无线通信基站功耗猛增？Qorvo 凭借系统化的节能解决方案对雾霾说“NO”！

根据 IEEE 发表的一篇关于宽带通信的文章，电信行业约占全球耗电量的 4%。不过，该行业正在积极参与减少能源使用，这既是出于经济原因，如减少运营成本，也是出于环境原因。

为此，电信行业积极参与能源感知无线电和网络技术 (EARTH) 等计划。像 EARTH 这样的项目专门针对电信行业内网络基础设施领域的能源使用。通过与运营商、研究机构和大学展开合作，并运用 EARTH 配套的知识，可以帮助影响我们未来的网络设计，为实现减少移动和有线应用中二氧化碳排放的目标而努力。

移动通信功耗猛增，大头在基站

过去，在减少移动领域的能源使用上，一直专注于移动设备的电池使用寿命。移动消费者是这一趋势的最大影响因素。根据 phoneArena 的调查，智能手机的电池续航时间在过去五年内已经从平均 310 分钟提升到了 430 分钟。

为了尽可能减少设备电池的电量消耗，电信行业可以采用各种先进的 RF 设计技巧，例如天线调谐、带包络跟踪的高线性度和高效 PA 设计、自适应发射功率控制、无线电感知软件管理，以及半导体工艺和集成的重要改进。但是，功耗重心已经迅速拓宽到包含整个移动网络。

智能手机、笔记本电脑、平板电脑和数字智能电视是信息通信技术 (ICT) 生态系统中大量数据消耗和回程转出上升的开端。这些设备中数据流量的增加导致移动生态系统的能源消耗不断增长。根据国际电信联盟 (ITU) 的统计，网络主干占用了约 10% 的 ICT 生态系统能源，这相当于 1985 年整个地球上所使用的能源。现在，我们在不同位置间移动数据所消耗的能源已经超过了全球航空领域飞机飞行所消耗的能源。

从固定线路通信角度来看，电信领域的能源消耗大多数发生在用户端。不过从移动通信角度来看，能源消耗大多数发生在基础设施端。根据最新调查估计，电信行业总能耗的 80% 在于蜂窝基站。基站能耗中最大的一部分是用于冷却基础设施、馈入损耗、功率放大器、收发器和基带处理，以及 AC/DC 和 DC/DC 转换单元。可见移动通信降耗的大头在于基站，假如提升用户端的能耗可以大大降低基站的能耗，这也是一种可以考虑的节能措施。

基站节能解决方案越来越系统化

基站经过设计，可以处理峰值容量，最大程度地减少停机时间并优化用户体验。但实际上，有些网络在重载条件下节能高效，但在轻载条件下，单位能效会显著下降。事实证明，在任意给定的 24 小时期间，蜂窝网络的负载通常处于较低水平，而不是峰值水平，每天的负载水平也不均匀。

在很多时间，要传输的用户数据都比较少，如果使用自适应无线电网络设计减少这些低流量期间的功耗，那么将显著降低运营商成本和减少二氧化碳排放。天线静音（在要传输用户数据时激活多天线传输）、网络小型蜂窝部署和节能模式无线电网络增强功能等技术都可以帮助减少功耗，另外还有更多方法。

边远地区修建的太阳能基站

节能模式可以从几分钟延长至几小时，并且在减少功耗方面非常有效。这种节能方式既可以减少能耗，又可以帮助无线电散热。无线电掉电的挑战在于唤醒。无线电唤醒不太可能瞬时完成；因此，无线电设计人员需要缓解任何延迟影响和网络中断。

小型蜂窝的引入可以帮助降低网络运营成本，因为这些更小的基站设计采用被动式冷却方式，提供网络边缘覆盖并以较低的无线电功率运行。由于传播距离缩短并且靠近移动设备，这会给用户带来电池续航时间延长和网络容量增加的好处。对于运营商来说，这样的好处便是能够在特定热点添加所需的网络容量，从而优化能源成本。运营商可以根据功率水平和范围，从多种不同的小型蜂窝（例如毫微微蜂窝、微微蜂窝或微蜂窝等）中进行选择，既保持最低的功率水平，同时提供更高品质的连接以及更高吞吐量和更低延迟。

宏基站也会更加高效。在过去十年中，有源无线电元件的稳定性和可靠性都得到了显著提高，使得能够采用远程无线电头端单元进行所有室外塔顶安装。由于位置靠近天线，远程无线电只需被动式冷却，可以最大程度地减少馈入损耗。由于馈入损耗减少，发射器功率可以减半，而仍然能在天线上提供相同性能。此外，接收器的噪声系数也得到了改善，移动设备以较低的发射功率即可实现相同的信噪比。

基站架构也发生了变化，借助全尺寸自适应波束成形（3GPP 标准社区将其称为 FD-MIMO）支持大规模多路输入多路输出 (MIMO)。FD-MIMO 系统采用大量有源收发器，分别为在紧密空间内以二维阵列形式排列的天线馈送信号。LTE-Advanced 13 版中对最多 64 个发送