專利名稱：用于控制無線通信系統(tǒng)中的節(jié)點的設(shè)備和方法
用于控制無線通信系統(tǒng)中的節(jié)點的設(shè)備和方法
背景技術(shù)：
根據(jù)本發(fā)明的實施例涉及無線通信系統(tǒng)，更具體地是用于控制無線通信系統(tǒng)中的節(jié)點的設(shè)備和方法。在支持MMO的基站中，組成MMO系統(tǒng)的每根天線連接到為發(fā)送和接收模擬信號提供必要放大的功率放大器。基帶處理通常在由所有天線共享的公共模塊中執(zhí)行。參考圖 3，可以明顯看出達(dá)到80%的基站總的能量消耗來自于功率放大器(例如參見“L. Saker, S-E. Elayoubi and H. O. Scheck, System selection and sleep mode for energe saving in cooperative 2G/3G networks, IEEE VTC-fall 2009，Anchorage，2009. 09”)。另一方面，還可以看出最小化功率放大器的使用，在能量消耗的減少方面仍然不能提供任何有利之處(參見“Micallef, G. ；Mogensen, P. ；Scheck, H.-O. ,“Cell Size Breathing and Possibilities to Introduce Cell Sleep Mode，，，in Proc. Of Europe Wireless 2010,Lucca, Italy”)。這是由于現(xiàn)在的功率放大器的設(shè)計選擇需要大量的電源， 即使在它們并不被主動使用的時候。圖4示出流量模式對能量消耗的影響。如圖所示，在低負(fù)載情況下，基站操作消耗大量能量。事實上基站硬件通常被設(shè)計為僅在高流量負(fù)載下是高效的，使得在流量峰值時也可提供需要的容量。將這些考慮與24小時移動流量場景(圖2)相比，如在真實的UMTS小區(qū)測量的， 已經(jīng)能夠看出在蜂窩系統(tǒng)中能量改進(jìn)有多么大的空間。由于在無線傳輸容量、小區(qū)間干擾管理和單獨小區(qū)站點的能量消耗的減少方面可達(dá)到相應(yīng)的好處，近來基站聯(lián)網(wǎng)吸引了許多研究關(guān)注。參考移動網(wǎng)絡(luò)的能量效率，流量負(fù)載分析所觸發(fā)的基站休眠模式的使用已經(jīng)在最近的論文(參見例如 “ Jie Gong, Sheng Zhou, ZhishengNiu, Peng Yang, “Traffic-aware base station sleeping in dense eellular networks，，，in Proc. of IEEE IffQOS 2010，，， uSheng Zhou,Jie Gong,Zexi Yang,ZhishengNiu and Peng Yang, “Green Mobile Access Network with Dynamic Base Station Energy Saving，，，in Proc. of ACM Mobicom 2009”和 uLouaiSaker, Salah-EddineElayoubi, TijaniChahed, “Minimizing energy consumption via sleep mode in green base station，，，in Proc. of IEEE 2010，，)和網(wǎng)絡(luò)廠商的著作(參見例如 “Micallef, G. ；Mogensen, P. ；Scheck, H. _0·, “Cell Size Breathing and Possibilities to Introduce Cell Sleep Mode，，，in Proc. Of Europe Wireless 2010, Lucca, Italy” 和“Green Radio, “NEC’ s Approach towards Energy-efficient Radio Access Networks”.白皮書，2010. 02”)中被建議。在基站處使能休眠模式背后的想法是通過擴(kuò)大一個或更多周圍基站的覆蓋區(qū)域來支持休眠基站的需更的覆蓋/容量。還有一些本地方法，使用例如隊列調(diào)度，例如如圖5中示出的等待并且當(dāng)信道變好時發(fā)送。其他配置可以從MIMO (多輸入多輸出)到SISO (單輸入單輸出)配置，例如圖 6所示。每個移動裝置610僅由基站630的一個天線620來尋址。存在分布式和集中式的方法，例如為了節(jié)約能量在基站間的協(xié)調(diào)，其切斷一些基站站點并提供相同的覆蓋，這被稱為小區(qū)呼吸技術(shù)(一些鄰居小區(qū)的增加的發(fā)送范圍)。圖 7示出具有一個去活基站720的四個基站710的例子。在“JieGong, Sheng Zhou, ZhishengNiu, Peng Yang, “Traffic-aware base station sleeping in dense cellular networks，，, in Proc. of IEEE IffQOS 2010，，中，作者建議休眠模式機制在流量負(fù)載低時切斷一些基站。作者引入的約束基于一定阻塞概率的保證。作者還建議最小休眠模式保持時間以避免頻繁地切斷/接通基站。在“LouaiSaker, Salah-EddineElayoubi, TijaniChahed, “Minimizing energy consumption via sleep mode in green base station，，，in Proc. of IEEE 2010，，中，建議了兩種無線分配機制，僅在需要資源來滿足用戶需求和QoS需求時激活資源。第一種機制是動態(tài)的。作為系統(tǒng)中負(fù)載的瞬時變化的函數(shù)來接通和切斷資源，這種變化又源于用戶的到達(dá)和離開。第二種機制是半靜態(tài)的。當(dāng)系統(tǒng)中的平均流量負(fù)載改變時激活或去活資源。