JP2012516579A - 送信装置 - Google Patents

Abstract

入力（３ａ）及び出力（３ｂ）を有する電力増幅器（３）と、電力増幅器は、その入力（３ａ）において入力される信号を増幅し及び増幅された信号をその出力（３ｂ）においてオンワードの送信のために出力するように構成されることと、電力増幅器（３）は、入力信号を最大電力まで増幅可能であることと；増幅されるべき信号を電力増幅器（３）の入力（３ａ）へ使用中にそれぞれ提供するように構成される複数の信号生成サブシステム（２）と；各サブシステムの信号の増幅のために各サブシステム（２）に最大電力の一部を割り当てるように構成される電力制御回路（４）と；各サブシステム（２）は、当該サブシステム（２）により要求される電力を示す電力需要を電力制御回路（４）に供給するように構成されることと、電力制御回路（４）は、需要に基づいて各サブシステム分の割り当てを変化させるように構成されることと、を含む、無線基地局などの送信装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、無線アクセスネットワークのための無線基地局において使用され得るような、送信装置に関する。

マルチスタンダード無線（ＭＳＲ：Multi-standard Radio）電力増幅器又はマルチキャリア電力増幅器（ＭＣＰＡ：Multiple Carrier Power Amplifier）を提供するために、無線基地局（ＲＢＳ：radio base station）において無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ：radio access network）の複数の異なるスタンダードのための単一の電力増幅器を提供することが知られている。異なるＲＡＮ間での電力の割り当てはこれまで、ＲＡＮごとの電力増幅器の最大電力の一定の割合であった。

しかしながら、これは、電力増幅器の最適な使用を表現するものではない。増幅器はＲＢＳの高価な部分であり、過剰な規模となることは経済面で妥当でない。送信される電力の量は、送信機によりサービスされるセルのキャパシティに直接的に変換されることができる。電力増幅器から利用可能な最大電力をより効率的に使用することで、サービス可能なセルのサイズは増大するであろう。

本発明の第１の態様によれば：
入力及び出力を有する電力増幅器と、
電力増幅器は、その入力において入力される信号を増幅し及び増幅された信号をその出力においてオンワードの送信のために出力するように構成されることと、
電力増幅器は、入力信号を最大電力まで増幅可能であることと；
増幅されるべき信号を電力増幅器の入力へ使用中にそれぞれ提供するように構成される複数の信号生成サブシステムと；
各サブシステムの信号の増幅のために各サブシステムに最大電力の一部を割り当てるように構成される電力制御回路と；
各サブシステムは、当該サブシステムにより要求される電力を示す電力需要を電力制御回路に供給するように構成されることと、
電力制御回路は、需要に基づいて各サブシステム分の割り当てを変化させるように構成されることと、
を含む送信装置が提供される。

しがたってこれは、これまで各サブシステムに最大電力の一定の割合が供給される状況において達成可能であったものより効率的な、電力増幅器から利用可能な電力の使用を表現するものである。発明者らは、使用中に各サブシステムに割り当てられる電力を変化させることが可能であることに気付いた。

サブシステムの信号はそれぞれ異なるベースバンド（即ち、各信号がその上を伝送される周波数のセット）を有してもよい。したがってこの装置は、マルチキャリア電力増幅器（ＭＣＰＡ）を実装することになる。あるいは、サブシステムは、少なくとも２つの異なる無線アクセスネットワークが実装されるように、複数の無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）の１つをそれぞれ実装してもよい。無線アクセスネットワークは、ＧＳＭ（Global System for Mobile communications）、ＷＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）及びＬＴＥ（Long Term Evolution、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ：Third Generation Partnership Project）により生成される）の少なくとも２つを含んでよい。よって、マルチスタンダード無線（ＭＳＲ）装置を定義することができる。

電力制御回路は、各サブシステムに最小電力を割り当てるように構成されてもよい。よって、ベースレベルの電力が保証される。

各サブシステムは、各サブシステムが使用中に提示する需要が、それぞれが当該サブシステムの信号において信号のサブセットを送るのに必要とされる電力を示す少なくとも２つの部分を含むように構成されてもよい。電力制御回路は、サブシステムのそれぞれからの部分の１つをその他の部分よりも優先するように構成されてもよい。これは、最も重要な信号がより重要度の低い信号に優先してサブシステムの全てから送信されることを可能にする。

したがって、サブシステムのそれぞれは、その需要の第１の部分が、その信号において必要とされる任意の制御シグナリングを送信するのに必要とされる電力の表示、及びその信号における任意の回線交換トラフィック（例えば音声トラフィック）の少なくとも１つを含むように構成されてもよい。制御シグナリングは重要である。というのは、制御シグナリングは、残りのデータが送信され、接続がセットアップされ、ノードが個々のネットワークに参加し又はネットワークから退出するなどを可能にするものだからである。回線交換データは、高度の接続の継続性を必要とし、そのためやはり重要である。したがって、電力制御回路は、各サブシステムの第１の部分を優先するように構成されてもよい。

また、サブシステムのそれぞれの需要は、その信号においてパケット交換データを送信するのに必要とされる電力の表示を含む第２の部分も含んでもよい。パケット交換データは回線交換データよりも通信の途絶に対して耐性があり、そのため、電力制御回路は、第２の部分における電力需要よりも第１の部分において示される電力需要を優先するように構成されてもよい。

