(57)【要約】    【課題】      出力電力が収束するまでの時間を短縮しつつ、高精度で出力電力を収束させること。    【解決手段】  利得可変回路１２０は、利得が可変のステップ制御型増幅器から構成され、送信信号の電力を所定のステップ幅で増幅する。利得可変回路１３０は、利得が可変のステップ制御型増幅器から構成され、送信信号の電力を利得可変回路１２０より大きいステップ幅で増幅する。電力検出部１４０は、利得可変回路１３０からの出力電力を検出する。電力比較部１５０は、利得可変回路１３０からの出力電力と目標電力とを比較し、誤差を算出する。誤差判定部１６０は、誤差を所定の閾値と比較し、どちらの利得可変回路の利得を変更するか判定する。利得制御部１７０は、誤差判定部１６０の判定結果に従って、いずれか一方の利得可変回路の利得を制御するための利得制御信号を生成する。  【選択図】      図１
2005136509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のステップ幅で利得を変更する第１の利得可変回路と、前記第１の利得可変回路より小さいステップ幅で利得を変更する第２の利得可変回路と、を備え、前記第１の利得可変回路および前記第２の利得可変回路を経た信号の出力電力を制御する電力制御装置であって、
前記出力電力と前記出力電力が収束すべき目標電力との誤差を算出する算出手段と、
算出された誤差が所定の閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、
判定の結果、前記誤差が所定の閾値以上である場合に、前記第１の利得可変回路の利得を変更させる一方、前記誤差が所定の閾値未満である場合に、前記第２の利得可変回路の利得を変更させる制御手段と、
を有することを特徴とする電力制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記判定手段の判定結果に従って前記第１の利得可変回路または前記第２の利得可変回路の利得を変更させるための利得制御信号を生成する利得制御部と、
生成された利得制御信号の出力先を前記第１の利得可変回路または前記第２の利得可変回路のうち利得を変更する利得可変回路へ切り替える切替部と、
を有することを特徴とする請求項１記載の電力制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記判定手段の判定結果に従って前記第１の利得可変回路の利得を変更させるための利得制御信号を生成する第１の利得制御部と、
前記第１の利得制御部と独立に動作し、前記判定手段に判定結果に従って前記第２の利得可変回路の利得を変更させるための利得制御信号を生成する第２の利得制御部と、
を有することを特徴とする請求項１記載の電力制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記第２の利得制御部によって生成された利得制御信号に従って変更されて得られる前記第２の利得可変回路の利得が所定範囲を超えるか否かを判定する利得判定部、をさらに有し、
前記第１の利得制御部は、
判定の結果、前記第２の利得可変回路の利得が所定範囲を超える場合に、前記第１の利得可変回路の利得を１ステップ増加または減少させるための利得制御信号を生成し、
前記第２の利得制御部は、
判定の結果、前記第２の利得可変回路の利得が所定範囲を超える場合に、前記第２の利得可変回路の利得を前記第１の利得可変回路の１ステップ分減少または増加させるための利得制御信号を生成することを特徴とする請求項３記載の電力制御装置。
【請求項５】
前記利得判定部は、
前記第２の利得可変回路の利得が温度、電源電圧、無線周波数、信号の変調方式、および変調速度の少なくともいずれか１つに応じて決定された範囲を超えるか否かを判定することを特徴とする請求項４記載の電力制御装置。
【請求項６】
前記判定手段は、
前記誤差が温度、電源電圧、無線周波数、信号の変調方式、および変調速度の少なくともいずれか１つに応じて決定された閾値以上であるか否かを判定することを特徴とする請求項１記載の電力制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、
温度、電源電圧、無線周波数、信号の変調方式、および変調速度の少なくともいずれか１つに応じて前記第１の利得可変回路および前記第２の利得可変回路の利得を変更させる周期を設定することを特徴とする請求項１記載の電力制御装置。
【請求項８】
前記判定手段は、
所定時間内に算出された誤差を平均化して平均値を取得する誤差平均化部、を含み、
前記平均値が所定の閾値以上であるか否かを判定することを特徴とする請求項１記載の電力制御装置。
【請求項９】
前記誤差平均化部は、
温度、電源電圧、無線周波数、信号の変調方式、および変調速度の少なくともいずれか１つに応じて決定された時間内に算出された誤差を平均化することを特徴とする請求項８記載の電力制御装置。
【請求項１０】
前記出力電力をディジタル信号に変換する変換手段、をさらに有し、
前記算出手段は、
変換されて得られたディジタル信号を用いて誤差を算出することを特徴とする請求項１記載の電力制御装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の電力制御装置を有することを特徴とする送信装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の電力制御装置を有することを特徴とする受信装置。
【請求項１３】
所定のステップ幅で利得を変更する第１の利得可変回路と、前記第１の利得可変回路より小さいステップ幅で利得を変更する第２の利得可変回路と、を経た信号の出力電力を制御する電力制御方法であって、
前記出力電力と前記出力電力が収束すべき目標電力との誤差を算出するステップと、
算出された誤差が所定の閾値以上であるか否かを判定するステップと、
