直放站节能技术研究
中心议题：
- 直放站节能技术的市场需求
- 直放站节能的关键技术
- 时隙智能关断
- 预失真技术
- 智能载波调度
- 太阳能供电系统
直放站由于其建设成本低，安装简单，组网灵活等优点被广泛的应用于移动通信系统，作为基站覆盖的辅助手段，来解决一般基站难以覆盖的盲区或弱区问题，改善网络质量。例如在高速公路、地铁、隧道、停车场、商场、宾馆、机场、码头、偏远郊区、以及人口密集的室内等，都有安装直放站来增加网络覆盖，消除信号弱区与盲区。
随着直放站的普及，直放站能耗已成为移动通信能耗的一个重要组成部分。在通信行业大力开展节能降耗工作的今天，研究直放站节能是非常有意义的。下面本文将从分析研究直放站节能技术的必要性入手，从多个技术维度介绍直放站节能技术。
研究直放站节能技术的必要性
目前对直放站节能技术进行研究的需求主要来自于以下几个方面：
研究直放站节能技术是通信行业节能降耗的需求。
随着通信及信息化的不断发展，通信行业的能耗问题日益严重，统计数据显示，我国通信产业每年的各种能耗费用超过100亿元，耗电量突破200亿度，耗电总量在各行业中排名第14位，并且随着通信业的不断发展，这些数据还将持续增长，可以说，通信行业节能降耗的形势日趋严峻。对此，有关通信产业节能降耗的政策与法规逐渐出台，要求从多方面实现节能降耗的目标，其中就包括对通信设备制造商的要求。业内专家指出：设备制造商应积极开展节能型产品、设备的研发，深挖节能潜力，为降低通信产业整体能耗做贡献。而随着直放站的普及，直放站能耗在移动通信能耗中的比重越来越重要，所以现在研究直放站节能是势在必行。
研究直放站节能技术是电信运营商的需求。
对于节能降耗电信运营商有强烈的责任感和紧迫感，一方面，节能降耗是电信运营商的社会责任，另一方面，节能降耗是电信运营商提高管理水平、降低成本、提高收益的一种手段。所以在设备采购方面，电信运营商采购高节能、高效率的设备是一种必然的趋势。而研究直放站节能技术正是对该趋势的积极反应。
研究直放站节能技术是直放站制造商的需求。
研究直放站节能技术是直放站设备制造商的必然选择，一方面，是响应国家号召，履行社会责任，另一方面，关系到企业可持续发展，若稍有怠慢，企业就可能被市场淘汰。
直放站节能的关键技术
目前可以从以下几个方面实现直放站节能：
时隙智能关断
功放是移动通信直放站设备中能耗最大的部分，例如在输出功率20W以上的设备中，功放的能耗通常占整机设备能耗的80%。而目前的GSM直放站中，无论设备状态是忙或者是闲，各时隙是否有用户占用，设备中的功放都是常开的。而实际上，在无用户占用的时隙，可以将功放关断以降低整机设备的能耗。时隙智能关断技术正是基于这一特点，它能根据各载频业务信道的占用信息控制该时隙内下行功放的开关状态，即当某个业务信道(时隙)有用户占用时，打开该时隙内下行功放；当某个业务信道(时隙)无用户占用时，关断该时隙内下行功放，从而提高下行功放的利用率，达到节能降耗的目的。时隙智能关断技术控制精确，且效率高，能有效的实现GSM直放站节能。
预失真技术
采用预失真技术能大大改善功放的线性度，实现功放的工作点离饱和区稍近一点，从而使功放以较高的功率工作，达到直放站节能降耗的目的。
预失真又分为模拟预失真（APD）和数字预失真（DPD）。模拟预失真是指在功放输入前插入一个预失真器，这种预失真器产生的非线性与功放产生的非线性正好相反，使合成后的传输特性呈现出较好的线性。模拟预失真实现简单、技术难度小、成本低，但线性度改善不高。而数字预失真是近几年发展起来的一种新型技术，是线性功放发展的主流，其线性度高、效率高，但电路复杂，实现难度大。其原理是将功放输入的信号取样，下变频到中频、经数字中频处理后、提取基带数字信号的辐度和相位信息，再将输出的非线性的信号同样变频到基带，并提取相应的信息，两者相比较，再通过相位和辐度调整电路将输入信号进行动态地矫正，实现较好的线性。
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智能载波调度
在学校、办公楼、体育馆等话务量具有明显潮汐特点的区域，可以利用载波池的工作原理，采用时间策略在部分时间段关断直放站下行功放射频开关，从而达到节能降耗的目的。
图1所示为光纤载波池直放站，用户可以通过监控系统的网管界面对载波池远端机上下行链路开关进行设置。当远端基站载频繁忙，话务量大，需要载频支援时，设置开启射频信号开关，则近端基站的载频资源通过载波池系统被传输到远端基站。当远端基站话务量小，没有载频需求时，设置关闭射频信号开关，则远端基站的调度载频资源被剥夺。光纤载波池远端站监控盘也可以通过网管监控软件将时间控制表下载到远端设备的非挥发性存储器中，这样远端设备就可以依据时间表进行智能切换。在设置时间内，打开射频信号开关，在设置时间外，关断射频信号开关。从而实现合理、高效分配资源，达到节能降耗。
图1光纤载波池系统框图
另外，还可以运用智能载波调度，即根据近端基站话务和远端基站话务进行载波调度，实现更精确更高效的节能。该系统要求载波池近远端均配有话务统计单元。初始状态下，载波池系统关闭，系统近端统计近端基站小区话务，系统远端统计覆盖区基站小区话务。当近端基站话务统计值较小（基站载频较闲），且远端基站话务统计值较大（远端有话务需求）时，则打开直放站远端下行功放，开启调度系统。此后，系统近端仍然统计近端基站的总话务（此时的话务包括吸收的远端话务），系统远端开始统计直放站话务。当远端设备吸收的话务量较小，没有载频需求时，关断直放站远端下行功放射频开关。同时远端设备中的话统单元改为统计远端基站话务。
太阳能供电系统
在日照充足的地区，例如我国的内蒙西部，甘肃西部、新疆南部、青藏高原等地，其年平均日照时间大于1800小时，年总辐射量大于440千焦/厘米2，具有丰富的太阳能资源，可以利用太阳能供电系统为直放站供电，从而减小电能消耗，实现节能。
太阳能供电系统主要由太阳能电池板、控制器、蓄电池组成，系统结构如图2所示。在太阳能供电系统中，直放站由蓄电池组供电，维持正常的运作。无日照、阴雨天气时由蓄电池组为直放站设备供电。当天气晴朗、有日照时蓄电池组一方面向设备供电，另一方面由太阳能电池极板方阵对蓄电池组供电，以补充其在无日照时间里为设备供电所释放的电量。太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。
图2太阳能供电系统组成框图
另外，太阳能也可与交流混合供电，适用于日照不够充足，无法满足直放站长时间工作需要，而当地又有交流供电资源的地区。在太阳能与风能资源都很充裕的地区，也可利用太阳能和风能混合供电。
随着通信行业对节能降耗越来越高度的重视，直放站节能技术研究也越来越受到业内的关注，目前国内各大直放站设备制造商也都对此做出了努力，越来越多的节能方案被提出，而本文介绍的只是其中几种，还有如低功耗器件；在满足网络正常运行的情况下，降低射频指标等很多很好的节能方案。而且，通过努力，将来会有更多更好的节能方案。后期我们应该从多方面考虑节能，除了降能耗，还要省材料，省空间，合理运用各种节能技术，从最大程度上实现节能降耗。
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