したがって電力制御回路は、サブシステムごとに電力制御回路が優先する部分によって示される電力を完全に割り当て、最大電力の残りをその他の部分に基づいて割り当てようとするように構成されてもよい。しかしながら、電力制御回路が優先する部分によって示される全ての電力の合計が最大電力より大きい場合、電力制御回路は、各サブシステムに「最大電力超過」表示を送るように構成されてもよい。また電力制御回路は、電力制御回路が優先する部分において、サブシステムごとの所定の限度より大きい電力を示すサブシステムにも、「最大電力超過（“maximum power exceeded”）」表示を送るように構成されてもよい。そのような「最大電力超過」メッセージに応答して、各サブシステムは、その部分が指し示すトラフィックによって必要とされる電力の量を低減するために、その信号におけるトラフィックに輻輳制御を適用するように構成されてもよい。

各サブシステムは、パケット交換データに関連する部分において、そのサブシステムに対する異なる優先度のトラフィックのためのランク付けされた需要のセットを示すように構成されてもよい。例えば、ある部分が、高い優先度のトラフィック、中程度の優先度のトラフィック、及び低い優先度のトラフィックのために提供されてもよい。電力制御回路は、各サブシステムからのより高い優先度のトラフィックに電力を割り当て、最大電力に達するまで、又は電力需要の全てが満たされるまで、各優先度のトラフィックに割り当てられた後に残る残りが次に優先度の高いトラフィックに割り当てられるように構成されてもよい。

各サブシステムは、当該サブシステムが必要とする電力を、典型的には需要の各部分に従って分類される各サブシステムが送信しようとするトラフィックに基づいて推定するように構成されてもよい。一実施形態では、１つの又は各サブシステムは、使用中に、当該サブシステムによって送信されようとしているデータの待ち行列として働くように構成されたメモリの領域を含んでもよく；そのような場合、当該サブシステムは、使用中に需要を作成するために、必要とされるリンク適応や待ち行列のサイズといった例示的パラメータに基づいて、待ち行列の内容を分析し、各部分に関連するトラフィックについて、当該トラフィックを送信するのに必要とされる電力を計算するように構成されてもよい。別の実施形態では、推定される電力は、当該サブシステムからの前の電力報告周期における送信のために必要とされた電力の関数、例えば、トラフィック負荷の履歴に適応する関数とすることができる。

電力制御回路は、典型的には、サブシステムのそれぞれに、当該サブシステムに割り当てられている電力のレベルを示すように構成される。この値は、合計電力、最小電力を上回る余分な電力として与えられてもよく、需要の各部分に割り当てられる電力によって細分されていてもよい。

各サブシステムは、サブシステムにその需要において示される電力より少ない電力が割り当てられる場合には、それが送信するトラフィックを割り当てられる電力に適合するよう変更するように構成されてもよい。したがって、そのような場合、サブシステムは、ユーザを除去し、又はサブシステムのユーザの全部若しくは一部に送信される電力を低減するように構成されてもよい。一実施形態では、サブシステムは、単にその信号の全ての電力を、当該サブシステムに割り当てられていない所望の電力の割合だけ低減してもよい。そのため、例えば、サブシステムにその需要の９０％しか割り当てられなかった場合、当該サブシステムは、その信号の全てを送信するための電力を１０％だけ低減してもよい。

この装置は、需要がサブシステムによって電力制御回路に送られ、割り当てが電力制御回路によって反復して行われるように構成されてもよい。典型的には、この反復サイクルの周期は、５０ミリ秒未満に、典型的には２０ミリ秒未満になるであろう。よってこの装置は、データの増減に基づいて電力をサブシステムに効率的に割り当てることができる。

この装置は無線基地局を形成してもよい。この装置は、電力増幅器の出力に結合された送信アンテナをさらに含んでもよい。

本発明の第２の態様によれば：
電力増幅器を設けることと、
電力増幅器は、入力信号を最大電力まで増幅可能であることと；
複数の信号生成サブシステムを設けることと；
各サブシステムにおいて信号を生成することと；
電力増幅器を使用して各信号を増幅することと；
各サブシステムにおいて当該サブシステムによって必要とされる電力を示す電力需要を生成することと；
需要に基づいて各サブシステムに最大電力の一部を割り当て、その割り当てを変化させることと、
を含む、送信のために信号を増幅する方法が提供される。

しがたってこれは、これまで各サブシステムに最大電力の一定の割合が供給される状況において達成可能であったものより効率的な、電力増幅器から利用可能な電力の使用を表現するものである。発明者らは、使用中に各サブシステムに割り当てられる電力を変化させることが可能であることに気付いた。

サブシステムの信号は、それぞれ異なるベースバンド（即ち、各信号がその上で伝送される周波数のセット）を有してもよい。あるいは、サブシステムは、少なくとも２つの異なる無線アクセスネットワークが実装されるように、複数の無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）の１つをそれぞれ実装してもよい。無線アクセスネットワークは、ＧＳＭ（Global System for Mobile communications）、ＷＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）及びＬＴＥ（Long Term Evolution、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ：Third Generation Partnership Project）により生成される）の少なくとも２つを含んでもよい。

この方法は、各サブシステムに最小電力を割り当てることを含んでもよい。よって、ベースレベルの電力が保証される。

各需要は、それぞれが当該サブシステムの信号において信号のサブセットを送るのに必要とされる電力を示す、少なくとも２つの部分を含んでもよい。この方法は、サブシステムのそれぞれからの部分の１つをその他の部分より優先することを含んでもよい。これは、最も重要な信号が、より重要度の低い信号に優先してサブシステムの全てから送信されることを可能にする。

