CN101072085A - 获取高速上行链路分组调度容量的方法和系统、以及获取链路有效数据速率的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种获取高速上行链路分组调度容量的方法和系统、以及获取链路有效数据速率的方法和装置，涉及无线通信领域；本发明解决了现有技术在进行系统容量估算时，只考虑系统层而导致估算结果不符合实际情况的缺陷。本发明根据物理层的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，在不同快速混合自动重传方式下，求出链路有效数据速率；根据系统剩余误帧率确定码片信噪比门限，得出链路有效数据速率与码片信噪比的对应关系；利用所述链路有效数据速率得到系统容量。本发明综合分析了链路层面的链路自适应技术、快速混合自动重传技术与系统层快速调度对高速上行链路分组调度容量的影响，从而使得估算结果更贴切的符合实际情况。

Description

获取高速上行链路分组调度容量的方法和系统、以及获取链路有效数据速率的方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种用于WCDMA系统的高速上行链路分组调度(HSUPA)容量估算方法及系统、有效数据速率估算方法及装置。

背景技术

无线数据业务的飞速发展对通信系统提出了新的要求。单纯以话音为主的移动通信方式已渐渐不能满足人们的要求，因此将来的移动通信系统必须在保证话音业务的基础上，提供传送图片文件、收发邮件、上网冲浪，甚至点播电影等多媒体业务，以满足用户对高速数据的需求业务。

为了在现有网络基础上提供更高速和更先进的无线数据通信业务，出现了各种用于移动数据通信的增强技术。如目前的HSUPA(High Speed Uplink PacketAccess，高速上行链路分组调度)是3GPP在Release 6版本协议中为了满足上行数据业务的需求而提出的一种增强型技术。HSUPA采用的新技术包括H-ARQ(Hybrid Automatic Repeat Request，快速混合自动重传)、自适应调制编码(Aadaptive Modulation and Coding，AMC)、快速调度(Fast Scheduling)、2msTTI(Transmission Time Interval，传输时间间隔)短帧传输等。

H-ARQ是指接收方在解码失败的情况下，保存接收到的数据，并要求发送方重传数据，接收方将重传的数据和先前接收到的数据在解码之前进行组合。H-ARQ可以提高系统性能，并可灵活地调整有效码元速率，还可以补偿由于采用链路适配所带来的误码。H-ARQ有两种运行方式，分别为追赶合并(chasecombining)及递增冗余(IR，Incremental Redundancy)。基于追赶合并的方法，发送端在做出重传的判定后，把前次发送的数据帧的全部或部分重新发送，接收端则对所有接收到的数据帧合并后的结果进行解码，接收到的数据帧越多，正确译码的几率就越大，即使每次接收到的数据帧可能都无法单独正确译码，但是多个数据帧合并的结果还是有可能进行正确译码；递增冗余方法的机理与追赶合并基本相同，只是每次重发都会增加数据帧的编码冗余度，相应地编码速率会降低，其出发点就是认为是数据帧的编码冗余度不够导致了发送失败，且在下一次重发时，传输条件不会改善，因此需要不断增加编码的冗余度，以保证数据帧能够尽快正确发送。

自适应调制编码(AMC)的基本原理是基于信道状态调整调制和编码方式。信道状态的评估来自接收机的反馈。配置AMC的系统中，靠近小区站点的用户一般使用高阶调制与高速率编码(比如64QAM、R＝3/4 Turbo码)，而靠近小区边界的用户采用低阶调制与低速率编码(比如QPSK、R＝1/2 Turbo码)。AMC的主要优点是：a)合适位置的用户有更高的数据速率从而增加了小区的平均吞吐量；b)减少干扰变化的方法是改变调制及编码方式，而不是改变传输功率。

假设A是基站端、B是用户端(UE)(1)A端在某次发送之前，首先预测A→B信道当前的信噪比(一个发送单元内的平均信噪比)；(2)A端用预测的信噪比去查事先制定的AMC表，得知合适的编码及调制方式；(3)AMC表列出了给定信道信噪比时，在保证错误率不高于某个特定值的前提下，选择频谱效率最好的调制、编码方式。AMC表一般是通过事先的仿真建立的。表1是ANC表的示例，本表是按5％的目标误帧率设计的。表中假设信噪比SNR只取整数值。由于预测得到的SNR不可能相当精确，故此将SNR表示成整数就足够了。例如预测的信噪比是10dB，那么查表1可知适合的调制方式为16QAM，编码率为1/3。

表1

SNR范围(dB)	≤2	3～5	6～7	8～11	12～15	16～20	21～22	＞＝23
									调制方式	QPSK	QPSK	16QAM	16QAM	64QAM	64QAM	64QAM	64QAM
编码率	1/4	1/3	1/4	1/3	1/2	1/2	2/3	3/4
									频谱效率(bps/Hz)	1/2	2/3	1	4/3	2	3	4	4.5

