通過控制功率來控制負載的設備及方法

2023-05-25 08:50:41 2

專利名稱：通過控制功率來控制負載的設備及方法
技術領域：
本發明涉及無線通信網絡。
背景技術：
無線通信網絡包括與移動站相連的基站。可根據移動站的請求調節基站以與所述移動站建立通信。所述通信可使用戶間進行語音或數字數據的交換。
所述通信可由「下行鏈路」實現，此時，通信從基站到移動站方向建立。「下行鏈路」或「下行」即指這種情況基站朝移動站方向建立或維持一通信。
在無線通信網絡中，基站向移動站提供服務。移動站請求給定服務，所述服務由在一定條件下(如速率或時間)的待傳輸數據構成。「激活的」移動站即指接收這類服務的移動站。
移動站可請求兩類服務，即預定速率的實時服務與彈性速率的延時服務。
無線通信網絡的良好運行在於負載控制。負載控制可管理移動站接入一給定基站(通常稱為「接入控制」)，及管理給定基站的負載(通常稱為「擁塞管理」)，以保證服務質量(QoS)。更確切地講，接入控制對基站來說可確定基站是否為新移動站提供服務，而擁塞控制可控制由基站服務的所有移動站(即所謂「激活的」移動站)感生的負載。
M.Persson J.Knutsson，P.Butovitsch與R.D.Yates在文件「Downlink admission control strategies for cdma systems in amanhattan environment，汽車技術大會，21453-1457，1998」中描述了所謂「直接負載控制」方案。
在「直接負載控制」方案中，負載控制在於比較計算出的給定基站的負載指標和所謂負載閾值的一閾值。根據所述實施方式，如果為所述電話提供服務並不會使負載指標超過負載閾值，則接入控制允許新移動站接入基站。在下行鏈路通信網絡中，所述負載指標一般取決於基站隨時間而波動的傳輸頻率。因此，必須選擇負載閾值具有一很大的安全餘量。另外，可大約估計新移動站所帶來的附加負載。最後，在所述直接負載控制式實施方式中，可能發生通信中斷，甚至在新移動站接入後立刻，可能比必須更多地拒絕移動站接入基站。
Zvi Rosberg Michael Andersin及Jens Zander的文件「Soft andsafe admission control in cellular networks，IEEE Transaction onNetworking，5(2)414-418，1997年4月」，及N.Bambos，S.C.Chen與G.J.Pottie的文件「Channel access algorithms with active linkprotection for wireless communication networks with power control，IEEE/ACM Transactions in Networking，8(5)583-596，2000年10月」中描述了所謂「測試型負載控制」實施方式。
在「測試型負載控制」實施方式中，接入控制可暫時控制新用戶接入基站，直至作出決定。測試型負載控制的優點在於，可確保不會發生任何中斷，至少在作出決定時，但其缺點在於時間太長，所以實際很少被採用。
法國專利申請N°0302017提出了一種負載控制方法及裝置，即把算出的給定基站的負載指標與所謂負載閾值的閾值進行比較，如在直接負載控制實施方式中那樣。
在專利申請N°0302017中，負載指標只取決於用戶與天線之間的衰減及信號與噪聲和幹擾比閾值(SINR)。因此，它們不取決於傳輸頻率。但所述專利申請中的方法及裝置中，實施負載控制時並未考慮功率的限制。一般來說，給定標準會規定這類功率限制，所述標準會確定基站允許發射的最大功率。

發明內容
本發明的方法在於改善技術狀況。
為此，本發明提出一無線通信網絡的控制方法，所述通信網絡由通過下行鏈路與移動站通信的基站構成。有利地是，對屬於一服務站的某部移動站來說，網絡包括i)考慮移動站與各相鄰基站之間的衰減及各相鄰基點的總發射功率極限，計算第一基本量值，及ii)第一基本量值與考慮移動站對其基站的需求和移動站與其基站之間的衰減的第二基本量值相乘。
根據本發明的一特徵，對由所述服務站服務的預定移動站組而言，所述方法還包括a)將步驟i)、ii)應用於移動站組中各移動站，提供基本乘積，b)將步驟a)中得到的基本乘積求和，及c)將步驟b)中得到的和與和服務站的總發射功率極限相關的負載閾值進行比較。
對於給定相鄰站，步驟i)包括i01)用移動站相對於相鄰站的衰減去除所述相鄰站的總發射功率極限，及i02)將步驟i01)中得出的值乘以服務站與所述相鄰站之間的正交係數。
步驟i)包括i0)將步驟i01)與i02)應用於各相鄰站，i1)對步驟i0)中得到的值求和，i2)將外部噪聲(N)加入步驟i1)中得出的值，提供所述給定移動站的所述第一基本量值。
根據本發明的另一特徵，步驟c)包括計算服務天線的總發射功率極限與公用信道功率之差，提供所述負載閾值。
步驟c)尤其可應用到步驟b)求和得出的值上。
如果步驟c)的比較結果表明和大於負載閾值，則控制方法包括d)減少預定移動站組中的電話數量，e)對步驟d)中得到的數量減少的移動站組重複步驟a)至c)。
