CN100525161C - 一种码分多址系统中的容量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种码分多址系统中的容量控制方法，包括：a)判断是否有业务请求接入，如果有，进入步骤b)，否则，进入d)；b)预测接入当前请求业务后的系统负载；c)判断预测的系统负载是否超过系统负载门限，如果是，进入f)，否则，进入d)；d)计算系统的总噪音等效负载；e)判断得到的总噪音等效负载是否超过噪音负载门限值，如果是，进入步骤f)，否则，进入g)；f)进行相应的降噪处理，返回a)；g)判断当前是否有业务请求接入，如果是，允许该业务接入，返回a)，否则，返回a)。本发明使码分多址系统在存在无法清除的干扰情况下，也能够有效地控制系统容量，避免系统覆盖的剧烈变化，并可进一步克服环境干扰导致的容量损失。

Description

一种码分多址系统中的容量控制方法

技术领域

本发明涉及码分多址(CDMA，Code Divided Multi-Access)系统的容量与覆盖管理技术，特别是指一种码分多址系统中的容量控制方法。

背景技术

在CDMA特别是宽带码分多址(WCDMA，Wideband Code DividedMulti-Access)系统中，容量与覆盖是网络质量中很关键的参数，在进行网络规划时，这两个参数是互相影响的。在实际的系统运营中，是通过准入和拥塞控制来使容量与覆盖达到设计目标。

准入控制分为上行准入控制和下行准入控制，实际系统中上下行准入控制独立完成，本文中主要涉及上行准入控制，因而为了方便，以下将上行准入控制简称为准入控制。准入控制的方法通常以负载预测为基础，其基本思想是根据系统当前的负载情况以及当前的呼叫接入请求，预测在准入该呼叫请求后，将给系统带来的负载变化情况，判断系统能否在这一新的负载情况下正常运行，如果改变后的负载没有超过系统正常运行的限制，则该接入请求被许可；反之，该接入请求被拒绝。

目前小区上行的准入控制主要有两种方法：

第一种方法是基于负载因子的准入控制。

该方法是在收到新的用户业务接入请求时，首先根据接收端测量得到的接收带内总功率(RTWP，Received Total Wideband Power)计算得到当前系统的负载因子η_UL，如公式(1)：

${\mathrm{\η}}_{\mathrm{UL}}=\frac{\mathrm{Noiserise}-1}{\mathrm{Noiserise}}---\left(1\right)$

其中，噪音上升(NR，Noiserise)为 $\mathrm{Noiserise}=\frac{\mathrm{RTWP}}{\mathrm{No}},$ No是接收机系统的热噪音。

然后，根据单用户的负载因子定义公式(2)，预测接入该新增业务将带来的负载因子增量Δη。

$\mathrm{\Δ\η}=\frac{1}{1+\frac{W}{{(E_b/\mathrm{No})}_j}\×R_j\×v_j}---\left(2\right)$

其中，(E_b/No)_j是当前新增用户j业务解调需要的信噪比，R_j是新增用户j业务的信息速率，v_j是新增用户j业务的激活因子。W是WCDMA基带码片速率，如：取3.84Mbps。

从而得到假设新用户j准入后，预测得到的负载因子

，如公式(3)：

${\mathrm{\η}}_{\mathrm{UL}}^{\′}={\mathrm{\η}}_{\mathrm{UL}}+\mathrm{\Δ\η}---\left(3\right)$

其中，η_UL是该新增用户j业务接入以前WCDMA的上行负载，并将该结果与系统的上行负载因子门限相比较，如果没有超过门限，则该接入请求被许可；反之，该接入请求被拒绝。

第二种方法是基于总业务归一化因子的准入控制。

由于在实际系统中，会出现测量值不可用的情况，此时第一种基于测量的准入方案将不再可用，因此需要采用第二种方案。

首先，本方案中定义了业务归一化因子κ，归一化因子的意义是当前业务相当于多少标准业务，在下文中也将归一化因子称为等效用户数。选择一种特定的业务，如：12.2k语音业务作为标准业务，定义其Ec/No为参考(Ec/No)_ref，假设某新增业务为(Ec/No)_j，则定义该业务所对应的用户j的归一化因子为：

