CN100463568C - 码分多址系统的自干扰接纳控制方法 - Google Patents

Abstract

一种码分多址系统的自干扰接纳控制方法，是基于码分多址系统的自干扰原理，建立混合业务的数学模型，解出各种业务在功率攀升后的上行接收功率，从而计算系统的上行接收总功率，比较该总功率值与接纳控制门限，判断当前呼叫请求的业务能否被接纳。本发明从宽带码分多址系统的自干扰特性出发，建立了混合业务时的自干扰模型，可以精确地预测呼叫请求业务接入后系统的上行接收总功率，进行接纳判断，而且同时还可以得到功率攀升后系统中各种业务的上行接收功率。该方法不依赖于基站上报的系统上行接收总功率的测量值，避免了测量误差的影响。此外，该方法还非常适用于信噪比E_b/N₀实时变化的情况，对系统设计和系统稳定运行都具有实用价值。

Description

码分多址系统的自干扰接纳控制方法

(1)技术领域

本发明涉及一种码分多址系统的自干扰接纳控制方法，尤其是指一种宽带码分多址(WCDMA：Wide-band Code Division Multiple Access)系统混合业务情况下的接纳控制方法，属于第三代移动通信系统(3G)领域。

(2)背景技术

移动通信近年来发展十分迅速，短短几年间已经成为人类生活中非常重要的一部分。伴随着Internet技术的迅猛发展，人们对移动Internet的渴求极大地推动了第三代移动通信系统(IMT-2000)的发展。WCDMA技术是第三代移动通信系统的主流技术，由于移动上网等业务的需要，WCDMA系统与GSM系统以及第二代移动通信系统相比，承载的业务类型就不再是单一的话音业务，而是混合业务，其业务类型按业务的服务质量(QoS：Quality of Service)分为四级：会话级(conversational class，如电话业务、IP通话业务等)、流级(streaming class，如视频或音频数据)、交互级(interactive class，如上网浏览、服务器接入、数据库访问等)和后台级(background class，如后台分发E-mail、下载文件、接收测量报告等)。由于混合业务的接入，使得WCDMA系统的接纳控制、负荷控制方法不能再沿用单一业务时的方法。

基于时分复用的GSM系统采用硬容量，其容量的表征参数为信道数，即时隙数，一旦所有的时隙都被占满，则不能再接入新的用户。

IS-95系统(第二代码分多址移动通信系统)虽然在业务类型上与GSM相同，但在技术上与GSM完全不同，采用的是码分多址原理，其信道是用码序列来区分的。用户在同一时间、同一频段工作，因此IS-95(CDMA)系统是一个自干扰系统，系统中的所有用户彼此互为干扰，因此系统的容量与干扰的大小密切相关，与业务QoS密切相关，容量是软的。业务QoS主要包括业务的信源速率、误码率要求和时延要求，比如满足一定的QoS条件下，最多大约可接入100个话音用户，但如果在此基础上再接入一个话音也是可以的，仅仅是话音质量稍有降低。因此，IS-95系统容量的表征不能简单地采用信道数来说明，还应与业务要求的QoS有关。

第三代移动通信系统大多也采用了码分多址技术，但与第二代IS-95系统最大的区别是承载的业务类型不同，其业务是话音业务和分组数据业务并重的混合业务，这在前文已经提到过。由于第三代系统承载了速率可变的混合业务，业务特性与单一的话音业务相比复杂得多，各种业务在系统中的行为特性大大不同，因而第三代码分多址系统的传输技术和系统控制方法与IS-95系统有很大的不同，对系统容量的评定更是不能简单地采用信道数。第三代移动通信系统也具有软容量特性，其容量与业务所要求的服务质量有关，当要求的无线链路质量下降时，容量变大，反之则变小。而且，还将由于第三代系统业务类型的多样化，各种业务的优先级、数据速率和对时延要求的不同，使得对系统容量的评价和接纳控制过程也变得更加复杂，对容量表征参数的确定和系统接纳控制方法，目前在公开的出版物中也未见有明确的统一标准，甚至第三代移动通信系统标准化组织3GPP也没有制订统一的标准，系统控制方法是各个公司以3GPP相关标准为基础自行研制的。因此，可以说，针对第三代移动通信系统的混合业务的接纳控制方法，目前几乎还是一个空白领域。

