JPWO2003015294A1 - 携帯無線機 - Google Patents

Abstract

この発明に係る携帯電話機は、温度（Ｔ）に応じた送信電力上限値（ＳＴＥＰＬＩＭ）を求め（Ｓ１，Ｓ２）、次スロットの送信電力設定値（ＳＴＥＰｎ）がその上限値（ＳＴＥＰＬＩＭ）を超えるか否かを判定し（Ｓ３，Ｓ４）、超えない場合はその送信電力設定値（ＳＴＥＰｎ）に応じた制御信号値（Ｖｃ）を可変ゲインブロック（１１，１３）に与え（Ｓ５，Ｓ７）、超える場合はその送信電力上限値（ＳＴＥＰＬＩＭ）に応じた制御信号値（Ｖｃ）を可変ゲインブロック（１１，１３）に与える（Ｓ６，Ｓ７）。

Description

技術分野
この発明は携帯無線機に関し、特に、基地局からの指示に従って送信電力を制御する携帯無線機に関する。
背景技術
従来より、携帯電話機の送信電力は、基地局と通信することができ、かつ他の携帯電話機と基地局の通信を妨害しないように、携帯電話機の位置などに応じて最大送信電力Ｐｍａｘ（たとえば２５ｄＢｍ）以下の最適値に制御されている。また、送信電力Ｐｘの１スロット当りの制御量ΔＰは±１ｄＢ、±２ｄＢ、±３ｄＢなどと定められており、制御量ΔＰの精度も１ｄＢ±０．５ｄＢ、２ｄＢ±１ｄＢ、３ｄＢ±１．５ｄＢなどと定められている。
携帯電話機の送信電力の制御は、可変ゲインブロックの制御信号値Ｖｃを調整することによって行なわれる。携帯電話機には記憶部が内蔵されており、その記憶部には、図７Ａに示すように、温度Ｔが２５℃の場合の送信電力設定値Ｐｏｕｔと制御信号値Ｖｃとの関係を示すテーブルが格納されている。たとえば、制御信号値Ｖｃ＝Ｖ２を可変ゲインブロックに与えて送信電力設定値Ｐｏｕｔ＝２３ｄＢｍで送信している場合に、基地局から１ｄＢだけ送信電力を増加するように指示された場合は、制御信号値ＶｃをＶ１に上げて送信電力設定値Ｐｏｕｔを２４ｄＢｍにする。しきい値電力設定値Ｐｓは２４ｄＢｍに設定されており、送信電力設定値Ｐｏｕｔをしきい値電圧設定値Ｐｓよりも大きくすることは禁止されている。
Ｔ＝２５℃の場合は、送信電力設定値Ｐｏｕｔは実際の送信電力Ｐｘと等しいが、温度Ｔが上昇した場合は、図８に示すように、制御信号値Ｖｃを一定に保持していても実際の送信電力Ｐｘは低下してしまう。また、温度Ｔが低下した場合は、制御信号値Ｖｃを一定に保持していても実際の送信電力Ｐｘは上昇してしまう。これは、送信系のゲインが温度Ｔによって変化するからである。
図８の例では、Ｔ＝４０℃の場合は制御信号値ＶｃをＶｃ＋αに補正すれば送信電力Ｐｘの低下分を補償することができる。そこで、従来は図７Ｂに示すように、記憶部から読出した制御信号値Ｖｃに温度Ｔ＝４０℃に応じた補正値αを加算し、補正後の制御信号値Ｖｃ＋αを可変ゲインブロックに与えることにより、温度変化に基づく送信電力Ｐｘの変化を抑制していた。
しかし、従来の電力制御方法では、図９に示すように、基地局からの指示に基づく電力制御（ΔＰ＝１ｄＢ）と温度Ｔに応じた電力補正（ΔＰ′）とが同時に行なわれると（時刻ｔ１）、電力制御量ΔＰ＋ΔＰ′が精度規格（１ｄＢ±０．５ｄＢ）を超えてしまうという問題があった。
発明の開示
それゆえに、この発明の主たる目的は、電力制御量が精度規格を超えることを防止することが可能な携帯無線機を提供することである。