各需要の第１の部分は、サブシステムの信号において必要とされる任意の制御シグナリングを送信するのに必要とされる電力の表示、及びその信号における任意の回線交換トラフィック（例えば音声トラフィック）の少なくとも１つを含んでもよい。制御シグナリングは重要である。というのは、制御シグナリングは、残りのデータが送信され、接続がセットアップされ、ノードが個々のネットワークに参加し又はネットワークから退出するなどを可能にするものだからである。回線交換データは、高度の接続の継続性を必要とし、そのためやはり重要である。したがってこの方法は、各需要の第１の部分を優先することを含んでもよい。

また、サブシステムのそれぞれの需要は、その信号においてパケット交換データを送信するのに必要とされる電力の表示を含む第２の部分も含んでもよい。パケット交換データは回線交換データよりも通信の途絶に耐性があり、そのため、電力制御回路は、第２の部分における電力需要よりも第１の部分において示される電力需要を優先するように構成されてもよい。

したがってこの方法は、サブシステムごとに優先される部分によって示される電力を完全に割り当てようとし、最大電力の残りをその他の部分に基づいて割り当てることを含んでもよい。しかしながら、優先される部分によって示される全ての電力の合計が最大電力より大きい場合、この方法は、各サブシステムに「最大電力超過」表示を送ることを含んでもよい。またこの方法は、電力制御回路が優先する部分において、サブシステムごとの所定の限度より大きい電力を示すサブシステムに、「最大電力超過」表示を送ることも含んでもよい。そのような「最大電力超過」メッセージに応答して、各サブシステムは、その部分が指し示すトラフィックによって必要とされる電力の量を低減するために、その信号におけるトラフィックに輻輳制御を適用してもよい。

需要は、パケット交換データに関連する部分における、サブシステムに対する異なる優先度のトラフィックのためのランク付けされた需要のセットを含んでもよい。例えばある部分が、高い優先度のトラフィック、中程度の優先度のトラフィック、及び低い優先度のトラフィックのために提供されてもよい。この方法は、電力を各サブシステムからのより高い優先度のトラフィックに割り当て、最大電力に達するまで、又は電力需要の全てが満たされるまで、各優先度のトラフィックに割り当てられた後の残りが次に優先度の高いトラフィックに割り当てられることを含んでもよい。

この方法は、各サブシステムにおいて当該サブシステムが必要とする電力を、典型的には需要における各部分に従って分類される当該サブシステムが送信しようとするトラフィックに基づいて推定することを含んでもよい。一実施形態では、サブシステムの少なくとも１つは、必要とされるリンク適応や待ち行列のサイズといった例示的パラメータに基づいて、データが当該サブシステムによって送信されるための待ち行列の内容を分析し、各部分に関連するトラフィックについて、当該トラフィックを送信するのに必要とされる電力を計算してもよい。また、当該サブシステムからの送信の履歴も使用されてもよい。

この方法は、サブシステムのそれぞれに、当該サブシステムに割り当てられている電力のレベルを示すことを含んでもよい。この値は、合計電力、最小電力を上回る余分な電力として与えられてもよく、需要の各部分に割り当てられる電力によって細分されてもよい。

各サブシステムは、当該サブシステムにその需要において示される電力より少ない電力が割り当てられる場合には、それが送信するトラフィックを割り当てられる電力に適合するよう変更してもよい。したがって、そのような場合、サブシステムは、ユーザを除去し、又はサブシステムのユーザの全部若しくは一部に送信される電力を低減してもよい。一実施形態では、サブシステムは、単にその信号の全ての電力を、サブシステムに割り当てられていない所望の電力の割合だけ低減してもよい。そのため、例えば、サブシステムにその需要の９０％しか割り当てられなかった場合、サブシステムは、その信号の全てを送信するための電力を１０％だけ低減してもよい。

この方法は、需要を生成することと、電力を反復して割り当てることとを含んでもよい。典型的には、この反復サイクルの周期は、５０ミリ秒未満に、典型的には、２０ミリ秒未満になるであろう。よってこの方法は、データの増減に基づいて電力をサブシステムに効率的に割り当てることができる。

本発明の第１の実施形態による送信装置を示す概略図である。 図１の送信装置のサブシステムによって実行される基本的なアルゴリズムを示す流れ図である。 図１の送信装置の電力制御回路によって実行される基本的なアルゴリズムを示す流れ図である。 電力割り当てを受け取るときに、図１のサブシステムによって実行されるステップを示す流れ図である。 本発明の一実施形態による送信装置においてＧＳＭサブシステムによって実行されるステップを示す図である。

本発明の第１の実施形態による無線基地局（ＲＢＳ）を形成する送信装置１が添付の図面の図１に示されている。この送信装置は、それぞれが送信のための信号を生成する複数の信号生成サブシステム２を含む。またこの送信装置は、その入力３ａにおいてサブシステム２からの信号を取り入れ、それらの信号を増幅し、その出力３ｂに渡す電力増幅器３も含む。出力は、増幅される信号を送信するためのアンテナ１０（この装置の一部ではない）に接続される。

この装置はさらに、（点線で示される）制御チャネルを介してサブシステム２と電力増幅器３とに接続する電力制御回路４を備える。電力制御回路は、各サブシステムが各サブシステム間で獲得する最大電力の配分を変化させるために、電力増幅器３の最大電力の一部を各サブシステム２に動的に割り当てる。後述するように、この割り当ては、各サブシステムによって提示される動的な需要に応答して行われる。

