一種碼分多址系統中的容量控制方法
2023-06-02 00:33:26 2
專利名稱：一種碼分多址系統中的容量控制方法
技術領域：
本發明涉及碼分多址(CDMA，Code Divided Multi-Access)系統的容量與覆蓋管理技術，特別是指一種碼分多址系統中的容量控制方法。
背景技術：
在CDMA特別是寬帶碼分多址(WCDMA，Wideband Code DividedMulti-Access)系統中，容量與覆蓋是網絡質量中很關鍵的參數，在進行網絡規劃時，這兩個參數是互相影響的。在實際的系統運營中，是通過準入和擁塞控制來使容量與覆蓋達到設計目標。
準入控制分為上行準入控制和下行準入控制，實際系統中上下行準入控制獨立完成，本文中主要涉及上行準入控制，因而為了方便，以下將上行準入控制簡稱為準入控制。準入控制的方法通常以負載預測為基礎，其基本思想是根據系統當前的負載情況以及當前的呼叫接入請求，預測在準入該呼叫請求後，將給系統帶來的負載變化情況，判斷系統能否在這一新的負載情況下正常運行，如果改變後的負載沒有超過系統正常運行的限制，則該接入請求被許可；反之，該接入請求被拒絕。
目前小區上行的準入控制主要有兩種方法第一種方法是基於負載因子的準入控制。
該方法是在收到新的用戶業務接入請求時，首先根據接收端測量得到的接收帶內總功率(RTWP，Received Total Wideband Power)計算得到當前系統的負載因子ηUL，如公式(1)UL=Noiserise-1Noiserise---(1)]]>
其中，噪音上升(NR，Noiserise)為Noiserise=RTWPNo,]]>No是接收機系統的熱噪音。
然後，根據單用戶的負載因子定義公式(2)，預測接入該新增業務將帶來的負載因子增量Δη。
=11+W(Eb/No)jRjvj---(2)]]>其中，(Eb/No)j是當前新增用戶j業務解調需要的信噪比，Rj是新增用戶j業務的信息速率，vj是新增用戶j業務的激活因子。W是WCDMA基帶碼片速率，如取3.84Mbps。
從而得到假設新用戶j準入後，預測得到的負載因子ηUL′，如公式(3)ηUL′＝ηUL+Δη(3)其中，ηUL是該新增用戶j業務接入以前WCDMA的上行負載，並將該結果ηUL′與系統的上行負載因子門限相比較，如果沒有超過門限，則該接入請求被許可；反之，該接入請求被拒絕。
第二種方法是基於總業務歸一化因子的準入控制。
由於在實際系統中，會出現測量值不可用的情況，此時第一種基於測量的準入方案將不再可用，因此需要採用第二種方案。
首先，本方案中定義了業務歸一化因子κ，歸一化因子的意義是當前業務相當於多少標準業務，在下文中也將歸一化因子稱為等效用戶數。選擇一種特定的業務，如12.2k語音業務作為標準業務，定義其Ec/No。為參考(Ec/No)ref，假設某新增業務為(Ec/No)j，則定義該業務所對應的用戶j的歸一化因子為=(Ec/No)j(Ec/No)ref---(4)]]>另外，總業務歸一化因子是指小區中所有業務的歸一化因子之和。在有業務請求時，計算小區內所有專用信道用戶的業務歸一化因子，再加上請求準入用戶的業務歸一化因子，得到假設準入後的總業務歸一化因子，將該總業務歸一化因子與預先設定的門限比較，如果沒有超過門限，則該接入請求被許可；反之，該接入請求被拒絕。總業務歸一化因子的判決也是上下行分別判決。
準入控制是系統穩定的一個重要保障，但是當小區負載很重時，終端用戶設備(UE，User Equipment)移動、數據業務速率變化等帶來的小區負載波動也會很大，此時可能會出現功率控制無法跟上用戶業務實際需要功率的變化，或大量用戶業務在同一時段達到最大發射功率，使業務質量無法保證等現象，這些現象被稱為擁塞。因此，為了保證系統的穩定以及滿足用戶對服務質量(QoS，Quality of Service)的要求，需要對系統的擁塞狀況進行控制。
擁塞控制要求當擁塞發生時，應及時降低承載業務的速率或者中斷某些用戶的業務，從而及時降低負載；當擁塞解除後，再恢復承載的業務速率。因此需要實時對小區系統中的噪音上升進行監控，如果噪音負載超過門限，則需採取如降低用戶業務服務等級或中斷某個用戶的業務等相應的處理，以降低小區系統內的幹擾噪音。現有技術WCDMA系統中上行鏈路噪音負載門限，即噪音上升目標值NRTarget根據公式(5)計算NRTarget=10lg(11-0)+NRMargin---(5)]]>其中，η0是系統網絡規劃時設定的負載，NRMargin是根據噪音上升分布和用戶業務接入的阻塞概率而設定的一個噪音上升的餘量。
