(57)【要約】【課題】従来の増幅装置は電力増幅器を常時並列で運用しており、送信出力が無くても消費している待機電力が大きかった。【解決手段】複数のユーザー信号を多重する多重部３の出力（ベースバンド信号）の電力値をベースバンド電力検出部４で検出し、検出した電力値を増幅装置の制御部７に入力する。検出した電力値が最大送信電力値（閾値）を越えている場合、制御部は増幅部８内の大電力増幅素子を並列に２つ使用し、検出した電力値が閾値を越えていない場合、増幅部８内の大電力増幅素子を１つだけ使用する。これによりベースバンド多重信号電力が小さくユーザー数が少ない場合消費電力を低減することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号を増幅する増幅装置の消費電力を低減する方法であって、
ベースバンド信号を複数多重するステップと、
前記ベースバンド多重信号を、前記無線周波数信号に変換するステップと、
前記無線周波数信号を電力増幅して、空中線より送信するステップと、
前記ベースバンド多重信号の電力を検出するステップと、
前記検出結果が所定の値より大きい場合に、前記電力増幅を行う増幅器を２台並列に動作させるステップと、
前記検出結果が所定の値より小さい場合に、前記電力増幅を行う増幅器を１台のみ動作させるステップ、
を含むことを特徴とする低消費電力増幅方法。
【請求項２】
前記所定の値は、
前記電力増幅を行う増幅器の出力信号の歪率が予め規定された値以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の低消費電力増幅方法。
【請求項３】
前記無線周波数信号が、
符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）信号である、
ことを特徴とする請求項１に記載の低消費電力増幅方法。
【請求項４】
消費電力を低減して無線信号を増幅する増幅装置であって、ベースバンド信号を複数多重する多重部と、
前記ベースバンド多重信号を、前記無線周波数信号に変換する周波数変換部と、前記無線周波数信号を電力増幅して、空中線より送信する増幅部と、
前記ベースバンド多重信号の電力を検出するベースバンド電力検出部と、
前記検出結果が所定の値より大きい場合に、前記増幅部の増幅器を２台並列に動作させ、前記検出結果が所定の値より小さい場合に、前記増幅部の増幅器を１台のみ動作させる制御部、
を備えることを特徴とする低消費電力増幅装置。
【請求項５】
前記増幅部は、
１入力２出力の第１のスイッチと、
前記第１のスイッチの第１の出力を２出力に分割する分割器と、
前記分割器の第１の出力を増幅する第１の増幅器と、
前記分割器の第２の出力と前記第１のスイッチの第２の出力とを切り換えて出力する第２のスイッチと、
前記第２のスイッチの出力を増幅する第２の増幅器と、
前記第２の増幅器の出力を入力し２出力に切り換えて出力する第３のスイッチと、
第１の増幅器と前記第３のスイッチの第１の出力とを合流する合流器と、
前記合流器の出力と前記第３のスイッチの第２の出力とを切り換えて出力する第４のスイッチを、
備えることを特徴とする請求項４に記載の低消費電力増幅装置。
【請求項６】
前記所定の値は、
前記電力増幅を行う増幅器の出力信号の歪率が予め規定された値以下である、
ことを特徴とする請求項４に記載の低消費電力増幅装置。
【請求項７】
前記無線周波数信号が、
符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）信号である、
ことを特徴とする請求項４に記載の低消費電力増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は増幅装置、とくにＣＤＭＡ方式を用いた移動体通信システムの基地局無線装置で使用する増幅装置において、ユーザー数が少ないときに消費電力を減らすことを特徴とした増幅装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の移動体通信システムの基地局無線装置で使用する増幅装置の方式は、図８の従来の増幅部１６の構成に示すように、固定的なハイブリッド１３によって送信信号を分割し、分割したそれぞれの信号を２つの電力増幅器９によって並列に電力増幅して、再びハイブリッド回路によって電力合成して送出するものである。送信電力の大きさに関わらず最大送信電力を考慮した設計であった為、トラフィックが少なく、送信電力が小さい場合でも電流が多量に流れ消費電力効率が悪かった。
【０００３】