サブシステムのそれぞれは、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）を実装するものであってよい；各サブシステムはキャリアを共用してもよく、独自のベースバンドを有していてもよい。提供され得るＲＡＮの種類の例には、ＧＳＭ（Global System for Mobile communications）、ＷＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）及びＬＴＥ（Long Term Evolution、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ：Third Generation Partnership Project）により生成される）が含まれる。一例として、上記ネットワークの様々な可能な組み合わせについて論じる。以下の例では、考察されるネットワークのそれぞれについてサブシステムが設けられる。

ＷＣＤＭＡ及びＬＴＥ
このシステムは、同じＲＥ（Radio Equipment；電力増幅器３）を共用する２つのＲＥＣ（Radio Equipment Controller；即ちサブシステム２）として説明することができる。各サブシステム２は１つ又は複数のスケジューラを含み、これらのスケジューラは、当該サブシステム２によりサービスされる１つ又は複数のキャリアの電力使用量を知っている。スケジューラは、ＳＣＨ Ｃｔｒｌ（Scheduler controller；電力制御回路４）とやりとりし、ＳＣＨ Ｃｔｒｌは各サブシステム２の間で増幅器３の電力を分配する。

そのような場合、サブシステムのそれぞれは、以下で図２ａを参照して論じる方法に従い、電力制御回路は以下で図２ｂを参照して論じる方法に従う。図に示すように、これらのアルゴリズムは周期的に繰り返され、これら２つの方法は同じ速度で反復する。各アルゴリズムは、用途に適する間隔で反復する。したがって、異なるＲＡＮには異なる周期を最適とすることができる。ＷＣＤＭＡ及びＬＴＥでは、適する周期を１０ｍｓとすることができる。

入力パラメータとして、各サブシステム及び電力制御回路は、電力増幅器の最大電力と、需要の有無にかかわらずの当該サブシステムに割り当てられる保証される最小電力とを知っている。

また、各サブシステム及び電力制御回路は、相互のタイムベース、又は、ＣＰＲＩ（Common Public Radio Interface）タイムベースといった、共通のタイムベースも知っている。

まずサブシステム２、よって図２ａを見ると、最初のステップ１００は、次の時間周期のための必要な電力を推定することである。

一般には、以下の３種類のトラフィックがシステムを流れる：
ＢＣＣＨ（Broadcast Control Channel）などの制御シグナリング。
音声などの回線交換トラフィック。
ＨＳＤＰＡ（High-Speed Downlink Packet Access）などのパケット指向のトラフィック。

このアルゴリズムの動作ポイントは、制御シグナリング及び回線交換トラフィックのための電力が満たされること、及びパケット指向のトラフィックのための瞬間電力が計算され、システム／キャリア間で分けられることである。

必要な電力の推定は以下の２つの部分に分けられる：
・各システムが、その時間周期に送信するための、即ち、共通チャネル及び回線交換チャネルに必要な電力を推定する。この電力がＰＡ能力又はあるシステムに許容される電力を上回る場合には、輻輳制御が当該システムによって適用され、当該システムの電力はシステム自体によって制限される。
・各システムが、優先待ち行列（priority queues）内のデータに基づいて所望の電力を推定する。所望の電力は、以下のような様々なやり方で推定することができる：
−複雑さが最大で最善：各優先待ち行列を調べ；その優先度重み、そのリンク適応、そのサイズ、そして必要送信電力を計算する。
−複雑さが最小：履歴をたどり、待ち行列サイズと照合することにより、必要送信電力の推定値を与える。
・各システムは、処理の様々な瞬間において、以下のように進むことができる：
−スケジューリング間隔ごとに、送信可能な数より多い数、例えば２倍以上のユーザが評価される。これは、スケジューリング処理の終わりに、次のスケジューリング間隔のための有望なスケジューリング決定に関する情報を与える（より優先度の高い待ち行列に到着する新しいパケットのために変更される場合もある）。
−スケジューリング処理の最初に、待ち行列が優先度に従ってソートされるときに、待ち行列ごとの必要な送信電力の推定値が、待ち行列サイズ及びユーザにより使用される最新の既知のリンク適応（電力／ビット）を使用して推定される。

各システムは、その推定される電力を送信の優先度に従ってソートする：
・必要な電力：前述のとおり
・高優先度：優先度重み＞ｗ１のパケット送信の部分
・中優先度：優先度重み≦ｗ１、＞ｗ２のパケット送信の部分
・低優先度：優先度重み≦ｗ２のパケット送信の部分

パケットの優先度重みが、当該ユーザのサービス品質（ＱｏＳ）契約の品質と、当該パケット及び当該待ち行列の履歴とに基づくものである場合：ＱｏＳとしてパケットが送信されなければならない場合には高い重み、ＱｏＳとしてパケットが少々長めに遅延してもよい場合には低い重みとなる。

ｗ１及びｗ２は、予め決定される閾値に従い、システムごとに構成される。

電力が推定された後で、サブシステムは需要を作成し、ステップ１０２で、その需要を電力制御回路４に送信する。

需要において、推定される電力は以下の５つのカテゴリに分けられる：
・保証される電力（Guaranteed power）：保証される最小電力より小さい必要な電力（又は必要なパケットの電力）の部分。
・求められる電力（Wanted power）：必要な電力の残りの部分。
・パケット高（Packet High）：高優先度パケット電力の残りの部分。
・パケット中（Packet Mid）：中優先度パケット電力の残りの部分。
・パケット低（Packet Low）：低優先度パケット電力の残りの部分。