この発明に係る携帯無線機は、基地局からの信号を受信する受信部と、制御信号値に応じた送信電力で基地局に信号を送信する送信部と、受信部を介して前記基地局から受信した送信電力要求に対応したステップ状の制御信号値を求める送信電力導出部と、送信部の状態を検知し、その状態に基づきステップ状の制御信号値に対する制限値を決定する制限値決定部と、送信電力導出部によって求められた制御信号値に応じて送信部の送信電力を制御するとともに、送信電力導出部によって求められた制御信号値が制限値決定部の制限値を超える場合には、制限値に応じて送信部の送信電力を制御する電力制御部とを備えたものである。したがって、送信部の送信電力を送信部の状態に応じて補正するのではなく、ステップ状の制御信号値に対する制限値を補正するので、従来のように本来の電力制御と送信部の状態に応じた電力補正とが重なって電力制御量がその精度規格を超えることはない。
好ましくは、制限値決定部は、送信部の温度に基づき、ステップ状の制御信号値に対する制限値を決定する。この場合は、送信部の送信電力を送信部の温度で補正するのではなく、ステップ状の制御信号値に対する制限値を温度で補正するので、従来のように本来の電力制御と送信電力の温度補正とが重なって電力制御量がその精度規格を超えることはない。
また好ましくは、制限値決定部は、送信部の温度と温度−制限値テーブルに基づき、ステップ状の制御信号値に対する制限値を決定する。この場合は、送信部の温度に応じた制限値を容易に決定することができる。
また好ましくは、制限値決定部は、送信部の温度と温度−制限値関係式に基づき、ステップ状の制御信号値に対する制限値を決定する。この場合も、送信部の温度に対する制限値を容易に決定することができる。
発明を実施するための最良の態様
図１は、この発明の一実施の形態によるＷ−ＣＤＭＡ方式の携帯電話機の要部を示すブロック図である。図１において、この携帯電話機は、アンテナ１、デュプレクサ２、受信部３、ベースバンド部８および送信部９を備える。
基地局から送信されてアンテナ１で受信された高周波信号は、デュプレクサ２を介して受信部３に入力される。デュプレクサ２は、受信信号が送信部９に入力されたり、送信信号が受信部３に入力されるのを防止するものである。受信部３は、ロウノイズアンプ４、ミキサ５、可変ゲインブロック６および直交復調器７を含む。
受信部３に入力された高周波信号は、ロウノイズアンプ４で増幅されてミキサ５に与えられる。ミキサ５は、入力された高周波信号と局部発振器（図示せず）の出力信号とを混合してＩＦ信号を生成する。ＩＦ信号は、可変ゲインブロック６によって所定電力に調整されて直交復調器７に与えられる。可変ゲインブロック６の制御信号値Ｖｃ６は、ベースバンド部８で生成される。
直交復調器７は、ＩＦ信号を復調してベースバンド信号を生成しベースバンド部８に与える。ベースバンド信号は、ベースバンド部８で復調されてデジタル信号に変換され、さらに所定の処理を施されて音声信号などに変換される。
逆に、音声信号などは所定の処理を施されてデジタル信号に変換され、デジタル信号はベースバンド部８で変調されてベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号は送信部９に入力される。送信部９は、直交変調器１０、可変ゲインブロック１１，１３、ミキサ１２、ハイパワーアンプ１４、ゲイン制御部１５、記憶部１６および温度検出部１７を含む。
送信部９に入力されたベースバンド信号は、直交変調器１０で変調されてＩＦ信号に変換される。ＩＦ信号は、可変ゲインブロック１１で電力調整され、ミキサ１２に与えられる。ミキサ１２は、入力されたＩＦ信号と局部発振器（図示せず）の出力信号とを混合して高周波信号を生成する。高周波信号は、可変ゲインブロック１３で電力調整された後にハイパワーアンプ１４で増幅され、デュプレクサ２およびアンテナ１を介して基地局に送信される。温度検出部１７は、送信部９の温度Ｔを検出し、その検出値をゲイン制御部１５に与える。
