CN102771165A

CN102771165A - 用于控制多天线基站中能耗的方法和设备

Info

Publication number: CN102771165A
Application number: CN2010800647238A
Authority: CN
Inventors: P.弗伦格; S.帕克瓦里; G.杰格伦
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2030-02-24
Also published as: WO2011105938A1; CN102771165B; EP2540116A4; US20120315948A1; EP2540116A1

Abstract

本发明一般涉及一种用于在无线通信网络中的无线电基站中使用的方法，以及一种能量控制设备（210），更具体地来说，涉及一种用于降低多输入多输出无线通信网络的多天线多端口无线电基站（220）中的能耗的方法。无线电基站（220）服务于小区（230）并包括专用于小区（230）的至少两个天线端口（240a;240b;240c;240d）。该方法包括测量小区（230）中的负荷，并将测量的负荷与定义的负荷值比较。该方法还包括在测量的负荷低于定义的负荷值时，将所述至少两个天线端口（240a；240b；240c；240d）的至少之一上传送的下行链路传送功率静默，并且因此降低能耗。

Description

用于控制多天线基站中能耗的方法和设备

技术领域

本发明一般涉及一种用于在无线通信网络中的无线电基站中使用的方法，以及一种用于控制能量的设备，更具体地来说，涉及一种用于降低多输入多输出（MIMO）无线通信网络的多天线多端口无线电基站中的能耗的方法。

背景技术

过去几年，功耗（即能量效率）变得越来越重要。无疑，通信技术可以通过例如避免旅行对降低CO2排放做出显著贡献。同时，存在普遍性需求要降低电信设备的能耗。从社会角度来看，这不仅对于可持续发展世界有所贡献，而且能够提供具有吸引力和竞争力的产品以及缩减成本都是必不可少的。

运营无线通信网络的成本正在达到与人工成本相当的水平，因此显然，能耗成本也在变成沉重的负担。虽然相当一段时间，运营开支（OPEX）缩减已经是焦点所在，但是对提高的能耗的关注在那些年期间未变得重大。现在，在降低能耗以及由此降低运行无线通信网络的成本方面有了很大兴趣。

当仔细考察无线通信网络中的能耗时，结果是在此类网络中，无线电基站是主要功率消耗者。传统上，因为其电池限制，用户设备（UE），例如移动终端、膝上型计算机、PDA等已经是将功耗/效率考虑在内来设计的。此外，核心网络（CN）绝对而言仅是功率的少量消耗者，因为与大量的无线电基站相比，只有几个CN节点。

此类无线通信网络的一个示例是长期演进（LTE）网络，被视为通用移动电信系统（UMTS）发展中超越原第三代宽带码分多址（WCDMA）无线电接入技术的一个步骤。LTE包括新无线电接口和新无线电接入网架构。LTE也称为演进的通用地面无线电接入（E-UTRA）标准，由第三代伙伴关系项目（3GPP）发布。术语LTE将在大多数应用中使用，但是一般的实施例并不限制于此特定标准。

根据E-UTRA标准技术规范之一3GPP TS 36.211（标题为“3 ^rd generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation”），在下行链路中的多天线传送的情况中，要使用一个或多个天线端口，其中每个天线端口还连接到无线电基站中的一个或多个天线。每个天线端口由关联的参考信号（RS）来定义，关联的参考信号（RS）是接收器已知的信号且被插入在无线电基站与UE之间传送的信号中，以便有助于相干解调和测量的信道估计。在LTE下行链路中，提供小区特定RS，其对于小区中的所有UE均可用；UE特定RS可以被嵌入在特定UE的数据中，以及在MBSFM操作的情况中提供多媒体广播单个频率网络（MBSFN）特定RS。这些RS占据正交频分复用（OFDM）符号内的指定的资源元素（RE）。

上文提到的技术规范未就有关LTE无线电基站（也表示为eNB、eNodeB、演进的NodeB）使用的天线的具体数量结合天线端口的数量做任何陈述。每个eNodeB可以服务一个或多个演进的通用地面无线电接入网（E-UTRAN）小区。

因此，可以使用多个物理天线元件来实现单个天线端口，虽然从UE角度来看，这仍是单个天线端口，因为对于使用相同天线端口的所有物理天线只有一个参考信号。因此，从UE端来看，天线端口可以视为对应于传送天线。从多个天线端口向单个UE的传送是在LTE中的，以及根据上文提到的技术规范是基于小区特定参考信号（CS-RS）的。

如图1所示，现有技术无线通信网络100的无线电基站（RBS）120示出为具有多个天线端口140a；140b；140c；140d，以及对于最多四个小区特定天线端口140a；140b；140c；140d的每一个，有一个传送的小区特定参考信号。图1还示出四个示范小区130。

如发行版8中所规范的，LTE中的第1层/第2层（L1/L2）控制信令总是使用小区特定天线端口，即用于物理下行链路控制信道（PDCCH）；物理控制格式指示符信道（PCFICH）或物理混合ARQ指示符信道（PHICH）。为了将L1/L2控制信令解调，小区中的UE需要获取有关小区中的小区特定天线端口的数量的信息。此信息可以通过将所谓的物理广播信道（PBCH）盲解码来获取。PBCH通常在一组相同的天线端口（{0}、{0,1}或{0, 1, 2, 3}）上传送，正如早前提到的技术规范中的小区特定参考信号所表示的。可以对PBCH上在数据块中传送的数据使用不同的循环冗余校验（CRC）掩码，并且这取决于小区特定天线端口的数量。CRC掩码是追加到要传送的数据块的检错码。因此，实践中，UE通过CRC校验来确定小区特定天线端口的数量，以及只要能够接收到PBCH，则UE可以正确地识别小区特定天线端口的数量。