调度算法主要基于信道条件同时考虑等待发射的数据量以及业务的优先等级等情况，以最大化系统的平均数据速率及整体稳定性。评价一个调度算法优劣的指标是：吞吐量和公平性，吞吐量包括小区吞吐量和用户吞吐量，公平性一般认为是各用户或不同分组业务占用信道资源的统计结果。常用的调度算法有RR调度(Round Robin，轮询调度)、Max C/I调度(MaximumCarrier-to-Interference Rate，最大载干比调度)、PF调度(ProportionalFair，比例公平调度)等。RR调度算法采用轮询方式，根据每个用户在FIFO队列中的位置给每个用户提供服务。这种算法可以保证用户间的公平性，但没有考虑用户信道的特性，可能造成系统的吞吐量低。Max C/I调度算法根据用户的载干比，从高到低对用户进行优先级的排序，因而在任何时刻总是载干比最好的用户优先接受服务。这个调度算法可使系统的吞吐量和频谱利用率得到最大化，但缺少公平性，使接近小区边界的用户得不到充分的服务。PF调度算法是RR和Max C/I的折衷，它基于长期的平均载干比和即时载干比的偏移，根据用户的信道特性、数据量和服务状态为每个用户计算一个优先级，在任意时刻为小区中优先级最大的用户进行服务，这样既可以保证系统的吞吐量，又可以提供一定的用户公平性。为了使系统能更好地适应信道的短期变化，在高速无线链路中，调度算法位于Node-B(基站)而不是位于RNC(Radio NetworkController无线网络控制器)。

Release 99版本协议中上行专用信道(Dedicated channel，DCH)的TTI为10ms、20ms、40ms和80ms。在HSUPA中，允许沿用原有的10ms TTI，同时也可以进一步引入更短的2ms TTI以降低传输延迟。

对于连续信道，若B为信道带宽，在加性高斯白噪声的干扰下，根据香农信息论，其信道容量C＝Blog₂(1+S/N)(b/s)其中，N为噪声的平均功率；S是信号的平均功率；S/N为信噪比。信道容量C是指信道可能传输的最大信息速率(即信道能达到的最大传输能力)。由上式可以得出以下结论：

1、如果信息速率R＜＝C，理论上存在一种方法，能以任意小的差错概率通过信道传输；如果R＞C，在理论上无差错传输是不可能的。

2、对于给定的C，可以用不同的带宽和信噪比的组合来传输。若减小带宽，则必须发送较大的功率，即增大信噪比S/N；若有较大的传输带宽则可用较小的传输功率(即较小的S/N)来传送。这表明宽带系统表现出较好的抗干扰性。因此，当信噪比太小，不能保证通信质量时，可采用宽带系统，以改善通信质量。但是，带宽和信噪比的互换不是自动的，必须变换信号使之具有所要求的带宽。实际上这是由各种类型的调制和编码来完成的。调制和编码过程就是实现带宽与信噪比互换的手段。

码道的多少(即码道数)跟帧结构的一个时隙中所采用的扩频因子有关；扩频因子是OSVF码的维数，可以等于4、8、16、32、64、128、256、512。维数越多意味着系统可以容纳的用户数越多(理想状态下)，不同的信道用不同或相同的OSVF码进行编码和解码。

经过物理信道映射之后，信道上的数据将进行扩频和扰码处理。所谓扩频，就是用高于数据比特速率的数字序列与信道数据相乘，相乘的结果扩展了信号的带宽，将比特速率的数据流转换成了具有码片速率的数据流。

文献[C.Rosa，J.Outes，T.B.Sorensen，J.Wigard，and P.E.Mogensen.Combined time and code division scheduling for enhanced uplink packetaccess in WCDMA(WCDMA增强上行分组接入时分和码分结合调度)[J].IEEE60th VTC.2004，9(2)：851 855.]研究了HSUPA增强型业务信道(EnhancedData Channel，E-DCH)上的三种时间与速率调度方式的评估，分析了三种调度算法盲公平吞吐量调度、最大传输功率效率调度、基于信道状态的公平吞吐量调度的调度准则，并给出了仿真结果。但是该技术方案存在以下缺陷：只给出了调度算法的判别准则和仿真结果，没有推导出采用调度算法时的系统吞吐量表达式。没有和链路层性能有机结合。

文献[S.Das，H.Viswanatha.On the reverse link interferencestructure for next generation cellular systems(下一代蜂窝系统的反向链路干扰结构)[J].IEEE GLOBECOM.2004，12(5)：3068 307.]分析了基于小区内外干扰状况的不同传输机制。小区内外干扰包括三种情况(a)小区内部无干扰，小区外部平均干扰；(b)小区内部无干扰，小区外部突发干扰；(c)小区内部平均干扰，小区外部平均干扰。无论上行链路传输是否为时分复用、每个TTI传一个或多个用户的数据、多个用户之间是否正交，小区干扰结构必然落入以上的三种范畴之中。文献分析了采用H-ARQ时三种情况下的吞吐量性能，并在RoT(Rise of Thermal，噪声抬升)的限制下比较了各种机制的性能。但是该技术方案存在以下缺陷：分析干扰分布时未考虑具体的小区拓扑结构，如六边形服务扇区结构；只考虑了轮询调度算法，没有考虑其他调度算法对系统吞吐量的影响；没有和链路层性能有机结合。

