面向色无线通绿的基站体信结构系
英文要摘:hiTs appre eaxmnise green entwrokt chnoleoige ssiug cnooeprtiveac veorage. nEegy roncsmptuoini nirwelsse etwnros pkimraily rerivds erom fabess attoin enwtrkos. Threfoere to, edcresae enrgy coesumptnon ini lien ith gwern eojebctvis,e caerfu pllaningna nd deplomynt ofe bsea staionti nfratrucstreu s niecesary. Rasidos fotarewhas dveloepder pidayl inr ceen yetar, ansdp rvodesia aw of eyovving nleworts ikn a rgee ndiectroi.nT hsipa er intrpdoces auhi gh enegr effiycietn olustoi nfrob se statioan ystsms tehata so lfailitacts greene enwotrk eovutlino.英文关键
字g:rene ocmmuinatioc; sonfwate rrado; cliudoc moutatponi; coopreaitv erdioa 基金项 ：国家目自然科基学金6(902040、611720067、1006027)1
着无随线通信技的术断不演进新，的通信制的式不断出和现升级及以动移通宽带信化不断的展发无线，信网通面临来越大越能的挑战。耗了为满足不增断长无的宽带线业务及空中量流求，移需动通信营运不断商加增空中接带口和基站宽数的。量随而之，来无线接入的能网源消问耗题变日得益严。重今如中国3，G络网设正施规模建设，大2G络网将仍长期在存继并增续，长伴随而来是的续不断持网络的能源消耗据。统计无，通线系统中信，80约%能的来自基站耗系统。络网模规的快速膨带来胀基了耗站的能快速上，升增年为30%长～40%[1。]
因此，提倡在绿通色、建设信集型社会约今天，有的要必提出种一的新站基体架系，构满足不断在发的展线无通信业的基务础上，高基站提备设能的，降低基效的建设和维站护本，成现无实通线能耗信的小化。最
绿色无线1通信新的基型站架构
11 .于高性能基用处通器的软件理线无技术电
软无件电线SD()技术R目是前新的最也是展较快发无的通线技信术一之S。DR诞生于9921年，由oJe iMtoal式正出提[]2SD。R术采技了开用的模放块结化，基构处理带功能可通以过同的不件模块软来实。现件可软以随着件器技术的和展发断更新不或展扩当。前软件，无电主线通要过现场可编门程列(FPGA阵、)字数信处理号器DS(P)、通处用理器GP()P现实与传统。的于FP基A以及DGS的SDP相R，比于基性能高GP的SDRP统系可降低通以信系统发开调试和复的度，具杂有好更的灵性活可和展性。基于扩性能GP高的PSDR统系能极大地省系统节的硬件本和成力成本人[3]在。倡绿色导节能今天的，于高性能基PP的GDSR术将技无线通在中信占越来越据要的地重。
1位. 2于基软件线电无新型的站架基构基于
性能GPP的高DR技S的术展发为，站基的色绿进演提了供条有一途径。针效无线系对大发统展带来的耗能挑战我们，认为降，能低的最耗效有直最的方接式是低降站机房基数的量面积和。
基于高能GPP性S的R技术D的发使展得种这方成为式能。可图
1所为示基高性于能通用处理器的新基站型构。在架线无通信系统的绿演进色程中，为过更好地实现站处理资基的源共，并提高基享站系的集成统，度降基低站占的面地，我积们整个将线通信网络的接入网无系统基站与子统分系离来。开盖覆一区定的域部基全站备集设中来起，形一成统一个基的处理带。池样这不减仅了小站基的数和量地占积，节约面设成建本，方也便动了态灵活地进基行站理资源的调度。此处外远，无线端射单频(元RRU和天)线形一个成高容广量盖的分布式覆线无接入网络。RUR巧灵便，轻于安便和维护装可，大范围高密度以地使用能有效地降低接，网成本入