如上所述，小区特定天线端口的数量可以由PBCH上接收的数据的CRC校验来确定。在常规LTE网络中，小区特定天线端口的数量确定为静态的。因此，要求UE在最初连接到小区时确定小区特定天线端口的数量。一旦UE连接到小区，则不要求UE对其连接到的小区特定天线端口的数量重新评估。

上文提到的方法的缺点在于，如果无线电基站具有例如四个专用的小区特定天线端口以在小区中使用，则所有L1/L2控制信令均需要使用四个天线端口。再有，要求所有时候从无线电基站在所有小区特定天线端口上传送小区特定参考信号，因为当执行相干解调时UE要使用它们。此方法是耗费功率的，并且因此不如它能够达到的那般成本有效以及环境友好。

发明内容

因此，本发明的示范实施例的目的在于提供一种能量控制设备以及一种用于通过在测量的小区中的负荷确定为低时将至少一个天线端口上的下行链路传送静默（mute）来降低MIMO无线通信网络中的能耗、从而降低运行网络的成本的方法。

根据本发明示范实施例的一个方面，通过一种用于在MIMO无线通信网络的多天线多端口无线电基站中使用以便控制能量的设备来解决至少一些先前陈述的问题。该无线电基站配置成服务于小区并包括专用于该小区的至少两个天线端口。该设备包括适合于测量小区中的负荷的测量电路，以及适合于将测量的负荷值与定义的负荷值比较的比较器电路。该设备还包括适合于在测量的值低于定义的负荷值时将所述至少两个天线端口的至少一个上传送的下行链路传送功率静默的功率控制电路。

根据本发明示范实施例的另一个方面，通过一种用于控制能耗且用于在多输入多输出无线通信网络的多天线多端口无线电基站中使用的方法来解决至少一些先前陈述的问题。该无线电基站服务于小区并包括专用于该小区的至少两个天线端口。该方法包括测量小区中的负荷，并将测量的负荷与定义的负荷值比较。该方法还包括在测量的负荷低于定义的负荷值时将所述至少两个天线端口的至少一个上传送的下行链路传送功率静默。

本发明的示范实施例的一个优点在于由于将多天线多端口无线电基站的一个或多个传送天线端口静默（例如将一个或多个功率放大器去活或静默）来减少能量/功耗，从而导致节省的能量。

本发明示范实施例的另一个优点在于，降低了运行例如MIMO无线通信网络的总成本。

本发明示范实施例的另一个优点在于，该设备实现了例如MIMO无线通信网络中更好的下行链路功率控制和更有效率的下行链路功率管理。

结合附图从下文详细描述将明白本发明实施例的仍有的一些其他优点、目的和特征，但是要注意以下事实：所附的附图仅是说明性的，并且可以按所附权利要求的范围内描述的在所示的特定实施例中进行各种修改和更改。

附图说明

图1是图示其中无线电基站配备有四个小区特定的天线端口的现有技术的无线通信网络的框图。

图2是图示根据本发明示范实施例的其中无线电基站具有若干可控制天线端口的无线通信网络的框图。

图3是图示根据本发明示范实施例的其中无线电基站配备有若干可控制天线端口的无线通信网络的另一个框图。

图4A-4B是图示根据本发明示范实施例的天线端口的静默的示例。

图5是根据本发明示范实施例的用于控制能耗的方法的流程图。

图6是根据本发明的又一个示范实施例的用于控制能耗的方法的流程图。

具体实施方式

在下文描述中，出于解释而非限定的目的，阐述了一些特定的细节，如特定的架构、方案、技术等，以便提供对本发明的透彻理解。但是，从下文将显见到，本发明及其实施例可以在脱离这些特定细节的其他实施例中来实践。本发明的这些示范实施例在本文中是通过参考特定示例方案来描述的。具体来说，本发明是在与LTE网络有关的非限制性的常见应用环境中描述的。注意，本发明可应用于具有多天线多端口无线电基站的任何无线通信网络，如WCDMA中。还要注意，本发明的示范实施例也不限于MIMO系统。

下文将描述本发明的示范实施例，其公开用于降低多输入多输出（MIMO）无线通信网络中的能耗的能量控制设备和方法。降低能耗通过在确定测量的小区中的负荷为低时将至少一个天线端口上的下行链路传送静默或例如去活来实现。降低能耗的优点在于例如，降低了运行网络的成本，以及还降低无线通信网络消耗功率对环境所导致的不良影响。

