用于向无线电单元供应电力的方法和电力控制单元与流程

本公开一般涉及用于向无线网络中的网络节点的第一无线电单元供应电力的方法和电力控制单元，因此，第一无线电单元可将无线电信号发送到无线设备。

背景技术：

在无线通信领域，无线网络的网络节点通常包括一个或多个无线电单元，从该一个或多个无线电单元发送无线电信号以被各种无线设备接收。这种传输需要电力的供应，这通常是利用可服务网络节点的多个无线电单元的供电单元来完成。一个或多个无线电单元通常被布置在塔架的顶部，而供电单元被布置在底部。如果塔架高度很高，这意味着供电单元和无线电单元之间的距离相应地很大，并且用于将电力馈送到无线电单元的电缆也必须具有足够的长度，因此能量以热量的形式从电缆中消散。

随着在无线网络中引入新的无线电技术和系统来满足对无线服务不断增长的需求，无线电单元的功耗也将迅速增加。无线电单元的新特性和功能的实现以及硬件组件的改进将使得能够增加被服务的并具有更高数据速率的无线设备的数量。结果，无线电单元的功耗也将增加，而更有效的技术和设备不足以降低整体功耗，反过来要求供电单元及其连接到无线电单元的供电电缆具有高容量。

在新技术和新网络中，例如对于第五代“5g”和新无线电“nr”，通常将在无线电单元内的无线电头上添加更多的天线，这将进一步增加每个无线电单元的功耗。如今，必须针对随时间发生的最高功耗(被称为峰值功率)来确定供电单元和供电电缆的容量，以便在传输达到最大时也提供无线服务。然而，功耗处于最大的时间段很短，并且在大多数时间功耗低得多，这使得很少利用供电单元的容量。

技术实现要素：

本文描述的实施例的目的是解决上面概述的至少一些问题。通过使用所附独立权利要求中定义的方法和电力控制单元可以实现该目的和其他目的。

根据一个方面，由电力控制单元执行一种用于向无线网络中的网络节点的第一无线电单元供应电力的方法。在该方法中，电力控制单元获得第一无线电单元中用于在即将到来的时间间隔(诸如资源块或子帧)内调度的传输所需的与电量有关的调度功率需求。如果功率需求不超过功率阈值，则从供电单元向第一无线电单元供应电力。如果功率需求超过功率阈值，则从供电单元和辅助电源向第一无线电单元供应电力

根据另一方面，电力控制单元被布置为向无线网络中的网络节点的第一无线电单元供应电力。电力控制单元被配置为获得第一无线电单元中用于在即将到来的时间间隔内调度的传输所需的与电量有关的调度功率需求。电力控制单元还被配置为如果功率需求不超过功率阈值，则从供电单元向第一无线电单元供应电力，并且如果功率需求超过功率阈值，则从供电单元和辅助电源向第一无线电单元供应电力。

该解决方案的优点在于，与传统的解决方案相比，供电单元可具有更低的容量，因为一旦功率需求超过功率阈值，则辅助电源就会添加所需的额外电力。另一个优点是由于减少了供电单元的最大电力，因此可在供电单元与第一无线电单元之间使用较细的电缆，并且还减少了电缆散热引起的能量损失。辅助电源可以是相对简单的电池，其可使用相对短的电缆安装在靠近无线电单元的地方，例如安装在塔架的顶部。

上面的方法和电力控制单元可根据不同的可选实施例来配置和实现以实现下面将要描述的进一步的特征和益处。

还提供了一种包括指令的计算机程序，该指令当在至少一个处理器上执行时使得至少一个处理器执行上述方法中的任一个。还提供了一种包含上述计算机程序的载体，其中该载体是电子信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质之一。