由於現有的這些技術都是在只考慮系統頻譜比較乾淨的情況下對系統的控制方法，而實際系統中會存在一些幹擾，而且這些幹擾會在一定時間內無法清除，這樣在進行準入控制時，由於不考慮擁塞的情況，容易導致系統覆蓋發生劇烈變化，使整個網絡的性能降低。
特別地，在城域環境中，容量是關鍵因素，如果只基於噪音上升進行準入控制或者擁塞控制，在幹擾環境中則將造成新業務無法接入，或進行中的業務被中斷，導致系統的容量急劇下降，甚至不可用。
發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種碼分多址系統中的容量控制方法，在存在無法清除的幹擾情況下，能夠有效地控制系統容量，避免系統覆蓋的劇烈變化。本發明的進一步目的是克服環境幹擾導致的容量損失。
本發明提供的一種碼分多址系統的容量控制方法，包括a)判斷是否有業務請求接入，如果有，則進入步驟b)，否則，進入步驟d)；b)預測接入當前請求業務後的話音等效負載；c)判斷預測的話音等效負載是否超過系統負載門限，如果是，則進入步驟f)，否則，進入步驟d)；d)計算系統的總噪音負載；e)判斷得到的總噪音負載是否超過噪音負載門限值，如果是，則進入步驟f)，否則，進入步驟g)；f)進行相應的降噪處理，返回步驟a)；g)判斷當前是否有業務請求接入，如果是，則允許該業務接入，返回步驟a)，否則，返回步驟a)。
該方法所述步驟b)具體為採取基於業務歸一化因子的方法預測接入當前請求業務後的系統等效用戶數；步驟c)所述系統負載門限為預先設定的系統準入用戶數門限。
該方法如果當前沒有業務請求接入，則所述步驟d)具體包括d1)測量系統當前的接收帶內總功率；d2)根據得到的系統當前接收帶內總功率計算系統當前的負載因子；d3)將得到的系統當前的負載因子作為預測的系統噪音等效負載值；如果當前有業務請求接入，則步驟d)具體包括d1』)預測接入當前請求業務所帶來的噪音負載增量；d2』)測量系統當前的接收帶內總功率；
d3』)根據得到的系統當前的接收帶內總功率計算系統當前的負載因子；d4』)將步驟d1』)得到的接入當前請求業務所帶來的噪音負載增量與步驟d3』)得到的系統當前負載因子的和作為預測的系統噪音等效負載值。
該方法所述噪音負載門限值為NRTarget=10lg(11-0)+NRMargin+NRMargin_interference,]]>其中η0為系統網絡規劃時設定的負載，NRMargin為噪音上升的餘量，NRMargin_interference為幹擾餘量。
該方法所述幹擾餘量為NRMargin_interference＝(-1)×α×10×lg(1-CLost)，其中α為路徑損耗因子，CLost為系統可容忍的覆蓋損失比例。
該方法所述幹擾餘量為0.9dB或1.8dB。
該方法所述幹擾餘量為基於實際測量進行確定。
該方法所述幹擾餘量的確定過程具體為在設定的時間內周期地測量系統噪音負載，對得到的系統噪音負載取均值或濾波處理後作為幹擾餘量。
該方法步驟f)所述進行相應的降噪處理具體包括判斷當前是否有業務請求接入，如果是，則降低當前請求業務的服務質量，或禁止該業務接入；否則，降低系統當前服務的優先級最低的業務服務等級，或中斷一個優先權最低的業務。
從上述方案可以看出，本發明提供的一種碼分多址系統中的容量控制方法，通過將準入控制與擁塞控制結合，綜合考慮準入和擁塞對系統的影響，避免了存在幹擾的情況下，系統覆蓋的劇烈變化，又通過付出很少的覆蓋代價，增加系統的噪音負載門限，避免了環境幹擾導致容量損失。從而使系統的容量與覆蓋更加穩定。另外，本發明方案還可以避免兩個系統共存時，為避免幹擾而需要在(PHS，Personal Handy-phone System)端進行的大規模網絡改造。
圖1為本發明較佳實施例的容量控制流程示意圖；
圖2為本發明較佳實施例的擁塞控制噪音負載門限示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖及具體實施例對本發明再作進一步詳細的說明。