判定の結果、前記誤差が所定の閾値以上である場合に、前記第１の利得可変回路の利得を変更させる一方、前記誤差が所定の閾値未満である場合に、前記第２の利得可変回路の利得を変更させるステップと、
を有することを特徴とする電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力制御装置および電力制御方法に関し、特にステップ型制御の利得可変回路を用いて段階的に電力を制御する電力制御装置および電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいては、規格で定められた送信電力を出力するために送信電力制御が行われたり、受信信号のＡ／Ｄ変換器への入力電力を一定に保つために受信電力の減衰が行われたりすることがある。このような電力制御には、利得が可変である増幅器や減衰器などの利得可変回路が用いられることがある。
【０００３】
従来、利得可変回路としては、アナログ制御電圧によって利得を制御する連続制御型のものが一般的に用いられている。しかし、近年、消費電力を低減するために、所定幅のステップで利得を制御するステップ制御型の利得可変回路が用いられるようになっている。
【０００４】
例えば特許文献１においては、ステップ制御型のアッテネータ（減衰器）と連続制御型の増幅器とを組み合わせて、ステップ制御型のアッテネータによりステップ状に利得が変化する際に、連続制御型の増幅器を動作させることにより、送信電力を円滑にかつ高精度に制御する無線送信装置が開示されている。
【０００５】
さらに、ステップ制御型の利得可変回路を２つ組み合わせる場合には、一方の利得可変回路のステップ幅を大きくし、他方の利得可変回路のステップ幅を小さくして、これらの総合利得が所望の値になるように電力制御が行われる。
【０００６】
具体的には、例えば利得可変回路１のステップ幅を１ｄＢ、制御範囲を０〜３０ｄＢとし、利得可変回路２のステップ幅を０．１ｄＢ、制御範囲を０〜０．９ｄＢとした場合、図１０に示すようなテーブルを参照して、所望の総合利得を利得可変回路１および利得可変回路２に分配して制御する。
【０００７】
すなわち、例えば所望の総合利得が２９．８ｄＢである場合、ステップ幅が１ｄＢである利得可変回路１の利得を２９ｄＢとし、ステップ幅が０．１ｄＢである利得可変回路２の利得を０．８ｄＢとする。
【０００８】
このように所望の総合利得を利得可変回路１および利得可変回路２に分配して制御することにより、上述の例では総合利得を０．１ｄＢのステップ幅で０〜３０．９ｄＢの範囲で制御することができる。
【特許文献１】特開２００２−１８５３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ステップ制御型の利得可変回路は、利得をステップ幅ずつ（上述の例では、１ｄＢまたは０．１ｄＢずつ）増減させるため、総合利得が所望の値となって出力電力が収束するまでには時間を要する。そこで、収束時間を短縮するために、ループゲインを高く設定し、時定数を小さくして利得を増減させる周期を短くすることが考えられるが、この場合、リップルが増加して収束後の出力電力の精度が低下する。
【００１０】
反対に、リップルを低減させるためには、ループゲインを低く設定すれば良いが、この場合は、時定数が大きくなって出力電力の収束時間が長くなってしまう。
【００１１】
つまり、出力電力の収束時間とリップルの大きさとはトレードオフの関係にあり、収束時間の短縮とリップルの低減とを両立するのは困難であるという問題がある。
【００１２】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、出力電力が収束するまでの時間を短縮しつつ、高精度で出力電力を収束させることができる電力制御装置および電力制御方法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】
本発明の電力制御装置は、所定のステップ幅で利得を変更する第１の利得可変回路と、前記第１の利得可変回路より小さいステップ幅で利得を変更する第２の利得可変回路と、を備え、前記第１の利得可変回路および前記第２の利得可変回路を経た信号の出力電力を制御する電力制御装置であって、前記出力電力と前記出力電力が収束すべき目標電力との誤差を算出する算出手段と、算出された誤差が所定の閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、判定の結果、前記誤差が所定の閾値以上である場合に、前記第１の利得可変回路の利得を変更させる一方、前記誤差が所定の閾値未満である場合に、前記第２の利得可変回路の利得を変更させる制御手段と、を有する構成を採る。
【００１４】
この構成によれば、出力電力と目標電力との誤差が所定の閾値以上である場合は、ステップ幅が大きい利得可変回路の利得を変更する一方、誤差が所定の閾値未満である場合は、ステップ幅が小さい利得可変回路の利得を変更するため、出力電力が目標電力と大きく異なっている間は、大幅に出力電力を変化させて出力電力が収束するまでの時間を短縮しつつ、出力電力が目標電力に近づくと、少量ずつ出力電力を変化させて高精度で出力電力を収束させることができる。
【００１５】
本発明の電力制御装置は、前記制御手段は、前記判定手段の判定結果に従って前記第１の利得可変回路または前記第２の利得可変回路の利得を変更させるための利得制御信号を生成する利得制御部と、生成された利得制御信号の出力先を前記第１の利得可変回路または前記第２の利得可変回路のうち利得を変更する利得可変回路へ切り替える切替部と、を有する構成を採る。
【００１６】
この構成によれば、利得を変更させるための利得制御信号を生成し、この利得制御信号の出力先を、利得を変更することになった利得可変回路へ切り替えるため、利得制御信号を生成する回路を２つの利得可変回路で共有することができ、回路規模の増大を防止することができる。
