CN100391302C - 无线通信系统无线资源占用算法 - Google Patents

Abstract

本发明主要涉及一种数据分组业务的无线资源占用算法，其包括：从数据分组业务中选取一业务作为基本业务；计算各业务的相对无线资源强度；基于所选取的基本业务，利用各业务的业务资源强度对各业务的业务量做加权平均，混合成一虚拟混合业务，得到虚拟混合业务总量；然后利用Erlang C方法求得满足一定QoS要求的虚拟信道数，进而得到分组数据业务所需占用的信道数。利用类似的方法，可通过Erlang B方法求得满足一定阻塞率的电路交换业务所需占用的信道数。从而，能够对包括电路交换域和分组交换域的无线通信系统的无线资源占用情况进行估算。本发明的优点主要表现在引入虚拟混合业务总量，从而考虑到数据分组业务的延迟、重传的特点。

Description

无线通信系统无线资源占用算法

技术领域

本发明涉及无线通信系统领域，尤其涉及无线通信系统中各种业务对无线资源占用的算法。

背景技术

在无线通信系统网络规划中，对无线资源占用的分析是整个网络规划的一个重要前提。直到目前为止，我们仅仅对语音业务在网络中的行为方式有一个比较清楚的认识，而对于数据业务对网络资源的需求情况、数据业务在移动网络中的行为方式知之甚少。在这种情况下我们需要具体分析无线通信网络中不同业务对无线资源的占用情况，准确了解交换和基站系统容量，这对将来合理地进行网络结构设计和网络部署起到根本的指导作用。

数据业务无线资源的分配是依据对现网每用户忙时吞吐速率和单小区忙时数据用户的预测比较而来的。随着3G的运行，大量的宽带的数据业务和话音业务都可以在WCDMA网络中实现，现在的GPRS数据业务向WCDMA网络转移是必然的大趋势。然而，在有限带宽资源的有效利用方面，数据和话音永远是一对矛盾。在不同的时期和地点，这对矛盾就会存在不同的重点，也就可能提供不同的配置方案。所谓的“有效利用”，就是如何更合理地调和数据和话音的矛盾。3G的运行带来了新的带宽和高的频率利用率，也给2G数据业务承载平台的调整带来了新的问题。

在2G无线网络中，特别是对于提供单一话音业务为主的网络，如GSM网络，可以简单地认为单个基站提供的话音信道数目是不变的。在给定呼损率的情况下，查爱尔兰B表可以得出单扇区在该呼损率下提供的爱尔兰数。而对于既可以提供话音业务又可以提供数据业务的无线通信网络，在进行资源占用分析时情况会有所不同。在进行估算时，通常的方法是把数据业务按照占用资源的多少折算成对应的话音信道数目，然后再查爱尔兰B表得出呼损和容量的关系。然而，对于3G系统，例如，在提供给用户多种业务的WCDMA系统中，不仅提供基本的语音业务，同时也可提供多种承载速率的PS业务，如Email业务，WWW浏览等业务。由于数据业务具有延时、重传等特点，有些无线通信系统本身又是干扰受限的系统，如WCDMA系统，不同业务所需的信噪比是不同的，所以，不同的数据业务对无线资源的占用具有各自的特点，其占用的业务资源强度是不同的。因此，在小区提供多种业务时，如何科学合理地估算出在一定负荷下，在满足一定的用户Qos要求下(CS业务体现为阻塞概率要求；PS业务体现为吞吐率和时延要求)小区可以支持的用户数就成为一个问题。这需要对多种业务的容量进行分析和研究。关于多业务情形下的小区容量估算，很多厂商、以及大量的文献资料都对此展开过分析。但是，彼此的意见不是很统一。主要思想有：采用虚拟业务容量估算、对各种业务负荷独立估算、Stochastic Knapsack算法等。

传统的混合业务(包括PS业务)容量估算的基本原理就是将所有各种业务等效到一种虚拟业务上，然后采用单一CS业务容量分析的方法得到混合业务的容量估算结果；这种算法把PS业务的容量估算等同于CS业务的容量估算，二者是一致的。因此，从根本上来说，传统的混合业务容量估算没有也无法体现出PS数据业务时延、重传的特性。其它计算业务资源的传统算法、如Erlang B方法，其来自于多服务者损失制系统，即用户发现线路忙后马上离开，这适用于传统CS域业务的容量计算，其只能反映阻塞的特点，对数据业务延时、重传的特点无能为力，并不能完全适用于WCDMA等无线通信网络这种多业务、多QoS要求的情况。

