(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯電話機の送信電力増幅器を多段接続の構成とし、
前記送信電力増幅器の出力電力を制御する電源電圧とゲート電圧を飽和点を超えない範囲で、要求される各出力電力の値に対応した最適効率での動作を実現するようにあらかじめ定めておき、
この各出力電力に対応した送信電力増幅器の電源電圧とゲート電圧を個別に制御するためのデータを電力データ保持手段にテーブルとして保持し、
受信信号の強度に基づき基地局との交信のための送信電力の初期値を決定すると共に、交信開始後においては前記基地局から送信されるデータに基づいて前記送信電力を決定するように切り替え、
当該決定された送信電力に対応する電力増幅器の電源電圧とゲート電圧の値を電力データ保持手段から読み出して電力増幅器の電源電圧とゲート電圧を電力データ保持手段より読み出した値に制御するようにした携帯電話機の送信電力制御方式。
【請求項２】
携帯電話機の送信電力増幅器を多段接続の構成とし、
前記送信電力増幅器の出力電力を制御する電源電圧とゲート電圧を飽和点を超えない範囲で、要求される各出力電力の値に対応した最適効率での動作を実現するようにあらかじめ定めておき、
この各出力電力に対応した送信電力増幅器の電源電圧とゲート電圧を個別に制御するためのデータを電力データ保持手段にテーブルとして保持し、
受信信号の強度に基づき基地局との交信のための送信電力の初期値を決定すると共に、交信開始後においては前記基地局から送信されるデータに基づいて前記送信電力を決定するように切り替え、
当該当該決定された送信電力に対応する電力増幅器の電源電圧とゲート電圧の値を電力データ保持手段から読み出して電力増幅器の電源電圧とゲート電圧のいずれか一方を電力データ保持手段より読み出した値に制御するようにした携帯電話機の送信電力制御方式。
【請求項３】
請求項１及び請求項２に記載の送信電力制御方式において、電力増幅器の電源電圧を変更する手段にＤＣ−ＤＣコンバータを使用したことを特徴とする携帯電話機の送信電力制御方式。
【請求項４】
請求項１及び請求項２に記載の送信電力制御方式において、電力増幅器のゲート電圧を変更する手段にＤＣ−ＤＣコンバータを使用したことを特徴とする携帯電話機の送信電力制御方式。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤＭＡ方式携帯電話機の送信電力制御方式に関する。本発明の携帯電話機の送信電力制御方式は、携帯電話機の電力増幅器を多段接続として、増幅器が常に最大効率になるよう電力増幅器に印加する電源電圧を予めテーブルに収めておき、増幅器に印加する電圧をテーブルより読み出して制御するようにした携帯電話機のシステムである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤＭＡ方式の携帯電話では複数の端末が同じ周波数を用いて通信を行い、拡散符号を変えることで多重化通信を行なっている。この場合、各携帯電話機の端末から基地局への通信においては、特定の端末からの電波の電カが他の端末からの電カよりも強いと、電力の弱い方の電波の信号がマスクされてしまい受信できなくなることがあるので、基地局において受信される各端末から電波の電力が等しくなるように、各端末の送信電力を制御するようにている。このために、各端末での送信電力制御は０．５からｌｄＢのｓｔｅｐで、約８０ｄＢの制御範囲が要求されている。この値は、従来の携帯電話のＰＤＣ方式における、出力電力制御が４ｄＢのｓｔｅｐで６段階（２８ｄＢ，２４ｄＢ，２０ｄＢ，１６ｄＢ，１２ｄＢ，８ｄＢの６段階で２０ｄＢ）であるのに比べると、ＣＤＭＡ方式では要求されるダイナミックレンジの制御範囲が大幅になっていることがわかる。
【０００３】