【００１７】
本発明の電力制御装置は、前記制御手段は、前記判定手段の判定結果に従って前記第１の利得可変回路の利得を変更させるための利得制御信号を生成する第１の利得制御部と、前記第１の利得制御部と独立に動作し、前記判定手段に判定結果に従って前記第２の利得可変回路の利得を変更させるための利得制御信号を生成する第２の利得制御部と、を有する構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、第１の利得可変回路の利得を変更させるための利得制御信号と第２の利得可変回路の利得を変更させるための利得制御信号とをそれぞれ独立に動作する制御部で生成するため、利得制御の自由度が高くなり、例えば、２つの利得可変回路の利得を同時に変更することができる。
【００１９】
本発明の電力制御装置は、前記制御手段は、前記第２の利得制御部によって生成された利得制御信号に従って変更されて得られる前記第２の利得可変回路の利得が所定範囲を超えるか否かを判定する利得判定部、をさらに有し、前記第１の利得制御部は、判定の結果、前記第２の利得可変回路の利得が所定範囲を超える場合に、前記第１の利得可変回路の利得を１ステップ増加または減少させるための利得制御信号を生成し、前記第２の利得制御部は、判定の結果、前記第２の利得可変回路の利得が所定範囲を超える場合に、前記第２の利得可変回路の利得を前記第１の利得可変回路の１ステップ分減少または増加させるための利得制御信号を生成する構成を採る。
【００２０】
この構成によれば、第２の利得可変回路の利得が所定範囲を超える場合に、第１の利得可変回路の利得を１ステップ増加または減少させ、同時に、第２の利得可変回路の利得を第１の利得可変回路の１ステップ分減少または増加させるため、ステップ幅が小さい第２の利得可変回路の利得が制御範囲の限界に近づいた場合には、第１の利得可変回路の利得を変更して常に第２の利得可変回路の利得に余裕を残しておくことができ、例えば一度出力電力が収束した後に、再び出力電力と目標電力との間に僅かな誤差が生じた場合でも、直ちに第２の利得化へ回路の利得を変更して、再び出力電力を目標電力に収束させることができる。
【００２１】
本発明の電力制御装置は、前記利得判定部は、前記第２の利得可変回路の利得が温度、電源電圧、無線周波数、信号の変調方式、および変調速度の少なくともいずれか１つに応じて決定された範囲を超えるか否かを判定する構成を採る。
【００２２】
本発明の電力制御装置は、前記判定手段は、前記誤差が温度、電源電圧、無線周波数、信号の変調方式、および変調速度の少なくともいずれか１つに応じて決定された閾値以上であるか否かを判定する構成を採る。
【００２３】
本発明の電力制御装置は、前記制御手段は、温度、電源電圧、無線周波数、信号の変調方式、および変調速度の少なくともいずれか１つに応じて前記第１の利得可変回路および前記第２の利得可変回路の利得を変更させる周期を設定する構成を採る。
【００２４】
これらの構成によれば、温度、電源電圧、無線周波数、信号の変調方式、および変調速度の少なくともいずれか１つに応じて利得制御の動作条件を変更するため、環境に応じた最適な利得制御を行うことができる。
【００２５】
本発明の電力制御装置は、前記判定手段は、所定時間内に算出された誤差を平均化して平均値を取得する誤差平均化部、を含み、前記平均値が所定の閾値以上であるか否かを判定する構成を採る。
【００２６】
この構成によれば、所定時間にわたって誤差を平均化した上で所定の閾値と比較するため、オーバーシュートまたはアンダーシュートによって一時的に出力電力が変化した場合でも、誤動作を防止することができる。
【００２７】
本発明の電力制御装置は、前記誤差平均化部は、温度、電源電圧、無線周波数、信号の変調方式、および変調速度の少なくともいずれか１つに応じて決定された時間内に算出された誤差を平均化する構成を採る。
【００２８】
この構成によれば、温度、電源電圧、無線周波数、信号の変調方式、および変調速度の少なくともいずれか１つに応じて誤差を平均化する時間を決定するため、環境に応じた最適な利得制御を行うことができる。
【００２９】
本発明の電力制御装置は、前記出力電力をディジタル信号に変換する変換手段、をさらに有し、前記算出手段は、変換されて得られたディジタル信号を用いて誤差を算出する構成を採る。
【００３０】
この構成によれば、出力電力を示すディジタル信号を用いて誤差を算出するため、利得制御をディジタル信号処理で行うことができ、雑音などの影響を除去して、さらに高精度な電力制御を行うことができる。
【００３１】
本発明の送信装置は、上記のいずれかに記載の電力制御装置を有する構成を採る。
【００３２】
この構成によれば、上記のいずれかに記載の電力制御装置と同様の作用効果を送信装置において実現することができる。
【００３３】
本発明の受信装置は、上記のいずれかに記載の電力制御装置を有する構成を採る。
【００３４】
この構成によれば、上記のいずれかに記載の電力制御装置と同様の作用効果を受信装置において実現することができる。
【００３５】
本発明の電力制御方法は、所定のステップ幅で利得を変更する第１の利得可変回路と、前記第１の利得可変回路より小さいステップ幅で利得を変更する第２の利得可変回路と、を経た信号の出力電力を制御する電力制御方法であって、前記出力電力と前記出力電力が収束すべき目標電力との誤差を算出するステップと、算出された誤差が所定の閾値以上であるか否かを判定するステップと、判定の結果、前記誤差が所定の閾値以上である場合に、前記第１の利得可変回路の利得を変更させる一方、前記誤差が所定の閾値未満である場合に、前記第２の利得可変回路の利得を変更させるステップと、を有するようにした。
【００３６】