附图说明

现在将利用示例性实施例并参考附图来更详细地描述该解决方案，其中：

图1是根据现有技术的示出在传统上如何将电力供应给网络节点的一组无线电单元的结构图。

图2是根据一些示例实施例示出如何采用该解决方案向网络节点的一组无线电单元组中的第一无线电单元供应电力的结构图。

图3是根据其他示例实施例的示出如何构造和操作电力控制单元的示例的框图。

图4是根据其他示例实施例的示出电力控制单元中的过程的流程图。

图5是示出在无线网络中一个或多个无线电单元中的功率需求如何随时间变化的图。

图6是根据其他示例实施例的示出电力控制单元如何更详细地操作的示例的流程图。

图7是根据其他示例实施例的示出如何构造电力控制单元以执行本文描述的任何过程的框图。

图8是根据其他示例实施例的示出如何布置电池以实现灵活使用和充电的框图。

具体实施方式

如简要描述的，提供了一种解决方案以避免供电单元具有“超大”容量以应对仅在短时段内出现的峰值功率的必要性，这意味着在大多数时间，这种单元的全容量远未被利用，即当功率需求通常很低时。如果针对无线电单元的功率需求超过预定义的功率阈值，则通过除了供电单元(psu)之外还采用在该无线电单元处的辅助电源来代替使用容量大大降低的供电单元。只要功率需求不超过功率阈值，仅使用供电单元就足够了，因此供电单元可具有比传统解决方案低的容量。较细的电缆也可用在供电单元和无线电单元之间，并且可减少电缆散热造成的能量损失。

辅助电源可以是相对简单的电池，其可安装在靠近无线电单元的地方，例如安装在塔顶。在该解决方案中的辅助电源也可以被称为无线电电池单元(rbu)，以下有时会使用该术语。

在本公开中，术语“功率需求”主要指示在无线电单元中需要多少功率来执行在即将到来的时间间隔中调度的传输，它也可以称为“调度功率需求”。关于无线电单元的针对即将到来的或下一个时间间隔而调度的功率需求的信息可从网络节点的调度功能获得，该调度功能在每个即将到来的时间间隔的无线电资源元素中调度传输。因此，调度功率需求可按时间间隔动态地获得，该时间间隔可以是在其中传输被调度给一个或多个无线设备的资源块或子帧。在本说明书中讨论的时间间隔应当被理解为在其中可调度传输的时间间隔，根据所使用的无线电技术，它的时长可以在一毫秒或更多毫秒的范围内或者甚至是毫秒的一部分。

这意味着，取决于针对无线电单元如何调度传输，调度功率需求可立即从一个时间间隔改变到另一个时间间隔，并且可以相应地调整对无线电单元的电力供应。更详细地，根据针对即将到来的时间间隔的功率需求是否超过功率阈值，辅助电源可与第一无线电单元连接或断开连接。可设置功率阈值以使得它不超过供电单元的可用容量。

例如，调度功率需求可取决于有多少传输被调度，还可取决于预期的接收者距离网络节点有多远，该网络节点可经受或多或少的动态功率调节。此外，广播信息通常以相对高的功率发送以到达小区的边缘，而专用数据和消息可以较小的功率发送以到达特定的接收者(诸如无线设备)。应当注意，调度功率需求可以非常精确，即，不超过执行来自无线电单元的调度传输所需的功率。

图1示出了在网络节点处用于电力供应的传统布置，其中，供电单元(psu)100位于具有相当高度的塔架102的底部，例如以提供跨一个或多个宏小区的无线电覆盖。在该示例中，三个无线电单元104a-c被安装在塔架102的顶部，并且由psu100通过沿着塔架102的整个高度延伸的电缆106向每个无线电单元104a-c供应电力。因此，用于将电力向上馈送到无线电单元104a-c的电缆106具有相当的长度，并且它们必须足够粗以根据传统的过程来传送最高发生的峰值电力。

