CN101778458B - 一种基站节能方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基站节能方法，包括：在满足第一条件时，基站进入节能模式，所述基站的至少一个多输入多输出(MIMO)小区重配为非MIMO小区；在满足第二条件时，基站进入正常模式，所述基站的至少一个非MIMO小区重配为MIMO小区。本发明还提供一种基站节能系统。本发明可以动态配置小区模式，节约能耗。

Description

一种基站节能方法及系统
技术领域
本发明涉及无线通信系统，具体涉及一种基站节能方法及系统。
背景技术
目前，电信行业的利润正在逐步减少，电信运营商在通过扩大市场份额和业务种类来实现增收的同时，也越来越注意运营成本(OPEX)的节省，而设备能耗则是OPEX的一个重要部分。
UMTS(Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统)可以分为几个主要组件：负责建立和控制用户会话的一个或多个CN(CoreNetwork，核心网)，以及控制空中接口接入的UTRAN(UMTS TerrestrialRadio Access Network，通用陆地无线接入网)。UTRAN包括RNC(RadioNetwork Controller，无线网络控制器)和NodeB(基站)两个网元，其中基站又包含基带处理单元(BBU)和射频处理单元(RU)。UTRAN的体系结构如图1所示。BBU的主要功能有完成Uu接口的基带处理功能(适合空中传输的信道编码、复用、调制和扩频等)、RNC的Iub接口功能、信令处理、本地和远程操作维护功能，以及基站系统的工作状态监控和告警信息上报功能。RU的主要功能包括以下几个模块：
中频模块：完成光传输的调制解调、数字上下变频、A/D转换的功能；
收发信机模块：完成中频信号到射频信号的变换功能；
功放：完成信号的增强功能；
滤波模块：完成信号的过滤功能。
从图1可知，一个RNC一般包含多个NodeB，而一个NodeB一般包含一个基带处理单元(BBU)和多个射频处理单元(RU)，因此如果能节约射频处理单元的功耗则会大幅度的节约整个UTRAN的功耗。
高速下行链路分组接入(HSDPA)是第三代合作伙伴计划(3GPP)在版本5(Release-5)中提出的一种技术，用于提高下行方向(网络到终端)的网络数据吞吐量，其设计的小区和单用户下行峰值速率可以达到14.4Mbps。随后，为了使得下行峰值速率更高，引入了HSPA+新技术，这些技术包括在Release-7提出的DL 64QAM高阶调制和多输入多输出(MIMO)天线技术，以及在Release-8提出的多载波(DC)HSDPA技术，以及在Release-9提出的DC HSDPA+MIMO技术。
MIMO利用多天线抑制信道衰落，可以在不增加带宽的情况下提高无线信道容量和频谱利用率。引入MIMO后，在MIMO+16QAM情况下小区和单用户峰值速率为28.8Mbps，在MIMO+64QAM情况下能达到43.2Mbps。但为了支持MIMO技术，发送端需要将数据调制到两根不相干的天线上同时发送，接收方也需要从两根不相干的天线上同时接收数据，并进行解调。3GPPTS 25.214给出了MIMO的技术原理图如图2所示。
MIMO在两根天线上的导频配置方式有两种：
一根天线以Antenna1的调制模式发送P-CPICH信道，另一根天线以Antenna2的调制模式发射P-CPICH信道，也就是主导频-主导频模式；
两根天线用Antenna1的调制模式分别发送P-CPICH和S-CPICH信道，也就是主导频-辅导频模式。
从图2可知，MIMO需两套射频处理单元(RU)，每套各处理一根天线上的数据。在覆盖相同的情况下，配置主导频-主导频方式的MIMO小区，对应的每个RU配置的公共信道发射功率为非MIMO小区的一半，因此两个RU总的公共信道发射功率与非MIMO小区的一样；对配置主导频-辅导频方式MIMO小区，主导频配置的发射功率与非MIMO的一样，辅导频的发射功率可根据实际情况配置，其它公共信道在每个RU的发射功率都为非MIMO小区的一半，因此两个RU总的公共信道发射功率会比非MIMO小区的多辅导频配置的功率。