この場合、残りの電力とは、その優先度の電力から保証される電力に占める電力を差し引いたものである。

一例として、各カテゴリは、例えば１０ｍＷなど、０Ｗから１００Ｗまでの範囲内の電力として、即ち１６ビット値として表すことができる。その場合、所望の電力メッセージを以下のフィールドで構成することができる：
・ＲＡＮ／キャリア 即ち、需要を作成するサブシステム：４ビット
・アンテナブランチ（電力増幅器） 即ち、使用されるべき電力増幅器のための識別子であり、複数の電力増幅器が用いられる場合に有効である：６ビット
・５つの異なる電力レベル：５×１６ビット＝８０ビット

その場合、１需要当たり合計で９０ビットが必要である。

最悪の場合の待ち時間を以下のように計算することができる：
・６つのセクタ、１セクタ当たり４つのキャリア及び２アンテナＭＩＭＯ（多入力多出力）を備える巨大なＷＣＤＭＡ ＲＢＳを仮定する。４キャリア電力増幅器では、これは１２台の電力増幅器からなることになる。
・全ての所望の電力メッセージが同じ制御インターフェース上で送信され、即ち全ての電力増幅器に１つの電力制御回路を仮定する。

全てのキャリアが同期して動作する場合、全ての所望の電力メッセージが同時に送信され、４８のメッセージがインターフェースに出力される。

情報が１００Ｍｂｐｓのインターフェース上で交換されると仮定すると、最悪の場合の待ち時間（最後のメッセージが伝達される）は５０マイクロ秒になる。１０ｍｓのアルゴリズム時間間隔では、これは微々たるものである。

ステップ１０４で、各サブシステム２は、そのアルゴリズム時間間隔の持続期間にわたり電力制御回路４によって割り当てられている電力に関する情報を受け取る。以下で、電力制御回路４がこれを計算するための方法を説明する。割り当てられる電力の表示は以下のものを含む：
・当該システム自体のものを含む各システム及びキャリアの保証される電力
・当該システム自体のキャリアに与えられる残りの電力の比
・電力増幅器の合計電力

２つのサブシステムが４０Ｗの電力増幅器を用いてセットアップされ、各キャリアに保証される電力としてそれぞれ１０Ｗが与えられ、所与のサブシステム２に７０％の配分（即ち０．７の部分）が与えられる場合、そのサブシステムは、１０＋０．７×（４０−１０−１０）＝２４Ｗをスケジューリングすることができる。

次に図２ｂ及び電力制御回路４を見ると、ステップ１２０で、電力制御回路４は、様々なサブシステム２から電力需要を受け取る。また電力制御回路４には、サブシステム２間の優先度と、電力増幅器３の能力も知らされる。

ステップ１２２で、電力制御回路４は、ステップ１０４を実施するサブシステムから受け取られる需要に基づき、サブシステム２間の最適な電力配分を計算し、これは以下のステップを含む：
１．サブシステム２ごとに要求される保証される電力を割り当て、その分だけ残りの利用可能な出力電力を減らす。利用可能な出力電力が十分でない場合、電力は優先度の順に割り振られる。これは障害シナリオ（fault scenario）とすべきものではない。というのは、保証される電力は常に利用できる、即ち、適切な仕様のシステムにおいては、少なくとも、ＢＣＣＨといった共通チャネル送信を維持するのに十分な保証されるビットレートを確保する電力増幅器が配備されるはずだからである。
２．トラフィックの種類の間の厳密な優先度に従って残りの電力を分割する。残りの利用可能な電力の中から優先度が最高の需要に十分に割り当てようとし；残りの電力が次に優先度の高い需要のための残りの利用可能な電力を形成し、以下同様とする。
３．ステップ２で各システムが受け取った配分を計算する。

ステップ１２４で、全てのサブシステム２のための保証される電力及び特定のサブシステム２のための電力配分が各サブシステム２に送られる。その割り当てが有効である時間周期も含められる。

サブシステム２がその割り当てを受け取った（ステップ１０４）ときのサブシステム２の働きが、添付の図面の図３により詳細に示されている。

割り当てを受け取る初期ステップが、ステップ１５０として図３に示されている。サブシステム２は、次の時間周期の間に使用することが許される電力に関して通知を受ける。受け取られる電力配分は、その電力割り振りが有効である時間周期内の最初のＴＴＩのスケジューリング処理の開始から十分前もって受け取られなければならない。スケジューリング処理時間及びＷＣＤＭＡのＴＴＩ持続期間は全体で４ｍｓである。対応するＬＴＥの時間は３ｍｓである。ＧＳＭサブシステム２も含む全体的な解決策においては、各サブシステム２は、その他のサブシステム２に割り当てられる電力も受け取る。その割り当ての情報から、サブシステム２は、各サブシステム２に割り当てられる電力を計算することができる（ステップ１５２）。

図２ａ及び２ｂに示されるアルゴリズムの１サイクル内には、多くのエアインターフェース送信時間間隔（ＴＴＩ）が生じる。ＴＴＩごとに、サブシステムごとの特有の優先度に従って、選択的な数のユーザが選択される。ユーザの選択時に、サブシステム２は、どれ程の電力がパケットトラフィックに利用可能であるかに関して通知を受ける。これは以下に基づくものである：
・キャリアに割り振られる電力
・同じキャリア上で制御チャネル及び回線交換トラフィックに使用されると想定される電力

サブシステムは、ステップ１５４で、少なくとも電力が許容する限りの数のユーザをスケジューリングする。

前のＴＴＩの可能な限り遅い時間に、次のＴＴＩのための電力使用量が評価される。制御チャネル、回線交換トラフィック及びスケジューリングされるトラフィックのための電力使用量が、ステップ１５２で導出された電力を超えるかどうかがチェックされ（ステップ１５６）、サブシステム２によって局所的な措置が講じられる。

