CN106332124A - 一种降低无线网络能耗的方法及宏基站 - Google Patents

一种降低无线网络能耗的方法及宏基站 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种降低无线网络能耗的方法，所述方法应用于无线网络中的宏基站，所述无线网络还包括小基站和用户设备，所述宏基站由市电供电，所述小基站由可再生能源供电，所述方法包括：获取所述小基站发送的信道状态信息和负载信息；根据所述信道状态信息和负载信息，将所述用户设备关联到本站或所述小基站；根据信道状态信息和负载信息，为本站或所述小基站分配无线资源。相应地，本发明实施例还公开了一种宏基站。采用本发明，可以实现在不影响整个无线网络既有用户服务质量的前提下，降低无线网络的能耗。

Description

一种降低无线网络能耗的方法及宏基站
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种降低无线网络能耗的方法及宏基站。
背景技术
近年来，信息及通信技术(ICT，Information and Communication Technology)行业的能量消耗急剧攀升，ICT行业的能耗已经占到了全球能耗的2％，成为全球能量消耗最多的行业之一。这其中很大一部分是由无线网络能耗的增长带来，而在整个无线网络能耗中，宏基站的能量消耗占了主要部分。为了应对急剧增长的网络能耗，并改善宏蜂窝覆盖质量，提升网络容量，行业内提出了一种传统的节约市电组网方式：可再生能源供电的小基站(即绿色小基站)与宏基站的混合组网。
在该组网方式中，宏基站由传统市电供电，绿色小基站由可再生能源供电，绿色小基站协助宏基站进行通信，从而减少了宏基站对市电的消耗。但是，该组网方式存在以下两个缺陷：第一，现有的宏基站对绿色小基站的休眠控制只停留在基站间负载均衡的目的，没有进一步考虑宏基站的长期能耗，例如：宏基站不会在绿色小基站的工作负载较小时，将绿色小基站置于更为节能的休眠状态，以节省储备的可再生能源发电量，等到网络业务量高时再转入工作状态服务用户设备；第二，宏基站在将用户设备关联到基站时只考虑到信号质量或小区业务负载量的性能指标，没有进一步考虑整个网络的节能，例如：宏基站在选择将用户设备关联到本端还是绿色小基站时，不会去考虑哪一种能耗更低。由上可见，传统的节约市电组网方式的节能设计尚不完善。
发明内容
本发明实施例提供了一种降低无线网络能耗的方法及宏基站，可以实现在不影响整个无线网络既有用户服务质量的前提下，降低无线网络的能耗。
本发明实施例第一方面提供了一种降低无线网络能耗的方法，所述方法应用于无线网络中的宏基站，所述无线网络还包括小基站和用户设备，所述宏基站由市电供电，所述小基站由可再生能源供电，所述方法包括：
获取所述小基站发送的信道状态信息和负载信息；
根据所述信道状态信息和负载信息，将所述用户设备关联到本站或所述小基站；
根据信道状态信息和负载信息，为本站或所述小基站分配无线资源。
在第一方面的第一种可能实现方式中，所述获取所述小基站发送的信道状态信息和负载信息之后，还包括：
获取所述小基站发送的可再生能源储备信息；
根据所述信道状态信息、负载信息和可再生能源储备信息，控制所述小基站的休眠状态。
在第一方面的第二种可能实现方式中，所述无线网络采用频分双工的工作方式；
所述获取所述小基站发送的信道状态信息，包括：
向所述小基站和用户设备发送下行导频信号以获取上行反馈信号，通过所述上行反馈信号获取本站至所述小基站、本站至所述用户设备的信道状态信息；
接收所述小基站发送的所述小基站至所述用户设备的信道状态信息，所述小基站至所述用户设备的信道状态信息是由所述用户设备接收所述小基站发送的下行导频信号并发送上行反馈信号后，所述小基站根据所述上行反馈信号获取的。
在第一方面的第三种可能实现方式中，所述无线网络采用时分双工的工作方式；
所述获取所述小基站发送的信道状态信息，包括：
接收所述小基站和所述用户设备分别发送的上行导频信号，并根据信道互易性获取本站至所述小基站、本站至所述用户设备的信道状态信息；
接收所述小基站发送的所述小基站至所述用户设备的信道状态信息，所述小基站至所述用户设备的信道状态信息是由所述小基站在接收到所述用户设备发送的上行导频信号后，根据信道互易性获取的。
在第一方面的第四种可能实现方式中，所述根据所述信道状态信息和负载信息，将所述用户设备关联到本站或所述小基站，包括：
根据所述信道状态信息估计本站和所述小基站的频谱效率；
根据本站和所述小基站的频谱效率，以及预设的基站能耗公式，分别计算出本站的能耗和所述小基站的能耗；
判断本站的能耗是否大于所述小基站的能耗；
若是，则将所述用户设备关联到所述小基站；
若否，则将所述用户设备关联到本站。
在第一方面的第五种可能实现方式中，所述为本站或所述小基站分配无线资源，包括：
判断待分配的无线资源是否大于无线资源的余量；
若否，则为本站或所述小基站分配无线资源；
若是，则选出对应的信道状态信息最差的用户设备，并停止对其服务或将其移出无线网络。
结合第一方面的第五种可能实现方式，在第一方面的第六种可能实现方式中，所述根据所述信道状态信息、负载信息和可再生能源储备信息，控制所述小基站的休眠状态，包括：
