无线通信网络中节省基站功耗的方法及其系统.pdf

本发明涉及无线通信网络的基站，公开了一种无线通信网络中节省基站功耗的方法及其系统，使得在多功放承载多载波的情况下可以节省基站功耗。本发明中，统计基站的每个扇区内每个载波的当前用户量，根据统计结果得到每个扇区内的用户量总和，并结合预置策略确定是否关闭或打开功放。关闭功放时，如果被关闭的功放内有用户，则在关闭前将这些用户通过异频切换等方式转移到其它开启状态的功放中。

1.  一种无线通信网络中节省基站功耗的方法，基站的每个扇区至少有两个功放，每个功放可承载至少一个载波，其特征在于，包含以下步骤：
A统计所述基站的每个扇区内每个载波的当前用户量；
B根据每个扇区内的用户量总和以及预置策略确定该扇区所需要的功放数；
C如果所述扇区所需要的功放数与该扇区当前处于开启状态的功放数不同，则关闭多余的功放、或开启处于关闭状态的功放以补足差额。

2.  根据权利要求1所述的无线通信网络中节省基站功耗的方法，其特征在于，所述步骤C还包含以下子步骤：
在所述关闭多余功放前，将被关闭的功放中的用户转移到本扇区中仍处于开启状态的功放中。

3.  根据权利要求2所述的无线通信网络中节省基站功耗的方法，其特征在于，通过异频切换实现在所述功放之间的用户转移。

4.  根据权利要求1所述的无线通信网络中节省基站功耗的方法，其特征在于，在所述步骤A中，由所述基站的基带部分或无线网络控制器对所述每个扇区内每个载波的当前用户量进行统计。

5.  根据权利要求1至4中任一项所述的无线通信网络中节省基站功耗的方法，其特征在于，所述预置策略为，如果所述扇区的用户量总和低于预置门限，则将用户量较少的功放中的用户转移到用户量较多的功放，关闭该用户量较少的功放。

6.  根据权利要求1至4中任一项所述的无线通信网络中节省基站功耗的方法，其特征在于，所述预置策略为，如果所述扇区的用户量总和低于预置的门限，并且存在接入的用户量总和为零的功放，则关闭该功放。

7.  根据权利要求1至4中任一项所述的无线通信网络中节省基站功耗的方法，其特征在于，所述预置策略为，如果所述扇区内的用户量总和超过预置的门限，并且该扇区内存在处于关闭状态的功放，则开启该处于关闭状态的功放。

8.  一种无线通信网络中节省基站功耗的系统，包含用户统计单元，用于统计基站的每个扇区内每个载波的当前用户量；至少有一个扇区包含至少两个功放单元，每个功放单元用于承载至少一个载波，其特征在于，每个所述功放单元具有电源开关接口；
所述基站中还包含控制单元，用于根据来自所述用户统计单元的当前用户量计算每个扇区内的用户量总和，并结合预置策略确定该扇区所需要的功放数，如果该扇区所需要的功放数与该扇区当前处于开启状态的功放数不同，则通过所述电源开关接口关闭多余的功放、或开启处于关闭状态的功放以补足差额。

9.  根据权利要求8所述的无线通信网络中节省基站功耗的系统，其特征在于，所述用户统计单元在所述基站的基带部分或无线网络控制器实现。

10.  根据权利要求8所述的无线通信网络中节省基站功耗的系统，其特征在于，所述无线通信网络是以下之一：
全球移动通信系统网络、码分多址网络、码分多址2000网络、宽带码分多址网络、时分同步码分多址网络。

