JP2004128542A

JP2004128542A - Amplifier

Info

Publication number: JP2004128542A
Application number: JP2002285576A
Authority: JP
Inventors: Hironori Yokoyama; 横山　裕範; Kotaro Takenaga; 竹永　浩太郎
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP4044405B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an amplifier unit capable of operation switching control (sleep mode control) for connecting a plurality of PAs at a high efficiency. <P>SOLUTION: The amplifier unit comprises an input level detector 2 for detecting the input level, a plurality of parallel arranged amplifiers 1a, 1b, and a controller 5 for controlling the switching over the plurality of amplifiers in a combined mode or a non-combined mode according to the input level detected by the detector 2. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話等の無線基地局の共通増幅器として適用される増幅装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無線基地局用の共通増幅器として適用される増幅装置に、高出力化を図るために２台以上の増幅器：パワーアンプユニット（以下、ＰＡと称す）を並列に接続して動作させるものがあった。２台のＰＡを並列に接続する方法では、各ＰＡユニットは常に動作しているため、トラヒックの高い高出力の状態で各々のＰＡが効率よく動作することが可能であるが、トラヒックが低く１台のＰＡで対応可能な程度の低出力の状態においても２台のＰＡが動作するため、各ＰＡは効率の最適な動作点から外れ消費電流も大きくなる。
【０００３】
また、ＰＤＣ方式においてはトラヒックに応じて送信電力は大きくなり、ｃｄｍａ方式においては複数の拡散された変調波と１つの復調された信号波とのレベル差がエリアの大きさに関係してくる為、トラヒックが小さい場合にはＰＡの出力が小さくても各基地局エリアの確保は可能となる。
【０００４】
トラヒックの低い状態における消費電流の低下及び効率の改善を図るために、ＰＡの入力レベルをモニタし、図４に示す如く、モニタされた入力レベルの値が一定の切替閾値を越えた場合に複数のＰＡを切替動作させる方法がある。
【０００５】
また、例えば、公知例として、複数のＰＡを並列に設けた装置が特許文献に記載されている。これには、トラフィックに応じた調整方法について開示されていない（例えば特許文献参照）。
【０００６】
【特許文献】
特開平１１−９７９５３号公報（第２−３頁、図９）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のような切替方法では、図４に示す如く、切替閾値のレベル近くで入力レベルの変動が多発すると、ＰＡのオン・オフやリレーの切り替えが頻繁に起こる為、動作の不安定化や機器の寿命の低下を招く。また、これらの機能をハードウェアを用いて行う場合、各基地局のトラヒックに応じた最適な閾値を設定するためには各回路の定数の変更が必要となるために大きな手間がかかる。
【０００８】
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、複数台のＰＡを接続する場合に、高効率化を可能とする動作切替制御（スリープモード制御）を行うことができる増幅装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係る増幅装置は、入力レベルを検出する入力レベル検出器と、並列に設けられた複数台の増幅器と、前記入力レベル検出器により検出される入力レベルに応じて前記複数台の増幅器を合成状態または非合成状態に切替制御する制御手段とを備えたものである。この構成により、複数台の増幅器を接続する場合に、高効率化を可能とする動作切替制御（スリープモード制御）を行うことができ、可能な限りスリープモードでの運用を行い、消費電流の低下、効率の改善を可能とする。
【００１０】
また、前記制御手段は、タイマを内蔵すると共に、トラヒック量を判断するための入力レベルの複数のレベル閾値と、前記増幅器を非合成状態で動作させるための入力レベルの継続時間のタイマ閾値または非合成状態から解除させるための入力レベルの継続時間のタイマ閾値が設定されていて、これら複数のレベル閾値とタイマ閾値とに基づいて前記複数台の増幅器を合成状態または非合成状態に切替制御するものである。この構成により、各増幅器の使用状況（各基地局のトラヒック状況）に合わせた最適なスリーブモード制御の設定が可能なる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係る増幅装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の実施の形態に係る増幅装置は、２個のＰＡ１ａ及び１ｂと、入力レベルを検出するレベル検出器２と、入力を２個のＰＡ１ａ及び１ｂに分配する分配器３と、各ＰＡの出力切替を行うためのスイッチ４ａ及び４ｂと、各ＰＡ１ａ及び１ｂの動作状態とスイッチ４ａ及び４ｂのオン・オフを切り替える制御器５と、合成器６とから構成される。