采用码分多址技术的第三代移动通信系统，由于区分各用户的扩频码的不完全正交性，导致了该系统成为了一个自干扰系统，或者叫干扰受限系统，系统中的任何一个用户相对其他用户都是干扰源。因此，当系统中用户不断增加时，等于干扰不断增加，为了保证各种业务所需要的QoS，就要通过闭环功率控制机制不断增加各自的发射功率，即不仅当前新接入用户的发射功率要比系统中原有的同类业务用户的发射功率大一些，而且系统中已接入的所有原来用户的发射功率也要相应增加，最后使得系统中所有同类业务用户到达基站接收端的功率都要增加到相同值，这就是功率攀升现象。这是一个从低平衡点到高平衡点的过程，这个过程收敛时系统就是稳定的，否则就是不稳定的。这样，当系统中用户增加到一定的程度后，会引起功率突然雪崩式上升，此时即使只增加一个用户，所有用户所需要的发射功率都需要增加很多，系统总的上行接收总功率也随之增加很多，接收功率将超出接收电路非线性范围而失效，业务的误码率急剧下降，系统就处于瘫痪或崩溃状态，说明当前接入的业务不能被系统接纳了，必须在出现这个情况之前就要预测，并实行控制，以保证系统稳定运行。由此可见，决定码分多址系统容量的本质是系统的上行接收总功率，只要系统的上行接收总功率还没有超出接纳控制门限，就可以接入新用户。因此，如果能够对当前呼叫请求的业务在接入后的系统上行接收总功率进行预测，就可以以此预测功率作为当前业务能否被接纳的准则，确定系统是否接纳该业务。

与此相比，目前预测呼叫业务负荷增量的方法是基于吞吐量的方法。具体参考芬兰诺基亚公司Harri Holma等人参考3GPP协议规范的著作——《UMTS的WCDMA——第三代移动通信的无线接入》。现在所用预测业务负荷增量的方法没有以功率为核心，预测呼叫业务的负荷增量不是直接的发射或接收功率增量，更没有考虑多址干扰的影响，与实际系统不对应，既不实用，又不准确，容易造成接纳控制的错误判断。在公开的专利中，还没有针对混合业务和非对称业务的接纳控制方法。只有一些相关的专利，如美国专利(专利号为US5687171)“CDMA系统中分配无线信道的方法与装置”是最接近的方法，这方法是基于测量基站接收信号强度、计算允许的余量、估计呼叫所需的功率、余量大于所需功率时即分配一条无线信道。这个方法是典型的第二代单一业务、对称业务的接纳控制方法，且仅仅测量上行的基站接收信号强度；这些方法在计算呼叫业务所需功率时没有考虑功率攀升量，更没有考虑非对称业务在上、下行分别接纳控制的问题，因为上、下行的测量和计算负荷余量方法是不同的，没有考虑非实时业务接纳的特殊性和业务的优先级，即没有将业务QoS作为接纳控制的主要因素，完全不能满足第三代系统混合业务的多样化要求，更没有考虑混合业务组合的优化以致达到高效运行的问题。

基于以上第三代移动通信系统业务自身的特点和功率攀升原理，本发明提出了基于自干扰的混合业务接纳控制方法，解决混合业务接入时的接纳控制问题。

(3)发明内容

本发明的目的在于提出一种码分多址系统的自干扰接纳控制方法，是指一种混合业务接入时上行接收总功率的预测方法，根据该预测功率以确定当前请求接入的业务能否被系统接纳，达到提高系统运行效率、降低呼叫阻塞率和掉话率的效果。

本发明基于码分多址系统的自干扰原理，建立混合业务的数学模型，解出各种业务在功率攀升后的上行接收功率，从而计算系统的上行接收总功率，比较该总功率值与接纳控制门限，判断当前呼叫请求的业务能否被接纳。