图2图示根据本发明示范实施例的无线通信网络200的示范无线电基站220，其包括若干可控制天线端口。根据本实施例，服务于小区230的无线电基站220是多天线多端口无线电基站，其包括专用于该小区230的两个天线端口240a、240b。如图所示，无线电基站220还包括能量控制设备210，能量控制设备210根据本发明的示范实施例包括：测量电路240、比较器电路250和功率控制电路260。测量电路240适合于测量小区230中的负荷。比较器电路250适合于将测量的负荷与定义的值比较，并基于比较的结果，功率控制电路260适合于在测量的负荷低于定义的负荷值时，将两个天线端口240a、240b之一上传送的下行链路传送功率静默。在图2中，考虑将天线端口240b静默，这由示出天线端口240b的虚线指示。以此方式，当确定小区中的负荷低于定义的值时，降低了能耗，即实现节能。根据本发明的示范实施例，测量的小区中的负荷是如下参数的其中一个或多个：小区业务负荷、数据速率、小区中服务的用户设备（UE）的数量、调度的资源元素的数量、下行链路公共信道上的信号对干扰加噪声比（SINR）余量（margin）、时间期统计、小区中的UE的类型以及分组延迟估计。时间期统计例如基于揭示日间/夜间某几个小时小区中的负荷低而收集的统计。小区中的UE的类型可以揭示网络中没有支持例如MIMO或多流传送的UE，并且因此在使用多个端口方面没有好处。根据要测量的负荷的类型，因此可以使用一个或多个阈值来确定小区中的负荷低还是高。例如，如果要测量的负荷是小区中活动的UE的数量，阈值可以定义同时处于活动的UE的最大数量。如果要测量负荷是下行链路信道上的干扰或SINR余量，则阈值可以定义最低的感受的SINR余量。因此，可以将这些阈值视为通过试验确定的设计参数。本发明的示范实施例不限于任何特定可测量负荷，即，上文指示的示范负荷的列示并非穷举的。但是注意，可以将平均负荷和瞬时负荷纳入考虑。例如，即使测量的平均负荷低于定义的值或阈值，仍可以选择不静默，因为在此时刻中可能能够传送某些数据。因此，测量的负荷可以是将平均负荷和/或瞬时负荷纳入考虑的函数。

应该提及的是，RBS 220的每个天线端口连接到一个或多个功率放大器（PA）以及连接到一个或多个天线元件。但是，在附图中这未明确地示出。为了容易地理解本发明的示范实施例，假定天线端口连接到功率放大器（PA）以及还连接到一个天线元件的情况中。因此，在此情况中以及结合图2，当比较器确定测量的负荷小于定义的值时，将天线端口240b的PA静默，从而节省功率和/或能量。

图2仅图示无线电基站220的两个天线端口。但是，本发明的示范实施例还可应用于例如4、6、8个等包括附加天线端口的无线电基站，以及其中每个天线端口配备有或连接到一个或多个有关的天线元件和一个或多个PA。

图3图示示范根据本发明的示范实施例的无线通信网络300，其中示出多天线多端口无线电基站220包括四个可控制天线端口，表示为240a、240b、240c、240d。小区表示为230。四个天线端口240a、240b、240c、240d专用于该小区。示出的无线电基站220根据本发明的示范实施例包括能量控制设备210，能量控制设备210本身包括：测量电路240、比较器电路250和功率控制电路260。与图2结合描述的实施例相似，测量电路240适合于测量小区330中的负荷。比较器电路250适合于将测量的负荷与定义的值比较，并功率控制电路260适合于在测量的负荷低于定义的负荷值时，将例如四个天线端口240a、240b、240c、240d的一个或多个天线端口（例如240b、240c和240d）上传送的下行链路传送功率静默。这里考虑将天线端口240b、240c和240d的PA静默或去活，如虚线所指示的，从而节省功率和/或能量。

与先前描述的实施例相似，测量的小区中的负荷可以是如下参数的其中一个或多个：小区业务负荷、数据速率、小区中服务的用户设备（UE）的数量、调度的资源元素的数量、下行链路公共信道上的SINR余量、时间期统计、小区中的UE的类型以及分组延迟估计。时间期统计例如基于揭示日间/夜间某几个小时小区中的负荷低而收集的统计。小区中的UE的类型可以揭示网络中没有支持例如MIMO或多流传送的UE，并且因此在使用多个端口方面没有好处。

根据本发明的又一个示范实施例，功率控制电路260还适合于补偿下行链路传送功率的损失。该补偿通过提高一个或多个其余天线端口上的或尚未被静默的天线端口的一个或多个PA上的下行链路传送功率来实现。作为本发明的示范实施例中，功率控制电路260可以由于静默补偿一个或多个如下项的传送损失：下行链路公共信道（PBCH、PDCCH）、导频信号、下行链路小区特定参考信号、主同步信号（PSS）以及辅助（secondary）信令信号（SSS）。

下文中，提出一个示例以便容易地理解上文。在本示例中，假定无线电基站仅包括两个天线端口，如图2所示。由于确定测量的负荷低于定义的阈值负荷值，所以将天线端口之一静默。同样，就将天线端口静默来说，还意味着将该天线端口的一个或多个PA去活或将该天线端口的一个或多个PA减到最大。

应该提及的是，当将两个天线端口之一静默时，无线电基站遇到下行链路传送功率损失。现在假定在静默之前，每个天线端口或PA贡献以γ瓦特的下行链路传送功率。无线电基站将其总下行链路传送功率从2γ瓦特降低到γ瓦特。如果每个天线端口或PA的最大输出功率是至少2γ瓦特，则一个天线端口或PA上的下行链路传送功率损失能够通过另一个天线端口或PA上的提升或通过提高来补偿。一般，始终最可能的是，提高下行链路传送功率，因为无线通信网络最初往往设计成能够应对高干扰限制的情况。