在“S.Zhou, J. Gong, Z. Yang, Z. Niu and P. Yang, “Green Mobile Access Network with Dynamic Base Station Energy Saving”，MobiCom，09 poster, Sept. 2009，，中，考慮了當(dāng)網(wǎng)絡(luò)流量低時動態(tài)切斷某個BS。研究了集中式和分布式的實施方式。假設(shè)在網(wǎng)絡(luò)側(cè)所有的信道信息和流量需求是已知的。保證了建議算法的能量效率和能量節(jié)約與覆蓋間的折衷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種在無線通信系統(tǒng)中節(jié)約能量的改進(jìn)原理。這一目標(biāo)通過根據(jù)利要求I的設(shè)備或根據(jù)權(quán)利要求11的方法來解決。本發(fā)明的一個實施例提供一種用于控制無線通信系統(tǒng)中的節(jié)點的設(shè)備。所述節(jié)點包括多個天線，并且所述設(shè)備包括流量負(fù)載確定器，協(xié)作容量確定器及功率控制單元。所述流量負(fù)載確定器配置為確定無線通信系統(tǒng)中的流量負(fù)載，所述協(xié)作容量確定器配置為確定所述節(jié)點與無線通信系統(tǒng)的另一個節(jié)點的可用協(xié)作容量。進(jìn)一步，所述功率控制單元配置為根據(jù)確定的流量負(fù)載和確定的可用協(xié)作容量來激活或去活所述節(jié)點的天線。根據(jù)本發(fā)明的實施例基于中央的想法，當(dāng)無線通信中的流量負(fù)載低時，無線通信系統(tǒng)的節(jié)點(例如基站)的一個或更多個天線可以被去活。天線的這一去活的完成考慮了無線通信系統(tǒng)的節(jié)點的可用協(xié)作容量。因此，既然多于一個的節(jié)點能夠一起滿足用戶需求的數(shù)據(jù)速率，則可以去活節(jié)點的更多的天線，而不需要考慮協(xié)作容量。這樣，活動天線的平均數(shù)量可以顯著減少，從而直接帶來能耗的減少。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，如果確定的流量負(fù)載低于低負(fù)載閾值，節(jié)點的多個天線中的活動天線的數(shù)目增加，如果確定的流量負(fù)載高于高負(fù)載閾值，活動天線的數(shù)量可減少。這樣，活動天線的數(shù)目可以動態(tài)適應(yīng)于無線通信系統(tǒng)的當(dāng)前流量負(fù)載。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，所述功率控制單元可通過激活或去活連接到天線的發(fā)射機的功率放大器，來激活或去活節(jié)點的天線。這樣，如果流量負(fù)載低，節(jié)點的天線的一個或更多個功率放大器的高能耗可以避免。


接下來參考附圖詳述根據(jù)
具體實施例方式
圖1為用于控制無線通信系統(tǒng)的節(jié)點的設(shè)備框圖；圖2為測量的移動網(wǎng)絡(luò)小區(qū)一天的平均流量模式的示意圖；圖3為基站在單獨部件方面的能耗的示意圖；圖4為流量負(fù)載與能耗的關(guān)系的不意圖；圖5為調(diào)度器和連接到基站天線的功率放大器的框圖；圖6為基站向移動裝置提供數(shù)據(jù)的示意圖；圖7為解釋小區(qū)呼吸技術(shù)的無線通信系統(tǒng)的示意圖；圖8為網(wǎng)絡(luò)MM0配置的示意圖；圖9為網(wǎng)絡(luò)MM0配置的另外的例子的示意圖；圖10為聞和低閾值設(shè)直的不意圖；圖11為高和低閾值設(shè)置的重配置的示意圖；圖12為聞負(fù)載場景的不意圖；圖13為低負(fù)載場景的示意圖；圖14為用于控制無線通信系統(tǒng)的節(jié)點的算法的統(tǒng)一的模型語言圖；圖15a為使用小區(qū)呼吸技術(shù)的無線通信系統(tǒng)的示意圖；圖15b為使用網(wǎng)絡(luò)MM0的無線通信系統(tǒng)的示意圖；圖16a為使用小區(qū)呼吸技術(shù)的無線通信系統(tǒng)的示意圖；圖16b為使用網(wǎng)絡(luò)MM0的無線通信系統(tǒng)的示意圖；圖17為用于控制無線通信系統(tǒng)的節(jié)點的方法流程圖。
具體實施例方式下面，為了減少實施例描述的冗余，同樣的參考數(shù)字部分用于具有同樣或相似的 功能屬性的對象和功能單元，并且其中的關(guān)于附圖的描述也將用于其它附圖。在網(wǎng)絡(luò)MM0的環(huán)境下到目前為止已經(jīng)建議了幾項技術(shù)(聯(lián)合預(yù)編碼，協(xié) 調(diào)調(diào)度和波束成形等，參見例如 “V. Jungnickel, L. Thiele, T. ffirth, T. Haustein, S. Schiffermuller, A. Forck, S. Wahls, S. Jaeckel, S. Schubert, H. Gabler, and others，，， “Coordinated Multipoint Trials in the Downlink，，,Proc. 5th IEEE Broadband Wireless Access Workshop(BWAWS), Ieee,2009, pp. 1-7”，“S.Venkatesan, H. Huang, A.Lozano, and R. Valenzuela, “A WiMAX-based Implementation of Network MIM0 for Indoor Wireless System,，，EURASIP Journal on Advances in Signal Processing, vol. 2009, p. 3，，和“A. Benjebbour, M. Shirakabe, Y. Ohwatari, J. Hagiwara, and T. Ohya, “Evaluation of User Throughput for MU-MIM0 Coordinated Wireless Networks,” 2008 IEEE 19th International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, Ieee, 2008”)，其中每個都取得了不同的性能優(yōu)點。