JPH04358409A - 無線通信装置の送信電力制御回路 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば携帯・自動車無
線電話システムやコードレス無線電話装置等の移動無線
通信システムで使用される無線通信装置において、送信
電力を可変するために設けられる送信電力制御回路に係
わる。

【０００２】

【従来の技術】従来、移動無線通信システムの一つとし
て、例えばセルラ方式の携帯無線通信システムが運用さ
れている。この種のシステムは、例えば図５に示す如く
、有線電話網ＮＷに接続された制御局ＣＳと、この制御
局ＣＳに対しそれぞれ有線回線ＣＬ１〜ＣＬｎを介して
接続された複数の基地局ＢＳ１〜ＢＳｎと、複数の移動
局ＰＳ１〜ＰＳｍとから構成されている。上記各基地局
ＢＳ１〜ＢＳｎは、それぞれ異なるエリアに一般にセル
と呼ばれる無線ゾーンＥ１〜Ｅｎを形成する。移動局Ｐ
Ｓ１〜ＰＳｍは、自局が位置しているセルの基地局に対
し空きの無線通話チャネルを介して接続され、さらにこ
の基地局から制御局ＣＳを介して有線電話網ＮＷに接続
される。また、移動局ＰＳ１〜ＰＳｍが通信中に他のセ
ルに移動すると、通信を継続したまま接続先の基地局が
移動先のセルの基地局に切換えられる。

【０００３】ところで、このようなシステムで使用され
る移動局用の無線通信装置には、例えば無線回線の設定
時に基地局ＢＳから伝送される送信電力指定情報に基づ
いて自局の送信電力を制御する回路を備えたものがある
。図４はその構成の一例を示す回路ブロック図である。 同図において、この回路は可変減衰器１と、電力増幅器
２と、利得制御回路部３とを備えている。このうち先ず
可変減衰器１は、入力送信信号に対し上記利得制御回路
部３から供給される減衰量制御信号に基づく減衰量を与
えて出力する。電力増幅器２は、上記可変減衰器１から
出力された送信信号を電力増幅するもので、この増幅さ
れた送信信号は図示しないアンテナから送信される。

【０００４】一方、上記電力増幅器２から出力された送
信信号の一部は、方向性結合器４を介して利得制御回路
部３に導かれる。この利得制御回路部３は、検波器６と
、平滑回路７と、比較増幅器８と、基準電圧発生器９と
、ローパスフィルタ１０とを備えている。そして、検波
器６で上記電力増幅器２から出力された送信信号を検波
して平滑回路７で平滑することにより送信信号レベルを
検出し、この検出レベルを基準電圧発生器９から発生さ
れた基準電圧と比較増幅器８で比較してその差を検出し
ている。そして、この差に応じた信号をローパスフィル
タ１０を介して可変減衰器１に負帰還することにより、
可変減衰器１の減衰量を可変している。

【０００５】このような構成であるから、基地局から伝
送された送信電力指定情報に応じて基準電圧発生器９の
基準電圧値を所定の値に可変設定すれば、利得制御回路
部３により可変減衰器１の減衰量が可変制御されて、こ
れにより送信信号の電力は上記基地局から指定された値
に設定される。

【０００６】ところで、一般にこの種の送信電力制御回
路において送信信号の送信電力を所要のレベルに可変制
御するためには、実用上そのレベル制御段にかなり広い
レベル制御幅を持たせる必要がある。ところが上述した
回路のように、一段の可変減衰器のみを有する送信電力
制御回路ではレベル調整の範囲に限界があり、このため
、送信信号の信号レベルを所要のレベルに可変制御する
ことが困難な場合があった。

【０００７】そこで、上記事情を考慮して、例えば図３
に示すように可変減衰器１の前段に可変減衰器１１を設
け、この１段目の可変減衰器１１で送信信号に対しある
程度の減衰量を与えたのち、２段目の可変減衰器１によ
りさらに減衰量を与えることにより、送信信号のレベル
制御幅を十分に確保するようにした送信電力制御回路が
提唱されている。この送信電力制御回路では、基地局か
らの送信電力指定情報に応じて、図示しない制御回路が
基準電圧発生器９に対し制御信号を供給してその基準電
圧値を可変制御すると共に、可変減衰器１１にも異なる
制御信号を供給してその減衰量を可変制御することによ
り、送信信号に対する総減衰量が設定される。

