JP4597098B2 - 電力増幅器を管理する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力増幅器を管理する方法及び装置に関する。

セルラー基地局の電力増幅器が定格電力での稼動時に最も効率的であることは、良く知られている。一般的に、これらの電力増幅器はセルサイトの最も混雑する時間に必要な最大電力に対してサイズが決定されている。電力を節約するために、通常、電力増幅器にはデバイスレベルの構成において、不要なオーバヘッド資源をスリープ状態にするための構成要素が備えられる。これらの構成要素は、一般的に、他の計画的な効率改善策を補完する。これらの従来技術による構成要素のほとんどは、旧来の設備との下位互換性を有しないため、複数のモジュールをフレームに組み込んで初めてエネルギの節約が可能となる。

従来の１つの方法では、増幅器モジュールを稼動状態及び非稼動状態とするスリープモード構成が提示されている。しかしながら、この構成は自己完結型ではなく、外部コントローラの支援を必要とする。その結果、細分性が最大化されていない。通常、この提案されているスリープモード構成では、並列増幅器モジュールへの切り換えや並列増幅器モジュールからの切り換えを管理するために、電力増幅器と上位レベルのコントローラとの間に相当な連携が必要である。従って、これは電力節約のための効率的な解決策ではない。

トラフィックパターン及び電力出力能力を動的に整合させることによって増幅器の電力を最適化する電力管理手法を提供する。

一般に、これらの様々な実施形態では、最初に、カウンタ値が少なくとも所定の手法でカウンタしきい値に相当するか否かが判定され、カウンタ値が少なくとも所定の手法でカウンタしきい値に相当する場合、電力増幅器における複数の増幅器群のうち１つ以上の増幅器群の現在の状態が切り換えられる。

しかしながら、一実施形態では、カウンタ値が少なくとも所定の手法でカウンタしきい値に相当しない場合、所定時間の待機の後に方法が繰り返される。一実施形態では、カウンタしきい値に対するカウンタ値の判定に先立って、電力増幅器の電力出力が評価されて現在の電力出力が提供され、現在の電力出力が比較されて現在の電力出力が所定の手法で電力しきい値に相当するか否かが判定される。現在の電力出力が少なくとも所定の手法で電力しきい値に相当しない場合、所定時間の待機の後に方法が繰り返される。

別の実施形態では、カウンタ値とカウンタしきい値との比較に先立ってカウンタ値がインクリメントされ、カウンタ値が少なくとも所定の手法でカウンタしきい値に相当する場合、カウンタ値がリセットされる。一実施形態では、１つ以上の増幅器群の現在の状態の切換に先立って、複数の増幅器群のうち最も長い時間変更されていない増幅器群が評価されて、１つ以上の増幅器群が提供される。所定の現在の状態を有する複数の増幅器群の総数が評価されて評価総数が提供され、少なくとも部分的には評価総数に基づき電力増幅器の現在の状態が評価される。一実施形態では、現在の状態に基づき調整利得及び位相の値が評価され、電力増幅器の利得及び位相の値の調整は、少なくとも部分的には調整利得及び位相の値に基づく。一実施形態では、現在の状態に基づき所定の電力しきい値が評価され、少なくとも部分的には所定の電力しきい値に基づき電力しきい値が変更される。

様々な実施形態では、複数の増幅器群を有する電力増幅器の電力出力が評価されて現在の電力出力が提供され、この現在の電力出力が、現在の電力出力が少なくとも第１の所定の手法で電力しきい値に相当するか否かの判定に用いられる。現在の電力出力が少なくとも第１の所定の手法で電力しきい値に相当する場合、複数の増幅器群のうち１つ以上の増幅器群をオンに切り換えるためにアップカウンタ値が少なくとも第２の所定の手法でアップカウントしきい値に相当するか否かが判定される。現在の電力出力が少なくとも第１の所定の手法で電力しきい値に相当しない場合、複数の増幅器群のうち１つ以上の増幅器群をオフに切り換えるためにダウンカウンタ値が少なくとも第３の所定の手法でダウンカウントしきい値に相当するか否かが判定される。

一実施形態では、現在の電力出力と電力しきい値との比較には、複数の増幅器群のうち１つ以上の増幅器群をオンに切り換えるために現在の電力出力が少なくとも第４の所定の手法で上位電力しきい値に相当するか否かを判定するための比較と、複数の増幅器群のうち１つ以上の増幅器群をオフに切り換えるために現在の電力出力が少なくとも第５の所定の手法で下位電力しきい値に相当するか否かを判定するための比較とが含まれる。

一実施形態では、１つ以上の増幅器群をオンに切り換えるためのアップカウンタ値とアップカウントしきい値との比較には、最も長い時間オフに切り換えられている１つ以上の増幅器群を評価して１つ以上の評価された増幅器群を提供することが含まれ、この１つ以上の評価された増幅器群がオンに切り換えられる。同様に増幅器群をオフに切り換えるためのダウンカウンタ値とダウンカウントしきい値との比較には、複数の増幅器群のうち最も長い時間オンに切り換えられている１つ以上の増幅器群を評価して１つ以上の評価された増幅器群を提供することが含まれ、この１つ以上の評価された増幅器群がオフに切り換えられる。一実施形態では、オンである増幅器群の総数が評価され、評価されたオン総数が提供されるとともに、少なくとも部分的には評価されたオン総数を用いて現在の状態が評価される。次いで、現在の状態に基づき１つ以上の所定の電力しきい値が評価され、少なくとも部分的には１つ以上の所定の電力しきい値に基づき電力しきい値が変更される。一実施形態では、少なくとも部分的には現在の状態に基づき調整利得及び位相の値が評価され、この調整利得及び位相の値を用いて電力増幅器の利得及び位相の値が調整される。

