CN102316561A - 一种异构网络中的节电方法及其基站 - Google Patents

一种异构网络中的节电方法及其基站 Download PDF

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Abstract

本发明的实施方式提供一种异构网络中的节电方法及其基站。根据本发明，当服务于上层容量增强小区的基站未检测到有终端设备接入所述上层容量增强小区，关闭其下行发送；当服务于上层容量增强小区的基站检测到终端设备接近其覆盖区域，打开其下行发送。即服务于上层容量增强小区的基站有两个工作状态，正常的收发状态和接收状态，并且是由服务于上层容量增强小区的基站根据其自身的检测结果，自治地打开或关闭其下行发送，而不是依赖于来自服务于下层基本覆盖小区的基站的干预或指示，这样以达到节电的目的。

Description

一种异构网络中的节电方法及其基站
技术领域
本发明涉及通信技术，尤其涉及通信网络中的节电方法和基站。
背景技术
异构网络(HTN，Heterogeneous Network)系统是一种由两层网络重叠构成的无线蜂窝移动网络，其中，下层的网络以提供全覆盖为目的，一般由传统的蜂窝网构成可为终端用户提供基本的接入能力；上层的网络由离散的多个较小的小区组成，典型地用来提高热点地区的容量。用以服务上层小区的网络实体可能为中继站、Femto基站或微微基站，采用有线或无线的回传方式连接到移动核心网。现在异构无线网络正被广泛地认为是用以提高和改善宽带无线接入网性能的主要关键技术之一。各主要标准化组织也已经或正在积极开展相关的标准化活动。在3GPP RAN，异构无线网络技术不仅被列为LTE-Advanced的研究项目(Study Item)之一，而且已经成为Release 10的关键工作项目(Work Item)。
与此同时，如何降低能源消耗正日益成为通讯领域的另一研究重点，因为基站的能源消耗是推高运营商高运营成本的主要因素之一。在异构无线网络中，上层的用以提高网络容量的小区或小基站的数量将大大超过下层用以解决基本覆盖问题的宏基站，因而，解决众多小基站的能源消耗问题不仅是降低无线网络降低运营成本的需要，也是通讯产业关注环境、降低碳排放的必然要求。
基站的能量消耗主要来源于下行的发送，因为在传统的蜂窝移动网中，基站会持续的发送下行导频和相关控制信号以便无线终端可以随时随地地接入。在异构无线网中有两类小区，一类是用以提供全覆盖的下层基本覆盖小区，如宏小区；另一类是用以提高系统容量的容量增强小区。以上两类小区共同构成了分层的移动无线网络。
目前针对异构无线网的节电方法主要采用仅在必要的时候打开服务上层容量增强小区的小基站，例如，当下层宏小区接近超载，或出于负载平衡的目的，等等。其基本的实现方法就是让下层基本覆盖小区的基站监控本小区的流量负载，一旦所监测的流量满足相应的条件(例如流量大于某一门限)，上层容量增强小区便会被“唤醒”或者打开，也就是说，上层容量增强小区的打开是由下层基本覆盖小区的服务基站来触发的，而非上层小区自己自动完成的。这样的方法有这样一些缺点：首先，一个下层基本覆盖小区一般会有多个热点地区需要容量增强，因而相应地会有多个容量增强小区重叠于其上。服务下层基本覆盖小区的基站能够检测或估计到整个本小区的流量状况，但是却很难估计到本小区内某个热点地区的流量，更难以确定打开哪个重叠的容量增强小区的基站才能降低本小区的负载。其次，“唤醒”的指示是必须由服务下层基本覆盖小区的基站发向服务上层容量增强小区的基站，因而，原有基站间的X2接口(基站和基站之间的接口)定义将不得不更改，后向兼容性得不到保证，这意味着已有的基站将不得不更新。
发明内容