本发明的目的是这样实现的：一种码分多址系统的自干扰接纳控制方法，其中所述的控制方法的步骤包括：

第一步：从呼叫业务的QoS(服务质量)中提取业务信源速率R、所需信噪比E_b/N₀值；

第二步：根据自干扰原理，对系统中已有的业务类型和当前请求接入的业务类型分别建立功率攀升后的上行接收功率和干扰的关系的数学方程，即当前请求业务接入后该类业务到达基站的上行接收功率和系统中所有干扰功率的数学方程；

当前请求业务接入后该类业务到达基站的上行接收功率和系统中所有干扰功率的数学方程式为：设系统中已经接入的业务有x1kbps，x2kbps，x3kbps......xnkbps，当前请求接入业务为一个xakbps的业务，其中a＝1、2、3......n，对功率攀升后xakbps业务建立方程如下：

$p_{\mathrm{xa}}=10\lg \underset{T}{\mathrm{\Σ}}({10}^{0.1B_g}+1.55N_T{10}^{0.1p_T})-P_{\mathrm{Gxa}}+{\left(\frac{E_b}{N_0}\right)}_{\mathrm{xa}}\mathrm{dBm}---\left(1\right)$

其中，T为业务类型，T＝x1kbps，x2kbps，x3kbps......xnkbps；B_g为白噪声功率，单位为dBm，B_g＝101g(kT₀B)，其中T₀为环境绝对温度，单位为K，k为波尔兹曼常数，为1.38×10^-23焦耳/K，B是通信带宽，单位为Hz，WCDMA系统的通信带宽为5MHz；常温27摄氏度下取B_g＝-103.157dBm；

系数1.55为考虑周围小区满的情况，即周围小区干扰为本小区干扰的55％；

p_x1、p_x2、p_x3......p_xn分别为接入当前xakbps业务引起功率攀升后系统中x1kbps、x2kbps、x3kbps......xnkbps业务的上行接收功率，即上述方程式(1)中的P_T，量纲为dBm；

N_x1、N_x2、N_x3......N_xn为正整数，分别表示当前xakbps业务接入前系统中已经存在的相应业务的数量，即上述方程式(1)中的N_T，无量纲；

P_Gx1、P_Gx2、P_Gx3......P_Gxn分别为相应业务的处理增益， $P_{\mathrm{GT}}=10\lg \left(\frac{3840\mathrm{kcps}}{R_T}\right)\mathrm{dB},$ R_T为业务速率，量纲是kbps。处理增益包括了扩频增益和编码增益；

${\left(\frac{E_b}{N_0}\right)}_{x1},{\left(\frac{E_b}{N_0}\right)}_{x2},{\left(\frac{E_b}{N_0}\right)}_{x3}\·\·\·\·\·\·{\left(\frac{E_b}{N_0}\right)}_{\mathrm{xn}}$ 分别为相应业务QoS对应的平均信噪比；

第三步：联立步骤第二步中所建立的各个方程，组成非线性方程组，采用数值方法求解该方程组，得到各种业务在功率攀升后的上行接收功率值；

第四步：建立功率攀升后系统上行接收总功率与各种业务的数量及其对应的上行接收功率值的关系的数学方程；

第五步：将步骤第三步中解出的各种业务的上行接收功率值代入步骤第四步中建立的方程，即可得到当前业务接入后的系统上行接收总功率p_total。

第六步：比较当前业务接入后的系统上行接收总功率p_total与系统接纳控制门限p_th，如果p_total<p_th则接纳，无线资源控制器RRC(Radio Resource Control)返回接纳信令，进入第七步；反之，如果p_total>p_th，则说明当前呼叫请求的接入将导致系统超出稳定运行状态所需要保证的接纳控制门限，系统将处于过载状态。因此，不能接纳当前呼叫请求，进行掉话或阻塞处理，回到步骤第一步，等待下一次呼叫的到来；

第七步：如果步骤第三步中建立的非线性方程组无解，则说明当前业务的接纳将出现雪崩式功率攀升现象，系统上行接收总功率为无穷大，系统将崩溃。因此，系统拒绝接纳该呼叫请求，进行掉话或阻塞处理，回到步骤第一步等待下一次呼叫的到来；

