直放站節(jié)能技術(shù)分析

【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】直放站節(jié)能技術(shù)分析文章首先對直放站的概念、工作原理、特點做了簡要介紹，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)；總結(jié)了目前的發(fā)展現(xiàn)狀，并對未來的發(fā)展做了展望。

引言

直放站是在無線通信傳輸過程中對信號直接放大的一種同頻中繼設(shè)備，其基本功能就是一個射頻信號功率增強(qiáng)器。直放站在下行鏈路中，由施主天線（或通過電纜）接收基站下行信號，然后通過帶通濾波器濾除帶外噪聲，濾波后的信號經(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)的移動臺手機(jī)的信號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，從而到達(dá)基站與手機(jī)的信號傳遞。

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

隨著直放站的普及，直放站能耗已成為移動通信能耗的一個重要組成部分。在通信行業(yè)大力開展節(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

目前對直放站節(jié)能技術(shù)開展研究的需求主要來自于以下幾個方面：

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)的能耗問題日益嚴(yán)重，統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國通信產(chǎn)業(yè)每年的各種能消耗用超過100億元，耗電量突破200億度，耗電總量在各行業(yè)中第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，可以說，通信行業(yè)節(jié)能降耗的形勢日趨嚴(yán)峻。對此，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，要求從多方面實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)，其中就包括對通信設(shè)備制造商的要求。業(yè)內(nèi)指出：設(shè)備制造商應(yīng)積極開展節(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)整體能耗做奉獻(xiàn)。而隨著直放站的普及，直放站能耗在移動通信能耗中的比重越來越重要，所以現(xiàn)在研究直放站節(jié)能是勢在必行。

研究直放站節(jié)能技術(shù)是電信運營商的需求。

對于節(jié)能降耗電信運營商有強(qiáng)烈的責(zé)任感和緊迫感，一方面，節(jié)能降耗是電信運營商的社會責(zé)任，另一方面，節(jié)能降耗是電信運營商提高管理水平、降低成本、提高收益的一種手段。所以在設(shè)備采購方面，電信運營商采購高節(jié)能、高效率的設(shè)備是一種必然的趨勢。而研究直放站節(jié)能技術(shù)正是對該趨勢的積極反應(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)國家號召，履行社會責(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)就可能被市場淘汰。

直放站節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)

目前可以從以下幾個方面實現(xiàn)直放站節(jié)能：

時隙智能關(guān)斷。

功放是移動通信直放站設(shè)備中能耗的部分，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，無論設(shè)備狀態(tài)是忙或者是閑，各時隙是否有用戶占用，設(shè)備中的功放都是常開的。而實際上，在無用戶占用的時隙，可以將功放關(guān)斷以降低整機(jī)設(shè)備的能耗。時隙智能關(guān)斷技術(shù)正是基于這一特點，它能根據(jù)各載頻業(yè)務(wù)信道的占用信息控制該時隙內(nèi)下行功放的開關(guān)狀態(tài)，即當(dāng)某個業(yè)務(wù)信道(時隙)有用戶占用時，打開該時隙內(nèi)下行功放；當(dāng)某個業(yè)務(wù)信道(時隙)無用戶占用時，關(guān)斷該時隙內(nèi)下行功放，從而提高下行功放的利用率，到達(dá)節(jié)能降耗的目的。時隙智能關(guān)斷技術(shù)控制，且效率高，能有效的實現(xiàn)GSM直放站節(jié)能。

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，實現(xiàn)功放的工作點離飽和區(qū)稍近一點，從而使功放以較高的功率工作，到達(dá)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）。模擬預(yù)失真是指在功放輸入前插入一個預(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)失真實現(xiàn)簡單、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，實現(xiàn)難度大。其原理是將功放輸入的信號取樣，下變頻到中頻、經(jīng)數(shù)字中頻處理后、提取基帶數(shù)字信號的輻度和相位信息，再將輸出的非線性的信號同樣變頻到基帶，并提取相應(yīng)的信息，兩者相比較，再通過相位和輻度調(diào)整電路將輸入信號開展動態(tài)地矯正，實現(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的區(qū)域，可以利用載波池的工作原理，采用時間策略在部分時間段關(guān)斷直放站下行功放射頻開關(guān)，從而到達(dá)節(jié)能降耗的目的。