在本发明中，容量是以系统的吞吐量来进行衡量的，吞吐量有用户吞吐量和系统吞吐量之分，系统吞吐量可以理解成容量。用户吞吐量是指用户能够达到的最大传输速率。有效数据速率在本案中可理解为吞吐量。

发明内容

本发明的实施例提供一种能够将链路层面和系统层面的容量估算步骤有机地结合的获取高速上行链路分组调度容量的方法和系统，以及获取链路有效数据速率的方法和装置。

本发明的实施例提供一种获取高速上行链路分组调度容量的方法，包括如下步骤：

根据物理层的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，得出在不同快速混合自动重传方式下的链路有效数据速率EfflinkRate；

根据剩余误帧率确定码片信噪比门限；

根据所述的链路有效数据速率与码片信噪比门限，得出链路有效数据速率与码片信噪比的对应关系；

根据链路有效数据速率与码片信噪比的对应关系，利用所述链路有效数据速率得到系统容量。

本发明的实施例还提供一种获取高速上行链路分组调度容量的系统，包括：

链路有效数据速率获取装置，用于根据物理层的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，得出在不同快速混合自动重传方式下的链路有效数据速率；

码片信噪比门限计算装置，用于根据系统剩余误帧率确定码片信噪比门限；

链路有效数据速率与码片信噪比对应关系确定装置，用于根据所述的链路有效数据速率与码片信噪比门限，得出链路有效数据速率与码片信噪比的对应关系；

系统容量获取装置，根据链路有效数据速率与码片信噪比的对应关系，利用所述链路有效数据速率得到系统容量。

本发明的实施例同时提供一种获取高速上行链路分组调度链路有效数据速率的方法，包括：

根据物理层的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，在不同快速混合自动重传方式下，求出链路有效数据速率。

本发明的实施例还提供一种获取高速上行链路分组调度有效数据速率装置包括：比特错误概率计算单元，用于对设定的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，得到物理层的比特错误概率P_b；

首次传输误帧率计算单元，用于根据所述比特错误概率计算单元得到的比特错误概率P_b，利用公式 $P_e=1-{(1-P_b)}^{N_P}$ 得出首次数据帧传输误帧率P_e；

合并误帧率计算单元，用于根据首次传输误帧率计算单元得到的首次数据帧传输误帧率P_e，在不同快速混合自动重传方式下，求出两次数据帧合并后的合并误帧率P_s；

传输次数概率分布计算单元，用于根据所述首次数据帧传输误帧率P_e和合并误帧率P_s，求出数据帧传输次数概率分布Pr(j)；

平均传输次数计算单元，用于根据数据帧传输次数概率分布Pr(j)，求出数据帧平均传输次数 $N_s=\underset{j=1}{\overset{N_{\max }}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{jPr}\left(j\right);$

剩余误帧率计算单元，用于在允许的最大重传次数N_max内，根据数据帧平均传输次数求出剩余误帧率FER_r：

${\mathrm{FER}}_r=1-\underset{j=1}{\overset{N_{\max }}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Pr}\left(j\right)$

有效数据速率计算单元，用于根据所述剩余误帧率FER_r，求出链路有效数据速率EffinkRate

$\mathrm{EfflinkRate}=\frac{W\·{\log }_{2}M\·R_c\·N_c\·(1-\mathrm{FE}{R}_r)}{\mathrm{SF}\·N_s},$

其中W为码片速率、R_c为编码速率，N_c为码道数，M为QAM调制指数，SF为扩频因子，N_S为数据帧平均传输次数，FER_r为剩余误帧率。

本发明的实施例在获取系统容量过程中考虑了链路有效数据速率与码片信噪比的对应关系以及链路有效数据速率，有机结合链路层性能，更加全面地分析HSUPA性能。

附图说明

图1为本发明实施例获取高速上行链路分组调度容量的方法的实现流程图；

图2为本发明实施例获取高速上行链路分组调度容量的方法中六边形服务扇区归一化直径为1，0≤r≤1/2时的示意图，r为六边形服务扇区的极坐标半径；

图3为本发明实施例获取高速上行链路分组调度容量的方法中六边形服务扇区归一化直径为1， $1/2<r\&le;\sqrt{3}/2$ 时的示意图，r为六边形服务扇区的极坐标半径；

