JP2009118066A - 無線送信システム、無線送信機及び電力供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型かつ電源利用効率が高い低歪率の無線送信システム、無線送信機および電力
供給方法を提供する。
【解決手段】無線送信機ＲＴの電源部１を、定格最大出力以下に想定された最大動作出力
が確保出来る電源容量に留める一方、ＰＡ２のみに電力を供給する補助電源入力部１１を
設ける。外部の補助電源を補助電源入力部１１に入力する事により最大定格出力確認もし
くは、運用最大動作出力以上の送信動作を行い出力に対応する歪みを測定してプリディス
トーションデータを取得、記憶しておき、通常は補助電源を用いることなく、記憶したプ
リディストーションデータを参照して小型、小容量の電源部１のみで無線送信機ＲＴの運
用を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、低歪率の無線送信システム、無線送信機及び電力供給方法に関する。

近年、ＣＤＭＡやＯＦＤＭの様に多数のキャリヤを使用した無線変調通信方式が採用さ
れているが、不要なスプリアスを抑え、また受信機で所要のＣＮを得る為に無線送信電波
は送信電力が直線性の良い事が必要であり、低歪率の無線送信機が用いられる。直線性を
良くするには、電源電圧を高く取ることにより送信電波の振幅が大きくなった時にピーク
がクリップされないようにする。

通常は最大電力で動作する時間は限られており、大半の時間は、低出力で動作する為、
電源利用効率が悪い。この効率改善を図る為、送信出力波形を観察し、ピーク出力が有る
想定値を超えた場合に電源電圧が高い電源を利用し、残りの期間は小規模の電源回路で運
用する方法がある（例えば、特許文献１。）。

しかし、この方法では、電力的な効率は改善されるが、予備電源を準備してスタンバイ
させるか、最大出力に必要な大容量電源を備えて置かねばならずスペース的節約は出来な
い問題が有った。

加えて、低歪率の送信機の出力段である電力増幅器（ＰＡ）は、調整や動作試験を行う
為に動作最大出力以上の試験出力で動作させる場合に備え、例えば正常動作時の２倍以上
の出力に対しても歪みが生じない大容量電源を備える為、電源利用効率やスペースファク
タの悪い電源を内蔵しなければならない問題があった。
特開２００７−１５０８７２号公報 （第１８頁、第１図）

従来の低歪率無線送信機は、リニアリティを良くする為、更には調整試験の為の大出力
時必要な容量を供給する電源が必要なため、通常動作時には不要な電源容量の電源を備え
なければならず、電源利用効率及びスペースファクタの悪い電源を内蔵しなければならな
い問題が有った。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、小型かつ電源利用効率が高い低
歪率の無線送信システム、無線送信機および電力供給方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の無線送信機は、前段から入力されるマルチキャリ
ヤ信号を増幅して送信する無線送信機において、所定の歪率の送信電波信号として増幅し
て送信する電力増幅器と、前記電力増幅器が前記所定の歪率以下で動作する最大定格出力
未満の動作最大出力時に必要な第１の電力を前記電力増幅器のみに供給する系統を備える
電源部と、前記第１の電力を補うための補助電源を外部から前記系統のみに接続する補助
電源入力手段とを具備することを特徴とする。

また本発明の無線送信システムは、それぞれのセクター毎にマルチキャリヤ信号を増幅
して送信する複数の無線送信機からなる無線送信システムにおいて、前記各無線送信機は
所定の歪率の送信電波信号として増幅して送信する電力増幅器と、前記電力増幅器が前記
所定の歪率以下で動作する最大定格出力未満の所定の動作出力時に必要な第１の電力を前
記電力増幅器のみに供給する系統を備える電源部と、前記第１の電力に追加して供給する
為の補助電源を外部から前記系統のみに接続する補助電源入力手段とを具備し、前記各無
線送信機の補助電源入力手段は、前記各無線送信機に共通な前記補助電源へ接続されるこ
とを特徴とする。

