專利名稱：一種基于自適應功率控制的節(jié)能方法
技術領域：
本發(fā)明涉及移動通信技術領域，更特別的，本發(fā)明是用于下一代移動通信系統(tǒng) (LTE/LTE-Advanced)中對基站進行下行功率分配以使得其發(fā)射功率更低的節(jié)能方案。
背景技術：
隨著第三代移動通信系統(tǒng)的廣泛商用以及LTE標準的發(fā)布，第四代移動通信 系統(tǒng)的標準制定也到了關鍵階段，作為第四代移動通信中的主流技術，3GPP主導制定 的LTE-Advanced技術被寄予厚望，LTE-Advanced是LTE的演進，正式名稱為Further Advancements forE_UTRA，它是ITU-R的IMT-Advanced征集的兩大主流技術方案之一。信息通信技術(ICT)在提高生產(chǎn)力推動經(jīng)濟增長的同時，也對全球的氣候帶來了 深重的影響。目前，溫室氣體的大量排放導致全球氣候變暖日益成為全世界共同關注的議 題。2009年全球信息通信產(chǎn)業(yè)共排放了約7. 5億噸二氧化碳，我國通信行業(yè)年耗電超過200 億度，每年消耗煤炭量在675萬噸以上，產(chǎn)生二氧化碳量約1700萬噸，2010年全球手機用 戶數(shù)有望達到50億，下一代移動通信的布網(wǎng)與建設使得能耗更加加劇，由此帶來的移動通 信行業(yè)的溫室氣體排放正在以較快的速度增長。移動通信行業(yè)除了提供合適的業(yè)務幫助降 低全社會碳排放以外，另外一個挑戰(zhàn)是不斷提升自身的能源效率，降低自身的能源消耗。提 升能源效率就需要開發(fā)新的移動通信節(jié)能降耗增效關鍵技術。為此，世界氣候組織提出了 SMART 2020計劃，提出到2020年，信息與通信技術共計能減少排放近78億噸C02e，相當于 2020年基準情景下(BAU)排放總量的15%。根據(jù)對運營商能耗的統(tǒng)計，移動通信網(wǎng)絡耗能的重點在于接入網(wǎng)部分，在接入網(wǎng) 中，基站功耗在整個系統(tǒng)的功耗中占據(jù)了很大的比例。潮汐效應是引起基站利用率低的主 要原因。國內(nèi)對移動通信節(jié)能減排的關注多是存在于政策等非技術層面，對節(jié)能技術的研 究主要以基站電源節(jié)能、機房空調(diào)設備節(jié)能為主，而對于移動通信本身的節(jié)能增效技術的 研究相對較少。在已有的技術中，可以通過調(diào)整非激活狀態(tài)定時時間與重新建立連接所需 開銷的關系來達到節(jié)能，也有人提出在宏蜂窩中通過微蜂窩部署實現(xiàn)節(jié)能的方法，或者通 過調(diào)整未用時間間隔的長度達到最大化來實現(xiàn)節(jié)能。眾多關于節(jié)能的文獻和專利對于接入 網(wǎng)中的總體的節(jié)能機制和能量消耗的評價模型還不是很成熟。綜上，低碳通信技術的研究將會輔助電信架構的改進一起來實現(xiàn)通信的低能耗， 這不僅給信息通信技術帶來了新的機遇與挑戰(zhàn)，這也是低碳經(jīng)濟在本行業(yè)勢在必行的一 步。本課題通過對基站進行功率分配使得總發(fā)射功率最低，從而達到節(jié)能的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在針對現(xiàn)有的功率分配技術在抑制小區(qū)間干擾的同時基站發(fā)射功率偏 高的問題，提出了一種在維持系統(tǒng)性能基本不變的情況下實現(xiàn)基站節(jié)能的方案。為了實現(xiàn)上述目標，解決相應的技術問題，本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)步驟一該自適應功率分配方案在時頻資源的調(diào)度結束時啟動，其中每個eNB的