在“YANGWei, LI Li-hua, SUN Wan-lu,“Energy-Efficient Relay Selection and Optimal Relay Location in Cooperative Cellular Networks with Asymmetric Traffic，，，in“The Journal of China Universities of Posts and Telecommunications，，， Elsevier, Sept 2010”中，通過能耗來評價中繼節(jié)點與基站的協(xié)作。研究了能量高效的協(xié) 作區(qū)域。協(xié)作的能量增益定義為在獲得與MS和BS間直接傳輸相同的頻譜效率時，通過協(xié)作達(dá)到的能量節(jié)約的百分比。僅考慮了基站協(xié)作的固有的性能增益。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)范圍使用了類似方法。在“L. Saker,S-E. Elayoubi and H. O. Sehecl,System selection and sleep mode for energy saving in cooperative 2G/3G networks, IEEE VTC-fall 2009, Anchorage, September 2009”中，2G和3G系統(tǒng)間的協(xié)作也被看做是能量節(jié)約的方法。接下來，假設(shè)允許網(wǎng)絡(luò)MMO技術(shù)(目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)配置)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)800，例如圖8所示。在這一例子中，闡明了兩個基站810 (節(jié)點)，每個配有4個天線。進(jìn)一步，示出了網(wǎng)絡(luò)MMO控制器820，控制向無線裝置830的協(xié)作發(fā)送或從無線裝置830的協(xié)作接收。另一個使用協(xié)作網(wǎng)絡(luò)MMO技術(shù)的例子900示于圖9，例如用于保持最高(可能)數(shù)目的天線切斷或最小化激活天線的數(shù)目。描述的無線通信系統(tǒng)包括三個基站 910，向同一個無線裝置920提供數(shù)據(jù)。圖I示出根據(jù)本發(fā)明實施例的用于控制無線通信系統(tǒng)的節(jié)點的設(shè)備100的框圖。 所述被控制的節(jié)點包括多個天線。設(shè)備100包括流量負(fù)載確定器110、協(xié)作容量確定器120 和功率控制單元130。流量負(fù)載確定器110和協(xié)作容量確定器120連接到功率控制單元 130。流量負(fù)載確定器110確定無線通信系統(tǒng)中的流量負(fù)載112，協(xié)作容量確定器120確定所述節(jié)點與無線通信系統(tǒng)中的一個或多個其他節(jié)點的可用協(xié)作容量122。進(jìn)一步，功率控制單元130基于確定的流量負(fù)載112和確定的可用協(xié)作容量122來激活或去活所述節(jié)點的天線。為了這個，功率控制單元130可以產(chǎn)生控制信號132來觸發(fā)所述節(jié)點的天線的激活或去活。通過激活或去活節(jié)點天線，所述節(jié)點的可用傳輸速率容量可以動態(tài)適應(yīng)于無線通信系統(tǒng)的當(dāng)前負(fù)載。這樣，如果流量負(fù)載低，由于不是所有的天線是激活的，所述節(jié)點的平均能耗可以顯著地減少。無線通信系統(tǒng)的節(jié)點例如是無線通信系統(tǒng)的基站、中繼站或遠(yuǎn)程計算點。流量負(fù)載確定器110可測量無線通信系統(tǒng)的當(dāng)前流量負(fù)載112。例如，流量負(fù)載 112可以表示所述被控制的節(jié)點向一個或多個無線裝置(例如小區(qū)電話、膝上式電腦)的當(dāng)前無線傳輸速率、無線通信系統(tǒng)的多于一個節(jié)點的平均無線傳輸速率或所述節(jié)點與其他節(jié)點間的有線傳輸速率、無線通信系統(tǒng)中的一組節(jié)點間的有線傳輸速率或由每個用戶(例如每個移動用戶、每個元線裝置)產(chǎn)生的無線流量之和。流量負(fù)載112可被表示為例如比特每秒。協(xié)作容量確定器120可確定是否存在協(xié)作節(jié)點的可能集合，該集合能夠提供額外無線資源(例如無線傳輸速率)給受控節(jié)點。這可以實現(xiàn)，例如通過對鄰居節(jié)點的資源請求詢問過程，鄰居節(jié)點將根據(jù)它們能否協(xié)作及它能提供的無線資源的最終量來進(jìn)行響應(yīng)。這樣，協(xié)作容量確定器120可確定受控節(jié)點與無線通信系統(tǒng)中的一個或多個其他節(jié)點的可用協(xié)作容量122。換句話說，協(xié)作容量確定器120可發(fā)送協(xié)作容量請求到至少一個鄰居節(jié)點， 并基于從至少一個鄰居節(jié)點接收的協(xié)作容量響應(yīng)來確定可用協(xié)作容量122。功率控制單元140使用由流量負(fù)載確定器110和協(xié)作容量確定器120收集的信息來決定所述節(jié)點的天線是否可被去活，或者確定所述節(jié)點的天線是否必須被激活來滿足當(dāng)前存在的用戶的需求。通過接通或切斷例如連接到天線的發(fā)射機和/或接收機、或者通過接通或切斷連接到天線的發(fā)射機和/或接收機的功率放大器，節(jié)點的天線可被激活或去活。如圖3中也示出的，由于功率放大器通常是發(fā)射機(和/或接收機)中最消耗能量的部分，因此接通或切斷發(fā)射機(和/或接收機)的功率放大器就足夠了。由功率控制單元130提供的控制信號132可觸發(fā)這一激活或去活。