(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号を増幅するメイン増幅回路と、このメイン増幅回路で発生する非線型歪み成分を抽出する回路と、抽出される非線型歪み成分を増幅し前記メイン増幅回路から分離可能なサブユニット構造のサブ増幅回路と、前記メイン増幅回路の出力信号と前記サブ増幅回路の出力信号とを合成して前記非線型歪み成分を除去する合成回路とで構成されるフィードフォワード型の電力増幅部を備える無線基地局装置において、送信データのトラフィック状況を監視し前記フィードフォワード型の電力増幅回路が低出力の線形領域で動作するような低トラフィックを検出したときに低トラフィックを示す信号を送出するトラフィック監視手段と、前記低トラフィックを示す信号を受けたときに前記サブ増幅回路の動作を停止させる手段と、前記サブ増幅回路を含むサブユニットの実装／未実装を検出して実装／未実装を示す信号を出力する手段と、前記低トラフィックを示す信号が送出されていないときに前記実装／未実装を示す信号が未実装を示すときにアラームを送出するアラーム手段とを有していることを特徴とする無線基地局装置。
【請求項２】
前記トラフィック監視手段は、ＡＴＭセルの送信開始を示す信号の単位時間当りの発生数をカウントするカウンタと、予め設定された閾値を保持する閾値回路と、前記カウンタのカウント値と前記閾値回路の閾値とを比較して前記カウント値が前記閾値未満のときに前記低トラフィックを示す信号を送出する比較回路とを有していることを特徴とする請求項１記載の無線基地局装置。
【請求項３】
前記トラフィック監視手段は、装置立ち上げ時に一定時間だけ前記カウンタの動作を停止させるためのタイマを有していることを特徴とする請求項２記載の無線基地局装置。
【請求項４】
前記サブ増幅回路の動作を停止させる手段は、前記低トラフィックを示す信号を受けたときに前記サブ増幅回路への供給電源をＯＦＦするスイッチ回路を有していることを特徴とする請求項１記載の無線基地局装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動体通信システムの無線基地局装置に関し、特に無線基地局装置の消費電力を低減する手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線基地局は移動体端末からの電波を受信すると共に、送信信号を電力増幅して移動体端末へ向けて送信している。
【０００３】
ＣＤＭＡ方式の移動体通信においては、中継する信号のトラフィック状況に応じて送信出力が大きく変動し、高トラフィック時には電力増幅器の出力レベルが高出力になって非線型歪を生じ、隣接チャネルへの干渉妨害等が発生する。このような非線型歪による干渉等を防止するために、無線基地局装置の電力増幅器として、非線形歪みを除去する機能をもつフィードフォワード型電力増幅器が用いられる。
【０００４】
一般にフィードフォワード型電力増幅器は、送信信号を増幅するメイン増幅回路と、このメイン増幅回路で発生する非線型歪み成分を増幅するサブ増幅回路と、メイン増幅回路の出力信号とサブ増幅回路の出力信号とを合成して非線型歪み成分を除去する合成回路とを有している。
【０００５】
ここで、入力信号とメイン増幅回路の出力信号とを比較してメイン増幅回路で発生する非線形歪み成分を抽出し、この抽出した非線形歪み成分がメイン増幅回路の非線形歪み成分と同振幅、逆位相になるように、ベクトル制御すると共にサブ増幅回路により増幅し、メイン増幅回路の出力信号とサブ増幅回路の出力信号とを合成することによって非線形歪み成分を打ち消している。
【０００６】
このようなフィードフォワード型電力増幅器を使用することにより、高トラフィック状況での高出力時においてメイン増幅回路が飽和電力近傍となって非線形歪みが発生しても、これを除去して隣接チャネルへの干渉等を防止できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、無線基地局において送信信号の電力増幅用として使用されるフィードフォワード型の電力増幅器は、高出力時にメイン増幅回路で発生する非線形歪みを除去するためにサブ増幅回路を有しているが、非線形歪みの少ない低出力時であっても、メイン増幅回路およびサブ増幅回路が共に動作するので消費電力が大きい。このため、無線基地局の小型化および維持費低減を図ることができないという問題点を有している。
【０００８】