この方法によれば、出力電力と目標電力との誤差が所定の閾値以上である場合は、ステップ幅が大きい利得可変回路の利得を変更する一方、誤差が所定の閾値未満である場合は、ステップ幅が小さい利得可変回路の利得を変更するため、出力電力が目標電力と大きく異なっている間は、大幅に出力電力を変化させて出力電力が収束するまでの時間を短縮しつつ、出力電力が目標電力に近づくと、少量ずつ出力電力を変化させて高精度で出力電力を収束させることができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、出力電力が収束するまでの時間を短縮しつつ、高精度で出力電力を収束させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明の骨子は、２つのステップ制御型の利得可変回路を経た出力電力と目標電力との誤差に基づいて２つのステップ制御型の利得可変回路の動作タイミングを制御する点である。
【００３９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力制御装置を有する送信装置の要部構成を示すブロック図である。
【００４１】
図１に示す送信装置は、ベースバンド処理部１００、周波数変換部１１０、利得可変回路１２０、１３０、電力検出部１４０、電力比較部１５０、誤差判定部１６０、利得制御部１７０、および切替部１８０を有している。
【００４２】
ベースバンド処理部１００は、ベースバンド帯の周波数で送信データに対する信号処理およびＤ／Ａ変換を行い、得られたアナログ信号を周波数変換部１１０へ出力する。具体的には、ペースバンド処理部１００は、送信データに対して誤り訂正（または誤り検出）符号化、所定の変調方式による変調、および拡散などを行った後、Ｄ／Ａ変換を行う。
【００４３】
周波数変換部１１０は、ベースバンド処理部１００から出力されたアナログ信号の周波数を無線周波数帯の周波数へ変換する。
【００４４】
利得可変回路１２０は、利得が可変のステップ制御型増幅器から構成されており、周波数変換された送信信号の電力を所定のステップ幅で増幅する。利得可変回路１２０のステップ幅は、利得可変回路１３０のステップ幅よりも小さく（例えば１０分の１程度）、送信電力の微調整を行う。
【００４５】
利得可変回路１３０は、利得可変回路１２０と同様に、利得が可変のステップ制御型増幅器から構成されており、周波数変換された送信信号の電力を所定のステップ幅で増幅する。利得可変回路１３０のステップ幅は、利得可変回路１２０のステップ幅よりも大きく、送信電力制御の初期段階で電力の底上げを行う。利得可変回路１３０から出力される信号は、アンテナを介して送信される。
【００４６】
電力検出部１４０は、利得可変回路１３０から出力される信号の電力を検出する。すなわち、電力検出部１４０は、利得可変回路１３０からの出力電力を検出する。この出力電力は、送信信号の送信電力である。
【００４７】
電力比較部１５０は、電力検出部１４０によって検出された利得可変回路１３０からの出力電力と、所望の送信電力を示す目標電力とを比較し、誤差を誤差判定部１６０へ出力する。
【００４８】
誤差判定部１６０は、電力比較部１５０から出力された誤差を所定の閾値と比較し、利得可変回路１２０および利得可変回路１３０のどちらの利得を変更するかを判定し、判定結果を利得制御部１７０へ通知する。具体的には、誤差判定部１６０は、誤差が所定の閾値以上であれば、利得可変回路１３０の利得を変更すると判定し、誤差が所定の閾値未満であれば、利得可変回路１２０の利得を変更すると判定する。
【００４９】
すなわち、出力電力が目標電力と大きく異なる間はステップ幅の大きい利得可変回路１３０の利得を変更することにより、出力電力を目標電力に近づけて収束時間の短縮化を図る。そして、出力電力が目標電力に近くなるとステップ幅の小さい利得可変回路１２０の利得を変更することにより、出力電力が正確に目標電力に収束するようにして精度を高める。
【００５０】
利得制御部１７０は、誤差判定部１６０の判定結果に従って、利得可変回路１２０または利得可変回路１３０の利得を制御するための利得制御信号を生成し、切替部１８０へ出力する。
【００５１】
切替部１８０は、利得制御信号を利得可変回路１２０または利得可変回路１３０に切り替えて出力する。
【００５２】
次いで、上記のように構成された送信装置の送信電力制御動作について説明する。
【００５３】
まず、ベースバンド処理部１００によって、送信データの誤り訂正（または誤り検出）符号化、変調、および拡散などの信号処理が行われ、Ｄ／Ａ変換されて得られたアナログ信号が周波数変換部１１０へ出力される。そして、アナログ信号は、周波数変換部１１０によって無線周波数帯へ周波数変換され、利得可変回路１２０へ出力される。無線周波数帯のアナログ信号は、利得可変回路１２０および利得可変回路１３０によって増幅され、アンテナを介して送信される。
【００５４】
一方、利得可変回路１３０から出力された信号の電力（出力電力）が電力検出部１４０によって検出される。検出された出力電力は、信号の送信電力に相当する。出力電力は、電力比較部１５０によって、所望の送信電力を示す目標電力と比較され、目標電力から出力電力が減じられて得られる誤差が誤差判定部１６０へ出力される。
【００５５】
そして、誤差判定部１６０によって、誤差が所定の閾値と比較され、利得可変回路１２０および利得可変回路１３０のどちらの利得を変更するか判定される。具体的には、誤差が所定の閾値以上である場合は、大幅に電力を増幅する必要があるため、ステップ幅が大きい利得可変回路１３０の利得を変更すると判定する。一方、誤差が所定の閾値未満であり場合は、大幅に電力を増幅してしまうと出力電力が目標電力を超えてしまう虞があるため、ステップ幅が小さい利得可変回路１２０の利得を変更すると判定する。
【００５６】
誤差判定部１６０の判定結果は、利得制御部１７０へ通知され、利得制御部１７０によって、利得可変回路１２０または利得可変回路１３０の利得を制御するための利得制御信号が生成される。利得制御信号は、利得可変回路１２０または利得可変回路１３０の利得を１ステップ増加させる旨または１ステップ減少させる旨の信号である。
