文献综述
一、研究目的和意义
随着自动驾驶、机器人、视频监控、AR/VR等应用的迅速发展，一场伴随着5G 万物互联而来的数据风暴正滚滚而来，而海量数据引发的电力消耗也将成倍增长。预计到2025 年，通信行业将消耗全球20% 的电力。有统计指出，每GB 流量约消耗2 千瓦的电量，即下载一部1 GB的电影，运营商要支付2元的电费（假设按每度电1元计算）。 在移动通信网络中，基站是耗电大户，大约80% 的能耗来自于广泛分布的基站，随着5G时代的到来，5G基站能耗将会进一步上升，更加密集的基站带来更高的能耗。
5G时代，不断涌现的各类新业务以及海量的设备 连接将推动移动数据流量爆发式增长，预计到2020 年，全球移动数据流量将增长至2010年的200倍，中国的移动数据流量增速高于全球平均水平，预计将增长300倍以上。为了应对未来业务及数据流量的迅猛增长，5G网络将进入快速发展阶段，而海量数据引发的能耗也必将成倍增长，移动通信网络的能耗问题将进一步加剧，通信行业将成为一个高能耗行业。预计到2025年，通信行业将消耗全球20%的电力，电费将成为运营商最高的OPEX支出，至少占总运营成本的 15%。在世界范围内绿色低碳发展的大背景下，节能降耗、提升网络能效是未来移动通信行业可持续发展的必经之路。
在无线网络的能耗构成中，基站设备的能耗占比最高，基站节能是无线网节能降耗的基础。从4G发展到5G，移动通信技术与产品都发生了变革，5G无线网 络支持更高速率、更低时延、更大连接密度，以应对5G 数字化生态给网络带来的新挑战。与4G相比，5G基 站支持更大带宽、更多通道数、更复杂的空口协议，硬件处理能力相应提高，设备架构及功能更为复杂，功耗也大幅增加， 5G基站节能面临更大的挑战。
5G 新空口（NR）技术基站的功耗是4G长期演进（LTE）基站的2倍甚至更多，这使得NR的运营成本大幅提升。从中国电信2018年年报可知， 2018年中国电信的盈利为212亿元，但电费开支高达120亿元，电费消耗了很大一部分利润。所以，NR基站的节能是运营商的一个重要考量内容。 NR基站功耗高主要是由于其采用了大规模多输入多输出架构。
5G网络商用在即，在经历了原型设备、实验网设备到商用设备的发展过程之后， 5G基站设备的架构与形态已逐步确定，目前已具备商用部署条件。但是，受限于硬件产业链的发展进程，目前5G基站设备的功耗依然居高不下，大幅增加的能耗给运营商带来了节能减排、降本增效的挑战，基站节能势在必行。
业界主要通过硬节能和软节能达到降低功耗的目的。硬节能是指通过采用更高级的芯片工艺、更高集成度的功能芯片或更高功放效率以降低功耗。例如，中兴通讯具有硬节能技术的基带处理芯片：它采用了Intel 最新的加工工艺；DPD 功能由现场可编程门阵列（FPGA）改为高集成度芯片来实现；功放采用最新的氮化镓（GaN）Doherty 结构。这些措施都极大地降低了5G-NR基站功耗，简化了硬件架构。
软节能模式指软件在满足一定的无线性能基础上，根据小区负荷灵活关断部分器件或载波以便节能。现在采用的技术通常有针对单小区操作的符号关断、时隙关断、通道关断、PA调压和针对多小区操作的载波关断、人工智能（AI）节能技术。
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