图4为本发明实施例获取高速上行链路分组调度容量的方法中六边形服务扇区归一化直径为1， $\sqrt{3}/2<r\&le;1$ 时的示意图，r为六边形服务扇区的极坐标半径；

图5为本发明实施例获取高速上行链路分组调度容量的系统结构图；

图6为本发明实施例获取高速上行链路分组调度有效数据速率的方法的实现流程图；

图7为本发明实施例获取高速上行链路分组调度有效数据速率装置的结构示意图。

具体实施方式

针对现有技术在进行小区容量估算的时候只考虑系统层的缺陷，本发明的实施例综合考虑了HSUPA各种关键技术(快速混合自动重传、快速调度、2ms TTI短帧传输)对HSUPA容量的影响，包括链路和系统两个层面。

在链路层，本发明的实施例给出了数据帧平均传输次数(公式(5))、剩余误帧率(公式(7))、给定调制编码方式、扩频因子和码道数组合时的链路有效数据速率(公式(9))的数学表达式。此时，没有考虑移动终端被调度的概率，和移动终端被调度时基站处接收码片信噪比，落在MCS方式n所在信噪比区间的概率。

在系统层，计算移动终端吞吐量时充分考虑了(1)移动终端被调度的概率，和(2)移动终端被调度时基站处接收码片信噪比，落在MCS方式n所在信噪比区间的概率。

(1)移动终端被调度的概率

考虑加权型调度算法。在该类调度算法下，用户的服务优先级计算公式是：

PRIORITY_i＝ω_i·r_i(t)    (1)

其中，ω_i是系统为用户i分配的调度权重，r_i(t)为用户i在时刻t的瞬时信噪比。对于Max C/I调度算法， ${\mathrm{\&omega;}}_i^{\mathrm{dB}}=0;$ 对于PF调度算法， ${\mathrm{\&omega;}}_i^{\mathrm{dB}}=-\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}}.$

考虑N个用户，其所在位置分别为(r_i，θ_i)(1≤i≤N)，则基站处接收到第i个用户的码片信噪比为γ_i ^dB，且第i个用户被基站调度的概率密度函数为

其中

根据不同的调度算法，有不同的Pr(UEiisschedule)值。

(2)移动终端被调度时基站处接收码片信噪比落在MCS方式n所在信噪比区间的概率。

本发明的实施例给出了物理层的调制编码方式、扩频因子和码道数与信噪比门限的关系(信噪比门限是指进行MCS方式切换的信噪比门限值)：

γ₀＝0

γ_n＝f(P_loss，MCS_n)  n＝1，2，...，N_mcs，其中γn是将整个码片信噪比范围分割为 ${\mathrm{\&gamma;}}_{N_{\mathrm{mcs}}+1}=+\&infin;$ N_mcs+1个不重叠的连续区间后的区间分界点，记为{γ_n}_n＝0 ^Nmcs+1，每个码片信噪比区间对应一个调制编码方式，在保证剩余误帧率不高于系统允许的丢包率P_loss的前提下，基站选择频谱效率最好的调制、编码方式。

在系统层，第i个移动终端被调度时基站处接收码片信噪比γ_i ^dB落在MCS方式n所在的信噪比区间的概率为

同时MCS方式n下的平均重传次数为

MCS方式n下的剩余误帧率为

则N个移动终端所在位置为(r_i，θ_i)(1≤i≤N)时第i个用户的吞吐量为

$\mathrm{Th}(r_i,{\mathrm{\&theta;}}_i)=W\&CenterDot;\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{{\log }_{2}M\left(n\right)\&CenterDot;R_c\left(n\right)\&CenterDot;N_c\left(n\right)\&CenterDot;(1-\mathrm{FE}{R}_r\left(n\right))\&CenterDot;\mathrm{Pr}\left(n\right)}{\mathrm{SF}\left(n\right)\&CenterDot;\stackrel{\&OverBar;}{N}\left(n\right)}---\left(6\right)$

本发明的实施例获取高速上行链路分组调度容量的方法，包括如下步骤：

根据物理层的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，在不同快速混合自动重传方式下，求出链路有效数据速率；

得出链路有效数据速率与码片信噪比的对应关系；

根据链路有效数据速率与码片信噪比的对应关系，利用所述链路有效数据速率得到系统容量。

本发明在系统层面计算系统容量时，针对六边形服务扇区结构，分析移动终端在基站处接收码片信噪比和上行链路噪声抬升的分布情况；

然后，根据所述信噪比和噪声抬升分布情况，利用所述链路有效数据速率，在所有激活移动终端位置固定时得出扇区吞吐量、用户吞吐量；

根据所述用户吞吐量，对于给定的业务速率要求和业务激活因子，得出系统满足用户比例；

根据所述扇区吞吐量和用户吞吐量，得出所有激活移动终端在服务扇区内均匀分布时的平均扇区吞吐量、每个用户的平均吞吐量；

根据所述平均扇区吞吐量、每个用户的平均吞吐量及系统满足用户比例，得出平均系统满足用户比例。

参照附图1，下面对本发明的实施例作进一步详细说明。

A.链路层面

分析H-ARQ性能时考虑系统最大允许重传次数的限制和反向信道确认帧的传输错误。推导出一定码片信噪比下的数据帧传输次数概率分布和平均传输次数。同时可以求得进行最大次数重传之后的剩余误帧率。基于此，分析得到一定调制编码方式、扩频因子(SF)和码道数组合下的链路有效数据速率。再根据系统的剩余误帧率要求，确定MCS方式(即调制编码方式)的码片信噪比门限。最后获得链路有效数据速率与码片信噪比的对应关系。