様々な実施形態では、複数の増幅器群と、増幅器群に接続され、カウンタ値が少なくとも所定の手法でカウンタしきい値に相当するか否かを判定するコントローラ回路と、増幅器群及びコントローラ回路に接続され、カウンタ値が少なくとも所定の手法でカウンタしきい値に相当する場合、１つ以上の増幅器群の現在の状態を切り換えるスイッチ回路と、からなる装置が提供される。一実施形態では、コントローラ回路は最も長い時間変更されていない増増幅器群を評価して、１つ以上の増幅器群を提供する。別の実施形態では、コントローラ回路は評価された総数を提供するために所定の現在の状態を有する複数の増幅器群の総数も評価し、この評価された総数は電力増幅器の現在の状態の評価に用いられる。現在の状態を用いて調整利得及び位相の値が評価され、調整利得及び位相の値に基づき利得及び位相の値が調整される。コントローラ回路は少なくとも部分的には現在の状態に基づき所定の電力しきい値を評価し、電力しきい値を変更する。

これらの様々な教示内容により、とりわけ、トラフィックパターン及び電力出力能力を動的に整合させることによって増幅器の電力を最適化する電力管理手法が提供される。その結果、電力増幅器の電流消費及び運用コストが低減される。また、様々な実施形態により、電力増幅器には従来技術より更に自律的なオンデマンド式の問題解決手法が提供される。別の利点は、記載の様々な実施形態は増幅器群を切り換える複数のモジュールなしで単一搬送設備上においても節約を可能とするため、それらを用いて旧来の顧客が恩典を受け得ることである。このように、運用コストは、オペレータのセルサイトにおける容量増加に伴って更に注目されており、あらゆる一般的な通信システムにおいて最も重要な目標の１つである。

例えば、提供される様々な実施形態を用いると、フォワードリンク電力増幅器は、基地局設備における総電力使用量の５０％乃至７０％を占め得る。通常のフィードフォワード増幅器方式では、最終段階において総電流消費の６０％乃至８０％を占め得る。様々な実施形態によって提供されるオンデマンド式の構成によって、本質的には、増幅器が混雑時間帯におけるピーク使用時に用いるために確保された利用可能な電力をオフに切り替えることが可能になり、これによって、より効率的な電力の使用に移行して運用コストが低減される。更にまた、本電力管理手法は増幅器群を適切に交代させ、電力増幅器の損耗のバランスをとり、その運用寿命を延ばす。また、これは、様々な教示内容により効率的な電力使用量を維持しつつ、運用コストを低減し得る数多くの手法のうちの１つである。

例示的であるが非網羅的な例を提供して本記載の説明を容易にするために、ここで図面、詳細には図１を参照する。図１には、全体的に符号１００で示される通信システムを示す。しかしながら、当業者は、この説明例の細目は本発明それ自体の細目ではないこと、また、本明細書に記載された教示内容は様々な他の状況において適用可能であることを理解され認識されるであろう。例えば、記載の教示内容はプラットホームに依存しないことから、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システム、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）システム、ユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）システムなどや、これらに限定されない様々なシステムに適用され得る。実際、セルサイトを介してノード間でデータを送信するあらゆる通信ネットワークが想定され、本発明の範囲内にある。

次に、図１に示す代表的な通信ネットワークにおいて、複数の移動局１０２，１０４，１０６（３つを示す）は、複数の基地局１０８，１１０（２つを示す）と通信を行う。具体的には、通常、当分野では良く知られているように、移動局１０２，１０４，１０６は、自身の地理的領域に配置されている基地局１０８，１１０を用いて、互いに通信を行う。基地局１０８，１１０を介した送信毎に電力使用が必要なことから、電力の効率的な使用は、時として、移動局１０２，１０４，１０６間の通信の品質に影響を及ぼし得る。例えば、オフピーク時間帯においては増幅器群（バンク）の一部がオフにされたり又は電力が減少されたりして、エネルギを節約する。反対に、ピーク時間帯においては電力使用がオンにされたり又は電力が増大されたりして、移動局の要求に対応する。電力増幅器の増幅器群の効率的な使用は移動局間の通信の品質に影響を及ぼし得るが、同時に、電力増幅器が移動局からの要求の待機中に不必要に切り換えられると、運用のコストは増大する。

これらの問題の一部に対処するために、基地局１０８，１１０の各々には、様々な実施形態で実現されるオンデマンド式の電力増幅器１１２，１１４が、それぞれ備えられる。当然のことながら、図１には、基地局１０８，１１０における実施例を具体的に示すが、無線接続ネットワークコントローラ（図示せず）など他の構成要素もまた用いられてよい。記載の様々な教示内容を実現する手法が多数存在することから、基地局１０８，１１０は１つの例として用いる。これら他の実施例は、当業者によって容易に認識されるため、様々な教示内容の範囲内にある。更に、現在の携帯電話機は、コンピュータデバイスの機能に類似した多くの機能を有することから、本明細書において、移動局は電力制御システムを必要とする任意のデバイスであって、限定はしないが、携帯電話機、携帯情報端末又はコンピュータを含む任意のデバイスを指すために用いられる。