ユーザー多重数に応じて電力増幅器の数を切り替えて、消費電力を下げる方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながらこの方法では回路構成が複雑になるという難点を有する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２６９７４６号公報（第４−６頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の電力増幅装置の有する難点に鑑みて成されたものであって、その目的は、簡便な回路構成によって消費電力の少ない電力増幅装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の低消費電力増幅方法は、無線信号を増幅する増幅装置の消費電力を低減する方法であって、ベースバンド信号を複数多重するステップと、前記ベースバンド多重信号を、前記無線周波数信号に変換するステップと、前記無線周波数信号を電力増幅して、空中線より送信するステップと、前記ベースバンド多重信号の電力を検出するステップと、前記検出結果が所定の値より大きい場合に、前記電力増幅を行う増幅器を２台並列に動作させるステップと、前記検出結果が所定の値より小さい場合に、前記電力増幅を行う増幅器を１台のみ動作させるステップを含むことを特徴とする。
また、所定の値は、前記電力増幅を行う増幅器の出力信号の歪率が予め規定された値以下である。
また、無線周波数信号が、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）信号である。
【０００７】
また、本発明の低消費電力増幅装置は、消費電力を低減して無線信号を増幅する増幅装置であって、ベースバンド信号を複数多重する多重部と、前記ベースバンド多重信号を、前記無線周波数信号に変換する周波数変換部と、前記無線周波数信号を電力増幅して、空中線より送信する増幅部と、前記ベースバンド多重信号の電力を検出するベースバンド電力検出部と、前記検出結果が所定の値より大きい場合に、前記増幅部の増幅器を２台並列に動作させ、前記検出結果が所定の値より小さい場合に、前記増幅部の増幅器を１台のみ動作させる制御部を備えることを特徴とする。
また、増幅部は、１入力２出力の第１のスイッチと、前記第１のスイッチの第１の出力を２出力に分割する分割器と、前記分割器の第１の出力を増幅する第１の増幅器と、前記分割器の第２の出力と前記第１のスイッチの第２の出力とを切り換えて出力する第２のスイッチと、前記第２のスイッチの出力を増幅する第２の増幅器と、前記第２の増幅器の出力を入力し２出力に切り換えて出力する第３のスイッチと、第１の増幅器と前記第３のスイッチの第１の出力とを合流する合流器と、前記合流器の出力と前記第３のスイッチの第２の出力とを切り換えて出力する第４のスイッチを備える。
また、所定の値は、前記電力増幅を行う増幅器の出力信号の歪率が予め規定された値以下である。
また、無線周波数信号は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）信号である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の低消費電力増幅装置を実施する基地局無線装置のブロック構成図である。図１において、基地局無線装置１５は、ユーザー信号を無線信号に変換する無線装置１と、無線信号をエアー上に送信する為に増幅する増幅装置６とを備える。
無線装置１は、複数の下りユーザー信号を作成するチャネル部２と、チャネル部２が作成したチャネル信号を多重する多重部３と、多重部３により多重されたベースバンド信号の電力値を検出するベースバンド電力検出部４と、多重部３により多重されたベースバンド信号を無線信号に周波数変換する周波数変換部５とを備える。
増幅装置６は、無線信号をエアー上に送信するために増幅する増幅部８と、増幅された無線信号をエアー上に送信するアンテナ１１と、ベースバンド検出部で検出した電力値を閾値と比較して大電力増幅素子９を並列で２個使用するか１個のみ使用するかを判断し切り替え器１０を切り替える制御部７とを備える。
【０００９】
図２、３は本発明の実施例における増幅部８の内部回路を示す例である。
図２、３において増幅部８は、無線信号を増幅する増幅素子１２と、大電力増幅素子９を並列で使用するか１つで使用するかを制御部７の信号によって切り替える切り替え器１０と、大電力増幅素子９を並列で使用する場合、増幅素子１２で増幅された無線信号を２分配し大電力増幅素子９に入力する分配器１３と、エアー上に送信する電力値まで増幅する大電力増幅素子９と、大電力増幅素子９を並列で使用する場合大電力増幅素子９の出力を合成する合成器１４とを備える。
【００１０】
次に図１〜図４を参照して本実施例の動作について詳細に説明する。
最大送信電力値が２０Ｗで常時送信している基地局無線装置１５において、制御信号の合計を５Ｗ、１ユーザー当りの送信電力値を１Ｗとし、最大（２０−５）Ｗ／１Ｗ＝１５ユーザー割り当てることができるとする。なお、ここでは計算を簡略化するためにボイスアクティビティとユーザー毎に行われる送信電力制御は考えないが、合成した電力値を閾値（最大送信電力値）とするのでボイスアクティビティと送信電力制御を考えても本発明は成り立つ。