記憶部１６には、図２Ａに示すように、温度Ｔが２５℃の場合のステップ値ＳＴＥＰと制御信号値Ｖｃの関係を示すテーブルＡが格納されている。このテーブルＡでは、ステップ値ＳＴＥＰ＝０，１，２，…に対してそれぞれ制御信号値Ｖｃ＝Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２，…が定められている。制御信号値Ｖｃ＝Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２，…は、それぞれ送信電力設定値Ｐｏｕｔ＝２７，２６，２５，…（ｄＢｍ）に対応している。すなわち、ステップ値ＳＴＥＰを１ずつ大きくすると、送信電力設定値Ｐｏｕｔは１ｄＢずつ小さくなる。
また記憶部１６には、図２Ｂに示すように、温度Ｔ（℃）とステップ値ＳＴＥＰの上限値ＳＴＥＰＬＩＭとの関係を示すテーブルＢが格納されている。図２Ｂでは、温度Ｔが−２０，０，２０，４０，６０（℃）と上昇すると、ＳＴＥＰＬＩＭが５，４，３，２，１と上昇する状態が示されている。ステップ値ＳＴＥＰを上限値ＳＴＥＰＬＩＭよりも小さくすることは禁止されている。
なお、図３に示すように、Ｔ＝２５℃では、送信電力設定値Ｐｏｕｔと実際の送信電力Ｐｘとが等しく、Ｔ＞２５℃ではＰｏｕｔ＜Ｐｘとなり、Ｔ＜２５℃ではＰｏｕｔ＞Ｐｘとなるものとする。また、Ｔ＝４０℃では制御信号値ＶｃをＶ２にすると実際の送信電力Ｐｘはしきい値電力Ｐｌｉｍとなり、Ｔ＝０℃ではＶｃ＝Ｖ４にするとＰｘ＝Ｐｌｉｍとなるものとする。
図１に戻って、ゲイン制御部１５は、ベースバンド部８からの電力制御信号Ｐｃと、温度検出部１７からの温度検出値Ｔと、記憶部１６に格納されたテーブルＡ，Ｂとに基づいて制御信号値Ｖｃを求め、その制御信号値Ｖｃを可変ゲインブロック１１，１３に与えて送信電力を制御する。
以下、この携帯電話機の送信電力制御方法について説明する。基地局と通信する場合は、まずオープンループ制御が行なわれる。すなわち、ベースバンド部８は、所定電力のベースバンド信号が入力されるように可変ゲインブロック６の制御信号値Ｖｃ６を生成し、この制御信号値Ｖｃ６に基づいて基地局からの受信電力を算出し、さらに、その受信電力に基づいて必要な送信電力を算出する。受信電力が小さいほど大きな送信電力が必要となり、受信電力が大きいほど送信電力は小さくてすむ。送信電力は、他の携帯電話機の通信を妨害しないように、必要最小限の電力に設定される。最大送信電力範囲は、２４ｄＢｍ−３ｄＢ〜２４ｄＢｍ＋１ｄＢに定められている。
ベースバンド部８は、算出した送信電力を示す電力制御信号Ｐｃをゲイン制御部１６に与える。ゲイン制御部１５は、信号Ｐｃに応じた値の制御信号値Ｖｃを記憶部１６から読出し、その値の制御信号値Ｖｃを可変ゲインブロック１１，１３に与える。ベースバンド部８は、基地局から受信受付信号が返信されてくるのを待ち、受信受付信号が返信されてこない場合は返信されてくるまで送信電力を所定電力ずつ増加させる。基地局から受信受付信号が返信されたきた場合には、オープンループ制御が終了し、次いでインナーループ制御が行なわれる。
インナーループ制御では、基地局から携帯電話機に送信電力の増加／減少が指示される。これは、携帯電話機の使用者の移動などによって通信状態が変化した場合に、送信電力を補正するためである。送信電力の制御量としては、±１ｄＢ、±２ｄＢ、±３ｄＢの３種類がある。制御量の精度の規格は、１ｄＢ±０．５ｄＢ、２ｄＢ±１ｄＢ、３ｄＢ±１．５ｄＢと定められている。また、音声通話中に音声がなくなった場合に送信電力を数ｄＢ下げるＤＴＸ制御もある。インナーループ制御時は、ベースバンド部８からゲイン制御部１５に与えられる電力制御信号Ｐｃは、送信電力の増加量／減少量を示す信号となる。
