[01102548]载波聚合通信基站高效功放关键技术与应用

无线基站能源消耗通常占到无线通信网整体能耗的70%以上，而射频功率放大器又占据了通信主系统能耗的50%以上，因此提高射频功放效率是基站节能减排的最有效手段。载波聚合技术将多个不同频带聚合成一个更宽的频谱，可有效拓展通信系统带宽，提升系统传输容量，但其射频前端需要具备多频并发的工作能力，这对基站射频功放效率提升带来了极大的挑战。新一代通信系统中由于载波聚合和高效调制技术的广泛采用，传统功放所面临着多频并发性能下降、带间互调引起线性度变差等问题，这些因素都成为基站效率提升的瓶颈。针对这些亟待解决的关键技术难题，清华大学和中兴通讯股份有限公司进行了联合科研攻关，在宽带多合体（Doherty）功放设计、多频并发功放效率提升和数字预失真功放线性化技术（Digital Predistortion, DPD）等方面取得了重大突破，技术水平处于国际领先。项目主要技术发明点如下：1.针对载波聚合多频并发应用需求，项目提出独立相位补偿双频高效多合体功放和连续型宽带多合体功放，在国际上首次成功实现了双频多合体功放和带宽大于1.1GHz宽带多合体功放，解决了传统多合体功放带宽受限的瓶颈。2.针对载波聚合功放多频并发效率下降问题，率先从理论上分析了交调分量对效率的影响，提出了基于交调匹配技术的多频功放设计方法，研制高效线性双频多合体功放平均效率达到42.1%，在可查询的公开报道中处于国际领先。3.针对多频功放效率与线性度的矛盾，提出低复杂度多频功放建模与线性化方法，相对于传统模型复杂度降低60%以上，解决了多频功放线性化模型复杂度快速上升和硬件资源占用过大问题。中国电子学会鉴定意见认为该项目“核心技术在该领域具有首创性，部分成果达到国际领先水平”，项目已发表SCI论文29篇、EI论文25篇，其中IEEE Trans汇刊论文9篇，在Web of Science核心合集中被他引202次，2篇论文入选ESI高被引论文。获得专利授权11项、其中美国发明专利2项。项目组成员获得IEEE Fellow、国家优秀青年基金和URSI青年科学家等称号。项目成果已广泛应用于中国移动TD-SCDMA及TD-LTE移动通信基站中，参与完成了北京奥运场馆TD-LTE网络建设。近三年来项目实现的高效基站功放发货量为7.6万台，实现直接经济效益4.9亿元，每年可节约耗电量1.3亿度以上，产生了良好的社会效益。