3發(fā)射功率已經(jīng)被初始化。步驟二 選擇使得0號eNB的功耗效用函數(shù)值最小的發(fā)射功率，這里使用PS0算法 求得效用函數(shù)的最優(yōu)解。步驟二中所使用的效用函數(shù)采用的變量具體為一個簇中各個eNB的發(fā)射功率和 各子帶對應的資源調(diào)度因子。PS0算法是一種基于動物種群的進化計算技術，本例采用該算 法來求解發(fā)射功率的最優(yōu)值。為求得最優(yōu)發(fā)射功率也可以采用其他優(yōu)化算法。步驟三根據(jù)步驟二中提到的方法，依次求得第i號eNB的發(fā)射功率。各eNB的發(fā) 射功率求解完畢，則進入下一步。步驟四在其他發(fā)射功率給定的情況下，如果任何一個eNB的發(fā)射功率不能使其 對應的效用函數(shù)達到更低的值或者趨于納什均衡狀態(tài)，則轉到步驟三重新求解。如果達到 了納什均衡的狀態(tài)，則進入下一步。該步驟中主要通過迭代來實現(xiàn)最低發(fā)射功率的求解，將每次計算的結果與上次比 較，如果新求得的值與上次求得的值不相等則轉入迭代過程繼續(xù)求解；如果所有基站新求 得的值相等，表明各基站均已達到均衡狀態(tài)，此時終止迭代，轉入下一步。步驟五終止本次自優(yōu)化的迭代過程，等待下一次調(diào)度。從以上技術方案可以看出，本發(fā)明的技術方案通過綜合考慮相鄰基站對目標基 站、目標小區(qū)性能的影響，通過效用函數(shù)的求解，求得一組基站中各個基站的最優(yōu)發(fā)射功率 值。從而實現(xiàn)在維持系統(tǒng)性能基本不變的前提下達到節(jié)能的目的。下面通過附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步的闡述。


為了更加清晰的闡述本發(fā)明的實施例和現(xiàn)有的技術方案，下面將本發(fā)明的技術方 案說明附圖和現(xiàn)有技術描述中用到的說明附圖做簡單的介紹，顯而易見，在不付出創(chuàng)造性 勞動的前提下，本領域普通技術人員可通過本附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實施例中基于自適應功率分配的節(jié)能方案的算法流程圖。圖2是本發(fā)明實施例中基于自適應功率分配的節(jié)能方案的仿真流程。
具體實施例方式為使本發(fā)明的技術方案優(yōu)勢描述的更加清楚，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實 施方式作進一步的詳細闡述，顯然所描述的實施例只是本發(fā)明的部分實施例，而不是全部 的實施例，比如還可以將本發(fā)明的實施例部署的位置擴展到通信系統(tǒng)的其他位置如移動終 端、室外基站、家庭基站等處。根據(jù)本發(fā)明的實施例，本領域的普通技術人員在不經(jīng)創(chuàng)造性 勞動的基礎上可以實現(xiàn)本發(fā)明的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明的主要思想是，針對當前的LTE/LTE-A系統(tǒng)中能耗比較高的情況，提出通 過對基站進行動態(tài)功率分配使得所采用的效用函數(shù)的值達到最低，這樣系統(tǒng)總的能耗達到 最低，從而實現(xiàn)節(jié)能。實施例中所使用的效用函數(shù)與各個基站的發(fā)射功率有關，將目標小區(qū) 及其周邊的小區(qū)中的基站全部考慮在內(nèi)。圖1是本發(fā)明實施例的具體流程圖，具體包括步驟101 :eNB在系統(tǒng)對時頻資源調(diào)度結束后開始使用該方案進行功率分配。
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調(diào)度結束后，每個數(shù)據(jù)塊承載在不同的載波上，接下來將對載波的發(fā)射功率進行 調(diào)節(jié)以滿足需求。步驟102 開始基站循環(huán)，通過一系列迭代過程完成對基站發(fā)射功率的選擇。該過程是按照基站的編號依次進行的，完成一次掃描之后，再重新開始，直到達到 發(fā)射功率的納什均衡狀態(tài)為止。基站循環(huán)包含了圖2中的頻帶循環(huán)和小區(qū)循環(huán)兩部分，這 是由于將每個基站覆蓋的小區(qū)分成了三個扇區(qū)，而扇區(qū)中各頻帶將使用不同的發(fā)射功率， 故需要進行頻帶循環(huán)和小區(qū)循環(huán)，最終求得的功率是具體到頻帶的發(fā)射功率，后文中均以 基站發(fā)射功率代替。步驟103 對于每個基站而言，需要利用目標基站及相鄰小區(qū)基站的發(fā)射功率作 為參數(shù)求解效用函數(shù)的最小值，其中其他基站的發(fā)射功率作為已知條件，而目標基站的發(fā) 射功率作為未知量，可以進行調(diào)節(jié)。本例中使用的效用函數(shù)表達式為