因此，将天线端口或PA静默促成测量的小区中的负荷确定为低（即，无负荷或非常少的数据业务）时的能耗降低。当耗费在公共信道上的下行链路传送功率仅是总可用下行链路传送功率的小部分时，情况也是如此。可以将天线端口或PA静默视为不连续传送（DTX），因为在DTX期期间，没有PA是活动的，即，PA被关闭。

在LTE网络中，PBCH和PDCCH往往出于健壮性的目的而被过度设计，从而在最大小区中并且小区间干扰高时能够达到甚至小区边缘。显然，在非峰值时段期间，小区间干扰级别往往低，并且通过让两个无线电基站天线端口活动所提供的附加传送分集增益可能不总是必要的。因此，当将一个天线端口或PA静默时，传送质量被视为最少受影响的。图4A图示考虑与图2一样仅包含两个天线端口的无线电基站的示范情况。这里考虑的是，无线电基站是能够实现根据本发明示范实施例的能量控制设备的LTE eNB。LTE中对于PBCH和PDCCH所使用的编码是空间频率块码（SFBC）。因此，在图4A中，图示用于LTE eNB的2个天线端口SFBC编码器。S₀和S₁表示进入SFBC编码器然后传送到IFFT表示的逆向快速傅立叶变换器的信号。在本示例中假定S₀和S₁进入一个IFFT，S₀和S₁的共轭表示为S₀ ^*和S₁ ^*分别进入其他IFFT。连接到一个IFFT的天线端口号1不被静默或未被DTX，而连接到其他IFFT的天线端口号2被静默或被DTX。通过将天线端口号1静默，可以高效地撤销SFBC编码。如早前提到的，因为PBCH和PDCCH往往为了健壮性的而被过度设计，从而在最大小区中并且小区间干扰高时能够达到甚至小区边缘。因此，当传送例如PBCH和PDCCH的健壮信道时，不总是需要两个天线端口所提供的传送分集增益。此外，当负荷低时，PA能够远低于它们的最大输出功率级别来操作，并且在一些PA被DTX的情况中提升其余PA上的功率是可能的。

图4B中示出另一个示例，其中还结合使用四个传送天线端口（编号为0、1、2和4）的LTE eNB中的4个IFFT块来使用SFBC编码器。示出四个信号S₀、S₁、S₂、S₃进入SFBC编码器。还示出信号的共轭。每个天线端口包括或连接到相应的PA。可以将天线端口2和3静默，如图4B指示的，以及仅遭遇分集丢失和潜在地还有因使用2个PA而非4个PA引起的功率损失，如果需要的话，这可以通过提升其余天线的功率来予以补偿。如果还将天线端口1静默，如图4B以虚线所指示的，则丢失信道码冗余性的一半，并且这将降低性能。因此，当将这些天线端口或PA中两个静默时，eNB将仅遭遇分集丢失以及潜在地体验到因使用四个PA而非两个PA而导致的下行链路传送功率损失。如早前提到的，对于eNB的功率控制电路，根据本发明先前描述的实施例，通过提高或提升其余天线端口的下行链路传送功率来补偿下行链路传送功率损失仍是可能的。如上文提到的，如果还将附加的天线端口或PA静默，则无线电基站的信道码冗余性的一半会丢失。例如，假定结合图4B，所考虑的信道是PBCH和PDCCH。这些信道一般以咬尾（tail-biting）卷积码来编码，这些咬尾卷积码具有等于1/3的父码率以及长度等于7的约束。码率匹配之后有效码率可以对于PBCH约为0.013，以及对于PDCCH可以在0.1至0.7的大约范围中。注意，值0.013、0.1和0.7仅是示范性的，即，码率值是与具体实现特定的和/或设计参数。

通过将四个天线端口中的三个静默，无线电基站实际留下具有两倍于有效码率的信道码，并且这导致性能的下降。例如，可以将例如天线端口号3的静默视为将该信道码打孔，以及打孔等效于将每隔一个编码的位丢弃。因此，性能下降。

意味着如果码率充分低于1/2且将每隔一个编码的位丢弃（那是天线静默所做的），则仍具有带有充分低于1的码率的信道码。这意味着即使此打孔降低了码强度，将该码解码仍是可能的。

但是，如果初始码率（即天线端口静默之前的有效码率）假定充分地低于1/2，则在许多方案中，即使例如4个天线端口中3个被静默，UE仍能够将PBCＨ和PDCCH解码。这可以是存在低小区间干扰的情况或公共信道的SINR足够大时的情况。例如，如果码率充分地低于1/2且由于天线静默而将每隔一个编码的位打孔或“丢弃”，则仍具有带有充分低于1的码率的信道码。这意味着即使此打孔降低了码强度，将该码解码仍是可能的。

为了部分地补偿因静默的天线端口所导致的性能影响，功率控制电路根据本发明的示范实施例配置成其余天线端口上的下行链路传送功率。例如，认为在高功率的单个PA比在较低功率运行的多个PA更有效率。通过该（功率/能量控制）设备，能够使用PDCCH的较低初始码率来动态地调整PDCCH码率，以便补偿上文提到的性能影响。注意，码率的值仅是示范性地，即码率值是与具体实现特定的和/或设计参数。

