[发明专利]一种移动通信基站系统中天线自适应节能方法

说明书

技术领域

本发明属于移动通信技术及节能减排技术领域，具体涉及一种基于历史统计数据的移动通信基站系统中天线自适应节能方法。

背景技术

目前移动数据业务呈现出高速增长的趋势。同时，社会上对“绿色”的呼声越来越高，节能减排是各行业需要面对的任务。数据显示，中国移动2011年全年消耗的能源相当于200万多吨的标准煤，而电力占到总量的81%，在整体耗电量中，基站和机房又占了88%。而事实上，大约80%基站在80%的时间里负载都低于20%，但即使这样，大部分基站在大部分时间里仍然按照峰值速率设计系统，这造成了巨大的能源浪费。随着社会上对绿色的呼声越来越高，无线移动通信系统，特别是基站，从仅仅追求频谱效率和传输速率，转变到对能源消耗和发送功率效率的关注上。

衡量各技术的节能水平的统一评价标准有：

1）比特/焦耳(Bit/J)：

EE_Bit/J=N_bit/E_J，其中N_bit为在终端上运行一组业务所直接获取的传输比特数，E_J为在业务运行期间基站网络设备的总能耗；一般采用该指标来作为衡量标准。

2）吞吐率/功率(Bps/W):定义同比特/焦耳(Bit/J)。与比特/焦耳可转换。

在移动通信系统能量消耗中，基站占据了最主要的能量消耗，是研究的重点。基站可以分成功率放大器、射频、数字基带、供电模块和制冷模块，功放占据了57%的能耗，是提高能量效率的关键点。

LTE（Long Term Evolution，长期演进计划）是在3G之后由3GPP标准化组织于2005年启动的新一代移动通信标准，是面向第四代移动通信（4G）的技术标准，分成FDD（Frequency Division Duplexing，频分双工）和TDD（Time Division Duplexing，时分双工）两种双工方式。LTE为了获取系统频谱效率采用的最关键的技术就是MIMO（Multiple Input Multiple Output，多输入多输出）的多天线技术。不同于以往的SISO（Single Input Single Output，单输入单输出），其多天线配置充分利用信道复杂的传播环境来提高数据传输率和可靠性。LTE标准提供了多种传输模式以有效地利用环境的多样性，不同的模式配置不同的发射天线个数。

各传输模式的技术描述如表1所示，其中1Tx*2Rx表示1个天线发射、2个天线接收；2Tx*2Rx表示2个天线发射、2个天线接收；4Tx*2Rx表示4个天线发射、2个天线接收。

表1.LTE系统规定的几种传输模式

因为使用了多天线配置，基站需要更多的设备和能量去支撑MIMO的各种传输模式，当考虑到能量效率的时候，MIMO并不是最优的。虽然MIMO模式如2、4根发射天线等传输技术可以获得的系统吞吐率高于SISO，但是其消耗的功率也是远远高于单根发射天线SISO的。这和基站中最耗能的模块功率放大器的效率是密切相关的，使用MIMO传输技术的功率放大器的工作效率曲线远低于使用SISO时，所以每瓦特提供的比特数较少，能量效率较低。

发明内容

基于大部分基站在大部分时间里仍然按照峰值速率工作的现状，本发明提出一种移动通信基站系统中天线自适应节能方法以提高能量效率、节约能源和节省成本。

本发明采用的技术方案如下：

一种移动通信基站系统中天线自适应节能方法，其步骤包括：

1）计算移动通信基站在其所支持的不同的天线数目和在不同的系统吞吐率时的能量效率，进而确定该移动通信基站在不同的系统吞吐率时能量效率最优的天线数目，并据此得到系统吞吐率切换点；

2）计算该移动通信基站当前的系统吞吐率并与所述系统吞吐率切换点进行比较，从而切换到能量效率最优的天线数目。

进一步地，所述移动通信基站的天线数目采用SISO模式或MIMO模式；所述MIMO模式包括：2发射天线MIMO、4发射天线MIMO、8发射天线MIMO以及更多发射天线数的MIMO。

进一步地，通过系统级仿真或者实测的方式得到所述移动通信基站在不同天线数目的最大系统吞吐率。

进一步地，通过对基站的历史数据进行统计得到基站不同时段的系统吞吐率，作为移动通信基站当前的系统吞吐率。

进一步地，所述系统吞吐率切换点的个数等于所述移动通信基站可配置的天线种类数减一。