(57)【要約】【課題】ホットスタンバイ方式のデジタル無線通信システムにおいて、現用の送信器から予備用の送信器への切替および安定化にかかる時間を最小限にする無線通信方法および装置を提供する。【解決手段】対向するＡ局およびＢ局は、それぞれ変調器１ａ、１ｂおよび送信器２ａ、２ｂを含む現用送信部および予備用送信部、これら２個の送信部を切替制御する切替制御部６を備えている。各送信器２ａ、２ｂは、可変利得増幅器（ＦＥＴＡＭＰ）３ａ、３ｂを含んでいる。切替制御部６は、現用送信部から予備用送信部へ切替の際に、予備用送信部のＦＥＴＡＭＰ３ｂへ利得制御信号ＯＦＦＰＷＲを送り、待機送信出力値として回線品質に影響を与えない程度の低送信出力にした後に標準送信出力値にする切替制御を実行する。【選択図】図１
2005210590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ２個の送信器および受信器を備え、一方を現用とし他方を予備用として切り替えて対向局と無線通信するホットスタンバイ方式の無線通信方法において、
前記現用を前記予備用に切り替える際に、該予備用の送信器の出力を遮断状態から待機送信出力値に設定し、その後に標準送信出力値で送信することを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
前記現用の送信器は、前記予備用の送信器が前記待機送信出力値になった時点では標準送信出力値であり、その後に遮断状態に切り替えられることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項３】
前記待機送信出力値は、前記現用の送信器による信号の回線品質に影響のない程度の低出力とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信方法。
【請求項４】
前記待機送信出力レベルは、ＦＡＳＹＮＣにならないように入力電界に応じてステップ状に変更することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の無線通信方法。
【請求項５】
前記待機送信出力値で送信時には、前記送信器のＡＬＣ制御をＯＦＦにすることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の無線通信方法。
【請求項６】
それぞれ２個の送信部および受信部を備え、一方を現用とし他方を予備用として使用して対向局と無線通信するホットスタンバイ方式の無線通信装置において、
前記現用および予備用を切り替える切替制御部は、前記現用および予備用送信部の送信器に制御信号を出力する送信出力制御回路と、前記現用および前記予備用の切替時に前記予備用の送信器の出力を一時的に待機送信出力値に設定する待機送信出力設定回路とを備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項７】
前記送信部の送信器は、送信信号を増幅する増幅器と、該増幅器の利得を制御する利得制御回路と、該利得制御回路および前記増幅器間のループを選択的に遮断するスイッチとを備えることを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信方法および装置に関し、特に対向局間で無線通信するホットスタンバイ方式のデジタル無線通信方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信技術および半導体技術の急速な進歩により、無線通信システムの携帯性および操作性等の利便性が大幅に改善され、広く普及している。斯かる無線通信システムは、例えば緊急通信その他の非常事態等における通信に有効であり、緊急時に機器の故障又は異常が発生して通信不可能になることを避ける必要がある。そのために、無線通信機器は冗長構成とされ、主要機能部である送信器を２個設け、一方を現用とし、他方を予備用として使用する。そして、現用送信器に異常が発生すると、予備用送信器に切り替え、通信不能期間を最少にするのが一般的である。