如先前描述的，根据本发明的示范实施例，该设备包括测量电路。此测量电路能够用于执行参考信号接收的功率（RSRP）测量。当将一个或多个天线端口或PA静默时，可能影响RSRP测量。例如，UE知道无线电基站具有两个天线端口专用于该无线电基站所服务的小区，该UE可以将两个天线端口均用于RSRP测量，并组合两个测量，活动天线端口上的一个好的测量，以及被静默的天线端口上的差（只有噪声）的测量。如果UE执行这两个估计的最大比组合（MRC），则通过MRC组合权重正确地处理此情况。对于相等增益组合（EGC），对RSRP测量的影响将是具有更多噪声。因为未知UE如何执行此组合，所以当天线端口被静默时，一些UE可能以更具噪声的RSRP测量来结束。在基站用于控制例如小区之间的切换的无线电资源（RRM）算法中可能要考虑此情况。但是，通过在另一个被静默时，提高/提升仍处于活动的天线端口上的下行链路传送功率，无线电基站可以补偿受影响的参考信号接收功率（RSRP）测量。

注意LTE中的天线静默不限于下行链路公共信道PBCH、PDCCH和/或下行链路小区特定参考信号（CRS）的传送。在某些假设下，还可以采用相似的方式将前文提到的主同步信号（PSS）和辅助信令信号（SSS）静默或重定向，正如早前提到以及下文将讨论的。

在LTE网络中，未指定用于传送PSS和SSS的天线端口。因此，仅从一个天线端口传送PSS/SSS是最可能的。当小区中的负荷确定为低时，这视为有益的，因为其能够实现天线端口静默/去活。但是，在满负荷下，此配置将导致功率放大器的不均匀的功率利用。

下面是对上文描述的示例。假定无线电基站配置有各自能够传送10W的下行链路传送功率的四个PA。总计，该无线电基站能够传送4×10 = 40W的下行链路传送功率，但是这要求所有PA被充分地利用。假定总计下行链路传送功率的10%耗费在下行链路公共信道的传送上，例如PBCH、PDCCH、参考信号以及同步信号，如果从单个PA传送所有这些功率，则仅有10-4 = 6W留下用于从该PA进行数据传送。因为数据信道按相等的下行链路传送功率来使用所有天线端口，所以当数据信道功率达到4×6 = 24 W时传送开销信号的PA上将出现功率限制。即使总功率预算是4×10 = 40W，能传送总计仅24+6 = 30W的下行链路传送功率。在本示例中，假定当业务可能几乎瞬间从0变化到满业务时，将重新分配对PA之间的开销信道分配的功率的时间是重要的。因此，如果一个PA没有功率，即被静默，则可以不再提高数据传送的功率，直到开销传送的功率被重新分布为止。

因此，大多数LTE网络配置成以所有可用天线上相等的功率分布来传送PSS和SSS，可以将它们视为开销信号。在上文数值示例中，在4个可用PA的每个PA上将使用1W。然后，每个PA具有9W可用于数据传送以及在满负荷，所有可用功率将被利用。

通过引入根据本发明的示范实施例的下行链路传送功率静默以及功率提升，动态地配置如何传送PSS和SSS是可能的。因此，当测量的负荷确定为低时，补偿PSS/SSS传送所要求的所有下行链路传送功率，即将所述所有下行链路传送功率放置、重定向或选择到一个PA上，然后可以将其余PA静默。当确定测量的负荷为高（即等于或超过定义的值）时，将PSS/SSS传送功率均等地分布在所有可用天线上。可以按快速时间标度（例如约10-100 ms），优选地通过功率斜变（ramping）过程执行此功率分配的重新配置。

根据本发明的又一个示范实施例，功率控制电路适合于调整一个或多个天线端口上的下行链路传送功率。例如，功率控制电路适合于在经受了提高的天线端口上将下行链路传送功率降回到在提高之前所使用的级别，以及提高、斜升（ramp-up）或调整经受了静默的天线的功率。所述调整还可以基于测量的负荷等于或超过定义的负荷值，即基于比较结果。

根据本发明的示范实施例，引入静默的天线端口的下行链路传送功率斜变和/或PDCCH的使用延迟。做出此引入是为了克服或至少减少重新激活被静默的天线端口（即将其将调整回被降低之前所使用的下行链路传送功率级别）时产生的不精确的UE信道估计。在大多数情况中可以将PDCCH使用需求延迟几个ms。

正如先前描述的，测量负荷，并将其与定义的值比较。该值可以基于如下一项或多项：小区上执行的负荷测量、小区上执行的较早负荷测量以及无线电基站的初始配置值。该设备还可以通过在计算/定义中将与相邻小区的一个状况或多个状况有关的报告纳入考虑来计算（或定义）定义的负荷值。相邻小区的状况包括至少干扰指标和/或敏感度指标。

例如，当小区没有或仅有很少负荷时，并由此不产生或很少产生对相邻小区的干扰时，它会将此报告相邻小区。当从第二相邻小区接收到，例如低干扰指标时，所接收的信息被用于改善下行链路公共信道上的当前SINR余量的估计。如果第二相邻小区是主干扰小区，则可以确定当接收到例如低干扰指标的信息时，现在小区间干扰已大大地降低。可以使用传统规划工具以便确定哪些相邻小区需要以低干扰模式来操作，使得无线电基站或（能量控制）设备将一个或多个天线静默。