更にまた本発明の無線送信機の電力供給方法は、電力増幅器と、電源と、補助電源入力
手段とを備え、前段から入力されるマルチキャリヤ信号を増幅して送信する無線送信機の
電力供給方法において、前記電源は、前記電力増幅器が前記所定の歪率以下で動作する最
大定格出力未満の動作最大出力時に必要な第１の電力を前記電力増幅器のみに供給し、前
記補助電源入力手段は、前記電力増幅器が前記動作最大出力以上の出力で送信する場合に
、外部から前記第１の電力に追加する電力を供給する補助電源を前記電源のみに接続して
供給し、前記電力増幅器は、前記供給される所定の歪率で前記送信することを特徴とする
。

本発明によれば、小型かつ電源利用効率が高い低歪率の無線送信システム、無線送信機
および電力供給方法を提供することが出来る。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明の実施例１に係わる無線送信機ＴＲの動作を説明する機能ブロック図で
ある。
図１において、本発明の実施例１に係わる無線送信機ＴＲは、電源部１、補助電源入力
部１１、ＰＡ（電力増幅器）２、フィードバック回路３、信号処理部４、ハイブリッドＨ
を備えている。

この様な構成は、例えば、携帯電話基地局に中継同地を介して接続される子局の下り回
線の無線送信機が代表的である。

電源部１は、例えば、主系統の電源として入力されるＡＣ１００Ｖの電源入力から変換
生成した各種出力電源を上記構成に供給する。供給される出力は、大振幅電圧で動作する
ＰＡ２のみに供給する、電力増幅（ＰＡ）系統の、例えば、５０ＶのＤＣ出力Ｖ２と、Ｐ
Ａ系統とは別の電圧で信号処理が行われるフィードバック回路３と信号処理部４構成等と
に電力を供給する、例えば、±１５Ｖ、及び５Ｖ等の出力電圧の信号処理系統であるＶ１
との２系統の電源出力を備えている。

信号処理部４は、ＰＡ２から送信される電波の歪みを補償する歪補償部４１、送信電波
、例えば、携帯電話基地局から携帯電話端末へ送信する下り回線の通信信号を周波数変換
する周波数変換部４２、信号処理部４始め無線送信機の動作を監視制御する監視制御部４
３とを備えている。

なお、入力される信号は、歪補償部４１でプリディストーション処理をされてから周波
数変換部４２を経てＰＡ２へ供給されるか、又はその逆の順序で周波数変換処理された後
、プリディストーションを行いＰＡ２へ供給される。

歪補償部４１は、低歪の送信電波を送信する為の補償回路で、入力される信号にプリデ
ィストーションを施す回路、またハイブリッドＨから送信電波の一部を取り出して信号処
理部４へフィードバックするフィードバック回路３からの出力により予め入力信号に対し
て歪み補償を行う。プリディストーション方式、回路は、振幅、位相特性など所要の送信
機特性に応じて各種の歪み補償を行う各種の方法、回路があるがその詳細についてはここ
では、説明を省略する。

ＰＡ２は、低歪み特性を要求される為、Ａクラス動作、信号処理部４で積極的にプリデ
ィストーションを施すことにより、Ｂ級動作をするものなど各種が適宜採用される。従来
は、運用中の所要の低歪率を確保する為の調整には、最大運用（動作）出力よりも大きい
出力のＰＡをしている。

例えば、最大動作出力を２０Ｗで運用する送信機であっても、最大定格出力が４０Ｗの
送信機を出力２０Ｗで所要の低歪率にする為の調整や、試験を行う為、従来は、４０Ｗ出
力に必要な容量の電源装置を無線送信機に組み込んでいることから電源の仕様効率は低く
なり、また回路規模が大きくなっていた。

移動体通信では、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）通信方
式が多用されるが、電波（キャリヤ）の送信は、連続送信ではなく最大でも５０％の間歇
的送信になるので電源利用率は、さらに低くなる。