如上所述，这种通常使用的布置的缺点包括对psu100的容量和电缆106的尺寸的高要求，从而导致高成本。因此，psu100的尺寸需要能够向所有的无线电单元104a-c供应电力以处理从最小水平到峰值功率的功耗。因此，问题是能够传送峰值功率的容量必须在电源中获得，而该容量仅在总时间的一小部分内全部使用。可以如下地解决或至少减轻这些缺点和问题。

图2示出在类似的网络节点200处使用该解决方案的布置，它同样采用psu202以将电力馈送到位于塔顶的三个无线电单元204a-c。然而，该布置的不同之处在于除了psu202之外，还采用位于无线电单元204a附近的辅助电源rbu208，以使得仅在针对无线电单元204a的调度功率需求超过预定义的功率阈值的情况下，rbu208通过电缆208c连接到无线电单元204a。应当理解，类似的辅助电源(在此未示出)也可用于其他无线电单元204b和204c。因此，与传统的布置相比，psu202和到每个无线电单元的馈送电缆206可具有相当小的容量和能量损耗。

图3更详细地示出了图2的布置，仅示出针对网络节点304的一个无线电单元(在此称为第一无线电单元302)所需的实体和功能。该解决方案可通过电力控制单元300中的功能来实现，电力控制单元300可被布置在第一无线电单元302内或连接到第一无线电单元302。psu308保持连接到第一无线电单元302以用于连续地或多或少地供应电力。psu308可以是向在网络节点处的若干无线电单元和其他设备供应电力的现场电源系统等。进一步地，辅助电源rbu310位于靠近第一无线电单元302的地方，并且可以以下所述的方式连接和断开连接。这种辅助电源可在网络节点的每个无线电单元处采用。

网络节点304还包括传输控制功能304a，其中调度功能304b(简称为“调度器”)用于在时间间隔的基础上调度来自第一无线电单元302的传输。如上所述，该时间间隔可以是在其中传输可被调度的资源块或子帧。传输控制功能304a可根据在此无需描述的常规过程工作在基带(bb)，因为传输控制本身不在解决方案之内。还示出了网络节点304属于无线网络306。

在该图中，第一动作3:1示出了电力控制单元300从调度器304b获得针对第一无线电单元302的用于在即将到来的时间间隔中调度的传输的调度功率需求，如指向电力控制单元300的虚线箭头所指示的。通常，网络节点的调度功能向网络节点的psu提供关于无线电单元的调度功率需求的信息，如指向psu308的虚线箭头所示意的，以使得psu可向该无线电单元实时馈送所需的电量。因此，在该示例中，调度器304b也将该信息提供给电力控制单元300。该动作对每个新的时间间隔都重复。

在下一动作3:2中，电力控制单元300确保根据所获得的功率需求，所需的电量被供应给第一无线电单元302，如果所获得的功率需求不超过功率阈值，则单独从psu308提供，如果所获得的功率需求超过功率阈值，则从psu308和rbu310两者提供。因此，动作3:2包括动作3:2a，其中电力控制单元300通过利用开关310a与rbu310连接和断开连接(如另一虚线箭头所指示的)来激活或去激活rbu310，以每当功率需求超过功率阈值时将电力传送到第一无线电单元302。因此，动作3:1和3:2-3:2a对每个新的时间间隔重复，这确保所需的电量被供应给第一无线电单元302而仅在需要时采用rbu310。在不采用rbu310的时间段，这有可能是大多数时间，rbu310中的电池可连接到电源来充电以便始终保持充电。上述的psu308可以用作充电的电源。

通过使用上述的过程和布置，优点是大大减少了对供电单元或psu308及其馈电电缆的容量的需求，这意味着可以使用更简单的设备，从而降低成本。另一个优点是辅助电源rbu310的激活和去激活在时间间隔的基础上以动态方式执行，以使得在始终向无线电单元供应正确的电量的同时尽可能高效地使用psu和rbu。由于不再需要psu自己来传送峰值功率，因此，上述过程和布置可被称为“基于时间间隔的峰值功率削减”。