第八步：分配码资源；

第九步：修改码资源状态表，返回步骤第一步。

本发明的功效在于：本发明提出的基于自干扰模型的码分多址系统的混合业务接纳控制方法有如下有益效果：

1)提出了码分多址系统容量的容量表征参数；

2)解决了混合业务时的接纳控制问题；

3)计算结果不依赖于基站上报的系统上行接收总功率的测量值，避免了测量不准确给系统带来的影响；

4)灵活性好，适合信噪比E_b/N₀实时变化的情况。在实际的系统中，由于自然地理等因素的变化，要获得满意的服务质量，信噪比E_b0可能需要实时变化。基于自干扰的混合业务模型从模型上考虑了E_b/N₀的影响因素，不管它如何变化，只要能够给出具体的值，就可以解出此时的系统上行接收总功率值和功率攀升后的各种业务到达基站的上行接收功率值。因此，该模型具有非常好的灵活性和适应性，这对变化多样的移动通信环境而言非常实用；

5)准确地预测呼叫业务接入时对系统的影响程度，提高了系统运行效率和系统资源利用率，保证了服务质量。

综上所述，本发明首次提出了宽带码分多址系统基于自干扰模型的混合业务接纳控制方法，该方法从宽带码分多址系统的自干扰特性出发，建立了混合业务时的自干扰模型，可以精确地预测呼叫请求业务接入后系统的上行接收总功率，进行接纳判断，而且同时还可以得到功率攀升后系统中各种业务的上行接收功率。该方法不依赖于基站上报的系统上行接收总功率的测量值，避免了测量误差的影响。此外，该方法还非常适用于信噪比E_b/N₀实时变化的情况，对系统设计和系统稳定运行都具有实用价值。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

(4)附图说明

图1是采用直接迭代法求解非线性方程组(1)的程序流程；

图2是非线性方程组(1)中所有等式两边的误差最大值——迭代次数曲线；

图3是图2的局部放大。

(5)具体实施方式

本发明的功能模块以软件体现在无线网络控制器RNC(Radio Network Controler)中，由RNC控制和管理许多的基站(小区)。结合本发明的步骤，以一个实施例进一步详细描述以上方法：

第一步：首先从呼叫业务(用户)的无线接入承载(RAB)请求所带的业务质量(QoS)参数中，提取呼叫业务的信源速率R、所需信噪比E_b/N₀值、优先级等级以及呼叫用户的身份标识(ID)值，信噪比是根据数据业务的不同而不同，例：8kbps、12.2kbps话音的QoS参数与64kbps、144kbps、384kbps等数据业务的不同，话音的平均信噪比要求约为5dB，对应误块率(BLER)为百分之一，而64kbps、144kbps、384kbps等数据的平均信噪比要求为3.5dB；

第二步：根据自干扰原理，建立自干扰模型。对任意用户而言，系统中已经接入的其他用户都可看作干扰，此外，相邻小区的用户也是干扰，一般认为相邻小区干扰为本小区干扰的55％。根据自干扰和功率攀升原理，当前请求业务接入后，要达到满意的QoS，它到达基站的上行接收功率必须能够抵抗它的所有干扰源的干扰功率，即大于或者等于所有干扰功率之和。这些干扰源包括系统中的所有已经接入用户、相邻小区用户干扰和背景噪声干扰。

假设系统中已经接入的业务有8kbps，12.2kbps，64kbps，144kbps和384kbps，当前请求接入业务为一个8kbps话音业务，对功率攀升后8kbps业务建立方程如下：

$p_8=10\lg \underset{T}{\mathrm{\&Sigma;}}({10}^{0.1B_g}+1.55N_T{10}^{0.1p_T})-P_{G8}+{\left(\frac{E_b}{N_0}\right)}_8\mathrm{dBm}$

其中，

T为业务类型，T＝8kbps，12.2kbps，64kbps，144kbps，384kbps；

其他类型的业务依此类推：

即：假设系统中已经接入的业务有x1kbps，x2kbps，x3kbps......xnkbps，当前请求接入业务为一个xakbps的业务，其中a＝1、2、3......n，对功率攀升后xakbps业务建立方程如下：

$p_{\mathrm{xa}}=10\lg \underset{T}{\mathrm{\&Sigma;}}({10}^{0.1B_g}+1.55N_T{10}^{0.1p_T})-P_{\mathrm{Gxa}}+{\left(\frac{E_b}{N_0}\right)}_{\mathrm{xa}}\mathrm{dBm}---\left(1\right)$