为解决现有技术中的上述缺点，本发明提出了新的一种异构网络中的节电方法及其基站。根据本发明，当服务于上层容量增强小区的基站未检测到有终端设备接入所述上层容量增强小区，关闭其下行发送；当服务于上层容量增强小区的基站检测到终端设备接近其覆盖区域，打开其下行发送。即服务于上层容量增强小区的基站有两个工作状态，正常的收发状态和接收状态，并且是由服务于上层容量增强小区的基站根据其自身的检测结果，自治地打开或关闭其下行发送，而不是依赖于来自服务于下层基本覆盖小区的基站的干预或指示，这样以达到节电的目的。
具体的，根据本发明的一个实施方式，提供一种异构网络中的节电方法，所述异构网络包括下层基本覆盖小区和上层容量增强小区，所述异构网络还包括服务于下层基本覆盖小区的基站和服务于上层容量增强小区的基站，以及终端设备，所述方法包括，在收发状态下，当服务于上层容量增强小区的基站未检测到有终端设备接入所述上层容量增强小区，关闭其下行发送，处于接收状态；在接收状态下，当服务于上层容量增强小区的基站检测到终端设备接近其覆盖区域，打开其下行发送，处于收发状态。
根据本发明的一个可选实施例，在接收状态下，当服务于上层容量增强小区的基站检测到接近其覆盖区域的终端设备个数大于一个预定值，打开其下行发送，处于收发状态。
根据本发明的一个可选实施例，在接收状态下，服务于上层容量增强小区的基站接收来自于下层基本覆盖小区的下行信息；并接收终端设备发送的上行数据和控制信息；根据接收到的上述数据和信息，得到一个触发条件值，将所述触发条件值与一个预定义的门限值进行比较，如果所述触发条件值大于所述预定义的门限值，则判断检测到终端设备接近其覆盖区域；否则，未检测到终端设备接近其覆盖区域。
根据本发明的一个可选实施例，所述下行信息包括调度信息和/或系统信息；所述终端设备发送的控制信息包括上行探测参考信号和/或随机接入信号。
根据本发明的一个可选实施例，所述触发条件值为接收到的随机接入信号的前导码的信号强度。
根据本发明的一个可选实施例，所述触发条件值为根据接收到的上行探测参考信号得到的上行信号信干噪比。
根据本发明的一个可选实施例，所述触发条件值为来自终端设备占用的资源块的上行数据的信号强度。
根据本发明的另一个实施方式，提供一种基站，所述基站服务于上层容量增强小区，所述上层容量增强小区工作在异构网络，所述异构网络还包括下层基本覆盖小区、服务于所述下层基本覆盖小区的基站以及终端设备，所述基站包括，
接收装置，用于接收信息和数据；
下行发送装置，用于在收发状态下行发送信息和数据，而在接收状态处于关闭状态；
第一检测装置，用于在收发状态检测是否有终端设备接入所述服务于上层容量增强小区；
第二检测装置，用于在接收状态检测是否有终端设备接近所述服务于上层容量增强小区的基站覆盖区域；
开关装置，用于根据第一检测装置或者第二检测装置的输出结果，打开或者关闭所述服务于上层容量增强小区的基站的下行发送，如果第一检测装置未检测到终端设备接入服务于上层容量增强小区时，服务于上层容量增强小区的基站关闭其下行发送，下行发送装置处于关闭状态，基站工作在接收状态；如果第二检测装置检测到终端设备接近其覆盖区域，服务于上层容量增强小区的基站打开其下行发送，下行发送装置处于工作状态，基站工作在收发状态。
根据本发明的一个可选实施例，所述基站还包括一个计数装置，用于根据第二检测装置的输出结果，计算接近所述服务于上层容量增强小区覆盖区域的终端设备个数；所述开关装置用于根据计数装置的输出结果，当计数装置输出的结果大于一个预定值，打开所述服务于上层容量增强小区的基站的下行发送。
根据本发明的一个可选实施例，在接收状态，所述接收装置用于接收来自于下层基本覆盖小区的下行信息；并用于接收终端设备发送的上行数据和控制信息；进一步的，所述第二检测装置包括信息处理装置和判断装置，信息处理装置用于处理接收到的上述数据和信息，得到一个触发条件值，判断装置将所述触发条件值与一个预定义的门限值进行比较，如果所述触发条件值大于所述预定义的门限值，则判断检测到终端设备接近其覆盖区域；否则，未检测到终端设备接近其覆盖区域。
根据本发明的一个可选实施例，所述下行信息包括调度信息和/或系统信息；所述终端设备发送的控制信息包括上行探测参考信号和/或随机接入信号。