本実施例では、最大定格の無歪み（許容歪）最大出力、例えば、４０Ｗが送信可能なＰ
Ａを、運用上限の、例えば、最大定格の１／２にあたる２０Ｗでの動作を運用最大出力条
件として送信機に組込み、電源部１もその２０Ｗ出力に必要な電源容量の小型にすると共
に、４０Ｗ出力動作の場合のみ外部からの予備電力を入力する補助電源入力部１１を備え
て、２０Ｗ出力までの所要の基準の低歪率の無線送信機を構成している。

例えば、ＯＦＤＭによる送信信号に対する歪率の基準として、ＲＣＥ（Ｒｅｌａｔｉｖ
ｅ Ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ Ｅｒｒｏｒ）が−２５ｄＢよりも良い等が挙げられる
。

前述の通り、ＰＡ２には、電源部２から他の回路と独立してＶ２の電源が不要電圧印加
を避ける為のダイオードＤ１を介して供給される。そして、調整時には、ＰＡ２に予帯電
源入力部１１に接続された外部の補助電源から、このＶ２と並列入力してダイオードＤ２
を介して電力が入力される。

引用の特許文献の方法では、振幅歪特性を確保出来るよう大出力時には電源電圧を高く
する電源に切替られるが、本実施例では補助電源入力部１１を介して接続される補助電源
は、Ｖ２と同じ電圧に揃えられて並列接続されるもので、ＰＡ２から見れば電源容量が大
きくなる。また、歪補償部４１は、送信電波の出力をフィードバック回路３により監視し
、出力レベルから発生する歪みを補正するプリディストーションを施して、振幅および遅
延（位相）歪みの補正を行っている。

即ち、プリディストーションは、予め、補助電源入力部１１を介して補助電源を接続し
てハイブリッドＨとフィードバック回路３を介して最大定格出力（ここでは、４０Ｗ）ま
での送信電波の出力レベルに対する歪みの関係を測定する。そして出力レベルに対して歪
みを補正する振幅、位相の補償データを歪補償部４１の内部の記憶手段に例えばテーブル
にして書き込み記憶しておく。そして、歪補償部４１は、運用時にフィードバック回路３
からの出力レベルと上記のテーブルを照合して、所要の歪率になるよう歪み補正信号を入
力信号に加算して最大定格出力までの歪補正を行う。

図２は、無線送信機が補助電源を使用する場合の接続系統図である。
図２（ａ）は、無線送信機ＴＲが、送信所に設置される場合の接続系統図である。無線
送信機ＴＲは、電源コネクタＣＮの端子「Ｐ」と、「Ｇ」とを介してパレットＱに置かれ
る主系統供給部ＰＭからＡＣ１００Ｖの一時電源が入力される。そして、図１に示される
ＰＡ２に供給される電力は、同じく電源部１で生成される５０Ｖの電源で、付加容量は、
無線送信機２０Ｗ送信時までが必要十分となっている。

図２（ｂ）は、無線送信機用のテストベンチのパレットｑｔで動作する場合である。こ
の場合、補助電源ｐｓがテストベンチのパレットｑｔに設けられ、その補助電源ｐｓから
の５０Ｖ出力が電源コネクタＣＮの端子「Ｘ」、および補助電源入力部１１を介して無線
送信機ＴＲのＰＡ２に供給される。

そして、補助電源ｐｓを接続することにより、最大定格４０Ｗまでの必要な歪み補正デ
ータを取得し、所要の歪み率以下になるよう調整測定を行って歪み補償をする。送信所に
設置される運用時には、２０Ｗ迄の電源容量で運用しても所定の低歪率で無線送信機は電
波を送信することが可能になる。

なお、補助電源を接続した場合としない場合との両条件で出力（ここでは、２０Ｗ）対
歪み特性を動作最大出力の２０Ｗまで測定し、テーブルに記憶し、両条件での補償量を記
憶しておけば、このプリディストーションは、補助電源を用いない場合の電源容量変化に
対しても有効であるので、更に電源部１の容量の余裕を小さくし無線送信機の小型化、電
源利用効率の改善に更に有効となる。