其中，

T为业务类型，T＝x1kbps，x2kbps，x3kbps......xnkbps；

B_g(dBm)为白噪声功率，B_g＝101g(kT₀B)，其中T₀为环境绝对温度(K)，k为波尔兹曼常数，为1.38×10^-23焦耳/K，B是通信带宽(Hz)，WCDMA系统的通信带宽为5MHz；常温(27摄氏度)下取B_g＝-103.157dBm；

系数1.55为考虑周围小区满的情况，即周围小区干扰为本小区干扰的55％；

p_x1、p_x2、p_x3......p_xn分别为接入当前xakbps业务引起功率攀升后系统中x1kbps、x2kbps、x3kbps......xnkbps业务的上行接收功率，即上述方程式(1)中的P_T，量纲为dBm；

N_x1、N_x2、N_x3......N_xn为正整数，分别表示当前xakbps业务接入前系统中已经存在的相应业务的数量，即上述方程式(1)中的N_T，无量纲；

P_Gx1、P_Gx2、P_Gx3......P_Gxn分别为相应业务的处理增益， $P_{\mathrm{GT}}=10\lg \left(\frac{3840\mathrm{kcps}}{R_T}\right)\mathrm{dB},$ R_T为业务速率，量纲是kbps。处理增益包括了扩频增益和编码增益；

${\left(\frac{E_b}{N_0}\right)}_{x1},{\left(\frac{E_b}{N_0}\right)}_{x2},{\left(\frac{E_b}{N_0}\right)}_{x3}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;{\left(\frac{E_b}{N_0}\right)}_{\mathrm{xn}}$ 分别为相应业务QoS对应的平均信噪比，取值同上所述。

第三步：联立第二步中建立的各方程式成非线性方程组，并采用数值迭代法求解该非线性方程组，即可解出各种业务在功率攀升后到达基站的上行接收功率值p_T，T＝x1kbps，x2kbps，x3kbps......xnkbps。

第四步：建立功率攀升后系统上行接收总功率与各种业务的数量及其对应的上行接收功率值的关系的数学描述方程。此时，系统总的上行接收功率应该为本小区内所有已接入的业务的上行接收功率之和。

仍假设系统中已经接入的业务有8kbps，12.2kbps，64kbps，144kbps和384kbps，当前请求接入业务为一个8kbps话音业务为例：

$P_{\mathrm{total}}=10\lg [{10}^{0.1B_g}+(N_8+1){10}^{0.1p_8}+N_{12.2}{10}^{{0.1p}_{12.2}}+N_{64}{10}^{{0.1p}_{64}}$

${+N}_{144}{10}^{0.1p_{144}}+N_{384}{10}^{0.1p_{384}}]\mathrm{dBm}$

其他类型的业务依此类推：

即：仍假设系统中已经接入的业务有x1kbps，x2kbps，x3kbps......xnkbps，当前请求接入业务为一个xakbps的业务，其中a＝1、2、3......n，此时，系统总的上行接收功率应该为本小区内所有已接入的业务的上行接收功率之和：

$P_{\mathrm{total}}=10\lg [{10}^{0.1B_g}+{10}^{0.1p_{\mathrm{xa}}}+N_{x1}{10}^{{0.1p}_{x1}}+N_{x2}{10}^{{0.1p}_{x2}}$

                                 (2)

${+N}_{x3}{10}^{0.1p_{x3}}+......+N_{\mathrm{xn}}{10}^{0.1p_{\mathrm{xn}}}]\mathrm{dBm}$

第五步：比较p_total与系统接纳控制门限p_th，如果p_total<p_th则接纳，RRC返回接纳信令，进入第七步；反之，如果p_total>p_th，则说明当前呼叫请求的接入将导致系统超出稳定运行状态所需要保证的接纳控制门限，系统将处于过载状态。因此，不能接纳当前呼叫请求，进行掉话或阻塞处理，回到第一步等待下一次呼叫的到来；