図４は、図１〜図３に示した携帯電話機のインナーループ制御を示すフローチャートである。図４において、ゲイン制御部１５は、ステップＳ１で温度検出部１７を介して送信部９の温度Ｔを検出し、ステップＳ２でその温度Ｔに応じたステップ上限値ＳＴＥＰＬＩＭを記憶部１６のテーブルＢから読出す。
次いでゲイン制御部１５は、ステップＳ３でベースバンド部８からの電力制御信号Ｐｃに基づいて次スロットのステップ値ＳＴＥＰｎを求め、ステップＳ４で次スロットのステップ値ＳＴＥＰｎが上限値ＳＴＥＰＬＩＭよりも大きいか否かを判別する。
次にゲイン制御部１５は、ステップＳ４でステップ値ＳＴＥＰｎが上限値ＳＴＥＰＬＩＭよりも大きいと判別した場合は、次スロットの送信電力Ｐｘがしきい値電力Ｐｌｉｍを超えないので、ステップＳ５で次スロットのステップ値ＳＴＥＰｎをステップＳ３で求めたステップ値ＳＴＥＰｎに設定する。またゲイン制御部１５は、ステップＳ４でステップ値ＳＴＥＰｎが上限値ＳＴＥＰＬＩＭよりも大きくないと判別した場合は、次スロットの送信電力Ｐｘがしきい値電力Ｐｌｉｍを超えないように、ステップＳ６で次スロットのステップ値ＳＴＥＰｎを上限値ＳＴＥＰＬＩＭに設定する。次いでステップＳ７で、ゲイン制御部１５は、設定したステップ値ＳＴＥＰｎに応じた制御信号値Ｖｃを記憶部１６のテーブルＡから読出し、その制御信号値Ｖｃを可変ゲインブロック１１，１３に与える。
次にゲイン制御部１５は、ステップＳ８で予め定められた数Ｎのスロットが経過したか否かを判別し、Ｎスロットが経過した場合はステップＳ１に戻り、Ｎスロットが経過していない場合はステップＳ３に戻る。これは、送信部９の温度Ｔが急に変化することはないので、Ｎスロットに１回の割合で温度Ｔを検出すれば足りるからである。
図５は、図４で示したインナーループ制御を具体的に例示するタイムチャートである。この携帯電話機がＴ＝２５℃の環境下で使用されている場合は、ステップ上限値ＳＴＥＰＬＩＭは３に設定される。基地局から送信電力を１ｄＢずつ増加するように指示された場合は、制御信号値Ｖｃを１段階ずつ増加させてＶｃ＝Ｖ３にする。Ｖｃ＝Ｖ３のとき、送信電力設定値Ｐｏｕｔはしきい値電力Ｐｌｉｍ＝２４ｄＢｍとなる。なお、Ｔ＝２５℃では、Ｐｏｕｔ＝Ｐｘとなっている。
次に、この携帯電話機がＴ＝４０℃の環境下で使用されることとなった場合は、制御信号値ＶｃをＶ３に保持していても送信部９のゲインが低下して送信電力Ｐｘが２３ｄＢｍに低下してしまう。しかし、ステップ上限値ＳＴＥＰＬＩＭが２に補正されるので、基地局から送信電力を１ｄＢだけ増加するように指示された場合は、制御信号値Ｖｃを１段階増加させてＶ２にする。これにより、送信電力Ｐｘは２４ｄＢｍとなる。なお、Ｔ＝４０℃では、Ｐｏｕｔ＝Ｐｘ−１となっている。
また図６は、図４で示したインナーループ制御を具体的に例示する他のタイムチャートである。図６では、携帯電話機がＴ＝２５℃からＴ＝０℃の環境下に移された場合が示されている。携帯電話機がＴ＝２５℃からＴ＝０℃の環境下に移された場合は、制御信号値ＶｃをＶ３に保持していても送信部９のゲインが上昇して送信電力Ｐｘが徐々に上昇する。しかし、ステップ上限値ＳＴＥＭＰＬＩＭが４に補正されるので、図４のステップＳ３，Ｓ４，Ｓ６で制御信号値ＶｃはＶ４にされ、送信電力Ｐｘはしきい値電力Ｐｌｉｍ以下に保持される。なお、Ｔ＝０℃では、Ｐｏｕｔ＝Ｐｘ＋１となっている。
この実施の形態では、温度Ｔが変化した場合に制御信号値Ｖｃを補正せずにその上限値を補正するので、従来のように本来の電力制御と制御信号値Ｖｃの補正とが重なって電力制御量ΔＰがインナーループ制御の精度規格を超えてしまうのを防止することができる。