根据所述可再生能源储备信息，判断所述小基站的可再生能源储备量是否低于预设阈值；
若是，则将所述用户设备关联到本站；
将所述小基站置于休眠状态。
结合第一方面的第六种可能实现方式，在第一方面的第七种可能实现方式中，所述根据所述可再生能源储备信息，判断所述小基站的可再生能源储备量是否低于预设阈值之后，还包括：
若否，则根据所述信道状态信息估计所述小基站的频谱效率；
根据所述小基站的频谱效率和预设的基站能耗公式，计算出所述小基站的能耗；
获取所述小基站发送的待传输数据量，并计算所述待传输数据量与所述能耗的比值；
按照所述比值从小到大的顺序，依次将所述用户设备关联到本站；
将所述小基站置于休眠状态。
结合第一方面的第七种可能实现方式，在第一方面的第八种可能实现方式中，所述按照所述比值从小到大的顺序，依次将所述用户设备关联到本站，包括：
按照所述比值从小到大的顺序，依次判断所述小基站是否满足预设的休眠条件；
若是，则将所述用户设备关联到本站；
若否，则保持所述小基站的工作状态。
结合第一方面的第八种可能实现方式，在第一方面的第九种可能实现方式中，所述预设的休眠条件包括：
所述用户设备从所述小基站迁移到本站所需的无线资源小于本站的无线资源的余量和所述小基站置于休眠状态后释放的无线资源的总和；和
将所述用户设备关联在本站的能耗低于所述用户设备关联在所述小基站的能耗。
本发明实施例第二方面提供了一种宏基站，所述宏基站应用于无线网络，所述无线网络还包括小基站和用户设备，所述宏基站由市电供电，所述小基站由可再生能源供电，所述宏基站包括：
信息获取模块，用于获取所述小基站发送的信道状态信息和负载信息；
设备关联模块，用于根据所述信道状态信息和负载信息，将所述用户设备关联到本站或所述小基站；
资源分配模块，用于根据信道状态信息和负载信息，为本站或所述小基站分配无线资源。
在第二方面的第一种可能实现方式中，所述信息获取模块，还用于获取所述小基站发送的可再生能源储备信息；
所述宏基站，还包括：
休眠控制模块，用于根据所述信道状态信息、负载信息和可再生能源储备信息，控制所述小基站的休眠状态。
在第二方面的第二种可能实现方式中，所述无线网络采用频分双工的工作方式；
所述信息获取模块，具体用于：
向所述小基站和所述用户设备发送下行导频信号以获取上行反馈信号，通过所述上行反馈信号获取本站至所述小基站、本站至所述用户设备的信道状态信息；
接收所述小基站发送的所述小基站至所述用户设备的信道状态信息，所述小基站至所述用户设备的信道状态信息是由所述用户设备接收所述小基站发送的下行导频信号并发送上行反馈信号后，所述小基站根据所述上行反馈信号获取的。
在第二方面的第三种可能实现方式中，所述无线网络采用时分双工的工作方式；
所述信息获取模块，具体用于：
接收所述小基站和所述用户设备分别发送的上行导频信号，并根据信道互易性获取本站至所述小基站、本站至所述用户设备的信道状态信息；
接收所述小基站发送的所述小基站至所述用户设备的信道状态信息，所述小基站至所述用户设备的信道状态信息是由所述小基站在接收到所述用户设备发送的上行导频信号后，根据信道互易性获取的。
在第二方面的第四种可能实现方式中，所述设备关联模块，包括：
能耗计算单元，用于根据所述信道状态信息估计本站和所述小基站的频谱效率；根据本站和所述小基站的频谱效率，以及预设的基站能耗公式，分别计算出本站的能耗和所述小基站的能耗；
能耗判断单元，用于判断本站的能耗是否大于所述小基站的能耗；
设备关联单元，用于若是，则将所述用户设备关联到所述小基站；若否，则将所述用户设备关联到本站。
在第二方面的第五种可能实现方式中，所述为资源分配模块，包括：
资源判断单元，用于判断待分配的无线资源是否大于无线资源的余量；
资源分配单元，用于若否，则为本站或所述小基站分配无线资源；
设备清理单元，用于若是，则选出对应的信道状态信息最差的用户设备，并停止对其服务或将其移出无线网络。
结合第二方面的第五种可能实现方式，在第二方面的第六种可能实现方式中，所述休眠控制模块，包括：
能源判断单元，用于根据所述可再生能源储备信息，判断所述小基站的可再生能源储备量是否低于预设阈值；
所述设备关联模块，还用于若是，则将所述用户设备关联到本站；
休眠控制单元，用于将所述小基站置于休眠状态。
结合第二方面的第六种可能实现方式，在第二方面的第七种可能实现方式中，所述休眠控制模块，还包括：
能耗计算单元，用于若否，则根据所述信道状态信息估计所述小基站的频谱效率；根据所述小基站的频谱效率和预设的基站能耗公式，计算出所述小基站的能耗；
比值计算单元，用于获取所述小基站发送的待传输数据量，并计算所述待传输数据量与所述能耗的比值；
所述设备关联模块，还用于按照所述比值从小到大的顺序，依次将所述用户设备关联到本站；
所述休眠控制单元，还用于将所述小基站置于休眠状态。
结合第二方面的第七种可能实现方式，在第二方面的第八种可能实现方式中，所述设备关联模块，还具体用于按照所述比值从小到大的顺序，依次判断所述小基站是否满足预设的休眠条件；若是，则将所述用户设备关联到本站；若否，则保持所述小基站的工作状态。
结合第二方面的第八种可能实现方式，在第二方面的第九种可能实现方式中，所述预设的休眠条件包括：
所述用户设备从所述小基站迁移到本站所需的无线资源小于本站的无线资源的余量和所述小基站置于休眠状态后释放的无线资源的总和；和