根据本发明的示范实施例，小区中进入天线静默模式的设备可以存储此信息并将其分发到处理当前对小区间干扰更敏感的相邻小区的其他功率控制设备。当相邻小区上接收到例如高敏感度指标的信息时，该能量控制设备可以通过不在所有物理资源上以满功率对于长的时间持续期进行传送来限制其下行链路干扰。

因此，可以在功率控制设备之间交换如下信息：

● 干扰指标：高或低

● 敏感度指标：高或低

上文提到的指标可以单独使用或组合使用。可以在功率控制设备或无线电基站之间直接（例如，在X2接口上）或经由网络中的其他中间节点（运行和支持系统（OSS）节点）交换此信息。

应该提及的是，根据本发明的示范实施例的设备可以作为天线DTX控制器来实现，该天线DTX控制器估计它服务的小区中的负荷和/或下行链路控制信道上的SINR余量，正如先前描述的。基于这些估计（根据本发明的实施例，将这些估计与定义的值或阈值比较），天线DTX控制器可以确定何时将一个或多个天线端口DTX，即静默，以便降低能耗。天线DTX控制器不限于作为无线电基站的一部分。例如，天线DTX控制器可以在如无线电网络控制器（RNC）的中央节点中实现，或在运行和支持系统（OSS）中或任何适合的网络节点中实现。

用于进行天线静默而非仅将一些天线分支或天线端口或PA的传送功率设为0的一个备选实施例也是可能的。例如，发行版8（Rel-8）UE可以配置成仅对每个小区（即服务小区和/或相邻小区）仅确定一次天线的数量。因此，为了使此类Rel-8 UE能够重新评估此判断，需要“骗”此UE相信它发现了新小区。在物理层上，以物理小区标识（PCI）（它是短的本地唯一索引）来标识小区。PCI确定用于主和辅助同步信号（PSS/SSS）以及小区特定参考信号（CS-RS）的序列。如果例如LTE Rel-10中允许小区具有多于一个PCI，则可以对每个天线配置使用一个PCI，例如当活动的基站传送天线的数量分别是1、2和4时，使用PCI₁、PCI₂和PCI₄。从Rel-10 UE来看，所有这些PCI对应于相同小区，但是从Rel-8 UE来看，它们将对应于不同小区。

例如，考虑微小区正在从仅一个物理天线使用物理小区标识PCI₁传送PBCH、SSS、PSS和CS-RS的情况。这使得当前由另一个小区（例如宏小区）服务的Rel-8 UE可能检测微小区，并将具有PCI₁的小区作为切换候选向服务小区报告。如果做出切换决定，则该微小区可以首先将物理小区标识更改为例如PCI₄。由此，SSS、PSS和CS-RS的传送序列也改变，并且PBCH上的CRS和扰码也改变。该UE然后由服务小区来指令以执行至新小区的切换，从UE角度来看，切换到具有PCI₄的小区。该UE将确定“新”小区的天线端口数量等于4，并连接到目标小区。因此，如果没有先前有目标小区服务的Rel-8 UE，则可能出现相同“小区”的PCI的改变；否则，当服务小区突然消失时，这些Rel-8 UE将混淆不清。为了实现此情况，Rel-10 UE需要知道相同小区使用一组PCI。相邻小区也需要知道多于一个PCI映射到相同的全球小区标识（GID或小区标识PLMN级（CIPL））。还需要相应地更新自动近邻关系算法。再者，在微小区中有活动的Rel-8 UE的情况中，它们可能因PCI改变而受到负面影响，如果仅罕见地出现此情况，则是可接受的。为了避免使Rel-8 UE混淆，在PCI改变发生之前执行至宏小区的切换是可能的。

如公知的以及上文描述的，LTE具有若干发行版。根据所使用的发行版，天线端口的数量可能有所不同。但是，本发明的这些示范实施例并不限于天线端口的任何特定数量。例如，LTE系统中，天线端口的数量可以等于用于数据传送的物理天线元件的数量，如果将UE特定参考信号用于PDSCH解调，则其能够被使用。例如，在LTE Rel-10中，这些规范将在下行链路中支持8个传送天线方案。在支持8个传送天线方案的LTE系统中应用本发明的示范实施例的教导，可以通过例如选择使用一个或两个天线端口来传送PBCH和后续的L1/L2控制信令来执行。这将使小区没有活动用户或UE时需要激活的PA的数量减少到1或2个。这还将减少为带有较少传送方案的其他系统所设计的小区特定参考信号的数量，这对于带有较多天线端口的较大传送方案可能不是最优的。例如，如果无线电基站配备较大数量的传送天线，则如果要利用所有物理天线，某种形式的透明传送分集能够被使用，例如，小延迟，以用于小区负荷高时下行链路公共信道的传送。

为了在具有大量天线方案（例如，8个天线传送方案）的LTE无线电基站中启用如图4A所示的天线静默，可以确保8个传送方案不依赖于4小区特定的RS进行数据解码，而是使用UE特定的RS（至少对于多于2个层）。无线电基站中的调度器可以作为调度决定的一部分，例如控制天线端口的实际数量，并且由此控制功率放大器和物理天线的数量。