现在参考图4中的流程图来描述按照由上述的功率控制单元可执行的动作如何采用该解决方案的示例。下面还将描述可以在该过程中使用的一些可选示例实施例。在不限制所描述的特征和实施例的情况下还将参考图3。如上所指出的，无线网络可以是任何类型的，其中网络节点在诸如资源块或子帧之类的时间间隔中发送无线电信号，并且在该网络中可以采用任何合适的协议和标准。

在该过程中，电力控制单元300被布置为向无线网络306中的网络节点304的第一无线电单元302供应电力。第一可选动作400示出了电力控制单元300可获得关于供电单元308的容量的信息，供电单元308用于在网络节点304处供应电力。在该动作中获得的容量信息可以包括供电单元308能够提供给第一无线电单元302的最大电力。如上所述，供电单元308可同时向网络节点中的若干无线电单元和其他设备供应电力，这意味着第一无线电单元302与其他用电设备有效地共享了供电单元308及其容量，以使得总容量需要在用电设备之间分配。例如，如果添加了新的无线电单元或移除了现有的无线电单元，则可相应地减小或增加可用于第一无线电单元302的电力。因此，至少偶尔地执行动作400可以是有用的。

下一动作402示出了电力控制单元300获得第一无线电单元302中用于在即将到来的时间间隔中调度的传输所需的与电量有关的调度功率需求。在一个示例实施例中，电力控制单元300可从调度功能304a获得调度功率需求，调度功能304a可操作以在每个时间间隔的资源元素中调度所述传输。在其他示例实施例中，即将到来的时间间隔可以是其中所述传输被调度给一个或多个无线设备的资源块或子帧。术语“即将到来的时间间隔”可用即将发生的、即将来临的或下一个时间间隔来代替。

在随后的动作404中，电力控制单元300检查所获得的调度功率需求是否超过预定义的功率阈值。如果在动作404中发现功率需求没有超过功率阈值，则在动作406中，从供电单元308向第一无线电单元302供应电力，即不采用辅助电源310，因此辅助电源310可与第一无线电单元302断开连接。另一方面，如果在动作404中发现功率需求超过功率阈值，则在可替换的动作408中，从供电单元308和辅助电源310两者向第一无线电单元302供应电力。

更详细地，可通过主动将辅助电源310与第一无线电单元302断开连接(如果在前一个时间间隔中使用了辅助电源310)或者通过保持辅助电源310与第一无线电单元302断开连接(如果在前一个时间间隔中没有使用辅助电源310)来执行动作406。相应地，可通过主动将辅助电源310连接到第一无线电单元302(如果在前一个时间间隔中没有使用辅助电源310)或者通过保持辅助电源310连接到第一无线电单元302(如果在前一个时间间隔中使用了辅助电源310)来执行动作408。

在执行动作406或408之后，通过对下一个即将到来的时间间隔重复动作402、404…，可继续该过程。现在描述可在图4的过程中使用的一些其他示例实施例。在一个示例实施例中，辅助电源310可包括电池，该电池在没有从辅助电源310供应电力的时段进行充电。

在另一个示例实施例中，电力控制单元300可基于电力已经从辅助电源310供应的使用时间比率来调整功率阈值。当在辅助电源310中使用电池时，后一个实施例对于确保有足够的时间对电池充电以使得电池在使用时不会消耗太多可能是有用的。因此，通过如果所述使用时间比率高，这意味着辅助电源310已被激活了相对长的时间，则提高功率阈值来应用该实施例。提高功率阈值将主要减少使用时间比率。相反，如果所述使用时间比率低，这意味着辅助电源310已被激活了相对短的时间，则可降低功率阈值。降低功率阈值将主要增加使用时间比率。

在另一示例实施例中，可与一个或多个其他无线电单元共享供电单元308，这在图2中也进行了例示，其中三个无线电单元204a-c共享供电单元202。在另一个示例实施例中，可以设置功率阈值，以使得它不超过供电单元308的可用容量。上面已经解释了可用于第一无线电单元302的容量可取决于共享供电单元308的其他用电设备(例如无线电单元)使用了多少功率。