【０００８】なお、各可変減衰器１，１１に対する減衰
量の配分については、例えば可変減衰器１１に多く、可
変減衰器１に少なくすれば、送信電力をより精度良く制
御することが可能となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この様に可
変減衰器を２段に設けた回路において送信電力のレベル
制御を行なおうとすると次のような問題を生じていた。 すなわち、第２の可変減衰器１を含む帰還ループのルー
プ利得は、第１の減衰器１１から出力される送信信号の
送信電力に依存して変化する。従って、通信中、基地局
ＢＳからの送信電力変更指示に基づいて第１の可変減衰
器１１の設定が変化し、これによりこの第１の可変減衰
器１１から出力される送信信号の送信電力が変化すると
、帰還ループの応答速度が遅くなったり、また送信出力
の設定値に対する誤差が大きくなる等の制御系に対する
不具合が発生する。つまり、帰還ループのループ応答特
性や定常誤差の変化が生じてしまうことになる。また、
場合によっては、帰還ループが発振して送信の際に不要
波を輻射してしまい、これにより他無線機に妨害を与え
るといった不具合を生じることもあり、非常に好ましく
なかった。

【００１０】そこで本発明の目的は、可変利得回路を２
段構成にしても帰還ループのループ利得を一定に保持で
きるようにし、これにより常に安定した送信電力を発生
することのできる無線通信装置の送信電力制御回路を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、第１の制御信号に応じて送信信号の電力を
可変して出力する少なくとも１段の第１の可変利得回路
と、この第１の可変利得回路から出力された送信信号の
電力を可変して出力する第２の可変利得回路と、この第
２の可変利得回路から出力された送信信号の電力に対応
する信号レベルを検出し、この信号レベルを基準信号レ
ベルと比較してその差を零に近づけるための第２の制御
信号を生成して上記第２の可変利得回路に帰還供給する
利得制御回路とを備え、さらにループ利得可変回路を備
えている。そして、このループ利得可変回路により上記
第１の制御信号による上記第１の可変利得回路の利得可
変動作に応動して、上記利得制御回路のループ利得を可
変するようにしたものである。

【００１２】

【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。すなわち、第１の制御信号による第１の可変利得回
路の利得可変動作に応じて、利得制御回路のループ利得
が第１の可変利得回路の利得変化によるループ利得の変
化分を補償するように可変制御されるので、第１の可変
利得回路の利得変化によらず、上記ループ利得は常に一
定に保たれる。このため、利得制御回路の帰還ループの
応答速度の低下や、送信電力の設定値に対する誤差の増
加を防止することができ、この結果応答性に優れかつ高
精度の送信電力制御を行なうことができると共に、不要
波を輻射して他の無線機に迷惑を及ぼす不具合等も解消
される。これにより、送信電力が常に安定した無線通信
装置の送信電力制御回路を実現できる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の一実施例における送信電力制
御回路を備えた無線通信装置の構成を示す回路ブロック
図である。この装置は、送信系、受信系および制御系に
大別される。なお、３０は電源としてのバッテリである
。

【００１４】送信系は、送話器１３と、音声符号器（Ｓ
ＰＣＯＤ）１４と、誤り訂正符号器（ＣＨＣＯＤ）１５
と、ディジタル変調器（ＭＯＤ）１６と、ミキサ１７と
、送信電力制御回路（ＰＡ）１８と、高周波スイッチ回
路（ＳＷ）１９と、アンテナ２０とから構成される。 音声符号器１４では、送話器１３から出力された送話信
号の符号化が行なわれる。また誤り訂正符号器１５では
、上記音声符号器１４から出力されたディジタル化送話
信号および後述する制御回路２６から出力されるディジ
タル化制御信号の誤り訂正符号化が行なわれる。ディジ
タル変調器１６では、上記誤り訂正符号器１５から出力
されたディジタル化送信信号により中間周波信号が例え
ばＱＰＳＫ変調される。ミキサ１７では、この変調され
た中間周波信号が周波数シンセサイザ２７から出力され
た局部発振信号にミキシングされて高周波信号に周波数
変換される。そして送信電力制御回路１８では、上記ミ
キサ１７から出力された高周波の送信信号が所定の送信
電力に増幅される。高周波スイッチ１９は、制御回路２
６から指定された送信タイムスロットの期間だけ導通状
態となり、この期間に上記送信電力制御回路１８から出
力された送信高周波信号をアンテナ２０に供給して、こ
のアンテナ２０から基地局ＢＳに向けて送出する。