【０００３】
斯かる現用および予備用送信器の切替器を外部に個別に設けることなく、予備用の出力を通常状態では停波して装置全体の消費電力の低減を図るホットスタンバイ方式のデジタル無線通信システムが実用化されている。例えば、所定の送信出力レベルで送信する現用の送信器と動作状態で待機する予備用の送信器とを備え、特定の条件で現用の送信機を予備用の送信器に切り替えるマイクロ波送信機の現用・予備機切替方式が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、ホットスタンバイ方式と送信電力制御方式とを併用する無線通信システムにおける消費電力を低減する無線通信システムが開示されている（例えば、特許文献２参照。）。更に、常時動作状態としている送信ユニットを切り替えるホットスタンバイ切替送信装置において、予備用の送信ユニットの出力レベルを、現用側の送信ユニットの出力レベルに比較して低減するホットスタンバイ切替送信装置が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開昭６３-７４２１９号公報（第２-３頁、第１図）
【特許文献２】特開平６-２９１６９８号公報（第３頁、第１図）
【特許文献３】特開平１０−２３３７１６号公報（第３-４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
デジタル無線システムは、機器の小型化および低消費電力化が重要である。他方、通信容量の大容量化および変調方式の多値化に伴い、切替時の信号断から切替後の再引き込みまでの時間が長くなり、信号断時間の存在が従来技術の課題である。また、送信器における送信出力の安定化、即ち良好な無線通信状態を維持するためにＡＬＣ(自動レベル調整)回路は必須不可欠な技術である。更に、送信停波による切替方式の再立ち上げ動作の場合に、ＡＬＣ回路の増幅器（例えばＦＥＴ増幅器）の追随速度の関係で時間がかかるという課題もあった。
【０００６】
本発明は従来技術の上述した課題に鑑みなされたものであり、現用から予備用への切替時に迅速な立ち上げを可能にする無線通信方法および装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の課題を解決するため、本発明による無線通信方法および装置は、次のような特徴的な構成を採用している。
【０００８】
（１）それぞれ２個の送信器および受信器を備え、一方を現用とし他方を予備用として切り替えて対向局と無線通信するホットスタンバイ方式の無線通信方法において、
前記現用を前記予備用に切り替える際に、該予備用の送信器の出力を遮断状態から待機送信出力値に設定し、その後に標準送信出力値で送信する無線通信方法。
【０００９】
（２）前記現用の送信器は、前記予備用の送信器が前記待機送信出力値になった時点では標準送信出力値であり、その後に遮断状態に切り替えられる上記（１）に記載の無線通信方法。
【００１０】
（３）前記待機送信出力値は、前記現用の送信器による信号の回線品質に影響のない程度の低出力とする上記（１）又は（２）に記載の無線通信方法。
【００１１】
（４）前記待機送信出力レベルは、ＦＡＳＹＮＣにならないように入力電界に応じてステップ状に変更する上記（１）、（２）又は（３）に記載の無線通信方法。
【００１２】
（５）前記待機送信出力値で送信時には、前記送信器のＡＬＣ制御をＯＦＦにする上記（１）、（２）、（３）又は（４）に記載の無線通信方法。
【００１３】
（６）それぞれ２個の送信部および受信部を備え、一方を現用とし他方を予備用として使用して対向局と無線通信するホットスタンバイ方式の無線通信装置において、