对于数据业务，现在大多采用Erlang C方法来计算其业务资源。Erlang C基于等待制，其来自于多服务者等待制系统，即用户进入系统后一直等到服务完成才离开。如果只考虑数据业务的数据量(bits)，则使用Erlang C计算，Erlang C方法的约束条件完全可以反映用户的期望；如果考虑到数据业务的带宽(bps)要求，则仅在一定程度上部分使用Erlang C方法，这是因为ErlangC方法的约束条件中也体现了服务时间的相对值。对数据业务而言，相同的爱尔兰数因为信道带宽不同所代表的数据量是不同的。如果在无线传输网络中，统一对待所有业务数据包，每种业务的时延是相同分布的，虽不能实现对每种业务单独的带宽需求，但如果是用户对这一现状了解并且认可，则在用户预期的相对时延条件下可以使用Erlang C方法。但如果考虑用户的带宽要求的不同，则Erlang C方法并不完全适用于WCDMA小区容量计算。另外，由于现有技术中使用Erlang C方法计算数据业务资源，是把不同数据速率的业务分开核算，因此不能充分利用信道，从而中继效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种分组业务的无线资源占用算法及无线通信系统无线资源占用算法，从而了解并计算数据业务实际占用无线资源的强度，发掘现有无线资源承载数据业务的潜力，更清楚地了解当前的数据业务量和带宽的需求。

本发明的基本原理就是将所有各种业务等效到一种虚拟混合业务上，然后对虚拟混合业务的无线资源占用进行分析得到虚拟混合业务的容量估算结果。其体现出不同业务对资源的占用强度的不同，也体现出了分组域数据业务延时这种QoS要求。

为实现本发明目的，一方面本发明提供一种用于分组数据业务的无线资源占用算法，其包括如下步骤：

步骤一：从分组数据业务中选取一业务作为基本业务；

步骤二：计算各业务的业务资源强度a_i；

步骤三：通过下式计算分组交换域的虚拟信道c；

$c=\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{N}_i{\mathrm{\γ}}_i{a}_i^2{b}_i}{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{N}_i{\mathrm{\γ}}_i{a}_i{b}_i}$

其中，i代表第i个业务，γ_i为业务i的呼叫到达率，b_i为业务i的平均呼叫保持时间，N_i为小区业务i的用户数；

步骤四：基于所选取的基本业务，利用各业务的业务资源强度对各业务的业务量做加权平均，混合成一虚拟混合业务，通过下式计算该虚拟混合业务总量；

虚拟混合业务总量＝(∑N_i·γ_i·b_i·a_i)/c

步骤五：根据得到的虚拟混合业务总量，利用Erlang C方法求得满足一定QoS要求的虚拟信道数；

步骤六：利用各业务的业务资源强度，通过下式将所得到的虚拟信道数转换成基本业务信道数：

基本业务信道数＝虚拟信道数*c+基本业务信道的业务资源强度

从而得到分组数据业务所需占用的信道数。

根据本发明的上述方法，在所述的步骤六，所述的基本业务的业务资源强度取值为1，并通过下式将所得到的基本业务信道数转换成话音业务信道数：

其中，

R₀表示话音业务的承载速率，

(E_b/N_o)₀表示话音业务所需的E_b/N_o，即话音业务正确解调的信噪比要求，

v₀表示话音业务的激活因子，

R₀′表示PS域基本业务的承载速率，

(E_b/N_o)₀′表示PS域基本业务所需的E_b/N_o，即基本业务正确解调的信噪比要求，

v₀′表示PS域基本业务的激活因子；

由话音业务信道数表示分组数据业务所需占用的信道数。

根据本发明的上述方法，在所述步骤二，所述各业务的业务资源强度用承载速率、激活因子、信噪比参数表征，即为：

$a_j=\frac{R_j\·{(E_b/N_0)}_j\·v_j}{R_0{(E_b/N_0)}_0\·v_0}$

其中，

j表示第j个业务；

R₀表示基本业务的承载速率；

(E_b/N_o)₀表示基本业务所需的E_b/N_o，即基本业务正确解调的信噪比要求；

v₀表示基本业务的激活因子；

a_i表示业务j相对于基本业务信道的业务资源强度，

R_j表示业务j的承载速率；

(E_b/N_o)_j表示业务j所需的E_b/N_o，即业务j正确解调的信噪比要求；

V_j表示业务j的激活因子。

根据本发明的上述方法，在所述步骤二，对于无线通信系统的上行业务的业务资源强度为：

$a_i=\frac{1+\frac{W}{{(E_b/N_o)}_0{v}_0{R}_0}}{1+\frac{W}{{(E_b/N_o)}_i{v}_i{R}_i}}$

下行业务的相对资源强度为：

$a_i=\frac{R_i\·{(E_b/N_0)}_i\·v_i}{R_0{(E_b/N_0)}_0\·v_0}$

其中：

i表示第i个业务，

R₀表示基本业务的承载速率；

(E_b/N_o)₀表示基本业务所需的E_b/N_o，即基本业务正确解调的信噪比要求；

V₀表示基本业务的激活因子；

(E_b/N_o)_i-业务i所需的E_b/N_o，即业务j正确解调的信噪比要求；

W-码片速率；

V_i-业务j的激活因子；

R_i-业务j的比特率。

另一方面，本发明还提供一种无线通信系统的无线资源占用算法，其包括如下步骤：

步骤一：将无线通信系统的业务区分为电路交换域和分组交换域；

步骤二：分别为电路交换域和分组交换域选取一业务作为基本业务；

步骤三：计算各业务的业务资源强度a_i；

步骤四：通过下式分别计算电路交换域和分组交换域的虚拟信道c；

$c=\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{N}_i{\mathrm{\γ}}_i{a}_i^2{b}_i}{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{N}_i{\mathrm{\γ}}_i{a}_i{b}_i}$