在一特別實施方式中，移動站有固定信息流量請求，而b)步驟中對基本乘積求和是按所選順序逐步進行的，並且對於給定初始值包括b1)將與預定電話組中給定電話相關的一基本乘積加入所述初始值上，提供一當前和，b2)再對當前和重複步驟c)。
如果步驟b2)的比較結果表明當前和小於或等於負載閾值，步驟b)則還包括根據所選順序，利用等於上一步驟b1)得到的當前和的一初始值對下一基本乘積重複步驟b1)和b2)。
如果步驟b2)的比較結果表明當前和大於負載閾值，b)步驟則還包括中斷求和，並根據所選順序，禁止與加入的上一基本乘積相關的移動站及其與隨後的基本乘積相關的移動站接入服務站。
根據所述實施例，基本乘積求和可根據基本乘積的升序進行。
基本乘積求和還可根據基本乘積的隨機順序來實施。
作為變型，基本乘積求和還可根據相關移動站之間的預定優先權，按所選順序實施。
根據所述實施方式的一特徵，步驟b1)的首次迭代時初始值為零。
根據另一實施方式，移動站有固定信息流量請求，其特徵還在於，控制方法還包括控制「候選」移動站接入服務站。
此時，預定移動站組還包括一「候選」移動站。
作為變型，步驟b)可包括存儲求和得到的值。
因而，接入控制包括j1)對所述候選移動站重複i)和ii)步驟，得到與候選移動站相關的基本乘積，j2)把所述基本乘積加入已存儲的和中，及j3)對步驟j2)中求得的和重複步驟c)。
若步驟c)中的比較結果表明和小於或等於負載閾值，則接入控制包括允許候選移動站接入服務站。
若步驟c)中的比較表明和大於所述負載閾值時，接入控制則包括禁止候選移動站接入服務站。
根據本發明的另一附帶特徵，ii)步驟包括根據信號與噪聲幹擾比閾值及服務站各信道之間的正交係數，計算一數值，所述數值表示移動站相對於其基站的需求。
i)步驟因而包括把表示移動站相對於其基站需求的數值乘以移動站及其站之間的衰減，得到第二基本量值。
信號與噪聲的幹擾比閾值可根據分配給移動站的位速率計算而得。
根據本發明的另一實施方式，移動站有一可變信息流量請求，i)步驟預先包括i』01)根據位速率的初始值，計算信號與噪聲幹擾比的閾值，i』02)根據i』01)步驟中算出的信號與噪聲幹擾比閾值，計算表示移動站請求的數值，該方法還包括如果c)步驟比較結果表明和大於負載閾值，則改變位速率初始值，利用新位速率初始值重複a)至c)步驟。
本發明還提出一種用於無線通信網絡的控制設備，所述網絡包括通過下行鏈路與移動站通信的基站，所述網絡包括一基本負載計算器，用於計算一給定移動站在一服務站上感生的負載，其特徵在於，所述基本負載計算器包括——第一函數，用於在考慮移動站與各相鄰站之間的衰減及各相鄰站的總發射功率極限情況下計算第一基本量值，——第二函數，用於在考慮移動站相對於其站的需求及移動站與各相鄰站之間的衰減情況下計算第二基本量值，基本負載計算器適於計算第一、二基本量值之積，提供代表移動站所感生的負載的一基本乘積。
根據本發明的一特徵，所述設備適於對於與給定服務站有關的一預定移動站組計算各基本乘積。
所述設備配合基本負載計算器，還具有求和功能，所述求和功能用於將基本負載計算器計算出的基本乘積求和，提供與服務站有關的一負載指標。
所述設備還包括可配合求和功能的一比較器，所述比較器可把求和功能算出的服務站的負載指標與代表服務站總功率極限的一負載閾值進行比較。
閾值計算器可計算服務站的總發射功率極限與服務站公用信道的功率之差，得到所述負載閾值。
第一函數可用移動站相對於相鄰基站的衰減去除所述相鄰站的總發射功率極限，再用服務站與相鄰站之間的正交係數乘以相除得到的值，從而計算出一中間量值。
因此，第一函數可計算各相鄰站的中間量值，再對所得中間量值求和，最後把外部噪聲加在求和所得值中，從而得到所述移動站的第一基本量值。
另外，所述裝置還有一減小負載功能，如果比較器指示負載指標大於負載閾值，則所述功能可減少預定移動站組中的電話數量。
根據本發明的一實施方式，移動站有一固定信息流量請求，所述設備還包括一接入控制器，以根據比較器提供的結果，控制候選移動站接入服務站。
因而，預定移動站組包括「候選」移動站。
如果比較器提供的結果表明負載指標大於負載閾值，接入控制器則禁止候選移動站接入服務站。
根據本發明的另一特徵，第二函數可根據信號與噪聲幹擾比閾值及服務站信道之間的正交係數，計算代表移動站相對於其服務站需求的一數值。
第二函數可把代表移動站相對於其服務站請求的一數值乘以移動站與其站之間的衰減，得到第二基本量值。
可根據分配給移動站的位速率，計算出信號與噪聲幹擾比閾值。
根據本發明的另一實施方式，移動站有可變信息流量請求，所述設備包括一負載調節器，如果比較器提供的結果表明負載指標小於或等於負載閾值，所述調節器可調整分配給移動站的位速率。


後文將參照附圖，更詳細描述根據本發明的其它特徵和優點。附圖中——圖1a、1b示出了一無線通信網絡的小區，——圖1c示出了一無線通信網絡，——圖1d示出了功率控制的可行性，——圖2a至2c為根據本發明的負載控制裝置的功能結構圖，——圖2d示出了計算移動站在基站上所感生的基本負載的各步驟，——圖3示出了在根據本發明的通信網絡小區內分配分散的功率的各步驟，——圖4示出了根據本發明，控制新移動站接入基站的各步驟，及——圖5示出了根據本發明，控制網絡小區內擁塞的各步驟。
附錄1為本發明實施方式所使用的數學公式。