前記現用および予備用を切り替える切替制御部は、前記現用および予備用送信部の送信器に制御信号を出力する送信出力制御回路と、前記現用および前記予備用の切替時に前記予備用の送信器の出力を一時的に待機送信出力値に設定する待機送信出力設定回路とを備える無線通信装置。
【００１４】
（７）前記送信部の送信器は、送信信号を増幅する増幅器と、該増幅器の利得を制御する利得制御回路と、該利得制御回路および前記増幅器間のループを選択的に遮断するスイッチとを備える上記（６）に記載の無線通信装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の無線通信方法および装置によると、次の如き実用上の顕著な効果が得られる。即ち、送信機の外部に設けられる切替器を省略し、予備用の送信器を停波することにより、構成を簡単且つ低消費電力化するホットスタンバイ方式の無線通信システムにおいて、手動切替制御での切替時の送信出力の低下を最小限に抑え、低下時間を従来技術に比較して短くすることが可能である。また、送信系の故障時における自動切替制御において、予備用送信器の送信出力の初期立ち上げにＡＬＣ制御を行わず、最小時間で現用送信器と切替可能である。
【実施例１】
【００１６】
以下、本発明による無線通信方法および装置の好適実施例の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
先ず、図１は、本発明による無線通信装置の好適実施例の構成を示すブロック図である。図１に示す無線通信装置は、現用および予備用送信器を切り替えて使用するホットスタンバイ方式の無線通信装置であって、１対の対向局であるＡ局およびＢ局間で無線通信する場合のブロック図である。
【００１８】
先ず、Ａ局について説明する。現用側は、変調器１ａと、可変利得増幅器（電界効果トランジスタを使用する増幅器、以下ＦＥＴＡＭＰという）３ａを含む送信器２ａとによる現用側送信部および受信器５ａと復調器４ａとによる現用側受信部で構成される。一方、予備側は、変調器１ｂと、ＦＥＴＡＭＰ３ｂを含む送信器２ｂとによる予備用送信部および受信器５ｂと復調器４ｂとによる予備用受信部により構成される。更に、Ａ局は、切替制御部６、スイッチ７、ハイブリッド８およびアンテナ９を備えている。スイッチ７は、Ａ局を送信モード又は受信モードの何れのモードにするかの選択又は切替を行う。現用送信器２ａおよび予備用送信器２ｂの出力は、ハイブリット８にて合成され、アンテナ９より対向局であるＢ局に送信される。
【００１９】
他方、Ｂ局も上述したＡ局と同様構成であるので、同様の参照符号を使用いている。即ち、Ｂ局は、現用側として変調器１１ａと送信器１２ａを含む送信部および受信器１５ａと復調器１４ａを含む受信部、予備側として変調器１１ｂと送信器１１ｂを含む送信部および受信器１５ｂと復調器１４ｂを含む受信部、更に切替制御部１６、スイッチ１７、ハイブリッド１８およびアンテナ１９により構成される。
【００２０】
送信部における現用／予備の選択は、切替制御部６により、各送信器２ａ、２ｂに含まれるＦＥＴＡＭＰ３ａ、３ｂの出力電力制御により行われる。このＦＥＴＡＭＰ３ａ、３ｂの詳細構成を図２（Ａ）に示す。出力電力制御が可能なＦＥＴＡＭＰ３ａ、３ｂは、ＡＭＰ（増幅器）３１、スイッチ３２および利得制御回路３３にて構成される。スイッチ３２をＯＮとした際には、ＡＭＰ３１の出力を利得制御回路３３にて検波して標準出力となる利得電圧を生成する。そして、ＡＭＰ３１の利得を制御することにより、ＡＭＰ３１の出力を一定に保持するように制御する。一方、スイッチ３２をＯＦＦとした際には、ＡＭＰ３１の利得は、切替制御部６から入力される制御電圧ＯＦＦＰＷＲに従い利得の制御を行う。予備として使用する場合には、利得０となる制御電圧を受けることにより、ＦＥＴＡＭＰ３ａ、３ｂの出力を遮断する。
【００２１】