无线通信网络中节省基站功耗的方法及其系统
技术领域
本发明涉及无线通信网络的基站，特别涉及无线通信网络基站的节能技术。
背景技术
二十世纪六十年代，美国贝尔实验室等单位提出了蜂窝移动通信的概念。但其复杂的控制系统，尤其是实现移动台的控制直到七十年代，随着半导体技术的成熟、大规模集成电路器件和微处理器技术的发展以及表面贴装工艺的广泛应用，才为蜂窝移动通信的实现提供了技术基础。时至今日，蜂窝移动通信已经从第二代的全球移动通信系统(Global System for mobileCommunication，简称“GSM”)发展到以宽带码分多址(Wideband CodeDivision Multiple Access，简称“WCDMA”)为代表的第三代移动通信系统。
在无线通信系统中，为了减少邻近各区域通信用户之间相互干扰，一般采用不同的载波频率和不同的区域使其彼此分割。即将系统所覆盖的范围划分为多个不同的区域，每个不同的区域采用不同的载波频率，也就是说，每个区域输入输出的信号的频率是固定且唯一的。
随着无线通信的发展，系统中的用户数量越来越多，为了增加系统容量，增加扇区数和增加载波频率数量是两种比较常用的方法。所谓扇区是指利用有向天线将一个圆形区域或其他形状的区域分成多个扇形区域。在移动通信系统中，典型的扇区分法有三种，分别为全向扇区、三扇区和六扇区。值得说明的是，在实际应用系统中，利用有向天线所划分的区域并不一定是几何意义上的扇形，但熟悉本领域的技术人员可以理解，这些区域仍可被称为扇区。根据网络系统的规划设计方法，一般可将某个地理区域规划成m×n个小区的网络系统。其中，m表示扇区数目，n表示每个扇区的载波数目。比如说，在WCDMA系统网络规划设计时，根据需求，将某地区规划成3×4的系统，则表示将该地区基站都配置为3个扇区，每个扇区有4个载波，共3×4＝12个小区；如果规划成6×2的系统，则表示将该地区基站配置为6个扇区，每个扇区有2个载波，共6×2＝12个小区。
在无线通信系统中，上述每个小区都有各自不同的频率，均需要一套收发信机。一般的收发信机都包含一套基带处理子系统和射频处理子系统，其中射频子系统完成射频信号处理。射频即射频电流，是一种高频交流变化电磁波的简称，每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流，射频技术在无线通信领域具有广泛的、不可替代的作用。射频子系统要对信号进行复杂的双重变频、放大和鉴频等处理。
无线通信系统工作原理大致如下：
现有无线通信系统包含一个或几个无线网络子系统(Radio NetworkSubsystem，简称“RNS”)，每一个RNS由小区基站节点(Node Base Station，简称“NodeB”)、无线网络控制器(Radio Network Controller，简称“RNC”)、移动台(Mobile Station，简称“MS”)等组成。基站有控制、管理多个扇区内信号的多扇区基站和只负责一个扇区甚至一个扇区中使用某一载波的小区的基站。
每个基站与各个移动台之间通过无线空中接口Un进行通信，无线网络控制器与基站通过Iub接口通信。现今主要无线通信系统如宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，简称“WCDMA”)采用基站上下行非对称处理。首先进行基站下行信道数据处理。即从无线网络控制器通过Iub接口发送帧协议(Frame Protocol，简称“FP”)数据包给基站；在基站进行信道编码，即进行编码组合传输信道(Coded Composite TransportChannel，简称“CCTrCH”)的编码复用，接着进行基带调制，得到基带数据，然后进行数字中频，最后通过射频处理在无线网络控制器与用户设备之间的接口Uu上发送。基站下行信道数据处理完之后射频信号将在无线空中接口Un接口发射。
在无线通信系统工作过程中，射频部分是基站功耗最高的部分，基站的功耗和基站的最大容量、最大发射功率相关。基站的最大容量与带宽有关，不同的带宽速率条件下所需要的发射功率大小也是不同的，带宽越大所需要的发射功率就越大。如果基站的工作功率达不到带宽调整后所需要的功率，则会出现功率受限而无法达到要求的情况，严重影响信道通信质量，甚至导致链路中断、用户掉话的后果。因此，虽然基站在实际运行时并不是所有时刻用户量都接近系统容量，但基站仍然要按照最大发射功率工作以保证用户的接入。