本發明的容量控制方法的準入控制過程包括兩個控制原則首先，在每個用戶請求業務接入時，根據接入的用戶業務類型，計算等效的話音信道數，並判斷等效話音信道數是否超過門限，如果超過門限，則拒絕該業務類型的接入。其次，當用戶業務的等效話音信道數沒有超過門限的時候，再判斷該用戶業務接入後帶來的噪音上升值，如果等效的噪音上升超過該門限，也要中斷該業務類型的接入。另外，系統還實時根據噪音負載情況進行擁塞控制。
本發明較佳實施例中上行準入採用話音等效信道數，即歸一化因子的方式進行控制，各小區的系統根據不同的負載情況，並考慮受幹擾情況下的噪音上升設定各自的擁塞控制門限。具體控制過程，參見圖1所示流程圖。
步驟101，系統實時監測是否有用戶請求接入，如果有，則進入步驟102；否則，進入步驟105。
步驟102，判定請求接入用戶的業務類型，根據基於歸一化因子的準入控制算法預測接入當前用戶後的系統所承載的等效話音用戶數的值。
即根據公式(4)計算當前用戶j的業務歸一化因子=(Ec/No)j(Ec/No)ref,]]>再將該結果加上當前系統內所有專用信道用戶的業務歸一化因子，得到預測的總業務歸一化因子作為預測的等效用戶數。
步驟103，判斷該預測的等效話音用戶數是否超過準入用戶數門限，如果沒有超過該門限，則進入步驟104；否則，進入步驟108。
步驟104，預測接入當前用戶所帶來的噪音負載增量。
可根據公式(2)=11+W(Eb/No)jRjvj]]>計算，Δη的值即為接入當前用戶所帶來的噪音負載增量。
步驟105，測量系統當前的接收帶內總功率RTWP。
步驟106，計算系統當前的總噪音等效負載ηUL′。
即根據公式(1)以及測量的系統當前的接收帶內總功率RTWP，首先計算當前系統噪音上升Noiserise=RTWPNo;]]>由Noiserise得到系統當前的負載因子UL=Noiserise-1Noiserise---(1)]]>；預測的系統總的噪音等效負載ηUL′就是ηUL′＝ηUL+Δη(3)。
這裡，如果當前沒有用戶請求接入，則上式(3)中設定Δη的值等於0。
步驟107，判斷當前的系統總的噪音等效負載ηUL′是否超過預先設定的噪音負載門限值，如果是，則進入步驟108，否則，進入步驟109。
其中，噪音負載門限在清頻比較乾淨的情況下，可直接根據用戶接入帶來的噪音上升均值，再加上根據一定中斷概率設定的餘量作為噪音負載門限進行擁塞控制。但是在有幹擾或者清頻不十分乾淨的情況下，幹擾的引入會導致噪音上升的分布改變，如果還採用目前的方法，會導致用戶的中斷概率很高，所以需要在幹擾環境下設定一個幹擾餘量。
參見圖2所示，圖2中橫軸表示負載，縱軸表示噪音上升。從圖2中可以看出，WCDMA系統上行的噪音上升曲線是與負載有一定關係的。沒有負載時，系統的噪音上升就是系統底噪，沒有幹擾的情況下，系統對應一定的目標負載可以找到某一個噪音上升值，但是在有幹擾的情況下，需要將該值修正，提高一定的門限。
本發明中噪音負載門限，即噪音上升目標值NRTarget′如公式6所示NRTarget=10lg(11-0)+NRMargin+NRMargin_interference---(6)]]>其中，NRMargin_interference為本發明設定的幹擾餘量，其值如公式(7)所示NRMargin_interference＝(-1)×α×10×lg(1-CLost) (7)其中，α是網絡規劃時設定的路徑損耗因子，CLost是網絡規劃設定的系統可容忍的覆蓋損失比例。
由於幹擾餘量的設定會導致系統覆蓋的減少，因此，本發明中以少量的覆蓋損失為代價換取系統的容量，這裡覆蓋的減少量是根據覆蓋損失率確定的。根據公式(6)的計算，並考慮宏蜂窩系統的情況，較佳的設定5％的覆蓋半徑損失對應噪音幹擾餘量NRTarget′為0.9dB，10％的覆蓋半徑損失對應噪音幹擾餘量NRTarget′為1.8dB。
步驟108，根據不同的情況以及系統設定進行相應的降噪處理。比如通過判斷，如果是用戶請求接入，則降低請求接入用戶的服務質量，或禁止該用戶接入；如果當前沒有用戶請求接入，則降低當前服務的優先級最低的用戶服務等級，或中斷一個優先權最低的用戶，返回步驟101。
步驟109、110，判斷當前是否是用戶接入，如果是，則允許該用戶接入，返回步驟101；否則，直接返回步驟101。
在上面實施例的步驟107中確定幹擾餘量的方式是基於固定的覆蓋損失為基礎的。另外，還可採取基於實際測量的確定幹擾餘量的方式，即根據實際系統的測量值來估計幹擾餘量，在實際系統中，首先確定一個測量總時間，在這段時間內周期地測量系統的噪音負載，得到若干個值，然後對這些值取一個均值或者進行濾波，作為幹擾餘量。這種方式的好處是幹擾餘量與實際系統相關，但工程量比較大。
