(57)【要約】【課題】本発明は、被変調波のアナログ領域における電力を自動制御により所定の値に維持する自動電力制御装置に関し、その被変調波の発生源と非同期に稼働して電力を所定の範囲内に安定に維持できることを目的とする。【解決手段】信号空間上で互いに直交する２つの座標の列として与えられる被変調波のアナログ領域における電力を自動制御により所定の値に維持する自動電力制御装置であって、前記２つの座標の双方もしくは何れか一方が所定の閾値を超えた時点として、前記被変調波の送信が開始されるべき契機を識別する送信契機識別手段と、前記時点以降に、前記自動制御の下で前記電力が既定の上限値を超える過渡応答が緩和されまたは抑圧される既知の重みで、前記自動電力制御装置の利得を重み付ける過渡応答制限手段とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号空間上で互いに直交する２つの座標の列として与えられる被変調波のアナログ領域における電力を自動制御により所定の値に維持する自動電力制御装置であって、
前記２つの座標の双方もしくは何れか一方が所定の閾値を超えた時点として、前記被変調波の送信が開始されるべき契機を識別する送信契機識別手段と、
前記時点以降に、前記自動制御の下で前記電力が既定の上限値を超える過渡応答が緩和されまたは抑圧される重みで、前記自動電力制御装置の利得を重み付ける過渡応答制限手段と
を備えたことを特徴とする自動電力制御装置。
【請求項２】
被変調波のアナログ領域における電力を自動制御により所定の値に維持する自動電力制御装置であって、
前記被変調波の瞬時値が所定の閾値を超えた時点として、前記被変調波の送信が開始されるべき契機を識別する送信契機識別手段と、
前記時点以降に、前記自動制御の下で前記電力が既定の上限値を超える過渡応答が緩和されまたは抑圧される重みで、前記自動電力制御装置の利得を重み付ける過渡応答制限手段と
を備えたことを特徴とする自動電力制御装置。
【請求項３】
被変調波のアナログ領域における電力を自動制御により所定の値に維持する自動電力制御装置であって、
前記被変調波で示され得るシンボルが有効な既知の語に該当した時点として、前記被変調波の送信が開始されるべき契機を識別する送信契機識別手段と、
前記時点以降に、前記自動制御の下で前記電力が既定の上限値を超える過渡応答が緩和されまたは抑圧される重みで、前記自動電力制御装置の利得を重み付ける過渡応答制限手段と
を備えたことを特徴とする自動電力制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の自動電力制御装置において、
前記重みは、
前記２つの座標の列として示されるシンボルの分布と、前記被変調波の時間軸上における幅とインターバルとの全てまたは一部に適した値の列である
ことを特徴とする自動電力制御装置。
【請求項５】
請求項２に記載の自動電力制御装置において、
前記重みは、
前記被変調波の瞬時値の分布と、前記被変調波の生成に適用された変調度と、前記被変調波の時間軸上における幅とインターバルとの全てまたは一部に適した値の列である
ことを特徴とする自動電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被変調波のアナログ領域における電力を自動制御により所定の値に維持する自動電力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多くの無線機には、送信波のレベルを規定の上限値以下に制限し、あるいは多様な条件に適応してその送信波のレベルを規定の値に維持するために、送信電力制御装置が備えられていた。
【０００３】
このような無線機の内、特に、変復調処理がディジタル信号処理として行われるディジタル無線機に備えられた送信電力制御装置では、ＤＳＰ（Digital
Signal Processor）等によって生成された送信波をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器は、そのＤＳＰによって通知され、かつ送信が開始されるべき時点を起点として利得や圧伸特性が段階的に変更される。
したがって、送信波の電力は、定常的な値に収束する前に不足しあるいは過大な値となることなく、精度よく規定の値に設定して維持される。
【０００４】
なお、本発明に関連する先行技術としては、以下に列記する特許文献１ないし特許文献４があった。
