[發(fā)明專利]一種移動通信基站系統(tǒng)中天線自適應(yīng)節(jié)能方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310291116.0
• 申請日: 2013-07-11
• 公開（公告）號: CN103347293A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉凱;何金薇;劉志敏
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02;H04W88/08
• 代理公司: 北京君尚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11200
• 代理人: 邵可聲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于移動通信技術(shù)及節(jié)能減排技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)的移動通信基站系統(tǒng)中天線自適應(yīng)節(jié)能方法。

背景技術(shù)

目前移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出高速增長的趨勢。同時，社會上對“綠色”的呼聲越來越高，節(jié)能減排是各行業(yè)需要面對的任務(wù)。數(shù)據(jù)顯示，中國移動2011年全年消耗的能源相當于200萬多噸的標準煤，而電力占到總量的81%，在整體耗電量中，基站和機房又占了88%。而事實上，大約80%基站在80%的時間里負載都低于20%，但即使這樣，大部分基站在大部分時間里仍然按照峰值速率設(shè)計系統(tǒng)，這造成了巨大的能源浪費。隨著社會上對綠色的呼聲越來越高，無線移動通信系統(tǒng)，特別是基站，從僅僅追求頻譜效率和傳輸速率，轉(zhuǎn)變到對能源消耗和發(fā)送功率效率的關(guān)注上。

衡量各技術(shù)的節(jié)能水平的統(tǒng)一評價標準有：

1）比特/焦耳(Bit/J)：

EE_Bit/J=N_bit/E_J，其中N_bit為在終端上運行一組業(yè)務(wù)所直接獲取的傳輸比特數(shù)，E_J為在業(yè)務(wù)運行期間基站網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的總能耗；一般采用該指標來作為衡量標準。

2）吞吐率/功率(Bps/W):定義同比特/焦耳(Bit/J)。與比特/焦耳可轉(zhuǎn)換。

在移動通信系統(tǒng)能量消耗中，基站占據(jù)了最主要的能量消耗，是研究的重點?；究梢苑殖晒β史糯笃?、射頻、數(shù)字基帶、供電模塊和制冷模塊，功放占據(jù)了57%的能耗，是提高能量效率的關(guān)鍵點。

LTE（Long?Term?Evolution，長期演進計劃）是在3G之后由3GPP標準化組織于2005年啟動的新一代移動通信標準，是面向第四代移動通信（4G）的技術(shù)標準，分成FDD（Frequency?Division?Duplexing，頻分雙工）和TDD（Time?Division?Duplexing，時分雙工）兩種雙工方式。LTE為了獲取系統(tǒng)頻譜效率采用的最關(guān)鍵的技術(shù)就是MIMO（Multiple?Input?Multiple?Output，多輸入多輸出）的多天線技術(shù)。不同于以往的SISO（Single?Input?Single?Output，單輸入單輸出），其多天線配置充分利用信道復(fù)雜的傳播環(huán)境來提高數(shù)據(jù)傳輸率和可靠性。LTE標準提供了多種傳輸模式以有效地利用環(huán)境的多樣性，不同的模式配置不同的發(fā)射天線個數(shù)。

各傳輸模式的技術(shù)描述如表1所示，其中1Tx*2Rx表示1個天線發(fā)射、2個天線接收；2Tx*2Rx表示2個天線發(fā)射、2個天線接收；4Tx*2Rx表示4個天線發(fā)射、2個天線接收。

表1.LTE系統(tǒng)規(guī)定的幾種傳輸模式

因為使用了多天線配置，基站需要更多的設(shè)備和能量去支撐MIMO的各種傳輸模式，當考慮到能量效率的時候，MIMO并不是最優(yōu)的。雖然MIMO模式如2、4根發(fā)射天線等傳輸技術(shù)可以獲得的系統(tǒng)吞吐率高于SISO，但是其消耗的功率也是遠遠高于單根發(fā)射天線SISO的。這和基站中最耗能的模塊功率放大器的效率是密切相關(guān)的，使用MIMO傳輸技術(shù)的功率放大器的工作效率曲線遠低于使用SISO時，所以每瓦特提供的比特數(shù)較少，能量效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

基于大部分基站在大部分時間里仍然按照峰值速率工作的現(xiàn)狀，本發(fā)明提出一種移動通信基站系統(tǒng)中天線自適應(yīng)節(jié)能方法以提高能量效率、節(jié)約能源和節(jié)省成本。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種移動通信基站系統(tǒng)中天線自適應(yīng)節(jié)能方法，其步驟包括：

1）計算移動通信基站在其所支持的不同的天線數(shù)目和在不同的系統(tǒng)吞吐率時的能量效率，進而確定該移動通信基站在不同的系統(tǒng)吞吐率時能量效率最優(yōu)的天線數(shù)目，并據(jù)此得到系統(tǒng)吞吐率切換點；

2）計算該移動通信基站當前的系統(tǒng)吞吐率并與所述系統(tǒng)吞吐率切換點進行比較，從而切換到能量效率最優(yōu)的天線數(shù)目。

進一步地，所述移動通信基站的天線數(shù)目采用SISO模式或MIMO模式；所述MIMO模式包括：2發(fā)射天線MIMO、4發(fā)射天線MIMO、8發(fā)射天線MIMO以及更多發(fā)射天線數(shù)的MIMO。

進一步地，通過系統(tǒng)級仿真或者實測的方式得到所述移動通信基站在不同天線數(shù)目的最大系統(tǒng)吞吐率。

進一步地，通過對基站的歷史數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計得到基站不同時段的系統(tǒng)吞吐率，作為移動通信基站當前的系統(tǒng)吞吐率。

進一步地，所述系統(tǒng)吞吐率切換點的個數(shù)等于所述移動通信基站可配置的天線種類數(shù)減一。