基于ORAN架构的4G扩展型小基站的节能系统及方法

摘要

本发明实施例公开了一种基于ORAN架构的4G扩展型小基站的节能系统及方法，所述系统的基站下联接有若干终端，当所述基站进入低话务状态时，则根据当前RRC用户数选择执行节能控制策略A或B来降低下行发射功率：节能控制策略A：通过控制信道的指配，把除控制信道和中间预设个RB以外的数据全部擦除掉；节能控制策略B：根据广播信道发射的周期，选择性地擦除后半个子帧的CRS信号。本发明对于ORAN架构的4G扩展型小基站，当工作在低话务时间段，通过基站的协议栈上层软件判断工作状态指示基站的物理层，在频域进行导频的擦除处理或者对指定频带上的数据进行擦除，在保证终端和基站通信的前提下，降低基站的发射功率，实现节能降耗的目的。

权利要求

1.一种基于ORAN架构的4G扩展型小基站的节能方法，其特征在于，包括：步骤1：判断所述基站当前是否进入低话务状态；

步骤2：若所述基站进入低话务状态，则根据当前RRC用户数选择执行节能控制策略A或B来降低下行发射功率；

节能控制策略A：通过控制信道的指配，让Paging消息和SIB消息集中在频带中间发射，然后在EU RU侧，把除控制信道和中间6个RB以外的数据全部擦除掉；

节能控制策略B：进行呼吸导频处理，根据广播信道发射的周期，选择性地擦除后半个子帧的CRS信号；

步骤1中，先统计下联接的终端总数，再循环遍历所有终端的RRC连接状态，若所有终端的RRC连接状态都是IDLE状态或者INACTIVE状态，则判定基站进入低话务状态。

2.如权利要求1所述的基于ORAN架构的4G扩展型小基站的节能方法，其特征在于，步骤

2中，若RRC用户数＞预设数量，则所述基站执行节能控制策略B，若RRC用户数≤预设数量，则所述基站执行节能控制策略A。

3.如权利要求1所述的基于ORAN架构的4G扩展型小基站的节能方法，其特征在于，步骤

2中，若执行节能控制策略B，所述基站指示LowPHY对下行数据按预设时间的广播信道周期循环处理，其中，第一个无线帧的下行数据不做特殊处理；对于除第一个无线帧以外的下行子帧数据，将后半个子帧的CRS信号擦除掉。

说明书

基于ORAN架构的4G扩展型小基站的节能系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于ORAN架构的4G扩展型小基站的节能系统及方法。

背景技术

[0002] ORAN(Open Radio Access Network，开放架构的无线接入网)架构，相对于传统的CRAN来说在无线通信的物理层架构上进行新的功能切分。CRAN的物理层下行链路如图1所示进行功能划分，ORAN的物理层下行链路如图2所示进行了新的功能划分。

[0003] 在ORAN的架构中，把分布在DU中的物理层称为HighPHY，把分布在RU中的物理层称为LowPHY，在DU和RU之间的光纤连接，被称为FrontHaul前传接口，HighPHY和LowPHY之间的调度以符号为单位(这里的符号是指按4G的无线帧结构中的符号单位，1个子帧为1ms，14个符号构成一个子帧)。

[0004] 终端的行为描述如图3所示。

[0005] 终端在IDLE状态时，主要处于休眠状态，会监听基站下发的Paging(寻呼消息)消息和SIB(系统消息)消息。终端在INACTIVE状态时，主要处于休眠状态，会监听基站下发的Paging(寻呼消息)消息和SIB(系统消息)消息，INACTIVE状态的终端保留了核心网的鉴权信息。终端在CONNECTED状态时，会正常进行各种发送和接收的业务。对于终端来说，大部分时间处于IDLE和INACTIVE，当一个基站中接入的终端都进入IDLE态INACTIVE态时(比如凌晨2—5点)，基站就处于低话务状态。

[0006] 基站的下行发射是基站的主要的能耗方面，如图4所示，图4是下行一个无线帧(10个子帧，每个子帧14个符号)在频带上中间6个RB的符号映射，在每一个子帧的符号0符号4符号7符号11 ，在频域上交错映射黑色部分的是Port0 CRS信号和Port1 CRS信号，每一个子帧符号0符号1在频域上连续映射的浅灰色部分是控制信道，其余的空白区域在有终端做业务时，会映射用户的数据，注意图4只是频带中间6个RB，对于当前4G基站带宽是20M的配置下，是100RB，中间深黑色在频带上连续映射的部分是主同步信道，在主同步信道前2个符号在频域上和主同步信道同样位置浅灰色的映射部分是辅同步信道，4G的通信协议规定只在频带中间的6个RB上才有同步信道(4G通信协议规定的带宽有1.4M 3M 5M 10M 15M 20M，无论是哪一种带宽的设置，中间6RB的频域结构都是一样的，这样保证了不同带宽配置的终端对于同步信道的捕获)。