(1) 「高周波を増幅する電力増幅器と、前記電力増幅器の出力電力のレベルを検出する出力レベル検出手段と、前記検出された出力レベルと予め定められた第１の基準電圧とを比較し送信電力制御信号を発生する第１の比較手段とを備え、前記送信電力制御信号を前記電力増幅器の制御信号入力端子に入力することによって送信電力を一定に制御する送信電力制御機能付き電力増幅器において、負荷から反射される反射電力のレベルを検出する反射レベル検出手段と、前記検出された反射レベルが予め定められた過大反射レベル以上となり且つ前記過大反射レベルの持続時間が所定の時間以上持続する場合には前記電力増幅器の送信電力を低下させるか又は断とさせる基準制御電圧を発生させる負荷変動制御手段とを付加し、前記基準制御電圧を前記第１の基準電圧に代えて前記第１の比較手段に入力することによって前記電力増幅器の送信電力を制御する」ことにより、「負荷が変動したりオープンになることがあっても電力増幅器の故障や寿命短縮を招くことのない」点に特徴がある送信電力制御機能付き電力増幅器…特許文献１
【０００５】
(2) 「複数周波数の搬送波信号をそれぞれ変調する変調器と、前記変調器の出力を合成する合成器と、この合成器の出力を複数の出力に分配する分配器と、前記分配器からの分配出力を各周波数ごとに同相同振幅で並列に電力増幅する複数の電力増幅手段と、前記複数の電力増幅手段の出力を合成する合成器とで構成される送信装置において、前記複数の電力増幅手段のうち少なくとも一個が障害した場合に、その障害警報を検出して前記複数の電力増幅手段への入力電力レベルを変化させる制御手段とを有する」ことにより、「複数の周波数を同時に送信し、複数の電力増幅回路で並列増幅するように構成される無線送信装置で、電力増幅器の少なくとも一つに障害が発生しても送信電力が低下しないようにしてサービスゾーンの範囲が狭くならない」点に特徴がある無線送信装置。…特許文献２
【０００６】
(3) 「電力増幅器と、この電力増幅器の出力レベルを検出する送信電力検出回路と、前記出力レベルを一定にするように前記送信電力増幅器に振幅制御信号を供給する自動振幅制御回路と、前記電力増幅器の温度上昇を検出する温度検出回路と、前記送信電力検出回路の出力に接続される空中線とを有する電力増幅装置において、前記自動振幅制御回路の入力に接続される加算回路と、前記空中線からの反射波を検出する反射波検出回路とを有し、前記加算回路に前記温度検出回路の出力信号と前記反射波検出回路の出力信号とを入力して前記振幅制御信号に重畳する」ことにより、「線送信装置に備えられた電力増幅器がアンテナからの反射波の過大および電力増幅器の高温によって破壊されることを防ぐと同時に連続的に送信電力の送出を可能にする」点に特徴がある電力増幅装置。…特許文献３
【０００７】
(4) 「送信機から供給される入力信号をそのパワーMOSFETにより増幅する電力増幅器と、電力増幅器の出力が過大となったことを検出してALC信号を電圧出力する過大出力検出回路と、電力増幅器の出力の異常状態を検出して出力停止信号を電圧出力するプロテクション回路と、過大出力検出回路の出力電圧とプロテクション回路の出力電圧の和を所定のゲートバイアス電圧から減じ、その結果得られる電圧をパワーMOSFETにゲートバイアス電圧として供給することにより、過大出力検出回路からALC信号が電圧出力されているときに電力増幅器の利得を低下させ、プロテクション回路から出力停止信号が電圧出力されているときに電力増幅器による増幅を停止させる加減算器とを備える」ことにより、「外部とのインターフェース条件が問われることなく、かつ電力増幅器の過大出力・異常動作への対応がより迅速となる」点に特徴がある電力増幅回路。…特許文献４
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２８３３８５７号公報
【特許文献２】特開平６−３７６５１号公報
【特許文献３】特開平７−９４９５９号公報
【特許文献４】特許第２６６６２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、ソフトウェア無線機では、一般に、ディジタル領域で送信波を生成するモジュール（以下、「変調部」という。）と、その送信波をアナログ信号に変換して送信電力を所定の範囲に維持するモジュール（以下、「送信電力制御部」という。）とは、それぞれ非同期に作動する。
【００１０】
すなわち、このようなソフトウェア無線機では、上記送信電力制御部として従来の送信電力制御装置が単に備えられた場合には、送信が開始されるべき時点が上記変調部によっては通知されないために、その送信が開始された時点から所定の期間には、送信波は、波形整形が施されることなく電力増幅されて送信される。
【００１１】
したがって、従来の送信電力制御装置は、ソフトウェア無線機に搭載された場合には、送信が開始された所定の期間における送信電力が過大となったり、過渡的に送信波の波形が乱れるためにスプリアスが発生し、そのために、電波法その他の法令上の制限を満たすことができない可能性があった。
【００１２】