權利要求
一種基于基站自適應功率控制的干擾協(xié)調(diào)方案，其特征在于包括以下步驟步驟1自適應功率控制方案在時頻資源的調(diào)度結束時啟動，每個基站的發(fā)射功率已經(jīng)被初始化；步驟2使用優(yōu)化算法求得效用函數(shù)的最優(yōu)解，求得0號基站的發(fā)射功率，本例中使用的優(yōu)化算法為PSO算法；步驟3根絕步驟2中提到的方法，依次求得第i號基站的發(fā)射功率。在一次求解中，當各基站的發(fā)射功率依次求解完畢時，進入下一步；步驟4在其他發(fā)射功率給定的情況下，求解針對某一基站的效用函數(shù)最小值，如果其中有任何一個基站的發(fā)射功率不能使計算得到的功率值與上次相等，則更新該基站的初始化發(fā)射功率，然后轉到步驟3重新求解。如果兩次計算結果相等，表明達到了納什均衡的狀態(tài)，則進入下一步；步驟5終止本次自優(yōu)化的迭代過程，等待下一次調(diào)度。
2.根據(jù)權利要求1所述的自適應功率控制方案，其特征在于所述步驟1中，每個基站的發(fā)射功率在啟動自適應功率控制方案時已經(jīng)被初始化為一 個確定的值，在后面的優(yōu)化過程中該值會根據(jù)條件進行更新。
3.根據(jù)權利要求1所述的自適應功率控制方案，其特征在于所述步驟2中，通過求解效用函數(shù)的最小值來確定0號基站的發(fā)射功率，本例所采用的 最優(yōu)化算法為PS0算法。
4.根據(jù)權利要求1所述的自適應功率控制方案，其特征在于所述步驟3中，在通過迭代進行發(fā)射功率優(yōu)化之前，需要根據(jù)最優(yōu)化算法依次求得各 個基站的發(fā)射功率。
5.根據(jù)權利要求4所述的自適應功率控制方案，其特征在于在最優(yōu)化算法中，效用函數(shù)所采用的變量具體為簇中各個基站的發(fā)射功率和各子帶 對應的資源調(diào)度因子。
6.根據(jù)權利要求1所述的自適應功率控制方案，其特征在于所述步驟4中，當各個基站的發(fā)射功率均已達到納什均衡狀態(tài)的時候，則轉到步驟5， 否則返回步驟2，繼續(xù)進行迭代。
7.根據(jù)權利要求6所述的自適應功率控制方案，其特征在于當各個基站的發(fā)射功率均已求完一遍后，將優(yōu)化后的各值代入效用函數(shù)繼續(xù)進行優(yōu)化 求解。在第一次進行求解時，未完成求解的基站的發(fā)射功率采用初始化的值，在一輪計算 中，先進行優(yōu)化的基站求解得到的值直接代入后面基站發(fā)射功率的求解中。
8.根據(jù)權利要求1所述的自適應功率控制方案，其特征在于所述步驟4具體為，判定發(fā)射功率是否達到納什均衡的原則是，對于每個基站每次求 得的發(fā)射功率與上次發(fā)射功率值進行比較，或者在一組基站結束一輪優(yōu)化后求解各個基站 發(fā)射功率之和與前次結果進行比較，直到該發(fā)射功率值達到穩(wěn)定(總的發(fā)射功率達到最小 值)。
全文摘要
本發(fā)明實施例涉及一種在下一代移動通信系統(tǒng)(LTE/LTE-Advanced)中通過對基站進行功率控制來實現(xiàn)低能耗通信而維持系統(tǒng)性能基本不變的方案。該方法中設定了一個效用函數(shù)，在一個簇中，當其他基站的發(fā)射功率取固定值時，通過計算效用函數(shù)的最小值來確定本基站發(fā)射功率的值，然后通過比較該值與前次計算結果是否相等判定是否達到均衡狀態(tài)。該方法中使用的是一種迭代算法，當使用效用函數(shù)計算得到的各基站的發(fā)射功率值達到納什均衡狀態(tài)時，迭代過程方結束，否則繼續(xù)迭代進行求解。通過該方法的迭代求解最終能夠使得簇中各個基站的發(fā)射功率和降到最低并達到均衡，從而實現(xiàn)節(jié)能。該方法考慮了基站之間的相互影響，不僅保證了系統(tǒng)性能增益，還實現(xiàn)了節(jié)能的目標。
文檔編號H04W72/12GK101977428SQ20101052161
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月27日 優(yōu)先權日2010年10月27日
發(fā)明者凌大兵, 溫向明, 路兆銘, 鄭偉 申請人:北京郵電大學