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UMTS、LTE、LTE-Advanced等蜂窩通信系統(tǒng)中，如何實現(xiàn)基站節(jié)能已經(jīng)成為了業(yè)界關(guān)注的焦點之一。基站節(jié)能技術(shù)的目標(biāo)是在保證網(wǎng)絡(luò)性能及用戶體驗不受影響的情況下盡量實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能耗與網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流量二者之間的匹配，進而達(dá)到節(jié)能和降低運營商OPEX的目的。為了提高HSPA系統(tǒng)的峰值數(shù)據(jù)速率以及用戶吞吐量，3GPP在Rel-8/Rel-10分別引入了2載波和4載波HSDPA技術(shù)。在LTE-Advanced系統(tǒng)等未來蜂窩通信系統(tǒng)中，多載波聚合（CA，Carrieraggregation）技術(shù)也已成為提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)吞吐量和靈活使用頻譜的有效技術(shù)，支持將2個及以上的載波（CC，ComponentCarrier）聚合使用以達(dá)到更高的空口帶寬，籍此獲得更高的比特速率和業(yè)務(wù)容量[6]。文中提出了基于接力載波的基站節(jié)能方案，利用OAM配置方式和基站外部接口協(xié)商兩種方案生成接力載波集。在定義的節(jié)能應(yīng)用場景中，運用接力載波集協(xié)調(diào)和實現(xiàn)補償基站的補償行為以及節(jié)能站點的載波關(guān)閉行為，實現(xiàn)了基站節(jié)能目的。

1應(yīng)用場景

由此產(chǎn)生的一種節(jié)能應(yīng)用場景，如圖1所示，對于支持多載波的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)業(yè)務(wù)流量高時網(wǎng)絡(luò)里的每個載波在每個扇區(qū)上都處于正常工作模式；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流量低時可以關(guān)閉部分基站的所有載波，這部分基站對應(yīng)的覆蓋和容量可以通過調(diào)整另外一些基站的載波覆蓋來進行補償，比如增大這些載波的天線發(fā)射功率、調(diào)整天線下傾角和方位角等。圖1中低負(fù)荷的覆蓋情況1與情況2的區(qū)別在于補償基站的補償載波個數(shù)，情況1只在載波1上進行補償，情況2在兩個載波上都進行補償。對上述場景如何協(xié)調(diào)和實現(xiàn)補償基站的補償行為以及節(jié)能站點的載波關(guān)閉行為，是目前需要解決的問題。如果節(jié)能站點在獲得補償前關(guān)閉載波，那么會造成原有用戶的掉話，影響用戶體驗；反之，如果補償基站提前對節(jié)能基站進行補償?shù)脑挘敲从脩羰艿降南滦懈蓴_將大大增加，同樣會造成掉話等影響用戶體驗的后果。

針對上述場景，本文提出了通過統(tǒng)一配置或基站間協(xié)商的方式來確定節(jié)能基站及補償基站的載波使用原則，從而實現(xiàn)在不影響用戶體驗的前提下，達(dá)到節(jié)能的目的。文中對應(yīng)用場景的約束：節(jié)能域至少存在2個載波；補償域的載波集與節(jié)能域的載波集之間存在非空交集Ccommon。如圖2所示。圖2中，cell1到cell14這14個小區(qū)為小區(qū)補償組，即可以實施相同補償節(jié)能策略的多小區(qū)集合，里面包括可以實施補償?shù)男^(qū)和被補償?shù)男^(qū)。其中，cell1和cell2為補償小區(qū)，可以對節(jié)能小區(qū)實施補償?shù)男^(qū)；cell3到cell1412個小區(qū)為節(jié)能小區(qū)，可以被補償小區(qū)所補償?shù)男^(qū)。而圖中深色區(qū)域為補償域，所有補償小區(qū)覆蓋的地理區(qū)域為補償域；斜線部分為節(jié)能域，所有節(jié)能小區(qū)覆蓋的地理區(qū)域為節(jié)能域。

2基于接力載波的節(jié)能方案

文中將基于inter-eNB場景描述節(jié)能方案，對于inter-RNC或eNB-RNC的場景，由于原理和機制相同，在這里不再單獨描述。在下述描述中，假設(shè)eNB1和eNB2分別表示補償小區(qū)的控制基站和節(jié)能小區(qū)的控制基站。

2.1接力載波集的生成定義并生成一個非空的接力載波集合Cr，接力載波是指可以完成補償域與節(jié)能域之間覆蓋交替的載波，以實現(xiàn)補償小區(qū)與節(jié)能小區(qū)之間的負(fù)載轉(zhuǎn)移；這樣的載波組成的集合我們稱之為接力載波集合。接力載波集Cr應(yīng)滿足如下兩個基本特征：Cr?Ccommon；在節(jié)能域里，關(guān)閉Cr里的所有載波不能使得節(jié)能域出現(xiàn)覆蓋空白，即不能使節(jié)能域出現(xiàn)coveragehole；接力載波集Cr的生成可以通過OAM配置方式也可以通過基站外部接口協(xié)商生成。利用這一思路進行節(jié)能，接力載波集Cr有兩種生成方案。

2.1.1方案1接力載波子集的數(shù)據(jù)表達(dá)結(jié)構(gòu)如表1所示，而FDD載波信息/TDD載波信息的具體結(jié)構(gòu)定義參見表2、表3。接力載波集Cr基于小區(qū)補償組要滿足以上描述的基本原則；Cr變化后，可選支持由補償小區(qū)所在的基站通過X2接口的ENBCONFIGURATIONUPDATE過程向相關(guān)節(jié)能小區(qū)所在的eNB進行通知更新。

