JP4643331B2 - 送信増幅器 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムのインフラ設備に供される送信増幅器に関するものである。

デジタル移動体通信では、エリア全域をカバーするために、高出力の送信増幅器が用いられる。高出力の送信増幅器は図３の（Ａ）に示すように、基地局Ａ１と同一の架に設置されるのが主流であった。しかし、送信増幅器がアンテナに接続される場合、同軸ケーブルにて接続されるが、装置の保守上、アンテナと送信増幅器間は、５０ｍ〜２００ｍも離される場合があり、その間での劣化が問題となっていた。

また、別の問題として、送信増幅器は、基地局の一部として取り扱われることが常識であり、そのため、基地局は各地へ分散し、保守上、運用コスト上問題であった。

これらの問題を解決する為、ＲＯＦ（Ｒａｄｉｏ Ｏｎ Ｆｉｂｒｅ）、Ｒｅｍｏｔｏ Ｒａｄｉｏ Ｈｅａｄなる概念が生み出され、これからの主流になりつつある。これは、基地局から、アンテナに近い無線部を切り離し、両者を光ファイバで接続し、上記問題を解決するものである。光ファイバは、既存の設備を利用する場合は低価格で使用が可能で、運用コストが低減可能である事、各地へ分散するのは、大規模な基地局ではなく、比較的軽微な無線部分だけであるということから、保守上も好ましい形態となっている。

このＲＯＦ Ｒｅｍｏｔｏ Ｒａｄｉｏ Ｈｅａｄの概要を図３（Ｂ）に示す。図３（Ｂ）において、Ａ２は基地局で、図３（Ａ）におけるＡＭＰの設置場所にＩ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を実装し、電気信号を光信号に変更している。
また、図３（Ｂ）において、Ａ３は光ファイバで、光に変換された信号を伝送する。Ａ４はタワーや、ビルの上に設置される送信増幅器で基地局から光ファイバ経由で送られてきた送信データを増幅してアンテナから出力する。

このＲＯＦ Ｒｅｍｏｔｏ Ｒａｄｉｏ Ｈｅａｄの概念では、送信増幅器はビルの屋上やタワー天辺等非常に高い場所に設置するために、図３（Ａ）のように、送信増幅器が基地局と同一の架に設置している構成と比較すると、故障などの原因で送信増幅器を交換や修理を行う場合に、ビルの屋上やタワー天辺等に昇る必要があるために、工数及び危険性が非常に高くなるという問題点がある。

このため、従来の送信増幅器が出力する送信電力に異常があった場合の制御について簡単に説明する。送信増幅器が出力する送信電力を監視するしきい値を、第１のしきい値と第２のしきい値のように２つ設ける（値の大きさは、第１のしきい値＜第２のしきい値とする）。

１）送信電力が第１のしきい値に達した場合には、送信増幅器は基地局側に対して、送信増幅器に入力させる送信データの電力を下げるよう指示する。それにより、送信増幅器が出力する送信電力を下げ、異常状態を解除するようにする。
２）送信電力が第２のしきい値に達した場合には、数秒程度連続してその状態が続くことを確認して、送信増幅器の出力を停止する。

ここで、数秒程度確認する理由について説明する。しきい値に達してすぐ停止してしまうと、通信を使用しているエンドユーザに迷惑をかけてしまい、結果的に通信事業者の損失になってしまう。よって異常状態がしばらく続くことを確認してそれでも異常であるなら、送信停止を行うのが一般的である。

しかしながら、異常状態を長時間確認することになると、異常送信電力による熱の上昇で、送信増幅器の温度の異常上昇を招いてしまう。よって、異常状態の確認時間は、数分単位でなく数秒単位であるのが一般的である。

図４に従来の構成を示す。図４において、１はインターフェース部で、基地局側から送られてくる送信データを受け取る部位である。２はローパスフィルター部で、基地局側から送られてきた送信データの帯域制限を行う部位である。３は変調部で、基地局側から送られてきた送信データを、搬送波周波数に変換する部位である。４はバンドパスフィルタで、変調部で発生したイメージ周波数を取り除く部位である。５は増幅部で、生成した送信信号をアンテナから出力できるように増幅する部位である。

６はアンテナ部で、増幅した信号を空中に出力する部位である。１０は電力演算部で、増幅部で出力する信号を元に電力演算を行う部位である。１１Ａは第１の比較部で、あらかじめ設定された第１のしきい値と、入力した電力演算結果とを比較する部位である。１１Ｂは第２の比較部で、あらかじめ設定された第２のしきい値と、入力した電力演算結果とを比較する部位である。１２は制御部で、比較部で比較した結果を元に、５増幅部の出力を停止したり、基地局側に“送信電力の情報”を通知する制御を行う部位である。

図５に上述した制御部１２の動作例を示す。
この動作例では、第１のしきい値を１秒以上超えたかどうか、第２のしきい値を２秒以上超えたかどうか、を確認することとしている。また設定するしきい値は、第１のしきい値＜第２のしきい値であるとする。
制御がスタートされると（Ｓ１）、次に第２のしきい値を２秒以上超えるか否かを確認する（Ｓ３）。２秒以上超えた場合には送信停止を行い（ステップＳ５）、２秒以上超えていない場合には第１のしきい値を１秒以上超えるか否かを判断する（Ｓ４）。１秒以上超えた場合には、送信電力情報の通知を行う（Ｓ６）。１秒以上超えていない場合にはステップＳ３へ移行する。

