィルタ１０５によって最終的な送信周波数範囲に濾波される。

この電力制御装置は、ミキサ１０６への２重経路からなり、一方の経路は局部発振信号用の経路で、もう一方の経路は一般的なり５−ＣＤＭＡ送信機の変調部からのＩＦ倍信号の経路である。電力制御装置の両方の経路は、送信電力制御回路１１１によって制御される可変減衰器を有し、この送信電力制御回路１１１はデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器と低域通過フィルタとを有する。可変減衰器１０８．１０９は、ＩＦ傷信号ミキサ］０６との間で直列接続されている。これらの減衰器は、送信電力制御回路１１１からの減衰器制御信号１１２によって制御される。可変減衰器１０７は、局部発振信号と、ミキサへの第２人力と直列である。好適な実施例では、この減衰器は、減衰器制御信号１１２から導出された信号によって制御され、この減衰器制御信号１１２はレベル・シフト回路１１０によってレベル・シフトされ、遅延されている。電力制御装置の好適な実施例は、Ｄ　Ｉ　ＭＭ　Ｉ　Ｃ（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙｉｓｏｌａｔｅｄ　ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ　ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｃｄｃｉｒｃｕ口）、あるいは高速バイポーラまたはＢ　Ｉ　ＣＭＯＳ（ｂｉｐｏｌａｒ−ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　ｍｅｔａｌ　ｏｘｉｄｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）の集積回路としで構成できる。これらすべての集積回路は極めて小さいので、所望の電力制御範囲と干渉するスプリアス放射にほとんど寄与しない。

ＩＣのＩＦリードからＩＣの局部発振器リードへの信号リークを制御する必要がある。電力制御の全範囲が可変減衰器１０７なしに行なわれる場合、２つの信号入力リードの間の絶縁は、所望の電力制御範囲よりも大きくなければならない。

この問題は、ＩＦ分岐において必要とされる減衰のダイナミックレンジを低減し、必要なリード絶縁を低減する可変減衰器によって解消される。所望のミキサ出力のダイナミックレンジの中央または低域側では、局部発振信号のレベルを低減するのに問題はない。このことは、ミキサを感度抑圧（ｄｅｓｅｎｓｉｔｉｚｉｎｇ）Ｌ、その利得を低減する効果を有する。高い所望の出力信号レベルでは、減衰器制御信号１１２の変化が可変減衰器１０７に影響を及ぼさないように、レベル・シフト回路１１０が構成される。可変減衰器１０７は、レベル・シフト回路１１０によって生成された信号１１３によって制御される。

本発明の好適な実施例では、局部発振信号は９３９〜９６４　Ｍ　Ｈｚの範囲で動作し、ＩＦ傷信号１１５ＭＨｚである。ミキサ１０６は、＋１１〜−７５ｄＢｍの電力範囲で、８２４〜８４９ＭＨｚの範囲の送信周波信号を生成する。

この信号は、電力増幅器１０４の前段で帯域通過フィルタ１０５によって濾波される。電力増幅器１０４は、電力レベルを＋３８〜−４８ｄＢｍまで増加する。

次に、この信号は帯域通過フィルタ（１ｏ２）によって濾波されてから、＋３５〜−５１ｄＢｍの電力レベル範囲でアンテナから送信される。送信周波数はまず、所望のアンテナ出力レベル以下のレベルで生成されることがこれらの一般的な電力レベルかられかる。これは、ミキサ１０６のＩＦ分岐および局部発振分岐における可変減衰器の組み合わせによって必要な可変減衰を行なうことによって実現される。これにより、送信周波数のスプリアス放射は、所望の制御された伝導アンテナ出力以下になることが保証される。