【００５７】
また、利得制御部１７０によって、利得を変更する方の利得可変回路に切替部１８０が接続されるように切り替えられ、利得制御信号がこの利得可変回路へ出力される。そして、利得可変回路１２０または利得可変回路１３０の利得が、利得制御信号に基づいて１ステップ増加または減少し、利得の変更に対応して利得可変回路１３０からの出力電力も変化する。
【００５８】
以下、この出力電力が再び目標電力と比較され、得られた誤差に基づいて利得が制御されることにより、出力電力は目標電力へと収束していく。
【００５９】
次に、本実施の形態の送信電力制御動作について、さらに具体的に例を挙げて説明する。
【００６０】
図２（ａ）は、本実施の形態において出力電力が目標電力へ収束していく様子を示している。同図に示すように、出力電力が目標電力へ近づくにつれ、誤差は０へ近づいていく。
【００６１】
送信電力制御動作開始時には、出力電力が低いため、電力比較部１５０によって求められる出力電力と目標電力との誤差は閾値よりも大きい。したがって、誤差判定部１６０によって、ステップ幅が大きい利得可変回路１３０の利得を変更すると判定される。この判定の結果、利得制御部１７０によって、利得可変回路１３０の利得を１ステップ増加させる旨の利得制御信号が生成され、切替部１８０を介して利得可変回路１３０へ出力され、利得可変回路１３０の利得が１ステップ増加する。
【００６２】
これにより、出力電力が、利得可変回路１３０の１ステップ分だけ増加するが、目標電力との誤差は依然として閾値以上であるため、さらに利得可変回路１３０の利得が１ステップ増加し、出力電力も利得可変回路１３０の１ステップ分だけ増加する。
【００６３】
そして、図２（ａ）に示すように、時刻Ｔ0までは、目標電力と出力電力との誤差が閾値以上であるため、図２（ｂ）に示すように、利得可変回路１３０の利得が１ステップずつ増加していく。
【００６４】
このように出力電力と目標電力との誤差が大きく閾値以上である場合は、ステップ幅が大きい利得可変回路１３０の利得を制御することにより、出力電力が目標電力へ収束するまでの時間の短縮化を図ることができる。
【００６５】
時刻Ｔ0において、出力電力と目標電力との誤差が閾値と等しくなり、時刻Ｔ0以降は、誤差が閾値未満となるため、誤差判定部１６０によって、ステップ幅が小さい利得可変回路１２０の利得を変更すると判定される。この判定の結果、利得制御部１７０によって、利得可変回路１２０の利得を１ステップ増加させる旨の利得制御信号が生成され、切替部１８０を介して利得可変回路１２０へ出力され、利得可変回路１２０の利得が１ステップ増加する。
【００６６】
これにより、出力電力が、利得可変回路１２０の１ステップ分だけ増加し、さらに時刻Ｔ1において出力電力が目標電力に収束するまで、利得可変回路１２０の利得が１ステップずつ増加する。
【００６７】
このように出力電力と目標電力との誤差が小さくなって閾値未満になった場合には、ステップ幅が小さい利得可変回路１２０のみの利得を制御することにより、出力電力が正確に目標電力に収束することになる。
【００６８】
このように、本実施の形態によれば、２つの利得可変回路からの出力電力と目標電力との誤差が大きい間はステップ幅が大きい利得可変回路の利得を制御し、出力電力と目標電力との誤差が小さくなるとステップ幅が小さい利得可変回路の利得を制御することにより出力電力を目標電力へ収束させるため、誤差が大きい間は、１回の利得制御で大きく出力電力を目標電力へ近づけることができるとともに、誤差が小さくなると、徐々に出力電力を目標電力へ収束させることができ、出力電力が収束するまでの時間を短縮しつつ、高精度で出力電力を収束させることができる。
【００６９】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の特徴は、温度や送信装置が用いる変調方式などのパラメータに応じてループゲインや時定数の設定を変更して、さらに出力電力の精度を向上させる点である。
【００７０】
図３は、実施の形態２に係る電力制御装置を有する送信装置の要部構成を示すブロック図である。同図において、図１と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００７１】
図３に示す送信装置は、ベースバンド処理部１００、周波数変換部１１０、利得可変回路１２０、１３０、電力検出部１４０、電力比較部１５０、誤差判定部１６０、利得制御部１７０、切替部１８０、およびパラメータ制御部２００を有している。
【００７２】
パラメータ制御部２００は、例えば温度、電源電圧、無線周波数、信号の変調方式、および変調速度などのパラメータを取得し、パラメータに応じて利得制御部１７０の特性を決定する。具体的には、パラメータ制御部２００は、パラメータに応じて利得制御部１７０のループゲインや時定数を決定する。
【００７３】
電力制御装置における増幅器や様々な回路は、上記のようなパラメータが指標となる動作環境によって特性が変化する。そこで、本実施の形態においては、パラメータに応じて利得制御部１７０のループゲインや時定数を調節し、動作環境の変化による各処理部内の回路特性の変化を吸収する。これにより、動作環境が変化した場合でも、迅速で正確な送信電力制御を行うことができ、より汎用性のある電力制御装置が得られることになる。
【００７４】
このように、本実施の形態によれば、動作環境の指標となるパラメータに応じて利得制御のループゲインや時定数を変更するため、動作環境の変化に応じた最適な送信電力制御を常に行うことができる。
【００７５】
なお、本実施の形態においては、パラメータに応じて利得制御部１７０の特性を変更する構成としたが、同様のパラメータに応じて誤差判定部１６０における閾値を変更する構成としても良い。
