研究開発センター

当社は、無線基地局向けに、消費電力を従来から64％削減した世界最高レベルの電力効率の高効率パワーアンプを開発しました。

無線基地局向けパワーアンプは、無線基地局から携帯電話などの端末に送信される無線信号を増幅する装置で、消費電力が大きく、無線基地局全体の消費電力の増加の主な要因となっています。パワーアンプで使用されるトランジスタは、送信する情報によって出力電力が常時変化する送信信号の瞬時出力電力が低くなると電力効率^（注1）が大幅に低下します。今後設置が進む5G基地局では、通信方式の高度化に伴い、より広い瞬時出力電力を持つため、低い出力電力における電力効率改善が従来以上に大きな課題となっています。

このたび当社が開発したパワーアンプでは、2種類の異なる高効率パワーアンプの構成を独自の技術により効率が最大化するよう組み合わせるとともに、高次高調波の負荷^（注2）を最適化することでさらに効率を高め、ピーク電力の10分の1という低い平均電力でも70％の電力効率を達成しました。低い出力電力でも高い電力効率で動作することで、消費電力を従来から64％削減することができます^（注3）。基地局クラスの出力電力で、5Gでも使用されるピークの高い変調信号^（注4）を用いて電力効率70％を達成したのは当社が世界で初めてとなります^（注5）。今回開発した高効率パワーアンプにより、今後設置が進む5G無線基地局の低消費電力化に貢献します。
当社は、本関連技術を、米国ボストンで開催されるIEEE国際学会「IMS 2019」で6月5日（現地時間）に発表します。

これまでにも、ドハティアンプ^（注6）、アウトフェージングアンプ^（注7）などの複数のトランジスタを組み合わせることで、低い瞬時出力電力でも高い電力効率が実現可能なアーキテクチャが開発、実用化されてきています。しかし、これらのアーキテクチャを採用した場合でも、ピーク電力の10分の1の平均電力で動作させた場合に達成できる電力効率は、およそ60％に留まっていました。今後設置が進む5G基地局では、ピーク電力に比べて低い出力電力でのパワーアンプの効率改善が従来以上に大きな課題となっていることから、当社は、ピーク電力の10分の1という低い平均電力における電力効率を改善するパワーアンプの開発に取り組んできました。

当社が開発した高効率パワーアンプでは、アウトフェージングアンプで使用される2つのトランジスタを、それぞれ2個のトランジスタで構成されるドハティアンプに置き換え、4個のトランジスタを使用する構成を採用しました。このパワーアンプに対し、高次高調波の負荷を最適化することで、広い瞬時電力範囲に亘り非常に高い効率を実現することができました。開発したパワーアンプには2つの信号が入力されます。効率を最大化するよう事前学習した分離処理により伝送信号を2つの信号に分離し、開発したパワーアンプに入力、増幅し、合成します。合成することで元の伝送信号の形を再生成する処理になっており、伝送信号を増幅した信号が合成信号として出力されます。本パワーアンプにより、高いピークを持つ変調信号をピーク電力の10分の1の平均電力で増幅した場合でも、70％の電力効率が得られることを確認しました。

当社は、今回開発した高効率化技術により、無線機の消費電力の大部分を占めるパワーアンプを5G基地局でも高効率化し、今後設置が進む5G基地局における低消費電力化に貢献します。