同时，由于RRU的功耗与发射功率及其功放效率相关，相同发射功率下，功放效率越低的，功耗越大。而RRU的功放效率与其输出功率相关，同一个RRU，输出功率越高功放效率也越高。因此，在主导频-主导频方式的MIMO小区下，虽然总的发射功率跟非MIMO小区的一样，但是因为每个MIMO小区的RU发射功率只有非MIMO小区RU的一半，所以其功放效率没有非MIMO小区的RU高，导致其总的功耗会比非MIMO小区的高。而对主导频-辅导频方式的MIMO小区，其总的发射功率就比非MIMO的高，因此其总的功耗显然会比非MIMO小区的高。
目前，在UMTS系统中，小区要么固定配置为MIMO模式，要么固定配置为非MIMO模式，不能通过小区重配来实现MIMO小区和非MIMO小区的转换。配置为MIMO模式的小区优势是提高用户数据吞吐率，但是在MIMO小区的终端用户能否采用MIMO双流方式调度跟终端能力、终端用户数据量大小及终端用户的CQI有关，如果在终端用户不满足MIMO双流方式的情况下小区仍采用MIMO模式发射则会浪费RU的功耗。配置为非MIMO模式的小区其RU的功耗会比MIMO小区的小些，但是MIMO终端用户没法体验到MIMO的高速数据吞吐率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基站的节能方法及系统，既能满足MIMO用户的体验度，又能适时适当的节约基站的能耗。
为了解决上述问题，本发明提供了一种基站节能方法，包括：在满足第一条件时，基站进入节能模式，所述基站的至少一个多输入多输出(MIMO)小区重配为非MIMO小区；在满足第二条件时，基站进入正常模式，所述基站的至少一个非MIMO小区重配为MIMO小区。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述第一条件包括MIMO小区的用户数据量连续一段时间小于预设的MIMO小区重配到非MIMO小区用户数据量门限，和/或，系统预设的MIMO小区重配到非MIMO小区的时间点。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述第二条件包括非MIMO小区的用户数据量连续一段时间大于预设的非MIMO小区恢复到MIMO小区用户数据量门限，和/或，系统预设的非MIMO小区恢复到MIMO小区的时间点。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，基站的MIMO小区重配为非MIMO小区包括：
基站控制器下发带连接帧号(CFN)的重配消息给基站，请求基站将MIMO小区重配为非MIMO小区；
基站接收该重配消息后，在指定的CFN将指定小区重配为非MIMO小区并关闭一路发射天线。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述方法还包括，在MIMO小区重配为非MIMO小区之前，基站控制器通过带CFN的SIB消息或重配消息通知用户设备(UE)在该CFN时该MIMO小区将重配为非MIMO小区。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，基站的非MIMO小区重配为MIMO小区包括：
基站控制器发送带CFN的重配消息给基站，请求基站将非MIMO小区重配为MIMO小区；
基站收到该重配消息后，在指定的CFN将指定小区重配为MIMO小区并打开被关闭的一路发射天线。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述方法还包括，在非MIMO小区重配为MIMO小区之前，基站控制器通过带CFN的SIB消息或重配消息通知UE在该CFN时该非MIMO小区将重配为MIMO小区。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，在满足第一条件时，基站主动给基站控制器发消息指示基站控制器将MIMO小区重配为非MIMO小区，或者，基站控制器主动将MIMO小区重配为非MIMO小区；
在满足第二条件时，基站主动给基站控制器发消息指示基站控制器将非MIMO小区重配为MIMO小区，或者，基站控制器主动将非MIMO小区重配为MIMO小区。
本发明还提供一种基站节能系统，包括：