其中，i代表第i个业务，γ_i为业务i的呼叫到达率，b_i为业务i的平均呼叫保持时间，N_i为小区业务i的用户数；

步骤五：对电路交换域和分组交换域，分别基于所选取的基本业务，利用各业务的业务资源强度对各业务的业务量做加权平均，分别将电路交换域和分组交换域中的各业务混合成一虚拟混合业务，通过下式分别计算电路交换域和分组交换域的虚拟混合业务总量：

虚拟混合业务总量＝(∑N_i·γ_i·b_i·a_i)/c

步骤六：对电路交换域的虚拟混合业务利用Erlang B方法求得满足一定阻塞率要求的虚拟信道数；对分组交换域的虚拟混合业务利用Erlang C方法求得满足一定QoS要求的虚拟信道数；

利用业务资源强度，通过下式将求得的电路交换域和分组交换域的虚拟信道数分别转换成相应的基本业务信道数：

基本业务信道数＝虚拟信道数*c+基本业务信道的业务资源强度；

步骤七：根据分别所得的电路交换域和分组交换域的基本业务信道数得到无线通信系统小区所需占用的信道数。

根据本发明的上述方法，其中在所述的步骤六和步骤七之间还包括一步骤：通过下式将求得的电路交换域和分组交换域的基本业务信道数中的一种基本业务信道数转换成另一种基本业务信道数：

其中，

R₀表示一种基本业务的承载速率，

(E_b/N_o)₀表示一种基本业务所需的E_b/N_o，即基本业务正确解调的信噪比要求，

v₀表示一种基本业务的激活因子，

R₀′表示另一种基本业务的承载速率，

(E_b/N_o)₀′表示另一种基本业务所需的E_b/N_o，即基本业务正确解调的信噪比要求，

v₀′表示另一种基本业务的激活因子；

在所述的步骤七，将分别所得的电路交换域和分组交换域的基本业务信道数相加得到无线通信系统小区所需占用的信道数。

根据本发明的上述方法，其中在所述步骤二，为电路交换域所选取的基本业务为话音业务；

在所述步骤六，所述的基本业务信道的业务资源强度取值为1，则通过下式将所求得的电路交换域的虚拟信道数直接转换成话音业务信道数，而将所求得的分组交换域的虚拟信道数转换成其基本业务信道数：

基本业务信道数＝虚拟信道数*c+1；

在所述步骤七，将所得到分组交换域的基本业务信道数转换成话音业务信道数：

其中，

R₀表示话音业务的承载速率，

(E_b/N_o)₀表示话音业务所需的E_b/N_o，即话音业务正确解调的信噪比要求，

v₀表示话音业务的激活因子，

R₀′表示PS域基本业务的承载速率，

(E_b/N_o)₀′表示PS域基本业务所需的E_b/N_o，即基本业务正确解调的信噪比要求，

v₀′表示PS域基本业务的激活因子；

在所述步骤八，将电路交换域和分组交换域的话音业务信道数求和即得到无线通信系统小区所需占用的信道数。

根据本发明的上述方法，其中在所述步骤三，所述各业务的业务资源强度用承载速率、激活因子、信噪比等参数表征，可简单地表示为：

$a_i=\frac{R_i\·{(E_b/N_0)}_i\·v_i}{R_0{(E_b/N_0)}_0\·v_0}$

其中，

i表示不同业务，

a_i表示业务i相对于基本业务信道的业务资源强度，

R_i表示业务i的承载速率；

(E_b/N_o)_i表示业务i所需的E_b/N_o，即业务j正确解调的信噪比要求；

V_i表示业务i的激活因子；

R₀表示基本业务的承载速率；

(E_b/N_o)₀表示基本业务所需的E_b/N_o，即基本业务正确解调的信噪比要求；

v₀表示基本业务的激活因子。

根据本发明的上述方法，其中在所述步骤二，对于电路交换域和分组交换域来说，上行各业务的业务资源强度为：

$a_i=\frac{1+\frac{W}{{(E_b/N_o)}_0{v}_0{R}_0}}{1+\frac{W}{{(E_b/N_o)}_i{v}_i{R}_i}}$