また、電源容量パラメータにして、送信出力と歪み特性との関係を測定し、使用する電
源の容量に対応するプリディストーションのデータをテーブル化しておき、使用する電源
容量に応じてプリディストーションするとより正確な低歪み動作が可能になる。

図３は、図１に示される実施例１の変形例である。
図３において、補助電源入力部１１にリレーＫと電源センサ１２が付加されている他は
図１と構成は同様である。ノーマルオープンのＳ１とノーマルクローズの接点Ｓ２との２
つの接点を有し、補助電源入力部１１にＰＡ２に供給される電圧で駆動動作するリレーＫ
を挿入する。

そして、外部から補助電源（電力）が印加された時、ＰＡ２にリレーＫのノーマルオー
プンだった接点Ｓ１がクローズして予備電力が供給される。また、ノーマルクローズ接点
Ｓ２は、補助電源が印加されると開放され、ダイオードＤ１が挿入され逆流防止が行われ
る。

つまり、通常時は、ＰＡ２に供給される電源はノーマルクローズ接点Ｓ２によってダイ
オードＤ１がシャントされるので図１に示される実施例１に比べて電源効率が改善される
。

電源センサ１２は、補助電源から電圧が印加されると、「補助電源ＩＮ」を信号処理部
４の監視制御部４３に通知する。補助電源が供給される場合は、通常の運用モードではな
く試験調整モードなので、監視制御部４３は、調整モードであることを示すモニタ信号を
更に外部に出力し、また調整モードに必要な内部制御を行う。

また、上記説明では、リレーＫが接続された補助電源により動作する例を説明したが、
補助電源以外の電源を駆動電源とし、電源センサ１２で補助電源が接続された事を検出し
た場合に監視制御部４３がその駆動電源でリレ−Ｋが動作するように制御しても良い。

この様に、補助電源の入力を電源コネクタの入力端子で専用に設け、電圧の有無を検出
判定することにより無線送信機ＴＲが運用モードか、調整モードかを自動判定できる。こ
の場合でも、図２のテストベンチのパレットｑｔに無線送信機ＲＴを装着して調整、測定
を行うことは同様に可能である。

図４は、本発明の実施例２に係わる無線送信システムの電源接続系統図、図５は、本発
明の実施例２に係わる無線送信機ＴＲの動作を説明する機能ブロック図ある。
図４において、移動体通信に用いる無線送信機ＴＲがＴＤＤで通信する場合で、無線送
信機ＴＲが複数（ここでは、３台）組み合わされて１つのマルチセクター無線局を構成し
ている。各無線送信機ＴＲは、主系統供給部ＰＭからＡＣ１００Ｖ電源を入力して内部で
使用する電源を生成している。また、無線送信機３台が共通に使用する補助電源がｐｓが
、主系統供給部ＰＭから供給されるＡＣ１００Ｖ電源からＤＣ５０Ｖの補助電力を生成し
、補助電力は、無線送信機ＴＲの電源コネクタＣＮの端子Ｘに入力されている。

図５において、各無線送信機ＴＲは、監視制御部４３からリレーＫへ駆動信号が入力さ
れる。監視制御部４３は、送信する信号の送信効率を監視し、所定の送信効率を超えた場
合にリレーＫを駆動させ、ＰＡ２に補助電源入力部１１から補助電力を供給する。

送信効率の測定方法は、例えば、フィードバック回路３で、送信するキャリヤの包絡線
を検波して直流レベルに変換する。この包絡線を検波整流した直流レベルは、送信時間に
比例しているので、ＴＤＤの最大送信効率の５０％送信時を基準とした直流レベルと現在
値とを監視して比較する。そして、例えば、仮に５０％時の直流レベルが４Ｖに対して、
５０％の更に４０％の１．６Ｖ以上になった場合、フィードバック回路３は、アラームを
監視制御部４３に通知する。

また、別の方法として、監視制御部４３自身がＴＤＤ送信の制御を行っているのでキャ
リヤの送信タイミングを内部タイマを参照して計測することにより、送信効率を得ること
が出来る。以上の点以外は図３に示される無線送信機の構成と動作と同様である。