ここで図２を参照する。図２には、全体的に符号２００で示される一実施形態による装置を示す。具体的には、フィードフォワード電力増幅器２００を一例として示した。しかしながら、記載の様々な教示内容は、デジタルプリディストーション電力増幅器及び負フィードバック電力増幅器など、他の線形電力増幅器における実施について想定していることに留意されたい。実際、周波数変調クラスＣ電力増幅器など他の非線形電力増幅器についても想定されている。このように、記載の様々な実施形態は、特定の代表的なフィードフォワード電力増幅器装置２００に限定されないこと、また、他の装置実施例は、当業者によって容易に認識され、様々な実施形態の範囲内にあることがよく理解される。更に、「回路」は、限定はしないが、本明細書において参照される構成要素デバイス、プロセッサ、メモリデバイス、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及びファームウェアのうちの１つ以上など、１つ以上の構成要素デバイスを指す。これらは、一定の機能を実装するために生成されたり、又は（おそらくはソフトウェアを用いて）一定の機能を実現するように構成されたりしており、全て記載の様々な教示内容の範囲内にある。

この特定の代表的な装置２００には、とりわけ、符号２０４，２０６，２０８，２１０により示される複数の増幅器群１乃至Ｎを制御するためのコントローラ回路２０２が備えられる。詳細には、フィードフォワード電力増幅器において通常行われるように、入力側２１２の電力は、主経路２１４及びエラー経路２１６に向かう。主経路２１４では、電力入力２１２は通信システムのシステム構成に応じて、所定レベルの電力を電力入力に加える主低レベル利得２１８に向かう。そして、電力入力２１２は主利得調整装置２２０及び主位相調整装置２２２に進み、利得及び位相の値の通常の調整が行われるが、この調整はコントローラ回路２０２によって制御されている。そして、電力入力２１２はスイッチ回路２２４，２２６，２２８，２３０によって、複数の増幅器群１乃至Ｎ（２０４，２０６，２０８，２１０）へ分割される。本例において、コントローラ回路２０２は複数のしきい値を制御し、利得及び位相の調整並びに複数の増幅器群１乃至Ｎ（２０４，２０６，２０８，２１０）への電力入力２１２の分割に影響を及ぼす。詳細には、とりわけ、コントローラ回路２０２は複数の各増幅器群１乃至Ｎ（２０４，２０６，２０８，２１０）の現在の状態を切り換えて、システムにおける現トラフィック及び要求など複数の考慮すべき事項を評価することによって、更に効率的な電力増幅器の使用法を生成する。必要な調整の後、電力出力２３２は複数の増幅器群１乃至Ｎ（２０４，２０６，２０８，２１０）へ加えられた出力と、電力出力の供給を遅延させてエラー経路２１６との同期化を行う主遅延要素２３４による遅延調整とに基づく。

同様にエラー経路２１６では、電力入力２１２は主経路２１４と出力供給のタイミングを同期させるエラー遅延要素２３６へ転送される。所定の遅延後、電力入力２１２は電力入力の歪みを増幅するエラー低レベル利得２３８へ転送され、そして、エラー利得調整装置２４０及びエラー位相調整装置２４２へ転送され、コントローラ回路２０２によって制御される利得及び位相の値を調整する。これらの利得及び位相の値の調整を行った後、電力入力は、電力出力２３２と合成されるエラー出力を出力する最終レベル利得２４４へ出力される。示すように、電力入力２１２及び電力出力２３２の一般的な流れについて記載した。コントローラ回路２０２は一般的な流れの様々なルート内において複数の制御を行うため、システム及びシステムに対する要請の更に全体論的な視点を有するオンデマンド式の問題解決手法をとることから、より効率的な電力増幅器を提供し得る。その結果、不要な電力使用量を低減することによって運用のコストを低減する一方で、電力の効率的な使用量を維持して移動局に対し質の高いサービスを行う装置が提供される。

ここで図３を参照する。図３には、全体的に符号３００で示される一実施形態による電力管理処理のフローチャートを示す。図示した処理は好適には基地局１０８，１１０において実現されるが、通信システムにおける無線接続ネットワークコントローラ（図示せず）又は移動局１０２，１０４，１０６に更に良く適合する図示した処理の各々に関する他の実施例が存在し得る。従って、これらの図示した処理はシステム内の任意の構成要素において、完全に又は部分的に実施され得る。更に、当業者が容易に認識し得るように、図示した処理はいずれも複数の手法により変更されて、様々な記載の教示内容の同じ機能及び結果を達成し得る。その結果、これらの図示した処理は、詳細には示されない場合もある多数の様々な実施形態の１つの代表的な実施形態である。従って、図示した処理は、このシステムを対象としており、各処理は若干変更されて、通信システムの任意の構成要素に対応し得る。更に、簡潔にするために、「電力出力」が一例として用いられるが、（限定はしないが）入力、出力その他の電力源を含むあらゆる監視対象の電力が想定されている。従って、本出願の残りの記載において用いられる「電力出力」には、あらゆる種類の監視電力が含まれることを理解される。しかしながら、これら他の実施形態は、記載の様々な教示内容の範囲内にある。