下行各业务的业务资源强度为：

$a_i=\frac{R_i\·{(E_b/N_0)}_i\·v_i}{R_0{(E_b/N_0)}_0\·v_0}$

其中：

(E_b/N_o)_i-业务i所需的E_b/N_o，即业务j正确解调的信噪比要求；

W-码片速率；

V_i-业务j的激活因子；

R_i-业务j的比特率。

根据本发明的上述方法，其中在所述步骤五，对于电路交换域，在有软切换的情况下，小区总业务量会增加，这时通过下式计算虚拟混合业务总量：

虚拟混合业务总量＝(1+SHO)(∑N_i·γ_i·b_i·a_i)/c

其中，SHO为软切换因子，对应于由于软切换原因业务量增加的比例。

根据本发明的上述方法，用于WCDMA或CDMA系统中。

本发明通过虚拟混合业务容量来估算无线资源占用的方法与传统的Erlang方法相比更加合理，特别是使用了EC方法反映了数据业务的时延、重传的特点；另外，通过对WCDMA自干扰系统的分析，其在一定程度上反映了WCDMA系统不同业务对系统干扰的贡献。

需要指出的是，因为某些无线通信系统CS域的软切换原因，基站(NodeB)业务量的增加会引起基站信道资源配置的增加，对这一因素的考虑如下：

考虑到软切换最终会体现到业务量的增加，对信道等物理资源来说，处理由于软切换原因发生的额外业务量和处理正常非软切换状态发生的业务量没有任何区别。由于二者毫无差别地去占用信道资源，换句话说，信道资源由软切换发生的业务量和非软切换发生的业务量共享，所以，在配置信道资源方面，我们只需要在CS域预测得到的业务量基础上，乘上软切换因子，即可得到CS域资源配置算法所需虚拟混合业务总量：

其中SHO为软切换因子，可以简单地理解为处于软切换状态的UE(用户手持设备，如手机)所占的比例，其最终体现为由于处于软切换状态UE的RadioLink的增加所引起的业务量的增加。然后，在此基础上利用CS域无线资源占用算法，计算得到Node B信道资源配置。这种处理软切换业务量的方法比单独给软切换配置信道的方法节省资源，也更加合理。

附图说明

图1给出了本发明的WCDMA系统无线资源占用算法的流程图。

具体实施方式

针对虚拟混合业务，有公司给出了一种基于Campbell的方法。这种方法综合考虑所有的业务并构造成一个等效的业务，并据此来计算系统可以提供该等效业务总的话务量，然后得到混合业务的容量计算。该方法最后是利用Erlang B来计算相应的信道数的，目前国内外比较倾向用这种方法来计算CS域的虚拟混合业务。

本发明的算法是将不同速率的业务统一进行核算，从而使基站的信道复用率高，克服了现有技术中不能充分利用系统容量、中继效率低的缺点，且该算法中小区容量的预算值适度。

下面，在给出利用虚拟混合业务来计算小区CS域和PS域的信道预算方法前，先给出几个将会用到的概念：

1、业务资源强度

小区中不同业务对无线资源的占用情况不同，高速业务占用资源较多，而低速业务占用资源量较小。Campbell方法定义业务资源强度来反映不同业务对无线资源的占用情况。

在理想功控状态下，上行信噪比的公式为：

${(E_b/N_o)}_j=\frac{W}{v_j{R}_j}\frac{P_j}{I_{\mathrm{total}}-P_j}$

其中：

(E_b/N_o)_j表示业务j所需的信噪比；

W表示码片速率；

V_j表示业务j的激活因子；

R_j表示业务j的承载速率；

P_j表示业务j的接收信号功率；

I_total表示基站处包括热噪声在内的宽带接收总功率由此得出，

$P_j=\frac{1}{1+\frac{W}{{(E_b/N_o)}_j{v}_j{R}_j}}{I}_{\mathrm{total}}$

由此可见，一项业务的上行接收功率或者说对其它激活业务的干扰不仅与该业务要求的接收信号信噪比、速率、激活因子有关，还与当时基站接收的总功率包括热噪声有关，这导致了一项业务的上行接收功率随着基站总接收功率增加而增加，即在不同的上行系统负荷情况下，接入相同业务所需的接收功率是不同的。

尽管每种业务所需的上行接收功率与系统的负荷有直接关系，但是在一定的负荷条件下，不同业务所需的上行接收功率之比与总的接收功率无关，即满足：

$\frac{P_i}{P_j}=\frac{1+\frac{W}{{(E_b/N_o)}_j{v}_j{R}_j}}{1+\frac{W}{{(E_b/N_o)}_i{v}_i{R}_i}}---\left(1\right)$

这样就可以得到上行链路中各业务占用无线资源的关系。

同理，我们通过分析小区下行负荷，也可以得到单用户下行负荷因子：

${\mathrm{\η}}_i=(1-a_i+i_i)*{(E_b/N_o)}_i*\frac{R_i}{W}*v_i$

$=(1-a_i+i_i)*v_i*\frac{{(E_b/N_o)}_i}{W/R_i}$

所以，如果假设正交化因子、邻区干扰因子对小区中所有用户都是相同的，那么下行链路中各业务占用无线资源的关系，可以归结为：

$\frac{{\mathrm{\η}}_j}{{\mathrm{\η}}_i}=\frac{\frac{{(E_b/N_o)}_j}{W/R_j}*v_j}{\frac{{(E_b/N_o)}_i}{W/R_i}*v_i}---\left(2\right)$