また、一般に無線基地局が開設された当初は移動体端末の普及率も低くユーザ数が少ないので、最大トラフィックで運用されることは稀である。そこで、消費電力の少ない電力増幅器を使用したとしても、その後、トラフィックが増加した時点で高出力の電力増幅器に交換せねばならず、交換工事や交換工事によるサービス断等が発生するという問題点がある。
【０００９】
本発明の目的は、低トラフィック状況で運用される無線基地局のフィードフォワード型電力増幅器の消費電力を低減できる無線基地局装置を提供することにある。また、トラフィックが増加した時点で容易に高出力のフィードフォワード型電力増幅器に変更できる無線基地局装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線基地局装置は、送信信号を増幅するメイン増幅回路と、このメイン増幅回路で発生する非線型歪み成分を抽出する回路と、抽出される非線型歪み成分を増幅し前記メイン増幅回路から分離可能なサブユニット構造のサブ増幅回路と、前記メイン増幅回路の出力信号と前記サブ増幅回路の出力信号とを合成して前記非線型歪み成分を除去する合成回路とで構成されるフィードフォワード型の電力増幅部を備える無線基地局装置において、送信データのトラフィック状況を監視し前記フィードフォワード型の電力増幅回路が低出力の線形領域で動作するような低トラフィックを検出したときに低トラフィックを示す信号を送出するトラフィック監視手段と、前記低トラフィックを示す信号を受けたときに前記サブ増幅回路の動作を停止させる手段と、前記サブ増幅回路を含むサブユニットの実装／未実装を検出して実装／未実装を示す信号を出力する手段と、前記低トラフィックを示す信号が送出されていないときに前記実装／未実装を示す信号が未実装を示すときにアラームを送出するアラーム手段とを有している。
【００１２】
また、前記トラフィック監視手段は、ＡＴＭセルの送信開始を示す信号の単位時間当りの発生数をカウントするカウンタと、予め設定された閾値を生成し保持する閾値回路と、前記カウンタのカウント値と前記閾値回路の閾値とを比較して前記カウント値が前記閾値未満のときに前記低トラフィックを示す信号を送出する比較回路とを有している。更に、前記トラフィック監視手段は、装置立ち上げ時に一定時間だけ前記カウンタの動作を停止させるためのタイマを有している。
【００１３】
更に、前記サブ増幅回路の動作を停止させる手段は、前記低トラフィックを示す信号を受けたときに前記サブ増幅回路への供給電源をＯＦＦするスイッチ回路を有している。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に本発明について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態を示すブロック図である。無線基地局装置は、有線伝送路を介して上位装置から送出されるデータを受信する共通制御部１と、共通制御部１から出力されるデータのトラフィック状況を監視して低トラフィック時には低トラフィックを示す信号Ｃ１を電力増幅部４へ送出するトラフィック監視部２と、共通制御部１から出力されるデータを変調してベースバンド信号を生成するベースバンド部３と、ベースバンド部３から出力されるベースバンド信号を所定レベルに増幅し送信アンテナへ出力するフィードフォワード型の電力増幅部４とを備えている。
【００１７】
図２は、電力増幅部４の一構成例を示すブロック図である。
【００１８】
ここで、電力増幅部４はフィードフォワード型の電力増幅回路で構成されており、入力信号Ｓ１の一部を分配して信号Ｓ３として出力する分配回路４１と、分配回路４１を通過した入力信号Ｓ２の位相振幅を調整するベクトル調整回路４２と、ベクトル調整回路４２を通過した信号を増幅するメイン増幅回路４３と、
メイン増幅回路４３の出力信号Ｓ４の一部を分配して信号Ｓ５として出力する分配回路４４と、分配回路４１および分配回路４４によりそれぞれ分配された信号Ｓ３と信号Ｓ５とを合成することによりメイン増幅回路４３で発生した非線型歪み成分を抽出し信号Ｓ６として出力する合成回路４５と、
この合成回路４５の出力信号Ｓ６の位相振幅を調整するベクトル調整回路４６と、ベクトル調整回路４６を通過した信号を増幅するサブ増幅回路４７と、分配回路４４を通過したメイン増幅回路４３の出力信号Ｓ８とサブ増幅回路４７の出力信号Ｓ７とを合成して非線形歪み成分を除去し、送信出力信号Ｓ９として出力する合成回路４８と、