将所述用户设备关联在本站的能耗低于所述用户设备关联在所述小基站的能耗。
由上可见，本发明实施例中无线网络包括宏基站、小基站和用户设备，其中宏基站由市电供电，小基站由可再生能源供电，宏基站先获取小基站发送的信道状态信息和负载信息，再根据信道状态信息和负载信息将用户设备关联到本站或所述小基站，进而根据信道状态信息和负载信息为本站或小基站分配无线资源，可以实现在不影响整个无线网络既有用户服务质量的前提下，降低无线网络的能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种降低无线网络能耗的方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种用户设备关联方法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的一种休眠控制方法的流程示意图；
图4是本发明实施例提供的一种宏基站的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种设备关联模块的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种资源分配模块的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的一种休眠控制模块的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的另一种宏基站的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的一种无线网络的场景示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应理解，本发明实施例的技术方案可以应用于各种通信系统，例如：全球移动通讯(Global System of Mobile communication，简称为“GSM”)系统、码分多址(Code Division Multiple Access，简称为“CDMA”)系统、宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，简称为“WCDMA”)系统、通用分组无线业务(General Packet Radio Service，简称为“GPRS”)、长期演进(LongTerm Evolution，简称为“LTE”)系统、LTE频分双工(Frequency Division Duplex，简称为“FDD”)系统、LTE时分双工(Time Division Duplex，简称为“TDD”)、通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunication System，简称为“UMTS”)或全球互联微波接入(Worldwide Interoperability for MicrowaveAccess，简称为“WiMAX”)通信系统等。
还应理解，在本发明实施例中，用户设备(User Equipment，简称为“UE”)可称之为终端(Terminal)、移动台(Mobile Station，简称为“MS”)或移动终端(Mobile Terminal)等，该用户设备可以经无线接入网(Radio AccessNetwork，简称为“RAN”)与一个或多个核心网进行通信，例如，用户设备可以是移动电话(或称为“蜂窝”电话)或具有移动终端的计算机等，例如，用户设备还可以是便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的或者车载的移动装置，它们与无线接入网交换语音和/或数据。
在本发明实施例中，基站包括宏基站和小基站，宏基站的覆盖范围较广，如几十公里，一般用于服务大片区的用户，小基站的覆盖范围小，如楼宇间，一般用于服务小片区的用户，另外，小基站可以作为宏基站的中继，协助宏基站进行通信。
为了便于理解本发明实施例，下面先简单介绍下应用场景。请参阅图9，如图所示，本发明实施例中的无线网络包括宏基站、小基站和用户设备，其中宏基站由市电供电；小基站为绿色小基站，由可再生能源供电。市电通过发电厂输送来，可再生能源通过可再生能源收集装置获取，可再生能源收集装置可以是太阳能收集装置、风能收集装置等装置。可见，小基站协助宏基站进行通信可以减少了宏基站对市电的消耗，转而消耗可再生能源。进一步地，小基站除了配置有可再生能源收集装置外，还配置有储能设备，如蓄电池，用于收集多余的可再生能源，并在可再生能源收集装置供电不足时向小基站供电，如因天气原因导致的太阳能收集装置供电不足。
图1是本发明实施例中一种降低无线网络能耗的方法的流程示意图。如图所示本实施例中的降低无线网络能耗的方法的流程可以包括：
S101，获取所述小基站发送的信道状态信息和负载信息。
需要指出的是，不同于现有无线网络，本发明实施例中的小基站作为中继连接到宏基站，其无线资源受到宏基站的统一控制，小基站对无线资源的使用取决于接入的用户设备的数量，同时影响能耗。
