CN101754336B - 一种基于lte tdd系统的基站省电方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于长期演进(LTE)时分双工(TDD)系统的基站省电方法，根据默认配置建立小区，将小区中所有下行子帧的初始状态设置为打开，该方法包括：依据小区下行子帧的状态和小区承载的业务量，统计下行已占用资源量；依据下行已占用资源量，计算下行平均已占用资源量；当下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值小于等于预设的关闭子帧阈值时，选择需要关闭的下行子帧，重新设置小区下行子帧的状态，将需要关闭的下行子帧的状态设置为关闭。本发明还公开了一种基于LTE TDD系统的基站省电系统，基于本发明的方法和系统，可以节省基站工作的总功率，达到基站省电的目的。

Description

一种基于LTE TDD系统的基站省电方法和系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域的基站功耗管理技术，特别是指一种基于LTETDD系统的基站省电方法和系统。

背景技术

长期演进(LTE，Long Term Evolution)项目是第三代合作伙伴计划(3GPP，3rd Generation Partnership Project)的演进，它改进并增强了3G的空中接入技术。3GPP LTE被看作“准4G”技术，采用正交频分多址(OFDM，OrthogonalFrequency Division Multiplexing)和多输入多输出(MIMO，Multi-InputMulti-Output)作为其无线网络演进的唯一标准。LTE系统的特点是，在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率，改善了小区边缘用户的性能，提高了小区容量和降低了系统延迟。LTE系统按照双工方式可分为频分双工(FDD，Frequency Division Duplex)和时分双工(TDD，TimeDivision Duplex)两类。

在LTE TDD系统中，使用小区上、下行子帧的配置号对上、下行带宽进行分配，将子帧划分为上行子帧、下行子帧和特殊子帧。上行子帧和特殊子帧的上行链路导频时隙(UpPTS，Uplink Pilot Time Slot)符号承载上行信号，下行子帧和特殊子帧的下行导频时隙(DwPTS，Downlink Pilot Time Slot)符号承载下行信号，基站天线单元将下行信号的功率放大后发射。

天线单元是基站功耗最主要的部分，现有技术中，用户设备(UE，UserEquipment)的下行调度是在所有的下行子帧上进行，与之对应的天线单元在任何时刻都要工作。不同地点的小区一天内的承载业务变化很大，比如位于居民区的小区工作日白天业务量不高，夜晚8点钟左右业务量到达高峰，深夜2、3点钟业务量最小；位于办公区域的小区白天稳定在高业务量，下班后业务量逐渐减小，但是小区所有下行子帧对应的基站天线单元不管业务量的大小，在任何时候都要工作，如此当小区的承载业务量较小时，就会造成基站天线单元发射功率的浪费，从而加大了基站的总功耗。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于LTE TDD系统的基站省电方法和系统，能够降低基站的总功耗。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种基于LTE TDD系统的基站省电方法，根据默认配置建立小区，将所述小区中所有下行子帧的初始状态设置为打开，该方法包括：

依据所述小区下行子帧的状态和所述小区承载的业务量，统计下行已占用资源量；依据所述下行已占用资源量，计算下行平均已占用资源量；

当所述下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值小于等于预设的关闭子帧阈值时，选择需要关闭的下行子帧，重新设置小区下行子帧的状态，将所述需要关闭的下行子帧的状态设置为关闭。

其中，所述选择需要关闭的下行子帧之前，该方法还包括：

判断当前是否存在状态为打开的下行子帧，如果存在，则从所述状态为打开的下行子帧中选择需要关闭的下行子帧。

当所述下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值大于预设的关闭子帧阈值时，该方法还包括：

判断所述下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值是否大于预设的打开子帧阈值；如果大于，则判断当前是否存在已经关闭的下行子帧；如果存在，则从所述已经关闭的下行子帧中选择需要打开的下行子帧，重新设置所述小区下行子帧的状态，将所述需要打开的下行子帧的状态设为打开。