A1.首次数据帧传输误帧率

如果分组包中的每一个比特具有相同的比特错误率，且比特错误相互独立，则首次传输误帧率为

$P_e=1-{(1-P_b)}^{N_p}---\left(7\right)$

$N_p=\frac{W\&CenterDot;{\log }_{2}M\&CenterDot;R_c\&CenterDot;N_c\&CenterDot;\mathrm{TTI}}{\mathrm{SF}}---\left(8\right)$

其中，W为码片速率，N_p为分组包长度，R_c为编码速率，N_c为码道数。P_b为比特错误概率，在不同的调制编码方式下，其与码片信噪比γ_c的对应关系由物理层的误码率结果确定。如当物理层调制方式DPSK，解调方式为差分相干时， $P_b=-\frac{1}{2}{e}^{-{\mathrm{\&gamma;}}_c}.$

A2.两次数据帧合并后的误帧率

a)H-ARQ方式为追赶合并时

追赶合并H-ARQ采用Rake接收机最大比合并技术，则相邻两个数据帧合并之后的误码率P_s与P_e有相似的表达式，只要把码片信噪比变为γ_c′＝2γ_c即可得P_s的表达式。同样假设在DPSK情况下，有：

$P_b^{\&prime;}=\frac{1}{2}{e}^{-{\mathrm{\&gamma;}}_c^{\&prime;}}=\frac{1}{2}{e}^{-2{\mathrm{\&gamma;}}_c}$

$P_s=1-{(1-P_b^{\&prime;})}^{N_p}$

b)递增冗余H-ARQ

考虑合并前后两次传输数据帧的情况。两次数据帧传输可等价于以两倍原有码长、1/2原编码速率进行的一次传输，即在公式(1)中令N_p′＝2N_p，在P_b与γ_c的对应关系计算过程中令 $R_c^{\&prime;}=\frac{R_c}{2}$ 的一次传输，即可得P_s的表达式。还以DPSK为例：

$P_s=1-{(1-P_b)}^{N_p^{\&prime;}}$

$N_p^{\&prime;}=2N_p=2\frac{W\&CenterDot;{\log }_2^M\&CenterDot;R_c^{\&prime;}\&CenterDot;N_c\&CenterDot;\mathrm{TTI}}{\mathrm{SF}}=\frac{W\&CenterDot;{\log }_2^M\&CenterDot;R_c\&CenterDot;N_c\&CenterDot;\mathrm{TTI}}{\mathrm{SF}}$

A3.数据帧传输次数概率分布

当接收端接收到发射端信号后，需立刻向发射端发送ACK(正确接收回复信号)或NACK(错误接收或无接收回复信号)，指示发射端是否重发。计算数据帧传输次数概率分布时，需考虑反馈确认信道理想与非理想两种情况。

理想反馈

假设反馈确认信道理想，即发射端接收到的来自接收端的反馈确认信号出错概率为0，则第j(j＞1)次成功解码信息块的概率，即传输次数为j的概率为：

Pr(j)＝P_e(P_eP_s)^j-2(1-P_eP_s)    (9)

当j＝1时，Pr(j)＝(1-P_e)。

a)非理想反馈

假设反馈确认信道非理想，接收端的反馈信息ACK或者NACK在传输过程中可能出现3种情况：正确传输、错误传输和丢失。令系统允许最大重传次数为N_max’则第j(j＞1)次成功解码信息块的概率，即传输次数为j的概率为：

其中，P_f是接收端反馈信息ACK或NACK丢失的概率，接收端反馈信息ACK丢失的概率一般为0.01，接收端反馈信息NACK丢失的概率一般为0.1；P_ae表示接收端反馈信息ACK被误传为NACK的概率，该概率的取值范围一般为0.01-0.04；P_ne接收端反馈信息NACK被误传为ACK的概率，该概率的取值范围一般为0.01-0.04。

A4.数据帧平均传输次数

传输次数的均值为

$N_s=\underset{j=1}{\overset{N_{\max }}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{jPr}\left(j\right)---\left(11\right)$