そのような状況（ステップ１５８）では、キャリアによって使用される電力を、ユーザ（例えばパケット送信）を除去することによって、又は１ユーザ又は複数のユーザの電力を減らすことによって低減することができる。別の例は、電力バジェットに適合するように、全てのデータ及び回線交換トラフィックの電力を等しくなるように調整することとすることができる。

最後に、ステップ１６０で、おそらくは電力バジェットに適合するように調整されたデータが、サブシステム２から電力増幅器３に出力される。

ＧＳＭ及びＷＣＤＭＡ／ＬＴＥ
前述のアルゴリズムを、ＧＳＭも含むように拡張することができる。ＧＳＭは、以下のようなその他のＲＡＮとは異なるいくつかの特徴を有する。
・回線交換ユーザの電力は、基地局コントローラ（ＢＳＣ：base station controller）によって制御される。
・パケット・データ・ユーザの電力は、多くの場合ＢＳＣ内に位置するパケット制御ユニット（ＰＣＵ：Packet Control Unit）によって制御される。
・電力はユーザごとに遅いペースで変更されるが、各ユーザは時分割多重化されているため、ＧＳＭシステムの電力要求は非常に高速で変動する。
・不連続送信（ＤＴＸ：discontinuous transmission）機能は、その時々に、いつＵＥへの送信を省略すべきか選択する。ＤＴＸは予測不可能であるが、最大で全体の５０％の時間まで使用される。

ＢＳＣがＲＢＳの場所に位置することはまれであるため、ＢＳＣを高速電力配分（１０ｍｓベース）に含めることは不可能である。代わりに、アルゴリズムは、ＧＳＭシステムによって残される電力を可能な限り効率的に利用することに的を絞る。

システムは、サブシステム２の１つとしてのＧＳＭ無線基地局（ＲＢＳ）を用いて拡張される。送受信機制御は、ＧＳＭ送受信機のある特定のタイムスロットにおける電力使用量の知識及び制御を有するＧＳＭ ＲＢＳにおける機能である。送受信機コントローラは、この情報をその他のサブシステム２及び電力制御回路４に送る。

ＧＳＭアルゴリズムは、タイムスロットごとに実行される。これは添付の図面の図４に示されている。残りのサブシステムは図２ａの方法を利用することができる。

ステップ２００で、ＧＳＭ ＲＢＳは、ある電力増幅器を使用する送受信機のための必要な出力電力を推定する。この推定は、それ以後、その電力制御回路が各送受信機のスケジューリング決定において考慮に入れるために役立つのに十分な長さにわたって有効であるものとする。ＷＣＤＭＡにおけるスケジューリング及びＴＴＩ周期の相対的長さと、ＧＳＭにおける送信タイムスロットのサイズとにより、ＷＣＤＭＡとの配分には、この推定が少なくとも８タイムスロット（４．６ｍｓ）前に行われることが必要である。同じ理由により、ＬＴＥのみとの電力配分では、この限界を７タイムスロット（４．０３ｍｓ）まで短縮することができる。

電力が知らされる限界は、以下のようないくつかの異なるパラメータに基づくものである：
・ダウンリンクＢＢ処理待ち時間。ＧＳＭシステムは、可能な限り少ない待ち時間を有するように調整される。よって、ＧＳＭ ＲＢＳは、電力を引き続き送信に適用することができるように、その電力を可能な限り遅くに知る。したがって、ダウンリンクＢＢ処理待ち時間は、電力変化が知らされる前のごく短い時間である。この待ち時間は、最新技術のＧＳＭ ＲＢＳでは３ｍｓ未満である。
・ＧＳＭ ＲＢＳがＢＳＣ電力制御周期のどこにあるか。ＧＳＭ呼の出力電力は、ＢＳＣ電力制御周期（約５００ｍｓ）内において一定であり、したがって、そのような周期内の最初のフレーム以外の全てのフレームを、ダウンリンクＢＢ処理時間の長さよりも前に知ることができる。
・ＥＧＰＲＳ（Enhanced Data Rate GPRS）送信は４タイムスロットにわたり一定の出力電力を有し、したがって、そのような周期内の最初のフレーム以外の全てのフレームを、ダウンリンクＢＢ処理時間の長さよりも前に知ることができる。
・不連続送信（ＤＴＸ）が使用されるか否か。ＤＴＸにおいて、音声符号器は、ＧＳＭ ＤＬ ＢＢ処理に、（発呼側が無音であるために）音声符号器が全くデータを出力しないと知らせることができる。

少なくとも４．６ｍｓにわたる推定の有効性という要件を満たすための、最も単純明解な解決策は、さらに２〜３ｍｓの人為的なＢＢ ＤＬ処理待ち時間を導入することである。あるいは、ＧＳＭベースバンドは、電力使用量を２〜４．６ｍｓと予測する。これは、（ＢＳＣ電力制御フレームの最初のフレーム以外は常に知られている）回線交換ではうまく機能し、パケット制御ユニットがＲＢＳに移動する場合には適切な解決策となり得るであろう。

次いで、ＧＳＭ ＲＢＳにおける送受信機制御は、使用されるべき電力を推定する。ＤＴＸが使用される場合、送受信機制御は、推定値（典型的には積極的な推定値）にＤＴＸ減少を含めることができる。例えば、ＤＴＸは全体の３０％の時間に使用されるものと仮定することができ、単なるキャリアごとの期待される電力の総和より３０％低いと予測される電力が与えられる。