本発明は、被変調波の発生源と非同期に稼働してその被変調波のアナログ領域における電力を所定の範囲内に安定に維持できる自動電力制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の発明では、信号空間上で互いに直交する２つの座標の列として与えられる被変調波のアナログ領域における電力を自動制御により所定の値に維持する自動電力制御装置において、送信契機識別手段は、前記２つの座標の双方もしくは何れか一方が所定の閾値を超えた時点として、前記被変調波の送信が開始されるべき契機を識別する。過渡応答制限手段は、前記時点以降に、前記自動制御の下で前記電力が既定の上限値を超える過渡応答が緩和されまたは抑圧される重みで、前記自動電力制御装置の利得を重み付ける。
【００１４】
すなわち、被変調波のアナログ領域における電力は、その被変調波の前縁の時点が別途与えられないにもかかわらず、既定の上限値以下の値に抑えられ、かつ維持される。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、被変調波のアナログ領域における電力を自動制御により所定の値に維持する自動電力制御装置において、送信契機識別手段は、前記被変調波の瞬時値が所定の閾値を超えた時点として、前記被変調波の送信が開始されるべき契機を識別する。過渡応答制限手段は、前記時点以降に、前記自動制御の下で前記電力が既定の上限値を超える過渡応答が緩和されまたは抑圧される重みで、前記自動電力制御装置の利得を重み付ける。
【００１６】
すなわち、被変調波のアナログ領域における電力は、その被変調波の前縁の時点が別途与えられないにもかかわらず、既定の上限値以下の値に抑えられ、かつ維持される。
【００１７】
請求項３に記載の発明では、被変調波のアナログ領域における電力を自動制御により所定の値に維持する自動電力制御装置において、送信契機識別手段は、前記被変調波で示され得るシンボル値が有効な既知の語に該当した時点として、前記被変調波の送信が開始されるべき契機を識別する。過渡応答制限手段は、前記時点以降に、前記自動制御の下で前記電力が既定の上限値を超える過渡応答が緩和されまたは抑圧される重みで、前記自動電力制御装置の利得を重み付ける。
【００１８】
すなわち、ＯＦＤＭまたはＦＤＭ等のように、物理的にも実体的にもシンボル値が信号空間上の信号点の何れにも該当しない変調方式に基づいて被変調波が生成された場合であっても、その被変調波のアナログ領域における電力は、該当する被変調波の前縁の時点が別途与えられないにもかかわらず、既定の上限値以下の値に抑えられ、かつ維持される。
【００１９】
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の自動電力制御装置において、前記重みは、前記２つの座標の列として示されるシンボルの分布と、前記被変調波の時間軸上における幅とインターバルとの全てまたは一部に適した値の列である。
【００２０】
すなわち、被変調波のアナログ領域における電力の自動電力制御は、その被変調波で示されるシンボルの値や時間軸上における分布に適応した形態で行われる。
【００２１】
請求項５に記載の発明では、請求項２に記載の自動電力制御装置において、前記重みは、前記被変調波の瞬時値の分布と、前記被変調波の生成に適用された変調度と、前記被変調波の時間軸上における幅とインターバルとの全てまたは一部に適した値の列である。
【００２２】
すなわち、被変調波のアナログ領域における電力の自動電力制御は、その被変調波で示されるシンボルの値や時間軸上における分布に適応した形態で行われる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、自動電力制御は、その対象となる被変調波の前縁の時点が通知されないにもかかわらず、その通知のためにハードウェアおよびソフトウェアの何れもが被変調波の供給源と密に結合されることなく、その供給源と非同期に実現される。
【００２４】
また、本発明によれば、上記被変調波が示すシンボルの列の多様な状態に対する適応が精度よく柔軟に実現される。
したがって、本発明が適用された装置やシステムでは、被変調波が引き渡され、あるいは送信されるべきアナログ領域の電力は、多様な多元接続方式、通信方式、変調方式、周波数帯に柔軟に適応して、好適な値に安定にしかも精度よく維持され、さらに、ハードウェアおよびソフトウェアのモジュール化やパッケージ化が容易に実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態を示す図である。
【図２】本実施形態の動作タイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す図である。
【００２７】
図において、変調部１０の変調入力には伝送情報が入力され、その変調部１０の出力は、縦続接続された送信電力制御部２０、周波数変換部３０および電力増幅部４０を介して検波部５０の入力に接続される。検波部５０の第一の出力はアンテナ６０の給電点に接続され、その検波部５０の第二の出力は送信電力制御部２０の帰還入力に接続される。
