(57)【要約】【課題】  携帯電話基地局をはじめとする無線送信装置内で使用する電源回路の電力効率を向上させる。【解決手段】  無線送信装置内に特性の異なる電源回路を複数用意し、無線出力条件毎に最適な電源回路を動作させることにより、常に高効率な電力効率をもつ電源回路を提供し、結果として無線送信装置の総合的な電力効率の向上を図る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
データの変調と増幅を行う無線送信部と、
出力電力により最適電力効率が相違する複数の電源回路と、
前記無線送信部で用いられる無線送信出力に必要な電力を少なくとも送信制御信号と送信出力データとに基づいて判定する無線出力判定部と、
前記無線送信出力判定部の判定結果に基づいて、前記電源回路を１つ又は複数選択して前記無線送信部に出力させる電源選択部と
を備えている無線送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話用基地局をはじめとする無線送信装置内における多重化電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電話用基地局において、無線送信装置の無線出力電力対消費電力の効率が注目され、その効率向上のため、無線送信回路に使用する半導体部品や制御回路方式の開発が行われている。一方、無線送信部内にて使用する電源回路の電力効率についても、無視できなくなってきている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の無線送信装置の系統図例を図７に示す。無線送信装置は、送信制御部１、無線送信部２、電源回路３を備え、無線送信部２内に、無線送信回路２Ａが設けられ、さらに無線送信回路２Ａ内に増幅器５が設けられている。外部から入力する送信データ入力信号を送信制御部１がデータ変換等を行い、送信制御部１からの出力結果を受けて、無線送信部２がデータの変調と増幅を行う。外部電源入力は、電源回路３で無線送信装置内部の各回路で使用する電源電圧に変換され使用される。
【０００４】
電源回路３における電源負荷率（電源回路が性能を損なうことなく出力可能な最大出力電力に対する実使用での出力電力の比）と電力効率の関係は、図８に示すように一定かつ高効率が最も理想あるが、通常の電源回路においては図９に示すように、電源負荷率の変化により、その電力効率も変化する特性をもつ。例えば図９中の電源回路Ａの場合、高負荷時に電力効率が最大となるが、低負荷時では効率が劣化する。図９中の電源回路Ｃの場合、低負荷時に電力効率が最大となるが、高負荷時では効率が劣化するなど、その特性は電源回路毎に相違しており、理想的な電源回路の特性を得ることは、技術的に実現することが難しい。一方、無線送信装置においては、無線出力電力は常に一定であるとは限らず、周波数キャリアや通話チャネルの増減等の無線出力条件によって変化することが多い。
【０００５】
一例として、図９中の電源回路Ｃの特性に対し、無線出力条件を考慮した従来方式の動作例を図１０に示す。無線送信装置の無線出力条件が、例えば図１０中の無線出力条件２の場合は、電源回路の電力効率が最も高い部分で電源回路が動作するため、電源回路Ｃでの電力損失（図１０中の損失ｂ）を小さく抑えることができる。しかしながら、図１０中の無線出力条件１および無線出力条件３で無線送信装置が動作する場合、電源回路の電力効率が劣化しているため、電源回路Ｃでの電力損失（図１０中の損失ａおよび損失ｃ）は大きくなってしまう。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、無線送信装置内に電源回路を複数用意し、無線出力条件毎に最適な多重化電源回路を動作させることにより、常に高効率な電力効率となる多重化電源回路を提供し、結果として無線送信装置の総合的な電力効率の向上を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明は、無線送信装置において、データの変調と増幅を行う無線送信部と、出力電力により最適電力効率が相違する複数の電源回路と、前記無線送信部で用いられる無線送信出力に必要な電力を少なくとも送信制御信号と送信出力データとに基づいて判定する無線出力判定部と、前記無線送信出力判定部の判定結果に基づいて、前記電源回路を１つ又は複数選択して前記無線送信部に出力させる電源選択部とを備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、無線出力装置内の電源回路における電力損失を低下させることによって、電源回路内の電力効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（実施の形態１）