ステップＳ５では、図４の５増幅部の出力を停止する。このステップでは増幅部へ出力を停止する指示を与える。その後ステップＳ６へ移行し、基地局側へ増幅部の送信を停止したことを通知する。ステップＳ６では、ステップＳ５から移行してきた場合には、基地局側へ増幅部の送信を停止したことを通知する。また、ステップＳ４から移行してきた場合には基地局側へ、基地局側から送られてくる送信データの送信電力を低下させるよう通知する。

なお、本発明に関連する技術として特許文献１が知られる。
特開２００２−１６５０５号公報

しかし、年々、省エネが重要視されているため、出力電力に対してぎりぎりの容量で電源を構成するようになってきている。よって電源の容量に対して送信電力のマージンが少なくなってきている。電源の容量以上の電力を出力すると電源が故障してしまい、２度と送信増幅動作はできなくなるので、交換や修理が必要になる。

これからの主流は、図３（Ｂ）の概念図になるので、交換や修理となった場合には鉄塔の上やビルの上の作業になるので、工数及び危険性が増大するという問題点が生じる。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、故障が少なくもって交換や修理が軽減できる送信増幅器を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するため、本発明は、３つのしきい値を備えて送信電力を監視する送信増幅器であって、送信電力が第１のしきい値を第１の所定時間以上超えたら、送信電力低下要求を行い、送信電力が前記第１のしきい値よりも大きい第２のしきい値を前記第１の所定時間よりも長い第２の所定時間以上超えたら、送信停止を行い、送信電力が前記第２のしきい値よりも大きい第３のしきい値を超えたら送信停止を行うことを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、従来技術に比べて電源部の能力を超えるような送信電力をもった送信データが基地局側から送られてきた場合にでも、電源部を故障させずにすむので、送信増幅器の修理、交換を軽減できる。

以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。

本発明が適用される状態の概念図を図１に示す。図１において、１はインターフェース部で、基地局側から送られてくる送信データを受け取る部位である。２はローパスフィルター部で、基地局側から送られてきた送信データの帯域制限を行なう部位である。３は変調部で、基地局側から送られてきた送信データを、搬送波周波数に変換する部位である。４はバンドパスフィルタで、変調部で発生したイメージ周波数を取り除く部位である。５は増幅部で、生成した送信信号をアンテナから出力できるように増幅する部位である。６はアンテナ部で、増幅した信号を空中に出力する部位である。

１０は電力演算部で、増幅部で出力する信号を元に電力演算を行なう部位である。１１Ａは第１の比較部で、あらかじめ設定された（所定の）第１のしきい値と、入力した電力演算結果とを比較する部位である。１１Ｂは第２の比較部で、あらかじめ設定された第２のしきい値と、入力した電力演算結果とを比較する部位である。１１Ｃは第３の比較部で、あらかじめ設定された第３のしきい値と、入力した電力演算結果とを比較する部位である。１２は制御部で、比較部で比較した結果を元に、増幅部５の出力を停止したり、基地局側に送信電力の情報を通知する制御を行なう部位である。

図２に制御部の動作例を示す。この動作例では、第１のしきい値を１秒以上超えたかどうか、第２のしきい値を２秒以上超えたかどうか、を確認することとしている。また設定するしきい値は、以下の条件を満たしている。

第１のしきい値 ＜ 第２のしきい値 ＜ 第３のしきい値

制御が開始されると（Ｓ１）、次に、第３のしきい値を一瞬でも超えるかどうかを確認する（Ｓ２）。第３のしきい値を超えた場合には（Ｓ２，Ｙ）、ステップＳ５に進む。また第３のしきい値を超えていない場合には（Ｓ２，Ｎ）、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、第２のしきい値を２秒以上超えるかどうかを確認する。２秒以上超えた場合には（Ｓ３，Ｙ）、ステップＳ５に進む。２秒以上超えていない場合には（Ｓ３，Ｎ）、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、第１のしきい値を１秒以上超えるかどうかを確認する。１秒以上超えた場合には（Ｓ４，Ｙ）、ステップＳ６に進む。１秒以上超えていない場合には（Ｓ４，Ｎ）、ステップＳ３に戻る。

ステップＳ５では、図４の増幅部５の出力を停止する。このステップでは増幅部へ出力を停止するよう指示を与える。その後、ステップＳ６へ移行し、基地局側へ増幅部の送信を停止した事を通知する。

ステップＳ６では、ステップＳ５から移行してきた場合には、基地局側へ増幅部の送信を停止したことを通知する。またステップＳ４から移行してきた場合には基地局側へ、基地局側から送られてくる送信データの送信電力を低下させるよう通知する。

以上に説明したように、本発明の実施の形態では、第３の比較部を設けそのしきい値を一瞬でも超えたら増幅部の出力を停止する機能を設けることで、電源部の能力を超えるような送信電力をもった送信データが、基地局側から送られてきた場合にでも、電源部を故障させずにすむので、送信増幅器の修理のための交換が必要なくなる。

本発明の実施の形態を示すブロック図である。 本発明の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 従来技術の概要を示す説明図である。 従来の技術を示すブロック図である。 従来の技術における動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ Ｉ／Ｆ、２ ＬＰＦ、３ 変調部、４ ＢＰＦ、５ 増幅部、１０ 電力演算部、１１Ａ〜１１Ｃ 比較部、１２ 制御部。

Claims (1)

1. ３つのしきい値を備えて送信電力を監視する送信増幅器であって、
   送信電力が第１のしきい値を第１の所定時間以上超えたら、送信電力低下要求を行い、
   送信電力が前記第１のしきい値よりも大きい第２のしきい値を前記第１の所定時間よりも長い第２の所定時間以上超えたら、送信停止を行い、
   送信電力が前記第２のしきい値よりも大きい第３のしきい値を超えたら送信停止を行う
   ことを特徴とする送信増幅器。

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