Page 24 - 网络电信2021年4月刊上
P. 24
功耗，在5G初期负载较低的情况下，更需要降低小信号和数字 图 5 基于查找表的最小调度单元更新方案
[3]
中频模块的基础功耗 。
1.2 硬件节能方案
（1）PA效率提升
如图3和图4所示，材料和工艺决定了峰值效率，并且器件
工艺的选择与功率和频率都有一定的关系，因此我们在5G AAU
PA效率提升方案中主要引入新材料、新设计 [3] ：1）新材料：
2.6G 64T产品可选择LDMOS和GaN两种工艺器件，2.6G单通道高
功率和4.9GHz产品选用GaN。2）新设计：多级Doherty架构兼
顾满载和低负载高效率，使用低成本LDMOS工艺已比较成熟，使
用GaN工艺，因构建复杂架构目前仍面临较大成本压力和技术难
题，需要进一步突破。
图 3 材料工艺和峰值效率的关系曲线
率随输入信号的变小而降低，当随输入信号变化同时调整静态
工作点时，可以有效提升PA的工作效率。需要指出的是，ET技
术对硬件挑战巨大，后续需要和产业协同推动支持。2）基于通
信信号特点，提出PA工作状态以最小调度单元为周期（如图5
所示）、基于查找表的形式跟踪信号，以实现PA效率的提升，
后续将持续推动产业的发展。
（2）芯片集成度提升
在芯片集成度提升方面，本论文重点调研分析了基带、数
字中频以及收发信机的发展趋势，通过优化硬件资源配置和算
法等实现有效资源匹配业务的弹性状态，从而推动数字器件工
[3]
艺和集成度进一步提升，推动功放器件演进 。1）基带芯片的
趋势，基带实现以ASIC为主流方案，目前主流单片支持3载波，
16/7nm工艺，在增强方案中基带处理芯片将单片支持6载波NR
图 4 器件工艺选择与功率和频率的关系 @64通道，芯片工艺优化为5～7nm。2）数字中频的趋势，目前
单芯片主流支持16通道，主流工艺为16nm/7nm，在增强方案中
单片支持通道将提升，工艺进一步优化为5/7nm。3）数模转换
的趋势，收发信机主流是4T4R，主流厂家是ADI和TI，收发信机
主流方案为零中频架构，支持的通道数为4T4R，带宽200MHz，
在增强方案中数模转换芯片集成度下一代产品将支持8通道，功
耗将进一步优化为16nm。
2 无线网节能关键技术
2.1 亚帧静默
（1）技术原理和理论分析
基站检测到部分下行亚帧（下行符号）无数据发送时，
在此周期关闭功率放大器等射频硬件，达到降低静态功耗的目
的；待检测到有数据调度时，再启动射频硬件使其恢复正常。
亚帧关断或开启的时间颗粒度为μs级别。
如图6所示，5G单模设备的增益分析：与下行相关的信号/
除此之外，本论文中还提出了PA效率提升的新方案：基于 信道有 SSB/DMRS/CSI-RS/PDCCH，当其占用最少资源时，可获
以最小资源调度单元为周期的PA 供电电压调整方案。1）包络 得最大节能增益。由于5G调度最小颗粒度为符号，因此可关闭
跟踪技术（ET）是提升PA效率的方案之一，包络跟踪技术的本 未占用符号上的PA等以实现节能。经计算，20ms周期内最少占
质是供电电压的跟踪信号的包络，供电电压同信号包络同步骤 用符号数166个，占总DL符号占比为：166/(7×14×4)=43%，相
变化，从而实现节能。因为PA的静态功耗与输入信号的大小无 当于有57%的符号可关断。以20ms的周期进行考虑，DL总RB数为
关，与供电电压相关，供电电压越高，静态功耗越大；PA的效 107016个，SSB、CSI-RS、PDCCH、SIB1占用166个符号，166个
网络电信 二零二一年四月 29