由上面的公式(1)、(2)可以得出，业务i相对于基本业务0的业务资源强度a_i，对于上行链路，

$a_i=\frac{1+\frac{W}{{(E_b/N_o)}_0{v}_0{R}_0}}{1+\frac{W}{{(E_b/N_o)}_i{v}_i{R}_i}}---\left(3\right)$

对于下行链路，

$a_i=\frac{\frac{{(E_b/N_o)}_i}{W/R_i}*v_i}{\frac{{(E_b/N_o)}_0}{W/R_0}*v_0}---\left(4\right)$

当仅用于工程上的简单估算时，即认为因子

远大于1时，上面的公式(1)可以简化为下式：

$a_i=\frac{R_i\·{(E_b/N_0)}_i\·v_i}{R_0{(E_b/N_0)}_0\·v_0}---\left(5\right)$

其中，

i表示不同业务，

R₀表示基本业务的承载速率；

(E_b/N_o)₀表示基本业务所需的E_b/N_o，即基本业务正确解调的信噪比要求；

V₀表示基本业务的激活因子。

从上面可知，业务资源强度a_i是个相对量，它表示业务对资源的占用属性，其通常由该业务的信噪比要求、该业务的承载速率、该业务的激活因子等因素来表征。但究竟使用公式(3)和/或(4)(一般对于CS域，只使用公式(3)即可，而对于PS域，则使用公式(3)和(4))还是使用公式(5)来计算业务资源强度，取决于现场的实际条件和精度要求。

2、虚拟信道

对于一个虚拟混合业务，即由特定业务组合在一起的混合业务，为其服务的信道即为虚拟信道，这是虚拟混合业务的无线资源占用算法中虚拟信道的实质。

虚拟信道作为一个概念，为虚拟混合业务服务，必须具有定量的信道属性。Campbell理论给出了虚拟信道的核算公式，如下式：

$c=\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{N}_i{\mathrm{\γ}}_i{a}_i^2{b}_i}{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{N}_i{\mathrm{\γ}}_i{a}_i{b}_i}---\left(6\right)$

其中，

c表示虚拟信道，

i表示不同业务，

γ_i表示业务i的呼叫到达率，

a_i表示业务i的相对基本业务的业务资源强度，

b_i表示业务i的平均呼叫保持时间，

N_i表示小区业务i的用户数，

其中呼叫到达率γ_i和平均呼叫保持时间b_i表示小区业务i的呼叫强度属性。根据前面参数c的定义，虚拟信道的取值定量地表示为基本业务信道数。

3、虚拟混合业务总量

小区CS域虚拟混合业务完全可以用虚拟信道c、虚拟混合业务总量来表示。虚拟混合业务总量为：

虚拟混合业务总量＝(∑N_i·γ_i·b_i·a_i)/c    (7)

4、虚拟信道数

根据虚拟信道的定义，小区提供的虚拟信道数可以表示成：

(一)小区CS域的无线资源占用方法

下面给出用业务资源强度、虚拟混合业务总量、虚拟信道描述的小区CS域的信道预算方法。

1)首先，选定话音业务作为小区CS域的基本业务，计算小区CS域中其它各业务相对于话音业务的业务资源强度a_i。其中，根据现场的实际条件和精度要求来确定采用公式(3)还是公式(4)，一般地，在只进行简化估算时，采用公式(3)，而要求精度高时，采用公式(4)。

2)利用业务资源强度a_i和小区中各业务的业务量(N_i与b_i、γ_i三者的乘积即为业务i的业务量)计算虚拟混合业务的虚拟信道：

$c=\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{N}_i{\mathrm{\γ}}_i{a}_i^2{b}_i}{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{N}_i{\mathrm{\γ}}_i{a}_i{b}_i}$

3)根据下式计算小区的虚拟混合业务总量：

虚拟混合业务总量＝(∑N_i·γ_i·b_i·a_i)/c

对信道等物理资源来说，其容量是固定不变的，当有软切换发生时，相当于增加了信道资源的用户数，而物理信道对由软切换而发生的额外业务量的处理和正常非软切换状态发生的业务量的处理没有任何区别。而且软切换发生的业务量和非软切换发生的业务量毫无差别地去占用信道资源，即二者共享信道资源。为此，考虑到软切换最终会体现到业务量的增加，则在上式的基础上，乘上一个软切换的因子SHO，这样

虚拟混合业务总量＝(1+SHO)*(∑N_i·γ_i·b_i·a_i)/c。

其中SHO为软切换因子，可以简单地理解为处于软切换状态的UE所占的比例，其最终体现为由于处于软切换状态的移动终端无线连接的增加所引起的业务量的增加。

4)根据所得到的虚拟混合业务总量，利用Erlang B方法计算在满足2％的阻塞概率要求下，小区需要提供的虚拟信道数。

5)在话音业务的资源占用强度取值为1时，通过所得到的虚拟信道数，计算CS域小区所需的话音业务信道数：

话音业务信道数＝虚拟信道数＊c+1。

(二)小区PS域无线资源占用算法

一般认为，分组业务中会话的到达符合泊松分布。再假定WCDMA系统有线部分的传输带宽远大于无线部分，系统带宽即等于无线信道带宽，且不考虑WCDMA移动终端设备使用信道能力限制，也不考虑RLC/MAC地址对接入能力的限制，我们认为对WCDMA系统而言符合马尔可夫排队模型，因此可以使用Erlang方法分析其无线资源占用情况。