本発明の電力制御装置の減衰器制御信号１１２は、第２図に示すような送信電力制御回路によって行なわれる。減衰器制御信号１１２が導出される入力制御信号は、Ｒ５５Ｉ　（２１２）、Ｒ５５Ｉ基準（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）　（２０７）およびＴｘ利得（２０８）である。アナログ信号であるＲ５５Ｉ（２１２）は、ＤＳ−ＣＤＭＡ受信機の広帯域ＩＦによって生成される受信信号強度インジケータでありる。Ｒ５５Ｉ基準（２０７）は、Ｒ５５Ｉ　（２１２）と比較して、演算増幅器２０４の出力としてＲＸＡＧＣ信号を生成するために用いられる。Ｔｘ利得（２０８）は、通信基地局から受信された閉ループ電力制御ビットの累積和である。Ｒ８Ｓ工基準（２０７）およびＴｘ利得（２０８）は共にデジタル信号であり、好適な実施例では、これらの信号は高周波パルス輻変ｒＩ４（ＰＷＭ）信号である。これらの信号は、第２図に示すような復調器ＡＳＩＣ２０５において生成でき、あるいはマルチビット信号としてマイクロプロセッサまたはＤＳＰから生成でき、それからＤ／Ａ変換器にかけられる。ＰＷＭ信号は、低域通過フィルタによってアナログ信号に容易に変換することができる。Ｒ５５Ｉ基＠（２０７）信号の低域通過フィルタは、抵抗２１７およびコンデンサ２１８からなる。Ｔｘ利得信号の低域通過フィルタは、抵抗２２０およびコンデンサ２２１からなる。好適な実施例では、これらの低域通過フィルタの３ｄＢコーナ（ｃｏｒｎｅｒ）は５０００Ｈｚである。

開ループ電力制御信号であるＲｘＡＧＣ（２２３）信号と、閉ループ電力制御信号である低域通過濾波されたＴｘ利得（２０３）信号とは、反転演算増幅器２０８において合成され、この増幅器２０３はその正リードにおいて、ＤＣ電源電圧の半分のＡＣ接地基準電圧を有する。開ループ信号および閉ループ信号の相対的な寄与は、抵抗２１６゜２１９によってそれぞれ制御される。これらの抵抗は帰還抵抗２１５に対して選択され、Ｇ＋”Ｒ（２１６）およびＧ２本Ｒ（２１９）と記されテいル。特定ノＤ　Ｓ　−ＣＤ　Ｍ　Ａ　システムについてこれらの抵抗を適切に選ぶことにより、演算増幅器２０３の出力において、開ループ制御信号と閉ループ制御信号との間で適切なバランスが得られる。演算増幅器２０３の出力は、抵抗２１４を介して別の演算増幅器２０２の反転入力に与えられる。抵抗２１３は、送信電力制御信号の最終的な利得調整を行ない、はとんどの場合、利得率１を与える。ここで、演算増幅器２０２の出力は、ＲｘＡＧＣ（２２３）信号および低域通過濾波されたＴｘ利得（２０８）信号と同じセンス（ｓｅｎｓｅ）を有する。これは、増幅器２０２，２０３が２重反転を行なうためである。

電力制御装置の減衰器１０７．１０８，１０９が反対センスの送信電力制御信号を必要とする場合、反転演算増幅器２０２および関連する抵抗（２１３，２１４）を省くことができる。

好適な実施例では、演算増幅器（２０２）の出力は、電力増幅制御回路を内蔵するサンプル・ホールド回路（２０１）を通過される。好適な実施例では、サンプル・ホールド回路（２０１）には、ＴｘｙＲ調器ＡＳＩＣ２０６によって３つのデジタル制御信号が与えられる。ＷＳｙｍｂ。