電力がＰＡの能力又はあるシステムに割り振られる電力を上回る場合、輻輳制御が適用され、電力はしかるべく制限される。推定値は、次のタイムスロット以降の８タイムスロットにわたる１タイムスロット当たりの電力を提示することに留意されたい。

ステップ２０２で、例えば発生しなかったＤＴＸなどが原因で、期待される電力より高い電力が、その時間範囲内のタイムスロット内で生じるかどうかがチェックされ、ＧＳＭ ＲＢＳが出力電力を低減するための局所的な措置を講じる必要がある。これはステップ２０４で行われる。

例えば、同時に多くのＤＴＸが発生するなどが原因で、その時間範囲内のタイムスロット内で期待される電力より低い電力が生じる場合、ＧＳＭ ＲＢＳは、その他のシステムのいずれかが当該電力を利用することができることを見込んで、その推定値を更新することができる。

ステップ２０４で、ＧＳＭサブシステムがその電力増幅器の配分を使い過ぎている場合、ＧＳＭサブシステムは、ユーザを除去し、又は出力電力を低減する必要がある。好ましくは、ＧＰＲＳ送信が除去され、又はその出力電力が低減される。次いで、その変更がパケット制御ユニットに知らされる必要がある。

ステップ２００及びステップ２０２で推定される電力は、ステップ２０６で電力制御回路及びその他のサブシステムに送られる。この推定値は、次のタイムスロット以降の８タイムスロットにわたる１タイムスロット当たりの電力を提示することに留意されたい。また、ＧＳＭタイムスロットの開始時刻もその他の電力制御回路に送られる。

ステップ２０８で、おそらくは電力バジェットに適合するように調整されたデータが電力増幅器に出力される。

したがって、電力制御回路の挙動は、次に、利用可能な電力をＧＳＭシステムによって使用された電力量だけ低減することが必要になる。各サブシステムは、その計算においてＧＳＭ電力を使用することが必要になる。例えば、ＧＳＭがあるＴＴＩの間に２２Ｗを取っており、ＬＴＥには１０Ｗが保証され、ＷＣＤＭＡには１０Ｗが保証され、ＬＴＥに割り当てられる配分が３３％である６０Ｗの電力増幅器で、ＬＴＥには以下が与えられる：
１０Ｗ＋０．３３×（６０Ｗ−２２Ｗ−１０Ｗ−１０Ｗ）＝１０Ｗ＋０．３３×１８Ｗ＝１６Ｗ

この電力計算ステップをこれ以後ＴＴＩベースのループに含めることができ、新しいＴＴＩがスケジューリングされるたびに新しい電力推定値が与えられることに留意されたい。これは、他のサブシステムから受け取られる情報の更新を可能な限り迅速に含めることを可能にする。サブシステム２が過剰電力であるかどうか計算しているとき（図３のステップ１５６）に、他のサブシステム２及び特にＧＳＭ ＲＢＳから受け取られる最新の需要が考慮に入れられ、ＧＳＭからの更新を可能な限り迅速に含めることが可能になる。例えば、ＧＳＭがＤＴＸを適用し、余分のユーザのための電力の余裕が残されるであろうと見込んで、最初に可能であると推定された数よりいくつか多くユーザをスケジューリングすることが可能である。

ＧＳＭ＋ＬＴＥ＋ＷＣＤＭＡ
ＧＳＭ、ＬＴＥ及びＷＣＤＭＡのサブシステム２では、アルゴリズムをさらに、ＬＴＥシステムのより短いＴＴＩを利用するように拡張することができる。前述のアルゴリズムでは、ＧＳＭの変動が大きいときに、ＷＣＤＭＡのＴＴＩが、ＴＴＩ周期の間のＧＳＭキャリアの電力エンベロープに適応することが必要になるために、使用されない電力が生じ得る（図７参照）。

ＧＳＭシステムは、前述のアルゴリズム（図４）に従って動作する。

ＷＣＤＭＡサブシステムは、そのステップ１５２を、計算される電力をＬＴＥサブシステムに送ることも含むように拡張する。計算される電力は、２〜４ｍｓ先までの時間周期、即ち、今まさにスケジューリングされようとしているＴＴＩの間にわたり有効とする。

複数の非同期ＷＣＤＭＡサブシステムがある場合、各ＷＣＤＭＡサブシステムは、意図される電力使用量を送ることが必要になる。

ステップ１５６で、ＷＣＤＭＡシステムは、ステップ１５２でＬＴＥに送信される電力使用量を当該ＷＣＤＭＡシステムが満たすかをチェックする必要がある。ＬＴＥサブシステム２は、その許容される電力の計算（ステップ１５２）を、ＷＣＤＭＡサブシステム２から電力更新を受け取ることも含めるように拡張する。これらは、許容される電力を計算し、ＬＴＥサブシステムが過剰電力であるかどうか及び必要とされる電力の低減の有無を決定する際にも考慮に入れられる。

実際には、ＬＴＥサブシステムは、ＷＣＤＭＡサブシステムよりも迅速にＧＳＭ電力の変化に応答することができ、そのため、ＷＣＤＭＡサブシステムに割り当てられる電力と、ＷＣＤＭＡサブシステム割り当ての基礎としたＧＳＭ ＲＢＳ電力とのギャップを埋めることができる。

したがって、本発明の実施形態は、電力増幅器の非常に高度な利用を可能にすることがわかる。さらに、この実施形態は、例えば、新しいスケジューリングアルゴリズム、新しいサービス、エアインターフェース変更などについて、システム間の非常に低い依存関係も実現する。あるサブシステムが別のサブシステムの電力を奪う危険性が低減される。電力の公正な配分を、各サブシステムの現在の負荷及びサービス品質の必要に基づいて行うことができる。