在理想反馈情况下，平均传输次数可直接表述为

$N_s=\frac{1+P_e-P_e{P}_s-P_e{\left(P_e{P}_{\text{s}}\right)}^{N_{\max }-1}-N_{\max }{P}_e{\left(P_e{P}_s\right)}^{N_{\max }-1}+N_{\max }{P}_e{\left(P_e{P}_s\right)}^{N_{\max }}}{1-P_e{P}_s}---\left(12\right)$

A5.剩余误帧率

剩余误帧率是指进行系统允许的最大次数重传后，数据帧没有成功传输的比例。

系统首先定义允许的最大传输次数(N_max)，然后求出剩余误帧率

$\mathrm{FE}{R}_r=1-\underset{j=1}{\overset{N_{\max }}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{Pr}\left(j\right)---\left(13\right)$

在理想反馈情况下，剩余误帧率可直接表述为

$\mathrm{FE}{R}_r=P_e{\left(P_e{P}_s\right)}^{N_{\max }-1}---\left(14\right)$

系统对FER_r有一定的要求，必须不超过P_loss，即FER_r≤P_loss。

A6.给定调制编码方式、扩频因子和码道数组合时的链路有效数据速率当系统采用M-QAM调制、编码速率为R_c的Turbo码时，链路有效数据速率为

$\mathrm{EfflinkRate}=\frac{W\&CenterDot;{\log }_{2}M\&CenterDot;R_c\&CenterDot;N_c\&CenterDot;(1-\mathrm{FE}{R}_r)}{\mathrm{SF}\&CenterDot;N_s}---\left(15\right)$

其中W为码片速率、R_c为编码速率，N_c为码道数，M为QAM调制指数，SF为扩频因子，N_S为数据帧平均传输次数，FER_r为剩余误帧率。

A7.MCS方式的码片信噪比门限

设计目标是最大化数据速率，同时满足剩余误帧率要求。假设传输功率保持不变。分割整个码片信噪比范围为N_mcs+1个不重叠的连续区间，区间分界点记为{γ_n}_n＝0 ^Nmcs+1。当γ_c∈[γ_n，γ_n+1)时，选择对应的MCS模式n。为了避免深衰落，当γ_c∈[γ₀，γ₁)时，没有有效数据传播。

下面给出MCS方式的码片信噪比分界点γ_n的确定方法。γ_n是保证在传输模式n的场景下使得FER_r＝P_loss的码片信噪比，可表示为

γ₀＝0

γ_n＝f(P_loss，MCS_n)  n＝1，2，...，N_mcs    (16)

${\mathrm{\&gamma;}}_{N_{\mathrm{mcs}}+1}=+\&infin;$

通过式(16)求得的γ_n，可使选择的MCS方式符合剩余误帧率要求。在保持目标剩余误帧率要求的前提下，这种选择机制可以最大化频谱利用率。

A8.链路有效数据速率与码片信噪比的对应关系

结合式(15)(16)即可得到链路有效数据速率与码片信噪比的对应关系。当γ_c∈[γ_n，γ_n+1)时，选择MCS方式n，由式(15)获得相应的有效数据速率。为了避免深衰落，当γ_c∈[γ₀，γ₁)时，没有有效数据传播。

在链路层，对于给定的物理层的调制编码方式、扩频因子和码道数，可由该层的误码率求出首次数据帧传输误帧率；根据首次数据帧传输误帧率可以确定工作在H-ARQ两种工作方式下，两次数帧合并后的误帧率；根据首次数据帧传输误帧率和两次数帧合并后的误帧率，可以求出进行最大次数重传之后的剩余误帧率、传次数次数概率分布和平均传输次数，从而求得给定物理层的调制编码方式、扩频因子(SF)和码道数组合下的链路有效数据速率。再根据系统的剩余误帧率要求，确定MCS方式(即调制编码方式)的码片信噪比门限。最后获得链路有效数据速率与码片信噪比的对应关系。在链路层考虑最大允许重传次数的限制和反向信道确认帧的传输错误，给出链路有效数据速率与码片信噪比的对应关系，克服单独分析链路自适应技术和H-ARQ性能的局限性，从而使得结果更贴切的符合实际情况。

B.系统层面

B1.基站处接收到的当前移动终端码片信噪比概率分布

假设：(1)考虑对数正态分布的阴影衰落，(2)使用极坐标(r，θ)，把本小区基站作为极点，水平线作为极轴，(3)第k个移动终端(r_k，θ_k)到基站的传播损耗为

$L(r_k,{\mathrm{\&theta;}}_k)=r_k^{-l}{10}^{\frac{X_k}{10}}=r_k^{-l}{e}^{Y_k}=r_k^{-l}{K}_k---\left(17\right)$