各附圖及附錄通常包括一定特徵的部件。因此，它們不僅有利於更好理解本描述，必要時也有助於定義本發明。
具體實施例方式
圖1a示出了一無線通信網絡或一蜂窩型電話網絡，所述網絡包括兩基站u及v。由「站」或「天線」等詞簡單表示的基站包括一天線-網絡-所述天線網絡可定向也可不定向，和與其相關聯的電子組件。
各基站為在給定地理區域即小區中的移動站服務。
「用戶站」、「用戶設備」、「移動站」甚至「用戶」均指可具有移動性、能進行無線通信的任何裝置。
在圖1a所示實施方式中，基站u為在小區Cu內的移動站mu1、mu2及mu3服務，基站v為在小區Cv內的移動站mv1、mv2及mv3服務。後文中，標號mx表示由基站x服務的移動站。另外，在圖1a中，小區例如可用矩形表示，但也可為其它任何形狀。小區可有一稱為「切換」區的交集部分。
任何時刻，移動站的特徵在於其地理位置、所請求的某服務及服務基站如u或v。所述特徵構成移動站的配置。
圖1b中示出了由基站u服務的移動站配置的一實施例。小區Cu的基站u與其所服務的移動站mu1、mu2、mu3、mu4建立起通信。服務站u朝向所服務移動站的這些傳輸路線在圖1b中分別以t1、t2、t3、t4、t5表示。相鄰站v朝向由基站u服務的移動站的傳輸路線在圖1b中分別用t』1、t』2、t』3、t』4、t』5表示。
負載控制部分原因是在於沿所述傳輸路線存在傳播損耗，即衰減。
所謂「服務」站即指向移動站提供服務的站。在後文描述中，「服務站」還指對其實施移動站接入控制的站。
如果移動站可測量其相對於所述基站的衰減，則所述基站為所述移動站的所謂「相鄰」站。
圖1c中所示通信網絡包括三個基站u、v及w。移動站mu由基站u服務。各相鄰站v、w與移動站mu之間存在衰減Lv，mu與Lw，mu，服務站u與移動站mu之間存在衰減Lu，mu。移動站mu把衰減值Lv，mu與Lw，mu報告給其服務站u中。
基站u、v及w中可安裝一計算器CALC，以實施負載控制。作為變型，當其容量不足以裝配所述計算器時，負載控制可通過基站控制器BSC1或BSC2實施。
事實上，各基站均連接著一基站控制器，所述控制器可若干站共用。例如，基站u、v與基站控制器BSC1相連，基站w連接著基站控制器BSC2。
基站控制器一般管理各項與無線電傳輸相關的功能，如維持當移動站從一個小區切換到另一區時的通信、網絡資源管理及與小區配置相關的數據。
無線通信網絡在網絡及被控客戶之間有一由協議控制的傳輸層，所述協議如為CDMA協議(「碼分多址」)。所述協議尤其可使各移動站使用同一寬頻帶。對給定小區Cu內的給定移動站mu來說，所述CDMA協議使用正交碼或偽正交碼，從基站所發射的所有信號的重疊中過濾出傳輸給它的信號。
基站發射的信號被衰減，這對移動站mu構成噪聲，以使服務站發射的信號與噪聲比的閾值大於閾值ζmu——所述閾值為移動站mu接收基站u發射的信號所必需的信號與噪聲幹擾比的閾值。所述閾值還可根據移動站所需的位速率(位/秒)(英文為「bit rate」)來確定。
為在基站u與移動站mu之間建立下行鏈路通信，基站u傳送給移動站mu的信號的總功率Pu，mu必須足夠掩蓋住與其它移動站通信時的噪聲，以能被所述移動站接收到。所述限制即涉及下行鏈路的功率分配問題。在某些情況下，存在功率分配不可行。
負載控制在於確保功率分配的可行性。
J.Zander在其文章「Performance of optimum transmitter powercontrol in cellular radio systems，IEEE Trans.Veh.Technol.，4157-62，1992」中所描述的實施例提供了一總標準，所述總標準可保證根據矩陣的頻譜半徑的分配功率的可行性。但所述實施例並非分散式的，所以從這個意義來講，各基站並不能獨立於其它基站的移動站實施功率分配可行性標準。
法國專利申請N°0302017提出一種方法及一裝置，所述方法及裝置可以分散方式檢驗功率控制問題是否可行，而並不是試圖解決它。
法國專利申請N°0302017提出把一負載指標與一負載閾值進行比較，所述負載指標考慮了移動站和基站之間的衰減，和信號與噪聲和幹擾比閾值(SNIR)。如前所述，法國專利申請N°0302017中所述的方法及裝置沒有考慮功率限制。法國專利申請N°0302017中確定的功率分配可行性標準即只檢驗閾值SINR。因此不適合各基站的發射功率受一個標準限制的情況。
法國專利申請N°0302017中的描述內容也融入本描述中，以作參考，根據本發明的需要還可參考其附圖、附錄。
本發明提出一功率分配可行性的分散式標準，所述標準考慮了基站的功率限制、公用信道的功率，及基於所述標準的負載控制。
儘管本發明的某些特徵也應用於上行方向(尤其如同天提交的另一份專利申請中描述的那樣)，但本描述主要針對下行方向。
圖1d示出了一功率分配可行性的分散式標準。在第10步驟中，負載控制器並行進行操作10.1至10.N，以分別檢驗各基站u1至uN是否滿足功率分配的可行性標準(操作11)。如果所有基站均滿足所述標準，功率分配則必定可行，如果其中至少有一基站不滿足所述標準，則功率分配不可行。
