(57)【要約】【課題】  変調波の変調方式やアルゴリズムに応じて送信電力を制御し、より安定、かつ正確な送信電力を検出する無線通信装置を提供する。【解決手段】  変調波の変調方式やアルゴリズムに応じて、送信レベルを算出するための時間位置を予めメモリ６に格納し、コントローラ５によって読み出された時間位置での送信レベルと、コントローラ５によって決められた基準の信号レベルとの誤差を算出し、メモリ６に格納された誤差に対応した補正値を基準制御電圧Ｃｒｅｆに加算して、利得可変アンプ１の利得を制御する。【選択図】図１
2011040880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変利得アンプを制御して、前記可変利得アンプの入力信号の電力を出力信号の所定の出力電力に制御する無線通信装置であって、
前記出力電力を検出する出力電力検出手段と、
前記出力電力検出手段によって検出された前記出力電力と、予め定めた出力電力との誤差に応じた補正値に基づく制御信号で前記可変利得アンプを制御するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、送信信号の変調方式又は使用アルゴリズムに応じて前記出力電力検出手段の検出タイミングを決定し、前記出力電力の検出から前記可変利得アンプの制御までの制御サイクルを繰り返す動作制御を行うことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載された無線通信装置において、
前記コントローラは、前記出力電力と、予め定めた出力電力との誤差に応じて、前記誤差と補正値との対応テーブルに基づき、前記誤差に応じた補正値を取得し、前記補正値を、前記可変利得アンプの予め定めた基準制御電圧に加算又は減算して得た制御電圧で前記可変利得アンプを制御することを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
請求項２に記載された無線通信装置において、
前記信号の変調方式における前記信号のパケットサイズに基づく前記出力電力の検出タイミングを格納したテーブルを備え、
前記コントローラは、前記テーブルの変調方式に基づく前記信号のパケットサイズに基づき前記出力電力の検出タイミングを決定し、当該タイミングで検出された出力電力に基づき前記制御電圧を生成することを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
請求項２に記載された無線通信装置において、
前記コントローラは、信号の変調方式毎に、乱数の番号と、前記乱数に対応した時間位置とをメモリ上のテーブルとして格納し、コントローラによって、ランダムに送信電力を検出するための時間位置を変更し、前記制御電圧を生成することを特徴とする無線通信装置。
【請求項５】
無線通信装置における可変利得アンプを制御して、前記可変利得アンプの入力信号の電力を出力信号の所定の出力電力に制御する送信出力制御方法であって、
前記出力電力を検出する出力電力検出工程と、
前記出力電力検出工程において検出された前記出力電力と、予め定めた出力電力との誤差に応じた補正値に基づく制御信号で前記可変利得アンプを制御する制御工程と、
送信信号の変調方式又は使用アルゴリズムに応じて前記出力電力検出工程の検出タイミングを決定する工程と、を有し、
前記出力電力の検出から前記可変利得アンプの制御までの制御サイクルを繰り返すことを特徴とする無線通信装置における送信出力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置及び無線通信装置における送信出力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に代表される無線ＬＡＮ（Local Area Network）によるデータ通信が広く一般化しており、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、プリンタやハードディスク、ブロードバンドルーターなどのＰＣの周辺機器、ＦＡＸ、カメラ、ビデオ、携帯電話等々の電子機器、自動車内や航空機内での有線通信に代わる信号伝達手段として採用され、それぞれの電子電器機器間において無線データ伝送が行われている。
無線ＬＡＮの規格として、ＩＥＥＥ８０２．１１ａは、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiples：直交周波数多重分割）変調方式を用いて、最大５４Ｍｂｐｓの高速データ通信をサポートするものであり、その周波数帯域は５ＧＨｚ帯が利用される。