現用／予備の送信切替制御は、切替制御部（ＳＷ  ＣＯＮＴ）６にて行われる。この切替制御部６の詳細構成を図２（Ｂ）にブロック図で示す。この切替制御部６は、制御情報選択回路２１、待機送信出力設定回路２２および送信出力制御回路２３により構成される。送信出力制御回路２３にて切替制御信号（Ｔ  ＳＷ  ＣＯＮＴ）および送信系警報ＴＸ  ＡＬＭ１、ＴＸ  ＡＬＭ２の情報により送信器２ａ、２ｂへ切替信号Ｔ  ＳＷ  ＣＯＮＴ１、Ｔ  ＳＷ  ＣＯＮＴ２と予備送信器の出力電力を制御する制御電圧ＯＦＦＰＷＲ１、ＯＦＦＰＷＲ２を生成し、各送信器２ａ、２ｂの出力の切替を行う。また、待機送信出力設定回路２２にて、制御情報選択回路２１から入力される対向局（Ｂ局）の受信電界および送信系警報ＴＸ  ＡＬＭ１、ＴＸ  ＡＬＭ２より判断し、制御電圧ＯＦＦＰＷＲ１、ＯＦＦＰＷＲ２を生成し、送信出力制御回路２３へ送出する。
【００２２】
一方、Ｂ局では、アンテナ１９で受信した信号をハイブリット１８で現用側受信部と予備側受信部に分配する。上述の如く、現用側の受信部は、受信器１５ａおよび復調器１４ａで構成され、予備側の受信部は、受信器１５ｂおよび復調器１４ｂで構成される。各復調器１４ａ、１４ｂの出力を、受信選択スイッチ１７にて現用側を選択し送出する。また、受信器１５ａ、１５ｂは、受信電界値を各変調器１１ａ、１１ｂに送出し、現用（又は予備用）送信器にてアンテナ１９を介して対向局（Ａ局）へ送信する。
【００２３】
次に、図１に示す本発明による無線通信装置の好適実施例の動作を、図３のタイミングチャートおよび図４の受信入力電界対伝搬損失のグラフを参照して、現用側が送信器２ａおよび予備側が送信器２ｂの状態から送信器２ｂを現用側に切り替える場合の具体例について動作説明する。図３において、（ａ）は切替制御部６への切替制御信号（Ｔ  ＳＷ  ＣＯＮＴ）、（ｂ）〜（ｄ）はそれぞれ切替制御部６の送信出力制御回路２３から送信器２ａ、２ｂ（のＦＥＴＡＭＰ３ａ、３ｂ）に出力されるＯＦＦ  ＰＷＲ２、Ｔ  ＳＷ  ＣＯＮＴ１およびＴ  ＳＷ  ＣＯＮＴ２を示す。（ｅ）は送信器２ａにおけるＦＥＴＡＭＰ３ａの送信出力、（ｆ）は送信器２ｂにおけるＦＥＴＡＭＰ３ｂの送信出力および（ｇ）はハイブリッド８の出力を示す。ここで、図３（ａ）〜（ｄ）は現用／予備側の切替制御タイミングを示し、他方、図３（ｅ）〜（ｇ）は送信出力動作を示す。
【００２４】
保守作業等の手動により切替制御を行う場合には、切替制御部６（又は１６）の切替制御信号（Ｔ  ＳＷ  ＣＯＮＴ）を制御し、図３（ａ）の如く、切替制御信号（Ｔ  ＳＷ  ＣＯＮＴ）を「Ｈ（高レベル）」又は「Ｌ（低レベル）」にする。この場合において、「Ｈ」は送信器２ａを現用とし、「Ｌ」は送信器２ｂを現用とする制御を行っている。この切替制御信号（Ｔ  ＳＷ  ＣＯＮＴ）を受信した切替制御部６の送信出力制御回路２３にて、送信器２ｂのＦＥＴＡＭＰ３ｂへ送出する制御電圧ＯＦＦＰＷＲ２を図３（ｂ）に示すＯＦＦ  ＰＷＲ２の如く、送信停波制御値（即ち、出力遮断状態）から待機送信出力制御値に変化させる。
【００２５】
この時点において、送信器２ａの出力は、図３（ｅ）に示すＦＥＴＡＭＰ１出力の如く標準出力のままとなる。このため、送信器２ｂの「待機送信出力」は、回線の信号品質劣化を招かない標準出力との十分な差を持つ必要がある。換言すると、待機送信出力設定回路２２にて、回線品質に影響のない程度の低送信出力に設定する。送信器２ｂの出力が「待機送信出力」レベルになった後に、送信出力制御回路２３は、それぞれ図３（ｃ）および（ｄ）に示す如く送信器２ａ、２ｂのＦＥＴＡＭＰ３ａ、３ｂに切替信号Ｔ  ＳＷ  ＣＯＮＴ１、Ｔ  ＳＷ  ＣＯＮＴ２を送出する。これにより、図３（ｃ）に示す如く、ＦＥＴＡＭＰ１出力は、送信器２ａの出力をＯＮからＯＦＦ（出力断）とする。他方、図３（ｄ）に示す如く、送信器２ｂの出力は、ＯＦＦからＯＮ（標準送信出力）に移行することとなる。