$\mathrm{\κ}=\frac{{(\mathrm{Ec}/\mathrm{No})}_j}{{(\mathrm{Ec}/\mathrm{No})}_{\mathrm{ref}}}---\left(4\right)$

另外，总业务归一化因子是指小区中所有业务的归一化因子之和。在有业务请求时，计算小区内所有专用信道用户的业务归一化因子，再加上请求准入用户的业务归一化因子，得到假设准入后的总业务归一化因子，将该总业务归一化因子与预先设定的门限比较，如果没有超过门限，则该接入请求被许可；反之，该接入请求被拒绝。总业务归一化因子的判决也是上下行分别判决。

准入控制是系统稳定的一个重要保障，但是当小区负载很重时，终端用户设备(UE，User Equipment)移动、数据业务速率变化等带来的小区负载波动也会很大，此时可能会出现功率控制无法跟上用户业务实际需要功率的变化，或大量用户业务在同一时段达到最大发射功率，使业务质量无法保证等现象，这些现象被称为拥塞。因此，为了保证系统的稳定以及满足用户对服务质量(QoS，Quality of Service)的要求，需要对系统的拥塞状况进行控制。

拥塞控制要求当拥塞发生时，应及时降低承载业务的速率或者中断某些用户的业务，从而及时降低负载；当拥塞解除后，再恢复承载的业务速率。因此需要实时对小区系统中的噪音上升进行监控，如果噪音负载超过门限，则需采取如：降低用户业务服务等级或中断某个用户的业务等相应的处理，以降低小区系统内的干扰噪音。现有技术WCDMA系统中上行链路噪音负载门限，即噪音上升目标值NR_Target根据公式(5)计算：

${\mathrm{NR}}_{T\arg \mathrm{et}}=10\×\lg \left(\frac{1}{1-{\mathrm{\η}}^0}\right)+{\mathrm{NR}}_{M\arg \mathrm{in}}---\left(5\right)$

其中，η⁰是系统网络规划时设定的负载，NR_Margin是根据噪音上升分布和用户业务接入的阻塞概率而设定的一个噪音上升的余量。

由于现有的这些技术都是在只考虑系统频谱比较干净的情况下对系统的控制方法，而实际系统中会存在一些干扰，而且这些干扰会在一定时间内无法清除，这样在进行准入控制时，由于不考虑拥塞的情况，容易导致系统覆盖发生剧烈变化，使整个网络的性能降低。

特别地，在城域环境中，容量是关键因素，如果只基于噪音上升进行准入控制或者拥塞控制，在干扰环境中则将造成新业务无法接入，或进行中的业务被中断，导致系统的容量急剧下降，甚至不可用。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种码分多址系统中的容量控制方法，在存在无法清除的干扰情况下，能够有效地控制系统容量，避免系统覆盖的剧烈变化。本发明的进一步目的是克服环境干扰导致的容量损失。