本發明方案除WCDMA外，同樣也可適用於CDMA2000等其它CDMA蜂窩通信系統。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種碼分多址系統中的容量控制方法，其特徵在於，包括a)判斷是否有業務請求接入，如果有，則進入步驟b)，否則，進入步驟d)；b)預測接入當前請求業務後的話音等效負載；c)判斷預測的話音等效負載是否超過系統負載門限，如果是，則進入步驟f)，否則，進入步驟d)；d)計算系統的總噪音負載；e)判斷得到的總噪音負載是否超過噪音負載門限值，如果是，則進入步驟f)，否則，進入步驟g)；f)進行相應的降噪處理，返回步驟a)；g)判斷當前是否有業務請求接入，如果是，則允許該業務接入，返回步驟a)，否則，返回步驟a)。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟b)具體為採取基於業務歸一化因子的方法預測接入當前請求業務後的系統等效用戶數；步驟c)所述系統負載門限為預先設定的系統準入用戶數門限。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，如果當前沒有業務請求接入，則所述步驟d)具體包括d1)測量系統當前的接收帶內總功率；d2)根據得到的系統當前接收帶內總功率計算系統當前的負載因子；d3)將得到的系統當前的負載因子作為預測的系統噪音等效負載值；
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，如果當前有業務請求接入，則步驟d)具體包括d1』)預測接入當前請求業務所帶來的噪音負載增量；d2』)測量系統當前的接收帶內總功率；d3』)根據得到的系統當前的接收帶內總功率計算系統當前的負載因子；d4』)將步驟d1』)得到的接入當前請求業務所帶來的噪音負載增量與步驟d3』)得到的系統當前負載因子的和作為預測的系統噪音等效負載值。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述噪音負載門限值為NRTarget=10lg(11-0)+NRMargin+NRMargm_interference,]]>其中η0為系統網絡規劃時設定的負載，NRMargin為噪音上升的餘量，NRMargin_interference為幹擾餘量。
6.根據權利要求5的方法，其特徵在於，所述幹擾餘量為NRMargin_interference＝(-1)×α×10×lg(1-CLost)，其中α為路徑損耗因子，CLost為系統可容忍的覆蓋損失比例。
7.根據權利要求5述的方法，其特徵在於，所述幹擾餘量為0.9dB或1.8dB。
8.根據權利要求5的方法，其特徵在於，所述幹擾餘量為基於實際測量進行確定。
9.根據權利要求8的方法，其特徵在於，所述幹擾餘量的確定過程具體為在設定的時間內周期地測量系統噪音負載，對得到的系統噪音負載取均值或濾波處理後作為幹擾餘量。
10.根據權利要求1的方法，其特徵在於，步驟f)所述進行相應的降噪處理具體包括判斷當前是否有業務請求接入，如果是，則降低當前請求業務的服務質量，或禁止該業務接入；否則，降低系統當前服務的優先級最低的業務服務等級，或中斷一個優先權最低的業務。
全文摘要
本發明公開了一種碼分多址系統中的容量控制方法，包括a)判斷是否有業務請求接入，如果有，進入步驟b)，否則，進入d)；b)預測接入當前請求業務後的系統負載；c)判斷預測的系統負載是否超過系統負載門限，如果是，進入f)，否則，進入d)；d)計算系統的總噪音等效負載；e)判斷得到的總噪音等效負載是否超過噪音負載門限值，如果是，進入步驟f)，否則，進入g)；f)進行相應的降噪處理，返回a)；g)判斷當前是否有業務請求接入，如果是，允許該業務接入，返回a)，否則，返回a)。本發明使碼分多址系統在存在無法清除的幹擾情況下，也能夠有效地控制系統容量，避免系統覆蓋的劇烈變化，並可進一步克服環境幹擾導致的容量損失。
文檔編號H04J13/02GK1684400SQ200410033819
公開日2005年10月19日 申請日期2004年4月14日 優先權日2004年4月14日
發明者尹東輝, 顧良 申請人:華為技術有限公司