直放站節(jié)能技術(shù)研究

摘要：文章首先對(duì)直放站的概念、工作原理、特點(diǎn)做了簡(jiǎn)要介紹，然后從分析研究直放站節(jié)能技術(shù)的必要性入手，綜述了直放站節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)；最后總結(jié)了目前的發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)未來(lái)的發(fā)展做了展望。

關(guān)鍵詞：直放站；節(jié)能

Research on energy saving technique of Repeater
Xu Fang,Qu Xin
(WUHAN HONGXIN TELECOMMUNICATION TECHNOLOGIES CO., LTD.)
Abstract: At first, this article makes a brief introduction about the concept, working principle and characteristics of Repeater; then, this article summarizes the key technologies of Repeater energy saving, started with the analysis of the need for study on Repeater energy saving technique; at last, this article summarizes the status of current development, and makes the forecast to future development.
Keywords: Repeater; Energy Saving

引言

直放站是在無(wú)線通信傳輸過(guò)程中對(duì)信號(hào)直接放大的一種同頻中繼設(shè)備，其基本功能就是一個(gè)射頻信號(hào)功率增強(qiáng)器。直放站在下行鏈路中，由施主天線（或通過(guò)電纜）接收基站下行信號(hào)，然后通過(guò)帶通濾波器濾除帶外噪聲，濾波后的信號(hào)經(jīng)功放放大再發(fā)射到待覆蓋區(qū)域；在上行鏈路中，覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)手機(jī)的信號(hào)以同樣的工作方式由上行放大鏈路處理后發(fā)射到相應(yīng)基站，從而達(dá)到基站與手機(jī)的信號(hào)傳遞[1]。

直放站由于其建設(shè)成本低，安裝簡(jiǎn)單，組網(wǎng)靈活等優(yōu)點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用于移動(dòng)通信系統(tǒng)，作為基站覆蓋的輔助手段，來(lái)解決一般基站難以覆蓋的盲區(qū)或弱區(qū)問(wèn)題，改善網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。例如在高速公路、地鐵、隧道、停車場(chǎng)、商場(chǎng)、賓館、機(jī)場(chǎng)、碼頭、偏遠(yuǎn)郊區(qū)、以及人口密集的室內(nèi)等，都有安裝直放站來(lái)增加網(wǎng)絡(luò)覆蓋，消除信號(hào)弱區(qū)與盲區(qū)[1][2]。

隨著直放站的普及，直放站能耗已成為移動(dòng)通信能耗的一個(gè)重要組成部分。在通信行業(yè)大力開(kāi)展節(jié)能降耗工作的今天，研究直放站節(jié)能是非常有意義的。下面本文將從分析研究直放站節(jié)能技術(shù)的必要性入手，從多個(gè)技術(shù)維度介紹直放站節(jié)能技術(shù)。

研究直放站節(jié)能技術(shù)的必要性

目前對(duì)直放站節(jié)能技術(shù)進(jìn)行研究的需求主要來(lái)自于以下幾個(gè)方面[3][4]：

研究直放站節(jié)能技術(shù)是通信行業(yè)節(jié)能降耗的需求。

隨著通信及信息化的不斷發(fā)展，通信行業(yè)的能耗問(wèn)題日益嚴(yán)重，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)通信產(chǎn)業(yè)每年的各種能耗費(fèi)用超過(guò)100億元，耗電量突破200億度，耗電總量在各行業(yè)中排名第14位，并且隨著通信業(yè)的不斷發(fā)展，這些數(shù)據(jù)還將持續(xù)增長(zhǎng)，可以說(shuō)，通信行業(yè)節(jié)能降耗的形勢(shì)日趨嚴(yán)峻。對(duì)此，有關(guān)通信產(chǎn)業(yè)節(jié)能降耗的政策與法規(guī)逐漸出臺(tái)，要求從多方面實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)，其中就包括對(duì)通信設(shè)備制造商的要求。業(yè)內(nèi)專家指出：設(shè)備制造商應(yīng)積極開(kāi)展節(jié)能型產(chǎn)品、設(shè)備的研發(fā)，深挖節(jié)能潛力，為降低通信產(chǎn)業(yè)整體能耗做貢獻(xiàn)。而隨著直放站的普及，直放站能耗在移動(dòng)通信能耗中的比重越來(lái)越重要，所以現(xiàn)在研究直放站節(jié)能是勢(shì)在必行。

研究直放站節(jié)能技術(shù)是電信運(yùn)營(yíng)商的需求。

對(duì)于節(jié)能降耗電信運(yùn)營(yíng)商有強(qiáng)烈的責(zé)任感和緊迫感，一方面，節(jié)能降耗是電信運(yùn)營(yíng)商的社會(huì)責(zé)任，另一方面，節(jié)能降耗是電信運(yùn)營(yíng)商提高管理水平、降低成本、提高收益的一種手段。所以在設(shè)備采購(gòu)方面，電信運(yùn)營(yíng)商采購(gòu)高節(jié)能、高效率的設(shè)備是一種必然的趨勢(shì)。而研究直放站節(jié)能技術(shù)正是對(duì)該趨勢(shì)的積極反應(yīng)。