【００１２】
制御器５にはＭＰＵ等を用いソフトウェアにて制御を行う。各ＰＡ１ａ及び１ｂは、制御器５からの制御信号により動作状態と非動作状態の切替を行う。また、各スイッチ４ａ及び４ｂも制御器５からの制御信号によりオン・オフを切替える。制御器５は、タイマを内蔵し、入力レベル検出器２により検出される入力レベルのレベル閾値とタイマ閾値とに基づいて各ＰＡ１ａ及び１ｂの動作とスイッチ４ａ及び４ｂのオン・オフを切替えることを可能とする。
【００１３】
例えば通常の状態において、本増幅装置は、入力レベルをレベル検出器２で検出し、制御器５は、その検出値をモニタし、その入力レベルに応じて、２つのＰＡ１ａ及び１ｂを合成状態（スリープモードオフ）と非合成状態（スリープモードオン）へと自動的に切替える。表１に、この切替える制御の閾値を示す。表１に示すように、閾値には入力レベルとタイマを用いており、入力レベルのレベル閾値として、トラヒックが少ないと判断する入力レベルＬＶ１、トラヒックが多くなっていると判断する入力レベルＬＶ２、トラヒック量が高く強制的にスリープモードオフとする入力レベルＬＶ３が設定され、タイマ閾値として、ＰＡをスリープモードオンに切替えるタイマ値Ｔ１、スリープモードオフに切替えるタイマ値Ｔ２が設定される。
【００１４】
【表１】

【００１５】
図２には各ＰＡの動作状態の遷移図として、入力レベルと、タイマ値に基づく各ＰＡのスリープモード切替状態を示す。また、図３には制御器５によるスリープモード切替動作のフローチャートを示す。これら図面を参照して動作を説明する。まず、ＰＡ１ａ及び１ｂが２合成状態にあるとする（ステップＳ１）。このとき、入力レベル検出器２により検出される入力レベルＩＮ−ＬＶＬがＬＶ１を下回るとトラヒックが低下していると判断しタイマＴが動作を始める（ステップＳ２，Ｓ３）。このタイマは、入力レベルＩＮ−ＬＶＬがＬＶ２を上回ると、まだトラヒックは高い状態にあるとみなしリセットされる（ステップＳ５）。
【００１６】
他方、入力レベルＩＮ−ＬＶＬがＬＶ２を下回る状態で、タイマがタイマ値Ｔ１を越えると、今後もトラヒックは低いままであると判断し、スリープモードヘ移行させる（ステップＳ６，Ｓ７）。スリープモードになると、制御器５は、ＰＡへ信号を送り、いずれか１台のＰＡ１ａまたは１ｂをスタンバイ状態とする。その後、出力スイッチ４ａまたは４ｂに信号を送りスイッチをオフとし、ＰＡ１台のみでの動作（非合成状態）とする。
【００１７】
前記ステップＳ７を経た後は、スリープモード（単体）での動作時に、ステップＳ２にリターンし、ステップＳ８を経て、ステップＳ９において、入力レベルＩＮ−ＬＶＬがＬＶ２を上回るとトラヒックが増加していると判断し、ステップＳ１０において、タイマ動作を開始する。このタイマは、入力レベルＩＮ−ＬＶＬがＬＶ１を下回るとまだトラヒックは低い状態にあるとみなしリセットされる（ステップＳ１１，Ｓ１２）。
【００１８】
他方、入力レベルＩＮ−ＬＶＬがＬＶ１を上回る状態が継続し、タイマがタイマ値Ｔ２を超えると、今後もトラヒックは高い状態であると判断し、スリープモードを解除する（ステップＳ１１→Ｓ１３，Ｓ１４）。このとき、制御器５は、まず、スイッチに信号を送りスイッチをオンとする。その後、ＰＡに信号を送ることにより、ＰＡはスタンバイ状態から動作状態に移行し、ＰＡ１ａ及び１ｂは２合成状態での動作となる。
【００１９】
また、前記ステップＳ７を経た後に、スリープモード（単体）での動作時に、ステップＳ２にリターンし、ステップＳ８において、入力レベルＩＮ−ＬＶＬがＬＶ３を超えると即時にスリープモードを解除し、２合成状態での運用を開始する（ステップＳ１５）。
【００２０】
従って、上記実施の形態によれば、上記の様にＰＡの動作を制御することにより、入力レベルが低い状態においては、可能な限りＰＡ１台での運用を行い、消費電流の低下、効率の改善を可能とする。
【００２１】
また、本制御は、スリープモードをオンにするためのタイマ時間とオフにするためのタイマ時間を異なるものにしているため（同じでもよい）、トラヒックの上昇・下降、各々の変化の度合いに応じたスリープモード制御が可能となる。
【００２２】
また、スリープモードの制御は図３に示す如くフローチャートによるソフトウェアを用いて行っている為、容易に各閾値を任意に設定することが可能となり、各無線基地局のトラヒックや変化量の大小にあわせた、最適なスリープモード制御が可能となる。さらに、ＰＡを合成状態で動作させる為の入力レベル・タイマ閾値と、単独での動作をさせるための入力レベル・タイマ閾値を別々なものとしている為、従来の制御方法と比較して安定した動作が可能となり、機器の信頼性を保つことも可能となる。
【００２３】
さらに、これらの制御は、ＰＡの合成数が増えた場合にも、合成数に応じて入力レベル・タイマの閾値を増やすことにより任意の合成数でのスリープモード制御が可能であり、入力レベルに応じてＰＡの動作台数を変更することにより、効率の上昇・消費電流の低下の効果が得られる。