根据本发明的一个可选实施例，所述触发条件值为接收到的随机接入信号的信号强度。
根据本发明的一个可选实施例，所述触发条件值为根据接收到的上行探测参考信号得到的上行信号信干噪比。
根据本发明的一个可选实施例，所述触发条件值为来自终端设备占用的资源块的上行数据的信号强度。
本发明提出的方法，可以使异构网中服务于容量增强小区的基站在无终端设备接入时自治地关闭下行发送，并在有至少一个或者多个终端设备接近其覆盖区域时自治地打开下行发送，以达到降低能耗和降低干扰的目的。与现有方法相比具有一下优点：本方法无需在基站间引入额外的信令或接口协议，无额外信令开销和后向兼容性问题，且实现复杂度低；并且上层容量增强小区可以仅在有较多用户或较多流量时才被激活或者只有能够真正减轻下层基本覆盖小区负载的上层容量增强小区才被激活，这样可以在保证减轻下层小区负载的前提下激活尽能少的上层小区，最大限度地达到降低能量消耗的目的。
附图说明
通过以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面了解，本发明的其他目的和效果将变得更加清楚和易于理解，其中：
图1表示根据本发明的一个实施方式的异构网络中的节电方法流程图。
图2表示根据本发明的一个实施方式的基站的结构示意图。
图3表示根据本发明的另一实施方式的基站的结构示意图。
在所有的上述附图中，相同的标号表示具有相同、相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
以下结合附图具体描述本发明的实施方式。
图1给出了根据本发明的一个实施方式的异构网络中的节电方法流程图，该实例应用于3GPP LTE-Advanced，这里假定基站eNB2(Evolved Node-B，演进的Node-B)服务于下层的基本覆盖小区，基站eNB1服务于上层容量增强小区。网络初始化时，eNB1处于正常的收发状态。接着，eNB1没有检测到UE(User Equipment，终端设备)接入上层容量增强小区，eNB1处于关闭下行发送的状态。接入过程以及接入的检测采用通用的技术手段实现，在本发明不做详细描述。关闭下行发送后，eNB1处于接收状态，开始接收来自eNB2的下行控制信息。通过接收到的下行控制信息，eNB1能够得到下层基本覆盖小区的信息包括包含于PDCCH(Physical Downlink ControlChannel，物理层下行控制信道)内的调度信息，UE的上行SRS(Sounding Reference Signal，探测参考信号)配置信息和/或PRACH(Physical Random Access Channel，物理随机接入信道)的配置信息；同时，eNB1接收UE发送的上行数据，上行探测参考信号和/或随机接入信道。根据以上这些信息，eNB1判断UE是否接近其覆盖区域，如果UE接近其覆盖区域，eNB1便打开其下行发送，作为一个正常的eNB开始工作；如果没有UE接近其覆盖区域，eNB1继续处于接收状态。
另一种实施方案是，eNB1判断UE接近其覆盖区域后并不立即打开其下行发送，而是要进一步统计有多少个UE接近其覆盖区域，只有满足一定数量的UE接近其覆盖区域，即接近覆盖区域的UE数量大于一个预定值，eNB1才打开其下行发送。
在本发明中，eNB1判断UE是否接近其覆盖区域有多种实现方案，接下来对几个实施例作具体说明。
实施例一，eNB1根据接收到的PRACH，统计PRACH的前导码preamble的信号强度，将该前导码preamble的信号强度作为一个触发条件值，如果前导码preamble的信号强度大于一个预定义的门限值，eNB1判断UE接近其覆盖区域；否则，eNB1判断UE未接近其覆盖区域。
实施例二，eNB1根据接收到的SRS，估计上行探测参考信号信干噪比，将上行探测参考信号信干噪比作为一个触发条件值，如果上行探测参考信号信干噪比大于一个预定义的门限值，eNB1判断UE接近其覆盖区域；否则，eNB1判断UE未接近其覆盖区域。