具体地，宏基站获取小基站发送的信道状态信息和负载信息，其中，获取小基站发送的信道状态信息根据无线网络的工作方式分为以下两种方法：
方法一，若无线网络采用频分双工的工作方式，则宏基站向小基站和用户设备发送下行导频信号以获取上行反馈信号，通过上行反馈信号获取本站至小基站、本站至用户设备的信道状态信息；接收所述小基站发送的所述小基站至所述用户设备的信道状态信息，所述小基站至所述用户设备的信道状态信息是由所述用户设备接收所述小基站发送的下行导频信号并发送上行反馈信号后，所述小基站根据所述上行反馈信号获取的。
方法二，若无线网络采用时分双工的工作方式，则宏基站接收小基站和用户设备分别发送的上行导频信号，并根据信道互易性获取本站至小基站、本站至用户设备的信道状态信息；接收小基站发送的小基站至用户设备的信道状态信息，所述小基站至用户设备的信道状态信息是由小基站在接收到用户设备发送的上行导频信号后，根据信道互易性获取的。
进一步地，宏基站在获取小基站发送的信道状态信息和负载信息之后，还获取小基站发送的可再生能源储备信息，并根据信道状态信息、负载信息和可再生能源储备信息，控制小基站的休眠状态。其中，宏基站“根据信道状态信息、负载信息和可再生能源储备信息，控制小基站的休眠状态”的具体实施方式，下文将结合图3详细说明，这里不作展开。需要指出的是，本发明实施例对小基站的休眠控制，同时考虑了下面三方面因素：小基站的可再生能源储备量(由可再生能源储备信息表征)、能量利用效率(由信道状态信息、负载信息和待传输数据量算取的能耗比标识)以及宏基站是否有足够的无线资源接纳小基站的用户并通过直接传输提供服务。相比现有技术，可以在不影响整个无线网络既有用户服务质量的前提下，降低无线网络的能耗。
S102，根据所述信道状态信息和负载信息，将所述用户设备关联到本站或所述小基站。
其中，宏基站“根据信道状态信息和负载信息，将用户设备关联到本站或小基站”的具体实施方式，下文将结合图2详细说明，这里不作展开。
需要指出的是，本发明实施例对用户设备的关联，同时考虑了宏基站和小基站分别的能耗(由信道状态信息和负载信息算取)，以确定最节能的关联方式，并且在确定关联到宏基站时，还考虑了宏基站是否能接纳。相比现有技术，可以在不影响整个无线网络既有用户服务质量的前提下，降低整个无线网络的能耗。
S103，根据信道状态信息和负载信息，为本站或所述小基站分配无线资源。
具体地，宏基站根据信道状态信息估计每条链路上的频谱效率，并根据当前负载信息计算所需的无线资源，若用户设备关联到本站，则为本站分配相应的无线资源，若用户设备关联到小基站，则为小基站分配相应的无线资源。
其中，宏基站先判断待分配的无线资源是否大于无线资源的余量，在判定为否时，即可为本站或小基站分配无线资源；在判定为是时，则选出对应的信道状态信息最差的用户设备，并停止对其服务或将其移出无线网络，从而使有限的无线资源得以分配。
图2是本发明实施例中一种用户设备关联方法的流程示意图，该方法具体描述了图1中“根据所述信道状态信息和负载信息，将所述用户设备关联到本站或所述小基站”的过程，可以包括：
S201，根据所述信道状态信息估计本站和所述小基站的频谱效率。
具体地，宏基站根据信道状态信息估计本站和小基站的频谱效率。
S202，根据本站和所述小基站的频谱效率，以及所述负载信息和预设的基站能耗公式，分别计算出本站的能耗和所述小基站的能耗。
其中，本站的能耗是指宏基站对负载提供直接服务所需的能耗，小基站的能耗是指小基站通过中继服务产生的能耗(包括宏基站通过回程链路下行传输给所述小基站产生的能耗)，负载信息与基站所关联的用户设备数量、用户设备速率请求等因素相关。具体地，宏基站根据本站和小基站的频谱效率，以及负载信息和预设的基站能耗公式，分别计算出本站的能耗和小基站的能耗。
S203，判断本站的能耗是否大于所述小基站的能耗。
具体地，宏基站判断计算出的本站的能耗是否大于小基站的能耗，若是，则执行步骤S204，若否，则执行步骤S205。
S204，将所述用户设备关联到所述小基站。
应理解地，在宏基站能耗较大的情况下，将用户设备关联到小基站，可以减少整个无线网络的能耗。
S205，将所述用户设备关联到本站。
应理解地，在宏基站能耗较小的情况下，由于小基站的可再生能源获取也是需要时间的，没必要过度使用小基站，以避免业务高峰期时小基站因无可再生能源而停站。因而与现有技术不同，本发明实施例可以进一步地降低整个无线网络的能耗，保障小基站的稳定性。
图3是本发明实施例中一种用户设备关联方法的流程示意图，该方法具体描述了图1中“根据所述信道状态信息、负载信息和可再生能源储备信息，控制所述小基站的休眠状态”的过程，可以包括：
S301，根据所述可再生能源储备信息，判断所述小基站的可再生能源储备量是否低于预设阈值。
其中，预设阈值是由设计人员预先设定的，这里不对其具体取值作限定，一般低于预设阈值表示能源储备量较低。具体地，宏基站根据可再生能源储备信息，判断小基站的可再生能源储备量是否低于预设阈值，若否，则执行步骤S302，若是，则执行步骤S307。
S302，根据所述信道状态信息估计所述小基站的频谱效率。
具体地，宏基站根据信道状态信息估计小基站的频谱效率。
S303，根据所述小基站的频谱效率、负载信息和预设的基站能耗公式，计算出所述小基站的能耗。