図示した特定の処理３００が開始し（３０２）、電力しきい値及びカウンタ値の初期化が行われる（３０４）。所定の「Ｘ」ミリ秒毎に（３０６）、複数の群を有する電力増幅器の電力出力が評価され（３０８）、電力増幅器の現在の電力出力（現電力出力）が提供され、この現電力出力が少なくとも所定の手法で電力しきい値に相当するか（例えば、この図示した例では、現電力出力が電力しきい値より大きいか）否かを判定する（３１０）ために比較される。現電力出力が少なくとも所定の手法で電力しきい値に相当しない場合、処理３００はループを戻り、Ｘミリ秒間、待機して（３０６）、電力増幅器の電力出力を再評価する。一方、現電力出力が少なくとも所定の手法で電力しきい値に相当する（例えば、現電力出力が電力しきい値より大きい）場合、カウンタ値がインクリメントされ（３１２）、別の比較が行われる。詳細には、カウンタ値がインクリメントされた（３１２）後に、カウンタ値が少なくとも所定の手法でカウンタしきい値に相当するか（例えば、カウンタ値がカウンタしきい値より大きいか）否かを判定する（３１４）ために比較される。カウンタ値が少なくとも所定の手法でカウンタしきい値に相当しない場合、処理３００は、やはりループを戻り、Ｘミリ秒間、待機する（３０６）。そうではなく、カウンタ値がカウンタしきい値より大きい場合、増幅器群を切り換えるための別の切り換えサブルーチン３１６が実行される。サブルーチン３１６は図４に示す。サブルーチン３１６が処理された後、カウンタ値はリセットされ（３１８）、処理はループを戻り、Ｘミリ秒間待機する（３０６）。

ここで図４を参照する。図４には、図３の切り換えサブルーチンでもある切り換え処理３１６のフローチャートを一実施形態に基づき示す。切り換え処理３１６は、最も長い時間変更されていない１つ以上の増幅器群の検出（４００）で開始し、検出された１つ以上の増幅器群が提供される。この増幅器群が切り換えられて、検出された増幅器群の現在の状態が変更される（４０２）。例えば、検出された増幅器群がオンに切り換えられている場合、検出された増幅器群はオフに切り換えられる。また反対に、検出された増幅器群がオフに切り換えられている場合、検出された増幅器群はオンに切り換えられる。次に、所定状態の増幅器群の総数が評価され（４０４）、評価総数が提供される。言い換えると、処理３１６では評価総数を得るために、現在オンである又はオフである増幅器群の総数が評価され、この値を用いて電力増幅器の現在の状態が評価される（４０６）。その後、電力増幅器の現在の状態に基づく調整利得及び位相の値が評価され（４０８）、電力増幅器の利得及び位相を調整する（４１０）ために用いられる。

電力増幅器の利得及び位相が調整される（４１０）と、現在の状態に基づき所定の電力しきい値が評価され（４１２）、電力増幅器の電力しきい値が変更され（４１４）、処理は終了する、即ち、図３へ戻る（４１６）。しかしながら、これら所定の電力しきい値はリストに記憶される静的なしきい値及び１つ以上の反復により調整される動的なしきい値のうちの一方又は両方であってよいことに留意すべきである。更に、所定の電力しきい値には、各現在の状態の電力増幅器に対する又は各現在の状態の増幅器群に対する単一のしきい値が含まれ得る。当業者によって容易に認識されるように、電力増幅器の所定のしきい値を実現する手法は無数に存在し、電力増幅器の１つ以上の状態に対する１つ以上のしきい値を含み得る所定の電力しきい値に関する変形形態は、提供された様々な本教示内容の範囲内にある。

ここで図５を参照する。図５には、全体的に符号５００で示される、一実施形態による電力増幅器の静的な所定のしきい値で実現される電力管理処理のフローチャートを示す。図示したように、電力管理処理５００が開始し（５０２）、上位電力しきい値、下位電力しきい値、アップカウンタ値、及びダウンカウンタ値の初期化が行われる（５０４）。多数の値が初期化（５０４）された後、Ｘミリ秒毎（５０６）に電力増幅器の電力出力が評価され（５０８）、現電力出力が提供される。この現電力出力が少なくとも所定の手法で上位電力しきい値に相当するか（例えば、本実施形態では、現電力出力が上位電力しきい値より大きいか）否かを判定する（５１０）ために比較され、電力増幅器の電力を増大させるか否かがチェックされる。現電力出力が少なくとも所定の手法で上位電力しきい値に相当しない場合には、現電力の値が下位電力しきい値より大きいか否かを判定する（５１２）ために比較され、電力増幅器の電力を減少させるか否かがチェックされる。詳細には、このことは、電力増幅器を調整するのに何の処置も必要ない場合、電力増幅器を変更するか、又は、単にループを戻りＸミリ秒間待機する（５０６）かを判定するために行われる。