当辅助电源310包括电池时，另一个示例实施例可以是电池包括两个或多个可单独使用和充电的段。由此，电池的容量是灵活的，因为所使用的段的数量可适配于当前的功率需求，而未使用的任何段可进行充电。例如，当前充电最多的段可连接到无线电单元302，而其他充电不足的段可连接到供电单元308以充电。稍后将参考图8来描述该实施例的示例。

在另一个示例实施例中，电力控制单元300可通过例如操作布置在辅助电源310与第一无线电单元302之间的电缆上的开关310a以将辅助电源310与第一无线电单元302连接或断开连接来控制来自辅助电源310的电力。

在另一个示例实施例中，第一无线电单元302可以位于塔架的顶部，供电单元308可以位于所述塔架的底部，如图2和图3所示。在这种情况下，另一个示例实施例可以是辅助电源310位于所述塔架的顶部，即靠近第一无线电单元302，这意味着来自辅助电源310的馈电电缆可以相对短以最小化能量损失。

上面已经提到功率需求通常随时间变化很大，例如，取决于执行多少个传输，而这又取决于正在进行的通信的强度，称为流量。图5图示了一个示例，图5是无线网络中的流量如何在一天的24小时内变化和一个或多个无线电单元中的功率需求如何在几毫秒的有限时间段内波动的测量图。可以看出，无线电单元所需的功率可在最大峰值功率和几乎无负载之间非常迅速地变化。上述的解决方案可用于以有效的方式使电源瞬时适应这种波动的功率需求。

现在参照图6的流程图来描述如何在实践中执行图4的过程及其一些实施例的更详细的示例。因此，在该图中的动作可由上述的电力控制单元300执行以控制对第一无线电单元302的电力供应，并且将再次参考图3。假定辅助电源310包括需要不时地进行充电以便正常工作的电池。第一动作600示出电力控制单元300设置初始功率阈值，例如，将其设置为可能已经基于本文中所描述的供电单元308和辅助电源310的先前使用而确定的默认值等。

后续的动作602-608与图4中的动作402-408相同，因此它们以上述的方式执行。附加的动作610示出了电力控制单元300确定电力已经从辅助电源rbu310供应的使用时间比率。然后，电力控制单元300在动作612中检查使用时间比率是否已经随时间显著地改变。如果改变足够大到激发功率阈值的调整，则电力控制单元300在动作614中相应地调整功率阈值。如果使用时间比率还没有显著地改变，则跳过动作614，对下一个即将到来的时间间隔重复动作602-612/614。

更详细地，如果在动作612中发现使用时间比率已经显著改变，则可以将使用时间比率恢复到期望水平的方式来执行动作614，其中期望水平可与足以保持电池活动并工作的充电时间相对应。上面已经描述了调整功率阈值可以包括：如果使用时间比率已经增加，则提高功率阈值，以使得使用时间比率减少；或者可替代地，如果使用时间比率已经降低，则降低功率阈值，以使得使用时间比率增加。由此，可对电池或rbu310维持使用时间与充电时间之间的期望平衡。

图7中的框图图示了电力控制单元700如何被构造以实现上述解决方案及其实施例的详细但非限制性的示例。电力控制单元700可被配置为在适当时根据采用如上所述的解决方案的任何示例和实施例进行如下操作。电力控制单元700被示为包括处理器p和存储器m，所述存储器包括可由所述处理器p执行的指令，由此电力控制单元700可如本文所述地操作。电力控制单元700还包括通信电路c，通信电路c具有以本文描述的方式接收和发送信号的合适设备。