根據現有前技術的功率分配可行性問題，以附錄1部分1.211的不等式A表示。所述不等式反映出這一事實衰減信號與總幹擾之比——以不等式A的右項表示——必須大於一閾值，所述閾值即為信號與噪聲幹擾比閾值ζmu。
所有幹擾包括所述移動站接收到的一網絡N外噪聲、來自小區內的通信的噪聲Bint及來自小區外的通信的噪聲Bext。來自小區內外的通信的噪聲根據基站的總功率確定。
計算Bint及Bext的公式分別為等式1.212和1.213。
因此，如果服務移動站{mu}的所有基站u的功率Pu，mu為非負，這就滿足了不等式A的條件，則下行方向上的功率分配可行。
當各基站受功率限制時，如果附錄1部分1.211中的不等式B的條件也得到滿足，則下行方向上的功率分配可行。所述附加條件反映了這一事實各相鄰基站v的總功率Pv一定不能超過其功率限制Plim(v)。
本申請人發現，如果不等式1.221的條件得到滿足，則不等式A和B代表的兩條件同時滿足。等式1.222至1.23提供了所述不等式的不同項。
所述不等式左項表示基站u的負載指標Ich(u)，右項表示負載閾值。
所述不等式確定了一功率分配的可行性標準。因此，當滿足標準時，功率分配則可行。例如可通過不斷迭代，求得所述功率，這種方法證明是有效的。
圖2a至2c中的功能方塊圖示出了根據本發明的一負載控制裝置。後文中用「負載控制器」表示根據本發明的負載控制裝置，所述裝置包括在網絡基站的計算器中，如UMTS中的「Node-B」。作為變型，若基站未裝配有所述計算器時，所述負載控制裝置包括在網絡基站控制器的計算器中，如UMTS中的「RNC」。
如圖2a所示，負載控制器20中有一負載指標計算器21，所述計算器可計算為預定移動站組{mu}服務的給定基站u的負載指標Ich(u)。負載控制器還包括一閾值計算器22，所述計算器可根據基站u的總功率限制Plim(u)及基站公用信道的功率Pu』，計算出天線u的負載閾值S(u)。此處，基站u的功率限制Plim(u)表示可能由安全餘量而變小的基站u所發射總功率極限。基站u的功率極限Plim(u)及基站公共信道的功率Pu』可考慮天線的增益G。
另外，負載控制器還包括一比較器23，所述比較器可比較天線u的負載指標Ich(u)與閾值S(u)，給出響應Rep(u)，根據所述響應，負載控制器可改變移動站配置的某些參數。
負載控制器可具有降低負載的功能，用於根據比較器提供的結果Rep(u)減少需由給定服務站提供服務的移動站的數目。
負載控制器可具有接入控制器以控制移動站的接入。因此，根據圖4，接入控制器可根據比較器提供的響應Rep(u)，允許一「候選」或「呼入」移動站接入給定服務站u。
負載控制器還包括一負載調節器，所述調節器可實施擁塞管理。根據圖5，負載調節器可根據比較器提供的響應Rep(u)，更改移動站的位速率。
圖2b與2c中的功能方框圖描述了圖2a中的負載指標計算器21的結構。
根據本發明的負載指標計算器21包括一基本負載計算器，所述計算器可計算移動站在給定服務站上感生的基本負載EDPAPmu。
如圖2b所示，基本負載計算器包括第一函數PA1，用於計算對於由基站u服務的各部移動站mu的第一基本量值G1(u，mu)。所述第一基本量值考慮了移動站相對於各相鄰基站v的衰減Lv，mu，及所述各相鄰天線的功率極限Plim(v)。各移動站mu把測得的相對於相鄰站v的衰減Lv，mu報告給其服務基站u。
根據本發明的基本負載計算器還包括第二函數PA2，用於計算對於由基站u服務的各部移動站mu的第二基本量值G2(u，mu)。所述第二基本量值考慮了移動站mu與其服務站u之間的衰減，及相對於服務站u的移動站的需求ζmu。
根據本發明的基本負載計算器還包括第三功能PA3，用於計算對於由基站u服務的移動站mu的第一基本量值G1(u，mu)與第二基本量值G2(u，mu)的乘積。
負載指標計算器21可計算與給定服務站u有關的預定移動站組{mu}的各基本乘積，這樣得到所有基本乘積{EDPAPmu}。因此，各基本乘積EDPAPmu表示移動站mu在基站u上感生的負載。
可一邊計算基站u的負載EDPAPmu，一邊將計算結果保存在存儲器MEM中。
現參照圖2c，圖中示出了圖2b的一補充圖塊。由基站u服務的移動站的所有基本負載EDPAPm1、EDPAPm2等可邊計算邊保存在所述存儲器MEM中。負載指標計算器21有求和功能∑，可計算出保存在存儲器MEM中的不同附加負載之和，最終得出負載指標Ich(u)。
圖2d示出了移動站mu在天線u上感生的基本負載EDPAPmu。
步驟100中，負載控制器從移動站mu及服務站u接收，以計算所述移動站在基站u上感生的基本負載EDPAPmu。
步驟102中，負載計算器計算第一基本量值G1(u，mu)，所述計算考慮了移動站mu與各相鄰基站v之間的衰減Lv，mu，及所述各相鄰站v的功率限制Pv。
更準確地說，根據附錄1中的等式1.222對於給定相鄰站v的計算G1(u，mu)，包括以下基本計算——用移動站相對於相鄰站的衰減Lv，mu去除所述相鄰站的總發射功率極限Plim(v)，——用服務站與所述相鄰站v之間的正交係數αuv乘以所得值，給出一中間量值g1(u，mu，v)，如等式1.223。
各相鄰站都需作所述基本計算。再把得到的不同相鄰站的值g1(u，mu，v)相加，得到值G』1(u，mu)。把由站u傳輸給移動站mu的網絡N外部噪聲加入值G』1(u，mu)中，可計算出對於移動站mu的所述第一基本量值G1(u，mu)，如等式1.222所示。