【００２６】
上述した一連の動作において、Ａ局のアンテナ９より送信される信号は、図３（ｇ）に示すＨＹＢ出力の如く推移する。即ち、この切替制御により、図３（ｇ）のＨＹＢ出力に示す如く、送信器２ｂの出力は、「待機送信出力」から「標準送信出力」に移行する課程で送信出力の一時的（又は過渡的）な低下が生じる。
【００２７】
このとき、Ｂ局までの伝搬損失が大きい場合には、切替制御過程で発生する送信出力の一時的な低下値が伝送信号のフレーム非同期ＦＡＳＹＮＣとなるレベルに到達し、復調器１４ａ、１４ｂでの信号再引き込み時間が長くなる虞れがある。そのために、図４に示す如く「待機送信出力」は、通常電界時では信号劣化を招かないよう極力小さな値に設定する。一方、低受信電界時には、「待機送信出力」値を上げて、切替時にＦＡＳＹＮＣとならないレベルに出力値を可変する必要がある。
【００２８】
この「待機送信出力」値は、Ｂ局より送られてくるＢ局の受信入力電界値ＲＬＳ１、ＲＬＳ２を図２（Ｂ）に示す制御情報選択回路２１にて受信スイッチ制御信号Ｒ  ＳＷ  ＣＯＮＴより復調器４ａ、４ｂの何れが現用側になっているかを判断し、現用側の受信入力電界値を選択して受信電界値ＲＬＳとして待機送信出力設定回路２２へ送出する。待機送信出力設定回路２２では、受信電界値ＲＬＳにより適切な待機送信出力を判断し、制御電圧ＯＦＦＰＷＲとして送信出力制御回路２３へ送出する。送信出力制御回路２３では、予備となっている送信器２ｂ（又は２ａ）のＦＥＴＡＭＰ３ｂ（又は３ａ）に制御電圧ＯＦＦＰＷＲを送信する。
【００２９】
また、送信系故障による自動切替の場合には、回線の早期復旧のため一刻も早く予備を現用に切替る必要がある。この場合に、現用側の送信出力が既に出力されていないため、「待機送信出力」は、信号品質劣化を招かないように標準出力との十分な差を持つ必要がなくなる。そこで、待機送信出力設定回路２２は、切替制御信号（Ｔ  ＳＷ  ＣＯＮＴ）で現在の現用側がどちらかを把握すると共に、送信系警報ＴＸＡＬＭ１、ＴＸＡＬＭ２を監視する。そして、切替の条件が現用側の送信警報であると判断した場合には、「待機送信出力」値を「標準送信出力」値と同一とすることにより、立ち上がり時間を短縮させる。このとき、「待機送信出力」値以外の切替動作は、手動切替制御と同一である。
【００３０】
以上、本発明による無線通信方法および装置の好適実施例の構成および動作を詳述した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による無線通信装置の好適実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】図１中の構成要素の詳細構成を示し、（Ａ）は可変利得増幅器（ＦＥＴＡＭＰ）、（Ｂ）は切替制御部の詳細構成を示すブロック図である。
【図３】本発明による無線通信装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】受信入力電界対伝搬損失を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１、１１  変調器（ＭＯＤ）
２、１２  送信器（ＴＸ）
３、      増幅器（ＦＥＴ  ＡＭＰ）
４、１４  復調器（ＤＥＭ）
５、１５  受信器（ＲＸ）
６、１６  切替制御部（ＳＷ  ＣＯＮＴ）
７、１７  選択スイッチ
８、１８  ハイブリッド（Ｈ）
９、１９  アンテナ
２１  制御情報選択回路
２２  待機送信出力設定回路
２３  送信電力制御回路
３１  増幅器（ＡＭＰ）
３２  スイッチ
３３  利得制御回路
【図１】
2005210590.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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