【００１５】これに対し受信系は、受信機（ＲＸ）２１
と、ディジタル復調器（ＤＥＭ）２２と、誤り訂正復号
器（ＣＨＤＥＣ）２３と、音声復号器（ＳＰＤＥＣ）２
４と、受話器２５とから構成される。受信機２１では、
所定の受信タイムスロットにおいてアンテナ２０および
高周波スイッチ１９により受信された無線受信波が中間
周波信号に周波数変換される。ディジタル復調器２２で
は、上記受信機２１から出力された受信中間周波信号に
対するビット同期およびフレーム同期がとられた上で、
この受信中間周波信号のディジタル復調が行なわれる。 誤り訂正復号器２３では、上記ディジタル復調器２２か
ら出力されたディジタル復調信号が誤り訂正復号化され
る。そして、この誤り訂正復号化により得られたディジ
タル化受話信号は音声復号器２４へ出力され、またディ
ジタル化制御信号は制御回路２６に供給される。音声復
号器２４では、上記ディジタル化受話信号の復号化処理
が行なわれる。そして、この復号化処理により元に戻さ
れたアナログ受話信号は、受話器２５から拡声出力され
る。

【００１６】また制御系は、制御回路（ＣＯＮＴ）２６
と、周波数シンセサイザ（ＳＹＮ）２７と、受信電界強
度検出回路（ＲＳＳＩ）２８と、発信要求スイッチ２９
とを備えている。周波数シンセサイザ２７は、制御回路
２６により指定された無線チャネルに対応する局部発振
周波数を発生する。受信電界強度検出回路２８では、基
地局ＢＳから送信された電波の受信電界強度が検出され
、その検出信号は制御回路２６に供給される。

【００１７】制御回路２６は、例えばマイクロコンピュ
ータを主制御部として備えたもので、無線回線の接続制
御や通話制御等の通常の制御機能に加えて送信電力制御
手段を有している。この送信電力制御手段は、無線回線
の接続時や通話中に基地局から送信電力指定情報が伝送
された場合に、この情報に応じて送信電力を可変制御す
るための第１および第２の制御信号を生成し、これらの
制御信号を後述する送信電力制御回路１８に供給する。 なお、上記各制御信号は各々図示しないＤ／Ａ変換器に
よりアナログ信号に変換されたのち、送信電力制御回路
１８に供給される。

【００１８】ところで、上記送信電力制御回路１８は次
のように構成される。図２はその構成を示す回路ブロッ
ク図である。なお、同図において前記図３と同一部分に
は同一符号を付して詳しい説明は省略する。

【００１９】同図において、比較増幅器８とローパスフ
ィルタ１０との間には、可変利得増幅器１２が介在設置
してある。そして、前記制御回路２６から出力される第
１の制御信号が、前記第１の可変減衰器１と共に可変利
得増幅器１２に供給されている。すなわち、第１の可変
減衰器１１の減衰量可変動作と、可変利得増幅器１２の
利得可変動作とは互いに関連性を持って行なわれる。

【００２０】このような構成であるから、いま仮に基地
局ＢＳから送信電力指示情報が到来し、この情報に応じ
て制御回路２６から第１および第２の制御信号が発生さ
れたとする。そうすると、送信電力制御回路１８では、
上記第２の制御信号により基準電圧発生器９の基準電圧
値が所定の値に設定され、以後帰還ループは送信検出レ
ベルがこの基準値と等しくなるように第２の可変減衰器
１の減衰量を帰還制御する。