【００２８】
送信電力制御部２０は、以下の要素から構成される。
(1) 変調部１０の出力に接続された第一の入力ポートを有するプロセッサ２１
(2) そのプロセッサ２１の第一の出力ポートに接続されたＤ／Ａ変換器２２
【００２９】
(3) Ｄ／Ａ変換器２２の出力と上記プロセッサ２１の第二の出力ポートとにそれぞれ接続された入力ポートに併せて、既述の周波数変換部３０の入力に接続された出力ポートとを有するＡＰＣ制御部２３
(4) 検波部５０の第二の出力と、プロセッサ２１の第二の入力ポートとの間に配置されたＡ／Ｄ変換器２４
【００３０】
図２は、本実施形態の動作タイムチャートである。
以下、図１および図２を参照して本実施形態の動作を説明する。
【００３１】
〔本実施形態における各部の基本的な連係〕
変調部１０は、以下の処理を行う。
(1) 無線伝送されるべき伝送情報に基づいて所定の搬送波信号をディジタル領域で直交変調することによって、アンテナ６０を介して送信されるべき送信波をベースバンドにおいて示すベースバンド信号を生成する。
【００３２】
(2) そのベースバンド信号に含まれ、かつ上記伝送情報を示すシンボル毎に信号空間上で互いに直交したＩ信号およびＱ信号の振幅ａｉｔ、ａｑｔ（サフィックスの「ｔ」は、時系列を意味する。）の列を所定の形式のパケットまたはフレームとして送信電力制御部２０に引き渡す。
【００３３】
送信電力制御部２０では、プロセッサ２１は、変調部１０とは非同期に以下の処理を行う。
(1) 上記振幅ａｉｔ、ａｑｔの列を監視し、個々の振幅ａｉｔ、ａｑｔが所定の閾値ｔｈに対して下式を満たすか否かを判別する。
｜ａｉｔ｜＋｜ａｑｔ｜  ≧  ｔｈ  ・・・(1)
【００３４】
(2) 上式(1) が成立しない期間には、ＡＰＣ制御部２３の稼働を規制し、あるいはＡＰＣ制御部２３の利得を所定の初期値に設定すると共に、後続して上記変調部１０から与えられた振幅ａｉｔ、ａｑｔについて、同様の判別を反復して行う。なお、以下では、このような期間については、「非送信期間」（図２(a))と称する。
【００３５】
(3) 反対に、上式(1) が成立する期間には、ＡＰＣ制御部２３に、後述するように時間ｔの単調増加関数Ｇ（ｔ）の値として与えられる利得を設定し、かつＤ／Ａ変換器２２を介してそのＡＰＣ制御部２３に該当する振幅ａｉｔ、ａｑｔを引き渡す。なお、以下では、このような状態については、「送信期間」（図２(b))と称する。
【００３６】
したがって、周波数変換部３０は、送信期間には、送信電力制御部２０を介して変調部１０から引き渡され、かつ上記伝送情報を示すシンボル毎に信号空間上で互いに直交したＩ信号およびＱ信号の振幅ａｉｔ、ａｑｔの列を示すベースバンド信号をアップコンバートすることによって、送信波を生成する。
【００３７】
電力増幅部４０は、その送信波を増幅し、かつ検波部５０を介してアンテナ６０から放射する。
検波部５０は、このようにしてアンテナ６０の給電点に与えられる送信波の一部を抽出し、かつＡ／Ｄ変換器２４を介してプロセッサ２１に引き渡す。
【００３８】
プロセッサ２１は、このようにして引き渡された送信波のレベルの所定の基準値に対する偏差が圧縮される方向に、ＡＰＣ制御部２３の利得を適宜是正する。
【００３９】
したがって、非送信期間から送信期間に移行した後における定常的な期間では、アンテナ６０から放射される送信波のレベルは、電力増幅部４０の出力から検波部５０および送信電力制御部２０を介して周波数変換部４０の入力に至るフィードバック制御の下で、規定の値に確度高く安定に保たれる。
【００４０】
〔各部の過渡的な動作〕
本発明の特徴は、本実施形態では、送信期間の始点から定常状態に至る期間（以下、「過渡期間」という。）に、プロセッサ２１が以下の処理を行う点にある。
【００４１】
(1) 時系列ｔに対して値が単調に増加する関数Ｇ（ｔ）の値として、ＡＰＣ制御部２３の利得を設定する。
(2) このような利得の設定については、変調部１０との同期のためにその変調部１０によって引き渡される既述の振幅ａｉｔ、ａｑｔ（の列）以外の情報が参照されることなく行われる。
【００４２】
ここに、関数Ｇ（ｔ）の値は、非送信期間から送信期間に遷移した時点における初期値が「０」であり（図２(1))、その時点から送信電力制御部２０、周波数変換部３０、電力増幅部４０、件部５０からなる系が定常状態に移行するために要する時間τ（上記フィードバック制御の応答性を含む。）が経過した時点で、ＡＰＣ制御部２３に設定されるべき標準的な値（図２(2))に収束する（図２(3))。
【００４３】