ベクトル調整回路４２，４６をそれぞれ制御すると共にトラフィック監視部２から低トラフィックを示す信号Ｃ１を受けたときにベクトル調整回路４２，４６を所定状態にそれぞれ設定するベクトル制御回路４９と、低トラフィックを示す信号Ｃ１を受けたときにサブ増幅回路４７の供給電源をＯＦＦしてサブ増幅回路４７の動作を停止させるスイッチ回路５０とを有している。
【００１９】
ここで、ベクトル制御回路４９は、ベクトル調整器４２を制御することにより、メイン増幅回路４３で発生した非線型歪み成分を合成回路４５で抽出できるようにする。また、ベクトル調整器４６を制御することにより、サブ増幅回路４７から出力される信号Ｓ７の振幅、位相が、合成回路４８に入力するメイン増幅回路４３の出力信号Ｓ８に含まれる非線形歪み成分と同振幅、逆位相になるようにする。
【００２０】
そして、メイン増幅回路４３の出力信号Ｓ８とサブ増幅回路４７の出力信号Ｓ７とを合成回路４８により合成することにより、メイン増幅回路４３の出力信号Ｓ８に含まれる非線形歪み成分が除去され、送信出力信号Ｓ９として送信アンテナへ供給される。
【００２１】
なお、ベクトル制御回路４９がベクトル調整器４２，４６を制御する方法としては、公知の方法で制御すればよく、図示しないが、例えば、分配回路４１に入力する信号にパイロット信号を重畳し、合成回路４５の出力信号に含まれるパイロット信号を検出してそのレベルが最小となるようにベクトル調整回路４２を調整し、また、分配回路４４に入力する信号にパイロット信号を重畳し、合成回路４８の出力信号に含まれるパイロット信号を検出してそのレベルが最小となるようにベクトル調整回路４６を調整すればよい。
【００２２】
なお、分配回路４１および分配回路４４がそれぞれ分配する信号Ｓ３および信号Ｓ５のレベルは、同一になるように設定する。また、分配回路４４が信号Ｓ５を分配する場合、非線型歪成分を取り出すのに必要な最低限のレベルに設定することは言うまでもない。
【００２３】
ところで、低トラフィック時は、送信レベルが低くなり、フィードフォワード型の電力増幅部は低出力の線形領域で動作して非線型歪みの発生は少なくなり、隣接チャネルへの干渉発生率は小さくなるので、サブ増幅回路を使用して非線型歪み補償を行う必要はない。
【００２４】
本発明はこの点に着目し、トラフィック監視部２によりトラフィック状況を監視し、フィードフォワード型の電力増幅部が低出力の線形領域で動作するような低トラフィック時には、サブ増幅回路の動作を停止させることにより、消費電力の低減を図る。
【００２５】
図３はトラフィック監視部２の一例を示すブロック図である。
【００２６】
ここでは、共通制御部１とベースバンド部３との間は、ＡＴＭ  Ｆｏｒｕｍが標準化しているインターフェース  ＵＴＯＰＩＡ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｔｅｓｔ  ａｎｄ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ＰＨＹ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｆｏｒ  ＡＴＭ）レベル２が使用されている場合を示している。
【００２７】
このＵＴＯＰＩＡレベル２は、マスタから複数のスレーブへデータ（ＡＴＭセル）を伝送するインタフェースに適しており、マスタからスレーブへデータ（ＡＴＭセル）を転送するＴＸラインと、スレーブからマスタへ向けてデータ（ＡＴＭセル）を転送するＲＸラインとの２つのラインが独立して存在する。図３においては、説明を簡単にするためにＴＸラインのみを示している。
【００２８】
なお、ＵＴＯＰＩＡレベル２の詳細仕様は、ＡＴＭ  Ｆｏｒｕｍ  ＵＴＯＰＩＡ  Ｌｅｖｅｌ２  ｖ１．０  （Ｊｕｎｅ  １９９５  ）に示されている。
【００２９】
図３において、信号ＴＤＡＴＡは８ビットのデータバスを示し、信号ＴＡＤＤは５ビットのアドレスバスを示している。共通制御部またはベースバンド部に個別のアドレスをそれぞれ割り付けることにより、共通制御部またはベースバンド部を任意に選択してデータを送信することができる。
【００３０】
信号ＴＥＮＢＬは送信許可信号であり、任意のアドレスへのデータ送信許可を示す信号である。信号ＴＣＬＡＶはセルの引き取り可を示す信号であり、マスタからあるアドレスのスレーブ宛てにデータを送るときに、そのアドレスに該当するスレーブがセルの引取りが可能か否かを示す信号である。
【００３１】
信号ＴＣＬＫはクロック信号であり、常時出力されてデータのサンプリング等の基準となるクロックである。信号ＴＳＯＣはセルの送信開始（Ｓｔａｒｔ  ｏｆ  Ｃｅｌｌ）を示す信号であり、スレーブはこの信号によりセルの先頭を知ることができる。