步驟103中，負載控制器根據移動站mu與服務站u之間的衰減Lv，mu及信號與噪聲幹擾比的閾值ζ’mu代表的用戶請求，計算第二基本量值G2(u，mu)。已改變的信號與噪聲幹擾比閾值ζ’mu(SNIR)取決於信號與噪聲幹擾比閾值ζmu及站u的正交係數α。
更準確地說，計算G2(u，mu)包括用移動站mu與服務站u之間的衰減Lu，mu乘以已改變的SNIR，符合附錄1中的等式1.224。
步驟104中，負載控制器則把第一、二基本量值G1(u，mu)和G2(u，mu)相乘，得到與移動站mu相關的一基本乘積。所述基本乘積則表示了移動站mu在基站u上感生的基本負載EDPAPmu。
圖3示出了負載控制器根據本發明的功率分配可行性標準，為控制基站u業務量而實施的各項操作。
在步驟200中，負載控制器從預定移動站組中選擇一移動站mu，所述移動站組包括由站u服務的移動站。
在步驟202中，負載控制器計算基本乘積EDPAPmu，所述EDPAPmu表示移動站mu在基站u上感生的基本負載。圖2d中詳細描述如何計算負載EDPAPmu。
如果步驟204中的測試表明站u服務的所有移動站未被全部處理，負載控制器則對基站u服務的另一移動站mu重複202至204步驟。
負載控制器再把對於預定移動站組計算得到的所有負載EDPAPmu相加求和。在步驟206中，移動站組包括由站u服務的不同移動站mu。
在步驟208中，把步驟206中計算求得的和SOM(u)與閾值S(u)進行比較，所述閾值為基站u的功率極限Plim(u)與基站u公用信道的功率P』(u)之差。
和SOM(u)即為站u的負載指標Ich(u)。如果和SOM(u)小於或等於閾值S(u)，則站u信號的業務量尚可接受。否則，基站u的業務量太大。
業務量可說明基站u的超載狀態。
站u的超載可包括——對站請求固定速率的移動站數量過多，此時，對於所述站不必再進行圖3中208步驟的檢測，及/或——對於站u檢測到處於擁塞狀態，此時，根據站的各部移動站請求的位速率，計算出信號與噪聲幹擾比的閾值後，對於所述站不必進行208步驟中的檢測。當實施所述擁塞控制時，可計算信號與噪聲幹擾比閾值，以避免所述擁塞現象發生。
圖3中的所示方法可檢測基站u服務的預定移動站組的超載狀態。負載控制器可應用所述方法，以實施接入及/或擁塞控制。
在根據本發明的一實施例中，其中，預定移動站組的電話具有固定信息流量請求，圖3所示的分散式功率分配法可用來實施總體接入控制。
總體接入控制即指減少基站服務的移動站數量，以滿足條件1.23，從而下行鏈路上的功率控制可行。
根據所述實施例，負載控制器首先估計基站u的預定移動站組是否檢驗到圖3的208步驟中的不等。在所述實施例中，預定移動站組包括請求站u服務的電話群。當基站u的移動站群{mu}未檢驗到所述不等時，說明檢測到基站u的超載狀態。
此時，負載控制器可通過減少所述基站u的移動站群{mu}來校正所述超載，以檢測208步驟中的不等。
更準確地講，負載控制器可確定包括在所述基站u的預定移動站組{mu}中的移動站亞組E({mu})，這樣，對所述移動站亞組而言，若208步驟中檢測到不等，則站j在下行鏈路上的功率控制問題是可行的。
根據一特別實施方式，站u可獨立於其它站，計算亞組E({mu})。更詳細地說，當檢測到向站u請求固定位速率的移動站群{mu}存在圖3的208步驟中的超載時，站的移動站群減少為E({mu})，對站u及新移動站群E({mu})重複圖3中的功率分配可行性的分散式標準，直至得出能檢測到208步驟中不等的移動站群E』({mu})。
因此，移動站群E』({mu})可由站u正確管理，業務量可接受。
根據所述特別實施例，可按預定順序，一步驟步驟求出206步驟的負載之和，再在208步驟中比較各中間和。206步驟中的求和包括以下各步驟1)按預定順序，選擇與給定移動站相關的基本負載EDPAPmu，2)把基本負載EDPAPmu加入一初始值中，得到一當前和SOMcour(u)，3)檢測208步驟中的條件，查看值SOM(u)是否等於SOMcour(u)。
若步驟3)中未檢驗條件，則求和中斷，在前面步驟2)中求其基本負載之和的移動站包括在站u接受的移動站群E』({mu})中，移動站mu和其它移動站被拒絕接入站。
若檢驗了步驟3)中的條件，如果移動站未處理完，重複步驟1)至3)，初始值等於SOMcour(u)。
首次重複步驟1)至3)時，初始值為零。
把移動站的基本負載相加求和的順序如可為——按基本負載值的遞增順序，即稱為升序，或——隨機順序，和——按移動站之間預定優先權的遞減順序。
升序可獲得站服務的最大數量的移動站群，但不能使遠離站的電話與所述基站通信。
隨機順序可使離站較遠的移動站依賴所述站。所述順序可保證穩定性的良好健壯性。
站u的總接入控制一確定，則站u的業務量狀態是可接受的。
作為補充，新「候選」或「呼入」移動站可請求接入站u。負載控制器因而可實施單獨允許控制或接入控制。圖4示出了所述補充實施方式。
在步驟300中，新「呼入」移動站m請求接入站u。步驟301中，可根據圖2d計算出移動站m在站u上感生的附加負載EDPAPm。