【００７６】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の特徴は、出力電力と目標電力との誤差を所定の時間分だけ平均することにより、出力電力のオーバーシュートまたはアンダーシュートによる誤作動を防止する点である。
【００７７】
図４は、実施の形態３に係る電力制御装置を有する送信装置の要部構成を示すブロック図である。同図において、図１と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００７８】
図４に示す送信装置は、ベースバンド処理部１００、周波数変換部１１０、利得可変回路１２０、１３０、電力検出部１４０、電力比較部１５０、誤差判定部１６０、利得制御部１７０、切替部１８０、および誤差平均化部３００を有している。
【００７９】
誤差平均化部３００は、電力比較部１５０によって求められた出力電力と目標電力との誤差を所定の時間分だけ蓄積して平均値を求める。
【００８０】
電力制御装置においては、一般に、各処理部内の回路の制御に対する応答の遅れなどが原因となり、一時的に出力電力が大きくなるオーバーシュートや、反対に一時的に出力電力が小さくなるアンダーシュートが生じることがある。このようなオーバーシュートやアンダーシュートは、一時的なものであるにも拘わらず、この期間の出力電力に基づいて電力制御動作を行うと、誤動作が生じてしまう。
【００８１】
そこで、本実施の形態においては、出力電力と目標電力との誤差を所定の時間分だけ蓄積して平均値を求め、この平均値に対して誤差判定部１６０による判定を行う。これにより、出力電力のオーバーシュートおよびアンダーシュートの影響を削減することができ、誤動作を防止することができる。
【００８２】
このように、本実施の形態によれば、出力電力と目標電力との誤差を所定の時間分だけ蓄積して平均し、この誤差の平均値に対する閾値判定を行って利得制御の切り替えを行うため、一時的な出力電力の変動があった場合でも、誤作動を防止することができ、さらに正確な送信電力制御を行うことができる。
【００８３】
なお、本実施の形態においては、誤差を所定の時間分だけ蓄積して平均する構成としたが、例えば実施の形態２における温度や送信装置が用いる変調方式や変調速度などのパラメータに応じて誤差を平均する時間を設定しても良い。
【００８４】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の特徴は、２つの利得可変回路を独立に制御することにより、同時に動作させることを可能にし、さらに収束時間を短縮することである。
【００８５】
図５は、実施の形態４に係る電力制御装置を有する送信装置の要部構成を示すブロック図である。同図において、図１と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００８６】
図５に示す送信装置は、ベースバンド処理部１００、周波数変換部１１０、利得可変回路１２０、１３０、電力検出部１４０、電力比較部１５０、誤差判定部１６０、および利得制御部４００、４１０を有している。
【００８７】
利得制御部４００は、誤差判定部１６０の判定結果に従って、ステップ幅が小さい利得可変回路１２０の利得を制御するための利得制御信号を生成する。
【００８８】
利得制御部４１０は、誤差判定部１６０の判定結果に従って、ステップ幅が大きい利得可変回路１３０の利得を制御するための利得制御信号を生成する。
【００８９】
次いで、上記のように構成された送信装置の送信電力制御動作について説明する。
【００９０】
まず、実施の形態１と同様に、ベースバンド処理部１００によって、送信データの誤り訂正（または誤り検出）符号化、変調、および拡散などの信号処理が行われ、Ｄ／Ａ変換されて得られたアナログ信号が周波数変換部１１０へ出力される。そして、アナログ信号は、周波数変換部１１０によって無線周波数帯へ周波数変換され、利得可変回路１２０へ出力される。無線周波数帯のアナログ信号は、利得可変回路１２０および利得可変回路１３０によって増幅され、アンテナを介して送信される。
【００９１】
一方、利得可変回路１３０から出力された信号の電力（出力電力）が電力検出部１４０によって検出される。検出された出力電力は、信号の送信電力に相当する。出力電力は、電力比較部１５０によって、所望の送信電力を示す目標電力と比較され、目標電力から出力電力が減じられて得られる誤差が誤差判定部１６０へ出力される。
【００９２】
そして、誤差判定部１６０によって、誤差が所定の閾値と比較され、利得可変回路１２０および利得可変回路１３０のどちらの利得を変更するか判定される。具体的には、誤差が所定の閾値以上である場合は、大幅に電力を増幅する必要があるため、ステップ幅が大きい利得可変回路１３０の利得を変更すると判定する。一方、誤差が所定の閾値未満であり場合は、大幅に電力を増幅してしまうと出力電力が目標電力を超えてしまう虞があるため、ステップ幅が小さい利得可変回路１２０の利得を変更すると判定する。
【００９３】
誤差判定部１６０の判定結果は、利得制御部４００、４１０へそれぞれ通知される。そして、判定結果が利得可変回路１２０の利得を変更するものである場合は、利得制御部４００によってステップ幅が小さい利得可変回路１２０の利得を１ステップ増加させる旨の利得制御信号が生成され、利得可変回路１２０へ出力される。一方、判定結果が利得可変回路１３０の利得を変更するものである場合は、利得制御部４１０によってステップ幅が大きい利得可変回路１３０の利得を１ステップ増加させる旨の利得制御信号が生成され、利得可変回路１３０へ出力される。
【００９４】
そして、利得可変回路１２０または利得可変回路１３０の利得が、利得制御信号に基づいて１ステップ増加し、利得の変更に対応して利得可変回路１３０からの出力電力も変化する。
【００９５】