本发明还提供了一种基于LTE TDD系统的基站省电系统，该系统包括：

初始化模块，用于根据默认配置建立小区，将所述小区中所有下行子帧的初始状态设置为打开；

数据统计模块，用于依据所述小区下行子帧的状态和所述小区承载的业务量，统计下行已占用资源量；还用于存储系统下行可用资源量；

数据处理模块，用于依据上报的下行已占用资源量，计算下行平均已占用资源量；还用于计算所述下行平均已占用资源量与所述系统下行可用资源量的比值；

第一判断模块，用于判断所述下行平均已占用资源量与所述系统下行可用资源量的比值是否大于预设的关闭子帧阈值，并得到判断结果；

关闭子帧模块，用于依据所述第一判断模块的判断结果，当所述下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值小于等于预设的关闭子帧阈值时，选择需要关闭的下行子帧，重新设置小区下行子帧的状态，将所述需要关闭的下行子帧的状态设置为关闭。

该系统还包括：

第二判断模块，用于依据所述第一判断模块的判断结果，当所述下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值小于等于预设的关闭子帧阈值时，判断当前是否存在状态为打开的下行子帧，如果存在，则从所述状态为打开的下行子帧中选择需要关闭的下行子帧。

该系统还包括：

第三判断模块，用于依据所述第一判断模块的判断结果，当所述下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值大于预设的关闭子帧阈值时，判断所述下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值是否大于预设的打开子帧阈值，并得到判断结果；

第四判断模块，用于依据所述第三判断模块的判断结果，当所述下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值大于预设的打开子帧阈值时，判断当前是否存在已经关闭的下行子帧，并得到判断结果；

打开子帧模块，用于基于所述第四判断模块的判断结果，当前存在已经关闭的下行子帧时，从所述已经关闭的下行子帧中选择需要打开的下行子帧，重新设置所述小区下行子帧的状态，将所述需要打开的下行子帧的状态设为打开。

其中，所述数据处理模块还用于设置所述关闭子帧阈值和所述打开子帧阈值。

本发明中，LTE TDD系统的媒体接入层周期性地向无线资源控制(RRC，Radio Resource Control)层上报可以表征LTE TDD系统下行子帧占用情况的下行已占用资源量，并在多次上报后通过计算得到这些下行已占用资源量的平均值，通过下行已占用资源量的平均值可以得知当前小区所承载的业务量的大小，根据业务量的大小来决定是否需要关闭小区下行子帧或者打开已经关闭的小区下行子帧，如此，小区可以根据实际情况自适应关闭下行子帧；当小区下行子帧关闭时，其对应的基站天线单元就停止发射该下行子帧所承载的下行信号，从而节省了基站天线单元的发射功率，同时也节省了基站工作的总功率，达到省电的目的。

附图说明

图1为本发明一种基于LTE TDD系统的基站省电方法的流程示意图；

图2为本发明一种基于LTE TDD系统的基站省电系统的结构关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

本发明通过关闭LTE TDD系统中小区下行子帧的方式，减少基站天线单元的发射功率，实现基站省电的目的。在本发明中，LTE TDD系统媒体接入层周期性地向RRC层上报可以表征LTE TDD系统下行子帧占用情况的下行已占用资源量，并在多次上报后计算得到这些下行已占用资源量的平均值，并依据下行已占用资源量的平均值与可用资源量的比值来决定小区下行子帧的关闭和打开。

图1为本发明一种基于LTE TDD系统的基站省电方法的流程示意图，如图1所示，具体处理过程包括：

步骤101，根据默认配置建立小区，将小区所有下行子帧的初始状态设置为打开。

小区的默认配置包含的参数有：上、下行子帧和特殊子帧的数量和带宽等，在建立小区时，根据小区所承载的业务量等因素选择合适的配置方案，例如：配置上行子帧的个数为4个、下行子帧的个数为4个、特殊子帧的个数为2个，所有上行子帧和所有下行子帧所占用的带宽比为1∶1；再例如：配置上行子帧的个数为6个、下行子帧的个数为3个、特殊子帧的个数为1个，所有上行子帧和所有下行子帧所占用的带宽比为2∶1。