实施例三，eNB1根据接收到的来自UE的上行数据，统计来自该UE占用的资源块，并统计该UE占用的的资源块的上行数据的信号强度，将该UE占用的的资源块的上行数据的信号强度作为一个触发条件值，如果该UE占用的的资源块的上行数据的信号强度大于一个预定义的门限，eNB1判断UE接近其覆盖区域；否则，eNB1判断UE未接近其覆盖区域。
在本发明中，网络设定触发服务于上层容量增强小区的基站自治打开其下行发送的触发条件可以考虑以下方面：上层容量增强小区可以仅在有较多用户或较多流量时才打开其下行发送；或者只有真正能够减轻下层基本覆盖小区负载的上层容量增强小区才打开其下行发送，这样可以在保证减轻下小区负载的前提下使尽可能少的上层容量增强小区打开其下行发送，最大限度地达到降低能量消耗的目的。
在本发明中，对eNB1判断UE是否接近其覆盖区域的触发条件不做具体限制，可以是简单的信号强度，或者接近上层容量增强小区的UE所使用的物理资源块的大小，也可以是结合所有接近其覆盖范围的终端所使用的物理资源块的和，可能是瞬时的测量值，也可能是一个时间段内的统计值。可根据其具体情况设置触发条件，并根据选择的触发条件设置相应的预定义门限值。触发条件值的计算可根据信号处理中普遍通用的方法实现。
图2给出根据本发明的一个实施方式的基站的结构示意图。在本实施方式中，基站200服务于上层容量增强小区，包括第一检测装置201、第二检测装置202、接收装置203、下行发送装置204和开关装置205。
网络初始化时，基站200工作在正常的收发状态，即开关装置打开，下行发送装置204打开，处于工作状态；
具体的，接收装置203被配置为用于接收数据和信息，当所述基站200工作在正常的收发状态，接收装置203将收到的数据和信息输出给第一检测装置201，第一检测装置201被配置为用于检测是否有终端设备接入基站200所服务的上层容量增强小区，第一检测装置201采用通用的技术手段实现，在本发明不做详细描述。当所述基站200工作在接收状态，接收装置203被配置为用于接收来自服务于下层基本覆盖小区的基站的下行控制信息和来自于终端的上行信号，并将收到的数据和信息输出给第二检测装置202，第二检测装置202被配置为用于根据收到的数据和信息检测是否有终端设备接近基站200的覆盖区域。开关装置205被配置为用于根据第一检测装置201或者第二检测装置202的的输出结果，打开或者关闭本基站的下行发送装置204，如果第一检测装置201未检测到终端设备接入服务于上层容量增强小区时，开关装置205被配置为关闭该基站的下行发送装置204，使基站200工作在接收状态；如果第二检测装置202检测到终端设备接近其覆盖区域，开关装置205被配置为打开该基站的下行发送装置204，使基站200工作在正常的收发状态。
进一步的，第二检测装置202包括信号处理装置206和判断装置207。其中，信号处理装置206处理接收装置203输出的下行控制信息，能够得到下层基本覆盖小区的信息包括包含于PDCCH(PhysicalDownlink Control Channel，物理层下行控制信道)内的调度信息，UE的上行SRS(Sounding Reference Signal，探测参考信号)配置信息和/或PRACH(Physical Random Access Channel，物理随机接入信道)的配置信息；进一步的，信号处理装置206处理接收装置203输出的来自UE的上行数据、上行探测参考信号和/或随机接入信道。信号处理装置206基于接收装置203接收到的以上信息进行信号处理，得出一个触发条件值，并将该触发条件值输出到判断装置207。判断装置207将收到的触发条件值和一个预定义的门限值进行比较，如果触发条件值大于预定义的门限值，则判断UE接近该基站的覆盖区域，否则，判断UE未接近该基站的覆盖区域。判断装置205将结果输出到开关装置205，开关装置205根据判断结果打开基站下行发送装置204或者不打开下行发送装置204。