应该提及的是，本发明的示范实施例也不仅限于LTE。例如，这些实施例可以应用于其中公共信道与LTE中相似的方式操作的WCDMA系统中。但是，在WCDMA中，使用空间时间块码（STBC），而如早前描述的，在LTE中使用SFBC。WCDMA中的STBC和LTE中的SFBC均基于表示为Alamouti线形弥散码的相同码。因此，本发明的示范实施例也可应用于WCDMA。在这种系统中，无线电基站称为NodeB，当应用本发明的实施例的教导时，其包括先前结合图2和/或图3提出并图示的能量控制设备。

现在参考图5，其中说明根据本发明的先前描述的示范实施例的用于控制能耗的方法的主要步骤的流程图。该方法用在MIMO无线通信网络的多天线多端口无线电基站中。该无线电基站服务于小区并包括专用于该小区的至少两个天线端口。该方法包括：

（S510）测量小区中的负荷并比较；

（S520）将测量的负荷与定义的负荷值比较，并且基于比较

（S530）在测量的负荷低于定义的负荷值时将所述至少两个天线端口的至少一个上传送的下行链路传送功率静默。

如先前描述的，在测量的负荷低于定义的负荷值时，可以在与天线端口有关的功率放大器上执行静默或去活。再者，负荷的测量可以基于测量如下一项或多项：小区业务负荷、数据速率、小区中服务的用户设备的数量、下行链路公共信道上的SINR余量、时间期统计、小区中的UE的类型以及分组延迟估计。

参考图6，其中图示根据本发明的一些示范实施例的用于控制能耗的方法的流程图。如图所示，执行如下步骤：

（S610）测量小区中的负荷并比较；

（S620）将测量的负荷与定义的负荷值比较，并且在负荷低于定义的值情况下；

（S630）在测量的负荷低于定义的负荷值时将所述至少两个天线端口的至少一个上传送的下行链路传送功率静默；以及

（S640）在执行静默之后，补偿如下一项或多项的传送损失：下行链路公共信道、导频信号、下行链路小区特定的参考信号、主同步信号以及辅助信令信号。该损失是所述至少两个天线端口的所述一个上的下行链路传送功率降低所导致的结果。

补偿下行链路传送功率的损失还可以通过提高所述至少两个天线端口的其余天线端口上的下行链路传送功率来实现。该方法还可以与下行链路传送功率提高组合或分开地通过动态地调整码率来进行补偿。

再次参考图6，在测量的负荷大于或等于定义的值的情况下，该方法包括如图所示：

（S650）确定调整一个或多个天线上的下行链路传送功率是否必要，以及如果答案为肯定的，则在（S660）中执行调整，然后返回到步骤（S610）。该调整如先前描述地那样来执行。注意，负荷测量是（连续地）执行的，并且因此当小区中的负荷确定为高（即基于比较结果）时，需要动态地调整设备的设置。还要注意，对于降低和调整可以定义不同的负荷值，即，对应于何时开始降低的一个定义的值以及对应于何时开始调整的一个分开的不同的定义的值。因此，（S660）中的调整可以包括将所述至少两个天线端口的所述其余天线端口上的下行链路传送功率降低回提高之前所使用的下行链路传送功率级别，和/或通过将所述至少两个天线端口的所述至少一个上的下行链路传送功率提高回到降低之前所使用的下行链路传送功率级别来进行调整。

再有，利用测量的负荷进行补偿所使用的定义的负荷值可以基于如下项的一个或多个：小区上执行的负荷测量、小区上执行的较早负荷测量以及无线电基站的初始配置值。此外，可以进一步将与相邻小区的一个或多个状况有关的报告纳入考虑来计算定义的负荷值。还可以使用若干报告，并且可以在无线电基站或能量控制设备之间持续地交换这些报告。

注意虽然图示示例涉及LTE和WCDMA网络，本发明的示范实施例不应被视为仅限于LTE网络或仅限于WCDMA网络，而是可以成功地在例如WiMAX、WLAN、cdma200网络等中实现。

本发明及其示范实施例可以采用多种方式来实现。例如，本发明的一个实施例包括计算机可用或计算机可读媒体，该计算机可用或计算机可读媒体包含配置成促使处理器或计算机节点执行其上存储的指令和/或执行上文提到的任何方法的计算机程序代码。这些可执行指令执行如先前描述以及在所附方法权利要求中提出的本发明示范实施例的方法步骤。

如先前描述的，根据本发明的示范实施例用于控制能量的设备可以是如下节点的一部分：无线电基站、RNC节点、OSS节点或任何其他适合的网络节点。该能量控制设备还可以包括分布在无线通信网络的若干节点之间的电路。

虽然本发明是依据若干优选实施例来描述的，但是可设想在阅读说明书时并在研究附图时，其备选、修改、置换和等同将变得明显。因此，以下所附权利要求旨在包含落在本发明范围内的此类备选、修改、置换和等同。

Claims

1. 一种用于在多输入多输出MIMO无线通信网络的多天线多端口无线电基站（220）中使用的用于控制能量的设备（210），所述无线电基站（220）服务于小区（230）并且包括专用于该服务小区（230）的至少两个天线端口（240a；240b；240c；240d），所述设备（110）包括：

- 测量电路（240），适合于测量所述小区（230）中的负荷；

- 比较器电路（250），适合于将所测量的负荷与定义的负荷值比较；以及

- 功率控制电路（260），适合于在所测量的负荷低于所述定义的负荷值时将所述至少两个天线端口（240a；240b；240c；240d）的至少一个上传送的下行链路传送功率静默。