本実施の形態における無線送信装置の系統図例を図１に示す。本実施の形態における無線送信装置は、送信制御部１、無線送信部２、電源回路３Ａおよび電源回路３Ｂを備えている。送信制御部１は、その内部に無線出力判定部４および電源選択部６を設ける。また無線送信部２は、その内部に無線送信回路２Ａを設け、さらに無線送信回路２Ａは、その内部に増幅器５を備える。尚、無線出力判定部４および電源選択部６は、送信制御部１の外部に備えさせることも可能である。
【００１０】
従来の無線送信装置（図７）においては、電源回路が一つであったのに対し、本実施の形態の無線送信装置においては複数設けることに特徴を有する。尚、本実施の形態では電源回路を２つとしているが、数値を限定するものではない。
【００１１】
本実施の形態における、各電源回路の電源回路特性例を図２に示す。電源回路３Ａは、電源出力電力が低い（図２中のａ［ｗ］）時に電力効率が最大となり、また電源回路３Ｂは、電源出力電力が高い（図２中のｂ[ｗ]）時に電力効率が最大となる特性を有するものとする。
【００１２】
図２における電源回路３Ａおよび電源回路３Ｂの特性を踏まえ、本実施の形態の動作を図１の系統図例および図３、図４を用いて説明する。
【００１３】
外部から入力する送信出力データ入力信号を、送信制御部１がデータ変換等を行い、送信制御部１からの出力結果を受けて、無線送信部２がデータの変調と増幅を行う。無線出力判定部４は、送信制御部１に入力される送信制御信号と送信出力データ入力信号の情報等から、電力計算を行い、無線送信出力に必要な電力を判定する。この時の判定においては、現在出力している、無線送信部２より得られる無線送信出力状態を検出した結果（図１中の送信出力検出入力）を併せて使用することにより、無線出力判定部４は更に細かな制御を行うことも可能である。この無線出力判定部４の判定結果を受けて、電源選択部６は電源回路３Ａおよび電源回路３Ｂのｏｎ／ｏｆｆの制御（選択）を行う。
【００１４】
例えば、図３中のＴ１の時間に、図４の無線出力条件１（電源出力電力がａ［ｗ］付近）に該当するものと無線出力判定部４が判定した場合、この判定結果を受けて、電源選択部６は電源回路３Ａをｏｎ、電源回路３Ｂをｏｆｆの状態に制御する。これにより、電源出力電力ａ［ｗ］にて最も効率のよい電源回路３Ａのみが動作するため、電力効率は従来方式に比べて向上する。
【００１５】
図３中のＴ２の時間に、図４の無線出力条件２（電源出力電力がｂ［ｗ］付近）に該当するものと無線出力判定部４が判定した場合、この判定結果を受けて、電源選択部６は電源回路３Ａをｏｆｆ、電源回路３Ｂをｏｎ状態に制御する。これにより、電源出力電力ｂ［ｗ］にてもっとも効率のよい電源回路３Ｂのみが動作する。
【００１６】
図３中のＴ３の時間に、図４の無線出力条件３（電源出力電力がｃ［ｗ］付近）に該当するものと無線出力判定部４が判定した場合、この判定結果を受けて、電源選択部６は電源回路３Ａ、電源回路３Ｂを共にｏｎ状態に制御する。ここで、電源出力電力ｃ［ｗ］がｃ＝ａ＋ｂであるとき、電源回路３Ａ、電源回路３Ｂともに最大効率にて動作するため、従来方式に比べて、電力効率が向上する。
【００１７】
尚、電源回路３Ａと電源回路３Ｂの電力の合成は、低損失のショットキバリアダイオードなどを使用して行われるが、無線送信装置の動作中に無線送信部２への電力供給が断とならないよう、電源回路３Ａから電源回路３Ｂとの切り替え時には、ｏｎとｏｆｆの制御タイミングに電源重なり時間を設け、電源回路からの電力供給の安定化が行われる。
【００１８】
以上のように、複数の電源回路を配備し、電源回路の動作制御や合成を行うことにより、図４に示すように電源回路の電力効率を常に高効率で一定化に近づけることが可能となる。
【００１９】
本実施の形態によれば、無線出力条件が多岐となる場合においても、特性の異なる複数の電源回路を配備し、無線出力条件との組み合わせを最適化することにより高効率化を実現することが可能である。
【００２０】
（実施の形態２）