在本发明中，信号处理装置206进行信号处理，得出一个触发条件值，判断装置207判断UE是否接近其覆盖区域有多种实现方案，接下来对几个实施例作具体说明。
实施例一，信号处理装置206根据接收到的PRACH，统计PRACH的前导码preamble的信号强度，将该前导码preamble的信号强度作为一个触发条件值并输出到判断装置207，判断装置207中存储一个对应的预定义的门限值，如果前导码preamble的信号强度大于一个预定义的门限值，判断装置207判断UE接近其覆盖区域；否则判断装置207判断UE未接近其覆盖区域。
实施例二，信号处理装置206根据接收到的SRS，估计上行探测参考信号信干噪比，将上行探测参考信号信干噪比作为一个触发条件值并输出到判断装置207，判断装置207中存储一个对应的预定义的门限值，如果上行探测参考信号信干噪比大于一个预定义的门限值，判断装置207判断UE接近其覆盖区域；否则，判断装置207判断UE未接近其覆盖区域。
实施例三，信号处理装置206根据接收到的来自UE的上行数据，统计来自该UE占用的资源块，并统计该UE占用的的资源块的上行数据的信号强度，将该UE占用的的资源块的上行数据的信号强度作为一个触发条件值并输出到判断装置207，判断装置207中存储一个对应的预定义的门限值，如果该UE占用的的资源块的上行数据的信号强度大于一个预定义的门限，判断装置207判断UE接近其覆盖区域；否则，判断装置207判断UE未接近其覆盖区域。
图3给出了根据本发明的另一个实施方式的基站的结构示意图。在本实施方式中，基站300服务于上层容量增强小区，包括第一检测装置201、第二检测装置202、接收装置203、下行发送装置204、开关装置205和计数装置301。
具体的，第一检测装置201、第二检测装置202包括信号处理装置206和判断装置207、接收装置203、下行发送装置204、开关装置205同图2给出的实施方式中的对应装置，在此不再赘述。
计数装置301被配置为用于计数，根据第二检测装置202输出的判断结果进一步统计有多少个UE接近其覆盖区域，并将计数输出给开关装置205，只有满足一定数量的UE接近其覆盖区域，即接近覆盖区域的UE数量大于一个预定值，开关装置205才打开其下行发送装置204，否则，开关装置205不打开其下行发送装置204。
在本发明中，对eNB1判断UE是否接近其覆盖区域的触发条件不做具体限制，即信号处理装置206中处理并得出的触发条件值可以是简单的信号强度，或者接近上层容量增强小区的UE所使用的物理资源块的大小，也可以是结合所有接近其覆盖范围的终端所使用的物理资源块的和，可能是瞬时的测量值，也可能是一个时间段内的统计值。可根据其具体情况设置触发条件，并根据选择的触发条件设置相应的预定义门限值。触发条件值的计算可根据信号处理中普遍通用的方法实现。
本发明可以以硬件、软件、固件以及它们的组合来实现。本领域技术人员应该认识到，也可以在供任何合适数据处理系统使用的信号承载介质上所设置的计算机程序产品中体现本发明。这种信号承载介质可以是传输介质或用于机器可读信息的可记录介质，包括磁介质、光介质或其他合适介质。可记录介质的示例包括：硬盘驱动器中的磁盘或软盘、用于光驱的光盘、磁带，以及本领域技术人员所能想到的其他介质。本领域技术人员应该认识到，具有合适编程装置的任何通信设备都将能够执行如程序产品中体现的本发明方法的步骤。
从上述描述应该理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本发明各实施方式进行修改和变更。本说明书中的描述仅仅是用于说明性的，而不应被认为是限制性的。本发明的范围仅受权利要求书的限制。

Claims (14)

1.一种异构网络中的节电方法，所述异构网络包括下层基本覆盖小区和上层容量增强小区，所述异构网络还包括服务于下层基本覆盖小区的基站和服务于上层容量增强小区的基站，以及终端设备，所述方法包括，在收发状态下，当服务于上层容量增强小区的基站未检测到有终端设备接入所述上层容量增强小区，关闭其下行发送，处于接收状态；在接收状态下，当服务于上层容量增强小区的基站检测到终端设备接近其覆盖区域，打开其下行发送，处于收发状态。