また、ＰＤＣ方式では最大出力（＋２８ｄＢｍ）での通話がほとんどであるのに対し、ＣＤＭＡ方式では最大出力（＋２３ｄＢｍ）の１０ｄＢ下（＋１３ｄＢｍ）程度にて無線路の回線が接続されるので、ＣＤＭＡ方式では、その使用勝手から中電力での効率も十分考慮する必要がある。従来のＰＤＣ方式の携帯電話における電力制御は、送信電力制御信号に基づいて、予め決まっている制御値から増幅器のＧａｔｅ電圧のみを可変させ、出力する増幅器が一般的であるが、ＣＤＭＡ方式の広範囲の電力制御には不充分であった。このため、ＣＤＭＡ方式では、図６に示すように、増幅器Ａｍｐ１とＡｍｐ２とを多段結合した電力増幅器の一方の増幅器Ａｍｐ２をスイッチＳＷ１，ＳＷ２によりバイパスさせることにより、電力の制御を行なうような方法も使用されている。このようなバイパス方式の増幅器においては、増幅器Ａｍｐ１の電力では不充分な中電力送信の時には全ての増幅器をＯＮにしなければならないため効率が良くないという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＰＤＣ方式の携帯電話における電力制御に使用されている増幅器のＧａｔｅ電圧のみを可変させ出力を調整する方法ではＣＤＭＡ方式の広範囲の電力制御には不充分であり、又、電力増幅器の一部をバイパスさせることにより電力の調整を行なうような電力制御方法は効率が良くないという問題がある。このために、従来の方法では広範囲のダイナミックレンジの電力制御を効率良く行なうことは困難であり、特に使用頻度の多い中電力での効率が充分ではなかった。本発明は、このような従来の携帯電話における電力増幅器における電力制御の問題点を改善し、ＣＤＭＡ方式で要求される広範囲のダイナミックレンジの制御に対応出来る、効率の良い電力制御装置を実現することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の携帯電話機の送信電力制御方式は、携帯電話機の送信電力増幅器を多段接続の構成とし、その出力電力を制御するために、要求される各出力電力の値に対応した最適効率になるよう動作させる電源電圧をあらかじめ定めておき、この各出力電力に対応した電源電圧のデータをテーブルに保持する電力データ保持手段、基地局との交信のための送信電力が決まると電力データ保持手段より基地局との交信のための送信電力に対応した電力増幅器の電源電圧の値を読み出して電力増幅器の電源電圧を電力データ保持手段より読み出した値に制御する電源電圧制御手段とを使用して、ＣＤＭＡ方式で要求される広範囲のダイナミックレンジの制御に対応出来る、効率の良い電力制御方式を実現したものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
【実施例】
図１は、ＣＤＭＡ方式の一般的なデジタル携帯電話機の端末の一例を示すブロック線図である。図１において、ＡＮはアンテナ、ＡＴはアンテナ共用器である。ＲＣは携帯電話機の受信部、ＢＣは送信部である。ＭＯは携帯電話機の変復調部、ＡＤは音声処理部、ＣＯＮは制御部で、電力の制御値を記憶したＲＯＭを持っている。ＳＰはスピーカー、ＭＣはマイクである。
【０００７】
基地局からの電波はアンテナＡＮにより受信され、アンテナ共用器ＡＴを介して受信部ＲＣに加えられ高周波信号の処理が行われ、変復調部ＭＯにより復調され音声処理部ＡＤにより音声信号に変換されスピーカーＳＰに送られる。又、携帯電話機より、基地局に信号を送る場合には、マイクＭＣに加えられた音声情報が、音声処理部ＡＤにより電気信号に変換され、変復調部ＭＯにより変調されて送信部ＢＣに加えられる。送信部ＢＣにおいては、変復調部ＭＯの送信信号を電力増幅して、アンテナ共用器ＡＴを介してアンテナＡＮより基地局に向けて送信される。ＣＤＭＡ通信方式では、送信電力は、ＲＳＳＩ受信電力値に対して７３ｄＢ補正した電力を初期値とすることが決められている。例えば、ＲＳＳＩが−８０ｄＢｍであった場合、初期送信電力は、−（−８０）−７３＝＋７ｄＢｍ となる。
【０００８】