なお、この実施の形態では、ステップ値ＳＴＥＰと制御信号値Ｖｃの関係を示すテーブルＡを記憶部１６に格納し、次スロットのステップ値ＳＴＥＰｎに応じた制御信号値ＶｃをテーブルＡから読出したが、その代わりに、ステップ値ＳＴＥＰと制御信号値Ｖｃの関係を示す関数式を記憶部１６に格納し、ゲイン制御部１５が次スロットのステップ値ＳＴＥＰｎとその関数式に基づいて制御信号値Ｖｃを算出してもよい。
また、この実施の形態では、温度Ｔとステップ上限値ＳＴＥＰＬＩＭの関係を示すテーブルＢを記憶部１６に格納し、検出温度Ｔに応じたステップ上限値ＳＴＥＰＬＩＭをテーブルＢから読出したが、その代わりに、温度Ｔとステップ上限値ＳＴＥＰＬＩＭの関係を示す関数式を記憶部１６に格納し、ゲイン制御部１５が検出温度Ｔとその関数式に基づいてステップ上限値ＳＴＥＰＬＩＭを算出してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
図１はこの発明の一実施の形態による携帯電話機の構成を示すブロック図、
図２Ａおよび２Ｂは図１に示した記憶部に記憶されたテーブルを説明するための図、
図３は図１に示した制御信号値Ｖｃと送信電力Ｐｘと温度Ｔの関係を説明するための図、
図４は図１に示した携帯電話機のインナーループ制御を示すフローチャート、
図５は図４で示したインナーループ制御の具体例を示すタイムチャート、
図６は図４で示したインナーループ制御の他の具体例を示すタイムチャート、
図７Ａおよび７Ｂは従来の携帯電話機の記憶部に記憶されたテーブルを説明するための図、
図８は従来の携帯電話機における制御信号値Ｖｃと送信電力Ｐｘと温度Ｔとの関係を説明するための図、
図９は従来の携帯電話機のインナーループ制御の問題点を説明するためのタイムチャートである。

Claims (4)

1. 基地局からの信号を受信する受信部（３，８）と、
   制御信号値（ＳＴＥＰ）に応じた送信電力で前記基地局に信号を送信する送信部（１０〜１４）と、
   前記受信部（３，８）を介して前記基地局から受信した送信電力要求に対応したステップ状の制御信号値（ＳＴＥＰ）を求める送信電力導出部（１５）と、
   前記送信部（１０〜１４）の状態を検知し、該状態に基づき前記ステップ状の制御信号値（ＳＴＥＰ）に対する制限値（ＳＴＥＰＬＩＭ）を決定する制限値決定部（１５）と、
   前記送信電力導出部（１５）によって求められた制御信号値（ＳＴＥＰ）に応じて前記送信部（１０〜１４）の送信電力を制御するとともに、前記送信電力導出部（１５）によって求められた制御信号値（ＳＴＥＰ）が前記制限値決定部（１５）の制限値（ＳＴＥＰＬＩＭ）を超える場合には、前記制限値（ＳＴＥＰＬＩＭ）に応じて前記送信部（１０〜１４）の送信電力を制御する電力制御部（１５）とを備えたことを特徴とする、携帯無線機。
2. 前記制限値決定部（１５）は、前記送信部（１０〜１４）の温度（Ｔ）に基づき、前記ステップ状の制御信号値（ＳＴＥＰ）に対する制限値（ＳＴＥＰＬＩＭ）を決定することを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の携帯無線機。
3. 前記制限値決定部（１５）は、前記送信部（１０〜１４）の温度（Ｔ）と温度−制限値テーブル（Ｂ）に基づき、前記ステップ状の制御信号値（ＳＴＥＰ）に対する制限値（ＳＴＥＰＬＩＭ）を決定することを特徴とする、請求の範囲第２項に記載の携帯無線機。
4. 前記制限値決定部（１５）は、前記送信部（１０〜１４）の温度（Ｔ）と温度−制限関係式に基づき、前記ステップ状の制御信号値（ＳＴＥＰ）に対する制限値（ＳＴＥＰＬＩＭ）を決定することを特徴とする、請求の範囲第２項に記載の携帯無線機。

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