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，如果確定的流量負(fù)載112低于低負(fù)載閾值1010, 則功率控制單元130可減少所述節(jié)點的多個天線中的激活天線的數(shù)量，并且如果確定的流量負(fù)載112大于高負(fù)載閾值1020，則可增加激活天線的數(shù)目。圖10中描述了這一點。如果當(dāng)前流量負(fù)載高于高負(fù)載閾值1020 (H_threshold),功率控制單元130可接通例如所述節(jié)點的額外天線的功率放大器。反之，如果當(dāng)前流量負(fù)載112低于低負(fù)載閾值1010(L_ threshold),功率控制單元130可切斷例如所述節(jié)點天線的功率放大器。如果流量負(fù)載112 介于高負(fù)載閾值1020和低負(fù)載閾值1010之間，功率控制單元130可保持所述節(jié)點的多個天線中的激活天線的當(dāng)前集合。如果確定的流量負(fù)載112高于高負(fù)載閾值1020或低于低負(fù)載閾值1010，功率控制單元130可基于確定的流量負(fù)載112和確定的可用協(xié)作容量122來確定多個天線的激活天線的需求集合?？蛇x的，如果確定的流量負(fù)載減去確定的可用協(xié)作容量122高于高負(fù)載閾值1020或低于低負(fù)載閾值1010，功率控制單元130可基于確定的流量負(fù)載112和確定的可用協(xié)作容量122來確定多個天線的激活天線的需求集合。進(jìn)一步可選的，對于高負(fù)載閾值 1020和低負(fù)載閾值1010的確定,可考慮確定的可用協(xié)作容量122 (例如通過增加或減去可用協(xié)作容量)。功率控制單元130可基于確定的天線需求集合來激活或去活節(jié)點天線。進(jìn)一步，功率控制單元130可確定激活天線的需求集合，例如以便滿足至少一個無線用戶裝置(例如小區(qū)電話或膝上式電腦)的服務(wù)約束的質(zhì)量。換句話說，功率控制單元130可試圖尋找所述節(jié)點的激活天線的集合，該集合能夠滿足所述節(jié)點或無線通信系統(tǒng)的傳輸范圍內(nèi)的所述無線用戶裝置的所述需求(服務(wù)約束的一個或多個質(zhì)量)。例如，如果無線用戶裝置需要一定的數(shù)據(jù)速率，功率控制單元130試圖尋找激活天線的集合，該集合能夠滿足這一數(shù)據(jù)速率需求，同時也考慮可用協(xié)作容量122。例如，當(dāng)僅使用確定的激活天線的需求集合而不使用至少部分的確定的可用協(xié)作容量122，至少一個無線用戶裝置的服務(wù)約束的質(zhì)量是不能滿足的時，功率控制單元130可確定激活天線的需求集合，以便通過使用確定的激活天線的需求集合和至少部分的確定的可用協(xié)作容量122，來滿足所述至少一個無線用戶裝置的服務(wù)約束的質(zhì)量。如果可用協(xié)作容量122沒被使用，由于功率控制單元130必須激活比確定的激活天線的需求集合更多的天線，這種情況有特別的意義。換句話說，通過使用至少部分的確定的可用協(xié)作容量122，可去活更多天線，以便減少能耗。為了優(yōu)化能量消耗，功率控制單元130可確定激活天線的需求集合，例如以便激活天線的需求集合包括需求的激活天線的最小數(shù)目以在考慮確定的可用協(xié)作容量122的情況下滿足確定的流量負(fù)載112 (然后滿足當(dāng)前無線用戶需求)。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，高負(fù)載閾值1020和低負(fù)載閾值1010適應(yīng)于激活天線的當(dāng)前集合。為了這一點，功率控制單元130可在增加或減少激活天線的數(shù)目之后調(diào)整高負(fù)載閾值1020和低負(fù)載閾值1010。例如所述閾值被適應(yīng)，以便激活天線的當(dāng)前集合所滿足的當(dāng)前流量負(fù)載處于高負(fù)載閾值1020和低負(fù)載閾值1010之間。換句話說，如果激活天線的數(shù)目被增加，則高負(fù)載閾值1020和低負(fù)載閾值1010可被增大，并且如果激活天線的數(shù)目被減少，則高負(fù)載閾值1020和低負(fù)載閾值1010可被減小。圖11描述了這一點，增加激活天線的數(shù)目導(dǎo)致高負(fù)載閾值OLthreshold-α)的增大，并且減少激活天線的數(shù)目導(dǎo)致低負(fù)載閾值(L_threshold_0 )的減小。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，功率控制單元130可保特所述節(jié)點的多個天線中的至少一個天線激活，以便所述節(jié)點覆蓋的區(qū)域(小區(qū))內(nèi)的最小數(shù)據(jù)速率能夠被保證。進(jìn)一步，以這種方式所述節(jié)點能夠?qū)ψ兓呢?fù)載情況更快地反應(yīng)，并且至少最小的協(xié)作容量能提供給鄰居節(jié)點。接下來，更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實施例。盡管在這個例子中本發(fā)明的不同方面一起實施，但這些方面也可相互獨立實現(xiàn)?？紤]蜂窩網(wǎng)絡(luò)場景，基站配有N個發(fā)射機/接收機天線。每根天線配有模擬RF收發(fā)信機模塊(也作為功率放大器)，其控制發(fā)射/接收信號的放大增益。因此配有N根天線的基站將配置N個模擬RF收發(fā)信機。模擬RF收發(fā)信機是基站處最耗能的部件?；谶@一理解，建議的構(gòu)思目標(biāo)在于例如切斷每個基站處的盡可能多的模擬RF收發(fā)信機模塊，從而達(dá)到高能效表現(xiàn)，同時確保移動用戶的QoS需求。在其他方面，建議的原理能夠配置基站， 從而基站能夠給連接的移動用戶提供需要的QoS等級，同時使用最小數(shù)目的激活模擬RF收發(fā)信機模決。建議的原理采取的動作由無線小區(qū)中當(dāng)前的實際無線流量負(fù)載觸發(fā)。當(dāng)用戶流量需求(例如表示為Kbps)離開一定閾值窗口，所述算法可搜索能效最高的天線配置，其能夠滿足所述用戶的QoS需要?；緟f(xié)作最終被用來達(dá)到這一目標(biāo)。