基地局との交信が開始された後の送信電力制御は、基地局から適正な値の指示を受け、０．５ｄＢのｓｔｅｐで出力電力を上下に変更して、基地局において受信される端末から電波の電力が一定の値になるように、±２４ｄＢの電力範囲で電力を制御する。このため、携帯電話機の送信電力は、基地局との交信の開始時には、受信電力を基に決まり、交信中は、基地地局からの指示値により現在必要な送信出力を知ることが出来る。本発明では、携帯電話機の送信電力増幅器を常に最適の効率で動作させるため、現在必要な送信電力の値に対する、電力増幅器の各段に適正な電源を制御部ＣＯＮのＲＯＭにテーブルとして設定して置くことにより効率の良い電力制御を行なうよにしたものである。
【０００９】
図２は、図１の携帯電話機の送信電力制御方式を適用した携帯電話機の送信部の電力増幅器の構成を示す電気的接続図である。図２において、ＩＮは増幅される送信信号の入力端子、ＯＵＴは増幅された送信信号の出力端子である。ＡＰ１，ＡＰ２は電力増幅器、ＤＣ１，ＤＣ２はＤＣ−ＤＣコンバータである。Ｅは定電圧源、ＧＴは電力増幅器ＡＰ１，ＡＰ２のゲート電源である。ＣＮＳは、ＤＣ−ＤＣコンバータのＤＣ１，ＤＣ２に対する電力制御信号の入力端子である。入力端子ＩＮは電力増幅器ＡＰ１の入力に接続されている。電力増幅器ＡＰ１の出力は電力増幅器ＡＰ２の入力に接続され電力増幅器ＡＰ２の出力は出力端子ＯＵＴに接続されている。定電圧源Ｅは、ＤＣ−ＤＣコンバータのＤＣ１，ＤＣ２の入力に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣ１の出力は電力増幅器ＡＰ１に加えられ、ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣ２の出力は電力増幅器ＡＰ２に加えられている。又、電力増幅器ＡＰ１と電力増幅器ＡＰ２はゲート電源ＧＴに接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータのＤＣ１，ＤＣ２はその出力電圧の値が電力制御信号の入力端子ＣＮＳの信号により制御される。
【００１０】
このように構成された電力増幅器の動作を説明すると次の通りである。ＣＤＭＡ通信方式では、送信電力は、ＲＳＳＩ受信電力値に対して、７３ｄＢ補正したし電力を初期値とすることに定められている。例えば、ＲＳＳＩが−８０ｄＢｍであった場合、初期送信電力は、−（−８０）−７３＝＋７ｄＢｍ となる。この後の送信電力制御は、基地局から適正な値の指示を受け、０．５ｄＢｍｓｔｅｐで出力電力が上下し、その電力範囲は、±２４ｄＢである。このため、受信電力を基に、基地地局からの指示値により現在移動機が必要な送信出力を知ることが可能である。本発明では、送信部の電力増幅器を常に最適の効率で動作させるため、現在必要な送信電力の値から増幅器の各段に適正な電源を供給するように、あらかじめ各送信電力の値に応じた増幅器ＡＰ１，ＡＰ２の各段の適正な電源電圧の値を計算しておき、この値を制御部のＲＯＭにテーブルとして設定されている。
【００１１】
基地局との交信のための送信電力が決まると、図１の回路の制御部ＣＯＮのＲＯＭのテーブルより基地局との交信のための送信電力に対応した電力増幅器の電源電圧の値を読み出して、電力増幅器ＡＰ１，ＡＰ２の電源電圧をＲＯＭのテーブルより読み出した値に制御することにより、常に効率の良い送信を行なうことが出来る。
例えば、増幅器ＡＰ１，ＡＰ２の利得を１０ｄＢとすると、電源電圧Ｖｄｄに対して最適効率の得られる出力電力が増幅器ごとに求められる。
入力＝＋５ｄＢｍの場合、  増幅器ＡＰ１の出力＝＋１５ｄＢｍ
増幅器ＡＰ２の出力＝＋２５ｄＢｍ（最大出力）
入力＝０ｄＢｍの場合、    増幅器ＡＰ１の出力＝＋１０ｄＢｍ
増幅器ＡＰ２の出力＝＋２０ｄＢｍ
入力＝−３０ｄＢｍの場合、増幅器ＡＰ１の出力＝−２０ｄＢｍ
増幅器ＡＰ２の出力＝−１０ｄＢｍ
このようにして、電力増幅器が扱う最終の出力電力により、予め設けられたテーブルを参照することで、それぞれの増幅器に最適の電源電圧を供給することが出来る。
【００１２】