。
种基这站架构由群小区架转构而化来。群在区架小中构，理位地置相的多邻个小，针区一个对移动端采用终一同套信通源资例如(率频、时或隙码道进行通信，)而对其针他移终动分别采端用不套同的通资源信行进信。采取通种这信通式方多的小个区成一构个群小[4]区。该动移网组略策破了传统蜂突组窝结构，实网了小现域覆区向大盖域区覆盖的跃飞将。基集站起中来可，更好以地行进理处源的分配和共资。享带的处基全理部通过可编程件来实现，软从大而提高大了站系基的统灵性活和扩展可性。
2基于软无件电线架构基的带处单理元
2. 1新基型站架的构势优
1()成本
与基低于FPG、ADSP基的基站带实方案相比现基，于软无线电件基带的理单元在成本处上有十具显著的优分势例。，如实100现M /b数据s吞吐量，若用IT司4核公的TS32M06C447片芯，需约20要片所，成需约在5本人万币民而；用一片6核CP若实现，成本约为人民币7U000元 此外，通用。理器是处软化件度程最高处理的方。高式性能PGPS-R平D通台过C编汇代码实现。软件来一统的代书码写规范标及准库函数的口使得接码代可以不在平同之台进间行植移，而从非方常推便广应和[用]5。(
2)能低
耗图2所示通用处为器近7年理在来处理力以能及功耗面的方术技展[进]。可看出6进行每01次浮亿点算运GFL(P)GOP所消耗P的率功在不的降断，而GPP低处理的性(能每秒所进行1的亿0浮次运算点数GFOLS)P在却不断的升。提PGP来越越突显出功低耗性能的优势。高
()设备3利率高用
集式中基的带理单元处一个显著特点处理资源可灵是分配，活得使络能网根不据区同或域段时不的均衡负荷潮(汐效应来分配基带处)资源，理从可而更以有地效利用基处带资理源提，高站设基的备用利。率
4()新术技应速用度加快
GP的开P发环(如W境inowsdLi/ux)n为成更通熟用成。熟操作的统系可以提供活的线程灵提取核、
间通信存和储器理管加之，观直熟的开悉和发试调境，环得使统系设计更时灵活，能大为大减少开发和试的调作工量节省，力成本，人缩开发短周期因此。对，于飞速展发的线通信无新术技，多入多出如系统-交正频分用复(MIO-MODM)、F认无知电等线，以可较短在时间的内用应并署到部统系，中速加其业产化的进。程
.2 新型基2架站构面对的战
挑基软于无线电架件的构基带理处单元在有一具系优列点的时同，也在存多应许用方面挑战的和题难。
1()基于GP的P时实数信字号理处实的现
通用处理曾被认为仅器能足低速满值数运算过程及制控等据数处理然而。随，通着处用理技器术的速快发，展PG在处P能力和时延等理方能面得良好获的表现基于G。PP数的信号处理字优增益。化LTE在的带算法实基现[7]中经，码优化代后的系吞吐统量有了显明增的益，像但urTbo道译码信(LoMAgP法)等算复杂较高度算的法现实的理增益仍处是很理不。想随无线着技术新不断的用，应实其的现杂度也越来越复，高因此，用G利PP术技行高进的效字数号处信理是仍该站架构基实的现关键。
(2高速)口及传接输技的实现术
协处作技理是实现更术高谱频效的关键。为了率支协作式多持点理处术技，户数据用上和行/行信下信息道需都要在个基多站之间享。共基站之的接间口必支持高须带宽时延的传输低及以证保时的协作处理实目前，。站间采基X用接口2的处理时在延2 0sm右，如此大的左共享息传信输延会影响时合联理的增益，并处带来大的处理开销较。此，基因软于无件电架线的构基站元必单须保在时延证开销和的情况设下计更有效为信的共息享案方以满足，实时协作处的理求需。(3)
多准标可、展扩公共的法库的开发算