現電力出力が少なくとも所定の手法で上位電力しきい値に相当する（例えば、現電力出力が上位電力しきい値より大きい）場合、増幅器の電力調整に備えるため、アップカウンタ値はインクリメントされ（５１４）、ダウンカウンタはリセットされる（５１６）。アップカウンタ値がアップカウントしきい値より大きいか否かなど、アップカウンタ値及びアップカウントしきい値が少なくとも所定の手法で互いに相当するか否かを判定する（５１８）ために、アップカウンタ値はアップカウントしきい値と比較される。相当しない場合、電力増幅器の電力使用量には何の変更もなされず、処理５００はループを戻り、Ｘミリ秒間待機し（５０６）、別の反復を実行する。一方、アップカウンタ値がアップカウントしきい値より大きい場合、増幅器群をオンに切り換えるサブルーチン５２０の評価がトリガされる。サブルーチン５２０は図６に示す。サブルーチン５２０が処理された後、アップカウンタは再びリセットされ（５２２）、処理５００はループを戻り、Ｘミリ秒間待機し（５０６）し、その点から処理が再実行される。

電力増幅器を減少させる必要がある場合、即ち、現電力の値が下位電力しきい値より大きくない場合（５１２）、ダウンカウンタ値はインクリメントされ（５２４）、アップカウンタはリセットされ（５２６）、再び電力増幅器は電力出力を減少させる調整を準備する。このダウンカウンタ値は、インクリメントされた後、所定の手法でダウンカウンタしきい値に相当するか（例えば、ダウンカウンタ値はダウンカウンタしきい値より大きいか）否かを判定する（５２８）ために比較される。相当しない場合、処理５００は電力増幅器の電力使用量の変更を準備せず、代わりに、ループを戻り待機して、Ｘミリ秒後（５０６）、反復を再実行する。しかしながら、ダウンカウンタ値が所定の手法でダウンカウンタしきい値に相当する（例えば、ダウンカウンタ値がダウンカウンタしきい値より大きい）場合、増幅器群をオフに切り換えるサブルーチン５３０の評価がトリガされる。サブルーチン５３０は図７に示す。このサブルーチン５３０が処理された後、同様に、ダウンカウンタは再びリセットされ（５３２）、処理５００はループを戻り、Ｘミリ秒間待機し（５０６）、その点から処理を再実行する。

ここで図６を参照する。図６には、一実施形態によるオン切り換え処理のフローチャートを示す。オン切り換え処理５２０は、全ての増幅器群がまだオンではないことを確認することによって開始される。詳細には、処理５２０は、電力増幅器の全ての増幅器群が既にオンに切り換えられているか否かを判定し（６００）、全ての増幅器群が既にオンに切り換えられている場合、処理５２０は終了し、図５へ戻る（６０２）。しかしながら、全ての増幅器群がオンに切り換えられてはいない場合、即ち、１つ以上の増幅器群をオンに切り換えると電力が増大し得る場合、次に、エラー増幅器がオンに切り換えられているか否かを判定する（６０４）。エラー増幅器がオンに切り換えられていない場合、エラー増幅器はオンに切り換えられ（６０６）、オン切り換え処理は終了し、図５へ戻る（６０２）。当分野において公知なように、エラー増幅器は増幅される必要がある歪みを吸収するように、オンに切り換えられる。一方、エラー増幅器が既にオンに切り換えられている場合、最も長い時間オフであった１つ以上の増幅器群が評価され（６０８）、オンに切り換えられる１つ以上の選択された増幅器群が提供される（６１０）。詳細には、選択された増幅器群のトランジスタ回路及び直流回路がオンに切り換えられる（６１２，６１４）。

選択された増幅器群がオンに切り換えられた後、オンに切り換えられていた増幅器群の総数が評価され（６１６）、評価されたオン総数が提供され、これを用いて電力増幅器の現在の状態を評価する（６１８）。次に、少なくとも部分的にはこの現在の状態に基づき調整利得及び位相の値が評価され（６２０）、そして、少なくとも部分的にはこの調整利得及び位相の値に基づき電力増幅器の利得及び位相の値が調整される（６２２）。また少なくとも部分的には現在の状態に基づき所定の上位電力及び下位電力しきい値が評価され（６２４）、少なくとも部分的にはこれらの所定のしきい値に基づき上位電力及び下位電力しきい値が変更される（６２６）。処理５２０は終了し、この時点で図５へ戻る（６０２）。

ここで図７を参照する。図７には、図５のオフ切り換え処理のフローチャートを一実施形態に基づき示す。オフ切り換え処理５３０は、オンに切り換えられている増幅器群の総数の評価（７００）で開始し、オン総数が提供される。オン総数は、所定の手法で所定の数に相当するか（例えば、オン総数は所定の数より大きいか）否かを判定するために比較される（７０２）。この所定の数との比較には、電力増幅器が完全にオフではないことを確認することが含まれる。言い換えると、電力増幅器が動作状態であり、かつ、任意の電力調整に対して準備完了状態であることを保証するには、１つ以上の増幅器群をオンに切り換えて、電力増幅器を動作状態及び準備完了状態に維持する必要があり、また、この所定の数は通信システムの電力要求に応じて異なる。再度、図７を参照すると、オン総数が所定の数より大きくない場合、次に、エラー増幅器がオンに切り換えられているか否かが判定される（７０４）。エラー増幅器がオンに切り換えられていない場合、即ち、オフに切り換えられている場合、処理５３０は終了し、図５へ戻る（７０６）。他方、エラー増幅器がオンに切り換えられている場合、処理５３０はエラー増幅器をオフに切り換え（７０８）、ループへ戻り終了して（７０６）、図５へ戻る。