ｌ　Ｃ１ｏｃｋ　（２０９）は、４８００Ｈｚのパルス化信号であり、演算増幅器２０２の出力をサンプル・ホールド回路２０１の出力に転送することを可能にする。ＰＡ　０ｎ（２１０）は、全体的な電力増幅器オン／オフ制御信号である。ＰＡ　０ｎ（２１０）がオフ状態の場合、減衰器制御信号１１２は、最大減衰を発生するレベル（一般に、通常のダイナミック電力制御範囲の下端より約２０ｄＢ高い）に維持される。Ｔｘ　Ｐｕｎｃｔ　（２１１）は、ＤＳ−ＣＤＭＡシステムが通常のフル・データ・レート以下で動作している場合に、送信機出力をゲートするために用いることのできる信号である。ゲーティング・パルス　゛（ｇａｔｉｎｇ　ｐｕｌｓｅ）の期間は１ミリ秒程度でもよく、数百Ｈ２の反復レートを有することができる。ＤＳ−ＣＤＭＡシステムにおいて可変データ・レートの電力制御を実現する別の方法として、データ・レートの低下に比例してＴｘ電力レベルを低減する方法がある。しかし、この電力の低減は、システムのダイナミック電力制御範囲に加わる。ＴｘＰｕｎｃ　ｔ　（２１１）信号を用いて、通常のフル・データ・レートで送信機をゲートすることにより、電力制御システムのダイナミック・レンジを増加させずに、同じ結果が得られる。

レベル・シフト機能１１０のために用いることのできる回路を第３図に示す。この回路は、演算増幅器および抵抗からなる。好適な実施例では、これらの抵抗は同じ抵抗値を有する。第４図は、レベル・シフト回路の伝達関数を示す。出力信号１１３は、入力信号１１２からＶ　６１１　ｓ　ｅ　ｔを減じたものであることがこの図かられかる。このシフトにより、局部発振信号減衰器１０７は、ＩＦ信号減衰器１０８．１０９による減衰に対して減衰を遅延する。

以上、ＤＳ−ＣＤＭＡ無線電話装置用の電力制御装置について説明してきた。この装置は、広いダイナミック・レンジで送信電力を制御し、しかもスプリアスや制御されない送信電力の発生を防ぐ。

＋３５〜−５１．８□　第１図第３図第４図レベルシフト伝達関数ＶｏＦＦｓｔｖ　ＶＩＮ人力１１２要約書可変減衰器１０７を介してミキサ１０６に結合された局部発振信号経路と、直列結合された２つの可変減衰器１０８．１０９を介してミキサ１０６に結合されたＩＦ信号経路とからなる電力制御装置を提供する。ＩＦ信ｆ経路の減衰器１０８，１０９はデジタル制御回路によって制御され、局部発振信号経路の減衰器１０７は、レベル・シフタ１１０を介して制御回路によって制御される。これら２つの信号を混合することによって生成される信号の電力レベルは、無線電話装置の電力増幅器の伝導出力よりも小さい。

