図1　トラフィック量の�Hい場所と少ない場所で消�J電��の差はなく、少ない地��(sh┫)では無�Gに使われていた　出�Z：Eriscsson

電��効率が2000倍というモバイルネットワークシステムが��5世代のモバイル通信という�lだ。通信システムが��確な�`�Yを�]ち出せば、半導��メーカーは消�J電��を下げるための�v路�屐▲◆璽�テクチャ�屐▲廛蹈札�･デバイス�屬旅�夫を考えやすくなる。

システム����の消�J電��を削��(f┫)するためには、現在の通信ネットワークシステムの消�J電��を分析する��要がある。ネットワーク����で通常のトラフィック、高い頻度のトラフィック、極端に高いトラフィック、という��つの場合について見積もったところ、定常的に電��を使うところが最も消�Jすることがわかった(図1)。

このデータは、無線ネットワークの中でも都会の基地局と、田舎の基地局に同じ無線システムが使われており、どちらも同じ電��を消�Jしていることを��(j┤)している。そこで、トラフィックの少ない田舎では、例えば�kつに基地局に3��の無線ユニットがあるなら1��しか使わない。MIMOアンテナの4本のアンテナの内、1本しか使わない。モバイルネットワークとWi-Fiやスモールセル、Bluetoothなどさまざまな異�|のネットワークで構成されているHETNETなどではスモールセルを休�Vさせる。あるいは4つのキャリア(搬送�S)の内1本のキャリア電�Sしか使わない。これらの�}段を�Dり、システム����の消�J電��を削��(f┫)する。しかもこれらをダイナミックにオンデマンドでの��動するような�\術開発が求められている。

では基地局の無線ユニットの消�J電��の内�lはどうか。図2は無線ユニット内のいろいろな基本�v路の消�J電��を��(j┤)したものだが、送信?hu┐)霾�のパワーアンプ�v路が最も�j(lu┛)きな電��を消�Jしている。RF送信出��が�j(lu┛)きくなるにつれ、パワーアンプの消�J電��はますます�j(lu┛)きくなり、他の�v路�霾�はそれほど�j(lu┛)きく�\えない。

図2　基地局の無線ユニットではパワーアンプの消�J電��が常に�j(lu┛)きい　出�Z：Ericsson

基地局の��模によってもパワーアンプの消�J電��は変わる。図3にはスモールセルの中でも1〜2kmをカバーするマクロセルは964.9Wと1kW弱の電��を消�Jし、そのパワーアンプ�v路�霾�はその64%を消�Jするのに�瓦靴董⊃���m�J(r┬n)囲のマイクロセルは����で94Wとその1/10に下がり、パワーアンプの比率は47%に��(f┫)る。無線LANレベルの送信�J(r┬n)囲に相当するピコセルでは9Wの電��に�瓦靴�36%がパワーアンプ�霾�となる。家庭内のWi-Fi�J(r┬n)囲のフェムトセルでは6.2Wに�瓦靴謄僖錙璽▲鵐廚�32%と、その比率は下がっているが、やはり�j(lu┛)きい。

図3　基地局の送信出��が�j(lu┛)きければ�j(lu┛)きいほどパワーアンプで消�Jする電��が�j(lu┛)きい
出�Z：Ericsson

パワーアンプの消�J電��の削��(f┫)には、包絡線(エンベロープ)�\術が�~��だ。��来のパワーアンプに印加する電源電圧は最�j(lu┛)電圧�k定であるが、入��信��(gu┤)が小さい場合でもこの電圧分の電��を消�Jする。これに�瓦靴謄┘鵐戰蹇璽弑\術は、入��信��(gu┤)レベルに応じて、電源電圧も変えていく��(sh┫)式だ。パワートランジスタに入��する直�iの信��(gu┤)をフィードバックし電源電圧�v路の電源電圧も変えてしまう。Ericssonは、�v路�\術の工夫による低消�J電��化の貢献が高いという。

基地局にある無線ユニットの低消�J電��化だけではない。信��(gu┤)を送るためのデューティ比もできる限り落とす、アンテナ効率を�屬欧襦△覆匹���(sh┫)策もある。送信パルスの送信デューティ比に関しては、LTEではデータを送る�iに�U(ku┛)御信��(gu┤)を0.2msごとに送っているが、これを100msごとに送り、その間はスリープ�X(ju└)��にしておく。アンテナ効率を�屬欧襪燭瓩両}法の�kつとしてビームフォーミングがある。電�Sに指向性を�eたせ、端��のない��(sh┫)向にはできるだけ電�Sを向けない。これは複数のアンテナを使い、それぞれを切り��え、端��のいるところに向けて送信パワーの無�Gを��(f┫)らす。

このようにして、消�J電��を��(f┫)らしていく�O筋を立てている。これまでの基地局はAlways-onだったが、これからはAlways Availableに代えていくことで、無線ネットワークの低消�J電��化に�棺茲靴討い�、とEricssonは��画している。