第六步：如果第三步中建立的非线性方程组无解，则说明当前业务的接纳将出现雪崩式功率攀升现象，系统上行接收总功率为无穷大，系统将崩溃。因此，系统拒绝接纳该呼叫请求，进行掉话或阻塞处理，回到第一步等待下一次呼叫的到来；

第七步：启动码资源分配子进程；

第八步：修改码资源状态表，返回第一步。

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1所描述的迭代法求解所述的非线性方程组的过程是(仍假设系统中已经接入的业务有x1 kbps为8kbps，x2 kbps为12.2kbps，x3 kbps为64kbps，x4 kbps为144kbps和x5 kbps为384kbps)：

首先令迭代次数k＝0；

设定迭代初值p₈ ^(k)、p_12.2 ^(k)、p₆₄ ^(k)、p₁₄₄ ^(k)、p₃₈₄ ^(k)；

将此初值代入方程式(1)，计算p₈ ^(k+1)、p_12.2 ^(k+1)、p₆₄ ^(k+1)、p₁₄₄ ^(k+1)、p₃₈₄ ^(k+1)；

再计算前后两次迭代结果差值的绝对值Diff_T＝|p_T ^(k+1)-p_T ^(k)|，T＝8，12.2，64，144，384，找出差值中最大的量J＝max{Diff₈，Diff_12.2，Diff₆₄，Diff₁₄₄，Diff₃₈₄}；

如果J满足给定的计算精度，则迭代终止，当前迭代所得结果即为方程组的解；

如果J不满足给定的计算精度，需将当前迭代结果代入式(1)，进行下一次迭代，计算p₈ ^(k+2)、p_12.2 ^(k+2)、p₆₄ ^(k+2)、p₁₄₄ ^(k+2)、p₃₈₄ ^(k+2)......，依此进行下去，如果迭代收敛于给定的精度，则说明方程组(1)有解，将方程组的解代入式(2)，所得系统上行接收总功率p_total如果小于接纳控制门限，则接纳当前呼叫请求，如果p_total大于接纳控制门限，则此时系统虽然没有崩溃，但已经处于饱和状态了，当前呼叫请求不能被接纳；

如果迭代次数超过设定的最大允许迭代次数，迭代仍然没有收敛的话，则认为方程组无解，当前呼叫请求的接入将会导致系统崩溃，不能被接纳。计算精度一般取值为千分之一到十万分之一，即可满足实际应用要求；最大允许迭代次数在3000次以下，一般收敛速度较快，远远低于最大值，计算时间保持在实际系统允许的范围内。

其他类型的业务依此类推(系统中已经接入的业务有x1 kbps，x2 kbps，x3kbps......xn kbps)：

首先令迭代次数k＝0；

设定迭代初值p_x1 ^(k)、p_x2 ^(k)、p_x3 ^(k)......p_xn ^(k)；

将此初值代入方程式(1)，计算p_x1 ^(k+1)、p_x2 ^(k+1)、p_x3 ^(k+1)......p_xn ^(k+1)；

再计算前后两次迭代结果差值的绝对值Diff_T＝|p_T ^(k+1)-p_T ^(k)|，T＝x1，x2，x3......xn，找出差值中最大的量J＝max{Diff_x1，Diff_x2，Diff_x3......Diff_xn}；

如果J满足给定的计算精度，则迭代终止，当前迭代所得结果即为方程组的解；

如果J不满足给定的计算精度，需将当前迭代结果代入式(1)，进行下一次迭代，计算p_x1 ^(k+2)、p_x2 ^(k+2)、p_x3 ^(k+2)......p_xn ^(k+2)......，依此进行下去，如果迭代收敛于给定的精度，则说明方程组(1)有解，将方程组的解代入式(2)，所得系统上行接收总功率p_total如果小于接纳控制门限，则接纳当前呼叫请求，如果p_total大于接纳控制门限，则此时系统虽然没有崩溃，但已经处于饱和状态了，当前呼叫请求不能被接纳；

如果迭代次数超过设定的最大允许迭代次数，迭代仍然没有收敛的话，则认为方程组无解，当前呼叫请求的接入将会导致系统崩溃，不能被接纳。计算精度一般取值为千分之一到十万分之一，即可满足实际应用要求；最大允许迭代次数在3000次以下，一般收敛速度较快，远远低于最大值，计算时间保持在实际系统允许的范围内。

