移動通信基站接入用戶的能效測量方法及資源調(diào)度方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種移動通信基站接入用戶的能效測量方法及資源調(diào)度方法。本方法為：1)建立一基站功率模型，包塊功率放大器模塊、射頻模塊、數(shù)字基帶模塊、供電模塊和制冷模塊；2)從移動通信基站中實時測量每一時刻各模塊消耗的功率，以及從該基站操作系統(tǒng)中獲取該時刻內(nèi)每一用戶i占用的物理資源塊數(shù)；3)計算該時刻各模塊功率對應(yīng)在每一個物理資源塊RB上的功率，然后再將該時刻分配給該用戶i的所有物理資源塊RB對應(yīng)的功率累加作為該用戶i的功率；4)計算設(shè)定時間段T0內(nèi)該用戶i的平均功率，根據(jù)該該用戶i設(shè)定時間段T0內(nèi)的平均數(shù)據(jù)速率計算該用戶已傳輸數(shù)據(jù)的能效。移動通信基站根據(jù)各用戶在物理資源塊的能效對其進(jìn)行分配。
【專利說明】移動通信基站接入用戶的能效測量方法及資源調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于移動通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種移動通信基站接入用戶的能效測量方法及資源調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002]移動通信網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)吞吐率高速增長的趨勢，而由于能源限制與節(jié)能的需求，相應(yīng)消耗的功率不允許成比例增長，業(yè)界越來越關(guān)注能量的有效利用，衡量指標(biāo)為能量效率。這就需要研究無線接入網(wǎng)絡(luò)的能耗模型及測量方法，為此我們構(gòu)建了移動通信基站網(wǎng)絡(luò)的能耗模型并給出基站功率測量方法，從基站的角度考量能效問題是不夠全面的，需要在此基礎(chǔ)上從基站所服務(wù)的用戶角度分析功率、能效問題；即需要測量用戶終端消耗基站的功率，給出每個用戶消耗基站的功率，結(jié)合用戶的數(shù)據(jù)速率得到用戶端傳輸?shù)哪苄?。該項指?biāo)比基站能效模型提供更多更細(xì)致的決策依據(jù)?？梢苑从吵龌緝?nèi)部用戶相關(guān)的模塊、算法、對用戶能效的影響，例如可以作為調(diào)度算法、接入控制的決策依據(jù):給能效最優(yōu)的用戶分配資源等等。
[0003]衡量能量效率的統(tǒng)一評價標(biāo)準(zhǔn)采用比特/焦耳(Bit/J):
[0004]EEBit/J = Nbit/Ej = Rbps/Pw
[0005]其中Nbit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)，Ej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(biāo)來作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。等效于終端的數(shù)據(jù)速率Rbps與以該速率傳輸所消耗的功率Pw的比值。
[0006]LTE (Long Term Evolution,長期演進(jìn)計劃)是在3G之后由3GPP標(biāo)準(zhǔn)化組織于2005年啟動的新一代移動通信標(biāo)準(zhǔn)，是面向第四代移動通信(4G)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，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。TDD LTE中系統(tǒng)可傳輸信息的資源從時間和頻率兩個維度切分。調(diào)度的單位是時域Teb = 0.5ms、頻域15KHz的物理資源塊(RB)，系統(tǒng)的資源包含多個RB?；緝?nèi)部的軟件操作系統(tǒng)運行著移動通信標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各層協(xié)議棧，其中包含系統(tǒng)的時頻資源調(diào)度、分配的信息，以及基站的數(shù)據(jù)速率信息。
[0007]在和基站功率相關(guān)的已有的專利中，《基站能耗模型建立方法、能耗預(yù)測方法及裝置》CN103024761A給出用已有的功率數(shù)據(jù)回歸分析模型的方法，用到多元線性回歸與直線擬合算法；《網(wǎng)絡(luò)能效指示方法、指示器及系統(tǒng)》CN101931986B這項專利給出一種面向眾多基站組成的網(wǎng)絡(luò)的能效計算方法，從已知每個基站的整體數(shù)據(jù)開始，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)內(nèi)基站的數(shù)據(jù)處理、有效性驗證、用戶顯示幾部分。專利《移動通信基站能效評測方法及系統(tǒng)》CN101931979A給出用一個電表測量采集基站運行溫度、整體功率方法。直接讀數(shù)或者遠(yuǎn)程攝像頭讀數(shù)，整個測試流程不體現(xiàn)或具備分模塊自動測試能力上報方法，本專利與其測量方法差異較大。