Claims (19)

1. 入力及び出力を有する電力増幅器と、
   前記電力増幅器は、その入力において入力される信号を増幅し及び増幅された前記信号をその出力においてオンワードの送信のために出力するように構成されることと、
   前記電力増幅器は、入力信号を最大電力まで増幅可能であることと；
   増幅されるべき信号を前記電力増幅器の前記入力へ使用中にそれぞれ提供するように構成される複数の信号生成サブシステムと；
   各サブシステムの信号の増幅のために各サブシステムに前記最大電力の一部を割り当てるように構成される電力制御回路と；
   各サブシステムは、当該サブシステムにより要求される前記電力を示す電力需要を前記電力制御回路に供給するように構成されることと、
   前記電力制御回路は、前記需要に基づいて各サブシステム分の前記割り当てを変化させるように構成されることと、
   を含む送信装置。
2. 前記サブシステムの前記信号は、それぞれ異なるベースバンドを有する、請求項１の装置。
3. 前記サブシステムは、少なくとも２つの異なる無線アクセスネットワークが実装されるように、複数の無線アクセスネットワークの１つをそれぞれ実装する、請求項１又は請求項２の装置。
4. 前記電力制御回路は、各サブシステムに最小電力を割り当てるように構成される、先行する請求項のいずれかの装置。
5. 各サブシステムは、当該サブシステムが使用中に提示する前記需要が、それぞれが当該サブシステムの信号において前記信号のサブセットを送るために必要とされる前記電力を示す少なくとも２つの部分を含むように構成され、前記電力制御回路は、前記サブシステムのそれぞれからの前記部分の１つをその他の前記部分よりも優先するように構成される、先行する請求項のいずれかの装置。
6. 前記サブシステムのそれぞれは、その需要の第１の部分が、その信号において必要とされるいずれかの制御シグナリングを送信するのに必要とされる前記電力の表示とその信号におけるいずれかの回線交換トラフィックとのうち少なくとも１つを含むように構成され、前記電力制御回路は、各サブシステムの前記第１の部分を優先するように構成される、請求項５の装置。
7. 前記サブシステムのそれぞれの前記需要は、その信号においてパケット交換データを送信するのに必要とされる前記電力の表示を含む第２の部分も含み、前記電力制御回路は、前記第２の部分において示される前記電力需要よりも前記第１の部分において示される前記電力需要を優先するように構成される、請求項６の装置。
8. 前記電力制御回路は、サブシステムごとに前記電力制御回路が優先する前記部分によって示される前記電力を完全に割り当て、前記最大電力の残りをその他の前記部分に基づいて割り当てようとするように構成される、請求項５〜７のいずれかの装置。
9. 前記電力制御回路は、前記電力制御回路が優先する前記部分によって示される全ての前記電力の合計が前記最大電力より大きい場合、前記電力制御回路は前記サブシステムに「最大電力超過」表示を送るように構成される、請求項８の装置。
10. 前記サブシステムは、そのような「最大電力超過」メッセージに応答して、前記部分が指し示す前記トラフィックによって必要とされる前記電力の量を低減するために、その信号における前記トラフィックに輻輳制御を適用するように構成される、請求項９の装置。
11. 各サブシステムは、当該サブシステムにその需要において示されるより少ない電力が割り当てられる場合、送信する前記トラフィックを前記割り当てられる電力に適合するように変更するように構成される、先行する請求項のいずれかの装置。
12. 前記需要は前記サブシステムによって前記電力制御回路に送られ、前記割り当ては前記電力制御回路によって反復して行われるように構成される、先行する請求項のいずれかの装置。
13. 前記反復サイクルの周期は５０ミリ秒未満、典型的には２０ミリ秒未満である、先行する請求項のいずれかの装置。
14. 前記装置は、無線基地局を形成する、先行する請求項のいずれかの装置。
15. 送信のために信号を増幅する方法であって：
    電力増幅器を設けることと、
    前記電力増幅器は、入力信号を最大電力まで増幅可能であることと；
    複数の信号生成サブシステムを設けることと；
    各サブシステムにおいて信号を生成することと；
    前記電力増幅器を使用して各信号を増幅することと；
    各サブシステムにおいて、当該サブシステムにより要求される電力を示す電力需要を生成することと；
    前記需要に基づいて各サブシステムに前記最大電力の一部を割り当て、前記割り当てを変化させることと、
    を含む方法。
16. サブシステムごとに優先される部分によって示される前記電力を完全に割り当てようとし、前記最大電力の残りをその他の部分に基づいて割り当てることを含む、請求項１５の方法。
17. 各需要は少なくとも２つの部分を含み、各部分は当該サブシステムの信号において前記信号のサブセットを送るのに必要とされる電力を示し、
    前記方法は、前記サブシステムのそれぞれからの前記部分の１つをその他の前記部分よりも優先することを含む、
    請求項１５又は請求項１６の方法。
18. 前記方法は、各サブシステムが要求する前記電力を、当該サブシステムが送信しようとするトラフィックに基づいて推定することを含む、請求項１５〜１７のいずれかの方法。
19. 前記方法は、サブシステムごとに、当該サブシステムにより送信されようとしているデータのための待ち行列の内容を分析し、各部分に関連する前記トラフィックについて、当該トラフィックを送信するのに必要とされる前記電力を計算することを含む、請求項１８の方法。
    

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