图2中的曲线表示的是迭代求解方程组(1)时，各次迭代过程中方程组(1)各等式两边差值的最大绝对值J随迭代次数变化的趋势，它描述了迭代过程的收敛性，说明了本文中采用的迭代解法是收敛的，具有鲁棒性。

图3是图2的局部放大，主要观察差值J随迭代次数增加不再明显下降。

本发明的核心算法是以系统上行接收总功率作为码分多址系统容量评定指标的思想和混合业务时系统自干扰数学模型的建立。

本发明受保护范围为码分多址移动通信系统的自干扰模型和接纳控制，系统负荷估计，应用范围包括整个移动通信领域。

当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。

Claims (6)

1.一种码分多址系统的自干扰接纳控制方法，其特征在于所述的控制方法包括：

第一步：从呼叫业务的服务质量QoS中提取业务信源速率R、所需信噪比E_b/N₀值；

第二步：根据自干扰原理，对系统中已有的业务类型和当前请求接入的业务类型分别建立功率攀升后的上行接收功率和干扰的关系的数学方程，即当前请求业务接入后该类业务到达基站的上行接收功率和系统中所有干扰功率的数学方程；

当前请求业务接入后该类业务到达基站的上行接收功率和系统中所有干扰功率的数学方程式为：设系统中已经接入的业务有x1kbps，x2kbps，x3kbps......xnkbps，当前请求接入业务为一个xakbps的业务，其中a＝1、2、3......n，对功率攀升后xakbps业务建立方程如下：

$\begin{array}{cc}{p}_{\mathrm{xa}}=10\lg \underset{T}{\mathrm{\&Sigma;}}({10}^{0.1B_g}+1.55N_T{10}^{0.1p_{\mathrm{\&tau;}}})-P_{\mathrm{Gxa}}+{\left(\frac{E_b}{N_0}\right)}_{\mathrm{xa}}& \mathrm{dBm}\end{array}---\left(1\right)$

其中，T为业务类型，T＝x1kbps，x2kbps，x3kbps......xnkbps；

B_g为自噪声功率，单位为dBm，B_g＝10lg(kT₀B)，其中T₀为环境绝对温度，单位为K，k为波尔兹曼常数，为1.38×10^-23焦耳/K，B是通信带宽，单位为Hz，WCDMA系统的通信带宽为5MHz；常温27摄氏度下取B_g＝-103.157dBm；

系数1.55为考虑周围小区满的情况，即周围小区干扰为本小区干扰的55％；

p_x1、p_x2、p_x3......p_xn分别为接入当前xakbps业务引起功率攀升后系统中x1kbps、x2kbps、x3kbps......xnkbps业务的上行接收功率，即上述方程式(1)中的P_T，量纲为dBm；

N_x1、N_x2、N_x3......N_xn为正整数，分别表示当前xakbps业务接入前系统中已经存在的相应业务的数量，即上述方程式(1)中的N_T，无量纲；

P_Gx1、P_Gx2、P_Gx3......P_Gxn分别为相应业务的处理增益， $P_{\mathrm{GT}}=10\lg \left(\frac{3840\mathrm{kcps}}{R_T}\right)$ dB，R_T为业务速率，量纲是kbps。处理增益包括了扩频增益和编码增益；

${\left(\frac{E_b}{N_0}\right)}_{x1},{\left(\frac{E_b}{N_0}\right)}_{x2},{\left(\frac{E_b}{N_0}\right)}_{x3}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;{\left(\frac{E_b}{N_0}\right)}_{\mathrm{xn}}$ 分别为相应业务QoS对应的平均信噪比；