專利《一種通信基站能耗管理系統(tǒng)》CN202907195U給出了一種對基站耗能數(shù)據(jù)的軟件管理系統(tǒng)，包括發(fā)電、成本、電源設(shè)備監(jiān)控、節(jié)能評估模塊，這些操作都是整體性的，不涉及到基站內(nèi)部具體功能模塊，都未涉及基站內(nèi)部功率怎么測量，因此無法實現(xiàn)最優(yōu)的資源調(diào)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種移動通信基站接入用戶的能效測量方法及資源調(diào)度方法。本發(fā)明給出了一種較為通用的基站功率模型，分成功率放大器(PA)、射頻(RF)、數(shù)字基帶(BB)、供電模塊和制冷模塊，功率放大器的作用是把低功率信號放大到某種頻率下的遠(yuǎn)距離傳輸所要求的高功率；基帶作用是上下采樣過濾，數(shù)字預(yù)失真及信道差錯檢測處理；射頻收發(fā)信機(jī)模塊主要完成數(shù)模轉(zhuǎn)換，射頻調(diào)制解調(diào)，濾波放大等功能。而供電模塊和制冷系統(tǒng)的功率是跟其他三個模塊的功率相關(guān)的，當(dāng)其他模塊功耗增加的時候這三個模塊的功耗會相應(yīng)的變大。
[0009]對于宏基站,PA和RF是針對于每一個天線的，也就是說每一個PA對應(yīng)一個天線；數(shù)字基帶是針對每個扇區(qū)的；本發(fā)明中的數(shù)字功率計測量的射頻模塊功率為所有射頻模塊功率之和；同樣的，所測功放模塊功率為所有功放模塊功率之和。而供電模塊是針對整個基站的。按照功能和物理實體，把基站劃分成功放、數(shù)字基帶、射頻、供電、制冷幾個模塊，為了獲得與物理模塊對應(yīng)的功率數(shù)據(jù)，我們設(shè)計的數(shù)字功率計芯片測量方法中對每個模塊的功率分別測量，具體測量可使用數(shù)字功率計芯片(例如AD7755)，如圖1所示。
[0010]實際測量裝置不限于一個整體的功率測量模塊，可以是分別對各個模塊功率測量。如圖2所示，為便于繪圖，在圖2中用M代表“數(shù)字功率測量模塊”。
[0011 ] 基站各模塊消耗功率中，Pcooling是對制冷模塊測量到的功率，Pms是對供電模塊測量到消耗的功率，Pbb是對數(shù)字基帶模塊測量到消耗的功率，Pef是對射頻模塊測量到消耗的功率，Ppa是對功放模塊測量到消耗的功率。
[0012]當(dāng)前時間的每個模塊功率已經(jīng)獲取后為了獲得較為穩(wěn)定的各模塊功率，在一定長時間Ttl內(nèi)做平均，得到穩(wěn)定的各模塊功率，在“基站功率測量處理模塊”中完成該功能并將各模塊功率獨立輸出給基站能效模塊。
【權(quán)利要求】
1.一種移動通信基站接入用戶的能效測量方法，其步驟為: 1)建立一基站功率模型，包塊功率放大器模塊PA、射頻模塊RF、數(shù)字基帶模塊BB、供電模塊和制冷模塊； 2)從移動通信基站中實時測量每一時刻該基站功率模型各模塊消耗的功率，以及從該移動通信基站操作系統(tǒng)中獲取該時刻內(nèi)每一用戶i占用的物理資源塊數(shù)NRBi ； 3)計算該時刻各模塊功率對應(yīng)在每一個物理資源塊RB上的功率PKBj，然后再將該時刻分配給該用戶i的所有物理資源塊RB對應(yīng)的功率累加作為該用戶i的功率PUEi ； 4)計算設(shè)定時間段Ttl內(nèi)該用戶i的平均功率^0&，根據(jù)該該用戶i設(shè)定時間段Ttl內(nèi)的平均數(shù)據(jù)速率RUEi，T(l計算該用戶已傳輸數(shù)據(jù)的能效Hrmi, = Kh,,
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于根據(jù)公式
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于根據(jù)公式
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于根據(jù)公式
5.一種移動通信基站的資源調(diào)度方法，其步驟為:1)建立一基站功率模型，包塊功率放大器模塊PA、射頻模塊RF、數(shù)字基帶模塊BB、供電模塊和制冷模塊； 2)從移動通信基站中實時測量每一時刻該基站功率模型各模塊消耗的功率，以及從該移動通信基站操作系統(tǒng)中獲取該時刻內(nèi)每一用戶i占用的物理資源塊數(shù)NRBi ；3)計算該時刻用戶i占用的每一物理資源塊RBjK消耗的各模塊總功率PKBjUEi； 4)根據(jù)Pm.和該用戶i的數(shù)據(jù)速率，計算設(shè)定時間段Ttl內(nèi)該用戶i占用的每一物理資源塊RB」的能效； 5)對于用戶當(dāng)前所請求的每一物理資源塊RB，根據(jù)所請求用戶在該物理資源塊RB上的能效設(shè)置用戶調(diào)用該物理資源塊RB的優(yōu)先級； 6)移動通信基站根據(jù)該物理資源塊RB的優(yōu)先級將該物理資源塊RB優(yōu)先分配給對應(yīng)的用戶。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于根據(jù)公式
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于根據(jù)公式
【文檔編號】H04W24/00GK104023346SQ201410302962
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】劉志敏, 劉凱 申請人:北京大學(xué)