尚、図２の実施例では、電力増幅器ＡＰ１と電力増幅器ＡＰ２の電源電圧を共に変える例について説明したが、要求される送信電力の値によっては、電力増幅器ＡＰ１と電力増幅器ＡＰ２のいずれか一方の電源電圧を変えるようにすることも出来る。図４は、電力増幅器の、入力電圧に対する出力電圧の関係を示した図である。図４において、横軸は入力電力（ｄＢｍ）を、縦軸は出力電力（ｄＢｍ）を示し、点線は電力増幅器の線形動作ラインを示している。ＶｄｄＡ，ＶｄｄＢ，ＶｄｄＣは各段の増幅器に与える電源電圧の値を示し、ａ，ｂ，ｃは増幅器の飽和点を示している。各電源電圧の間の関係は、ＶｄｄＡ＜ＶｄｄＢ＜ＶｄｄＣである。各段の増幅器に与える電源電圧Ｖｄｄの高低により、増幅器飽和点ａ，ｂ，ｃは変化する。
【００１３】
図５は、電力増幅器の電源電圧の値を変化させた場合の効率を示した図である。図５において、横軸は入力電力（ｄＢｍ）を、縦軸は効率（％）を示している。ＶｄｄＡ，ＶｄｄＢ，ＶｄｄＣは増幅器に与える電源電圧の値を示している。各電源電圧の間の関係は、ＶｄｄＡ＜ＶｄｄＢ＜ＶｄｄＣである。図５のデータは、増幅器に与える電源電圧が小さくなるにつれて、効率の良い入力電力、即ち増幅器の動作点も下がって来ることを示している。図４と図５より言えるのは、Ｖｄｄが低い程消費する電流も少なく済み、予め出力電力が分かっているなら、飽和点を越えない動作範囲で供給する電圧を制御するようにシステムを構築することが効率の良い電力増幅器を実現出来ることである。このために、予め予想される電力増幅器の各段階出力電力に対して、それぞれ最適の増幅器の電源電圧を計算し、この電力増幅器の各出力電力と電源電圧の対応リストをテーブルとして作成して、これを制御部のＲＯＭに記憶させておく。送信時に送信電力が決まると、この電力の対応した各電力増幅器の電源電圧をＲＯＭのテーブルより読み出して、この値を基に各段に適正な電圧を供給することにより、常に効率の良い電力増幅を行うことが出来る。
【００１４】
図３は、図１の携帯電話機の送信電力制御方式を適用した携帯電話機の送信部の電力増幅器の他の実施例を示す構成を示す電気的接続図である。図３において、ＩＮは増幅される送信信号の入力端子、ＯＵＴは増幅された送信信号の出力端子である。ＡＰ１，ＡＰ２は電力増幅器、ＤＣ１，ＤＣ２，ＤＣ３はＤＣ−ＤＣコンバータである。Ｅは定電圧源、ＧＴは電力増幅器ＡＰ１，ＡＰ２のゲート電源である。ＣＮＳは、ＤＣ−ＤＣコンバータのＤＣ１，ＤＣ２，ＤＣ３に対する電力制御信号の入力端子である。入力端子ＩＮは電力増幅器ＡＰ１の入力に接続されている。電力増幅器ＡＰ１の出力は電力増幅器ＡＰ２の入力に接続され電力増幅器ＡＰ２の出力は出力端子ＯＵＴに接続されている。定電圧源Ｅは、ＤＣ−ＤＣコンバータのＤＣ１，ＤＣ２の入力に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣ１の出力は電力増幅器ＡＰ１に加えられ、ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣ２の出力は電力増幅器ＡＰ２に加えられている。又、電力増幅器ＡＰ１と電力増幅器ＡＰ２は、ＤＣ−ＤＣコンバータのＤＣ３を介してゲート電源ＧＴに接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータのＤＣ１，ＤＣ２，ＤＣ３はその出力電圧の値が電力制御信号の入力端子ＣＮＳの信号により制御される。
【００１５】
このように構成された電力増幅器の動作を説明すると次の通りである。図２の実施例と、図３の実施例との相違点は、図２の実施例の回路では、電力増幅器ＡＰ１と電力増幅器ＡＰ２は、直接ゲート電源ＧＴに接続されていたが、図３の実施例の回路では、電力増幅器ＡＰ１と電力増幅器ＡＰ２は、ＤＣ−ＤＣコンバータのＤＣ３を介してゲート電源ＧＴに接続されている点である。このような構成の相違により、図３の実施例では、次のような付加的な効果が得られる。電力増幅器ＡＰ１と電力増幅器ＡＰ２が、直接ゲート電源ＧＴに接続されている図２の回路では、そのゲート電源ＧＴの電圧は固定であるため、電力増幅器ＡＰ１と電力増幅器ＡＰ２の電力は、その電源電圧の変更だけにより行われていたが、、図３の実施例の回路では、電力増幅器ＡＰ１と電力増幅器ＡＰ２のゲート電源ＧＴの電圧も、ＤＣ−ＤＣコンバータのＤＣ３により変化することが出来るので、ゲート電源の電圧を変えることによっても、電力増幅器ＡＰ１と電力増幅器ＡＰ２の電力の変更を行なうことが出来る。このため、図３の実施例の回路では図２の回路にくらべてより広範囲の出力電力の変更を効率良く行なうことが可能になる。