本发明提供的一种码分多址系统的容量控制方法，包括：

a)判断是否有业务请求接入，如果有，则进入步骤b)，否则，进入步骤d)；

b)预测接入当前请求业务后的话音等效负载；

c)判断预测的话音等效负载是否超过系统负载门限，如果是，则进入步骤f)，否则，进入步骤d)；

d)计算系统的总噪音等效负载；

e)判断得到的总噪音等效负载是否超过噪音负载门限值，如果是，则进入步骤f)，否则，进入步骤g)；

f)进行相应的降噪处理，返回步骤a)；

g)判断当前是否有业务请求接入，如果是，则允许该业务接入，返回步骤a)，否则，返回步骤a)。

该方法所述步骤b)具体为采取基于业务归一化因子的方法预测接入当前请求业务后的系统等效用户数；

步骤c)所述系统负载门限为预先设定的系统准入用户数门限。

该方法如果当前没有业务请求接入，则所述步骤d)具体包括：

d1)测量系统当前的接收带内总功率；

d2)根据得到的系统当前接收带内总功率计算系统当前的负载因子；

d3)将得到的系统当前的负载因子作为系统的总噪音等效负载；

如果当前有业务请求接入，则步骤d)具体包括：

d1’)预测接入当前请求业务所带来的噪音负载增量；

d2’)测量系统当前的接收带内总功率；

d3’)根据得到的系统当前的接收带内总功率计算系统当前的负载因子；

d4’)将步骤d1’)得到的接入当前请求业务所带来的噪音负载增量与步骤d3’)得到的系统当前负载因子的和作为系统的总噪音等效负载。

该方法所述噪音负载门限值为 $N_{T\arg \mathrm{et}}^{\′}=10\×\lg \left(\frac{1}{1-{\mathrm{\η}}^0}\right)+{\mathrm{NR}}_{M\arg \mathrm{in}}+{\mathrm{NR}}_{M\arg \mathrm{in}\_\mathrm{interference}},$ 其中η⁰为系统网络规划时设定的负载，NR_Margin为噪音上升的余量，NR_{Margin_interference}为干扰余量，

为噪音上升目标值。

该方法所述干扰余量为NR_{Margin_interference}＝(-1)×α×10×1g(1-C_Lost)，其中α为路径损耗因子，C_Lost为系统可容忍的覆盖损失比例。

该方法所述干扰余量为0.9dB或1.8dB。

该方法所述干扰余量为基于实际测量进行确定。

该方法所述干扰余量的确定过程具体为在设定的时间内周期地测量系统噪音负载，对得到的系统噪音负载取均值或滤波处理后作为干扰余量。

该方法步骤f)所述进行相应的降噪处理具体包括：判断当前是否有业务请求接入，如果是，则降低当前请求业务的服务质量，或禁止该业务接入；否则，降低系统当前服务的优先级最低的业务服务等级，或中断一个优先权最低的业务。

从上述方案可以看出，本发明提供的一种码分多址系统中的容量控制方法，通过将准入控制与拥塞控制结合，综合考虑准入和拥塞对系统的影响，避免了存在干扰的情况下，系统覆盖的剧烈变化，又通过付出很少的覆盖代价，增加系统的噪音负载门限，避免了环境干扰导致容量损失。从而使系统的容量与覆盖更加稳定。另外，本发明方案还可以避免两个系统共存时，为避免干扰而需要在(PHS，Personal Handy-phone System)端进行的大规模网络改造。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的容量控制流程示意图；

图2为本发明较佳实施例的拥塞控制噪音负载门限示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

本发明的容量控制方法的准入控制过程包括两个控制原则：首先，在每个用户请求业务接入时，根据接入的用户业务类型，计算等效的话音信道数，并判断等效话音信道数是否超过门限，如果超过门限，则拒绝该业务类型的接入。其次，当用户业务的等效话音信道数没有超过门限的时候，再判断该用户业务接入后带来的噪音上升值，如果等效的噪音上升超过该门限，也要中断该业务类型的接入。另外，系统还实时根据噪音负载情况进行拥塞控制。

本发明较佳实施例中上行准入采用话音等效信道数，即归一化因子的方式进行控制，各小区的系统根据不同的负载情况，并考虑受干扰情况下的噪音上升设定各自的拥塞控制门限。具体控制过程，参见图1所示流程图。

步骤101，系统实时监测是否有用户请求接入，如果有，则进入步骤102；否则，进入步骤105。

步骤102，判定请求接入用户的业务类型，根据基于归一化因子的准入控制算法预测接入当前用户后的系统所承载的等效话音用户数的值。

即根据公式(4)计算当前用户j的业务归一化因子 $\mathrm{\κ}=\frac{{(\mathrm{Ec}/\mathrm{No})}_j}{{(\mathrm{Ec}/\mathrm{No})}_{\mathrm{ref}}},$ 再将该结果加上当前系统内所有专用信道用户的业务归一化因子，得到预测的总业务归一化因子作为预测的等效用户数。