由于在计算无线资源时，Erlang C方法具有局限性，所以为了更加合理地体现不同速率的数据业务对资源的占用强度，并表征数据业务的时延特性，这里首先计算PS域多种速率的数据业务的虚拟混合业务，然后再利用ErlangC计算PS域的无线资源占用，具体如下：

1)选定一业务作为PS域的基本业务，计算PS域中其它各业务相对于该基本业务的业务资源强度a_i。这时，是采用上述的公式(3)和(4)还是公式(5)，则根据现场的实际条件和精度要求来确定。一般地，在只进行简化估算时，采用上述的公式(5)，而要求精度高时，采用上述的公式(3)和(4)。

2)利用业务资源强度a_i和小区中各业务的业务量(N_i与b_i、γ_i三者的乘积即为业务i的业务量)计算虚拟混合业务的虚拟信道：

$c=\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{N}_i{\mathrm{\γ}}_i{a}_i^2{b}_i}{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{N}_i{\mathrm{\γ}}_i{a}_i{b}_i}$

3)根据下式计算小区的虚拟混合业务总量：

虚拟混合业务总量＝(∑N_i·γ_i·b_i·a_i)/c；

4)根据所得到的虚拟混合业务总量，利用Erlang C方法计算在QoS的要求下，小区需要提供的虚拟信道数；

5)通过所得到的虚拟信道数，计算PS域小区所需的基本业务信道数：

基本业务信道数＝虚拟信道数*c+1；

这里，基本业务的业务资源强度取值为1。

然后利用PS域选定基本业务相对于话音业务的资源强度，将基本业务信道数转化成话音业务信道数。

其中PS域虚拟信道数的计算，基本上可以根据本文介绍的CS域无线资源占用方法来计算，不同之处在于基本业务的选取和Erlang方法的选用，另外也不需考虑某些无线通信系统中存在的软切换因素。即选取PS域某一数据业务为基本业务，计算得到的PS域虚拟混合业务总量；然后在满足一定的等待制呼损约束条件的前提下，通过查Erlang C表可以得到小区的虚拟信道数，进而求得PS域所需的基本业务信道数。当然，最后可以把PS域得到的基本业务信道数转化成话音业务信道数，转化的方法是前者乘上PS域基本业务信道与话音信道之间的业务资源强度，从而得到PS域所需的等效话音业务信道数。

(三)包含CS与PS域的无线通信系统无线资源占用算法

对于无线通信系统，其可能会包括多种业务，如同时包括CS域和PS域。对此，可以先将无线通信系统的业务区分为CS域和PS域，然后根据以上(一)、(二)部分介绍的CS域、PS域移动业务占用无线资源的分析，对CS域与PS域分别利用虚拟混合业务估算方法计算信道容量需求。最后把CS域与PS域所得到的等效话音业务信道数相加即得到基站所需的总的信道配置。

下面以WCDMA系统的小区为例进行具体说明。WCDMA系统所需占用的无线资源的估算方法，包括如下步骤：

步骤一：将无线通信系统的业务区分为电路交换域和分组交换域；

步骤二：选取话音业务为电路交换域的基本业务，在分组交换域中任选一业务作为基本业务；

步骤三：计算各业务的相对资源占用强度a_i；

步骤四：通过下式分别计算电路交换域和分组交换域的虚拟信道c；

$c=\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{N}_i{\mathrm{\γ}}_i{a}_i^2{b}_i}{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{N}_i{\mathrm{\γ}}_i{a}_i{b}_i}$

其中，i代表第i个业务，γ_i为业务i的呼叫到达率，b_i为业务i的平均呼叫保持时间，N_i为小区业务i的用户数；

步骤五：对于电路交换域和分组交换域，分别基于所选取的基本业务，利用其中各业务的业务资源强度a_i对各业务的业务量做加权平均，分别将电路交换域和分组交换域中的各业务混合成一虚拟混合业务，通过下式分别计算电路交换域和分组交换域的虚拟混合业务总量：

虚拟混合业务总量＝(∑N_i·γ_i·b_i·a_i)/c

步骤六：对电路交换域的虚拟混合业务利用Erlang B方法求得满足一定阻塞率要求的虚拟信道数；对分组交换域的虚拟混合业务利用Erlang C方法求得满足一定QoS要求的虚拟信道数，