雖然一定數(shù)目的激活天線(或等效地說激活模擬RF收發(fā)信機或功率放大器)是顯著的來滿足所述用戶的QoS 需求，進(jìn)一步開發(fā)與鄰居基站的協(xié)作來利用鄰居小區(qū)處可用的未使用無線容量。圖12和13 示出了應(yīng)用建議的原理后在天線配置上的效果。圖12示出了高負(fù)載場景下無線通信系統(tǒng)的兩個基站1210的例子。為了滿足所有用戶1220(無線用戶裝置)的服務(wù)的質(zhì)量(QoS)需求，兩個基站都操作四個激活天線。適合地，圖13示出了低流量場景下的兩個基站1310。在左手邊基站處僅僅使用四個天線中的兩個(在右手邊基站處使用四個天線中的三個)。由于用戶1320的更高的流量需求，最終通過使用來自右手邊基站(可用剩余容量)的無線資源來滿足額外無線資源的需要。這描述了對網(wǎng)絡(luò)操作使用的激活天線的數(shù)目的影響。所述算法可確保在每個小區(qū)站點處使用模擬RF收發(fā)信機模塊的最小集合，同時以最小的能量代價提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的需求等級。在分離的計算點或每個基站本地，所述算法可在后臺運行。然后能量優(yōu)化天線配置的計算過程的結(jié)果用來實際地部署建立的能量節(jié)約策略。圖14示出了建議原理1400(算法)的可能的具體實施方式
的詳細(xì)的統(tǒng)一模型語言圖。例如，建議原理的目標(biāo)是基于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀況在盡可能最低的能耗下滿足用戶的 QoS需求。最相關(guān)的增益是與普通網(wǎng)絡(luò)操作相比，總的OPEX代價(操作花費代價)的減少。 七個構(gòu)建框(圖中)同時實施能量節(jié)約機制。下面介紹它們單獨的功能及交互作用的描述。測量流量負(fù)載框1410是處理單元，運行在例如基站或遠(yuǎn)程計算點，測量無線接入網(wǎng)絡(luò)中的當(dāng)前流量負(fù)載。由于激活移動終端與它們的基站間交換的持續(xù)信令數(shù)據(jù)，這一測量可經(jīng)常執(zhí)行。在建議的機制中，例如假定測量輸出可表示為比特/秒，并且表示每個用戶產(chǎn)生的流量之和。測量流量負(fù)載框1410可由流量負(fù)載確定器實現(xiàn)。閾值范圍框1420是處理單元，運行在例如基站或遠(yuǎn)程計算點，計算是否嘗試激活建議的能量節(jié)約策略。為了這一目標(biāo)(圖10)使用兩個閾值。每當(dāng)測量的無線流量負(fù)載低于低(負(fù)載)閾值1010 (L_threshold)或高于高(負(fù)載)閾值1020 (H_threshold),這一信息傳遞到天線配置框1430來激活合適的天線配置設(shè)置。當(dāng)測量的無線流量負(fù)載介于兩個閾值之間時，不采取任何動作并且所述算法返回控制到測量流量負(fù)載框1410。閾值的設(shè)置根據(jù)下面描述的策略在閾值范圍調(diào)整框1470處執(zhí)行。閾值范圍框1420可由功率控制單元實現(xiàn)。天線配置框1430是處理單元，運行在例如基站或遠(yuǎn)程計算點，確定滿足當(dāng)前無線流量模式下的用戶QoS需求所需的本地天線的最小數(shù)目。天線配置框1430可由功率控制單元實現(xiàn)。在這一框處采取的動作取決于或者來自閾值范圍框1420或者來自在用戶QoS檢查框1440處執(zhí)行的QoS (服務(wù)質(zhì)量)測量測試的無線流量負(fù)載報告(確定的流量負(fù)載)。首先基于來自閾值范圍框1420的無線流量負(fù)載報告分析這些動作。如果如測量流量負(fù)載框1410處測量的報告的無線流量負(fù)載低于L_threShold，一定數(shù)目X的PA(天線，功率放大器)被切斷，如圖10所示。通過使用例如階梯函數(shù)，可分配變量χ的值，所述函數(shù)將無線流量減少量(稱為S)映射到χ?jǐn)?shù)目的將切斷的PA(功率放大器)。然后一何能的天線配置策略是基于無線流量減少量S來切斷盡可能多的天線。如果測量的無線流量負(fù)載高于H_threshold, —定數(shù)目y的PA(天線，功率放大器)被接通，如圖10所示。通過使用例如階梯函數(shù)，可分配變量y的值，所述函數(shù)將無線流量減少量(稱為Y)映射到y(tǒng)數(shù)目的將接通的PA。然后一個可能的天線配置策略是基于無線流量增加量Y來接通盡可能少的天線。現(xiàn)在考慮當(dāng)來自用戶QoS檢查框1440的輸入出現(xiàn)時，天線配置框1430處采取的動作。用戶QoS檢查框1440的任務(wù)是估計用戶QoS需求的實現(xiàn)情況。結(jié)果是肯定的或否定的?；谶@一結(jié)果，在天線配置框1430處采取不同的動作。如果減少激活天線的數(shù)目不足以滿足用戶QoS需求，則天線配置框首先訴諸于基站協(xié)作以搜尋進(jìn)一步的無線資源，用于滿足QoS缺口。參考圖14，由連接天線配置框1430 到基站協(xié)作框1450的箭頭指示這一動作。如果基站協(xié)作允許用戶QoS的實現(xiàn)，則接受天線配置并且通過系統(tǒng)配置部署框 1460執(zhí)行選擇的協(xié)作策略的部署。如果減少激活天線的數(shù)目足以滿足用戶QoS需求，在部署這一配置之前，天線配置框首先檢查是否有其他的模擬RF收發(fā)信機可被切斷。然后嘗試具有更少數(shù)目激活天線的新配置。取決于來自用戶QoS檢查框1440的結(jié)果，天線配置框可(i)繼續(xù)關(guān)閉模擬RF 收發(fā)信機，如果QoS需求在這一配置下仍然可達(dá)到的話，或者可(ii)嘗試使用基站協(xié)作來達(dá)到期望的QoS級別。一旦能夠達(dá)到期望的QoS級別的配置找不到，這一程序?qū)⑼Ｖ?。在這種情況下，天線配置框?qū)⒅匦率褂米罱墓ぷ髋渲?，其確保用戶的目標(biāo)QoS級別并采用最小數(shù)目的激活模擬RF收發(fā)信機。所得的系統(tǒng)配置(激活天線集合)被提供給系統(tǒng)配置部署框1460用于實際部署。