[0007] 当终端处于IDLE态和INACTIVE状态时，基站要在下行发射同步信道Paging消息和SIB消息，还有全频带的CRS导频。Paging消息和SIB消息数据量很小，不会占用很多的RB资源(基站可以在一条Paging消息中对多个终端进行寻呼，同时SIB消息也有发送的周期间隔，基站可以分时发送SIB消息以减少频带的占用)，可以看出来，当终端处于IDLE状态和INACTIVE状态时，下行发射的用户数据很少，但全频带的CRS导频信号使下行发射功率比较大，产生了许多不必要的能耗。

发明内容

[0008] 本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于ORAN架构的4G扩展型小基站的节能系统及方法，以降低下行发射功率。

[0009] 为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种基于ORAN架构的4G扩展型小基站的节能系统，所述基站下联接有若干终端，当所述基站进入低话务状态时，则根据当前RRC用户数选择执行节能控制策略A或B来降低下行发射功率：

[0010] 节能控制策略A：通过控制信道的指配，让Paging消息和SIB消息集中在频带中间发射，然后在EU RU侧，把除控制信道和中间预设个RB以外的数据全部擦除掉；

[0011] 节能控制策略B：进行呼吸导频处理，根据广播信道发射的周期，选择性地擦除后半个子帧的CRS信号。

[0012] 进一步地，所述基站先统计下联接的终端总数，再循环遍历所有终端的RRC连接状态，若所有终端的RRC连接状态都是IDLE状态或者INACTIVE状态，则判定基站进入低话务状态。

[0013] 进一步地，若RRC用户数＞预设数量，则所述基站执行节能控制策略B，若RRC用户数≤预设数量，则所述基站执行节能控制策略A。

[0014] 进一步地，若所述基站执行节能控制策略B，所述基站指示LowPHY对下行数据按预设时间的广播信道周期循环处理，其中，第一个无线帧的下行数据不做特殊处理；对于除第一个无线帧以外的下行子帧数据，将后半个子帧的CRS信号擦除掉。

[0015] 相应地，本发明实施例还提供了一种基于ORAN架构的4G扩展型小基站的节能方法，包括：

[0016] 步骤1：判断所述基站当前是否进入低话务状态；

[0017] 步骤2：若所述基站进入低话务状态，则根据当前RRC用户数选择执行节能控制策略A或B来降低下行发射功率；

[0018] 节能控制策略A：通过控制信道的指配，让Paging消息和SIB消息集中在频带中间发射，然后在EU RU侧，把除控制信道和中间预设个RB以外的数据全部擦除掉；

[0019] 节能控制策略B：进行呼吸导频处理，根据广播信道发射的周期，选择性地擦除后半个子帧的CRS信号。

[0020] 进一步地，步骤1中，先统计下联接的终端总数，再循环遍历所有终端的RRC连接状态，若所有终端的RRC连接状态都是IDLE状态或者INACTIVE状态，则判定基站进入低话务状态。

[0021] 进一步地，步骤2中，若RRC用户数＞预设数量，则所述基站执行节能控制策略B，若RRC用户数≤预设数量，则所述基站执行节能控制策略A。

[0022] 进一步地，步骤2中，若执行节能控制策略B，所述基站指示LowPHY对下行数据按预设时间的广播信道周期循环处理，其中，第一个无线帧的下行数据不做特殊处理；对于除第一个无线帧以外的下行子帧数据，将后半个子帧的CRS信号擦除掉。