【００３２】
この信号ＴＳＯＣによりセルの先頭を検知し、信号ＴＣＬＫのタイミングで信号ＴＤＡＴＡをサンプリングすればデータを受信できる。また、信号ＴＳＯＣをカウントすることにより伝送されるセル数をカウントできる。
【００３３】
ところで、ペイロードが４８バイト、ヘッダが５バイトからなるデータ長５３バイトの一般的なセルの場合、該当アドレスのデータ送出セレクトのための１クロックを加えた合計５４クロック周期で信号ＴＳＯＣが発生する。これは最大伝送容量時の信号ＴＳＯＣの発生周期である。また、送信するデータがないときは、信号ＴＳＯＣは発生しない。
【００３４】
従って、データ伝送量が少ない低トラフィック時においては信号ＴＳＯＣの発生数は少なく、高トラフィック時においては信号ＴＳＯＣが多数発生することになる。
【００３５】
トラフィック監視部２は、信号ＴＳＯＣの単位時間当りの発生数をカウントすることによりトラフィック状況を監視する。具体的には、信号ＴＣＬＫおよび信号ＴＳＯＣに基づき単位時間当りの信号ＴＳＯＣの発生数をカウントするカウンタ２１と、予め設定された閾値を保持する閾値回路２２と、カウンタ２１のカウント値と閾値回路２２の閾値とを比較してトラフィックが低いと判定されるときに低トラフィックを示す信号Ｃ１を送出する比較回路２３と、装置立ち上げ時に一定時間だけカウンタ２１の動作を停止させるためのタイマ２４とを有している。なお、閾値は、フィードフォワード型の電力増幅回路が低出力の線形領域で動作するトラフィックに基づき設定する。
【００３６】
図４はトラフィック監視部２の動作を示すフロチャートである。
【００３７】
まず、装置立ち上げ時、装置内各部を初期設定するためのデータ伝送が行われるので、本来の高トラフィック状態と間違えないようにするために、装置内各部の初期設定が完了するまでの一定期間は、電力増幅部４に低トラフィックを示す信号Ｃ１を送出する。
【００３８】
このため、装置立ち上げ時、タイマ２４を始動させてカウンタ２１の動作を停止させ、比較回路２３から低トラフィックを示す信号Ｃ１を送出させる（ステップ１０１）。
【００３９】
その後、タイマ２４が一定時間の経過を示したとき、すなわち、装置立ち上げ時の装置内各部の初期設定が完了したとき（ステップ１０２）、カウンタ２１は信号ＴＳＯＣの発生回数のカウントを開始する（ステップ１０３）。
【００４０】
比較回路２３は、カウンタ２１のカウント値と閾値回路２２の閾値とを比較し、カウント値が閾値未満になっているときは（ステップ１０４）、低トラフィックであると判定して低トラフィックを示す信号Ｃ１を送出する（ステップ１０５）。
【００４１】
また、カウント値が閾値以上のときは高トラフィックであると判定して低トラフィックを示す信号Ｃ１の送出を停止する（ステップ１０６）。
【００４２】
低トラフィックを示す信号Ｃ１が送出されたとき、電力増幅部４のベクトル制御回路４９はベクトル調整回路４２，４６を所定状態に設定し、電力増幅部４のスイッチ回路５０はサブ増幅回路４７の供給電源をＯＦＦする。ここで、所定状態とは、次回に低トラフィック状態から復帰して非線型歪み成分の除去動作を実行する場合の適切な状態を意味する。そして、この所定状態の設定値として、非線型歪み成分の除去動作時の最終調整データ、または、あらかじめ決定された初期調整データを保持しておき、プリセットする。
【００４３】
低トラフィックを示す信号Ｃ１が送出されないとき、電力増幅部４のベクトル制御回路４９はベクトル調整回路４２，４６を動作させ、電力増幅部４のスイッチ回路５０はサブ増幅回路４７の供給電源をＯＮとし、非線型歪み成分の除去動作を実行する。
【００４４】
そして、装置が動作停止するまで、上記ステップ１０３からステップ１０６までの動作を継続する（ステップ１０７）。
【００４５】
このように、共通制御部とベースバンド部間でデータ（ＡＴＭセル）伝送するＵＴＯＰＩＡインタフェースのセル送信開始を示す信号ＴＳＯＣを監視し、信号ＴＳＯＣの単位時間当りの発生回数をカウントし、予め設定された閾値と比較することにより、フィードフォワード型電力増幅器が低出力の線形領域で動作する低トラフィック時を検知し、低トラフィックを示す信号Ｃ１を送出してフィードフォワード型電力増幅器のサブ増幅回路の動作を停止させることにより、消費電力の低減を図ることができる。
【００４６】
図５は、電力増幅部４の他の実施例を示すブロック図である。
【００４７】