並列地，在步驟302至304中，負載控制器可計算出站u服務的各移動站mu感生的基本負載EDPAPm，在306步驟中再把所述各基本負載EDPAPm相加，所得之和SOM(u)即為站u的當前負載指標Ich(u)。站u的當前負載指標Ich(u)即表示激活的移動站在站u上感生的負載。
步驟300至304等同於圖3中實施於包括激活的電話及呼入電話的預定移動站組的200至206步驟。
作為變型，在總接入控制過程中，例如在圖3的步驟206時，可把激活的電話的當前負載指標Ich(u)預先存儲起來。
站u的當前負載指標Ich(u)即為激活的移動站在站u上感生的負載。
當前負載指標Ich(u)加入301步驟中計算出的「呼入」移動站的附加負載中，得出站u新的負載指標Ich』(u)。站u的新負載指標Ich』(u)即為當所述站為包括激活的電話及呼叫電話的移動站組服務時，在站u上感生的負載。
在步驟308中，負載控制器確定新負載指標Ich』(u)是否小於負載閾值S(u)，所述閾值等於站u的功率極限Plim(u)與站u公共信道的功率P』(u)之差。
如果新負載指標Ich』(u)小於閾值S(u)，則站u可接受移動站m，同時業務量保持可接受，並且移動站m隨後可被允許接入站u。反之，在步驟312中，移動站m被拒絕接入站u。
被站u拒絕的移動站m可重新分配給其它站v，對所述站而言，移動站m在站v中感生的附加負載EDAPmv更小，或對所述站來說，新負載指標Ich』(u)是不同站的新的負載指標中最小的。
例如，各基站u可把其負載指標傳送給廣播(英文為「broadcast」)模式網絡的其它基站。在此情況下，在一給定時刻，可在所有基站中對「呼入」電話m同時實施308步驟。在檢驗步驟308中的基站中，負載控制器確定其中新負載指標Ich』(u)最小的基站。這樣，移動站m就可被允許接入所述站。
另外，如圖3所示，根據本發明的第二實施方式，站u的超載狀態檢測法可用於實施擁塞控制，以避免對其不可進行功率分配的業務量。
尤其當站電話要求建立無固定傳輸頻帶的通信(如數據傳輸)時，位速率可變，即會產生所謂的彈性業務量。所述彈性業務量可引起擁塞狀況。圖5示出了根據本發明的第二實施方式的擁塞控制。
圖5所示方法可並列地用於網絡中的各基站。
在步驟500中，負載控制器選擇站u服務的一移動站mu，在步驟502中由速率-碼片Dchip的位速率Dbit及位能量與噪聲比Eb/No按式1.25算出信號與噪聲幹擾比的閾值ζmu。速率-碼片Dchip確定了頻譜擴展所用載波或亞載波時間段的速率。
在步驟504中，按附錄1中的等式1.24，根據信號與噪聲幹擾比閾值ζmu及正交係數α，負載控制器計算表示移動站需求的數值，或已改變的信號與噪聲幹擾比閾值ζ’mu。
在步驟506中，負載控制器對於已計算的已改變的信號與噪聲幹擾比閾值ζ’mu，計算出移動站mu的基本負載EDPAPmu。
在步驟508中，負載控制器對站u的其它激活的移動站重複步驟500至508，直至全部處理完。
在步驟510中，負載控制器通過對步驟500至510中算出的基本負載求和，計算出基站u的負載指標Ich(u)(或SOM(u))。
在步驟512中，負載控制器確定所述站u的負載指標Ich(u)是否小於或等於閾值S(u)。
如果基站u的負載指標Ich(u)大於閾值S(u)，負載控制器則在步驟514中計算小於Dbit的新位速率值D』bit，並重複步驟500至512，在步驟516中位速率值Dbit等於D』bit。
因此，根據本發明的設備及方法可實施處理各基站服務的移動站群的分散式負載控制，而不依賴於其它站。
根據本發明的負載指標的優點在於它只取決於移動站與基站之間的衰減、信號與噪聲幹擾比閾值，同時也考慮了基站的功率限制及下行方向上公用信道的功率。因此，它們不會波動變化。
例如，當為UMTS時，計算負載指標所需參數是不受約束的。尤其目前可測量出移動站與32天線之間的衰減。
另外，新用戶在基站上感生的附加負載，可根據本發明的不同實施方式準確計算出來。
當然，完全可考慮根據使用移動站在基站上感生的基本負載的其它負載控制變型。
本發明可應用在無線電話的工業領域中，涉及已安裝好或計劃中的無線電話網絡的負載控制方法。本方法還可用在所述網絡的模擬工具中。
附錄11.1-標註——mu基站u所服務的移動站——Lv，m天線v與用戶m之間的衰減——N外部噪聲——α正交係數(當α＝0時，為完全正交)——如果v≠u，則αuv＝1——如果v＝u，則αuv＝α——ζmu用戶mu的信號與噪聲幹擾比閾值(信號與噪聲幹擾比率SINR)——ζ’mu已改變的SINR
——P』v基站v公用信道的功率——Pv，mv移動站mv的信道功率——Pv天線的總發射功率，Pv＝P』v+∑mvPv，mv——Plim(v)天線v的總發射功率極限1.2-公式1.21-功率分配可行性的條件(1.211)A)----Pu,mu/Lu,muN+Bint+Bextmuu]]>B)Pv≤Plim(v)v(1.212)Bint＝α(Pu-Pu，mu)/Lu，mu(1.213)Bext=vuPv/Lv,mu]]>1.22-功率分配可行性標準(1.221)muG1(u,mu)G2(u,mu)S(u)]]>(1.222)G1(u,mu)=vg1(u,mu,v)+N]]>(1.223)g1(u，mu，v)＝αuv·Plim(v)/Lv，mu(1.224)