研究直放站節(jié)能技術(shù)是直放站制造商的需求。

研究直放站節(jié)能技術(shù)是直放站設(shè)備制造商的必然選擇，一方面，是響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，履行社會(huì)責(zé)任，另一方面，關(guān)系到企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，若稍有怠慢，企業(yè)就可能被市場(chǎng)淘汰。
直放站節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)

目前可以從以下幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)直放站節(jié)能：

時(shí)隙智能關(guān)斷。

功放是移動(dòng)通信直放站設(shè)備中能耗最大的部分，例如在輸出功率20W以上的設(shè)備中，功放的能耗通常占整機(jī)設(shè)備能耗的80%。而目前的GSM直放站中，無(wú)論設(shè)備狀態(tài)是忙或者是閑，各時(shí)隙是否有用戶占用，設(shè)備中的功放都是常開(kāi)的。而實(shí)際上，在無(wú)用戶占用的時(shí)隙，可以將功放關(guān)斷以降低整機(jī)設(shè)備的能耗。時(shí)隙智能關(guān)斷技術(shù)正是基于這一特點(diǎn)，它能根據(jù)各載頻業(yè)務(wù)信道的占用信息控制該時(shí)隙內(nèi)下行功放的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，即當(dāng)某個(gè)業(yè)務(wù)信道(時(shí)隙)有用戶占用時(shí)，打開(kāi)該時(shí)隙內(nèi)下行功放；當(dāng)某個(gè)業(yè)務(wù)信道(時(shí)隙)無(wú)用戶占用時(shí)，關(guān)斷該時(shí)隙內(nèi)下行功放，從而提高下行功放的利用率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。時(shí)隙智能關(guān)斷技術(shù)控制精確，且效率高，能有效的實(shí)現(xiàn)GSM直放站節(jié)能[7]。

預(yù)失真技術(shù)。

采用預(yù)失真技術(shù)能大大改善功放的線性度，實(shí)現(xiàn)功放的工作點(diǎn)離飽和區(qū)稍近一點(diǎn)，從而使功放以較高的功率工作，達(dá)到直放站節(jié)能降耗的目的。

預(yù)失真又分為模擬預(yù)失真（APD）和數(shù)字預(yù)失真（DPD）[5]。模擬預(yù)失真是指在功放輸入前插入一個(gè)預(yù)失真器，這種預(yù)失真器產(chǎn)生的非線性與功放產(chǎn)生的非線性正好相反，使合成后的傳輸特性呈現(xiàn)出較好的線性。模擬預(yù)失真實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、技術(shù)難度小、成本低，但線性度改善不高。而數(shù)字預(yù)失真是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型技術(shù)，是線性功放發(fā)展的主流，其線性度高、效率高，但電路復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度大。其原理是將功放輸入的信號(hào)取樣，下變頻到中頻、經(jīng)數(shù)字中頻處理后、提取基帶數(shù)字信號(hào)的輻度和相位信息，再將輸出的非線性的信號(hào)同樣變頻到基帶，并提取相應(yīng)的信息，兩者相比較，再通過(guò)相位和輻度調(diào)整電路將輸入信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)地矯正，實(shí)現(xiàn)較好的線性。

智能載波調(diào)度。

在學(xué)校、辦公樓、體育館等話務(wù)量具有明顯潮汐特點(diǎn)的區(qū)域，可以利用載波池的工作原理，采用時(shí)間策略在部分時(shí)間段關(guān)斷直放站下行功放射頻開(kāi)關(guān)，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

圖1所示為光纖載波池直放站，用戶可以通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)管界面對(duì)載波池遠(yuǎn)端機(jī)上下行鏈路開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)遠(yuǎn)端基站載頻繁忙，話務(wù)量大，需要載頻支援時(shí)，設(shè)置開(kāi)啟射頻信號(hào)開(kāi)關(guān)，則近端基站的載頻資源通過(guò)載波池系統(tǒng)被傳輸?shù)竭h(yuǎn)端基站。當(dāng)遠(yuǎn)端基站話務(wù)量小，沒(méi)有載頻需求時(shí)，設(shè)置關(guān)閉射頻信號(hào)開(kāi)關(guān)，則遠(yuǎn)端基站的調(diào)度載頻資源被剝奪。光纖載波池遠(yuǎn)端站監(jiān)控盤也可以通過(guò)網(wǎng)管監(jiān)控軟件將時(shí)間控制表下載到遠(yuǎn)端設(shè)備的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中，這樣遠(yuǎn)端設(shè)備就可以依據(jù)時(shí)間表進(jìn)行智能切換。在設(shè)置時(shí)間內(nèi)，打開(kāi)射頻信號(hào)開(kāi)關(guān)，在設(shè)置時(shí)間外，關(guān)斷射頻信號(hào)開(kāi)關(guān)。從而實(shí)現(xiàn)合理、高效分配資源，達(dá)到節(jié)能降耗[7]。

圖1  光纖載波池系統(tǒng)框圖