当T前D-CSMDA、DCM2A00、0SM、WGDCAMLTE、多种等通信式制存共，世界且上大多数主流运的营商都同拥有时多个网。络频多、多制段网式络并的运营行致使设、机房备配及设套施难共享以，不严仅重费基浪设施资源，础也网给络化和优护带维很来困大难，网络营成运和能源消本更耗是高不居。因此下网络，营商需要寻找有效运的途径来制整控拥有体本成(TC)O降低和能，以耗现多标准实络网的色绿营。运多模基成站为低网降络设建和维成护本最效最直接有方式。的在基于高能性PP的新G型基系统站，中需针要对同的不通信议设计协不同的算库，法并能持不支同标准的间灵切换，支活诸如GS持M/T-DCSDMA/TEL通等协信以及M议U-IMM、OoCP等M新型关键技。术
23. 基于高性G能PP的LT系E统
文本据依3PGP 63列规系定的TLE准[8标，]实现3G了PPL E上T行下路。链链路体具数如表参1所。示
系该采统含用
4个处核理主频为3.、2GHz 支、双持线的程用C商PU作为字数号信理平台的处核心系。载统波频为2率3.GHz， 波带载宽2为 M0zH采用LT，E定的OF规DM制调基。高性能G于P的LPE演T示系。统右侧PC为图端，发间的P中为C端收左，PC侧要完成主号分信功析能
。
在该示演系中统，采用是1发的收的1天，实线的上现峰行速值率4为 3Mb/，并s进行高了视清(H频TV)D的场现时传实输。
们我认为，随通用处理器技术着的不发断展基于，高能性通用理处器的SD系R可以统足满来未无通线信中实时对数字号处信的理要求以无及新技术的应用线。在基此础，本文基于上性高能GPP的LE系T统的未来究研集中将于对MMI、OoMCP新等术的技际实系应用。
3统未来 研究的题课
3.1 态动源资配和分协作式无处理
线窝系蜂中统小区用的数量户及用户的信以增道益是动都变化态。蜂的窝统的系务已业单一的从语业务音转多媒体向数据业。务为支持不了的业务类型同，对用户资的源配分须更为必活灵。站基必须根当据系前统状态和用的户需的求动态地，决定信道分配、据速率数和送功发[9率]而基于。FDMO蜂的小区间是窝扰干限受，不能简单地依的增加靠射功发来提率边高缘用的性户，因能此需，计有效的多设小区联资合分配和源作协式多传输点术来技解决述问题。上
3.2 集式中带基处理池
中集式基处理池是基带于软件无电技线的基站术架的主要构究内容研。该架构，无线网络将基下处理带元(B单BU)远端射和频元单RRU)(分，并离将个B多U集B起中，来形一个集中成的基带式处理池，用于覆不盖同区的域RR信U号的基带处。传理的统RU的R号只信传能到输对其的应BUB中不同，BBU的不并接能其收R他R的U号。信不同BB的U处负理荷均不极衡大地低降基了处带资源理的利率。用此因，中集式带池需基要解的决：提是一个供大量容低时的延换交实现不器同BUB据数的互，以交现实基处带理源的动资使用，进态提高而备利设率，用降电能损低耗。
33 基于实.云时虚拟的基站系统
集式的基中处带池理立建高在能通性用理器处上，通过软无线电件术技现基带实号处理。该信架为构时实性的数字号云信理提供了处演基进础。
定范一围的基于软内件无电的线型基站新过高通宽低带延的网时互络，形联一成巨个的云计算大带基处理池。传统与云的计算不，该虚同拟站所进基行基带处的任务理是时的实，满在足处理时延要求的，动下地态分处配理负荷，并现不实网络下同多标准覆的。盖
4结 语束
目前，l&qdou绿色&rd;uo;q为成们人来越关越的注点，绿焦色能已成为节今世当的界主话题之题一。线无信界通必也要向绿色势的向方不
断演。进站系基统为无线通作系信中统大最的耗能源，必须来当前的对站体系架构进行有基的改进效以，现向绿色通信实演的进。本
所介绍文基于软件无线电技的的新术基型架构站能，有够效降地低站基机的房量，并数能理合利的基带的处用理资，提源基站设高备利的率用。
由软于无件电技线术灵可活展的扩特点，使得基站系统维护在升级时和得更变为活灵方，便从而极大地低维护降和级升成本。我们望，新希的基架构可以为基站系站的统绿色进提供一个方向演，更好地进促无线通向信低更耗更能高能效的绿色方向发展。5