2.1.2方案通過X2接口自學(xué)習(xí)的方式生成接力載波集Cr；具體方法如圖3所示。1）eNB1通過已有的X2接口獲得所有節(jié)能小區(qū)的載波集{CC1，CC2，CC3，CC4，CC5}（如通過X2SETUP過程）；2）eNB1運算得到自身補償小區(qū)與補償組里所有節(jié)能小區(qū)的載波交集Ccommon＝{CC1，CC3，CC4}；3）在整個補償組上，按載波負(fù)載從輕到重排列Ccommon為{CC3，CC1，CC4}，其中CC3和CC1滿足上述負(fù)載和補償能力規(guī)則，則eNB1可以生成針對該補償組的接力載波集合Cr＝{CC1，CC3}。eNB1在Ccommon集合里挑選載波組成接力載波集Cr，除了滿足以上描述的原則外，在協(xié)商中也可以使用如下的規(guī)則。①優(yōu)先選擇負(fù)載輕的載波；負(fù)載的衡量是基于整個補償組，載波的負(fù)載就是該載波對應(yīng)的所有小區(qū)的負(fù)載總和。②在節(jié)能域，Cr里的載波對應(yīng)的每個節(jié)能小區(qū)，其當(dāng)前負(fù)載要小于對應(yīng)覆蓋的非Cr載波小區(qū)的剩余容量。③對于補償域，Cr里的載波對應(yīng)的每個補償小區(qū)在RF調(diào)整后的剩余容量之和要大于整個節(jié)能域的負(fù)載總量。

2.2基于接力載波集的節(jié)能方法在eNB間X2接口上或RNC間Iur接口上或RNC與eNB間inte-RAT接口上傳遞接力載波集Cr，即Cr所包含的具體載波描述信息，包括但不限于每個載波的FDD載波信息（對于FDD制式）或TDD載波信息（對于TDD制式）。假設(shè)補償?shù)臈l件已經(jīng)具備的條件下，那實施方式可結(jié)合圖4和圖5實現(xiàn)，具體過程如下：1）eNB1向eNB2在內(nèi)所有節(jié)能節(jié)點發(fā)送小區(qū)補償準(zhǔn)備請求，消息內(nèi)容包括Cr。2）eNB2在內(nèi)所有節(jié)能節(jié)點關(guān)閉Cr載波所對應(yīng)的小區(qū)（關(guān)閉之前應(yīng)該先進行負(fù)載的遷移切換，切換原因為“SwitchOffOngoing”[注1]，關(guān)閉后可以通過X2接口的基站配置更新流程向eNB1指示小區(qū)狀態(tài)變化），并向eNB1返回成功的小區(qū)補償準(zhǔn)備響應(yīng)；如果存在UE不能成功遷移的節(jié)能小區(qū)，則這些節(jié)能小區(qū)對應(yīng)的載波不能關(guān)閉，Cr存在問題，所以應(yīng)該返回失敗的小區(qū)補償準(zhǔn)備響應(yīng)消息，并終止流程。3）eNB1收到eNB2在內(nèi)所有節(jié)能節(jié)點的成功響應(yīng)后，調(diào)整自身的RF參數(shù)如發(fā)射功率、天線的下傾角和方位角等；實現(xiàn)在Cr的載波上對節(jié)能域的覆蓋。4）下面分兩種處理方式，①和②選擇其一：①eNB1向eNB2在內(nèi)所有節(jié)能節(jié)點發(fā)送小區(qū)補償請求消息，觸發(fā)eNB2在內(nèi)所有節(jié)能節(jié)點發(fā)起UE從剩余節(jié)能小區(qū)到新補償小區(qū)的切換流程，流程跳轉(zhuǎn)到下面第5步。②eNB2在內(nèi)所有節(jié)能節(jié)點也可以通過UE測量報告來感知Cr載波的補償情況，并由此觸發(fā)UE切換流程；流程跳轉(zhuǎn)到下面第6）步。5）eNB2在內(nèi)所有節(jié)能節(jié)點向eNB1返回小區(qū)補償響應(yīng)消息。6）eNB2在內(nèi)所有節(jié)能節(jié)點開始啟動UE切換流程，切換原因為“SwitchOffOngoing”（該切換原因為3GPPRel-9新增的原因碼，表示小區(qū)后續(xù)會實施關(guān)閉行為）；在成功實施負(fù)載切換后對所有剩余節(jié)能小區(qū)實施關(guān)閉；如果存在UE不能成功切換的節(jié)能小區(qū)，則這些節(jié)能小區(qū)不能實施關(guān)閉。7）eNB2在內(nèi)所有節(jié)能節(jié)點通過X2接口的ENBCONFIGURATIONUPDATE過程向eNB1指示小區(qū)已經(jīng)關(guān)閉；8）eNB1根據(jù)當(dāng)前負(fù)荷的實際情況判斷是否需要進一步在（Ccommon-Cr）的載波上也實現(xiàn)補償，若需要則繼續(xù)在這些載波上調(diào)整RF參數(shù)。（注：前提為Cr是Ccommon的真子集，且所有Ccommon里的載波所對應(yīng)的節(jié)能小區(qū)都已關(guān)閉）。

3結(jié)論

本文基于LTE-Advanced系統(tǒng)等未來蜂窩通信系統(tǒng)中的多載波聚合場景，提出了一種節(jié)能方案。通過確定節(jié)能基站及補償基站的載波使用原則，提出了基于接力載波集的節(jié)能實現(xiàn)方法，并給出了其具體的實現(xiàn)方法，從而實現(xiàn)在不影響用戶體驗的前提下，達(dá)到節(jié)能的目的。

作者：浦靈敏 張健 單位：蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程學(xué)院 上海無線通信研究中心