しかしながら、オン総数が所定の数より大きい場合、最も長い時間オンに切り換えられていた１つ以上の増幅器群が評価され（７１０）、オフに切り換えられる（７１２）。詳細には、増幅器群のトランジスタ回路及び直流回路がオフに切り換えられる（７１４，７１６）。１つ以上の増幅器がオフに切り換えられた（７１２）後、オフである増幅器群の総数が評価され（７１８）、オフ総数が提供され、これを用いて電力増幅器の現在の状態が評価される（７２０）。少なくとも部分的には現在の状態に基づき調整利得及び位相の値が再び評価され（７２２）、それに応じて、この調整利得及び位相の値に基づき電力増幅器の利得及び位相の値が調整される（７２４）。更に、電力増幅器の現在の状態を用いて、少なくとも部分的には現在の状態に基づき、所定の上位電力しきい値及び下位電力しきい値が評価される（７２６）。それに応じて、これら所定の評価されたしきい値に基づき上位電力及び下位電力しきい値は変更され（７２８）、処理５３０は終了し（７０６）、図５へ戻る。

ここで図８を参照する。図８には、全体的に符号８００で示される、一実施形態による増幅器群の動的な所定のしきい値で実現される電力管理処理のフローチャートを示す。電力管理処理８００が開始し（８０２）、交代タイマ及びセットアップタイマの初期化（８０４）、それに続いて電力増幅器の電力出力の評価（８０６）が行われ、現電力出力が提供される。また、以前の電力出力（前電力出力）は現電力出力に設定され（８０８）、最大電力出力及び最小電力出も、この現電力出力に設定される（８１０，８１２）。また、所定のプロファイルが読み込まれ（８１４）、処理８００の初期化が終了する。Ｘミリ秒毎に（８１６）、別のサブルーチンが開始され、電力増幅器の前電力出力の評価（８１８）及び現電力出力の評価（８２０）が行われる。次に、最大電力出力及び最小電力出力を更新するために、最大／最小出力電力更新サブルーチン処理８２２が実行される。最大／最小出力電力更新サブルーチン処理８２２は図９に示す。処理８２２を介して最小及び最大電力出力が更新された後、前電力出力が少なくとも所定の手法で現電力出力に相当するか（例えば、前電力出力が現電力出力より大きいか）否かが判定される（８２４）。相当する場合、処理８００は、電力増幅器によって出力される電力を減少させる。或いは、前電力出力が現電力出力に相当しない（例えば、前電力出力が現電力出力より大きくない）場合、処理８００は電力増幅器によって出力される電力を増大させる。

まず、電力増幅器の電力を増大させるサブルーチンにおいては、最も長い時間オフに切り換えられていた増幅器群が評価され（８２６）、最低位増幅器群を提供する。最低位増幅器群に関連付けられた上位しきい値が評価され（８２８）、現電力出力が少なくとも所定の手法で上位しきい値に相当するか否か（詳細には、例示の本実施形態では、現電力出力が上位しきい値より大きいか否か）が判定される（８３０）。実際、現電力出力が上位しきい値より大きい場合、最低位増幅器はオンに切り換えられ（８３２）、更に大きい電力を出力する。現電力出力が上位しきい値より大きくない場合、サブルーチンは最低位増幅器群をオンに切り換えずに終了する。処理８００は、次に、オフであり得る増幅器群が更に存在するか否かを判定し、存在する場合、ループを戻り、次の最低位増幅器群の評価（８２６）から、オフである全ての増幅器群を検討し終えるまで、サブルーチンを再実行する。一方、オフに切り換えられている増幅器群がもう存在しない場合、処理８００は継続し、前電力出力を現電力出力に設定して（８３６）、Ｘミリ秒毎に（８１６）反復を再実行する。

次に、電力増幅器の電力を減少させるためのサブルーチンにおいては、最も長くオンに切り換えられている増幅器群が評価され（８３８）、最高位増幅器群を提供する。この場合、最高位増幅器群に関連付けられた下位しきい値が評価され（８４０）、続いて、電力増幅器の平均電力出力が評価される（８４２）。そして、平均電力出力が少なくとも所定の手法で下位しきい値に相当するか否か（例えば、例示の本実施形態では、平均電力出力が下位しきい値より小さいか否か）否かが判定され（８４４）、相当する場合、この最高位増幅器群に関連付けられた計数タイマが開始され（８４６）、最高位増幅器群をオフに切り換える時間をカウントダウンする。サブルーチンのこの部分が、再度、特定の増幅器群に対して完了すると、処理８００は継続し、オフに切り換えて電力増幅器の電力を低減できるようなオンに切り換えられている増幅器群が更に存在しているか否かを判定する（８４８）。実際、オフに切り換えられる増幅器群が更に存在する場合、処理８００は継続して、次の最高位増幅器群の評価（８３８）からループを戻る。処理８００のこの部分は、オフに切り換えられる増幅器群を検討し終えるまで実行される。再度、処理８００は継続し、前電力出力を現電力出力に設定し（８３６）、Ｘミリ秒間待機して（８１６）、反復を再実行する。