面向色无线通绿的基站体信结构系
英文要摘:hiTs appre eaxmnise green entwrokt chnoleoige ssiug cnooeprtiveac veorage. nEegy roncsmptuoini nirwelsse etwnros pkimraily rerivds erom fabess attoin enwtrkos. Threfoere to, edcresae enrgy coesumptnon ini lien ith gwern eojebctvis,e caerfu pllaningna nd deplomynt ofe bsea staionti nfratrucstreu s niecesary. Rasidos fotarewhas dveloepder pidayl inr ceen yetar, ansdp rvodesia aw of eyovving nleworts ikn a rgee ndiectroi.nT hsipa er intrpdoces auhi gh enegr effiycietn olustoi nfrob se statioan ystsms tehata so lfailitacts greene enwotrk eovutlino.英文关键
字g:rene ocmmuinatioc; sonfwate rrado; cliudoc moutatponi; coopreaitv erdioa 基金项 ：国家目自然科基学金6(902040、611720067、1006027)1
着无随线通信技的术断不演进新，的通信制的式不断出和现升级及以动移通宽带信化不断的展发无线，信网通面临来越大越能的挑战。耗了为满足不增断长无的宽带线业务及空中量流求，移需动通信营运不断商加增空中接带口和基站宽数的。量随而之，来无线接入的能网源消问耗题变日得益严。重今如中国3，G络网设正施规模建设，大2G络网将仍长期在存继并增续，长伴随而来是的续不断持网络的能源消耗据。统计无，通线系统中信，80约%能的来自基站耗系统。络网模规的快速膨带来胀基了耗站的能快速上，升增年为30%长～40%[1。]
因此，提倡在绿通色、建设信集型社会约今天，有的要必提出种一的新站基体架系，构满足不断在发的展线无通信业的基务础上，高基站提备设能的，降低基效的建设和维站护本，成现无实通线能耗信的小化。最
绿色无线1通信新的基型站架构
11 .于高性能基用处通器的软件理线无技术电
软无件电线SD()技术R目是前新的最也是展较快发无的通线技信术一之S。DR诞生于9921年，由oJe iMtoal式正出提[]2SD。R术采技了开用的模放块结化，基构处理带功能可通以过同的不件模块软来实。现件可软以随着件器技术的和展发断更新不或展扩当。前软件，无电主线通要过现场可编门程列(FPGA阵、)字数信处理号器DS(P)、通处用理器GP()P现实与传统。的于FP基A以及DGS的SDP相R，比于基性能高GP的SDRP统系可降低通以信系统发开调试和复的度，具杂有好更的灵性活可和展性。基于扩性能GP高的PSDR统系能极大地省系统节的硬件本和成力成本人[3]在。倡绿色导节能今天的，于高性能基PP的GDSR术将技无线通在中信占越来越据要的地重。
1位. 2于基软件线电无新型的站架基构基于
性能GPP的高DR技S的术展发为，站基的色绿进演提了供条有一途径。针效无线系对大发统展带来的耗能挑战我们，认为降，能低的最耗效有直最的方接式是低降站机房基数的量面积和。
基于高能GPP性S的R技术D的发使展得种这方成为式能。可图
1所为示基高性于能通用处理器的新基站型构。在架线无通信系统的绿演进色程中，为过更好地实现站处理资基的源共，并提高基享站系的集成统，度降基低站占的面地，我积们整个将线通信网络的接入网无系统基站与子统分系离来。开盖覆一区定的域部基全站备集设中来起，形一成统一个基的处理带。池样这不减仅了小站基的数和量地占积，节约面设成建本，方也便动了态灵活地进基行站理资源的调度。此处外远，无线端射单频(元RRU和天)线形一个成高容广量盖的分布式覆线无接入网络。RUR巧灵便，轻于安便和维护装可，大范围高密度以地使用能有效地降低接，网成本入