ここで、図２に示した電力増幅部との相違点は、図５に示した点線で囲まれたサブ増幅回路を含む部分をサブユニット５とし、入力信号を増幅するメイン増幅回路４３を含む部分から容易に分離可能な構造としている点である。
【００４８】
すなわち、サブユニット５は、メイン増幅回路４３の非線型歪み成分を抽出する合成回路４５と、この合成回路４５の出力信号の位相振幅を調整するベクトル調整回路４６と、ベクトル調整回路４６を通過した信号を増幅するサブ増幅回路４７と、ベクトル調整回路４２，４６を制御すると共にトラフィック監視部２から低トラフィックを示す信号Ｃ１を受けたときにベクトル調整回路４２，４６を所定状態に設定するベクトル制御回路４９と、低トラフィックを示す信号Ｃ１を受けたときにサブ増幅回路４７の供給電源をＯＦＦするスイッチ回路５０とを有している。
【００４９】
このサブユニット５は、接続コネクタを介してメイン増幅回路４３を含む部分と容易に接続可能になっている。
【００５０】
そして、メイン増幅回路が低出力の線形領域で動作する低トラフィック状態での運用が継続するような場合には、サブユニット５を実装しない状態で運用することにより、消費電力を低減できる。
【００５１】
また、トラフィックが増加した時点でサブユニット５を実装することにより、容易に高出力のフィードフォワード型電力増幅器に変更できる。
【００５２】
なお、サブユニット５を実装しない状態で運用中に高トラフィックとなった場合には、非線型歪が発生する状態で増幅動作が継続することになるので、これをを防止するために、図示しないが、サブユニット５の実装／未実装を検出して実装／未実装を示す信号を出力する機構を設け、トラフィック監視部２の低トラフィックを示す信号Ｃ１とサブユニット実装／未実装検出結果とを組み合わせてアラームを送出する手段を設けるようにすればよい。
【００５３】
すなわち、低トラフィックを示す信号Ｃ１が送出されていないとき、つまり高トラフィック時、かつサブユニットが未実装のときには、アラームが送出されるようにしておくことにより、アラームに応じて直ちにトラフィック制限等の適切な処置をとることができるので、隣接チャネルへの干渉妨害等の発生を防止できる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、入力するデータ（ＡＴＭセル）のトラフィックを監視し、予め設定された閾値と比較することにより、フィードフォワード型電力増幅回路が低出力の線形領域で動作するような低トラフィックを検知し、この低トラフィック時にはフィードフォワード型電力増幅器のサブ増幅回路の動作を停止させることにより、低消費電力化を図ることができる。
【００５５】
また、非線型歪み成分を抽出し増幅する部分をサブユニット構造とし、主信号を増幅するメイン増幅回路を含む部分から容易に分離可能にしておき、メイン増幅回路が低出力の線形領域で動作する低トラフィック状態の継続する場合にはサブユニットを実装しないことにより、消費電力を低減できる。更に、サブユニットを実装することにより、容易に高出力のフィードフォワード型電力増幅器に変更できる。
【００５６】
また更に、サブユニットの実装／未実装を検出し、トラフィック監視結果およびサブユニット実装／未実装検出結果とを組み合わせてアラームを送出する手段を設けることにより、サブユニットを実装していない状態で運用していても、高トラフィックになった場合にはアラームが出るので、適切な処理を早急に実行できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示した電力増幅部４の一構成例を示すブロック図である。
【図３】図１に示したトラフィック監視部２の一例を示すブロック図である。
【図４】トラフィック監視部２の動作を示すフロチャートである。
【図５】電力増幅部４の他の実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
２    トラフィック監視部
４    電力増幅部
５    サブユニット
２１    カウンタ
２２    閾値回路
２３    比較回路
２４    タイマ
４２，４６    ベクトル調整回路
４３    メイン増幅回路
４７    サブ増幅回路
４８    合成回路
４９    ベクトル制御回路
５０    スイッチ回路
Ｃ１    低トラフィックを示す信号
【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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