其中，负载信息与基站所关联的用户设备数量、用户设备速率请求等因素相关。
S304，获取所述小基站发送的待传输数据量，并计算所述待传输数据量与所述能耗的比值。
应理解地，这里的比值反映了小基站的能量利用效率，对于能量利用率较低的小基站，应控制其处于休眠状态以节省能耗。
S305，按照所述比值从小到大的顺序，依次判断所述小基站是否满足预设的休眠条件。
应理解地，控制小基站处于休眠状态之前，应当判断该小基站是否满足预设的休眠条件。具体实现过程中，预设的休眠条件可以包括以下两条：
第一，用户设备从小基站迁移到本站所需的无线资源小于本站的无线资源的余量和小基站置于休眠状态后释放的无线资源的总和。
第二，将用户设备关联在本站的能耗低于用户设备关联在小基站的能耗。以避免整个无线网络的能耗相比之前反而增加。
具体地，宏基站按照能量利用率从小到大的顺序，依次判断小基站是否同时满足上述两个条件，若否，则执行步骤S306，若是，则执行步骤S307。
S306，保持所述小基站的工作状态。
具体地，宏基站保持不满足条件的小基站的工作状态不变。
S307，将所述用户设备关联到本站。
具体地，宏基站将满足条件的小基站下的用户设备关联到本站。
S308，将所述小基站置于休眠状态。
具体地，宏基站将该小基站置于休眠状态，以节省能耗。
本发明实施例的主要目的是降低小基站的能耗，从而节省宏基站的长期市电消耗。对于可再生能源储备量不足的小基站，在其进入休眠之前，将其服务的用户设备关联到宏基站，这一过程可以保证小基站在可再生能源储备量不足情况下，不会因被迫休眠导致用户服务质量的下降。对于可再生能源储备量充足的小基站，为了节约其能源以在业务高峰期使用，计算所有工作状态的小基站的待传输数据量与能耗的比值，并进行由小到大排序；对于那些待传输数据少，而能耗相对较高的小基站，判断如果令其休眠，将它服务的用户设备关联到宏基站，宏基站是否有足够的无线资源提供服务，并且同时能够使无线网络的能耗降低；如果两个条件同时满足，则在该小基站进入休眠之前，先将其服务的用户设备关联到宏基站。这一过程既节约了整个无线网络的能耗，又减少了因休眠带来的用户服务质量的下降。
图4是本发明实施例中一种宏基站的结构示意图。如图所示本发明实施例中的宏基站至少可以包括信息获取模块410、设备关联模块420以及资源分配模块430，其中：
信息获取模块410，用于获取所述小基站发送的信道状态信息和负载信息。
一方面，若无线网络采用频分双工的工作方式，所述信息获取模块410，具体用于：
向所述小基站和用户设备发送下行导频信号以获取上行反馈信号，通过所述上行反馈信号获取本站至所述小基站、本站至所述用户设备的信道状态信息；
接收所述小基站发送的所述小基站至所述用户设备的信道状态信息，所述小基站至所述用户设备的信道状态信息是由所述用户设备接收所述小基站发送的下行导频信号并发送上行反馈信号后，所述小基站根据所述上行反馈信号获取的。
另一方面，若无线网络采用时分双工的工作方式，所述信息获取模块，具体用于：
接收所述小基站和所述用户设备分别发送的上行导频信号，并根据信道互易性获取本站至所述小基站、本站至所述用户设备的信道状态信息；
接收所述小基站发送的所述小基站至所述用户设备的信道状态信息，所述小基站至所述用户设备的信道状态信息是由所述小基站在接收到所述用户设备发送的上行导频信号后，根据信道互易性获取的。
设备关联模块420，用于根据所述信道状态信息和负载信息，将所述用户设备关联到本站或所述小基站。具体实现中，所述设备关联模块420可以如图5所示进一步包括能耗计算单元421、能耗判断单元422以及设备关联单元423，其中：
能耗计算单元421，用于根据所述信道状态信息估计本站和所述小基站的频谱效率；根据本站和所述小基站的频谱效率，以及负载信息和预设的基站能耗公式，分别计算出本站的能耗和所述小基站的能耗。
其中，负载信息与基站所关联的用户设备数量、用户设备速率请求等因素相关。具体地，宏基站根据本站和小基站的频谱效率，以及负载信息和预设的基站能耗公式，分别计算出本站的能耗和小基站的能耗。
能耗判断单元422，用于判断本站的能耗是否大于所述小基站的能耗。
设备关联单元423，用于若是，则将所述用户设备关联到所述小基站；若否，则将所述用户设备关联到本站。
应理解地，在宏基站能耗较大的情况下，将用户设备关联到小基站，可以减少整个无线网络的能耗；在宏基站能耗较小的情况下，由于小基站的可再生能源获取也是需要时间的，没必要过度使用小基站，以避免业务高峰期时小基站因无可再生能源而停站。因而与现有技术不同，本发明实施例可以进一步地降低整个无线网络的能耗，保障小基站的稳定性。
资源分配模块430，用于根据信道状态信息和负载信息，为本站或所述小基站分配无线资源。具体地，资源分配模块430根据信道状态信息估计每条链路上的频谱效率，并根据当前负载信息计算所需的无线资源，若用户设备关联到本站，则为本站分配相应的无线资源，若用户设备关联到小基站，则为小基站分配相应的无线资源。具体实现中，所述资源分配模块430可以如图6所示进一步包括资源判断单元431、资源分配单元432以及设备清理单元433，其中：
资源判断单元431，用于判断待分配的无线资源是否大于无线资源的余量。
资源分配单元432，用于若否，则为本站或所述小基站分配无线资源。