2.根据权利要求1所述的节电方法，其特征在于，在接收状态下，当服务于上层容量增强小区的基站检测到接近其覆盖区域的终端设备个数大于一个预定值，打开其下行发送，处于收发状态。
3.根据权利要求1或2所述的节电方法，其特征在于，在接收状态下，服务于上层容量增强小区的基站接收来自于下层基本覆盖小区的下行信息；并接收终端设备发送的上行数据和控制信息；根据接收到的上述数据和信息，得到一个触发条件值，将所述触发条件值与一个预定义的门限值进行比较，如果所述触发条件值大于所述预定义的门限值，则判断检测到终端设备接近其覆盖区域；否则，未检测到终端设备接近其覆盖区域。
4.根据权利要求3所述的节电方法，其特征在于，所述下行信息包括调度信息和/或系统信息；所述终端设备发送的控制信息包括上行探测参考信号和/或随机接入信号。
5.根据权利要求4所述的节电方法，其特征在于，所述触发条件值为接收到的随机接入信号的前导码的信号强度。
6.根据权利要求4所述的节电方法，其特征在于，所述触发条件值为根据接收到的上行探测参考信号得到的上行信号信干噪比。
7.根据权利要求4所述的节电方法，其特征在于，所述触发条件值为来自终端设备占用的资源块的上行数据的信号强度。
8.一种基站，所述基站服务于上层容量增强小区，所述上层容量增强小区工作在异构网络，所述异构网络还包括下层基本覆盖小区、服务于所述下层基本覆盖小区的基站以及终端设备，所述基站包括，
接收装置，用于接收信息和数据；
下行发送装置，用于在收发状态下行发送信息和数据，而在接收状态处于关闭状态；
第一检测装置，用于在收发状态检测是否有终端设备接入所述服务于上层容量增强小区；
第二检测装置，用于在接收状态检测是否有终端设备接近所述服务于上层容量增强小区的基站覆盖区域；
开关装置，用于根据第一检测装置或者第二检测装置的输出结果，打开或者关闭所述服务于上层容量增强小区的基站的下行发送，如果第一检测装置未检测到终端设备接入服务于上层容量增强小区时，服务于上层容量增强小区的基站关闭其下行发送，下行发送装置处于关闭状态，基站工作在接收状态；如果第二检测装置检测到终端设备接近其覆盖区域，服务于上层容量增强小区的基站打开其下行发送，下行发送装置处于工作状态，基站工作在收发状态。
9.根据权利要求8所述的一种基站，其特征在于，所述基站还包括一个计数装置，用于根据第二检测装置的输出结果，计算接近所述服务于上层容量增强小区覆盖区域的终端设备个数；所述开关装置用于根据计数装置的输出结果，当计数装置输出的结果大于一个预定值，打开所述服务于上层容量增强小区的基站的下行发送。
10.根据权利要求8或9所述的一种基站，其特征在于，在接收状态，所述接收装置用于接收来自于下层基本覆盖小区的下行信息；并用于接收终端设备发送的上行数据和控制信息；进一步的，所述第二检测装置包括信息处理装置和判断装置，信息处理装置用于处理接收到的上述数据和信息，得到一个触发条件值，判断装置将所述触发条件值与一个预定义的门限值进行比较，如果所述触发条件值大于所述预定义的门限值，则判断检测到终端设备接近其覆盖区域；否则，未检测到终端设备接近其覆盖区域。
11.根据权利要求10所述的一种基站，其特征在于，所述下行信息包括调度信息和/或系统信息；所述终端设备发送的控制信息包括上行探测参考信号和/或随机接入信号。
12.根据权利要求11所述的一种基站，其特征在于，所述触发条件值为接收到的随机接入信号的信号强度。
13.根据权利要求11所述的一种基站，其特征在于，所述触发条件值为根据接收到的上行探测参考信号得到的上行信号信干噪比。
14.根据权利要求11所述的一种基站，其特征在于，所述触发条件值为来自终端设备占用的资源块的上行数据的信号强度。
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