用戶QoS檢查框1440是處理單元，運行在例如基站或遠(yuǎn)程計算點，確定當(dāng)前天線配置是否能夠提供用戶必要的QoS需求。通過檢查總的可用無線資源(本地資源加上最終來自基站協(xié)作的資源)是否能給用戶提供期望的QoS級別，來執(zhí)行這一操作。依靠基于實際信道質(zhì)量和可用無線資源估計當(dāng)前的用戶吞吐量需求和滿足需求的概率，來執(zhí)行QoS評估。用戶QoS檢查框1440可由功率控制單元實現(xiàn)。QoS測試的結(jié)果再次傳遞給天線配置框1430，用于接下來動作的評估?；緟f(xié)作框1450是處理單元，運行在例如基站或遠(yuǎn)程計算點，確定是否存在可能的基站協(xié)作集合，其能夠提供額外無線資源給需要的基站。依靠向鄰居基站的資源請求詢問過程，可實現(xiàn)這一機制，所述鄰居基站根據(jù)它們能否協(xié)作及它們最終能提供的無線資源量來響應(yīng)。在這一計算階段還可考慮使能基站協(xié)作所需要的回程容量的需求。這一配置的輸出提供給用戶QoS檢查框1440用于QoS評估。基站協(xié)作框1450可由協(xié)作容量確定器來實現(xiàn)。系統(tǒng)配置部署框1460是處理單元，運行在基站或遠(yuǎn)程計算點，負(fù)責(zé)在本地基站部署實際的天線配置加上最終的基站協(xié)作過程，而不論其對于實現(xiàn)目標(biāo)QoS是否需要。所述控制然后傳遞給閾值范圍調(diào)整框1470用于閾值范圍調(diào)整。系統(tǒng)配置部署框1460可由功率控制單元實現(xiàn)。閾值范圍調(diào)整框1470是處理單元，運行在基站或遠(yuǎn)程計算點，負(fù)責(zé)設(shè)置L_ threshold和H_threshold,它們用于確定任何能量節(jié)約策略在當(dāng)前用戶流量模式下是否可被激活。閾值范圍調(diào)整框1470可由功率控制單元實現(xiàn)。如果引起天線配置調(diào)整的測量的用戶流量需求高于H_threshold,則H_ threshold被設(shè)置為新值加上一定數(shù)量α，來避免由于用戶流量需求的輕微變化所導(dǎo)致的天線的重復(fù)設(shè)置。如果引起天線配置調(diào)整的測量的用戶流量需求低于L_threshold，則L_ threshold被設(shè)置為新值減去一定數(shù)量β，來避免由于用戶流量需求的輕微變化所導(dǎo)致的天線的重復(fù)設(shè)置?？傮w的機制確保任何輕微的流量震蕩仍然處于Η_和L_threShold范圍內(nèi)，而不用對激活天線和最終協(xié)作基站集合的重復(fù)設(shè)置(圖11)。所述控制然后送還給框1410用于繼續(xù)用戶流量測量。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例涉及一種方法和/或設(shè)備，用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)中通過禁止應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)MMO技術(shù)的基站處的RF (射頻)收發(fā)信機單元來節(jié)約能量，或者用于在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中通過禁止基站處的收發(fā)信機單元及應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)MIMO和/或協(xié)作多點技術(shù)來節(jié)約能量。例如，描述了為了最小化移動網(wǎng)絡(luò)的總的能量消耗而在無線蜂窩系統(tǒng)的每個基站部署最小數(shù)目的激活天線的原理。作為所述方案的約束，可以規(guī)定移動用戶的QoS需求在任何時候必須被保證。每當(dāng)無線流量低于或高于一定的根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀況動態(tài)設(shè)置的閾值窗口，通過利用網(wǎng)絡(luò)MMO技術(shù)，激活在每個基站處搜索能量最高效的天線配置的機制。因而產(chǎn)生的天線配置可通過滿足激活用戶的QoS需求來限制。建議的原理目標(biāo)在于通過基站協(xié)作最小化激活RF收發(fā)信機的數(shù)目，當(dāng)來自用戶的新流量請求出現(xiàn)時，其避免重新激活天線。當(dāng)網(wǎng)絡(luò) MIMO協(xié)作的使用不足以實現(xiàn)用戶的QoS需求時，再一次重新激活天線以保征服務(wù)。建議的原理可以最快時間達(dá)到最小的激活天線配置，這樣在能耗方面提供益處。描述的原理可用于移動網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、無線協(xié)作、網(wǎng)絡(luò)ΜΜ0、綠色聯(lián)網(wǎng)和/或基站協(xié)作領(lǐng)域。通過使用描述的原理移動接入網(wǎng)絡(luò)的操作花費(OPEX)可以減少。進(jìn)一步，所述原理可用于節(jié)約能量和/或網(wǎng)絡(luò)中心MMO。例如，描述的原理目標(biāo)在于低負(fù)載流量場景，參考點引入到能量節(jié)約機制。建議的原理可使用網(wǎng)絡(luò)MMO基站協(xié)作以達(dá)到能量節(jié)約。為了這一點，利用來自多個鄰居的可用資源可選擇最低數(shù)目的激活天線。與以前的技術(shù)相比，尤其是小區(qū)呼吸技術(shù)，建議的原理確保在低負(fù)載系統(tǒng)操作下采用能量最高效的天線配置。每當(dāng)來自用戶的進(jìn)一步的流量需求到來時，系統(tǒng)在重新激活一些天線之前檢查所有來自鄰居的可用且未用的資源是否被網(wǎng)絡(luò)MMO基站協(xié)作利用。而另一方面，小區(qū)呼吸技術(shù)不能利用這一靈活性，并且在一些情況下，它們需要整個基站的重新激活。采用建議的原理可以達(dá)到顯著的OPEX的減少。如圖14中示出的，用于描述的原理的實施方式的例子可包括測量提供的流量，檢查用戶流量是否低于一定閾值，(循環(huán))重配置基站，并使基站協(xié)作切斷盡可能多的天線， 檢查用戶服務(wù)質(zhì)量是否被滿足，部署配置，重配置閾值并返回到流量測量。