【００２４】
また、ハードウェアを同一としてソフトウェアによる制御を行っている為に生産性を犠牲にすることがなく、スリーブモード制御値の設定・変更が容易となり、各ＰＡの使用状況（各基地局のトラヒック状況）に合わせた最適なスリーブモード制御の設定が可能なる。さらに、ＰＡを合成状態で動作するための閾値と、単独状態で動作させる為の閾値を別々としているため、機器の安定性は従来の制御方法と比較して高くなる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、入力レベル（トラヒック）に応じて複数台の増幅器を合成状態または非合成状態に切替制御することより、複数台の増幅器を接続する場合に、高効率化を可能とする動作切替制御（スリープモード制御）を行うことができ、可能な限りスリープモードでの運用を行い、消費電流の低下、効率の改善を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の各ＰＡの動作状態の遷移図である。
【図３】図１の制御器５によるスリープモード切替動作のフローチャートである。
【図４】従来装置における各ＰＡの動作状態の遷移図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ　パワーアンプユニット（増幅器）、２　入力レベル検出器、３　分配器、４ａ，４ｂ　スイッチ、５　制御器（制御手段）、６　合成器。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an amplifying device applied as a common amplifier for a wireless base station such as a mobile phone.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an amplifying apparatus that is applied as a common amplifier for a radio base station is operated by connecting two or more amplifiers: a power amplifier unit (hereinafter, referred to as PA) in parallel in order to achieve high output. there were. In the method of connecting two PAs in parallel, since each PA unit is always operating, it is possible for each PA to operate efficiently in a high-power, high-output state, but the traffic is low and the Since two PAs operate even in a low output state that can be handled by one PA, each PA deviates from an optimum operating point of efficiency and consumes a large amount of current.
[0003]
Also, in the PDC system, the transmission power increases according to the traffic, and in the cdma system, the level difference between a plurality of spread modulated waves and one demodulated signal wave depends on the size of the area. When the traffic is small, it is possible to secure each base station area even if the output of the PA is small.
[0004]
In order to reduce the current consumption and improve the efficiency in a low traffic state, the input level of the PA is monitored, and as shown in FIG. 4, when the monitored input level exceeds a certain switching threshold value, Is a method of switching the PA.
[0005]
Also, for example, as a known example, a device in which a plurality of PAs are provided in parallel is described in Patent Document. This does not disclose an adjustment method according to traffic (for example, see Patent Document).