2. 如权利要求1所述的设备(210)，其中所测量的所述小区中负荷是如下的一项或多项：小区业务负荷、数据速率、所述小区中服务的用户设备的数量、调度的资源元素的数量、下行链路公共信道上的信号对干扰加噪声比SINR余量、时间期统计、所述小区中的用户设备的类型以及分组延迟估计。

3. 如权利要求1或2所述的设备（210），其中所述功率控制电路（260）还适合于补偿因降低所述至少两个天线端口（240a；240b；240c；240d）的所述一个上的下行链路传送功率所导致的如下项的一项或多项的传送损失：下行链路公共信道、导频信号、下行链路小区特定的参考信号、主同步信号以及辅助信令信号。

4. 如权利要求3所述的设备(210)，其中所述功率控制电路（260）适合于通过提高所述至少两个天线端口（240a；240b；240c；240d）的其余天线端口上的下行链路传送功率来补偿下行链路传送功率的损失。

5. 如权利要求4所述的设备(110)，其中所述功率控制电路（260）适合于在所测量的负荷等于或超过所述定义的负荷值时，通过将所述至少两个天线端口（240a；240b；240c；240d）的所述其余天线端口上的下行链路传送功率降低回提高之前所使用的下行链路传送功率级别来调整所述下行链路传送功率。

6. 如任一前面权利要求所述的设备(210)，其中所述功率控制电路（260）适合于在所测量的负荷等于或超过所述定义的负荷值时，通过将所述至少两个天线端口（240a；240b；240c；240d）的所述一个上的下行链路传送功率提高回降低之前所使用的下行链路传送功率级别来调整所述下行链路传送功率。

7. 如任一前面权利要求所述的设备(210)，其中基于如下项的一项或多项来定义所述定义的负荷值：所述小区上执行的负荷测量、所述小区上执行的较早负荷测量以及所述无线电基站的初始配置值。

8. 如权利要求7所述的设备(210)，其中通过进一步将与相邻小区的状况有关的报告纳入考虑来计算所述定义的负荷值。

9. 如权利要求9所述的设备(210)，其中与相邻小区的状况有关的所述报告包括干扰指标和/或敏感度指标。

10. 一种无线通信网络中的无线电基站（220），包括如权利要求1至9的任一项所述的设备（210）。

11. 一种无线通信网络中的无线电网络控制器，包括如权利要求1至9的任一项所述的设备（210）。

12. 一种用于控制能耗并且用于在多输入多输出MIMO无线通信网络的多天线多端口无线电基站（220）中使用的方法，所述无线电基站（220）服务于小区（230）并且包括专用于该小区（130）的至少两个天线端口（240a；240b；240c；240d），所述方法包括：

- 测量（S510）所述小区（230）中的负荷；

- 将所测量的负荷与定义的负荷值比较（S520）；以及

- 在所测量的负荷低于所述定义的负荷值时，将所述至少两个天线端口（240a；240b；240c；240d）的至少一个上传送的下行链路传送功率静默（S530）。

13. 如权利要求12所述的方法，其中就所述测量（S510）来说，所述方法包括测量所述小区中的负荷，所述负荷是如下项的一项或多项：小区业务负荷、数据速率、所述小区中服务的用户设备的数量、以及下行链路公共信道上的信号对干扰加噪声比SINR余量、时间期统计、所述小区中的用户设备的类型以及分组延迟估计。

14. 如权利要求12或13的任一项所述的方法，其中所述方法包括补偿（S640）因降低所述至少两个天线端口（240a；240b；240c；240d）的所述一个上的下行链路传送功率所导致的如下项的一项或多项的传送损失：下行链路公共信道、导频信号、下行链路小区特定的参考信号、主同步信号以及辅助信令信号。

15. 如权利要求14所述的方法，其中所述方法包括通过提高所述至少两个天线端口（240a；240b；240c；240d）的其余天线端口上的下行链路传送功率来补偿（S640）下行链路传送功率的损失。

16. 如权利要求15所述的方法，其中所述方法还包括在所测量的负荷等于或超过所述定义的负荷值时，通过将所述至少两个天线端口（240a；240b；240c；240d）的所述其余天线端口上的下行链路传送功率降低回提高之前所使用的下行链路传送功率级别来调整（S650）所述下行链路传送功率。

17. 如权利要求12-16中任一项所述的方法，其中所述方法还包括在所测量的负荷等于或超过所述定义的负荷值时，通过将所述至少两个天线端口（240a；240b；240c；240d）的所述一个上的下行链路传送功率提高回降低之前所使用的下行链路传送功率级别来调整（S660）所述下行链路传送功率。

18. 如权利要求12-17中任一项所述的方法，其中所述方法包括基于如下项的一项或多项来定义所述定义的负荷值：所述小区上执行的负荷测量、所述小区上执行的较早负荷测量以及所述无线电基站的初始配置值。

19. 如权利要求18所述的方法，其中所述方法包括通过进一步将与相邻小区的状况有关的报告纳入考虑来计算所述定义的负荷值。

20. 如权利要求19所述的方法，其中所述方法包括接收和/或执行与相邻小区的状况有关的负荷测量，所述状况包括干扰指标和/或敏感度指标。

21. 一种包含计算机程序代码的计算机可读媒体，所述计算机程序代码配置成在处理器或计算机节点上运行时促使所述处理器或所述计算机节点执行如权利要求12-20的任一项所述的方法。