其中l为路径损失指数(典型值为3或4)，X_k为均值为零，标准差为σ_Xk的Gaussian分布，K_k为对数正态随机变量，代表阴影衰落。

另外，i_r表示基站接收到的其他小区与本小区功率的比值，用基站接收到的来自周边小区移动终端的功率之和除以接收到的来自本小区移动终端功率之和来计算：

$i_r=\frac{I_{\mathrm{oth}}}{I_{\mathrm{own}}}---\left(18\right)$

由于在上行链路中通过基站的接收机来计算i_r，所以i_r对一个小区的所有连接的影响都相似。根据仿真结果，i_r的典型平均值范围一般从0.15(较独立的微小区)到1.2(较差的无线网络规划)。

基站处接收到的移动终端(r_k，θ_k)的码片信噪比为

${\mathrm{\&gamma;}}_k={\left(\frac{E_c}{N_t}\right)}_k=\frac{P_{k}L(r_k,{\mathrm{\&theta;}}_k)}{N_{0}W+(I_{\mathrm{own}}-P_{k}L(r_k,{\mathrm{\&theta;}}_k))+i_r{I}_{\mathrm{own}}}$

$=\frac{P_{k}L(r_k,{\mathrm{\&theta;}}_k)}{N_{0}W+\underset{j=1,j\&NotEqual;k}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_j{L}_j(r_j,{\mathrm{\&theta;}}_j)+i_r\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_j{L}_j(r_j,L_j)}---\left(19\right)$

$=\frac{P_k{K}_k{r}_k^{-l}}{N_{0}W+(1+i_r)\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_j{K}_j{r}_j^{-l}-P_k{K}_k{r}_k^{-l}}$

其中W为码片速率，N₀为热噪声密度，P_k为第K个移动终端的发射功率，与总的传输信号功率相比，背景热噪声的影响可以忽略不计。则

${\mathrm{\&gamma;}}_k=\frac{K_k}{(1+i_r)\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{P_j}{P_k}\&CenterDot;{\left(\frac{r_j}{r_k}\right)}^{-l}{K}_j-K_k}---\left(20\right)$

其中 $K_k=e^{Y_k}$ 为对数正态分布，Y_k为均值为M_yk，标准差为σ_yk的Gaussian随机变量。则K_k的均值和方差分别为

$E\left[K_k\right]=e^{{m_Y}_k+{\mathrm{\&sigma;}}_{Y_k}^2/2}---\left(21\right)$

$\mathrm{Var}\left(K_k\right)=\exp \{2{m_Y}_k+{\mathrm{\&sigma;}}_{Y_k}^2\}\&CenterDot;\left(\exp \right\{{\mathrm{\&sigma;}}_{Y_k}^2\}-1)---\left(22\right)$

$(1+i_r)\frac{P_j}{P_k}\&CenterDot;{\left(\frac{r_j}{r_k}\right)}^{-l}{K}_j$ 为对数正态随机变量，整个分母可以近似为对数正态随机变量，记为I，其均值和方差可导出为

$E\left[I\right]=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}(1+i_r)\frac{P_j}{P_k}\&CenterDot;{\left(\frac{r_j}{P_k}\right)}^{-l}\&CenterDot;E\left[K_j\right]-E\left[K_k\right]---\left(23\right)$

$=(1+i_r)\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{P_j}{P_k}\&CenterDot;{\left(\frac{r_j}{r_k}\right)}^{-l}\&CenterDot;e^{{m_Y}_j+{\mathrm{\&sigma;}}_{Y_j}^2/2}-e^{{m_Y}_k+{\mathrm{\&sigma;}}_{Y_k}^2/2}$

$\mathrm{Var}\left(I\right)=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{[(1+i_r)\&CenterDot;\frac{P_j}{P_k}\&CenterDot;{\left(\frac{r_j}{r_k}\right)}^{-l}]}^2\&CenterDot;\mathrm{Var}\left[K_j\right]-\mathrm{Var}\left[K_k\right]$

$=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{[(1+i_r)\&CenterDot;\frac{P_j}{P_k}\&CenterDot;{\left(\frac{r_j}{r_k}\right)}^{-l}]}^2\&CenterDot;\exp \{2{m_Y}_j+{\mathrm{\&sigma;}}_{Y_j}^2\}\&CenterDot;\left(\exp \right\{{\mathrm{\&sigma;}}_{Y_j}^2\}-1)---\left(24\right)$

$-\exp \{2{m_Y}_k+{\mathrm{\&sigma;}}_{Y_k}^2\}\&CenterDot;\left(\exp \right\{{\mathrm{\&sigma;}}_{Y_k}^2\}-1)$

因为I服从对数正态分布，则设 $I={10}^{\frac{X_I}{10}},$ 则X_I的均值和方差可由Wilkinson方法得到

$\mathrm{Var}\left(X_I\right)=\frac{1}{{\mathrm{\&beta;}}^2}\mathrm{In}(\frac{\mathrm{Var}\left(I\right)}{E{\left[I\right]}^2}+1)---\left(25\right)$