[0006]
[Patent Document]
JP-A-11-9753 (page 2-3, FIG. 9)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional switching method, as shown in FIG. 4, when the input level fluctuates frequently near the switching threshold level, the ON / OFF of the PA and the switching of the relay frequently occur, so that the operation is not performed. This leads to stabilization and a reduction in the life of the device. Further, when these functions are performed using hardware, it is necessary to change the constants of each circuit in order to set an optimum threshold value according to the traffic of each base station, which requires a great deal of trouble.
[0008]
The present invention has been made in view of the above points, and provides an amplifying apparatus capable of performing operation switching control (sleep mode control) that enables high efficiency when a plurality of PAs are connected. With the goal.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an amplification device according to the present invention includes an input level detector for detecting an input level, a plurality of amplifiers provided in parallel, and an input level detected by the input level detector. Control means for switching the plurality of amplifiers to a combined state or a non-combined state in response to the request. With this configuration, when a plurality of amplifiers are connected, it is possible to perform operation switching control (sleep mode control) that enables high efficiency, operate in the sleep mode as much as possible, and reduce current consumption. , Allowing for improved efficiency.
[0010]
The control means includes a built-in timer, a plurality of input level thresholds for judging a traffic amount, and a timer threshold or a non-continuous input level duration for operating the amplifier in a non-combined state. A timer threshold for the duration of the input level for releasing from the combined state is set, and the plurality of amplifiers are switched to the combined state or the non-combined state based on the plurality of level thresholds and the timer threshold. It is. With this configuration, it is possible to set optimal sleeve mode control in accordance with the usage status of each amplifier (traffic status of each base station).
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an amplification device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the amplification device according to the embodiment of the present invention includes two PAs 1a and 1b, a level detector 2 for detecting an input level, and a distribution for distributing an input to the two PAs 1a and 1b. A switch 3, switches 4a and 4b for switching the output of each PA, a controller 5 for switching the operating state of each PA 1a and 1b, and turning on and off the switches 4a and 4b, and a combiner 6. .
[0012]
The controller 5 is controlled by software using an MPU or the like. Each of the PAs 1a and 1b switches between an operating state and a non-operating state according to a control signal from the controller 5. Each of the switches 4a and 4b is also switched on / off by a control signal from the controller 5. The controller 5 has a built-in timer, and controls the operation of each of the PAs 1a and 1b and the on / off of the switches 4a and 4b based on the level threshold of the input level detected by the input level detector 2 and the timer threshold. Make it possible.
[0013]
For example, in a normal state, the present amplifying apparatus detects the input level with the level detector 2, the controller 5 monitors the detected value, and combines the two PAs 1a and 1b according to the input level. Automatically switches between sleep mode off) and non-combined state (sleep mode on). Table 1 shows threshold values of the switching control. As shown in Table 1, an input level and a timer are used as thresholds. As input level thresholds, an input level LV1 for determining that traffic is small, an input level LV2 for determining that traffic is increasing, and a traffic level The input level LV3, which is large and forcibly turns off the sleep mode, is set. The timer value T1 for switching the PA to the sleep mode on and the timer value T2 for switching the sleep mode off are set as the timer threshold.
[0014]
[Table 1]

[0015]
FIG. 2 shows, as a transition diagram of the operation state of each PA, a sleep mode switching state of each PA based on an input level and a timer value. FIG. 3 shows a flowchart of the sleep mode switching operation by the controller 5. The operation will be described with reference to these drawings. First, it is assumed that PAs 1a and 1b are in a two-composite state (step S1). At this time, when the input level IN-LVL detected by the input level detector 2 falls below LV1, it is determined that the traffic has decreased, and the timer T starts operating (steps S2 and S3). When the input level IN-LVL exceeds LV2, this timer is reset assuming that the traffic is still in a high state (step S5).
[0016]
On the other hand, if the timer exceeds the timer value T1 in a state where the input level IN-LVL is lower than LV2, it is determined that the traffic is still low and the mode is shifted to the sleep mode (steps S6 and S7). When the sleep mode is set, the controller 5 sends a signal to the PA to set one of the PAs 1a or 1b in a standby state. Thereafter, a signal is sent to the output switch 4a or 4b to turn off the switch, and the operation is performed by only one PA (non-synthesis state).