基站，用于在满足第一条件时，进入节能模式，该基站的至少一个多输入多输出(MIMO)小区重配为非MIMO小区；在满足第二条件时，进入正常模式，该基站的至少一个非MIMO小区重配为MIMO小区。
进一步地，上述系统还可具有以下特点，所述第一条件包括MIMO小区的用户数据量连续一段时间小于预设的MIMO小区重配到非MIMO小区用户数据量门限，和/或，系统预设的MIMO小区重配到非MIMO小区的时间点。
进一步地，上述系统还可具有以下特点，所述第二条件包括非MIMO小区的用户数据量连续一段时间大于预设的非MIMO小区恢复到MIMO小区用户数据量门限，和/或，系统预设的非MIMO小区恢复到MIMO小区的时间点。
进一步地，上述系统还可具有以下特点，所述系统还包括基站控制器，用于发送带CFN的重配消息给基站，请求基站将MIMO小区重配为非MIMO小区；
基站，还用于收到该重配消息后，在指定的CFN将指定小区重配为非MIMO小区并关闭一路发射天线。
进一步地，上述系统还可具有以下特点，所述基站控制器，还用于在MIMO小区重配为非MIMO小区之前，通过带CFN的SIB消息或重配消息通知UE在该CFN时该MIMO小区将重配为非MIMO小区。
进一步地，上述系统还可具有以下特点，所述系统还包括基站控制器，用于发送带CFN的重配消息给基站，指示基站将非MIMO小区重配为MIMO小区；
所述基站，还用于收到该重配消息后，在指定的CFN将指定小区重配为MIMO小区并打开被关闭的一路发射天线。
进一步地，上述系统还可具有以下特点，所述基站控制器，还用于在非MIMO小区重配为MIMO小区之前，通过带CFN的SIB消息或重配消息通知UE在该CFN时该非MIMO小区将重配为MIMO小区。
进一步地，上述系统还可具有以下特点，所述基站，用于在满足第一条件时，主动给基站控制器发消息指示基站控制器将MIMO小区重配为非MIMO小区；在满足第二条件时，主动给基站控制器发消息指示基站控制器将非MIMO小区重配为MIMO小区；
所述基站控制器，用于在满足第一条件时，主动将MIMO小区重配为非MIMO小区；在满足第二条件时，主动将非MIMO小区重配为MIMO小区。
本文提供的基站节能方法和系统，可以动态配置小区模式，这样既能保证MIMO终端的体验度，同时在用户数据量不大的情况下又能节约基站的能耗。
附图说明
图1是UTRAN的体系结构图；
图2是MIMO的技术原理图；
图3是本发明实施流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步的说明本发明的实现。
本发明提供的基站节能方法，用于支持MIMO的无线系统中，在满足第一条件时，基站进入节能模式；满足第二条件时，基站恢复正常模式。
上述方法中，基站进入节能模式时，所述基站的至少一个MIMO小区重配为非MIMO小区。
上述方法中，基站恢复正常模式时，所述该基站的至少一个非MIMO小区重配为MIMO小区。
其中，所述第一条件包括MIMO小区的用户数据量连续一段时间小于预设的MIMO小区重配到非MIMO小区用户数据量门限；和/或UTRAN系统预设的MIMO小区重配到非MIMO小区的时间点。第一条件也可根据需要进行定义，本发明对此不作限定。
所述第二条件包括非MIMO小区的用户数据量连续一段时间大于预设的非MIMO小区恢复到MIMO小区用户数据量门限，和/或，UTRAN系统预设的非MIMO小区恢复到MIMO小区的时间点。第二条件也可根据需要进行定义，本发明对此不作限定。
可由基站和/或基站控制器，或其他网络设备监测是否满足第一条件或第二条件。
上述方法中，基站进入节能模式是由基站向基站控制器主动发起请求完成的；或者，基站进入节能模式是由基站控制器主动确定完成的。即在满足第一条件时，基站给基站控制器发消息指示基站控制器将MIMO小区重配为非MIMO小区，或者，基站控制器主动将MIMO小区重配为非MIMO小区。
上述方法中，基站进入正常模式是由基站向基站控制器主动发起请求完成的，或者，基站进入模式是由基站控制器主动确定完成的。即在满足第二条件时，基站主动给基站控制器发消息指示基站控制器将非MIMO小区重配为MIMO小区，或者，基站控制器主动将非MIMO小区重配为MIMO小区。