また、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂは、ＤＳＳＳ（Direct Sequence Spread Spectrum：ダイレクト・シーケンス・スペクトル拡散）方式で、５．５Ｍｂｐｓ、１１Ｍｂｐｓの高速通信をサポートするものであり、無線免許なしに自由に利用可能な、２．４ＧＨｚのＩＳＭ（Industrial，Scientific and Medical：産業、科学及び医療）帯域が利用される。 
また、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇは、ＯＦＤＭ変調方式を用いて、最大５４Ｍｂｐｓの高速データ通信をサポートするものであり、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂと同様に２．４ＧＨｚ帯域が利用される。
他方、無線ＬＡＮを欧州でも使えるようにするための通信システムとしてＩＥＥＥ８０２．１１ｈがあり、新たにＴＰＣ（Transmission Power Control）機能が求められてきている。ここでＴＰＣ機能とは、例えば、端末と基地局が近い場合、送信パワーを抑えても良好な通信ができる時は送信電力を抑えるという仕様であり、従来の無線ＬＡＮと比較して、より精度良く出力パワーを制御する必要性がある。
【０００３】
このような通信規格や電波規格に備えて、図１の回路図に示す送信装置が提案されている（特許文献１参照）。この送信装置では、バースト信号毎のタイミング（予め定められた時間位置）で各送信バースト信号の電力をカプラ３、電力検出器４の出力からコントローラ５へ取り込み、その取り込んだ送信電力と予め定めた所定電力の誤差をコントローラ５で算出する。他方、メモリ6には前記誤差ごとの補正値を予め格納しておき、算出した誤差対応の補正値を読み出して基準制御電圧に加えた電圧を制御電圧として可変利得アンプ１の利得を制御する送信制御方法を用いる。これにより、時分割多重通信方式のようなバースト的に変化する送信波の出力制御を確実に、かつ高速に制御することができる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された送信装置では、バースト信号の予め定められた時間位置において送信レベルを繰り返し算出し、送信電力を検出するための時間位置が固定であるため、時分割多重通信方式の信号には有用ではあるが、それ以外の変調方式におけるバースト信号や、異なる制御コマンド（アルゴリズム）が使用される場合、その送信電力を検出すると、その場合は正確に検出がなされるとは言えない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の問題に鑑みて為されたものであって、その目的は、変調波の変調方式や使用アルゴリズムに応じて送信電力を制御することで、安定、かつ正確な送信電力を検出する送信出力制御方法とその送信出力制御方法を用いた無線通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、可変利得アンプを制御して、前記可変利得アンプの入力信号の電力を出力信号の所定の出力電力に制御する無線通信装置であって、前記出力電力を検出する出力電力検出手段と、前記出力電力検出手段によって検出された前記出力電力と、予め定めた出力電力との誤差に応じた補正値に基づく制御信号で前記可変利得アンプを制御するコントローラと、を有し、前記コントローラは、送信信号の変調方式又は使用アルゴリズムに応じて前記出力電力検出手段の検出タイミングを決定し、前記出力電力の検出から前記可変利得アンプの制御までの制御サイクルを繰り返す動作制御を行うことを特徴とする無線通信装置である。
他の発明は、無線通信装置における可変利得アンプを制御して、前記可変利得アンプの入力信号の電力を出力信号の所定の出力電力に制御する送信出力制御方法であって、前記出力電力を検出する出力電力検出工程と、前記出力電力検出工程において検出された前記出力電力と、予め定めた出力電力との誤差に応じた補正値に基づく制御信号で前記可変利得アンプを制御する制御工程と、送信信号の変調方式又はコントローラが使用するアルゴリズムに応じて前記出力電力検出工程の検出タイミングを決定する工程と、を有し、前記出力電力の検出から前記可変利得アンプの制御までの制御サイクルを繰り返すことを特徴とする無線通信装置における送信出力制御方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、変調波の変調方式やアルゴリズムに応じて送信電力を制御することで、安定、かつ正確な送信電力を検出する送信出力制御方法とその送信出力制御方法を有する無線通信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態における送信電力制御ブロック図である。