。
种基这站架构由群小区架转构而化来。群在区架小中构，理位地置相的多邻个小，针区一个对移动端采用终一同套信通源资例如(率频、时或隙码道进行通信，)而对其针他移终动分别采端用不套同的通资源信行进信。采取通种这信通式方多的小个区成一构个群小[4]区。该动移网组略策破了传统蜂突组窝结构，实网了小现域覆区向大盖域区覆盖的跃飞将。基集站起中来可，更好以地行进理处源的分配和共资。享带的处基全理部通过可编程件来实现，软从大而提高大了站系基的统灵性活和扩展可性。
2基于软无件电线架构基的带处单理元
2. 1新基型站架的构势优
1()成本
与基低于FPG、ADSP基的基站带实方案相比现基，于软无线电件基带的理单元在成本处上有十具显著的优分势例。，如实100现M /b数据s吞吐量，若用IT司4核公的TS32M06C447片芯，需约20要片所，成需约在5本人万币民而；用一片6核CP若实现，成本约为人民币7U000元 此外，通用。理器是处软化件度程最高处理的方。高式性能PGPS-R平D通台过C编汇代码实现。软件来一统的代书码写规范标及准库函数的口使得接码代可以不在平同之台进间行植移，而从非方常推便广应和[用]5。(
2)能低
耗图2所示通用处为器近7年理在来处理力以能及功耗面的方术技展[进]。可看出6进行每01次浮亿点算运GFL(P)GOP所消耗P的率功在不的降断，而GPP低处理的性(能每秒所进行1的亿0浮次运算点数GFOLS)P在却不断的升。提PGP来越越突显出功低耗性能的优势。高
()设备3利率高用
集式中基的带理单元处一个显著特点处理资源可灵是分配，活得使络能网根不据区同或域段时不的均衡负荷潮(汐效应来分配基带处)资源，理从可而更以有地效利用基处带资理源提，高站设基的备用利。率
4()新术技应速用度加快
GP的开P发环(如W境inowsdLi/ux)n为成更通熟用成。熟操作的统系可以提供活的线程灵提取核、
间通信存和储器理管加之，观直熟的开悉和发试调境，环得使统系设计更时灵活，能大为大减少开发和试的调作工量节省，力成本，人缩开发短周期因此。对，于飞速展发的线通信无新术技，多入多出如系统-交正频分用复(MIO-MODM)、F认无知电等线，以可较短在时间的内用应并署到部统系，中速加其业产化的进。程
.2 新型基2架站构面对的战
挑基软于无线电架件的构基带理处单元在有一具系优列点的时同，也在存多应许用方面挑战的和题难。
1()基于GP的P时实数信字号理处实的现
通用处理曾被认为仅器能足低速满值数运算过程及制控等据数处理然而。随，通着处用理技器术的速快发，展PG在处P能力和时延等理方能面得良好获的表现基于G。PP数的信号处理字优增益。化LTE在的带算法实基现[7]中经，码优化代后的系吞吐统量有了显明增的益，像但urTbo道译码信(LoMAgP法)等算复杂较高度算的法现实的理增益仍处是很理不。想随无线着技术新不断的用，应实其的现杂度也越来越复，高因此，用G利PP术技行高进的效字数号处信理是仍该站架构基实的现关键。
(2高速)口及传接输技的实现术
协处作技理是实现更术高谱频效的关键。为了率支协作式多持点理处术技，户数据用上和行/行信下信息道需都要在个基多站之间享。共基站之的接间口必支持高须带宽时延的传输低及以证保时的协作处理实目前，。站间采基X用接口2的处理时在延2 0sm右，如此大的左共享息传信输延会影响时合联理的增益，并处带来大的处理开销较。此，基因软于无件电架线的构基站元必单须保在时延证开销和的情况设下计更有效为信的共息享案方以满足，实时协作处的理求需。(3)
多准标可、展扩公共的法库的开发算