在实际应用中，上述方案存在以下问题：一般情况下功耗和实际用户量关系不大，在用户量少的时段，基站的功耗大量浪费。
造成这种情况的主要原因在于，为了保证用户都能顺利接入，基站在实际运行时无论其所负责的每个扇区每个载波的当前用户量为多少，包括当前用户量极少甚至为零时，仍然要按照最大发射功率工作。造成基站的功耗大量浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种无线通信网络中节省基站功耗的方法及其系统，使得在多功放承载多载波的情况下可以节省基站功耗。
为实现上述目的，本发明提供了一种无线通信网络中节省基站功耗的方法，基站的每个扇区至少有两个功放，每个功放可承载至少一个载波，包含以下步骤：
A统计所述基站的每个扇区内每个载波的当前用户量；
B根据每个扇区内地用户量总和以及预置策略确定该扇区所需要的功放数；
C如果所述扇区所需要的功放数与该扇区当前处于开启状态的功放数不同，则关闭多余的功放、或开启处于关闭状态的功放以补足差额。
其中，所述步骤C还包含以下子步骤：
在所述关闭多余功放前，将被关闭的功放中的用户转移到本扇区中仍处于开启状态的功放中。
此外在所述方法中，通过异频切换实现在所述功放之间的用户转移。
此外在所述方法中，在所述步骤A中，由所述基站的基带部分或无线网络控制器对所述每个扇区内每个载波的当前用户量进行统计。
此外在所述方法中，所述预置策略为，如果所述扇区的用户量总和低于预置门限，则将用户量较少的功放中的用户转移到用户量较多的功放，关闭该用户量较少的功放。
此外在所述方法中，所述预置策略为，如果所述扇区的用户量总和低于预置的门限，并且存在接入的用户量总和为零的功放，则关闭该功放。
此外在所述方法中，所述预置策略为，如果所述扇区内的用户量总和超过预置的门限，并且该扇区内存在处于关闭状态的功放，则开启该处于关闭状态的功放。
本发明还提供了一种无线通信网络中节省基站功耗的系统，包含用户统计单元，用于统计基站的每个扇区内每个载波的当前用户量；至少有一个扇区包含至少两个功放单元，每个功放单元用于承载至少一个载波，每个所述功放单元具有电源开关接口；
所述基站中还包含控制单元，用于根据来自所述用户统计单元的当前用户量计算每个扇区内的用户量总和，并结合预置策略确定该扇区所需要的功放数，如果该扇区所需要的功放数与该扇区当前处于开启状态的功放数不同，则通过所述电源开关接口关闭多余的功放、或开启处于关闭状态的功放以补足差额。
其中，所述用户统计单元在所述基站的基带部分或无线网络控制器实现。
此外在所述系统中，所述无线通信网络是以下之一：
全球移动通信系统网络、码分多址网络、码分多址2000网络、宽带码分多址网络、时分同步码分多址网络。
通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，统计基站的每个扇区内每个载波的当前用户量，根据统计结果得到每个扇区内的用户量总和，并结合预置策略确定是否关闭或打开功放。关闭功放时，如果被关闭的功放内有用户，则在关闭前将这些用户通过异频切换等方式转移到其它开启状态的功放中。
这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即无线通信系统中的基站可以根据实际接入的用户量自适应地调节该基站内功放的开启与闭合，从而节省了基站的功耗。由于在现有技术中，基站为了保证用户的接入，每一个功放都时刻工作。而在实际运行时，接入的用户容量在不同时段是不同的，在某些时段(例如凌晨)用户的接入量远小于系统容量。因此，在有多个功放的情况下，如果能根据实际接入的用户量控制功放的关闭和开启，则可以在用户量较低时降低功放功耗。
附图说明
图1是根据本发明无线通信网络中节省基站功耗的方法的系统结构图；