【００１６】
尚、図３の実施例のでは、電力増幅器ＡＰ１と電力増幅器ＡＰ２のゲート電源ＧＴの電圧を共に変える例について説明したが、要求される送信電力の値によっては、電力増幅器ＡＰ１と電力増幅器ＡＰ２のいずれか一方のゲート電源ＧＴの電圧を変えるようにすることも出来る。このようにして、本発明の携帯電話機の送信電力制御方式では、送信時に最も電流消費が多い送信部の電力増幅器に対し、常に最適の電力制御を行うことで、従来の方式では実施できていない低出力時においても効率よく動作させることができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明の携帯電話機の送信電力制御方式は、携帯電話機の送信電力増幅器を多段接続の構成とし、その出力電力を制御するために、要求される各出力電力の値に対応した最適効率になるよう動作させる電源電圧をあらかじめ定めておき、この各出力電力に対応した電源電圧のデータをテーブルにとして保持する電力データ保持手段、基地局との交信のための送信電力が決まると電力データ保持手段より基地局との交信のための送信電力に対応した電力増幅器の電源電圧の値を読み出して電力増幅器の電源電圧を電力データ保持手段より読み出した値に制御する電源電圧制御手段とを使用して、ＣＤＭＡ方式で要求される広範囲のダイナミックレンジの制御に対応出来る、効率の良い電力制御装置を実現出来る。
【００１８】
このため、本発明の携帯電話機の送信電力制御方式を適用した携帯電話機では、送信時に最も電流消費が多い送信部の電力増幅器に対し、常に最適の電力制御を行うことで、従来の方式では実施できていない低出力時においても効率よく動作させることができる。このことは、最大出力を送信する機会が少ないＣＤＭＡ方式にとっては極めて有利であり、本発明により、低出力時にも効率を良くできることで、従来の方式を採用する携帯電話機と比較し極めて消費電流を少なくすることが出来るので、バッテリーの動作時間が長くなり、この結果連続通話時間をより長くすることができので使い勝手の良い携帯電話機となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の携帯電話機の送信電力制御方式を適用した、ＣＤＭＡ方式の一般的なデジタル携帯電話機の端末の一例を示すブロック線図である。
【図２】図１の携帯電話機の送信電力制御方式を適用した携帯電話機の送信部の電力増幅器の構成を示す電気的接続図である。
【図３】図１の携帯電話機の送信電力制御方式を適用した携帯電話機の送信部の電力増幅器の他の実施例を示す構成を示す電気的接続図である。
【図４】電力増幅器の、入力電圧に対する出力電圧の関係を示した図である。
【図５】電力増幅器の電源電圧の値を変化させた場合の効率を示した図である。
【図６】従来の携帯電話機の電力増幅器の一例を示す図である。
【符号の説明】
ＡＮ・・・アンテナ，ＡＴ・・・アンテナ共用器，ＲＣ・・・携帯電話機の受信部，ＢＣ・・・送信部，ＭＯ・・・携帯電話機の変復調部，ＡＤ・・・音声処理部，ＣＯＮ・・・制御部，ＲＯＭ・・・メモリー，ＳＰ・・・スピーカー，ＭＣ・・・マイク，ＩＮ・・・増幅される送信信号の入力端子，ＯＵＴ・・・増幅された送信信号の出力端子，ＡＰ１，ＡＰ２・・・電力増幅器，ＤＣ１，ＤＣ２，ＤＣ３・・・ＤＣ−ＤＣコンバータ，Ｅ・・・定電圧源，ＧＴ・・・電力増幅器ＡＰ１，ＡＰ２のゲート電源，ＣＮＳ・・・ＤＣ−ＤＣコンバータに対する電力制御信号の入力端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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