利用业务资源强度a_i，将求得的电路交换域和分组交换域的虚拟信道数分别根据下式转换成相应的基本业务信道数：

基本业务信道数＝虚拟信道数*c+1；

这里，基本业务的业务资源强度取值为1；

步骤七：利用业务资源强度，将求得的分组交换域的基本业务信道数转换成话音业务信道数；

步骤八：将电路交换域和分组交换域最终所得的话音业务信道数求和即得到该WCDMA系统小区所需占用的信道数。

Claims (12)

1.一种用于分组数据业务的无线资源占用算法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：从分组数据业务中选取一业务作为基本业务；

步骤二：计算各业务的业务资源强度a_i；

步骤三：通过下式计算分组交换域的虚拟信道c；

$c=\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{N}_i{\mathrm{\γ}}_i{a}_i^2{b}_i}{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{N}_i{\mathrm{\γ}}_i{a}_i{b}_i}$

其中，i代表第i个业务，γ_i为业务i的呼叫到达率，b_i为业务i的平均呼叫保持时间，N_i为小区业务i的用户数；

步骤四：基于所选取的基本业务，利用各业务的业务资源强度对各业务的业务量做加权平均，混合成一虚拟混合业务，通过下式计算该虚拟混合业务总量；

虚拟混合业务总量＝(∑N_i·γ_i·b_i·a_i)/c

步骤五：根据得到的虚拟混合业务总量，利用Erlang C方法求得满足一定QoS要求的虚拟信道数；

步骤六：利用各业务的业务资源强度，通过下式将所得到的虚拟信道数转换成基本业务信道数：

基本业务信道数＝虚拟信道数*c+基本业务信道的业务资源强度

从而得到分组数据业务所需占用的信道数。

2.根据权利要求1所述的分组数据业务的无线资源占用算法，其特征在于，在所述的步骤六，所述的基本业务的业务资源强度取值为1，并通过下式将所得到的基本业务信道数转换成话音业务信道数：

其中，

R₀表示话音业务的承载速率，

(E_b/N_o)₀表示话音业务所需的E_b/N_o，即话音业务正确解调的信噪比要求，

v₀表示话音业务的激活因子，

R₀′表示PS域基本业务的承载速率，

(E_b/N_o)_0′表示PS域基本业务所需的E_b/N_o，即基本业务正确解调的信噪比要求，

v_0′表示PS域基本业务的激活因子；

由话音业务信道数表示分组数据业务所需占用的信道数。

3.根据权利要求1所述的分组数据业务的无线资源占用算法，其特征在于，在所述步骤二，所述各业务的业务资源强度用承载速率、激活因子、信噪比参数表征，即为：

$a_j=\frac{R_j\·{(E_b/N_0)}_j\·v_j}{R_0{(E_b/N_0)}_0\·v_0}$

其中，

j表示第j个业务；

R₀表示基本业务的承载速率；

(E_b/N_o)₀表示基本业务所需的E_b/N_o，即基本业务正确解调的信噪比要求；

v₀表示基本业务的激活因子；

a_i表示业务j相对于基本业务信道的业务资源强度，

R_j表示业务j的承载速率；

(E_b/N_o)_j表示业务j所需的E_b/N_o，即业务j正确解调的信噪比要求；

v_j表示业务j的激活因子。

4.根据权利要求1所述的无线资源占用算法，其特征在于，

在所述步骤二，对于无线通信系统的上行业务的业务资源强度为：

$a_i=\frac{1+\frac{W}{{(E_b/N_o)}_0{v}_0{R}_0}}{1+\frac{W}{{(E_b/N_o)}_i{v}_i{R}_i}}$

下行业务的相对资源强度为：

$a_i=\frac{R_i\·{(E_b/N_0)}_i{\·v}_i}{R_0{(E_b/N_0)}_0{\·v}_0}$

其中：

i表示第i个业务，

R₀表示基本业务的承载速率；

(E_b/N_o)₀表示基本业务所需的E_b/N_o，即基本业务正确解调的信噪比要求；

V₀表示基本业务的激活因子；

(E_b/N_o)_i-业务i所需的E_b/N_o，即业务j正确解调的信噪比要求；

W-码片速率；

v_i-业务j的激活因子；

R_i-业务j的比特率。

5.一种无线通信系统的无线资源占用算法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将无线通信系统的业务区分为电路交换域和分组交换域；

步骤二：分别为电路交换域和分组交换域选取一业务作为基本业务；

步骤三：计算各业务的业务资源强度a_i；

步骤四：通过下式分别计算电路交换域和分组交换域的虚拟信道c；

$c=\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{N}_i{\mathrm{\γ}}_i{a}_i^2{b}_i}{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{N}_i{\mathrm{\γ}}_i{a}_i{b}_i}$

其中，i代表第i个业务，γ_i为业务i的呼叫到达率，b_i为业务i的平均呼叫保持时间，N_i为小区业务i的用户数；

步骤五：对电路交换域和分组交换域，分别基于所选取的基本业务，利用各业务的业务资源强度对各业务的业务量做加权平均，分别将电路交换域和分组交换域中的各业务混合成一虚拟混合业务，通过下式分别计算电路交换域和分组交换域的虚拟混合业务总量：