Claims

【特許請求の範囲】

１．局部発振信号と中間周波（ＩＦ）信号とを有する符号分割多元接続通信装置の送信電力を制御する装置であって：減衰制御信号を生成する手段；前記局部発振信号に結合され、減衰された局部発振信号を生成する第１制御可能な減衰手段であって、前記減衰制御信号に応答して減衰を変化させる第１制御可能な減衰手段；前記１Ｆ信号に結合され、減衰されたＩＦ信号を生成する第２制御可能な減衰手段であって、前記減衰制御信号に応答して減衰を変化させる第２制御可能な減衰手段；および前記第１制御可能な減衰手段と前記第２制御可能な減衰手段とに結合され、前記減衰された局部発振信号と前記減衰されたＩＦ信号とから送信周波信号を生成する混合手段；によって構成されることを特徴とする装置。
２．前記第２制御可能な減衰手段と前記混合手段とに直列に結合された第３制御可能な減衰手段であって、前記減衰制御信号に応答して減衰を変化させる第３制御可能な減衰手段をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の装置。
３．前記混合手段に結合され、濾波された送信周波信号を生成する濾波手段をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の装置。
４．前記濾波された送信周波信号を増幅する電力増幅手段をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項３記載の装置。
５．減衰制御信号を生成する前記手段は、レベル・シフト手段によって前記第１制御可能な減衰手段に結合されることを特徴とする請求項１記載の装置。
６．局部発振信号と中間周波（ＩＦ）信号とを有する符号分割多元接続通信装置の送信電力を制御する装置であって：減衰制御信号を生成する手段；前記局部発振信号に結合され、減衰された局部発振信号を生成する第１制御可能な減衰手段であって、前記減衰制御信号に応等して減衰を変化させる第１制御可能な減衰手段；前記１Ｆ信号に結合され、第１の減衰されたＩＦ信号を生成する第２制御可能な減衰手段であって、前記減衰制御信号に応答して減衰を変化させる第２制御可能な減衰手段；前記第２制御可能な減衰手段に結合され、前記第１の減衰されたＩＦ信号から第２の減衰されたＩＦ信号を生成する第３制御可能な減衰手段であって、前記減衰制御信号に応答して減衰を変化させる第３制御可能な減衰手段；前記第１制御可能な減衰手段と前記第３制御可能な減衰手段とに結合され、前記減衰された局部発振信号と前記第２の減衰されたＩＦ信号とから送信周波信号を生成する混合手段であって、該送信周波信号は第１電力レベルを有する混合手段；前記混合手段に結合され、濾波された送信周波信号を生成する濾波手段；および前記濾波された送信周波信号を増幅し、前記第１電力レベルよりも大きい第２電力レベルを有する送信用の信号を生成する増幅手段；によって構成されることを特徴とする装置。
７．減衰制御信号を生成する前記手段は、レベル・シフト手段によって前記第１制御可能な減衰手段に結合されることを特徴とする請求項６記載の装置。
８．前記レベル・シフト手段は、前記第１制御可能な減衰手段の減衰を制御することから、前記減衰制御信号を遅延することを特徴とする請求項７記載の装置。
９．局部発振信号と中間周波（ＩＦ）信号とを有する符号分割多元接続通信装置の送信電力を制御する装置であって：減衰制御信号を生成する手段；レベル・シフトされ、遅延された減衰制御信号を生成するレベル・シフト手段；前記局部発振信号に結合され、減衰された局部発振信号を生成する第１制御可能な減衰手段であって、前記レベルシフトされ、遅延された減衰制御信号に応答して、減衰を変化させる第１制御可能な減衰手段；前記ＩＦ信号に結合され、第１の減衰されたＩＦ信号を生成する第２制御可能な減衰手段であって、前記減衰制御信号に応答して減衰を変化させる第２制御可能な減衰手段；前記第２制御可能な減衰手段に結合され、前記第１の減衰されたＩＦ信号から第２の減衰されたＩＦ信号を生成する第３制御可能な減衰手段であって、前記減衰制御信号に応答して減衰を変化させる第３制御可能な減衰手段；前記第１制御可能な減衰手段と前記第３制御可能な減衰手段とに結合され、前記減衰された局部発振信号と前記第２の減衰されたＩＦ信号とから送信周波信号を生成する混合手段であって、該送信周波信号は第１電力レベルを有する混合手段；前記混合手段に結合され、濾波された送信周波信号を生成する濾波手段；および前記濾波された送信周波信号を増幅し、前記第１電力レベルよりも大きい第２電力レベルを有する送信用の信号を生成する増幅手段；によって構成されることを特徴とする装置。
１０．信号を送受信することのできる符号分割多元接続通信装置であって：局部発振信号を生成する発振手段；中間周波（ＩＦ）信号を生成する変調手段；ならびに送信電力を制御する手段であって：減衰制御信号を生成する手段と、前記局部発振信号に結合され、減衰された局部発振信号を生成する第１制御可能な減衰手段であって、前記減衰制御信号に応答して減衰を変化させる第１制御可能な減衰手段と、前記１Ｆ信号に結合され、減衰されたＩＦ信号を生成する第２制御可能な減衰手段であって、前記減衰制御信号に応答して減衰を変化させる第２制御可能な減衰手段と、前記第１制御可能な減衰手段と前記第２制御可能な減衰手段とに結合され、前記減衰された局部発振信号と前記減衰されたＩＦ信号とから送信周波信号を生成する混合手段と、からなる送信電力を制御する手段；によって構成されることを特徴とする符号分割多元接続通信装置。