本実施の形態においては、２つの利得可変回路１２０、１３０に対してそれぞれ独立に利得制御部４００、４１０を設けたため、利得可変回路１２０、１３０を動作させるか否かを独立に制御でき、例えば利得可変回路１２０、１３０の利得を同時に増加させることもできる。
【００９６】
このように、本実施の形態によれば、出力電力と目標電力との誤差に従って、２つの利得可変回路をそれぞれ独立に制御するため、より自由度の高い利得の制御を行うことができる。
【００９７】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５の特徴は、ステップ幅が小さい利得可変回路の利得が制御範囲の限界に近づいた場合に、ステップ幅が大きい利得可変回路の利得を増減させて、ステップ幅が小さい利得可変回路の制御を常に可能にしておく点である。
【００９８】
図６は、実施の形態５に係る電力制御装置を有する送信装置の要部構成を示すブロック図である。同図において、図１および図５と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００９９】
図６に示す送信装置は、ベースバンド処理部１００、周波数変換部１１０、利得可変回路１２０、１３０、電力検出部１４０、電力比較部１５０、誤差判定部１６０、利得制御部４００、４１０、および利得判定部５００を有している。
【０１００】
利得判定部５００は、利得制御部４００によって生成される利得制御信号によって、利得可変回路１２０の利得が制御範囲（ダイナミックレンジ）の限界に近づくか否かを判定する。具体的には、利得判定部５００は、利得制御部４００によって生成された利得制御信号に従って増加した場合の利得可変回路１２０の利得と所定の閾値とを比較し、利得可変回路１２０の利得が所定の閾値以上となるようであれば、利得制御部４００にその旨を通知し、利得可変回路１２０の利得を利得可変回路１３０のステップ幅だけ減少させる旨の利得制御信号を生成させる。同時に、利得判定部５００は、利得制御部４１０に利得可変回路１３０の利得を１ステップ増加させる旨の利得制御信号を生成させる。
【０１０１】
つまり、利得判定部５００は、利得可変回路１２０の利得が制御範囲の限界に近づく場合には、利得可変回路１３０の利得を変更させることにより、常に利得可変回路１２０の利得が制御可能であるように余裕を残しておくようにする。
【０１０２】
次いで、上記のように構成された送信装置の送信電力制御動作について、具体的に例を挙げながら説明する。なお、本実施の形態における基本的な送信電力制御動作は、実施の形態４と同様であるため、主に利得判定部５００の動作について説明する。
【０１０３】
実施の形態４のように利得可変回路１２０および利得可変回路１３０の利得が制御され、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、時刻Ｔ3において送信電力（すなわち、出力電力）が目標電力に収束した後、時刻Ｔ4において、何らかの原因で出力電力が目標電力よりも少量（利得可変回路１３０のステップ幅より小さく、利得可変回路１２０のステップ幅程度）だけ低下したとする（図７（ａ）参照）。
【０１０４】
このとき、実施の形態４では、利得制御部４００および利得制御部４１０がそれぞれ独立に動作して、利得可変回路１２０および利得可変回路１３０の利得を制御していたため、図７（ｂ）に示すように、ステップ幅が小さい利得可変回路１２０の利得は時刻Ｔ3において既に制御範囲の限界に等しくなっている。したがって、時刻Ｔ4において出力電力が目標電力よりも少量だけ低下しても、利得可変回路１２０の利得を増加させることができず、出力電力は目標電力より低下したままとなってしまう。
【０１０５】
そこで、本実施の形態においては、利得制御部４００によって生成される利得制御信号によって利得可変回路１２０の利得が変更される場合、利得判定部５００は、その利得が制御範囲の限界に近いか否かを閾値判定し、制御範囲の限界に近い場合は、利得可変回路１２０の利得を、その利得から利得可変回路１３０のステップ幅だけ減少させる旨の利得制御信号を生成するように利得制御部４００へ指示する。そして、同時に、利得可変回路１３０の利得を１ステップ増加させる旨の利得制御信号を生成するように利得制御部４１０へ指示する。
【０１０６】
具体的には、図８（ｂ）に示すように、利得可変回路１２０の利得が所定の閾値に達すると、時刻Ｔ2において、利得可変回路１２０の利得を利得可変回路１３０のステップ幅分だけ減少させるとともに利得可変回路１３０の利得を１ステップ増加させる。
【０１０７】
これにより、利得可変回路１２０の利得は、制御範囲の限界から遠い値にまで低下するが、利得可変回路１３０の利得と合わせた総合利得は、図７（ｂ）の時刻Ｔ2における総合利得と等しくなっている。そして、図８（ｂ）に示すように、時刻Ｔ3において、可変利得回路１２０の利得が１ステップ増加し、出力電力が目標電力へ収束する（図８（ａ）参照）。
【０１０８】
このとき、利得可変回路１２０の利得は、制御範囲の限界から遠く余裕があるため、実施の形態４とは異なり、利得可変回路１２０の利得を時刻Ｔ3以降も増加させることができ、利得可変回路１２０の制御範囲が擬似的に広がったことと等価になる。
【０１０９】
そして、時刻Ｔ4において、出力電力が目標電力より低下した場合、図８（ｂ）においては図７（ｂ）と異なり、利得可変回路１２０の利得を制御する余裕が残っているため、通常通り利得制御部４００によって利得が制御され、再び出力電力が目標電力へ収束することになる。なお、ここでは、利得可変回路１２０の利得が制御範囲の上限に近づいた場合について説明したが、同様の考え方で、利得可変回路１２０の利得が制御範囲の下限に近づいた場合は、利得可変回路１２０の利得を利得可変回路１３０のステップ幅分だけ増加させるとともに利得可変回路１３０の利得を１ステップ減少させることもできる。
【０１１０】