在实际使用中，根据上下行各种信道的配置不同，上行子帧和下行子帧所占用带宽比近似等于配置的带宽比。

假设所选的小区默认配置方案为：上行子帧的个数为4个、下行子帧的个数为4个、特殊子帧的个数为2个，上行子帧和下行子帧所占用的带宽比为1∶1；那么建立的小区，则该小区的参数为：上行子帧的个数为4个、下行子帧的个数为4个、特殊子帧的个数为2个，单个上行子帧和单个下行子帧所占用的带宽比为1∶1。

需要指出的是，在对小区的参数进行初始化设置时，将所有下行子帧的状态设置为打开，具体为：将每个下行子帧的标志位设置为“open”，当然也可以有其他的设置方式，只要能标识该子帧的状态即可。此时，基站所有的下行子帧都可用于UE的调度。

步骤102，周期性地统计下行平均已占用资源量。

LTE TDD系统的媒体接入层周期性的向RRC层上报表征下行子帧占用系统资源情况的下行已占用资源量，下行资源量可以是业务速率，即带宽，也可以是下行信道功率等。以媒体接入层周期性地上报下行已占用带宽为例，将上报周期设置为T₁，如T₁为5s，则每隔5s上报一次下行已占用带宽。系统周期性地统计上报的下行已占用带宽，设统计周期为T₂，如T₂为300s，则系统每隔300s对上报的n次下行已占用带宽进行统计，取其平均值。其中，T₂的值必须为T₁的整数倍，n＝T₂/T₁。设在一个统计周期内，第l次上报的下行已占用带宽为Rate_DL，l，l≤n，则该统计周期内，上报的n次下行已占用带宽的平均值为：下行平均已占用带宽 ${\mathrm{Rate}}_{\mathrm{DL},\mathrm{avg}}=\frac{1}{n}\underset{i=l-n+1}{\overset{l}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Rate}}_{\mathrm{DL},l}.$

再以下行资源量是下行信道功率为例，在上述举例的统计周期内，上报的n次下行已占用信道功率的平均值为：下行平均已占用信道功率 $P_{\mathrm{DL},\mathrm{avg}}=\frac{1}{n}\underset{i=l-n+1}{\overset{l}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{DL},l}.$

步骤103，计算下行平均已占用资源量和下行可用资源量的比值。

以资源量为业务速率，即带宽为例，下行可用资源量即为下行可用带宽，下行可用带宽为下行总带宽与已关闭的下行子帧所占带宽的差值。其中，小区刚建立时，由于所有的下行子帧默认为打开，所以已关闭的下行子帧所占带宽的初始值为0。下行总带宽是小区建立时就设置好的，其值是已知的、固定不变的，如果当前有已经关闭的下行子帧，则该已关闭的下行子帧所占用的带宽就是小区建立时设置的该下行子帧所占用的带宽，也是已知的、固定不变的，所以下行可用带宽也是已知的。设下行总带宽为Rate_DL，已关闭的下行子帧所占用的带宽为Rate_DL，close，下行可用带宽为Rate_DL，avail＝Rate_DL-Rate_DL，close，则下行平均已占用带宽与下行可用带宽的比值为：Rate_DL，avg/Rate_Dl，avail。

需要指出的是，如果资源量为信道的功率时，则下行已占用资源量即为下行已占用信道功率，下行可用信道功率为下行信道的总功率与下行已关闭子帧占用的下行信道功率之差。由于下行信道的总功率和下行已关闭子帧占用的信道功率都是小区建立时设置好的，则下行可用信道功率是已知的。所以，下行可用资源量也是已知的。设下行总信道功率为P_DL，已关闭的下行子帧所占用的下行信道功率为P_DL，close，下行可用信道功率为P_DL，avail＝P_DL-P_DL，close，则下行平均已占用信道功率与下行可用信道功率的比值为：P_DL，avg/P_Dl，avail。

