1 引言

隨著技術發展，移動通信網絡設備廠商不斷推出一些新型的技術，如分布式基站、節能軟件（時隙/載頻智能關斷）、各種覆蓋增強型技術、共建共享等。這些節能減排技術在工程中靈活應用，可以大大節約建設成本，降低網絡能耗。在天饋層面如何結合這些新型技術實現更大程度上節能減排，對移動通信的發展具有重要意義。

2  基站天線的小型化實現節能減排

小型化基站具有體積小、功耗低等特點，有利于站址選取，便于天線的運輸和安裝，可有效降低移動通信系統的建網與運維成本。

2.1  天線小型化技術

由電磁波輻射原理可知，天線輻射單元的尺寸大小和工作頻段對應的波長相比擬。受技術發展和工藝水平的限制，現網中應用的移動通信基站天線尺寸都較大。以GSM  900 MHz頻段的天線舉例，65°17dBi的天線長度達到2.1 m，90°17dBi天線長度甚至達到2.6 m。天線尺寸過大不僅需要占用較多的天面資源，還會引起居民對電磁輻射的恐慌和抗拒，造成選址和建站困難，新站點的建設成本明顯提高。

為了解決目前移動通信系統因天線尺寸較大造成的各種難題，基站天線應突破半波振子的尺寸限制，采用新技術實現更小尺寸的輻射單元，并確保天線整體性能的優越性。天線的增益與其工作頻率、有效輻射面積、輻射效率有關，詳見公式（1）。有效輻射面積越大，天線增益越高。因此，如果能提高天線的有效輻射面積，即使減小天線輻射單元物理面積也能獲得增益提升。

目前出現的口徑耦合多層貼片天線等新型輻射單元可以大幅度提高天線有效輻射面積，在輻射單元物理尺寸減小的情況下也能保證輻射單元具有較高的增益。新型輻射單元在移動通信天線中的應用可以實現天線的小型化。

2.2  小型化天線實現的節能減排效果分析

為了應對資源日趨緊張的挑戰，目前的基站形態大多采用分布式基站。分布式基站采用射頻拉遠技術，將傳統的宏基站設備分為基帶單元（BBU）和射頻拉遠單元（RRU），采用光纖進行連接，一方面可以降低饋線損耗，增強上下行覆蓋，另一方面可以減少饋線采購的成本。受限于天線的尺寸，分布式基站在選址和能源消耗方面依然有較大的改善空間。

天線實現小型化后，分布式基站可以適應多種安裝場景，天線的安裝降低對天面資源的要求，可有效解決站址獲取難題；天線設備體積變小，重量降低，便于運輸和安裝，加快了工程進度；小型化天線整機功耗可以大幅度降低，配套電源和蓄電池成本也將會大大減少；天線尺寸的減小，使得偽裝天線的應用成為可能，這將在更大程度上降低基站選址難度和成本。

因此，根據目前基站數量的建站成本估計，天線的小型化將帶來30%建網成本的降低，20%運維成本的降低，以及20%網絡資產閑置率的降低。

3 天線多制式應用實現節能減排

多制式天線能夠同時支持多種通信系統的無線信號傳輸，可有效減少天線數量，降低硬件成本與能耗，有利于實現移動通信網絡的共建共享。

3.1  多制式天線技術

目前在現網中所應用的大部分基站天線工作在單制式模式，也就是一副天線的工作頻段只覆蓋一個制式，僅少數天線能覆蓋頻段相近的兩個制式。這樣在一個扇區內，每一個制式的都至少需要3面天線。現在國內3家運營商共有3種制式的移動通信系統在運營，分布在5個頻段上。每一家運營商獨立建網，這樣的發展模式造成了移動通信基站數量的激增和基站建設成本居高不下，而且不利于未來網絡的演進。截止到2 0 1 1年初，中國移動通信基站數量已超過160萬個，單制式天線的應用模式面臨著巨大的挑戰，一副天線覆蓋兩種甚至更多種制式是天線技術發展的必要趨勢。

所謂多制式天線，其工作頻段不僅覆蓋多種制式，而且在每一個頻段上均可實現靈活調節和控制，實現網絡規劃和優化的便利性。多制式天線超越了超寬帶天線的概念，通過解決不同頻段的信號合路和分路技術，獨立調節每個頻段上的天線輻射參數，抑制不同系統之間的信號干擾，可以大幅度提高網絡覆蓋性能和應用的靈活性。

3.2  多制式天線實現節能減排效果分析

多制式天線的實現和應用，可以將目前多副天線的功能集中到一副天線中實現，將會極大地減少現網中所需要的天線數量。更重要的是，多制式天線使得移動通信系統的共建共享成為了可能。按照目前中國聯通、中國移動和中國電信的網絡制式和頻譜劃分，未來最理想的情況下，在一個基站上只需要3副多制式天線即可完成網絡的正常覆蓋，相對于目前的應用模式，可以將建站規模和成本降低至現在的1/6。這里降低的不僅是硬件設備成本，同時也降低了電源消耗、傳輸線路中的功率損失及電磁污染等。