图2是根据本发明无线通信网络中节省基站功耗的方法的原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本发明的核心在于，统计基站的每个扇区内每个载波的当前用户量，根据每个扇区内的用户量总和以及预置策略确定该扇区所需要的功放数。判断该扇区所需要的功放数是否小于该扇区当前处于开启状态的功放数，如果小于则将多余功放中的用户转移到本扇区中仍处于开启状态的功放中，再关闭多余的功放；反之，如果该扇区所需要的功放数大于该扇区当前处于开启状态的功放数，则开启处于关闭状态的功放以补足差额。在决定当前所需要的功放数时，要留有一定的余量，以免出现功放被频繁开启和关闭的情况。
如图1所示，本发明无线通信网络中节省基站功耗的系统，包含用于统计基站的每个扇区内每个载波的当前用户量的用户统计单元；用于根据统计出的当前用户量计算每个扇区内的用户量总和，并结合预置策略确定该扇区所需要的功放数后开启或关闭功放的控制单元；以及至少一个或多个用于承载至少一个载波的功放单元的扇区，和每个功放单元必须具备的电源开关接口。
基站在实际运行时，首先通过用户统计单元统计基站的每个扇区内每个功放单元所承载的载波的当前用户量，接着控制单元根据来自用户统计单元的当前用户量计算每个扇区内的用户量总和，并结合预置策略确定该扇区所需要的功放数，如果该扇区所需要的功放数小于该扇区当前处于开启状态的功放数，则通过功放单元中的电源开关接口关闭多余的功放，如果该扇区所需要的功放数大于该扇区当前处于开启状态的功放数，则通过功放单元中的电源开关接口开启处于关闭状态的功放以补足差额。
以上对本发明的系统进行了说明，下面对本发明的原理进行详细介绍，具体原理如图2所示。
在步骤210中，基站首先统计每个扇区内每个功放单元所承载的载波的当前用户量。具体地说，基站在运行时，首先开启用户统计单元，用户统计单元对每个扇区内每个处于开启状态的功放单元所承载的载波的当前用户量逐一进行统计，之后，进入步骤220。
在步骤220中，控制单元根据来自用户统计单元的当前用户量计算每个扇区内的用户量总和，并结合预置策略确定该扇区所需要的功放数。具体地说，控制单元计算每个扇区内每个功放单元所承载的载波的当前用户量之和，得到每个扇区内的用户量总和。之后根据预置策略判断该扇区所需要的功放数，预置策略中判断有多余功放的条件可以是扇区的用户量总和低于预置的第一门限、或扇区的用户量总和低于预置的第一门限，并且存在接入的用户量总和为零的功放；判断扇区内功放不够的条件可以是扇区内的用户量总和超过预置的第二门限，并且该扇区内存在处于关闭状态的功放，根据上述条件判断该扇区中有多余功放或是功放不足，从而确定该扇区所需要的功放数。
接着进入在步骤230，判断该扇区所需要的功放数与该扇区当前处于开启状态的功放数是否吻合。具体地说，控制单元将之前确定的该扇区所需要的功放数与该扇区当前处于开启状态的功放数相比较，如果该扇区所需要的功放数小于该扇区当前处于开启状态的功放数，则进入步骤240；反之，则进入步骤250。
在步骤240中，控制单元将关闭多余功放。由于扇区所需要的功放数小于该扇区当前处于开启状态的功放数，因此，控制单元将当前用户量较小或无用户接入的功放视为多余功放，如果该多余功放中尚有少量用户接入，则通过控制单元将其承载的载波中的用户切换到同扇区中其他处于开启状态的功放，然后通过电源开关接口关闭已没有用户接入的多余功放；如果该多余功放中无用户接入，则直接通过电源开关接口将其关闭。
在步骤250中，由于扇区所需要的功放数大于该扇区当前处于开启状态的功放数，因此，控制单元通过电源开关接口开启在同扇区内处于关闭状态的功放以弥补功放的不足，避免因功率不足而导致用户无法正常接入，在节约功耗的同时也不影响基站工作质量。
下面根据本发明的原理，对本发明的第一实施方式进行说明。本发明的第一实施方式是针对扇区中一个功放只承载一个载波的情况下，无线通信网络中节省基站功耗的方法。本实施方式中所述无线通信网络可以是全球移动通信系统网络、码分多址(Code Division Multiple Access，简称“CDMA”)网络、码分多址2000(Code Division Multiple Access 2000，简称“CDMA2000”)网络、宽带码分多址网络或时分同步码分多址(Time Division SynchronousCode Division Multiple Access，简称“TD-SCDMA”)网络。该无线通信网络中每个扇区有多个功放和多个载波，功放可以是单载波功放也可以是多载波功放，但一个载波只能由一个功放承载。