虚拟混合业务总量＝(∑N_i·γ_i·b_i·a_i)/c

步骤六：对电路交换域的虚拟混合业务利用Erlang B方法求得满足一定阻塞率要求的虚拟信道数；对分组交换域的虚拟混合业务利用Erlang C方法求得满足一定QoS要求的虚拟信道数；

利用业务资源强度，通过下式将求得的电路交换域和分组交换域的虚拟信道数分别转换成相应的基本业务信道数：

基本业务信道数＝虚拟信道数*c+基本业务信道的业务资源强度；

步骤七：根据分别所得的电路交换域和分组交换域的基本业务信道数得到无线通信系统小区所需占用的信道数。

6.根据权利要求5所述的无线通信系统中无线资源占用算法，其特征在于，在所述的步骤六和步骤七之间还包括一步骤：通过下式将求得的电路交换域和分组交换域的基本业务信道数中的一种基本业务信道数转换成另一种基本业务信道数：

其中，

R₀表示一种基本业务的承载速率，

(E_b/N_o)₀表示一种基本业务所需的E_b/N_o，即基本业务正确解调的信噪比要求，

v₀表示一种基本业务的激活因子，

R_0′表示另一种基本业务的承载速率，

(E_b/N_o)_0′表示另一种基本业务所需的E_b/N_o，即基本业务正确解调的信噪比要求，

v_0′表示另一种基本业务的激活因子；

在所述的步骤七，将分别所得的电路交换域和分组交换域的基本业务信道数相加得到无线通信系统小区所需占用的信道数。

7.根据权利要求6所述的无线通信系统中无线资源占用算法，其特征在于，

在所述步骤二，为电路交换域所选取的基本业务为话音业务；

在所述步骤六，所述的基本业务信道的业务资源强度取值为1，则通过下式将所求得的电路交换域的虚拟信道数直接转换成话音业务信道数，而将所求得的分组交换域的虚拟信道数转换成其基本业务信道数：

基本业务信道数＝虚拟信道数*c+1；

在所述步骤七，将所得到分组交换域的基本业务信道数转换成话音业务信道数：

其中，

R₀表示话音业务的承载速率，

(E_b/N_o)₀表示话音业务所需的E_b/N_o，即话音业务正确解调的信噪比要求，

v₀表示话音业务的激活因子，

R_0′表示PS域基本业务的承载速率，

(E_b/N_o)_0′表示PS域基本业务所需的E_b/N_o，即基本业务正确解调的信噪比要求，

v_0′表示PS域基本业务的激活因子；

在所述步骤八，将电路交换域和分组交换域的话音业务信道数求和即得到无线通信系统小区所需占用的信道数。

8.根据权利要求5所述的无线通信系统无线资源占用算法，其特征在于，在所述步骤三，所述各业务的业务资源强度用承载速率、激活因子、信噪比等参数表征，可简单地表示为：

$a_i=\frac{R_j\·{(E_b/N_0)}_j\·v_j}{R_0{(E_b/N_0)}_0\·v_0}$

其中，

i表示不同业务，

a_i表示业务i相对于基本业务信道的业务资源强度，

R_i表示业务i的承载速率；

(E_b/N_o)_i表示业务i所需的E_b/N_o，即业务j正确解调的信噪比要求；

V_i表示业务i的激活因子；

R₀表示基本业务的承载速率；

(E_b/N_o)₀表示基本业务所需的E_b/N_o，即基本业务正确解调的信噪比要求；

v₀表示基本业务的激活因子。

9.根据权利要求5所述的无线通信系统的无线资源占用算法，其特征在于，

在所述步骤二，对于电路交换域和分组交换域来说，上行各业务的业务资源强度为：

$a_i=\frac{1+\frac{W}{{(E_b/N_o)}_0{v}_0{R}_0}}{1+\frac{W}{{(E_b/N_o)}_i{v}_i{R}_i}}$

下行各业务的业务资源强度为：

$a_i=\frac{R_i\·{(E_b/N_0)}_i{\·v}_i}{R_0{(E_b/N_0)}_0{\·v}_0}$

其中：

(E_b/N_o)_i-业务i所需的E_b/N_o，即业务j正确解调的信噪比要求；

W-码片速率；

V_i-业务j的激活因子；

R_i-业务j的比特率。

10.根据权利要求5-9中之一所述的无线通信系统无线资源占用算法，其特征在于，在所述步骤五，对于电路交换域，在有软切换的情况下，小区总业务量会增加，这时通过下式计算虚拟混合业务总量：

虚拟混合业务总量＝(1+SHO)(∑N_i·γ_i·b_i·a_i)/c

其中，SHO为软切换因子，对应于由于软切换原因业务量增加的比例。

11.根据权利要求5至9中之一所述的无线通信系统无线资源占用算法，其特征在于，用于WCDMA或CDMA系统中。

12.根据权利要求10所述的无线通信系统无线资源占用算法，其特征在于，用于WCDMA或CDMA系统中。