例如，描述的原理可使用協(xié)作網(wǎng)絡(luò)MMO技術(shù)用于以最低能耗代價提供服務(wù)給用戶。其他方法使用小區(qū)呼吸技術(shù)，如圖15a所示。與此相比，網(wǎng)絡(luò)MMO合并來自多個鄰居小區(qū)的資源，例如通過聯(lián)合預(yù)編碼技術(shù)(多個服務(wù)基站同時)，如圖15b所示。小區(qū)呼吸僅考慮本地資源(一次一個服務(wù)基站)。圖16a又一次描述了需要高吞吐量的無線裝置。與此相比，描述的原理保持最低數(shù)目的激活天線并從多個帶來主要能量節(jié)約的協(xié)作基站提供額外資源，如圖16b所示用于需要高吞吐量的無線裝置。通過使用描述的原理，可達(dá)到主要操作花費的節(jié)約(OPEX)。進(jìn)一步，要在任何時候達(dá)到用戶服務(wù)質(zhì)量(QoS)需求的同時，可使能低流量負(fù)載狀況下的能量高效網(wǎng)絡(luò)操作和 /或最低數(shù)目的激活天線或功率放大器的使用。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例涉及一種用于在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中節(jié)約能量的方法和/或設(shè)備，其去活基站最大數(shù)目的收發(fā)信機單元或天線，所述基站與使用網(wǎng)絡(luò)MIMO技術(shù)的鄰居基站協(xié)作(而不用切斷整個基站)。根據(jù)一個方面，所述方法和/或設(shè)備可工作在貪心方式，通過使用階梯函數(shù)動態(tài)激活或去活收發(fā)信機單元，所述函數(shù)將流量負(fù)載的減少或增加映射到一定數(shù)目的一次被接通或切斷的收發(fā)信機單元。根據(jù)另一個方面，所述方法和/或設(shè)備可在不用影響用戶的服務(wù)質(zhì)量需求的情況下，通過檢查所述基站及協(xié)作基站處的剩余無線資源(剩余無線傳輸速率)是否足以滿足用戶需求，來檢查基站處的MIMO收發(fā)信機單元的去活是否可能。進(jìn)一步，所述方法和/或設(shè)備可通過基于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)負(fù)載(去活或激活收發(fā)信機單元之后)定義閾值窗口，自動調(diào)節(jié)用于動態(tài)去活或激活處理的閾值。根據(jù)一個方面，所述方法和/或設(shè)備可選擇協(xié)作基站集合，與該集合協(xié)商借用資源以達(dá)到用戶期望的QoS級別。為了這個，還可考慮無線通信系統(tǒng)的有線核心網(wǎng)絡(luò)的屬性 (例如延時、容量)。圖17示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的用于控制無線通信系統(tǒng)的節(jié)點的方法1700的流程圖。所述節(jié)點包括多個天線。所述方法1700包括確定1710無線通信系統(tǒng)中的流量負(fù)載， 并確定1720所述節(jié)點與無線通信系統(tǒng)中的另一個節(jié)點可用的協(xié)作容量。進(jìn)一步，所述方法 1700包括基于確定的流量負(fù)載和確定的可用協(xié)作容量激活或去活1730所述節(jié)點的天線。額外的，所述方法1700可包括進(jìn)一步的可選步驟，表示上面描述的不同實施例的方面。盡管描述的原理的一些方面已經(jīng)在設(shè)備的上下文中描述，很明顯這些方面也表示相應(yīng)方法的描述，其中塊或裝置時應(yīng)于方法步驟或方法步驟的特征。類似地，方法步驟的上下文中描述的方面也表示相應(yīng)設(shè)備的相應(yīng)塊或項目或特征的描述。取決于一定的實施需求，本發(fā)明的實施例可以硬件或軟件實施。所述實施方式可使用數(shù)字存儲介質(zhì)，具有電可讀控制信息存儲在其上，例如軟盤、DVD、藍(lán)牙、CD、ROM、PROM、 EPROM,EEPROM或FLASH存儲器，與可編程計算機系統(tǒng)協(xié)作(或能夠協(xié)作)從而執(zhí)行相應(yīng)的方法。因此，數(shù)字存儲介質(zhì)可以是計算機可讀的。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例包括數(shù)據(jù)載體，具有電可讀控制信號，能夠與可編程計算機系統(tǒng)協(xié)作，從而這里描述的方法之一被執(zhí)行。一般的，本發(fā)明的實施例可被實施為帶有程序代碼的計算機程序產(chǎn)品，當(dāng)計算機程序產(chǎn)品在計算機上運行時，程序代碼可操作為執(zhí)行方法中一個。程序代碼例如可存儲在機器可讀載體上。其他實施例包括存儲在機器可讀載體上的計算機程序用于執(zhí)行這里描述的方法
之一 O換句話說，當(dāng)計算機程序在計算機上運行時，因此本發(fā)明方法的實施例是計算機程序，具有程序代碼用于執(zhí)行這里描述方法之一。本發(fā)明方法的進(jìn)一步的實施例是數(shù)據(jù)載體(或數(shù)字存儲介質(zhì)，或計算機可讀介質(zhì))，包括記錄在其上的計算機程序用于執(zhí)行這里描述的方法之一。本發(fā)明方法的進(jìn)一步的實施例是數(shù)據(jù)流或信號序列，表示計算機程序用于執(zhí)行這里描述的方法之一。數(shù)據(jù)流或信號序列例如被配置為經(jīng)數(shù)據(jù)通信連接例如互聯(lián)網(wǎng)傳送。進(jìn)一步的實施例包括處理方法，例如計算機、或可編程邏輯裝置，配置為適應(yīng)于執(zhí)行這里描述的方法之一。進(jìn)一步的實施例包括計算機，具有安裝在其上的計算機程序用于執(zhí)行這里描述的