步骤103，判断该预测的等效话音用户数是否超过准入用户数门限，如果没有超过该门限，则进入步骤104；否则，进入步骤108。

步骤104，预测接入当前用户所带来的噪音负载增量。

可根据公式(2) $\mathrm{\Δ\η}=\frac{1}{1+\frac{W}{{(E_b/\mathrm{NO})}_j\×R_j\×v_j}}$ 计算，Δη的值即为接入当前用户所带来的噪音负载增量。

步骤105，测量系统当前的接收带内总功率RTWP。

步骤106，计算系统当前的总噪音等效负载

。

即根据公式(1)以及测量的系统当前的接收带内总功率RTWP，首先计算当前系统噪音上升： $\mathrm{Noiserise}=\frac{\mathrm{RTWP}}{\mathrm{No}};$

由Noiserise得到系统当前的负载因子： ${\mathrm{\η}}_{\mathrm{UL}}=\frac{\mathrm{Noiserise}-1}{\mathrm{Noiserise}}---\left(1\right);$

预测的系统总的噪音等效负载

就是： ${\mathrm{\μ}}_{\mathrm{UL}}^{\′}={\mathrm{\η}}_{\mathrm{UL}}+\mathrm{\Δ\η}---\left(3\right).$

这里，如果当前没有用户请求接入，则上式(3)中设定Δη的值等于0。

步骤107，判断当前的系统总的噪音等效负载

是否超过预先设定的噪音负载门限值，如果是，则进入步骤108，否则，进入步骤109。

其中，噪音负载门限在清频比较干净的情况下，可直接根据用户接入带来的噪音上升均值，再加上根据一定中断概率设定的余量作为噪音负载门限进行拥塞控制。但是在有干扰或者清频不十分干净的情况下，干扰的引入会导致噪音上升的分布改变，如果还采用目前的方法，会导致用户的中断概率很高，所以需要在干扰环境下设定一个干扰余量。

参见图2所示，图2中横轴表示负载，纵轴表示噪音上升。从图2中可以看出，WCDMA系统上行的噪音上升曲线是与负载有一定关系的。没有负载时，系统的噪音上升就是系统底噪，没有干扰的情况下，系统对应一定的目标负载可以找到某一个噪音上升值，但是在有干扰的情况下，需要将该值修正，提高一定的门限。

本发明中噪音负载门限，即噪音上升目标值

如公式6所示：

$N_{T\arg \mathrm{et}}^{\′}=10\×\lg \left(\frac{1}{1-{\mathrm{\η}}^0}\right)+{\mathrm{NR}}_{M\arg \mathrm{in}}+{\mathrm{NR}}_{M\arg \mathrm{in}\_\mathrm{interference}}---\left(6\right)$

其中，NR_{Margin_interference}为本发明设定的干扰余量，其值如公式(7)所示：

NR_{Margin_interference}＝(-1)×α×10×1g(1-C_Lost)      (7)

其中，α是网络规划时设定的路径损耗因子，C_Lost是网络规划设定的系统可容忍的覆盖损失比例。

由于干扰余量的设定会导致系统覆盖的减少，因此，本发明中以少量的覆盖损失为代价换取系统的容量，这里覆盖的减少量是根据覆盖损失率确定的。根据公式(6)的计算，并考虑宏蜂窝系统的情况，较佳的设定5％的覆盖半径损失对应噪音干扰余量NR_{Margin_interference}为0.9dB，10％的覆盖半径损失对应噪音干扰余量NR_{Margin_interference}为1.8dB。