圖1所示為光纖載波池直放站，用戶可以通過監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)管界面對載波池遠(yuǎn)端機(jī)上下行鏈路開關(guān)開展設(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，設(shè)置開啟射頻信號開關(guān)，則近端基站的載頻資源通過載波池系統(tǒng)被傳輸?shù)竭h(yuǎn)端基站。當(dāng)遠(yuǎn)端基站話務(wù)量小，沒有載頻需求時，設(shè)置關(guān)閉射頻信號開關(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)控盤也可以通過網(wǎng)管監(jiān)控軟件將時間控制表到遠(yuǎn)端設(shè)備的非揮發(fā)性存儲器中，這樣遠(yuǎn)端設(shè)備就可以依據(jù)時間表開展智能切換。在設(shè)置時間內(nèi)，打開射頻信號開關(guān)，在設(shè)置時間外，關(guān)斷射頻信號開關(guān)。從而實現(xiàn)合理、高效分配資源，到達(dá)節(jié)能降耗。

圖1光纖載波池系統(tǒng)框圖

另外，還可以運用智能載波調(diào)度，即根據(jù)近端基站話務(wù)和遠(yuǎn)端基站話務(wù)開展載波調(diào)度，實現(xiàn)更更高效的節(jié)能。該系統(tǒng)要求載波池近遠(yuǎn)端均配有話務(wù)統(tǒng)計單元。初始狀態(tài)下，載波池系統(tǒng)關(guān)閉，系統(tǒng)近端統(tǒng)計近端基站小區(qū)話務(wù)，系統(tǒng)遠(yuǎn)端統(tǒng)計覆蓋區(qū)基站小區(qū)話務(wù)。當(dāng)近端基站話務(wù)統(tǒng)計值較?。ɑ据d頻較閑），且遠(yuǎn)端基站話務(wù)統(tǒng)計值較大（遠(yuǎn)端有話務(wù)需求）時，則打開直放站遠(yuǎn)端下行功放，開啟調(diào)度系統(tǒng)。此后，系統(tǒng)近端仍然統(tǒng)計近端基站的總話務(wù)（此時的話務(wù)包括吸收的遠(yuǎn)端話務(wù)），系統(tǒng)遠(yuǎn)端開始統(tǒng)計直放站話務(wù)。當(dāng)遠(yuǎn)端設(shè)備吸收的話務(wù)量較小，沒有載頻需求時，關(guān)斷直放站遠(yuǎn)端下行功放射頻開關(guān)。同時遠(yuǎn)端設(shè)備中的話統(tǒng)單元改為統(tǒng)計遠(yuǎn)端基站話務(wù)。

太陽能供電系統(tǒng)。

在***充足的地區(qū)，例如我國的內(nèi)蒙西部，**西部、**南部、青藏高原等地，其年平均***時間大于1800小時，年總輻射量大于440千焦/厘米2，具有豐富的太陽能資源，可以利用太陽能供電系統(tǒng)為直放站供電，從而減小電能消耗，實現(xiàn)節(jié)能。

太陽能供電系統(tǒng)主要由太陽能電池板、控制器、蓄電池組成，系統(tǒng)構(gòu)造如圖2所示。在太陽能供電系統(tǒng)中，直放站由蓄電池組供電，維持正常的運作。無***、陰雨天氣時由蓄電池組為直放站設(shè)備供電。當(dāng)天氣晴朗、有***時蓄電池組一方面向設(shè)備供電，另一方面由太陽能電池極板方陣對蓄電池組供電，以補(bǔ)充其在無***時間里為設(shè)備供電所釋放的電量。太陽能控制器的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護(hù)、過放電保護(hù)的作用。

圖2太陽能供電系統(tǒng)組成框圖

另外，太陽能也可與交流混合供電，適用于***不夠充足，無法滿足直放站長時間工作需要，而當(dāng)?shù)赜钟薪涣鞴╇娰Y源的地區(qū)。在太陽能與風(fēng)能資源都很充裕的地區(qū)，也可利用太陽能和風(fēng)能混合供電。

總結(jié)與展望

隨著通信行業(yè)對節(jié)能降耗越來越高度的重視，直放站節(jié)能技術(shù)研究也越來越受到業(yè)內(nèi)的關(guān)注，目前