设备清理单元433，用于若是，则选出对应的信道状态信息最差的用户设备，并停止对其服务或将其移出无线网络。
可选地，所述信息获取模块，还用于获取所述小基站发送的可再生能源储备信息。相应地，请参阅图4，如图所示的宏基站还可以进一步包括休眠控制模块440，用于根据所述信道状态信息、负载信息和可再生能源储备信息，控制所述小基站的休眠状态。具体实现中，所述休眠控制模块440可以如图7所示进一步包括能源判断单元441和休眠控制单元442，其中：
能源判断单元441，用于根据所述可再生能源储备信息，判断所述小基站的可再生能源储备量是否低于预设阈值。
其中，预设阈值是由设计人员预先设定的，这里不对其具体取值作限定，一般低于预设阈值表示能源储备量较低。
设备关联模块420，还用于若是，则将所述用户设备关联到本站。
休眠控制单元442，用于将所述小基站置于休眠状态。
进一步地，请参阅图7，如图所示的休眠控制模块440还可以包括能耗计算单元443和比值计算单元444，其中：
能耗计算单元443，用于若否，则根据所述信道状态信息估计所述小基站的频谱效率；根据所述小基站的频谱效率和预设的基站能耗公式，计算出所述小基站的能耗。
其中，负载信息与基站所关联的用户设备数量、用户设备速率请求等因素相关。
比值计算单元444，用于获取所述小基站发送的待传输数据量，并计算所述待传输数据量与所述能耗的比值。
应理解地，这里的比值反映了小基站的能量利用效率，对于能量利用率较低的小基站，应控制其处于休眠状态以节省能耗。
设备关联模块420，还用于按照所述比值从小到大的顺序，依次将所述用户设备关联到本站。
休眠控制单元442，还用于将所述小基站置于休眠状态。
进一步地，所述设备关联模块420，还具体用于按照所述比值从小到大的顺序，依次判断所述小基站是否满足预设的休眠条件；若是，则将所述用户设备关联到本站；若否，则保持所述小基站的工作状态。
其中，所述预设的休眠条件包括：
第一，用户设备从小基站迁移到本站所需的无线资源小于本站的无线资源的余量和小基站置于休眠状态后释放的无线资源的总和。
第二，将用户设备关联在本站的能耗低于用户设备关联在小基站的能耗。以避免整个无线网络的能耗相比之前反而增加。
图8是本发明实施例中的另一种宏基站的结构示意图，如图8所示，该宏基站可以包括：至少一个处理器501，例如CPU，至少一个网络接口503，存储器504，至少一个通信总线502。其中，通信总线502用于实现这些组件之间的连接通信。其中，网络接口503可以为无线接口，例如天线装置，用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。存储器504可以是高速RAM存储器，也可以是非易失的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器504还可以是至少一个位于远离前述处理器501的存储装置。存储器504中存储一组程序代码，且处理器501用于调用存储器中存储的程序代码，用于执行以下操作：
获取所述小基站发送的信道状态信息和负载信息；
根据所述信道状态信息和负载信息，将所述用户设备关联到本站或所述小基站；
根据信道状态信息和负载信息，为本站或所述小基站分配无线资源。
可选地，处理器501获取所述小基站发送的信道状态信息和负载信息之后，还执行：
获取所述小基站发送的可再生能源储备信息；
根据所述信道状态信息、负载信息和可再生能源储备信息，控制所述小基站的休眠状态。
又可选地，若无线网络采用频分双工的工作方式，则处理器501获取所述小基站发送的信道状态信息的具体操作为：
向所述小基站和用户设备发送下行导频信号以获取上行反馈信号，通过所述上行反馈信号获取本站至所述小基站、本站至所述用户设备的信道状态信息；
接收所述小基站发送的所述小基站至所述用户设备的信道状态信息，所述小基站至所述用户设备的信道状态信息是由所述用户设备接收所述小基站发送的下行导频信号并发送上行反馈信号后，所述小基站根据所述上行反馈信号获取的。
又可选地，若无线网络采用时分双工的工作方式，则处理器501获取所述小基站发送的信道状态信息的具体操作为：
接收所述小基站和所述用户设备分别发送的上行导频信号，并根据信道互易性获取本站至所述小基站、本站至所述用户设备的信道状态信息；
接收所述小基站发送的所述小基站至所述用户设备的信道状态信息，所述小基站至所述用户设备的信道状态信息是由所述小基站在接收到所述用户设备发送的上行导频信号后，根据信道互易性获取的。
又可选地，处理器501根据所述信道状态信息和负载信息，将所述用户设备关联到本站或所述小基站的具体操作为：
根据所述信道状态信息估计本站和所述小基站的频谱效率；
根据本站和所述小基站的频谱效率，以及预设的基站能耗公式，分别计算出本站的能耗和所述小基站的能耗；
判断本站的能耗是否大于所述小基站的能耗；
若是，则将所述用户设备关联到所述小基站；
若否，则将所述用户设备关联到本站。
又可选地，处理器501为本站或所述小基站分配无线资源的具体操作为：
判断待分配的无线资源是否大于无线资源的余量；
若否，则为本站或所述小基站分配无线资源；
若是，则选出对应的信道状态信息最差的用户设备，并停止对其服务或将其移出无线网络。
又可选地，处理器501根据所述信道状态信息、负载信息和可再生能源储备信息，控制所述小基站的休眠状态的具体操作为：
