優(yōu)化無線基站中功率放大器的性能與效率

隨著需要在有限的無線頻譜上承載日益增加的數(shù)據(jù)流量，無論是用戶還是數(shù)字內(nèi)容的快速增長都為無線基礎(chǔ)局端承受著巨大的壓力。滿足上述需求將產(chǎn)生高能耗，進(jìn)而導(dǎo)致基站系統(tǒng)的購置成本及其運行費用攀升。將無線信號從基站發(fā)射出去的基站功率放大器(PA)占基站成本的比例高達(dá)30%。在無線信號到達(dá)基站PA之前實施振幅因數(shù)降低(CFR)與數(shù)字預(yù)失真(DPD)技術(shù)可提高基站信號的質(zhì)量并擴(kuò)大覆蓋范圍，同時還能降低系統(tǒng)的購置與運行成本。

提高頻譜效率的緊迫性

近年來，無線用戶的數(shù)量大幅度增長。同時，諸如音樂下載與通過手機(jī)實現(xiàn)因特網(wǎng)接入等新業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，使得無線基礎(chǔ)局端的數(shù)據(jù)傳輸量越來越大。與此同時，分配給無線通信的頻譜卻保持不變。因此，用戶與流量的不斷增加導(dǎo)致無線頻譜變得異常擁堵。

這類似于在交通高峰時段公路發(fā)生擁堵的狀況。假設(shè)頻譜是高速公路，數(shù)據(jù)（語音呼叫、音樂或因特網(wǎng)內(nèi)容）是車輛。高速公路的寬度或車道數(shù)代表固定可用的無線頻譜數(shù)量。增加無線數(shù)據(jù)高速公路的車道是一項巨大的工程，正如增加現(xiàn)實世界中高速路的車道數(shù)一樣，需要涉及采購、建筑物拆遷以及車道的建筑工程。

在高速公路上，所有車輛正駛向各自的目的地，而且駕駛員都希望準(zhǔn)時到達(dá)。每輛車都代表語音呼叫或音樂下載的一部份，眾多車輛都準(zhǔn)時到達(dá)代表完成下載或呼叫。越來越多的用戶使用無線設(shè)備訪問數(shù)字內(nèi)容，就像高速公路上的車輛越來越多一樣。當(dāng)高速路上的車輛過多時，交通速度開始下降。無線網(wǎng)絡(luò)的情況也與此類似。

為了解決這一問題，無線提供商轉(zhuǎn)而采用了可提高頻譜效率的無線標(biāo)準(zhǔn)。這類似于將多輛駛往同一目的地的轎車碼放在一輛卡車上，并將卡車沿著高速公路開往目的地。這種方法使相同的高速公路上可以實現(xiàn)更多的數(shù)據(jù)傳輸流量，而不會導(dǎo)致流量降低。為了提高頻譜效率，我們可部署或定義所有的無線標(biāo)準(zhǔn)，其中包括CDMA2000、W-CDMA、TD-SCDMA、MC-GSM、WiMAX以及LTE等。圖1顯示了近年來用于提高頻譜效率所部署或定義的無線標(biāo)準(zhǔn)。

圖1

保持服務(wù)質(zhì)量

采用最新的無線標(biāo)準(zhǔn)，可通過固定頻譜傳輸更多的數(shù)據(jù)，但新標(biāo)準(zhǔn)也有弱點，它們對基站PA失真非常敏感。失真會導(dǎo)致信號質(zhì)量下降，而且還會減少數(shù)據(jù)流量。為了解決這一問題，無線提供商必須降低PA的傳輸功率或購買大得多的PA來覆蓋同一個區(qū)域。顯然，無線提供商必須保持廣泛的覆蓋范圍，因此他們需要購買更大、更昂貴的PA。而這些較大型PA會消耗大量電能，從而導(dǎo)致運營成本相應(yīng)上升。