[0023] 本发明的有益效果为：本发明在ORAN架构的4G扩展型小基站处于低话务状态时，在保障终端和基站的通讯前提下，能够使RU的能耗降低 50%‑‑30%。

附图说明

[0024] 图1是现有的CRAN的物理层下行链路的功能划分示意图。

[0025] 图2是现有的ORAN 的物理层下行链路进行新的功能划分示意图。

[0026] 图3是ORAN架构的终端的状态迁移示意图。

[0027] 图4是ORAN架构的基站下行发射1个无线帧的信道示意图。

[0028] 图5是本发明实施例的基于ORAN架构的4G扩展型小基站的节能方法的流程示意图。

[0029] 图6是本发明实施例的步骤1的流程示意图。

[0030] 图7是本发明实施例的步骤2的流程示意图。

[0031] 图8是本发明实施例的基站上层软件执行节能控制策略A的流程示意图。

[0032] 图9是本发明实施例的LowPHY进行节能控制策略A的流程示意图。

[0033] 图10是本发明实施例的不做任何特殊处理时LowPHY下行发射信道示意图。

[0034] 图11是本发明实施例的执行节能控制策略A时LowPHY下行发射信道示意图。

[0035] 图12是本发明实施例的LowPHY执行节能控制策略B的流程示意图。

[0036] 图13是本发明实施例的不做特殊处理时LowPHY下行发射信道示意图。

[0037] 图14是本发明实施例的LowPHY执行节能控制策略B时下行发射信道示意图。

具体实施方式

[0038] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

[0039] 本发明实施例中若有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

[0040] 另外，在本发明中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

[0041] 本发明实施例的基于ORAN架构的4G扩展型小基站的节能系统，所述基站下联接有若干终端，当所述基站进入低话务状态时，则根据当前RRC用户数，基站的协议栈根据不同的节能控制策略，选择执行节能控制策略A或B来降低下行发射功率。RRC用户数表示在基站统计时间段内接入过基站的终端数量（RRC用户数是基站内部统计的准确描述，而终端由于各种原因没有向基站发起接入，或者接入不成功，那么基站是感知不到终端的存在的）。

[0042] 本发明对于ORAN架构的4G扩展型小基站，当工作在低话务时间段，通过基站的协议栈上层软件判断工作状态指示基站的物理层，在频域进行导频的擦除处理或者对指定频带上的数据进行擦除，在保证终端和基站通信的前提下，降低基站的发射功率，实现节能降耗的目的。

[0043] 节能控制策略A：通过控制信道的指配，让Paging消息和SIB消息集中在频带中间（和同步信道一样的RB位置上）发射，然后系统指示 LowPHY，在EU RU侧，把除控制信道和中间预设个RB（一般为6个RB）以外的数据全部擦除掉，从而降低下行发射功率。

[0044] 节能控制策略B：进行呼吸导频处理，根据广播信道发射的周期，选择性地擦除后半个子帧的CRS信号，来降低下行发射功率。

[0045] 基站选择节能控制策略的前提是保证终端和基站之间的正常通信不受影响，在此基础上来选择不同的节能控制策略，进行中间6RB外的信号处理，最大限度地减少了下行发射的信号，节能效率最高，但当用户数大于预设数量（优选为200）时，中间6RB就不能满足，用户Paging消息和SIB消息的调度，所以就要采用呼吸导频的处理，来降低下行发射信号的功率，从而实现节能目的。

[0046] 作为一种实施方式，所述基站先统计下联接的终端总数，再循环遍历所有终端的RRC连接状态，若所有终端的RRC连接状态都是IDLE状态或者INACTIVE状态，则判定基站进入低话务状态。

[0047] 作为一种实施方式，若RRC用户数＞预设数量（优选为200），则所述基站执行节能控制策略B，若RRC用户数≤预设数量，则所述基站执行节能控制策略A。

[0048] 作为一种实施方式，若所述基站执行节能控制策略B，所述基站指示LowPHY对下行数据按预设时间（优选为40ms）的广播信道周期（4个无线帧）循环处理，其中，第一个无线帧的下行数据不做特殊处理；对于除第一个无线帧以外的下行子帧数据，将后半个子帧的CRS信号擦除掉。

[0049] 请参照图5，本发明实施例的基于ORAN架构的4G扩展型小基站的节能方法包括：

[0050] 步骤1：判断所述基站当前是否进入低话务状态；

[0051] 步骤2：若所述基站进入低话务状态，则根据当前RRC用户数选择执行节能控制策略A或B来降低下行发射功率。

[0052] 节能控制策略A：通过控制信道的指配，让Paging消息和SIB消息集中在频带中间发射，然后在EU RU侧，把除控制信道和中间预设个RB（6个RB）以外的数据全部擦除掉。

[0053] 请参照图8，基站通过控制信道来指示终端在频带的哪些位置来监听Paging消息和SIB消息，由于节能控制策略A是对中间6RB外的信号做特殊处理，在基站运行的协议栈的RRC层软件和MAC层软件要对终端的Paging消息进行组合(一条Paging消息可以寻呼多个终端用户)，对SIB消息进行分时调度，让Paging消息和SIB消息都在中间6RB的位置进行发射。同时基站通过OAM下发节能指示，指示LowPHY(LowPHY在EU RU上实现)进行节能处理。