根据所述可再生能源储备信息，判断所述小基站的可再生能源储备量是否低于预设阈值；
若是，则将所述用户设备关联到本站；
将所述小基站置于休眠状态。
进一步地，处理器501根据所述可再生能源储备信息，判断所述小基站的可再生能源储备量是否低于预设阈值之后，还执行：
若否，则根据所述信道状态信息估计所述小基站的频谱效率；
根据所述小基站的频谱效率和预设的基站能耗公式，计算出所述小基站的能耗；
获取所述小基站发送的待传输数据量，并计算所述待传输数据量与所述能耗的比值；
按照所述比值从小到大的顺序，依次将所述用户设备关联到本站；
将所述小基站置于休眠状态。
相应地，处理器501按照所述比值从小到大的顺序，依次将所述用户设备关联到本站的具体操作为：
按照所述比值从小到大的顺序，依次判断所述小基站是否满足预设的休眠条件；
若是，则将所述用户设备关联到本站；
若否，则保持所述小基站的工作状态。
可选地，所述预设的休眠条件包括：
所述用户设备从所述小基站迁移到本站所需的无线资源小于本站的无线资源的余量和所述小基站置于休眠状态后释放的无线资源的总和；和
将所述用户设备关联在本站的能耗低于所述用户设备关联在所述小基站的能耗。
本发明实施例中无线网络包括宏基站、小基站和用户设备，其中宏基站由市电供电，小基站由可再生能源供电，宏基站先获取小基站发送的信道状态信息和负载信息，再根据信道状态信息和负载信息将用户设备关联到本站或所述小基站，进而根据信道状态信息和负载信息为本站或小基站分配无线资源，可以实现在不影响整个无线网络既有用户服务质量的前提下，降低无线网络的能耗。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (20)

1.一种降低无线网络能耗的方法，其特征在于，所述方法应用于无线网络中的宏基站，所述无线网络还包括小基站和用户设备，所述宏基站由市电供电，所述小基站由可再生能源供电，所述方法包括：
获取所述小基站发送的信道状态信息和负载信息；
根据所述信道状态信息和负载信息，将所述用户设备关联到本站或所述小基站；
根据信道状态信息和负载信息，为本站或所述小基站分配无线资源。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述小基站发送的信道状态信息和负载信息之后，还包括：
获取所述小基站发送的可再生能源储备信息；
根据所述信道状态信息、负载信息和可再生能源储备信息，控制所述小基站的休眠状态。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线网络采用频分双工的工作方式；
所述获取所述小基站发送的信道状态信息，包括：
向所述小基站和所述用户设备发送下行导频信号以获取上行反馈信号，通过所述上行反馈信号获取本站至所述小基站、本站至所述用户设备的信道状态信息；
接收所述小基站发送的所述小基站至所述用户设备的信道状态信息，所述小基站至所述用户设备的信道状态信息是由所述用户设备接收所述小基站发送的下行导频信号并发送上行反馈信号后，所述小基站根据所述上行反馈信号获取的。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线网络采用时分双工的工作方式；
所述获取所述小基站发送的信道状态信息，包括：
接收所述小基站和所述用户设备分别发送的上行导频信号，并根据信道互易性获取本站至所述小基站、本站至所述用户设备的信道状态信息；
接收所述小基站发送的所述小基站至所述用户设备的信道状态信息，所述小基站至所述用户设备的信道状态信息是由所述小基站在接收到所述用户设备发送的上行导频信号后，根据信道互易性获取的。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述信道状态信息和负载信息，将所述用户设备关联到本站或所述小基站，包括：
根据所述信道状态信息估计本站和所述小基站的频谱效率；
根据本站和所述小基站的频谱效率，以及所述负载信息和预设的基站能耗公式，分别计算出本站的能耗和所述小基站的能耗；
判断本站的能耗是否大于所述小基站的能耗；
若是，则将所述用户设备关联到所述小基站；
若否，则将所述用户设备关联到本站。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述为本站或所述小基站分配无线资源，包括：
判断待分配的无线资源是否大于无线资源的余量；
若否，则为本站或所述小基站分配无线资源；
若是，则选出对应的信道状态信息最差的用户设备，并停止对其服务或将其移出无线网络。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述信道状态信息、负载信息和可再生能源储备信息，控制所述小基站的休眠状态，包括：
根据所述可再生能源储备信息，判断所述小基站的可再生能源储备量是否低于预设阈值；
若是，则将所述用户设备关联到本站；
将所述小基站置于休眠状态。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述可再生能源储备信息，判断所述小基站的可再生能源储备量是否低于预设阈值之后，还包括：
