GSM多載波基站節(jié)能降耗的五大體現(xiàn)

傳統(tǒng)GSM基站使用單載波技術(shù)，使用窄帶功率放大器（帶寬為200KHz），每一個(gè)載波對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的射頻通道（包含基帶處理模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和窄帶功放）。在以往的2G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，為滿(mǎn)足大容量需求，一個(gè)小區(qū)要配置多個(gè)載波，多個(gè)載波的信號(hào)通過(guò)模擬合路器進(jìn)行合路后輸送到天線發(fā)射，以達(dá)到節(jié)省天線的目的。由于模擬合路器引入了較大的插入損耗（-3dB/2載波合路），為滿(mǎn)足覆蓋要求，基站必須提高發(fā)射功率，同時(shí)傳統(tǒng)基站還存在載波集成度低、單站容量受限、無(wú)法支持網(wǎng)絡(luò)后續(xù)演進(jìn)等問(wèn)題，制約了GSM網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展。

多載波基站的節(jié)能降耗特點(diǎn)

在通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)能減排趨勢(shì)下，使通信基站更節(jié)能更符合“綠色”要求的GSM多載波基站技術(shù)出現(xiàn)，其核心是將在3G（主要是WCDMA和cdma2000）系統(tǒng)中成功使用的寬帶功放技術(shù)應(yīng)用于2G基站，實(shí)現(xiàn)了射頻寬帶化。目前寬帶功放支持的帶寬為15MHz。為解決采用寬帶功放之后產(chǎn)生的信號(hào)非線性和功率效率問(wèn)題，多載波基站綜合采用了數(shù)字中頻合路技術(shù)、數(shù)字預(yù)失真(DPD)、多哈里（Doherty）技術(shù)。相比于傳統(tǒng)單載波基站，多載波基站具有合路損耗小（數(shù)字中頻合路插損為1個(gè)dB）、集成度高等特點(diǎn)。

傳統(tǒng)基站技術(shù)和多載波基站技術(shù)的性能對(duì)比如表1所示。

在全行業(yè)節(jié)能減排發(fā)展趨勢(shì)下，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商面臨著來(lái)自基站節(jié)能的壓力，原有GSM基站的能耗過(guò)高，同時(shí)，傳統(tǒng)基站的無(wú)線資源的調(diào)整分配比較繁瑣，由于原有GSM單板支持的載波數(shù)有限，遇有大話(huà)務(wù)場(chǎng)景往往通過(guò)拆閑補(bǔ)忙去彌補(bǔ)容量需求，而且這種調(diào)整資源的模式往往要工作人員去現(xiàn)場(chǎng)插拔硬件設(shè)備，效率比較低下。

如果采用多載波基站，單板的載波數(shù)更多，基站的容量可以更高，并且運(yùn)營(yíng)商可以選擇是否通過(guò)軟件開(kāi)通相應(yīng)的載波，這樣工作人員在網(wǎng)絡(luò)中調(diào)整載波就十分方便。

多載波基站的體積較傳統(tǒng)基站體積有較大幅度的減少，進(jìn)一步緩解了機(jī)房空間緊張的局面。

此外，多載波技術(shù)結(jié)合軟件無(wú)線電技術(shù)，可使GSM網(wǎng)絡(luò)平滑地向EDGE、EDGE+甚至LTE演進(jìn)，有效保護(hù)運(yùn)營(yíng)商投資。

結(jié)合以上對(duì)多載波基站的描述，我們可以發(fā)現(xiàn)，多載波基站是解決基站節(jié)能降耗、網(wǎng)絡(luò)持續(xù)演進(jìn)的有效方案之一。

GSM多載波基站地方試驗(yàn)

凸顯5大特點(diǎn)

中國(guó)移動(dòng)對(duì)GSM多載波基站應(yīng)用進(jìn)行了兩階段的試驗(yàn)：第一階段進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，相關(guān)部門(mén)對(duì)3GPPTS45.005規(guī)定的多載波基站射頻指標(biāo)進(jìn)行了一致性測(cè)試，測(cè)試的指標(biāo)包括互調(diào)、底噪、雜散和阻塞指標(biāo)；第二階段，中國(guó)移動(dòng)在浙江杭州、四川瀘州等地開(kāi)展了外場(chǎng)規(guī)模組網(wǎng)環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試，設(shè)置浙江杭州（10個(gè)站）、四川瀘州（11個(gè)站）、資陽(yáng)（單站）三個(gè)外場(chǎng)，覆蓋場(chǎng)景包括密集城區(qū)、普通城區(qū)、郊區(qū)和農(nóng)村，試驗(yàn)內(nèi)容包括網(wǎng)絡(luò)性能、基站功耗、網(wǎng)絡(luò)覆蓋和網(wǎng)絡(luò)容量等指標(biāo)。

試驗(yàn)結(jié)果表明，GSM多載波基站在運(yùn)營(yíng)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)節(jié)能降耗上體現(xiàn)出了5大特點(diǎn)。