步骤104，判断下行平均已占用资源量和下行可用资源量的比值是否大于关闭下行子帧阈值，如果小于等于，则执行步骤105；如果大于则执行步骤107。

以资源量为业务速率为例，设置一个关闭下行子帧的阈值，如果Rate_DL，avg/Rate_Dl，avail大于该阈值，说明目前小区承载的业务量较大，不合适关闭下行子帧。关闭下行子帧的阈值根据需要设定，如20％。

步骤105，判断当前是否存在状态为打开的下行子帧，如果存在，则执行步骤106；如果不存在，则返回步骤102。

当下行平均已占用资源量和下行可用资源量的比值小于等于关闭下行子帧阈值时，说明当前小区承载的业务量较小，可以关闭下行子帧。此时，判断当前是否存在状态为打开的下行子帧，如果存在，则说明当前至少有1个下行子帧用于UE的调度，执行步骤106；如果不存在，则说明当前所有的下行子帧已经全部关闭，返回步骤102，继续周期性地统计下行平均已占用资源量。

需要指出的是，如果当前所有下行子帧的状态都为关闭，那么当前基站的天线单元就不能向外发送下行信号，在实际的应用中，这种情况是不合理的，至少要保证当前有1个下行子帧的状态是打开的，以此来保持小区与外界的正常通信。

步骤106，选择需要关闭的下行子帧，重新设置小区下行子帧的状态，然后返回步骤102。

从未关闭的下行子帧中任选一个下行子帧，将其标志位预设为“close”，即关闭，当然也可以有其他的设置方法，只要能标识该下行子帧的状态即可。依据选择的需要关闭的下行子帧，重新设置小区下行子帧的状态，然后返回执行步骤102，继续周期性地统计下行平均已占用资源量。

假设该小区有4个下行子帧，此时选择其中任意一个下行子帧，将其标志位预设为“close”，然后开始重新设置小区所有下行子帧的状态。每个下行子帧都有其唯一标识，通过唯一标识可以具体定位到某一个下行子帧，然后依据其标志位的信息可以设置该下行子帧的状态，如此重新设置以后，小区的4个下行子帧中有一个下行子帧的状态为关闭，即该下行子帧在当前不能用于UE的调度；3个下行子帧的状态为打开，可以继续用于UE的调度。对小区的下行子帧状态重新设置以后，以重设状态后的下行子帧为基础，开始周期性地统计当前下行平均已占用资源量，此时下行已关闭子帧占用的资源量就不为0，而是等于一个下行子帧所占用的资源量，其中，单个子帧所占的资源量如带宽、信道功率等，在建立小区时根据默认的配置方案和小区所承载的业务量进行设置。

将小区某一个下行子帧关闭后，该下行子帧就被闲置，其对应的基站天线单元就停止发射该下行子帧所承载的下行信号，如此，就节省了基站该天线单元的发射功率，可以达到基站省电的目的。

当小区承载的业务量变大时，可以打开已经关闭的下行子帧，具体的处理流程通过下面的步骤来说明。

步骤107，判断下行平均已占用资源量和下行可用资源量的比值是否大于打开下行子帧阈值，如果大于则执行步骤108；如果小于等于，则返回步骤102。

当下行平均已占用资源量和下行可用资源量的比值大于关闭下行子帧阈值时，说明当前小区承载的业务量比较大，不适合关闭下行子帧。此时可以判断是否需要打开已经关闭的下行子帧，使更多的下行子帧可以用于UE的调度。