すなわち、送信電力制御部２０は、変調部１０と互いに非同期に稼働するにもかかわらず、その変調部１０によって生成されたベースバンド信号のみを参照することにより、既述の過渡期間には、送信波の電力（図２(4))が過大な値となることを許容することなく、その電力を段階的にかつ円滑に変更することができる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、従来例に比べて送信電力制御の性能や応答性が低下することなく、変調部１０と送信電力制御部２０とのハードウェア的な結合が疎に維持されるため、ソフトウェア無線機の構成の柔軟なモジュール化が容易となり、かつ実装性の自由度が向上する。
【００４５】
なお、本実施形態では、ベースバンド信号から送信波への周波数変換が直接おこなわれず、所望の周波数の中間周波信号に変換された後に行われる場合には、過渡期間におけるＡＰＣ制御部２３の利得の設定および変更は、上記中間周波信号のみに対して行われ、あるいはこれらのベースバンド信号と中間周波信号との双方に配分されて行われてもよい。
【００４６】
また、本実施形態では、送信電力制御部２０によって行われる送信電力制御は、過渡期間にも行われ、その送信電力制御の結果に相当する値が上記関数Ｇ（ｔ）の値に加算され、あるいは乗じられてもよい。
【００４７】
さらに、本実施形態では、定常的な送信期間における送信電力制御は、本願発明の趣旨や作用効果に生じ得る影響の程度が許容可能な限度内であるならば、如何なる形態で行われてもよく、例えば、所定の頻度や周期で保持され、あるいは本発明が適用された装置やシステムの状況あるいは方式に適応した形態で適宜行われてもよい。
【００４８】
また、本実施形態では、変調部１０は、伝送情報に基づいて所定の搬送波信号を直交変調することによってベースバンド信号を生成している。
【００４９】
しかし、このようなベースバンド信号は、必ずしも直交変調に基づいて生成されなくてもよく、例えば、ＡＳＫ（振幅変調方式）に基づいて生成されるべき場合には、搬送波信号の振幅を直接変調する振幅変調回路によって生成されてもよく、あるいは共通の搬送波信号に互いに反対の方向に施された位相変調の結果を合成するシレー変調方式に基づいて生成されてもよい。
【００５０】
さらに、本実施形態では、送信電力制御部２０および周波数変換部３０の構成要素は、如何なる形態でモジュール化され、もしくは縮退化（併合）されてもよく、かつＤＳＰ等の汎用のプロセッサもしくは専用のハードウェアとして構成されてもよい。
【００５１】
また、本実施形態では、ベースバンド信号の生成に適用される変調方式は、単なる直交変調や上記ＡＳＫ（振幅変調方式）に限定されず、ＰＳＫ(Phase-Shift
Keying)、ＦＳＫ(Frequency-Shift Keying)、ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)、ＦＤＭ(Frequency Division Multiplexing)およびＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)の何れであってもよい。
【００５２】
さらに、本発明は、本発明の作用効果が所望の精度および確度で達成されるならば、如何なる周波数帯域、通信方式、多元接続方式が適用された装置やシステムにも適用可能であり、かつ既述の伝送情報の内容、形式および情報量の如何にかかわらず、適用可能である。
【００５３】
また、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の範囲において多様な実施形態の構成が可能であり、構成要素の全てまたは一部に如何なる改良が施されてもよい。
【００５４】
以下、本願に開示された発明の内、「特許請求の範囲」に記載しなかった発明の構成、作用および効果をそれぞれ「特許請求の範囲」、「課題を解決するための手段」および「発明の効果」の欄の記載に準じた様式により列記する。
【００５５】
［請求項６］  請求項３に記載の自動電力制御装置において、
前記重みは、
前記シンボルの分布と、前記被変調波の時間軸上における幅とインターバルとの全てまたは一部に適した値の列である
ことを特徴とする自動電力制御装置。
このような構成の自動電力制御装置では、請求項３に記載の自動電力制御装置において、前記重みは、前記シンボルの分布と、前記被変調波の時間軸上における幅とインターバルとの全てまたは一部に適した値の列である。
すなわち、被変調波のアナログ領域における電力の自動電力制御は、その被変調波で示されるシンボルの値や時間軸上における分布に適応した形態で行われる。
したがって、上記被変調波が示すシンボルの列の多様な形態に対する適応が精度よく柔軟に実現される。
【符号の説明】
【００５６】
１０  変調部
２０  送信電力制御部
２１  プロセッサ
２２  Ｄ／Ａ変換器
２３  ＡＰＣ制御部
２４  Ａ／Ｄ変換器
３０  周波数変換部
４０  電力増幅部
５０  検波部
６０  アンテナ
【図１】
2014017655.tif 000003
【図２】
2014017655.tif 000004