[0054] 请参照图9，LowPHY(这里是EU)通过OAM获得节能处理指示后，对下行的每一个符号进行遍历处理，如果是控制信道的符号(控制信道上会指示终端在频带的哪些位置上监听消息接收数据，所以不能进行特殊处理)，则不做任何处理;如果是除控制信道之外的符号，那么对于除中间6RB以外的数据做擦除的处理(所有数据置0)。

[0055] 图10是不做任何特殊处理时，包括中间6RB的10个RB的数据映射(实际4G在20M带宽时，有100RB)。

[0056] 图11是经过节能控制策略A处理后，包括中间6RB的10个RB数据映射(实际4G在20M带宽时，有100RB)，可以看到经过处理后，除了控制信道的符号和中间6RB的符号外，其他的信号被擦除(数据置0)，从而明显地降低了下行的发射功率。

[0057] 节能控制策略B：进行呼吸导频处理，根据广播信道发射的周期，选择性地擦除后半个子帧的CRS信号。由于基站下连接的RRC用户数超过了预设数量（优选为200），通过组合Paging消息和分时调度SIB消息，无法满足只限定在中间6RB进行发射，所以基站的协议栈上RRC层软件和MAC层软件不对用户的调度做特殊处理，基站通过OAM下发指示给LowPHY(这里的LowPHY是EU)，指示进行呼吸导频处理。

[0058] 若执行节能控制策略B，所述基站指示LowPHY对下行数据按照预设时间（40ms）的广播信道周期（4个无线帧）循环处理,第一个无线帧的下行数据不做特殊处理，除第一个无线帧以外的下行子帧数据，将后半个子帧的CRS信号擦除掉。

[0059] 请参照图12，LowPHY(这里是指EU)对下行的数据按每一个无线帧(10ms一个无线帧，10个子帧构成一个无线帧)进行循环处理，当帧号模4为0时，下行数据不做特殊处理(4G的广播信道是40ms周期，也就是4个无线帧，保证终端在广播信道的第一个无线帧内接收到全部符号信息)。

[0060] LowPHY(这里是指EU)，对于除广播信道第一个无线帧以外的下行数据，进行呼吸导频处理，具体为当符号数大于7时(后半个子帧)，把CRS信号擦除掉(CRS信号置0)。

[0061] 呼吸导频处理对终端的行为有一定的依赖，基站下行的CRS信号是终端进行信道估计的重要依据，终端在进行信道估计时，会计算当前Slot的信道响应，同时也会参考历史信道估计值。所以在本发明中，同步信道周期的第一个无线帧不做任何特殊处理，让终端计算出正确的信道估计值，在之后的3个无线帧中，在偶数Slot擦除CRS信号，终端计算当前Slot信道估计值异常偏低(因为CRS擦除)终端会参考历史信道估计值进行修正，同时终端调整历史信道估计值的周期大于40ms(4个无线帧)，所以呼吸导频的处理不会影响终端在低话务状态下的通信。

[0062] 图13是无线帧号模4等于0时，不做任何特殊处理，包括中间6RB的10个RB的数据映射(实际4G在20M带宽时，有100RB)。

[0063] 图14是无线帧号模4不等于0时，对后半个子帧的CRS信号做呼吸导频处理，包括中间6RB的10个RB的数据映射(实际4G在20M带宽时，有100RB)，可以看到后半子帧的CRS信号擦除后，一个子帧内下行符号发射总功率明显降低。

[0064] 作为一种实施方式，请参照图6，步骤1中，先统计下联接的终端总数，再循环遍历所有终端的RRC连接状态，若所有终端的RRC连接状态都是IDLE状态或者INACTIVE状态，则判定基站进入低话务状态。

[0065] 作为一种实施方式，请参照图7，步骤2中，若RRC用户数＞预设数量（优选为200），则所述基站执行节能控制策略B，若RRC用户数≤预设数量，则所述基站执行节能控制策略A。基站选择节能控制策略的前提是保证终端和基站之间的正常通信不受影响，在此基础上来选择不同的节能控制策略：进行中间6RB外的信号处理，最大限度地减少了下行发射的信号，节能效率最高，但当用户数大于200时，中间6RB就不能满足，用户Paging消息和SIB消息的调度，所以就要采用呼吸导频的处理，来降低下行发射信号的功率，从而实现节能目的。

[0066] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。