【００２１】一方、上記第１の制御信号により第１の可
変減衰器１１の減衰量はこの第１の制御信号で指定され
た値に設定される。従って、以後送信信号はこの第１の
可変減衰器１１に設定された減衰量だけ減衰されたのち
、第２の可変減衰器１に供給されることになる。つまり
、第２の可変減衰器１には、第１の可変減衰器１１によ
り信号レベルの変化した送信信号が入力されることにな
る。この送信信号の入力レベルの変化は、第２の可変減
衰器１を含む帰還ループにとっては、ループの伝達関数
が変化する原因となる。

【００２２】すなわち、今例えば電力増幅器２の出力高
周波電力をｖｏｕｔ、電力増幅器２の入力高周波電圧を
ｖｉｎ、平滑回路７から出力された直流検波電圧をＶＤ
ＥＴ　、基準電圧をＶＲＥＦ　とし、さらに第２の可変
減衰器１の直流制御電圧をＶＣＯＮＴ、第２の可変減衰
器１の入力高周波電圧をｖ′とすると、ｖｏｕｔ　、Ｖ
ＤＥＴ　、ＶＣＯＮＴ、ｖｉｎはそれぞれ、 　　　　　　ｖｏｕｔ　＝Ｋ０　・ｖｉｎ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　…（１）　　　　　　ＶＤＥＴ　＝Ｋ１　・
ｖｏｕｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　…（２）　　　　　　Ｖ
ＣＯＮＴ＝Ｋ２　・（ＶＲＥＦ　−ＶＤＥＴ　）＋ＶＲ
ＥＦ　　　　　　　　　　　　　　　…（３）　　　　
　　ｖｉｎ　　＝Ｋ３　ｖ′・ＶＣＯＮＴ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…
（４）

【００２３】と表される。なおＫ０　〜Ｋ３　は
それぞれ電力増幅器２、検波器６、比較増幅器８、第２
の可変減衰器１の制御利得を表している。上式において
、各制御系は線形であると仮定してある。また、帰還ル
ープの周波数特性はローパスフィルタ１０の周波数特性
Ｆ（Ｓ）により決定されるものとし、上述の各制御系の
周波数特性はループ内に影響を与えないものとして省略
した。

【００２４】従って、帰還ループの伝達関数（閉ループ
伝達関数）Ｈ（Ｓ）、および一巡ループ伝達関数（開ル
ープ伝達関数）Ｇ（Ｓ）は上記（１）〜（４）式より、
次のように表わされる。 　　　　　　Ｈ（Ｓ）＝ＶＤＥＴ　／ＶＲＥＦ　ニアリ
イコールＧ（Ｓ）／（１＋Ｇ（Ｓ））　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　…（５）　　　　　　Ｇ（Ｓ）＝Ｋ０　Ｋ１　Ｋ２
　Ｋ３　ｖ′Ｆ（Ｓ）　　　　　　　　　　　　　　　
　…（６）

【００２５】（５）式を見るとわかるように
、Ｇ（Ｓ）には第２の可変減衰器１の入力高周波電圧ｖ
′の項があるため、このｖ′によりＧ（Ｓ）は変化する
。このｖ′は第１の可変減衰器１１の入力高周波電圧ｖ
および制御利得である減衰量Ｋ４　を用いて表わすと、
　　　　　　ｖ′＝Ｋ４　・ｖ・ＶＣＯＮＴ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　…（７）

【００２６】となる。つまり、第１の可変
減衰器１１の減衰量Ｋ４　を変化させると、その変化分
だけ第２の可変減衰器１の入力高周波電圧ｖ′が変化し
、これにより閉ループの伝達関数Ｈ（Ｓ）、および開ル
ープの伝達関数Ｇ（Ｓ）がそれぞれ変化することになる
。これら伝達特性の変化は、ループ応答速度の低下や誤
差の増加等の不具合を生じる原因となり好ましくない。

【００２７】しかしながら、本実施例の送信電力制御回
路１８では、第１の制御信号に応じて帰還ループ中の可
変利得増幅器１２の利得が、第１の可変減衰器１１の減
衰量の変化によるループ利得の変化分を補償するように
可変制御される。すなわち、第１の可変減衰器１１の減
衰量Ｋ４　と、帰還ループの利得Ｋ２　との関係が、　
　　　　　Ｋ４　／Ｋ２　＝α　　（αは定数）　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（
８）となるように利得制御されている。このため第１の
可変減衰器１１の減衰量Ｋ４の設定変化によらず、帰還
ループ利得は常に一定に保たれる。