【図２】コントローラによる送信出力制御動作のフロー図である。
【図３】本実施形態における送信電力検出のタイミングチャートである。
【図４】図４ＡはＯＦＤＭ、図４ＢはＤＳＳＳ方式における波形例を示す図である。
【図５】ＯＦＤＭ波形を例に採った場合の送信レベルを検出するための時間位置を示す図である。
【図６】図６ＡはＯＦＤＭ、図６ＢはＤＳＳＳのパケットサイズ別の時間位置を示すテーブルである。
【図７】図７ＡはＯＦＤＭ、図７ＢはＤＳＳＳ変調方式における誤差電圧に対応した補正電圧値のテーブルである。
【図８】ＯＦＤＭの変調方式における乱数番号に対する時間位置を表すテーブルである。
【図９】ＯＦＤＭ波形のランダムな時間位置を表示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照して説明する。
本実施形態に係る無線通信装置は、基本的には図１に示した従来の送信装置を用いるが、但し、その送信電力検出手段による送信電力の電圧の検出タイミングを、従来のものが固定的な時間位置に代えて、動的に変更させる時間位置とした点で従来の送信装置とは異ならせている。
即ち、図１に示す送信装置において、変調波は、その増幅率が可変制御可能なアンプ１、パワーアンプ２で増幅され、カプラ３を介して送信される。コントローラ５は、電力検出器４で検出された送信電力を示す電圧Ｖを入力として、送信電力を所定の値に保つようにアンプ１の増幅率を制御する。ここでコントローラ５は、デジタル式のマイクロセッサで構成されており、電力検出器４の出力電圧Ｖ（アナログ）をデジタル化するためのＡ／Ｄ変換器と、アンプ１の制御電圧Ｃ（アナログ）を出力するためのＤ／Ａ変換器を内蔵している。またメモリ６は、入力電圧Ｖに対応した制御電圧Ｃを定めるためのデータを予め格納しておくために設けられている。
【００１０】
図２は、コントローラ５による送信出力制御動作を示すフロー図である。
図２において、まず、動作開始時には、コントローラ５から制御電圧Ｃを予め定められた基準値Ｃref として出力して（Ｓ２０１）、アンプ１の利得を制御する。ここで、基準値Ｃrefは、定常状態で送信出力が所定値Ｐrefとなるときのアンプ１の制御電圧である。次に、送信信号に同期した検出タイミングで送信電力Ｐ（表す電圧Ｖ）を検出する（Ｓ２０２）。
上記の送信電力Ｐの検出のタイミングは、例えば、変調波に応じた時間位置に設定され、これは図示しない送信回路制御系から容易に得ることができる。
送信電力Ｐの電圧Ｖを検出すると、この電圧Ｖと予め定められた基準制御電圧Ｖｒｅｆ
とを比較してその送信出力誤差（電圧）a（a＝Ｖ−Ｖref） を算出し（Ｓ２０３）、この送信出力誤差（電圧）ａに対応する補正値ｂをメモリ６から読み出す（２０４）。そして、その補正値ｂを基準値Ｃrefに加算した制御電圧Ｃを出力する（Ｓ２０５）。
【００１１】
ここで、上記の基準制御電圧Ｖｒｅｆ は、送信電力Ｐがその所定値Ｐref になったときの電力検出器４の出力電圧値である。また、補正値（電圧）ｂとしては、送信出力誤差（電圧）ａをそのまま用いると過渡応答が大きくオーバーシュートするようになるので、送信出力誤差（電圧）ａの５０〜８０％程度の範囲で定めている。例えば、以下の（数１）で求めることができる。
（数１）
ｂ＝ａ／２，ａ＞ａ0
ｂ＝０，    ａ＜ａ0
ここで電圧ａ0 は、基準値Ｃref に対して十分小さい値として定める。それは、出力レベルが所定値Ｐref に収束してきたときに制御電圧Ｃに細かい変化を与えないようにするためである。そして、（数１）のように定めた補正値ｂの値を送信出力誤差（電圧）ａの値毎に（適当なステップで）メモリ６に格納しておく。
なお、（数１）のような演算を、メモリ６を用いずに直接コントローラ５内のプロセッサにより算出するようにしてもよい。但し、メモリを用いた方が補正値の変更を行うときにはプログラムを変えなくてもよいという利点がある。
【００１２】