G2(u，mu)＝ξ′mu.Lu，mu1.23-負載閾值S(u)＝Plim(u)-P′(u)1.24-SINR閾值mu=DbitDchip*EbNo]]>1.25-已改變的SINR閾值mu=mu1+mu]]>
權利要求
1.一種無線通信網絡的控制方法，所述通信網絡由通過下行鏈路與移動站通信的基站構成，其特徵在於，對於與一服務站相關的一移動站，所述網絡包括i)考慮移動站與各相鄰基站之間的衰減(Lv，mu)及各相鄰基站的總發射功率極限(Plim(v))，計算第一基本量值，及ii)將第一基本量值與考慮移動站對其基站的需求(ζmu』)和移動站與其基站之間的衰減(Lu，mu)的第二基本量值相乘。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，對於由所述服務站服務的預定移動站組，所述方法還包括a)將步驟i)、ii)應用於移動站組中各移動站，提供基本乘積，b)將步驟a)中得到的基本乘積求和，及c)將步驟b)中得到的和與和服務站的總發射功率極限(Plim(v))有關的負載閾值進行比較。
3.根據權利要求1和2中任一項所述的方法，其特徵在於，對於給定相鄰站，步驟i)包括i01)用移動站相對於相鄰站的衰減(Lv，mu)去除所述相鄰站的總發射功率極限(Plim(v))，及i02)將步驟i01)中得出的值乘以服務站與所述相鄰站之間的正交係數(αuv)。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，步驟i)包括i0)將步驟i01)與i02)應用於各相鄰站，i1)對步驟i0)中得到的值求和，i2)將外部噪聲(N)加入步驟i1)中得出的值，提供對於所述給定移動站的所述第一基本量值。
5.根據權利要求2至4中任一項所述的方法，其特徵在於，步驟c)包括計算服務天線的總發射功率極限與公用信道功率之差，提供所述負載閾值。
6.根據權利要求2至5中任一項所述的方法，其特徵在於，將步驟c)應用到b)中求和得到的值上。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，移動站具有固定速率的請求，該方法包括如果步驟c)的比較結果表明和大於負載閾值，則f)減少預定移動站組中的電話數量，g)對步驟d)中得到的數量減少的移動站組重複步驟a)至c)。
8.根據權利要求2至5中任一項所述的方法，其特徵在於，移動站有固定信息流量請求，其特徵還在於，步驟b)中對基本乘積求和是按所選順序逐步進行的，並且對於給定初始值包括b1)將與預定電話組中給定電話相關的一基本乘積加到所述初始值上，提供一當前和，b2)再對當前和重複步驟c)。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，步驟b)還包括，如果步驟b2)的比較結果表明當前和小於或等於負載閾值，則根據所選順序，利用等於上一步驟b1)得到的當前和作為初始值對下一基本乘積重複步驟b1)和b2)。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，b)步驟則還包括如果步驟b2)的比較結果表明當前和大於負載閾值，則中斷求和，並根據所選順序，禁止與加入的上一基本乘積相關的移動站及其與隨後的基本乘積相關的移動站接入服務站。
11.根據權利要求8至10中任一項所述的方法，其特徵在於，基本乘積求和根據基本乘積的升序進行。
12.根據權利要求8至10中任一項所述的方法，其特徵在於，基本乘積求和根據基本乘積的隨機順序進行。
13.根據權利要求8至10中任一項所述的方法，其特徵在於，基本乘積求和根據相關移動站之間的預定優先級按選定順序實施。
14.根據權利要求8至13中任一項所述的方法，其特徵在於，步驟b1)的首次迭代時所述初始值為零。
15.根據權利要求2至5中任一項所述的方法，其特徵在於，移動站有固定信息流量請求，其特徵還在於，控制方法還包括控制「候選」移動站接入服務站。
16.根據權利要求15所述的方法，其特徵在於，預定移動站組還包括「候選」移動站。
17.根據權利要求15所述的方法，其特徵在於，步驟b)可包括存儲求和得到的值。
18.根據權利要求17所述的方法，其特徵在於，接入控制還包括j1)對所述候選移動站重複步驟i)和ii)，提供與候選移動站相關的基本乘積，j2)將所述基本乘積加入已存儲的和中，及j3)對步驟j2)中得到的和重複步驟c)。
19.根據權利要求16或18所述的方法，其特徵在於，接入控制包括若步驟c)中的比較結果表明和小於或等於負載閾值，則允許候選移動站接入服務站。
20.根據權利要求16或18所述的方法，其特徵在於，接入控制包括若步驟c)中的比較表明和大於所述負載閾值，則禁止候選移動站接入服務站。
21.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，步驟ii)包括根據信號與噪聲幹擾比閾值(ζmu)及服務站各信道之間的正交係數(α)，計算量值(ζmu』)，所述量值表示移動站相對於其基站的需求。
22.根據權利要求21所述的方法，其特徵在於，步驟ii)包括將代表移動站相對於其基站的需求的量值(ζmu』)乘以移動站及其站之間的衰減(Lu，mu)，提供第二基本量值。