[0017]
After the step S7, when operating in the sleep mode (single unit), the process returns to the step S2. After the step S8, in the step S9, if the input level IN-LVL exceeds the LV2, the traffic increases. It is determined, and in step S10, the timer operation is started. When the input level IN-LVL falls below LV1, the timer is reset assuming that the traffic is still in a low state (steps S11 and S12).
[0018]
On the other hand, when the state where the input level IN-LVL exceeds LV1 continues and the timer exceeds the timer value T2, it is determined that the traffic is still high and the sleep mode is released (steps S11 → S13, S14). . At this time, the controller 5 first sends a signal to the switch to turn on the switch. Thereafter, by sending a signal to the PA, the PA shifts from the standby state to the operating state, and the PAs 1a and 1b operate in the two combined state.
[0019]
Further, after the step S7, when operating in the sleep mode (single), the process returns to the step S2, and in the step S8, when the input level IN-LVL exceeds the LV3, the sleep mode is immediately released, and (Step S15).
[0020]
Therefore, according to the above-described embodiment, by controlling the operation of the PA as described above, in a state where the input level is low, the operation is performed by one PA as much as possible, thereby reducing the current consumption and improving the efficiency. Is possible.
[0021]
In this control, the timer time for turning on the sleep mode and the timer time for turning off the sleep mode are different (they may be the same). Sleep mode control becomes possible.
[0022]
In addition, since the sleep mode is controlled using software according to a flowchart as shown in FIG. 3, each threshold can be easily set arbitrarily, and can be adjusted according to the traffic of each wireless base station and the magnitude of change. In addition, optimal sleep mode control can be performed. Furthermore, since the input level / timer threshold value for operating the PA in the combined state and the input level / timer threshold value for operating the PA alone are different, stable operation compared to the conventional control method is achieved. And the reliability of the equipment can be maintained.
[0023]
Furthermore, in these controls, even when the number of synthesized PAs increases, the sleep mode control can be performed with an arbitrary number of synthesized images by increasing the threshold of the input level timer according to the number of synthesized images. By changing the number of operating PAs in response, the effects of increasing efficiency and decreasing current consumption can be obtained.
[0024]
Further, since the control is performed by software with the same hardware, productivity is not sacrificed, the setting and change of the sleeve mode control value become easy, and the usage status of each PA (traffic status of each base station) ), It is possible to set the optimal sleeve mode control. Further, since the threshold for operating the PA in the combined state and the threshold for operating the PA in a separate state are different, the stability of the device is higher than that of the conventional control method.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when a plurality of amplifiers are connected to each other, the efficiency is improved by switching between a combined state and a non-combined state according to the input level (traffic). The operation switching control (sleep mode control) that enables the operation can be performed, the operation in the sleep mode can be performed as much as possible, and the current consumption can be reduced and the efficiency can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an amplifying device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a transition diagram of an operation state of each PA in FIG. 1;
FIG. 3 is a flowchart of a sleep mode switching operation by a controller 5 of FIG. 1;
FIG. 4 is a transition diagram of an operation state of each PA in the conventional device.
[Explanation of symbols]
1a, 1b power amplifier unit (amplifier), 2 input level detector, 3 distributor, 4a, 4b switch, 5 controller (control means), 6 synthesizer.

Claims

An input level detector for detecting an input level;
A plurality of amplifiers provided in parallel,
An amplifying device comprising: control means for switching and controlling the plurality of amplifiers to a combined state or a non-combined state according to an input level detected by the input level detector.

The amplification device according to claim 1,
The control means includes a built-in timer, a plurality of input level thresholds for judging a traffic amount, and a timer threshold or a non-synthesis state for a duration of the input level for operating the amplifier in a non-synthesis state. A timer threshold value for the duration of the input level for canceling the input level is set, and the plurality of amplifiers are switched to a combined state or a non-combined state based on the plurality of level threshold values and the timer threshold value. Amplifying device.