ＣＤＭＡを使用する通信方式では振幅値にも情報が入っているため、増幅部８の大電力増幅素子９を切り替えるための閾値は、線形特性を持つように出力が歪まないように閾値を選ぶ必要がある。大電力増幅素子９を並列に使用すると１個で使用する場合の２倍の電力値が増幅できる為、１個当り１０Ｗの大電力増幅素子９を並列で用いて最大送信電力２０Ｗを実現する。大電力増幅素子９の最大送信電力値は１０Ｗであるので閾値は１０Ｗとする。
【００１１】
図１と図２においてユーザー数が最大の１５ユーザー使用していた場合、チャネル部２で１５個のユーザーデータを作成し、制御データとユーザーデータを多重部３に送出する。多重部３は制御データと１５個のユーザーデータを多重し、多重したベースバンド信号を周波数変換部５に送出する。周波数変換部５はベースバンド信号を無線信号に変換し増幅部８に送出する。一方周波数変換部５に送出したベースバンド信号の電力値をベースバンド電力検出部４で検出して制御部７へ電力値を送出する。制御部７は閾値に比べて大きいか小さいか判断して切り替え器１０を切り替える。この場合閾値１０Ｗ＜検出電力値２０Ｗなので図２のように切り替える。増幅部８は無線信号を増幅してアンテナ１１経由でエアー上に送出する。ユーザー数が１４、１３・・・５までは上記と同様な制御を持つ。
【００１２】
以上は従来の増幅装置と同等の装置であり、以下本発明が特徴とする低消費電力増幅装置について説明する。
図１と図３において４人のユーザーが使用していた場合、チャネル部２で４個のユーザーのデータを作成し、制御データと４個のユーザーデータを多重部３に送出する。多重部３は制御データと４個のデータを多重しベースバンド信号を周波数変換部５に送出する。周波数変換部５はベースバンド信号を無線信号に変換し増幅部８に送出する。一方多重部３から周波数変換部５に送出したベースバンド信号の電力値をベースバンド電力検出部４で検出して制御部７へ電力値を送出する。制御部７は閾値に比べて大きいか小さいか判断して切り替え器１０を切り替える。この場合閾値１０Ｗ＞検出電力値９Ｗなので図３のように切り替える。増幅部８は無線信号を増幅してアンテナ１１経由でエアー上に送出する。ユーザー数が４、３・・・０までは上記と同様な制御を持つ。
【００１３】
上記の本発明の増幅装置６と従来の増幅装置１６の消費電力を比べると図４のようになり、送信出力１０Ｗ−２０Ｗ間は従来の増幅装置１６と本発明の増幅装置６とも同じ消費電力になるが、閾値１０Ｗを下回る送信出力１０Ｗ未満では従来の増幅装置１６に比べ本発明の増幅装置６の消費電力が低減することがわかる。図５にＩＳ−９５システムで実際に使用した従来の増幅装置１６と本発明の増幅装置６の消費電力を数値で比較すると増幅装置６の送信電力１０Ｗ未満で１つ当りの最大増幅素子９の消費電力４０Ｗが低減できる。（最大増幅素子９の消費電力は最大出力を１０Ｗ、効率２５％として計算）
また、ある基地局無線装置１５の１日の消費電力の遷移を表すと図６のようになり深夜から早朝にかけてユーザー数が減ることにより低消費でいる時間が多くなり、図７に示すように１日当り３６０Ｗの消費電力の節減（５％減）ができる。これはある１セクタのみについての計算であるが通常基地局無線装置１５は３セクタ構成、６セクタ構成等が一般的であり、その場合にはそれぞれ１０８０Ｗ、２１６０Ｗの消費電力を節減できる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の低消費電力増幅装置は、送信電力の大きさに応じて増幅装置内の大電力増幅素子の数を使い分けることにより送信電力が小さい場合の消費電力効率を向上させる。すなわちユーザーが少ないときの消費電力を減少させる。夜間などユーザー数が少ない時間帯は、ほとんど消費電力低減した状態で運用ができる。
【００１５】
【図面の簡単な説明】
【図１】基地局無線装置のブロック図。
【図２】本発明の送信出力が多い場合の増幅部ブロック図。
【図３】本発明の送信出力が少ない場合の増幅部ブロック図。
【図４】本発明と従来の増幅部の送信電力と消費電力の比較図。
【図５】本発明と従来の増幅部の送信電力と消費電力の比較図。
【図６】本発明と従来の増幅部のある１日の消費電力の比較図。
【図７】本発明と従来の増幅部のある１日の消費電力の比較図。
【図８】従来の増幅部ブロック図。
【符号の説明】
１    無線装置
２    チャネル部
３    多重部
４    ベースバンド電力検出部
５    周波数変換部
６    増幅装置
７    制御部
８    増幅部
９    大電力増幅素子
１０    切り替え器
１１    アンテナ
１２    増幅素子
１３    分配器
１４    合成器
１５    基地局無線装置
１６    従来の増幅部
【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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