以上のように、コントローラ５によるステップＳ２０５（図２）までの制御サイクルが一通り実行されると、次の送信電力検出タイミングから再びステップＳ２０２〜Ｓ２０５による電力検出と補正値算出、制御電圧の更新の処理が繰り返される。その場合、各制御サイクルにおけるステップＳ２０３〜Ｓ２０５の処理は図３の動作のタイミングチャートに示した補正処理区間で実行される。
図３に示すように、送信電力（出力）Ｐ１、Ｐ２・・・はその所定値Ｐref との誤差ａ１、ａ２・・・が徐々に小さくなっていくように制御されるが、送信出力の検出を送信信号に同期して行うことで、制御サイクルごとに安定した制御電圧を得ることができ、確実でかつ高速な送信出力の制御を行うことができる。
【００１３】
ところが、上記の変調波入力において、従来の時分割多重通信方式のような変調方式による送信電力の検出は、送信電力検出のタイミングが固定されており、例えば、ＯＦＤＭのような周波数帯を等間隔に分割して送信する変調方式などの変調方式に、バースト信号に同期した送信電力検出タイミング（時間位置）を適用すると、安定で正確な補正値ｂの取得が困難になる可能性がある。
そこで、本実施形態では、送信電力検出タイミングである時間位置の設定を、変調波の変調方式や例えば、図３に示すコントローラで実行するアルゴリズムに応じて動的に設定することによって、より安定で、かつ正確に送信電力を制御することができるようにする。
【００１４】
以下、ＯＦＤＭとＤＳＳＳの変調方式を本実施形態の一例として詳しく説明を行う。
第一の実施形態
ＯＦＤＭ方式は、データを多数の搬送波（サブキャリア）に乗せるのでマルチキャリア変調に属する。これらのサブキャリアは互いに直交しているため、普通は周波数軸上でデータが重なりが生じる程に密に並べられるにも拘わらず、互いに干渉しない利点があり、高速フーリエ変換(FFT)アルゴリズムを用いて効率的に区別することができる。
また、ＤＳＳＳ変調方式は、送信データよりも遥かに広い帯域の信号を用いて送信データを乗算し、広い周波数にエネルギーを拡散して通信するスペクトラム拡散の一方式であり、送信側では送信データに対して拡散符号による演算を行い、送信データよりも広い帯域にエネルギーを拡散して送信する。
ＯＦＤＭ変調波とＤＳＳＳ変調波は、データサイズ、振幅レベル、波形が異なっている。
【００１５】
図４ＡはＯＦＤＭ、図４ＢはＤＳＳＳ方式における波形例を示す図である。図４に示すように、波形は、パケット化のデータで説明すると、概ね、パケットの先頭を識別するプリアンブル部（パケット同期確立用の制御信号）と、データ本体となるペイロード部とからなり、送信レベルの検出はデータ本体のペイロード部で行う。また、ＯＦＤＭやＤＳＳＳのような変調方式が異なる変調波は、データサイズ、振幅レベル、波形などが夫々異なっているので、それらの変調方式毎に適切な送信レベルを検出するタイミングである時間位置を予め設定する必要がある。
【００１６】
図５は、ＯＦＤＭ波形を例に採った場合の送信レベルを検出するための時間位置を示す図であり、図５に示すように、時間位置は例えば、各パケットのペイロード部の電力ピーク位置や中心周波数の位置に設定することができる。これは、図示しない送信回路制御系から容易に得ることができる。
【００１７】
変調方式に応じて予め時間位置を定めるには、以下のように各変調波のパケットサイズに応じて、時間位置をメモリに格納することができる。
図６は、変調方式ごとに格納されるパケットサイズ別の時間位置を示すテーブル図の例である。例えば、図６ＡのＯＦＤＭ方式に対しては、パケットサイズ０〜１００バイトの信号の時間位置を１００ｎｓ（ｎｓ：１秒の１０億分の１）、１００〜５００バイトのパケット信号の時間位置を５００ｎｓ、５００〜１０００バイトのパケット信号の時間位置を７００ｎｓ、１０００〜１５００バイトのパケット信号の時間位置を１０００ｎｓとし、同様に、ＤＳＳＳ方式においても、図６Ｂに示すように、各パケットサイズに対応した、時間位置を予め格納することができる。
【００１８】
即ち、送信電力を検出するための時間位置をメモリ６(図１)に保持し、コントローラ５がメモリ６からその情報を読み出し、送信信号パケットに同期した送信電力（出力）Ｐを表す電圧Ｖを検出し（Ｓ２０２：図２）、基準制御電圧Ｖｒｅｆと比較してその送信出力誤差（電圧）ａを算出し（Ｓ２０３）、この送信出力誤差（電圧）ａに対応する補正値ｂをメモリ６から読み出す（Ｓ２０４）。そして、その補正値ｂを基準値Ｖｒｅｆに加算して制御電圧を出力し（Ｓ２０５）、これらのステップを繰り返して、送信レベルを制御する。