さて、ＴＤＤ通信の場合、最大でも５０％の送信占有時間（送信効率）であり、実際に
は更に低い送信時間である。また、３台の送信機が同時に運用最大出力で運用される確立
は際めて低く、それぞれの無線送信機の運用時の平均送信効率が１／４〜１／２と想定す
る。即ち、運用最大出力は効率５０％時の２０Ｗであるので、実際には１２．５％〜２５
％の５Ｗから１０Ｗの出力で運用されているとする。

そこで各無線送信機ＴＲに組み込まれる電源部１のそれぞれの電源容量を更に下げ、例
えば、１０Ｗ運用時に必要な容量まで小さくする。一方、補助電源ｐｓは出力容量として
２０Ｗを有するものとする。

そして、例えば、１台の無線送信機ＲＴの監視制御部４３が送信効率が２０％を超えた
ことを検出した場合、そのリレーＫを駆動させると、補助電源ｐｓから補助電力が供給さ
れる。

図６は、本発明の実施例３を示す無線送信機ＴＲの電源接続系統図、図７は、本発明の
実施例３に係わる無線送信機ＴＲの動作を説明する機能ブロック図である。
図６において、図４同様、移動体通信に用いる無線送信機ＴＲがＴＤＤで通信する場合
で、無線送信機ＴＲが複数（ここでは、３台）組み合わされて１つのマルチセクター無線
局を構成している。各無線送信機ＴＲは、主系統供給部ＰＭからＡＣ１００Ｖ電源を入力
して内部で使用する電源を生成している。図４との相違は、無線送信機３台の電源コネク
タＣＮの端子Ｘが共通接続され、相互に接続される一方、補助電源ｐｓが省略されている
点以外は同じである。

図７において、各無線送信機ＴＲは、電源部１のＤＣ５０Ｖの電源Ｖ２の出力が、リレ
ーＫの接点Ｓ２の手前から電源コネクタＣＮの補助電源入力端子「Ｘ」に接続されている
以外は、図５と同じである。

実施例３では、１台の無線送信機ＲＴの送信効率が上がった場合、残りの２台の低い送
信効率で運用されている無線送信機の電源部の余裕分を利用する。この方法では、実施例
２に比べて補助電源が無いのでシステムとして装置規模の削減効果が大きい。

本発明は、上記実施例に限られることなく上記主旨を逸脱しない範囲で、構成、処理手
順を組み合わせることが可能である。

一例として、先述の如く、補助電源を使用する場合しない場合、もしくは電源容量をパ
ラメータにしたプリディストーションデータを取得し、信号処理部４の内部メモリにテー
ブルにして記憶する。そして、上記実施例２及び３の様に補助電源を使用する場合としな
い場合を、監視制御部４３が判断し、その結果に応じてテーブルを参照してプリディスト
ーションを行えば、容量に余裕が少ない電源を用いても低歪み特性が確保出来るので、電
源の小型化が図れる。

以上説明した如く、本発明の実施例によれば、小型かつ電源利用効率が高い低歪率無線
送信システム、無線送信機、およびその電源給電方法が提供できる。

本発明の実施例１に係わる無線送信機の動作を説明する機能ブロック図。 無線送信機が補助電源を使用する場合の電源接続系統図。 図１に示される実施例１の無線送信機の変形例。 本発明の実施例２に係わる無線送信システムの電源接続系統図。 本発明の実施例２に係わる無線送信機ＴＲの動作を説明する機能ブロック図。 本発明の実施例３に係わる無線送信システムの電源接続系統図。 本発明の実施例３に係わる無線送信機ＴＲの動作を説明する機能ブロック図。

符号の説明

１ 電源部
１１ 補助電源入力部
１２ 電源センサ
２ ＰＡ（電力増幅器）
３ フィードバック回路
４ 信号処理部
４１ 歪補償部
４２ 周波数変換部
４３ 監視制御部
ＴＲ 無線送信機
Ｋ リレー
ＰＭ 主系統供給部
ｐｓ 補助電源
ＣＮ 電源コネクタ
Ｈ ハイブリッド