方法之一。在一些實施例中，可編程邏輯裝置(例如，場可編程門陣列)可用于執(zhí)行這里描述的方法的一些或全部功能。在一些實施例中，場可編程門陣列可與微處理器協(xié)作從而執(zhí)行這里描述的方法之一。一般的，所述方法優(yōu)選的可由任何硬件設(shè)備執(zhí)行。為了本發(fā)明的原理上面描述的實施例僅僅是描述性的?？梢岳斫膺@里描述的安排及細(xì)節(jié)的改變和變化對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是明顯的。因此期望僅由緊接的專利權(quán)利要求來限制，而不是這里描述和解釋的實施例的特定細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種用于控制無線通信系統(tǒng)的節(jié)點的設(shè)備(100)，其中所述節(jié)點包括多個天線，所述設(shè)備包括流量負(fù)載確定器(110)，配置為確定無線通信系統(tǒng)中的流量負(fù)載(112)；協(xié)作容量確定器(120)，配置為確定所述節(jié)點與無線通信系統(tǒng)中的另一個節(jié)點之間的可用協(xié)作容量(122);以及功率控制單元(130)，配置為基于所確定的流量負(fù)載(112)和所確定的可用協(xié)作容量 (122)激活或去活所述節(jié)點的天線。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述功率控制單元(130)配置為如果所確定的流量負(fù)載(112)低于低負(fù)載閾值(1010)，則減少所述節(jié)點的所述多個天線中的活動天線的數(shù)量，并且如果所確定的流量負(fù)載高于高負(fù)載閾值(1020)，則增加活動天線的數(shù)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述功率控制單元(130)配置為如果所確定的流量負(fù)載(112)高于高負(fù)載閾值(1020)或低于低負(fù)載閾值(1010)，則基于所確定的流量負(fù)載(112)和所確定的可用協(xié)作容量(122)確定所述多個天線中的活動天線的所需集合，其中所述功率控制單元(130)配置為基于所確定的天線的所需集合來激活或去活所述節(jié)點的天線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述功率控制單元(130)配置為確定活動天線的所需集合，使得至少一個無線用戶裝置的服務(wù)質(zhì)量約束能夠得到滿足。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述功率控制單元(130)配置為確定活動天線的所需集合，使得通過使用活動天線的所確定的所需集合和至少部分的所確定的可用協(xié)作容量(122)，所述至少一個無線用戶裝置的服務(wù)質(zhì)量約束能夠得到滿足，而在僅使用活動天線的所確定的所需集合的情況下，所述至少一個無線用戶裝置的服務(wù)質(zhì)量約束不能得到滿足。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述功率控制單元(130)配置為確定活動天線的所需集合，使得在考慮所確定的可用協(xié)作容量(122)的情況下活動天線的所需集合包括滿足所確定的流量負(fù)載(112)的最小數(shù)目的所需活動天線。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述功率控制單元(130)配置為在增加或減少活動天線的數(shù)目之后調(diào)整所述高負(fù)載閾值(1020)和所述低負(fù)載閾值(1010)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述協(xié)作容量確定器(120)配置為向至少一個鄰居節(jié)點發(fā)送協(xié)作容量請求，并基于從所述至少一個鄰居節(jié)點接收的協(xié)作容量響應(yīng)來確定所述可用協(xié)作容量(122)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述功率控制單元(130)配置為通過激活或去活連接到天線的發(fā)射機的功率放大器來激活或去活所述節(jié)點的天線。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述功率控制單元(130)配置為使所述節(jié)點的所述多個天線中的至少一個天線保持活動。
11.一種用于控制無線通信系統(tǒng)的節(jié)點的方法，其中所述節(jié)點包括多個天線，所述方法包括確定(1710)無線通信系統(tǒng)中的流量負(fù)載；確定(1720)所述節(jié)點與無線通信系統(tǒng)中的另一個節(jié)點的可用協(xié)作容量；以及基于所確定的流量負(fù)載和所確定的可用協(xié)作容量，激活或去活(1730)所述節(jié)點的天線。
12.具有程序代碼的計算機程序，當(dāng)所述計算機程序運行在計算機或微控制器上時，所述程序代碼執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求11的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于控制無線通信系統(tǒng)中的節(jié)點的設(shè)備和方法。用于控制無線通信系統(tǒng)的節(jié)點的設(shè)備(100)包括流量負(fù)載確定器(110)、協(xié)作容量確定器(120)和功率控制單元(130)。流量負(fù)載確定器(110)確定無線通信系統(tǒng)中的流量負(fù)載(112)，協(xié)作容量確定器(120)確定所述節(jié)點與無線通信系統(tǒng)中的另一個節(jié)點的可用協(xié)作容量(122)。進(jìn)一步，功率控制單元(130)基于確定的流量負(fù)載(112)和確定的可用容量(122)來激活或去活節(jié)點的天線。
文檔編號H04W28/08GK102595501SQ20111046304
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者C·喬, L·斯卡里亞, T·比爾曼, W·克勒雷爾, 神津和志 申請人:株式會社Ntt都科摩