ここで図９を参照する。図９には、図８の最大／最小出力電力更新処理８２２のフローチャートを一実施形態に基づき示す。処理８２２が開始され、現出力が少なくとも所定の手法で最大電力出力に相当するか（この場合、現出力が最大電力出力より大きいか）否かを判定するための比較（９００）が行われる。相当する場合、最大電力出力は現電力出力に設定され（９０２）、最大電力出力に基づき負荷プロファイルが読み込まれる（９０４）。しかしながら、現電力出力が最大電力出力より大きくない場合（９００）又は新たな負荷プロファイルが読み込まれた（９０４）後には、続いて現電力は、少なくとも所定の手法で最小電力出力に相当するか（例えば、例示の本実施形態では、現電力は最小電力出力より小さいか）否かを判定するために比較される（９０６）。相当する場合、最小電力出力は現電力出力に設定される（９０８）ことによって、更新され、それに応じて、この新たな最小電力出力に基づき負荷プロファイルが読み込まれる（９１０）。現電力出力が最小電力出力より小さくない場合（９０６）又は更新された最小出力に基づき新たな負荷プロファイルがロードされた後のいずれかにおいて、処理８２２は終了し（９１０）、図８へ戻る。

ここで図１０を参照する。図１０には、全体的に符号１０００で示される、一実施形態によるセットアップタイマ満了処理のフローチャートを示す。この処理１０００は、セットアップタイマの満了によりトリガされる（１００２）。電力増幅器の電力出力が評価され（１００４）、現電力出力を提供する。最大電力出力及び最小電力出力は、この現電力出力に設定され（１００６，１００８）、続いて、セットアップタイマがリセットされ（１０１０）、これによって処理１０００が終了する（１０１２）。

ここで図１１を参照する。図１１には、全体的に符号２０００で示される、一実施形態による計数タイマ満了処理のフローチャートを示す。図８において、特定の増幅器群をオフに切り換え得るより前に、計数タイマが開始されることを思い起こされたい。この実施形態では、異なる増幅器群に関連付けられた複数の計数タイマが開始され、オフに切り換えられるタイミングを待機する。この処理２０００により、オフに切り換えられるために待機する特定の増幅器群に関連付けられた計数タイマの満了（２００２）が記載される。この時、この特定の増幅器群に関連付けられた下位しきい値及び電力増幅器の平均電力出力が評価される（２００４，２００６）。これらの評価された値を用いて、平均電力出力が少なくとも所定の手法で下位しきい値に相当するか（例えば、例示の本実施形態では、平均電力出力が下位しきい値より小さいか）否かを判定するために比較が行われる（２００８）。相当しない場合、処理２０００は、次の計数タイマが切れるまで終了する（２０２０）。しかしながら、平均電力出力が下位しきい値より小さい場合、オンに切り換えられている増幅器群の総数が評価され（２０１２）、オン総数が提供される。このオン総数を用いて、オン総数が少なくとも所定の手法で所定値に相当するか否か（また詳細には、例示の本実施形態では、オン総数が所定値と等しいか否か）が判定される（２０１４）。相当しない場合、満了した計数タイマに関連付けられた増幅器群はオフに切り換えられ（２０１６）、この点で処理２０００は終了する（２０２０）。一方、オン総数が所定値に等しい場合、図１３に示す群交代処理がトリガされ（２０１８）、これによって処理２０００は終了する。

図１２においては、計数タイマ満了処理とは別に、群交代処理２０１８もまた交代タイマの満了によりトリガされ得る。これを交代タイマ満了処理と称し、全体的に符号３０００で示す。上述のように、この処理３０００は交代タイマの満了（３００２）によりトリガされる。応答して、図１３に示す群交代処理２０１８が開始されると、群交代処理が処理された後、交代タイマがリセットされ（３００４）、これによって処理３０００は終了する（３００６）。群交代処理２０１８は複数のルートから実行され得ることに留意されたい。

図１３に示す群交代処理２０１８においては、最も長い時間オフに切り換えられていた増幅器群が評価され（４０００）、最低位増幅器群が提供される。また、最も長い時間オンに切り換えられていた増幅器群の別の評価（４００２）を介して、最高位増幅器群が提供される。増幅器群の寿命を延ばすために増幅器群を交代させる場合、最低位増幅器群がオンに切り換えられ（４００４）、最高位増幅器群はオフに切り換えられる（４００６）。この点で処理２０１８は終了する（４００８）。

例示したこれらの様々な教示内容により、とりわけ、トラフィックパターン及び電力出力能力を動的に整合させることによって増幅器の電力を最適化する電力管理手法を提供した。その結果、この最適化により、電力増幅器の電流消費及び運用コストが低減される。電力増幅器の更に自律的なオンデマンド式の問題解決手法を提供した。様々な実施形態はより簡単に実現され得て、旧来の顧客は増幅器群を切り換えるための複数のモジュールを備えない単一搬送設備上においても運用コストの節約の利点を有する。このように、オペレータのセルサイトにおける容量増加に伴って、運用コストが更に注目されており、あらゆる一般的な通信システムにおいて最も重要な目標の１つである。

例えば、提供される様々な実施形態を用いると、フォワードリンク電力増幅器は、基地局設備における総電力使用量の５０％乃至７０％を占め得る。通常のフィードフォワード増幅器方式では、最終段階において総電流消費の６０％乃至８０％を占め得る。様々な実施形態によって提供されるオンデマンド式の構成によって、本質的には、増幅器が例えば混雑時間帯におけるピーク使用時に用いるために確保された利用可能な電力をオフに切り換えることが可能になり、これによって、より効率的な電力の使用に移行して運用コストが低減される。更にまた、本電力管理手法は増幅器群を適切に交代させ、電力増幅器の損耗のバランスをとり、その運用寿命を延ばす。また、これは、様々な教示内容により効率的な電力使用量を維持しつつ、運用コストを低減し得る数多くの手法のうちの１つである。