このように、本実施の形態によれば、ステップ幅が小さい利得可変回路の利得が制御範囲の限界に近づいた場合は、この利得可変回路の利得をステップ幅が大きい利得可変回路のステップ幅分だけ減少させ、同時に、ステップ幅が大きい利得可変回路の利得を１ステップ増加させるため、２つの利得可変回路の総合利得は所望の値になるとともに、ステップ幅が小さい利得可変回路の利得は、常に制御可能となるように制御範囲に対して余裕があり、ステップ幅が小さい利得可変回路の制御範囲を擬似的に広げることができる。
【０１１１】
なお、本実施の形態においては、利得可変回路１２０の利得が所定の閾値を超えた場合に利得可変回路１３０を動作させる構成としたが、利得可変回路１２０の利得と比較する閾値を、例えば実施の形態２における温度や送信装置が用いる変調方式や変調速度などのパラメータに応じて変更する構成にしても良い。
【０１１２】
また、利得可変回路１２０の利得を所定時間またはパラメータに応じた時間分だけ平均して、得られた平均利得を閾値と比較するように構成することにより、利得が一時的に閾値を超過することによる誤作動を防止することができる。
【０１１３】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６の特徴は、利得の制御をディジタル信号処理によって行い、出力電力の精度をさらに高める点である。
【０１１４】
図９は、実施の形態６に係る電力制御装置を有する送信装置の要部構成を示すブロック図である。同図において、図１と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１１５】
図９に示す送信装置は、ベースバンド処理部１００、周波数変換部１１０、利得可変回路１２０、１３０、電力検出部１４０、電力比較部１５０、誤差判定部１６０、利得制御部１７０、切替部１８０、およびＡ／Ｄ変換部６００を有している。
【０１１６】
Ａ／Ｄ変換部６００は、電力検出部１４０によって検出された出力電力を示す信号をＡ／Ｄ変換し、得られたディジタル信号を電力比較部１５０へ出力する。
【０１１７】
本実施の形態においては、電力を制御するための動作をすべてディジタル信号処理で行う。すなわち、電力比較部１５０、誤差判定部１６０、および利得制御部１７０は、それぞれＡ／Ｄ変換部６００から出力されるディジタル信号に基づいて実施の形態１と同様の処理を行う。ディジタル信号は、アナログ信号と異なり、周囲の回路からの雑音などによる影響を受けないため、誤差判定などがより正確になり、さらに高精度の電力制御を行うことができる。
【０１１８】
このように、本実施の形態によれば、検出された出力電力を示すディジタル信号に基づいて、ディジタル信号処理によって２つの利得可変回路の利得を制御するため、さらに高精度の電力制御を行うことができる。
【０１１９】
なお、上記各実施の形態においては、利得を１ステップ増加させる旨の利得制御信号を用いて２つの利得可変回路の利得を制御する構成としたが、例えば出力電力と目標電力との誤差が非常に大きい場合は、利得を２ステップ以上増加させる旨の利得制御信号を用いて利得制御を行っても良い。
【０１２０】
また、上記各実施の形態においては、送信装置における送信電力制御について説明した、本発明は、例えば受信装置においてＡ／Ｄ変換前の受信信号の電力を一定するための電力制御などにも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明にかかる電力制御装置および電力制御方法は、出力電力が収束するまでの時間を短縮しつつ、高精度で出力電力を収束させることができ、ステップ型制御の利得可変回路を用いて段階的に電力を制御する電力制御装置および電力制御方法などとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る送信装置の要部構成を示すブロック図
【図２】（ａ）実施の形態１に係る送信装置の出力電力および誤差の変動の例を示す図（ｂ）実施の形態１に係る送信装置の利得の変動の例を示す図
【図３】本発明の実施の形態２に係る送信装置の要部構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態３に係る送信装置の要部構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態４に係る送信装置の要部構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態５に係る送信装置の要部構成を示すブロック図
【図７】（ａ）実施の形態４に係る送信装置の出力電力の変動の例を示す図（ｂ）実施の形態４に係る送信装置の利得の変動の例を示す図
【図８】（ａ）実施の形態５に係る送信装置の出力電力の変動の例を示す図（ｂ）実施の形態５に係る送信装置の利得の変動の例を示す図
【図９】本発明の実施の形態６に係る送信装置の要部構成を示すブロック図
【図１０】総合利得を２つの利得可変回路に分配するためのテーブルの例を示す図
【符号の説明】
【０１２３】
１００  ベースバンド処理部
１１０  周波数変換部
１２０、１３０  利得可変回路
１４０  電力検出部
１５０  電力比較部
１６０  誤差判定部
１７０、４００、４１０  利得制御部
１８０  切替部
２００  パラメータ制御部
３００  誤差平均化部
５００  利得判定部
６００  Ａ／Ｄ変換部
【図１】
2005136509.tif 000003
【図２】
2005136509.tif 000004
【図３】
2005136509.tif 000005
【図４】
2005136509.tif 000006
【図５】
2005136509.tif 000007
【図６】
2005136509.tif 000008
【図７】
2005136509.tif 000009
【図８】
2005136509.tif 000010
【図９】
2005136509.tif 000011
【図１０】
2005136509.tif 000012