本実施の形態では、無線送信装置は複数の電源回路と、複数の無線送信回路を備え、無線出力条件により最適化された電源回路と無線送信回路を組み合わせる。このように電源回路から無線送信回路までの系統を多重化することで、更なる高効率化を実現する。また、第三世代携帯電話のように、ピークファクタ（ピーク電力対アベレージ電力の比）の大きい無線特性について見当されているＤｏｈｅｒｔｙ（ドハティ）増幅器への応用が可能である。本実施の形態においては、複数の電源回路と、複数の無線送信回路を配備した無線送信装置で、無線送信部内の増幅器にＤｏｈｅｒｔｙ増幅器を設置した場合を例として示す。尚、Ｄｏｈｅｒｔｙ増幅器は、常に信号の増幅動作を行う増幅器（キャリア増幅器）と、高電力出力時のみに動作するピーク増幅器あるいは補助増幅器と呼ばれる増幅器（ピーク増幅器）とを有し、入力信号をキャリア増幅器側とピーク増幅器側に分配し、キャリア増幅器とピーク増幅器の出力を合成して出力する構成をとる。
【００２１】
図５において、電源回路から無線送信回路までの系統を多重化する場合の無線送信装置の系統図例を示す。本実施の形態における無線送信装置は、送信制御部１、無線送信部２、電源回路３Ｃおよび電源回路３Ｄを備えている。送信制御部１は、その内部に無線出力判定部４および電源選択部６を備える。また無線送信部２は、その内部に無線送信回路２Ｂを備え、さらに無線送信回路２Ｂは、その内部にキャリア増幅器５Ａを備える。また無線送信部２は、内部に無線送信回路２Ｃを備え、さらに無線送信回路２Ｃは、内部にピーク増幅器５Ｂを備える。尚、前記実施の形態１と同様に、無線出力判定部４および電源選択部６は、送信制御部１の外部に配置することも可能である。
【００２２】
図５の電源回路３Ｃと無線送信回路２Ｂを組み合わせ（以下「キャリア増幅器系統」とする）、電源回路３Ｄと無線送信回路２Ｃを組み合わせることで（以下「ピーク増幅器系統」とする）、電源回路から無線送信回路までの系統を多重化する。また、電源回路３Ｃは、図６（ａ）のとおり無線出力アベレージ電力で最適な電力効率を実現する特性とし、電源回路３Ｄは、図６（ｂ）のとおりピーク電力からアベレージ電力を差し引いた電力にて、最適な電力効率で動作する特性とする。
【００２３】
本実施の形態の動作を図５の系統図および図６を用いて説明する。
【００２４】
無線出力判定部４は、送信制御部１に入力される送信制御信号と送信出力データ入力信号の情報等から、電力計算を行い、無線送信出力に必要は電力を判定する。この無線出力判定部４の判定結果を受けて、電源選択部６は電源回路３Ｃまたは電源回路３Ｄのｏｎ／ｏｆｆの制御を行う。図６（ｃ）のように、無線送信出力に必要な電力がアベレージ電力内であると無線出力判定部４が判定した場合は、電源選択部６は電源回路３Ｃをｏｎとし、電源回路３Ｄをｏｆｆと制御することで、キャリア増幅器系統のみで動作させる。アベレージ電力を超える電力が必要であることを無線出力判定部４が判定した場合、電源選択部６は電源回路３Ｃ、電源回路３Ｄの両電源回路をｏｎに制御する。これによりキャリア増幅器系統の電源出力電力は最大効率となる電力状態を維持させたまま、ピーク増幅器系統を並列に動作させる。こうして、所望の送信出力電力を高効率に実現することを可能とする。尚、その他の動作は実施の形態１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施の形態１における無線送信装置の系統図である。
【図２】実施の形態１における使用する電源特性を示す図である。
【図３】実施の形態１における切り替え制御に関する動作を説明する図である。
【図４】実施の形態１における動作を説明する図である。
【図５】実施の形態２における無線送信装置の系統図である。
【図６】実施の形態２における動作を説明する図である（Ｄｏｈｅｒｔｙ増幅器）。
【図７】従来の無線送信装置の系統図である。
【図８】理想的な電源回路の電源特性を示す図である。
【図９】従来技術の電源回路の電源特性を示す図である。
【図１０】従来技術の動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  送信制御部、２  無線送信部、２Ａ  無線送信回路、２Ｂ  実施の形態２における無線送信回路（キャリア増幅器系統）、２Ｃ  実施の形態２における無線送信回路（ピーク増幅器系統）、３  電源回路、３Ａ  実施の形態１における電源回路、３Ｂ  実施の形態１における電源回路、３Ｃ  実施の形態２における電源回路（キャリア増幅器系統）、３Ｄ  実施の形態２における電源回路（ピーク増幅器系統）、４  無線出力判定部、５  増幅器、５Ａ  キャリア増幅器、５Ｂ  ピーク増幅器、６  電源選択部。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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