当T前D-CSMDA、DCM2A00、0SM、WGDCAMLTE、多种等通信式制存共，世界且上大多数主流运的营商都同拥有时多个网。络频多、多制段网式络并的运营行致使设、机房备配及设套施难共享以，不严仅重费基浪设施资源，础也网给络化和优护带维很来困大难，网络营成运和能源消本更耗是高不居。因此下网络，营商需要寻找有效运的途径来制整控拥有体本成(TC)O降低和能，以耗现多标准实络网的色绿营。运多模基成站为低网降络设建和维成护本最效最直接有方式。的在基于高能性PP的新G型基系统站，中需针要对同的不通信议设计协不同的算库，法并能持不支同标准的间灵切换，支活诸如GS持M/T-DCSDMA/TEL通等协信以及M议U-IMM、OoCP等M新型关键技。术
23. 基于高性G能PP的LT系E统
文本据依3PGP 63列规系定的TLE准[8标，]实现3G了PPL E上T行下路。链链路体具数如表参1所。示
系该采统含用
4个处核理主频为3.、2GHz 支、双持线的程用C商PU作为字数号信理平台的处核心系。载统波频为2率3.GHz， 波带载宽2为 M0zH采用LT，E定的OF规DM制调基。高性能G于P的LPE演T示系。统右侧PC为图端，发间的P中为C端收左，PC侧要完成主号分信功析能
。
在该示演系中统，采用是1发的收的1天，实线的上现峰行速值率4为 3Mb/，并s进行高了视清(H频TV)D的场现时传实输。
们我认为，随通用处理器技术着的不发断展基于，高能性通用理处器的SD系R可以统足满来未无通线信中实时对数字号处信的理要求以无及新技术的应用线。在基此础，本文基于上性高能GPP的LE系T统的未来究研集中将于对MMI、OoMCP新等术的技际实系应用。
3统未来 研究的题课
3.1 态动源资配和分协作式无处理
线窝系蜂中统小区用的数量户及用户的信以增道益是动都变化态。蜂的窝统的系务已业单一的从语业务音转多媒体向数据业。务为支持不了的业务类型同，对用户资的源配分须更为必活灵。站基必须根当据系前统状态和用的户需的求动态地，决定信道分配、据速率数和送功发[9率]而基于。FDMO蜂的小区间是窝扰干限受，不能简单地依的增加靠射功发来提率边高缘用的性户，因能此需，计有效的多设小区联资合分配和源作协式多传输点术来技解决述问题。上
3.2 集式中带基处理池
中集式基处理池是基带于软件无电技线的基站术架的主要构究内容研。该架构，无线网络将基下处理带元(B单BU)远端射和频元单RRU)(分，并离将个B多U集B起中，来形一个集中成的基带式处理池，用于覆不盖同区的域RR信U号的基带处。传理的统RU的R号只信传能到输对其的应BUB中不同，BBU的不并接能其收R他R的U号。信不同BB的U处负理荷均不极衡大地低降基了处带资源理的利率。用此因，中集式带池需基要解的决：提是一个供大量容低时的延换交实现不器同BUB据数的互，以交现实基处带理源的动资使用，进态提高而备利设率，用降电能损低耗。
33 基于实.云时虚拟的基站系统
集式的基中处带池理立建高在能通性用理器处上，通过软无线电件术技现基带实号处理。该信架为构时实性的数字号云信理提供了处演基进础。
定范一围的基于软内件无电的线型基站新过高通宽低带延的网时互络，形联一成巨个的云计算大带基处理池。传统与云的计算不，该虚同拟站所进基行基带处的任务理是时的实，满在足处理时延要求的，动下地态分处配理负荷，并现不实网络下同多标准覆的。盖
4结 语束
目前，l&qdou绿色&rd;uo;q为成们人来越关越的注点，绿焦色能已成为节今世当的界主话题之题一。线无信界通必也要向绿色势的向方不
断演。进站系基统为无线通作系信中统大最的耗能源，必须来当前的对站体系架构进行有基的改进效以，现向绿色通信实演的进。本
所介绍文基于软件无线电技的的新术基型架构站能，有够效降地低站基机的房量，并数能理合利的基带的处用理资，提源基站设高备利的率用。
由软于无件电技线术灵可活展的扩特点，使得基站系统维护在升级时和得更变为活灵方，便从而极大地低维护降和级升成本。我们望，新希的基架构可以为基站系站的统绿色进提供一个方向演，更好地进促无线通向信低更耗更能高能效的绿色方向发展。5