在本实施方式中，同一扇区中有两个单载波功放，分别为功放1和功放2，每个单载波功放最多承载一个载波，功放1承载载波1，功放2承载载波2。基站在运行时，首先开启用户统计单元，本实施方式中用户统计单元由基站的无线网络控制器实现。用户统计单元对扇区内处于开启状态的每个功放单元所承载的载波的当前用户量逐一进行统计，即分别统计功放1所承载的载波1和功放2所承载的载波2的当前用户量。
接着，控制单元计算扇区内功放1所承载的载波1的当前用户量和功放2所承载的载波2的当前用户量之和，得到当前时刻扇区内的用户量总和。再将用户量总和与设定的第一门限相比较，如果用户量总和低于第一门限，则比较功放1所承载的载波1和功放2所承载的载波2的当前用户量，将用户量较少的功放视为多余功放。假设功放2用户量较少，为多余功放，控制单元通过无线网络控制器进行异频切换，将功放2承载的载波2中的用户切换到同扇区的功放1承载的载波1中去，再通过功放2的电源开关接口关闭已没有用户的功放2，从而将功放的功耗减小到原先的百分之五十，大大节省该时间段系统功耗。
反之，在之后的任意时刻，如果用户量总和超过预置的第二门限，则通过电源开关接口打开同扇区内处于关闭状态的功放2，以弥补功放的不足，避免降低用户接入的质量。由于人类生活习性和基站所在地区的特性，造成大部分基站的大部分时间都处于较低的用户接入量状态，通过在用户接入量较少的时间段(例如夜间的商业区)关闭一个功放，从根本上节省了系统功耗。
下面根据本发明的原理，对本发明的第二实施方式进行说明。本发明的第二实施方式是针对扇区中功放是多载波功放，每个功放可以承载一个或多个载波的情况下，无线通信网络中节省基站功耗的方法。
在本实施方式中，同一扇区包含两个可以承载两个载波的功放。功放1可单独承载载波1或载波2中的一个，也可以同时承载载波1和载波2。功放2可单独承载载波3或载波4中的一个，也可以同时承载载波3和载波4。
在某一时刻，基站开启了两个功放，功放1承载载波1、2；功放2承载载波3、4。基站首先开启用户统计单元，本实施方式中用户统计单元由基站的基带部分实现。用户统计单元对扇区内处于开启状态的每个功放单元所承载的载波的当前用户量逐一进行统计，即分别统计功放1所承载的载波1、2和功放2所承载的载波3、4的当前用户量。
接着，控制单元计算扇区内功放1所承载的载波1、2的当前用户量和功放2所承载的载波3、4的当前用户量之和，得到当前时刻扇区内的用户量总和。再将用户量总和与设定的第一门限相比较，如果用户量总和低于第一门限，则比较功放1和功放2所承载的当前用户量，将用户量较少的功放视为多余功放。假设功放2用户量较少，为多余功放，则将功放2上承载的载波3、4的数据发给载波1、2所在的功放1。
然后由控制单元通过电源开关接口关闭不再承载载波的功放2，以节省功耗。
之后，随着用户接入数的改变，在某一时刻，如果用户量总和超过预置的第二门限，则通过电源开关接口打开同扇区内处于关闭状态的功放2，此时可以先开启一个载波比如载波3，如果用户量总和进一步增加并超过了另一个门限再打开另一个载波比如载波4，从而提高了系统容量。
下面根据本发明的原理，对本发明的第三实施方式进行说明。本发明的第三实施方式是针对扇区中存在接入的用户量总和为零的功放的情况下，无线通信网络中节省基站功耗的方法。
本实施方式中扇区包含多个功放和多个载波，功放可以是单载波功放也可以是多载波功放，每个功放可以承载一个功放也可以承载多个功放。基站基带部分统计每个功放每个载波的当前用户量，经计算得到当前时刻扇区内的用户量总和，如果用户量总和低于预设的第一门限，并且存在某个功放，其所有载波都没有用户接入，则关闭没有用户接入的载波的功放，从而节省系统功耗；如果用户量总和高于预设的第二门限，则打开同扇区内处于关闭状态的载波及其对应功放。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。