若否，则根据所述信道状态信息估计所述小基站的频谱效率；
根据所述小基站的频谱效率、负载信息和预设的基站能耗公式，计算出所述小基站的能耗；
获取所述小基站发送的待传输数据量，并计算所述待传输数据量与所述能耗的比值；
按照所述比值从小到大的顺序，依次将所述用户设备关联到本站；
将所述小基站置于休眠状态。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述按照所述比值从小到大的顺序，依次将所述用户设备关联到本站，包括：
按照所述比值从小到大的顺序，依次判断所述小基站是否满足预设的休眠条件；
若是，则将所述用户设备关联到本站；
若否，则保持所述小基站的工作状态。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述预设的休眠条件包括：
所述用户设备从所述小基站迁移到本站所需的无线资源小于本站的无线资源的余量和所述小基站置于休眠状态后释放的无线资源的总和；和
将所述用户设备关联在本站的能耗低于所述用户设备关联在所述小基站的能耗。
11.一种宏基站，其特征在于，所述宏基站应用于无线网络，所述无线网络还包括小基站和用户设备，所述宏基站由市电供电，所述小基站由可再生能源供电，所述宏基站包括：
信息获取模块，用于获取所述小基站发送的信道状态信息和负载信息；
设备关联模块，用于根据所述信道状态信息和负载信息，将所述用户设备关联到本站或所述小基站；
资源分配模块，用于根据信道状态信息和负载信息，为本站或所述小基站分配无线资源。
12.如权利要求11所述的宏基站，其特征在于，所述信息获取模块，还用于获取所述小基站发送的可再生能源储备信息；
所述宏基站，还包括：
休眠控制模块，用于根据所述信道状态信息、负载信息和可再生能源储备信息，控制所述小基站的休眠状态。
13.如权利要求11所述的宏基站，其特征在于，所述无线网络采用频分双工的工作方式；
所述信息获取模块，具体用于：
向所述小基站和所述用户设备发送下行导频信号以获取上行反馈信号，通过所述上行反馈信号获取本站至所述小基站、本站至所述用户设备的信道状态信息；
接收所述小基站发送的所述小基站至所述用户设备的信道状态信息，所述小基站至所述用户设备的信道状态信息是由所述用户设备接收所述小基站发送的下行导频信号并发送上行反馈信号后，所述小基站根据所述上行反馈信号获取的。
14.如权利要求11所述的宏基站，其特征在于，所述无线网络采用时分双工的工作方式；
所述信息获取模块，具体用于：
接收所述小基站和所述用户设备分别发送的上行导频信号，并根据信道互易性获取本站至所述小基站、本站至所述用户设备的信道状态信息；
接收所述小基站发送的所述小基站至所述用户设备的信道状态信息，所述小基站至所述用户设备的信道状态信息是由所述小基站在接收到所述用户设备发送的上行导频信号后，根据信道互易性获取的。
15.如权利要求11所述的宏基站，其特征在于，所述设备关联模块，包括：
能耗计算单元，用于根据所述信道状态信息估计本站和所述小基站的频谱效率；根据本站和所述小基站的频谱效率，以及所述负载信息和预设的基站能耗公式，分别计算出本站的能耗和所述小基站的能耗；
能耗判断单元，用于判断本站的能耗是否大于所述小基站的能耗；
设备关联单元，用于若是，则将所述用户设备关联到所述小基站；若否，则将所述用户设备关联到本站。
16.如权利要求11所述的宏基站，其特征在于，所述为资源分配模块，包括：
资源判断单元，用于判断待分配的无线资源是否大于无线资源的余量；
资源分配单元，用于若否，则为本站或所述小基站分配无线资源；
设备清理单元，用于若是，则选出对应的信道状态信息最差的用户设备，并停止对其服务或将其移出无线网络。
17.如权利要求12所述的宏基站，其特征在于，所述休眠控制模块，包括：
能源判断单元，用于根据所述可再生能源储备信息，判断所述小基站的可再生能源储备量是否低于预设阈值；
所述设备关联模块，还用于若是，则将所述用户设备关联到本站；
休眠控制单元，用于将所述小基站置于休眠状态。
18.如权利要求17所述的宏基站，其特征在于，所述休眠控制模块，还包括：
能耗计算单元，用于若否，则根据所述信道状态信息估计所述小基站的频谱效率；根据所述小基站的频谱效率、负载信息和预设的基站能耗公式，计算出所述小基站的能耗；
比值计算单元，用于获取所述小基站发送的待传输数据量，并计算所述待传输数据量与所述能耗的比值；
所述设备关联模块，还用于按照所述比值从小到大的顺序，依次将所述用户设备关联到本站；
所述休眠控制单元，还用于将所述小基站置于休眠状态。
19.如权利要求18所述的宏基站，其特征在于，所述设备关联模块，还具体用于按照所述比值从小到大的顺序，依次判断所述小基站是否满足预设的休眠条件；若是，则将所述用户设备关联到本站；若否，则保持所述小基站的工作状态。
20.如权利要求19所述的宏基站，其特征在于，所述预设的休眠条件包括：
所述用户设备从所述小基站迁移到本站所需的无线资源小于本站的无线资源的余量和所述小基站置于休眠状态后释放的无线资源的总和；和
将所述用户设备关联在本站的能耗低于所述用户设备关联在所述小基站的能耗。
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