【００２８】このように本実施例であれば、第２の可変
減衰器１の制御を行なう帰還ループ中に可変利得増幅器
１２を設け、第１の可変減衰器１１の減衰量を可変制御
すると同時に可変利得増幅器１２の利得を可変制御する
ようにしたので、第１の可変減衰器１１の減衰量に依存
して上記帰還ループのループ利得が変化する不具合は解
消される。このため、帰還ループの応答速度の低下や、
送信電力の設定値に対する誤差の増加を防止することが
でき、これにより応答性に優れ、かつ高精度の送信電力
制御を行なうことができる。また、不要波を輻射して他
の無線機に迷惑を及ぼす不具合も解消される。

【００２９】なお本発明は上記実施例に限定されるもの
ではない。例えば、上記実施例では可変減衰器１，１１
を用いた回路を例にとって説明したが、これを例えば可
変利得増幅器を使用した回路に対しても適用可能である
。また前記実施例では、比較増幅器８とローパスフィル
タ１０との間に可変利得増幅器１２を設けたが、比較増
幅器を可変利得型としてその利得を可変するように構成
してもよい。その他、送信電力を制御する利得制御回路
の回路構成や、ループ利得を可変する回路の構成等につ
いても、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施
可能であるのは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】第１の可変利得回路の利得が可変される
際には、第２の可変利得回路を含む帰還ループのループ
利得が、上記第１の可変利得回路の利得変化に伴うルー
プ利得の変化分を補償するように可変制御されるので、
上記帰還ループのループ利得を一定に保持でき、これに
より常に安定した送信電力を発生することのできる無線
通信装置の送信電力制御回路を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる送信電力制御回路を
有した無線通信装置の構成を示す回路ブロック図。

【図２】図１に示した装置における送信電力制御回路の
構成を示す回路ブロック図。

【図３】従来における送信電力制御回路の一例を示す回
路ブロック図。

【図４】従来における送信電力制御回路の他の例を示す
回路ブロック図。

【図５】移動無線通信システムの一例を示す概略構成図
。

【符号の説明】

１，１１…可変減衰器、２…電力増幅器、３…利得制御
回路部、４…方向性結合器、５…終端器、６…検波器、
７…平滑回路、８…比較増幅器、９…基準電圧発生器、
１０…ローパスフィルタ、１２…可変利得増幅器、１３
…送話器、１４…音声符号器（ＳＰＣＯＤ）、１５…誤
り訂正符号器（ＣＨＣＯＤ）、１６…ディジタル変調器
（ＭＯＤ）、１７…ミキサ、１８…送信電力制御回路（
ＰＡ）、１９…高周波スイッチ回路（ＳＷ）、２０…ア
ンテナ、２１…受信機（ＲＸ）、２２…ディジタル復調
器（ＤＥＭ）、２３…誤り訂正復号器（ＣＨＤＥＣ）、
２４…音声復号器（ＳＰＤＥＣ）、２５…受話器、２６
…制御回路、２７…周波数シンセサイザ（ＳＹＮ）、２
８…受信電界強度検出回路（ＲＳＳＩ）、２９…発信要
求スイッチ、３０…バッテリ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　第１の制御信号に応じて送信信号のレ
   ベルを可変して出力する少なくとも１段の第１の可変利
   得回路と、この第１の可変利得回路から出力された送信
   信号のレベルを可変して出力する第２の可変利得回路と
   、この第２の可変利得回路から出力された送信信号の電
   力に対応する信号レベルを検出し、この信号レベルを基
   準信号レベルと比較してその差を零に近づけるための第
   ２の制御信号を生成して前記第２の可変利得回路に帰還
   供給する利得制御回路と、前記第１の制御信号による前
   記第１の可変利得回路の利得可変動作に応動して前記利
   得制御回路のループ利得を可変するループ利得可変回路
   とを具備したことを特徴とする無線通信装置の送信電力
   制御回路。