步骤108，根据不同的情况以及系统设定进行相应的降噪处理。比如：通过判断，如果是用户请求接入，则降低请求接入用户的服务质量，或禁止该用户接入；如果当前没有用户请求接入，则降低当前服务的优先级最低的用户服务等级，或中断一个优先权最低的用户，返回步骤101。

步骤109、110，判断当前是否是用户接入，如果是，则允许该用户接入，返回步骤101；否则，直接返回步骤101。

在上面实施例的步骤107中确定干扰余量的方式是基于固定的覆盖损失为基础的。另外，还可采取基于实际测量的确定干扰余量的方式，即根据实际系统的测量值来估计干扰余量，在实际系统中，首先确定一个测量总时间，在这段时间内周期地测量系统的噪音负载，得到若干个值，然后对这些值取一个均值或者进行滤波，作为干扰余量。这种方式的好处是干扰余量与实际系统相关，但工程量比较大。

本发明方案除WCDMA外，同样也可适用于CDMA2000等其它CDMA蜂窝通信系统。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种码分多址系统中的容量控制方法，其特征在于，包括：

a)判断是否有业务请求接入，如果有，则进入步骤b)，否则，进入步骤d)；

b)预测接入当前请求业务后的话音等效负载；

c)判断预测的话音等效负载是否超过系统负载门限，如果是，则进入步骤f)，否则，进入步骤d)；

d)计算系统的总噪音等效负载；

e)判断得到的总噪音等效负载是否超过噪音负载门限值，如果是，则进入步骤f)，否则，进入步骤g)；

f)进行相应的降噪处理，返回步骤a)；

g)判断当前是否有业务请求接入，如果是，则允许该业务接入，返回步骤a)，否则，返回步骤a)。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b)具体为采取基于业务归一化因子的方法预测接入当前请求业务后的系统等效用户数；

步骤c)所述系统负载门限为预先设定的系统准入用户数门限。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果当前没有业务请求接入，则所述步骤d)具体包括：

d1)测量系统当前的接收带内总功率；

d2)根据得到的系统当前接收带内总功率计算系统当前的负载因子；

d3)将得到的系统当前的负载因子作为系统的总噪音等效负载。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果当前有业务请求接入，则步骤d)具体包括：

d1’)预测接入当前请求业务所带来的噪音负载增量；

d2’)测量系统当前的接收带内总功率；

d3’)根据得到的系统当前的接收带内总功率计算系统当前的负载因子；

d4’)将步骤d1’)得到的接入当前请求业务所带来的噪音负载增量与步骤d3’)得到的系统当前负载因子的和作为系统的总噪音等效负载。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述噪音负载门限值为 ${\mathrm{NR}}_{T\arg \mathrm{et}}^{\′}=10\×1g\left(\frac{1}{1-{\mathrm{\η}}^0}\right)+N{R}_{M\arg \mathrm{in}}+N{R}_{M\arg \mathrm{in}\_\mathrm{interference}},$ 其中η⁰为系统网络规划时设定的负载，NR_Margin为噪音上升的余量，NR_{Margiin_interference}为干扰余量，NR′_Target为噪音上升目标值。

6、根据权利要求5的方法，其特征在于，所述干扰余量为NR_{Margin_interference}＝(-1)×α×10×1g(1-C_Lost)，其中α为路径损耗因子，C_Lost为系统可容忍的覆盖损失比例。

7、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述干扰余量为0.9dB或1.8dB。

8、根据权利要求5的方法，其特征在于，所述干扰余量为基于实际测量进行确定。

9、根据权利要求8的方法，其特征在于，所述干扰余量的确定过程具体为在设定的时间内周期地测量系统噪音负载，对得到的系统噪音负载取均值或滤波处理后作为干扰余量。

10、根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤f)所述进行相应的降噪处理具体包括：判断当前是否有业务请求接入，如果是，则降低当前请求业务的服务质量，或禁止该业务接入；否则，降低系统当前服务的优先级最低的业务服务等级，或中断一个优先权最低的业务。

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