上述方法中，在MIMO小区重配为非MIMO小区之前，为了使得基站和UE同步，基站控制器可以通过带CFN(连接帧号)的SIB消息通知UE在该CFN时该MIMO小区将重配为非MIMO小区；同时，也可以通过带CFN的重配消息通知UE在该CFN时该MIMO小区将重配为非MIMO小区。
上述方法中，在非MIMO小区恢复到MIMO小区之前，为了使得基站和UE同步，基站控制器可以通过带CFN的SIB消息通知UE在该CFN时该非MIMO小区将重配为MIMO小区；同时，也可以通过带CFN的重配消息通知UE在该CFN时该非MIMO小区将重配为MIMO小区。
上述方法中，基站在收到RNC下发的带CFN的重配消息后，该重配消息请求基站将MIMO小区重配为非MIMO小区，会在指定的CFN将指定小区重配为非MIMO小区并关闭一路发射天线，同时给RNC回复小区重配成功消息，之后进入节能模式。
上述方法中，基站在收到RNC下发的带CFN的重配消息后，该重配消息请求基站将非MIMO小区重配为MIMO小区，会在指定的CFN将指定小区重配为MIMO小区并打开被关闭的一路发射天线，同时给RNC回复小区重配成功消息，之后进入正常模式。
如图3所示，对配置为MIMO模式的小区，本发明的实现流程包括：
步骤301：UTRAN系统预设了MIMO小区重配到非MIMO小区的时间点及MIMO小区重配到非MIMO小区的用户数据量门限，如果重配时间点到了或MIMO小区的用户数据量连续一段时间(这里的一段时间可根据运营商的实际情况进行设置)低于预设的门限，则为了节约基站的能耗，基站会主动给RNC发消息指示RNC准备将该小区重配到非MIMO模式，或者RNC主动准备将该小区重配到非MIMO模式；
步骤302：在RNC将MIMO小区重配到非MIMO小区之前，为了保持基站和UE的同步，RNC可先通过带CFN的SIB消息通知UE该MIMO小区将在指定的CFN重配为非MIMO小区；RNC也可通过重配消息通知UE该MIMO小区将在指定的CFN重配为非MIMO小区。同时RNC给基站发小区重配消息(或其他消息或新定义的消息，本发明对此不作限定)，通知基站在指定CFN将MIMO小区重配为非MIMO小区。
步骤303：基站收到小区重配消息后，在指定CFN关闭一路发射天线，同时给RNC回复小区重配成功响应，此后原先的MIMO小区变为非MIMO小区，进入节能模式。
在小区重配为非MIMO模式后，UTRAN系统会根据预设的第二条件自动恢复到MIMO模式，具体流程如下。
步骤304：UTRAN系统预设了非MIMO小区恢复到MIMO小区的时间点及非MIMO小区恢复到MIMO小区的用户数据量门限。如果恢复时间点到了或非MIMO小区的用户数据量连续一段时间(这里的一段时间可根据运营商的实际情况进行设置)高于预设的门限，则为了满足MIMO用户的体验度，基站会主动给RNC发消息指示RNC准备将该小区重配到到MIMO模式，或者RNC主动准备将该小区重配到非MIMO模式。
步骤305：在RNC将MIMO小区重配到非MIMO小区之前，为了保持基站和UE的同步，RNC可先通过带CFN的SIB消息通知UE该非MIMO小区将在指定的CFN重配为MIMO小区；RNC也可通过重配消息通知UE该非MIMO小区将在指定的CFN重配为MIMO小区。同时RNC给基站发小区重配消息，通知基站在指定CFN将非MIMO小区重配为MIMO小区。
步骤306：基站收到小区重配消息后，在指定CFN恢复被关闭一路发射天线，同时给RNC回复小区重配成功响应，此后恢复到原先的MIMO小区模式，进入正常工作模式。
本发明除应用于UMTS系统外，也可应用于其他MIMO系统，本发明对此不作限定。

Claims (10)

1.一种基站节能方法，其特征在于，包括：在满足第一条件时，基站进入节能模式，所述基站的至少一个多输入多输出MIMO小区重配为非MIMO小区；在满足第二条件时，基站进入正常模式，所述基站的至少一个非MIMO小区重配为MIMO小区；
基站的MIMO小区重配为非MIMO小区包括：基站控制器下发带连接帧号CFN的重配消息给基站，请求基站将MIMO小区重配为非MIMO小区；基站接收该重配消息后，在指定的CFN将指定小区重配为非MIMO小区并关闭一路发射天线；
所述第一条件包括MIMO小区的用户数据量连续一段时间小于预设的MIMO小区重配到非MIMO小区用户数据量门限，和/或，系统预设的MIMO小区重配到非MIMO小区的时间点；