Claims (8)

1. 前段から入力されるマルチキャリヤ信号を増幅して送信する無線送信機において、
   所定の歪率の送信電波信号として増幅して送信する電力増幅器と、
   前記電力増幅器が前記所定の歪率以下で動作する最大定格出力未満の動作最大出力時に必
   要な第１の電力を前記電力増幅器のみに供給する系統を備える電源部と、
   前記第１の電力を補うための補助電源を外部から前記系統のみに接続する補助電源入力手
   段とを
   具備することを特徴とする無線送信機。
2. 前記無線送信機は、ＴＤＤ通信方式で前記マルチキャリヤ信号を増幅して送信する
   事を特徴とする請求項１記載の無線送信機。
3. 前記補助電源入力手段は、
   前記無線送信機の運用時には外部接続されず、試験調整時のみ接続される接続端子を備え
   る
   ことを特徴とする請求項２記載の無線送信機。
4. 前記補助電源入力手段は、前記電源部と前記接続端子との間に補助電源接続検出手段と
   スイッチ手段とを備え、
   前記補助電源接続検出手段が前記接続端子に外部の補助電源が接続されたことを検出した
   場合に、前記スイッチ手段をＯＮにして外部の補助電源から補助電力を入力することを特
   徴とする
   請求項３記載の無線送信機。
5. それぞれのセクター毎にマルチキャリヤ信号を増幅して送信する複数の無線送信機から
   なる無線送信システムにおいて、
   前記各無線送信機は
   所定の歪率の送信電波信号として増幅して送信する電力増幅器と、
   前記電力増幅器が前記所定の歪率以下で動作する最大定格出力未満の所定の動作出力時に
   必要な第１の電力を前記電力増幅器のみに供給する系統を備える電源部と、
   前記第１の電力に追加して供給する為の補助電源を外部から前記系統のみに接続する補助
   電源入力手段とを具備し、
   前記各無線送信機の補助電源入力手段は、前記各無線送信機に共通な前記補助電源へ接続
   される
   ことを特徴とする無線送信システム。
6. それぞれのセクター毎にマルチキャリヤ信号を増幅して送信する複数の無線送信機から
   なる無線送信システムにおいて、
   前記各無線送信機は
   所定の歪率の送信電波信号として増幅して送信する電力増幅器と、
   前記電力増幅器が前記所定の歪率以下で動作する最大定格出力未満の所定の動作出力時に
   必要な第１の電力を前記電力増幅器のみに供給する系統を備える電源と、
   前記電力増幅器が前記所定の動作出力以上の送信電波を送信可能にするため、前記第１の
   電力に追加して供給する為の補助電源を外部から前記系統のみに接続する補助電源入力手
   段とを具備し、
   第１の前記無線送信機の補助電源入力手段は、第２の前記無線送信機の電源へ接続され、
   第２の前記無線送信機の補助電源入力手段は、第１の前記無線送信機の電源へ接続される
   ことを特徴とする無線送信システム。
7. 各前記無線送信機は、前記各セクター毎にＴＤＤ通信方式で前記マルチキャリヤ信号を
   増幅して送信する
   事を特徴とする請求項５又は６に記載の無線送信システム。
8. 電力増幅器と、電源と、補助電源入力手段とを備え、
   前段から入力されるマルチキャリヤ信号を増幅して送信する無線送信機の電力供給方法に
   おいて、
   前記電源は、前記電力増幅器が所定の歪率以下で動作する最大定格出力未満の動作最大出
   力時に必要な第１の電力を前記電力増幅器のみに供給し、
   前記補助電源入力手段は、前記電力増幅器が前記動作最大出力以上の出力で送信する場合
   に、外部から前記第１の電力に追加する電力を供給する補助電源を前記電源のみに接続し
   て供給し、
   前記電力増幅器は、前記所定の歪率で送信する
   ことを特徴とする無線送信機の電力供給方法。

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