以资源量为业务速率为例，设置一个打开下行子帧的阈值，如果Rate_DL，avg/Rate_Dl，avail大于该阈值，说明目前小区承载的业务量比较大，需要打开已经关闭的下行子帧；如果Rate_DL，avg/Rate_Dl，avail小于等于该阈值，说明当前所有下行子帧的打开或者关闭的状态是比较合适的，返回执行步骤102，以当前下行子帧的状态为基础，继续周期性地统计下行平均已占用资源量。打开下行子帧的阈值根据需要设定，如80％。

步骤108，判断当前是否存在已经关闭的下行子帧，如果存在，则执行步骤109；如果不存在，则返回步骤102。

如果当前不存在已经关闭的下行子帧，则说明当前所有的下行子帧都已经用于UE的调度，此时返回步骤102，继续以当前下行子帧的状态为基础，周期性地统计下行平均已占用资源量。

步骤109，选择需要打开的下行子帧，重新设置小区下行子帧的状态，然后返回步骤102。

如果当前存在已经关闭的下行子帧，则从已关闭的下行子帧中任选一个，将其标志位预设为“open”，即打开。依据选择的需要打开的已关闭下行子帧，重新设置小区下行子帧的状态，然后返回执行步骤102，继续周期性地统计下行平均已占用资源量。

假设该小区有4个下行子帧，其中两个下行子帧的状态为关闭，则从这两个下行子帧中任选一个，将其标志位预设为“open”，然后开始重新设置小区所有下行子帧的状态。每个下行子帧都有其唯一标识，通过唯一标识可以具体定位到某一个下行子帧，然后依据其标志位的信息可以设置该下行子帧的状态，如此重新设置以后，小区的4个下行子帧中有一个下行子帧的状态仍然为关闭，即该下行子帧在当前不能用于UE的调度；3个下行子帧的状态为打开，可以用于UE的调度。然后，以重设状态后的下行子帧为基础，开始周期性地统计当前下行平均已占用资源量。

当小区承载的业务量比较大时，就需要更多的下行子帧来分担业务量。将已经关闭的下行子帧打开时，其对应的基站天线单元也就开始将该下行子帧承载的下行信号的功率放大后发射出去。

图2所示为本发明一种基于LTE TDD系统的基站省电系统的结构关系示意图，如图所示，该系统包括：初始化模块10、数据统计模块20、数据处理模块30、第一判断模块40、第二判断模块50、关闭子帧模块60、第三判断模块70、第四判断模块80和打开子帧模块90，其中，

初始化模块10，用于根据默认配置建立小区，将小区中所有下行子帧的初始状态设置为打开。

数据统计模块20，用于依据初始化模块10中小区下行子帧的状态和小区承载的业务量，统计下行已占用资源量；还用于存储系统的下行可用资源量。

数据处理模块30，用于依据数据统计模块20的下行已占用资源量，计算下行平均已占用资源量；还用于计算下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值。

数据处理模块30还用于设置关闭子帧阈值和打开子帧阈值。

第一判断模块40，用于判断数据处理模块30下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值是否大于预设的关闭子帧阈值，并得到判断结果。

第二判断模块50，用于依据第一判断模块40的判断结果，当下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值小于等于预设的关闭子帧阈值时，判断当前是否存在状态为打开的下行子帧，并得到判断结果。

关闭子帧模块60，用于依据第二判断模块50的判断结果，当前存在状态为打开的下行子帧时，从状态为打开的下行子帧中选择需要关闭的下行子帧，重新设置小区下行子帧的状态，将需要关闭的下行子帧的状态设置为关闭。

第三判断模块70，用于依据第一判断模块40的判断结果，当下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值大于预设的关闭子帧阈值时，判断下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值是否大于预设的打开子帧阈值，并得到判断结果。

第四判断模块80，用于依据第三判断模块70的判断结果，当下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值大于预设的打开子帧阈值时，判断当前是否存在已经关闭的下行子帧，并得到判断结果。