所述第二条件包括非MIMO小区的用户数据量连续一段时间大于预设的非MIMO小区恢复到MIMO小区用户数据量门限，和/或，系统预设的非MIMO小区恢复到MIMO小区的时间点。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，在MIMO小区重配为非MIMO小区之前，基站控制器通过带CFN的系统信息块SIB消息或重配消息通知用户设备UE在该CFN时该MIMO小区将重配为非MIMO小区。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基站的非MIMO小区重配为MIMO小区包括：
基站控制器发送带CFN的重配消息给基站，请求基站将非MIMO小区重配为MIMO小区；
基站收到该重配消息后，在指定的CFN将指定小区重配为MIMO小区并打开被关闭的一路发射天线。
4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，在非MIMO小区重配为MIMO小区之前，基站控制器通过带CFN的系统信息块SIB消息或重配消息通知用户设备UE在该CFN时该非MIMO小区将重配为MIMO小区。
5.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，在满足第一条件时，基站主动给基站控制器发消息指示基站控制器将MIMO小区重配为非MIMO小区，或者，基站控制器主动将MIMO小区重配为非MIMO小区；
在满足第二条件时，基站主动给基站控制器发消息指示基站控制器将非MIMO小区重配为MIMO小区，或者，基站控制器主动将非MIMO小区重配为MIMO小区。
6.一种基站节能系统，其特征在于，包括：
基站，用于在满足第一条件时，进入节能模式，该基站的至少一个多输入多输出MIMO小区重配为非MIMO小区；在满足第二条件时，进入正常模式，该基站的至少一个非MIMO小区重配为MIMO小区；
所述系统还包括基站控制器，用于发送带连续帧号CFN的重配消息给基站，请求基站将MIMO小区重配为非MIMO小区；
基站，还用于收到该重配消息后，在指定的CFN将指定小区重配为非MIMO小区并关闭一路发射天线；
所述第一条件包括MIMO小区的用户数据量连续一段时间小于预设的MIMO小区重配到非MIMO小区用户数据量门限，和/或，系统预设的MIMO小区重配到非MIMO小区的时间点；
所述第二条件包括非MIMO小区的用户数据量连续一段时间大于预设的非MIMO小区恢复到MIMO小区用户数据量门限，和/或，系统预设的非MIMO小区恢复到MIMO小区的时间点。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述基站控制器，还用于在MIMO小区重配为非MIMO小区之前，通过带CFN的系统信息块SIB消息或重配消息通知用户设备UE在该CFN时该MIMO小区将重配为非MIMO小区。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括基站控制器，用于发送带CFN的重配消息给基站，指示基站将非MIMO小区重配为MIMO小区；
所述基站，还用于收到该重配消息后，在指定的CFN将指定小区重配为MIMO小区并打开被关闭的一路发射天线。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述基站控制器，还用于在非MIMO小区重配为MIMO小区之前，通过带CFN的系统信息块SIB消息或重配消息通知用户设备UE在该CFN时该非MIMO小区将重配为MIMO小区。
10.如权利要求6或8所述的系统，其特征在于，
所述基站，用于在满足第一条件时，主动给基站控制器发消息指示基站控制器将MIMO小区重配为非MIMO小区；在满足第二条件时，主动给基站控制器发消息指示基站控制器将非MIMO小区重配为MIMO小区；
所述基站控制器，用于在满足第一条件时，主动将MIMO小区重配为非MIMO小区；在满足第二条件时，主动将非MIMO小区重配为MIMO小区。
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