ここで、基準制御電圧Ｖｒｅｆを決定する際の信号レベルは、例えば、ある時間位置での送信レベルやパケットに同期した複数の時間位置での信号レベルの平均を取ることによって求められるレベルなどがある。なお、基準制御電圧Ｖｒｅｆは、コントローラ５によって決定する。
また、上記補正値（電圧）ｂは、変調波の変調方式に応じて、予め定めた補正電圧値としてメモリ６上のテーブルに格納し、送信出力誤差（電圧）ａに応じて、コントローラ５がメモリ６から読み出すことができる。
【００１９】
図７は、変調方式に応じて、送信出力誤差（電圧）に対応した補正電圧値（電圧）ｂのテーブル図である。図６に示すように、補正電圧ｂは前記の（数式１）に基づいて、送信出力誤差（電圧）ａの５０〜８０％程度の範囲で定める。例えば、図６ＡのＯＦＤＭ変調方式の場合では、誤差２０ｍＶに対して、その５０％の１０ｍＶを補正電圧とし、図６ＢのＤＳＳＳ変調方式の場合では、誤差１０ｍＶに対して、その８０％の８ｍＶを補正電圧としてメモリに格納している。
【００２０】
以上のように、第一の実施形態の無線通信装置は、図１及び図２に示すように、信号増幅するための利得可変アンプ１と、該利得可変アンプの出力を電力増幅して送信するためのパワーアンプ２と、上記のパケットサイズと信号の変調方式と、変調方式に対応した送信電力を検出する時間位置における送信レベルから送信電力Ｐを検出するための送信電力検出手段と、この送信電力検出手段により検出された送信電力Ｐと予め定められた基準値（所定出力電力）Ｃｒｅｆとの送信出力誤差（電圧）ａに応じた補正電圧ｂを出力するための補正電圧出力手段と、該補正電圧出力手段により出力された補正電圧ｂと、予め定められた基準制御電圧Ｖｒｅｆとの和または差を求めて、該求めた制御電圧によって利得可変アンプ１の利得を制御するための利得制御手段を備えた装置として、安定、かつ正確な送信電力の制御が可能になる。
【００２１】
第二の実施形態
上記第一の実施形態の無線通信装置においては、パケットサイズに応じて、電力のピーク位置あるいは中心周波数位置をメモリ６上にテーブルとして格納し、その時間位置における送信レベルから送信電力を検出する送信電力検出手段を用いたが、第二の実施形態では、ランダムな時間位置における送信レベルから送信電力を検出する送信電力検出手段を用いる。
【００２２】
図８は、ＯＦＤＭの変調方式における、乱数番号に対する時間位置のテーブル図である。図８に示すように、コントローラ５（図１）は任意の乱数番号を決定し、その乱数番号に対応して格納された時間位置にて送信電力を検出する。図９は、ＯＦＤＭ波形のランダムな時間位置を表示した時間対電力レベルを示す図である。図９に示すように、基準制御電圧Ｖｒｅｆは、ランダムな時間位置での送信レベルを検出して、ある特定の信号レベルや複数の信号レベルの平均を取るなどをコントローラ５によって決定する。
【００２３】
以上説明したように、第二の実施形態の無線通信装置は、図１及び図２に示すように、信号増幅するための利得可変アンプ１と、該利得可変アンプの出力を電力増幅して送信するためのパワーアンプ２と、上記のランダムな時間位置における送信レベルから送信電力（出力）Ｐの電圧Ｖを検出するための送信電力検出手段と、該送信電力検出手段により検出された送信電力Ｐの電圧Ｖと予め定められた基準値（所定出力電力）Ｃｒｅｆとの送信出力誤差（電圧）ａに応じた補正電圧ｂを出力し、出力された補正電圧ｂと予め定められた基準制御電圧Ｖｒｅｆとの和または差を求めて、該求めた和の制御電圧によって利得可変アンプ１の利得を制御するためのコントローラ５（図１）を備えることにより、安定、かつ正確な送信電力の制御が可能になる。
【符号の説明】
【００２４】
１・・・アンプ、２・・・パワーアンプ、３・・・カプラ、４・・・電力検出器、５・・・コントローラ、６・・・メモリ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】特開平１１−４１３２号公報
【図１】
2011040880.tif 000003
【図２】
2011040880.tif 000004
【図３】
2011040880.tif 000005
【図４】
2011040880.tif 000006
【図５】
2011040880.tif 000007
【図６】
2011040880.tif 000008
【図７】
2011040880.tif 000009
【図８】
2011040880.tif 000010
【図９】
2011040880.tif 000011