第三步：联立步骤第二步中所建立的各个方程，组成非线性方程组，采用数值方法求解该方程组，得到各种业务在功率攀升后的上行接收功率值；

第四步：建立功率攀升后系统上行接收总功率与各种业务的数量及其对应的上行接收功率值的关系的数学方程；

第五步：将步骤第三步中解出的各种业务的上行接收功率值代入步骤第四步中建立的方程，即可得到当前业务接入后的系统上行接收总功率p_total；

第六步：比较当前业务接入后的系统上行接收总功率p_total与系统接纳控制门限p_th，如果p_total<p_th则接纳，RRC返回接纳信令，进入第七步；反之，如果p_total>p_th，则说明当前呼叫请求的接入将导致系统超出稳定运行状态所需要保证的接纳控制门限，系统将处于过载状态，因此，不能接纳当前呼叫请求，进行掉话或阻塞处理，回到步骤第一步，等待下一次呼叫的到来；

第七步：如果步骤第三步中建立的非线性方程组无解，则说明当前业务的接纳将出现雪崩式功率攀升现象，系统上行接收总功率为无穷大，系统将崩溃，因此，系统拒绝接纳该呼叫请求，进行掉话或阻塞处理，回到步骤第一步等待下一次呼叫的到来；

第八步：分配码资源；

第九步：修改码资源状态表，返回步骤第一步。

2.如权利要求1所述的一种码分多址系统的自干扰接纳控制方法，其特征在于所述的第三步中的采用数值方法求解该方程组是指用数值迭代法求解所述的非线性方程组，即可解出各种业务在功率攀升后到达基站的上行接收功率值p_T，在此，设T＝x1kbps，x2kbps，x3kbps......xnkbps。

3.如权利要求1所述的一种码分多址系统的自干扰接纳控制方法，其特征在于所述的第四、五步中的建立功率攀升后系统上行接收总功率与各种业务的数量及其对应的上行接收功率值的关系的数学描述方程是系统总的上行接收功率应该为本小区内所有已接入的业务的上行接收功率之和，设系统中已经接入的业务有x1kbps，x2kbps，x3kbps......xnkbps，当前请求接入业务为一个xakbps的业务，其中a＝1、2、3......n，则：

$P_{\mathrm{total}}=10\lg [{10}^{0.1B_g}+{10}^{0.1p_{\mathrm{xa}}}+N_{x1}{10}^{0.1p_{x1}}+N_{x2}{10}^{0.1p_{x2}}---\left(2\right)$

$\begin{array}{cc}+N_{x3}{10}^{0.1p_{x3}}+......+N_{\mathrm{xn}}{10}^{0.1p_{\mathrm{xn}}}]& \mathrm{dBm}\end{array}$

4.如权利要求2所述的一种码分多址系统的自干扰接纳控制方法，其特征在于所述的迭代法求解所述的非线性方程组的过程是设系统中已经接入的业务有x1kbps，x2kbps，x3kbps......xn kbps则：

首先令迭代次数k＝0；

设定迭代初值p_x1 ^(k)、p_x2 ^(k)、p_x3 ^(k)......p_xn ^(k)；

将此初值代入所述的方程组(1)，计算p_x1 ^(k+1)、p_x2 ^(k+1)、p_x3 ^(k+1)......p_xn ^(k+1)；

再计算前后两次迭代结果差值的绝对值Diff_T＝|p_T ^(k+1)-p_T ^(k)|，T＝x1，x2，x3......xn，找出差值中最大的量J＝max{Diff_x1，Diff_x2，Diff_x3......Diff_xn}；

如果J满足给定的计算精度，则迭代终止，当前迭代所得结果即为方程组的解；

如果J不满足给定的计算精度，需将当前迭代结果代入方程组(1)，进行下一次迭代，计算p_x1 ^(k+2)、p_x2 ^(k+2)、p_x3 ^(k+2)......p_xn ^(k+2)……，依此进行下去，如果迭代收敛于给定的精度，则说明所述的方程组(1)有解，将方程组的解代入所述的方程组(2)，所得系统上行接收总功率p_total如果小于接纳控制门限，则接纳当前呼叫请求，如果p_total大于接纳控制门限，则此时系统虽然没有崩溃，但已经处于饱和状态了，当前呼叫请求不能被接纳。

5.如权利要求4所述的一种码分多址系统的自干扰接纳控制方法，其特征在于所述的计算精度取值为千分之一到十万分之一，即可满足实际应用要求。

6.如权利要求4所述的一种码分多址系统的自干扰接纳控制方法，其特征在于所述的迭代次数最大为3000次。

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