23.根據權利要求21或22所述的方法，其特徵在於，根據分配給移動站的位速率(Dbit)計算信號與噪聲幹擾比閾值(ζmu)。
24.根據權利要求23並結合權利要求6所述的方法，其特徵在於，移動站有一可變的信息流量請求，其特徵還在於，步驟i)預先包括i』01)根據位速率的初始值，計算信號與噪聲幹擾比閾值(ζmu)，i』02)根據步驟i』01)中得出的信號與噪聲幹擾比閾值(ζmu)，計算表示移動站需求的量值(ζmu』)，該方法還包括如果步驟c)的比較結果表明和大於負載閾值，則改變位速率初始值，利用新位速率初始值重複a)至c)步驟。
25.一種用於無線通信網絡的控制設備，所述網絡包括通過下行鏈路與移動站通信的基站，所述網絡包括一基本負載計算器，用於計算一給定移動站在一服務站上感生的負載，其特徵在於，所述基本負載計算器包括——第一函數，用於在考慮移動站與各相鄰站之間的衰減(Lv，mu)及各相鄰站的總發射功率極限(Plim(v))情況下計算第一基本量值，——第二函數，用於在考慮移動站相對於其站的需求(ζmu』)及移動站與其基站之間的衰減(Lu，mu)情況下計算第二基本量值，基本負載計算器適於計算第一、二基本量值之積，提供代表移動站所感生的負載的一基本乘積(EDPAPmu)。
26.根據權利要求25所述的設備，其特徵在於，它適於對於與給定服務站有關的一預定移動站組計算各基本乘積。
27.根據權利要求26所述的設備，其特徵在於，它還具有與基本負載計算器相互作用的求和功能(∑)，所述求和功能用於將基本負載計算器計算出的基本乘積求和，得到與服務站有關的負載的指標。
28.根據權利要求27所述的設備，其特徵在於，它還包括與求和功能相互作用的一比較器(23)，所述比較器適於將求和功能算出的服務站的負載指標與同服務站總發射功率極限(Plim(u))相關的一負載閾值進行比較。
29.根據權利要求27所述的設備，其特徵在於，它包括一閾值計算器，用於計算服務站的總發射功率極限(Plim(u))與服務站公用信道的功率(P』(u))之差，提供所述負載閾值。
30.根據權利要求25至29中任一項所述的設備，其特徵在於，第一函數適於用移動站相對於給定相鄰基站的衰減(Lv，mu)去除所述相鄰站的總發射功率極限(Plim(v))，再用服務站與相鄰站之間的正交係數(αuv)乘以相除得到的值，從而提供一中間量值。
31.根據權利要求30所述的設備，其特徵在於，第一函數適於計算各相鄰站的中間量值，再對所得中間量值求和，最後將外部噪聲(N)加在求和所得值上，從而提供對於所述給定移動站的第一基本量值。
32.根據權利要求30所述的設備，其特徵在於，第一函數適於計算各相鄰站的中間量值，再對所得中間量值求和，最後將外部噪聲(N)加在求和所得值中，從而提供對於所述移動站的第一基本量值。
33.根據權利要求27至32中任一項所述的設備，其特徵在於，所述設備還包括一減小負載功能，如果比較器表明負載指標大於負載閾值，則所述功能減少預定移動站組中的電話數量。
34.根據權利要求27至32中任一項所述的設備，其特徵在於，移動站具有一固定信息流量請求，其特徵還在於，所述設備還包括一接入控制器，用於根據比較器提供的結果控制候選移動站接入服務站。
35.根據權利要求2並結合權利要求36所述的設備，其特徵在於，預定移動站組包括「候選」移動站。
36.根據權利要求35所述的設備，其特徵在於，如果比較器提供的結果表明負載指標小於或等於負載閾值，接入控制器則允許候選移動站接入服務站。
37.根據權利要求35所述的設備，其特徵在於，如果比較器提供的結果表明負載指標大於負載閾值，接入控制器則禁止候選移動站接入服務站。
38.根據權利要求25至37中任一項所述的設備，其特徵在於，第二函數適於根據信號與噪聲幹擾比閾值(ζmu)及服務站各信道之間的正交係數(α)，計算代表移動站相對於其服務站需求的一量值(ζmu』)。
39.根據權利要求38所述的設備，其特徵在於，第二函數適於將代表移動站相對於其服務站請求的量值(ζmu』)乘以移動站與其站之間的衰減(Lu，mu)，提供第二基本量值。
40.根據權利要求39或38所述的設備，其特徵在於，根據分配給移動站的位速率(Dbit)，計算信號與噪聲幹擾比閾值(ζmu)。
41.根據權利要求40所述的設備，其特徵在於，移動站具有可變信息流量請求，所述設備包括一負載調節器，如果比較器提供的結果表明負載指標小於或等於負載閾值，則所述負載調節器適於調整分配給移動站的位速率。
全文摘要
本發明提出一種用於無線通信網絡的控制設備，所述網絡包括通過下行鏈路與移動站通信的基站，所述網絡包括一基本負載計算器，用於計算一給定移動站在一服務站上感生的負載，其特徵在於，所述基本負載計算器包括——第一函數，用於在考慮移動站與各相鄰站之間的衰減(L
文檔編號H04B7/005GK1551647SQ20041004203
公開日2004年12月1日 申請日期2004年4月29日 優先權日2003年4月30日
發明者弗蘭克斯·巴塞利, 巴特洛梅傑·布拉斯克澤斯恩, 莫翰德·卡德赫姆·卡利, 卡德赫姆 卡利, 弗蘭克斯 巴塞利, 梅傑 布拉斯克澤斯恩 申請人:法國電信公司