様々な実施形態を実現し得る代表的な通信システムの図。 様々な実施形態を実現し得る装置の図。 様々な実施形態による電力管理処理のフローチャート。 様々な実施形態による図３に示す切り換え処理のフローチャート。 様々な実施形態による電力増幅器の静的な所定のしきい値により実現される電力管理処理のフローチャート。 様々な実施形態による図５からのオン切り換え処理のフローチャート。 様々な実施形態による図５からのオフ切り換え処理のフローチャート。 様々な実施形態による増幅器群の動的な所定のしきい値により実現される電力管理処理のフローチャート。 様々な実施形態による図８からの最大／最小出力電力更新処理のフローチャート。 様々な実施形態によるセットアップタイマ満了処理のフローチャート。 様々な実施形態による計数タイマ満了処理のフローチャート。 様々な実施形態による交代タイマ満了処理のフローチャート。 様々な実施形態による群交代処理のフローチャート。

Claims (11)

1. 電力増幅器を管理する方法であって、
   電力増幅器の電力出力を評価して現電力出力を提供する工程と、
   現電力出力が少なくとも所定の手法で電力しきい値に相当するか否かを判定する工程と、
   現電力出力が少なくとも所定の手法で電力しきい値に相当する場合、カウンタ値をインクリメントする工程と、
   カウンタ値が少なくとも所定の手法でカウンタしきい値に相当するか否かを判定するカウンタ値判定工程と、
   複数の増幅器群のうち最も長い時間変更されていない増幅器群を評価して１つ以上の増幅器群を提供する工程と、
   カウンタ値が少なくとも所定の手法でカウンタしきい値に相当する場合、電力増幅器における複数の増幅器群のうち前記１つ以上の増幅器群の現在の状態を切り換えるとともに、カウンタ値をリセットする増幅器群切換工程と、からなり、
   カウンタ値が少なくとも所定の手法でカウンタしきい値に相当しない限り、カウンタ値はリセットされない、方法。
2. カウンタ値が少なくとも所定の手法でカウンタしきい値に相当する場合、所定時間待機して方法を繰り返す工程を含む請求項１に記載の方法。
3. 現電力出力が少なくとも所定の手法で電力しきい値に相当しない場合、所定時間待機して方法を繰り返す工程を含む請求項１に記載の方法。
4. 所定の現在の状態を有する複数の増幅器群の総数を評価して評価総数を提供する工程と、
   少なくとも部分的には評価総数に基づき電力増幅器の現在の状態を評価する工程と、を含む請求項１に記載の方法。
5. 少なくとも部分的には現在の状態に基づき調整利得及び位相の値を評価する工程と、
   少なくとも部分的には調整利得及び位相の値に基づき電力増幅器の利得及び位相の値を調整する工程と、を含む請求項４に記載の方法。
6. 少なくとも部分的には現在の状態に基づき所定の電力しきい値を評価する工程と、
   少なくとも部分的には所定の電力しきい値に基づき電力しきい値を変更する工程と、を含む請求項４に記載の方法。
7. 所定の時間経過後に方法が繰り返される請求項１に記載の方法。
8. 電力増幅器の複数の増幅器群と、
   同複数の増幅器群に接続されたコントローラ回路であって、電力増幅器の電力出力を評価して現電力出力を提供し、現電力出力が少なくとも所定の手法で電力しきい値に相当するか否かを判定し、現電力出力が少なくとも所定の手法で電力しきい値に相当する場合、カウンタ値をインクリメントし、カウンタ値が少なくとも所定の手法でカウンタしきい値に相当するか否かを判定し、複数の増幅器群のうち最も長い時間変更されていない増幅器群を評価して１つ以上の増幅器群を提供し、カウンタ値が少なくとも所定の手法でカウンタしきい値に相当する場合、カウンタ値をリセットするコントローラ回路と、
   同複数の増幅器群及びコントローラ回路に接続されたスイッチ回路であって、カウンタ値が少なくとも所定の手法でカウンタしきい値に相当する場合、同複数の増幅器群のうち前記１つ以上の増幅器群の現在の状態を切り換えるスイッチ回路と、からなり、
   カウンタ値が少なくとも所定の手法でカウンタしきい値に相当しない限り、カウンタ値はリセットされない、装置。
9. コントローラ回路は少なくとも部分的には評価総数に基づき所定の現在の状態を有する複数の増幅器群の総数を評価して評価総数及び電力増幅器の現在の状態を提供することを含む請求項８に記載の装置。
10. コントローラ回路は少なくとも部分的には現在の状態に基づき調整利得及び位相の値を評価することと、少なくとも部分的には調整利得及び位相の値に基づき電力増幅器の利得及び位相の値を調整することと、を含む請求項９に記載の装置。
11. コントローラ回路は少なくとも部分的には現在の状態に基づき所定の電力しきい値を評価することと、少なくとも部分的には所定の電力しきい値に基づき電力しきい値を変更することと、を含む請求項９に記載の装置。

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