1．各項(xiàng)射頻指標(biāo)滿(mǎn)足3GPP協(xié)議要求

為了能夠使多載波技術(shù)盡快成熟和應(yīng)用，考慮目前多載波關(guān)鍵技術(shù)的成熟度，3GPP協(xié)議對(duì)原GSM協(xié)議互調(diào)、寬帶噪聲和雜散以及阻塞等四項(xiàng)射頻指標(biāo)進(jìn)行了修改，本文在不影響網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的前提下，通過(guò)仿真得到了多載波基站指標(biāo)，如表2所示。

實(shí)驗(yàn)室測(cè)試表明，目前多載波基站中的80W和60W設(shè)備，均滿(mǎn)足寬帶噪聲、雜散和阻塞指標(biāo)的要求。在互調(diào)指標(biāo)上，80W設(shè)備目前僅滿(mǎn)足Class2的要求，還無(wú)法滿(mǎn)足嚴(yán)格的Class1要求而60W設(shè)備滿(mǎn)足Class1要求。

2．規(guī)模組網(wǎng)條件下基站性能穩(wěn)定滿(mǎn)足商用需求

浙江杭州外場(chǎng)使用10個(gè)多載波基站替換了原有單載波基站。在替換前后基站話(huà)務(wù)量和話(huà)務(wù)分布一致的條件下，經(jīng)過(guò)持續(xù)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)觀測(cè)（3個(gè)月），替換后的多載波基站部署區(qū)域重要網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)(KPI)與替換前一致。在四川外場(chǎng)，工程人員將原有11個(gè)傳統(tǒng)基站升級(jí)為多載波基站后，網(wǎng)絡(luò)KPI表現(xiàn)平穩(wěn)。

試驗(yàn)表明，在真實(shí)組網(wǎng)條件下，采用多載波基站組網(wǎng)后，網(wǎng)絡(luò)性能穩(wěn)定，基本滿(mǎn)足商用要求，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

3．基站耗電量下降30%功放是基站中耗電最多的模塊。對(duì)于寬帶功放而言，線性度和效率一直是業(yè)界的一大難題。傳統(tǒng)基站使用的窄帶功放，主要采用FF（前反饋）技術(shù)來(lái)補(bǔ)償非線性失真，其功放效率一般僅為10％左右。多載波基站采用DPD技術(shù)來(lái)補(bǔ)償非線性，功放效率可達(dá)到20%；DPD技術(shù)配合采用Doherty技術(shù)，可將功放效率提高到30%左右。

中國(guó)移動(dòng)在杭州、瀘州兩地外場(chǎng)采用掛表方式分別測(cè)試了多載波宏基站和多載波分布式基站在不同載波配置情況下的節(jié)能性能。測(cè)試結(jié)果表明，對(duì)于三扇區(qū)室外分布式基站，50%話(huà)務(wù)負(fù)載條件下，傳統(tǒng)基站平均功耗為1630W，而采用多載波基站后，基站平均功耗降為1071W，較傳統(tǒng)基站下降34％；宏基站75%話(huà)務(wù)負(fù)載條件下，傳統(tǒng)基站平均功耗為2400W,采用多載波基站后，平均功耗降為1700W，功耗降低了29%。如圖1所示。

4．單站容量提升緩解機(jī)房空間緊張

傳統(tǒng)單載波基站，基帶處理采用DSP+FPGA方案，單板集成度低，一般1個(gè)單板支持1～2個(gè)載波，單機(jī)柜最大支持容量12載波配置，按三扇區(qū)配置為S4/4/4；如果實(shí)際容量需求超過(guò)基站最大容量配置，則需要增加機(jī)柜實(shí)現(xiàn)。

而多載波基站，基帶處理采用ASIC解決方案，集成度更高。目前多載波基站1個(gè)單板最大可支持6個(gè)載波，每扇區(qū)可配置2個(gè)單板，單機(jī)柜最大支持36載波配置（S12/12/12），是傳統(tǒng)基站容量的3倍，而站地面積與傳統(tǒng)基站相同，并無(wú)明顯增加，可有效緩解機(jī)房空間緊張問(wèn)題。如圖2所示。

5．基站配線簡(jiǎn)化容量調(diào)配靈活

擴(kuò)容試驗(yàn)表明，運(yùn)營(yíng)商在使用3個(gè)多載波模塊建設(shè)了一個(gè)S4/4/4的站點(diǎn)需要擴(kuò)容到S6/6/6時(shí)，只需要在中心機(jī)房修改軟件配置即可，不需要工程人員再次訪問(wèn)站點(diǎn)去更換硬件或者更改基站的配線方式，不需要中斷業(yè)務(wù)。在采用多哈里技術(shù)之后，每個(gè)小區(qū)不再需要配置傳統(tǒng)的寬帶合路器或空腔合路器，基站配線極大簡(jiǎn)化，同時(shí)也降低了對(duì)基站維護(hù)人員的技術(shù)要求和配線出錯(cuò)的概率。同時(shí)多載波基站可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的站點(diǎn)載頻調(diào)配，操作方便快捷，可實(shí)現(xiàn)在不同站點(diǎn)之間靈活的容量調(diào)配，減少了工程和維護(hù)工作量。