取决于实现，通信电路c可被配置为使用合适的协议与网络控制器和云控制器进行通信。因此，本文的解决方案和实施例不限于使用任何特定类型的用于通信的网络、技术或协议。

电力控制单元700可操作以执行图4中的至少一些动作和图6中的至少一些动作。电力控制单元700被布置或配置为向无线网络中的网络节点的第一无线电单元供应电力。

电力控制单元700被配置为获得第一无线电单元中用于在即将到来的时间间隔中调度的传输所需的与电量有关的调度功率需求。该操作可由电力控制单元700中的获取模块700a例如以上面针对动作402所述的方式来执行。

电力控制单元700还被配置为如果功率需求不超过功率阈值，则从供电单元308向第一无线电单元供应电力。该操作可以由电力控制单元700中的第一供应模块700b执行，例如，如上面针对动作406所描述的，也由从第一供应模块700b发出的虚线箭头示意性地指示。

电力控制单元700还被配置为如果功率需求超过功率阈值，则从供电单元和辅助电源两者向第一无线电单元供应电力。该操作可以由电力控制单元700中的第二供应模块700c来执行，例如，如上面针对动作408所描述的，也由从第二供应模块700c发出的两个相应的虚线箭头示意性地指示。

应当注意，图7示出了电力控制单元700中的各种功能模块或单元，并且本领域技术人员能够在实践中使用合适的软件和硬件来实现这些功能模块或单元。因此，该解决方案通常不限于所示的电力控制单元700的结构，并且其中的功能模块700a-c可被配置为在适当时根据本公开中描述的任何特征和实施例进行操作。

上述的功能模块700a-c可利用合适的硬件和计算机程序的包括代码手段的程序模块在电力控制单元700中实现，其中代码手段在由处理器p运行时使得电力控制单元700执行上述动作和过程的至少一部分。

在图7中，处理器p可包括单一中央处理单元(cpu)，或者可包括两个或多个诸如cpu的处理单元。例如，处理器p可以包括通用微处理器、指令集处理器和/或相关的芯片集和/或诸如专用集成电路(asic)的专用微处理器。处理器p还可以包括用于缓存目的的存储设备。

还提供了一种包括指令的计算机程序700d，所述指令当在至少一个处理器上执行时使得至少一个处理器执行上述方法中的任一个。还提供了一种包含上述计算机程序700d的载体，其中该载体包括电子信号、光信号、无线电信号或计算机程序存储产品700e，后者在图7中示出。例如，计算机程序700d可采用计算机程序模块等形式存储在计算机程序存储产品700e上。存储器m可以是闪存、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或硬盘驱动器(hdd)，并且在可替代实施例中，程序模块可采用电力控制单元700内的存储器的形式分布在不同的计算机程序产品上。

最后，参考图8描述在该解决方案中如何采用具有多个段的电池的示例。rbu800中的电池包括可以如下单独使用和充电的多个段800a。对第一无线电单元802的电力供应由对应于上述的电力控制单元300的电力控制单元804来控制。因此，电力以如上所述的方式单独从psu806或者从psu806和rbu800两者供应给第一无线电单元802。为此，开关800b由电力控制单元804控制，如虚线箭头所指示的，以使得适当数量的段800a被连接到第一无线电单元802，任何未使用的段与第一无线电单元802断开连接，并连接到psu806以进行充电。

因此，电池的容量是灵活的，因为使用中的段的数量可适配于当前的功率需求，而未使用的任何段进行充电。例如，当前充电最多的段可连接到无线电单元302，而其他充电较少的段可连接到供电单元308以进行充电。该实施例的一个示例。

尽管已经参考具体的例示性实施例描述了该解决方案，但是该描述通常仅旨在于说明本发明的构思，而不应被认为是对解决方案的范围的限制。例如，在整个公开描述中使用了术语“电力控制单元”、“无线电单元”、“网络节点”、“供电单元”、“辅助电源”、“时间间隔”、“功率需求”、“功率阈值”和“调度”，然而也可以使用具有在此描述的特征和特性的任何其他对应的实体、功能和/或参数。该解决方案由所附的权利要求限定。