GSM多载波基站节能降耗的五大体现

传统GSM基站使用单载波技术，使用窄带功率放大器（带宽为200KHz），每一个载波对应一个独立的射频通道（包含基带处理模块、数模转换模块和窄带功放）。在以往的2G网络建设中，为满足大容量需求，一个小区要配置多个载波，多个载波的信号通过模拟合路器进行合路后输送到天线发射，以达到节省天线的目的。由于模拟合路器引入了较大的插入损耗（-3dB/2载波合路），为满足覆盖要求，基站必须提高发射功率，同时传统基站还存在载波集成度低、单站容量受限、无法支持网络后续演进等问题，制约了GSM网络的进一步发展。

多载波基站的节能降耗特点

在通信网络节能减排趋势下，使通信基站更节能更符合"绿色"要求的GSM多载波基站技术出现，其核心是将在3G（主要是WCDMA和cdma2000）系统中成功使用的宽带功放技术应用于2G基站，实现了射频宽带化。目前宽带功放支持的带宽为15MHz。为解决采用宽带功放之后产生的信号非线性和功率效率问题，多载波基站综合采用了数字中频合路技术、数字预失真(DPD)、多哈里（Doherty）技术。相比于传统单载波基站，多载波基站具有合路损耗小（数字中频合路插损为1个dB）、集成度高等特点。

传统基站技术和多载波基站技术的性能对比如表1所示。

在全行业节能减排发展趋势下，移动运营商面临着来自基站节能的压力，原有GSM基站的能耗过高，同时，传统基站的无线资源的调整分配比较繁琐，由于原有GSM单板支持的载波数有限，遇有大话务场景往往通过拆闲补忙去弥补容量需求，而且这种调整资源的模式往往要工作人员去现场插拔硬件设备，效率比较低下。

如果采用多载波基站，单板的载波数更多，基站的容量可以更高，并且运营商可以选择是否通过软件开通相应的载波，这样工作人员在网络中调整载波就十分方便。

多载波基站的体积较传统基站体积有较大幅度的减少，进一步缓解了机房空间紧张的局面。

此外，多载波技术结合软件无线电技术，可使GSM网络平滑地向EDGE、EDGE+甚至LTE演进，有效保护运营商投资。

结合以上对多载波基站的描述，我们可以发现，多载波基站是解决基站节能降耗、网络持续演进的有效方案之一。

GSM多载波基站地方试验

凸显5大特点

中国移动对GSM多载波基站应用进行了两阶段的试验：第一阶段进行了实验室测试，相关部门对3GPPTS45.005规定的多载波基站射频指标进行了一致性测试，测试的指标包括互调、底噪、杂散和阻塞指标；第二阶段，中国移动在浙江杭州、四川泸州等地开展了外场规模组网环境下网络性能测试，设置浙江杭州（10个站）、四川泸州（11个站）、资阳（单站）三个外场，覆盖场景包括密集城区、普通城区、郊区和农村，试验内容包括网络性能、基站功耗、网络覆盖和网络容量等指标。

试验结果表明，GSM多载波基站在运营企业可持续发展、网络节能降耗上体现出了5大特点。

1．各项射频指标满足3GPP协议要求

为了能够使多载波技术尽快成熟和应用，考虑目前多载波关键技术的成熟度，3GPP协议对原GSM协议互调、宽带噪声和杂散以及阻塞等四项射频指标进行了修改，本文在不影响网络性能指标的前提下，通过仿真得到了多载波基站指标，如表2所示。

实验室测试表明，目前多载波基站中的80W和60W设备，均满足宽带噪声、杂散和阻塞指标的要求。在互调指标上，80W设备目前仅满足Class2的要求，还无法满足严格的Class1要求而60W设备满足Class1要求。

2．规模组网条件下基站性能稳定满足商用需求

浙江杭州外场使用10个多载波基站替换了原有单载波基站。在替换前后基站话务量和话务分布一致的条件下，经过持续网络性能指标观测（3个月），替换后的多载波基站部署区域重要网络性能指标(KPI)与替换前一致。在四川外场，工程人员将原有11个传统基站升级为多载波基站后，网络KPI表现平稳。

试验表明，在真实组网条件下，采用多载波基站组网后，网络性能稳定，基本满足商用要求，测试结果见表3。

3．基站耗电量下降30%功放是基站中耗电最多的模块。对于宽带功放而言，线性度和效率一直是业界的一大难题。传统基站使用的窄带功放，主要采用FF（前反馈）技术来补偿非线性失真，其功放效率一般仅为10％左右。多载波基站采用DPD技术来补偿非线性，功放效率可达到20%；DPD技术配合采用Doherty技术，可将功放效率提高到30%左右。

中国移动在杭州、泸州两地外场采用挂表方式分别测试了多载波宏基站和多载波分布式基站在不同载波配置情况下的节能性能。测试结果表明，对于三扇区室外分布式基站，50%话务负载条件下，传统基站平均功耗为1630W，而采用多载波基站后，基站平均功耗降为1071W，较传统基站下降34％；宏基站75%话务负载条件下，传统基站平均功耗为2400W,采用多载波基站后，平均功耗降为1700W，功耗降低了29%。如图1所示。

4．单站容量提升缓解机房空间紧张

传统单载波基站，基带处理采用DSP+FPGA方案，单板集成度低，一般1个单板支持1～2个载波，单机柜最大支持容量12载波配置，按三扇区配置为S4/4/4；如果实际容量需求超过基站最大容量配置，则需要增加机柜实现。

而多载波基站，基带处理采用ASIC解决方案，集成度更高。目前多载波基站1个单板最大可支持6个载波，每扇区可配置2个单板，单机柜最大支持36载波配置（S12/12/12），是传统基站容量的3倍，而站地面积与传统基站相同，并无明显增加，可有效缓解机房空间紧张问题。如图2所示。

5．基站配线简化容量调配灵活

扩容试验表明，运营商在使用3个多载波模块建设了一个S4/4/4的站点需要扩容到S6/6/6时，只需要在中心机房修改软件配置即可，不需要工程人员再次访问站点去更换硬件或者更改基站的配线方式，不需要中断业务。在采用多哈里技术之后，每个小区不再需要配置传统的宽带合路器或空腔合路器，基站配线极大简化，同时也降低了对基站维护人员的技术要求和配线出错的概率。同时多载波基站可实现远程的站点载频调配，操作方便快捷，可实现在不同站点之间灵活的容量调配，减少了工程和维护工作量。