打开子帧模块90，用于依据第四判断模块80的判断结果，当前存在已经关闭的下行子帧时，从已经关闭的下行子帧中选择需要打开的下行子帧，重新设置小区下行子帧的状态，将需要打开的下行子帧的状态设为打开。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于LTE TDD系统的基站省电方法，根据默认配置建立小区，将所述小区中所有下行子帧的初始状态设置为打开，其特征在于，该方法包括：

依据所述小区下行子帧的状态和所述小区承载的业务量，统计下行已占用资源量；依据所述下行已占用资源量，计算下行平均已占用资源量；

当所述下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值小于等于预设的关闭子帧阈值时，选择需要关闭的下行子帧，重新设置小区下行子帧的状态，将所述需要关闭的下行子帧的状态设置为关闭。

2.根据权利要求1所述基于LTE TDD系统的基站省电方法，其特征在于，所述选择需要关闭的下行子帧之前，该方法还包括：

判断当前是否存在状态为打开的下行子帧，如果存在，则从所述状态为打开的下行子帧中选择需要关闭的下行子帧。

3.根据权利要求1、或2所述基于LTE TDD系统的基站省电方法，其特征在于，当所述下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值大于预设的关闭子帧阈值时，该方法还包括：

判断所述下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值是否大于预设的打开子帧阈值；如果大于，则判断当前是否存在已经关闭的下行子帧；如果存在，则从所述已经关闭的下行子帧中选择需要打开的下行子帧，重新设置所述小区下行子帧的状态，将所述需要打开的下行子帧的状态设为打开。

4.一种基于LTE TDD系统的基站省电系统，其特征在于，该系统包括：

初始化模块，用于根据默认配置建立小区，将所述小区中所有下行子帧的初始状态设置为打开；

数据统计模块，用于依据所述小区下行子帧的状态和所述小区承载的业务量，统计下行已占用资源量；还用于存储系统下行可用资源量；

数据处理模块，用于依据上报的下行已占用资源量，计算下行平均已占用资源量；还用于计算所述下行平均已占用资源量与所述系统下行可用资源量的比值；

第一判断模块，用于判断所述下行平均已占用资源量与所述系统下行可用资源量的比值是否大于预设的关闭子帧阈值，并得到判断结果；

关闭子帧模块，用于依据所述第一判断模块的判断结果，当所述下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值小于等于预设的关闭子帧阈值时，选择需要关闭的下行子帧，重新设置小区下行子帧的状态，将所述需要关闭的下行子帧的状态设置为关闭。

5.根据权利要求4所述基于LTE TDD系统的基站省电系统，其特征在于，该系统还包括：

第二判断模块，用于依据所述第一判断模块的判断结果，当所述下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值小于等于预设的关闭子帧阈值时，判断当前是否存在状态为打开的下行子帧，如果存在，则从所述状态为打开的下行子帧中选择需要关闭的下行子帧。

6.根据权利要求4或5所述基于LTE TDD系统的基站省电系统，其特征在于，该系统还包括：

第三判断模块，用于依据所述第一判断模块的判断结果，当所述下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值大于预设的关闭子帧阈值时，判断所述下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值是否大于预设的打开子帧阈值，并得到判断结果；

第四判断模块，用于依据所述第三判断模块的判断结果，当所述下行平均已占用资源量与系统下行可用资源量的比值大于预设的打开子帧阈值时，判断当前是否存在已经关闭的下行子帧，并得到判断结果；

打开子帧模块，用于基于所述第四判断模块的判断结果，当前存在已经关闭的下行子帧时，从所述已经关闭的下行子帧中选择需要打开的下行子帧，重新设置所述小区下行子帧的状态，将所述需要打开的下行子帧的状态设为打开。

7.根据权利要求6所述基于LTE TDD系统的基站省电系统，其特征在于，所述数据处理模块还用于设置所述关闭子帧阈值和所述打开子帧阈值。

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