$E\left[X_I\right]=\frac{1}{\mathrm{\&beta;}}\mathrm{In}\left(E\right[I\left]\right)-0.5\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;\mathrm{Var}\left(X_I\right)---\left(26\right)$

其中β＝0.1ln10，则基站处接收到的移动终端(r_k，θ_k)的码片信噪比

${\mathrm{\&gamma;}}_k=\frac{K_k}{I}=\frac{1}{{10}^{\frac{X_I-X_k}{10}}}=\frac{1}{{10}^{\frac{X_T}{10}}}---\left(27\right)$

其中X_T＝X_I-X_K是均值为m_T，方差为σ_T ²的Gaussian随机变量。

E[X_T]＝m_T＝E[X_I-X_k]＝E[X_I]-E[X_k]    (28)

$\mathrm{Var}\left[X_T\right]={\mathrm{\&sigma;}}_T^2=\mathrm{Var}(X_I-X_k)=\mathrm{Var}\left(X_k\right)+\mathrm{Var}\left(X_T\right)---\left(29\right)$

则基站处接收到的移动终端(r_k，θ_k)码片信噪比的dB值为

${\mathrm{\&gamma;}}_k^{\mathrm{dB}}={\left(\frac{E_c}{N_t}\right)}_k^{\mathrm{dB}}=-X_T---\left(30\right)$

由此可得γ_k ^dB的概率密度函数为

B2.上行链路RoT概率分布

RoT可表示为

$\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}=\frac{I_{\mathrm{own}}+I_{\mathrm{oth}}+N_{0}w}{N_{0}W}$

$=\frac{(1+i_r)I_{\mathrm{own}}+N_{0}W}{N_{0}W}$

$=1+(1+i_r)\frac{\underset{j=u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{\&Sigma;}}{P}_j{L}_j(r_j,{\mathrm{\&theta;}}_j)}{N_{0}W}---\left(32\right)$

$=1+(1+i_r)\frac{\underset{j=u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{\&Sigma;}}{P}_j{K}_j{r}_j^{-l}}{N_{0}W}$

其中，u₁，u₂，...，u_s表示各个被调度用户。 $K_j=e^{Y_j}$ 为对数正态分布，Y_j为均值为m_yj，标准差为σ_yj的Gaussian随机变量。则K_j的均值和方差分别为

$E\left[K_j\right]=e^{{m_Y}_j+{\mathrm{\&sigma;}}_{Y_j}^2/2}---\left(33\right)$

$\mathrm{Var}\left(K_j\right)=\exp \{2{m_Y}_j+{\mathrm{\&sigma;}}_{Y_j}^2\}\&CenterDot;\left(\exp \right\{{\mathrm{\&sigma;}}_{Y_j}^2\}-1)---\left(34\right)$

$\underset{j=u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{\&Sigma;}}{P}_j{L}_j(r_j,{\mathrm{\&theta;}}_j)$ 可以近似为对数正态随机变量，

的均值和方差可导出为 $E\left[\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}\right]=1+(1+i_r)\frac{\underset{j=u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{\&Sigma;}}{P}_j{r}_j^{-l}E\left[K_j\right]}{N_{0}W}$

$=1+(1+i_r)\frac{\underset{j=u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{\&Sigma;}}{P}_j{r}_j^{-l}{e}^{{m_Y}_j+{\mathrm{\&sigma;}}_{Y_j}^2/2}}{N_{0}W}$

$\mathrm{Var}\left[\underset{u_1,u_2,...u_s}{\mathrm{RoT}}\right]=\underset{j=u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{\&Sigma;}}{\left[\frac{(1+i_r)}{N_{0}W}{P}_j{r}_j^{-l}\right]}^2\mathrm{Var}\left[K_j\right]---\left(36\right)$

$=\underset{j=u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{\&Sigma;}}{\left[\frac{(1+i_r)}{N_{0}W}{P}_j{r}_j^{-l}\right]}^2\exp \{2{m_Y}_j+{\mathrm{\&sigma;}}_{Y_j}^2\}\&CenterDot;\left(\exp \right\{{\mathrm{\&sigma;}}_{Y_j}^2\}-1)$

则

的dB值的均值和方差可由Wilkinson方法得到

$\mathrm{Var}\left({\underset{u_1,u_2,...u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}\right)={\mathrm{\&sigma;}}_{{\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}}^2=\frac{1}{{\mathrm{\&beta;}}^2}\mathrm{In}(\frac{\mathrm{Var}\left(\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}\right)}{E{\left[\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}\right]}^2}+1)---\left(37\right)$

$E\left[{\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}\right]=m_{{\underset{u_1\text{,}{u}_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}}\text{=}\frac{1}{\mathrm{\&beta;}}\mathrm{In}\left(E\right[\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}\left]\right)-0.5\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;\mathrm{Var}\left(\underset{u_1,u_2,...u_s}{\mathrm{RoT}}\right)---\left(38\right)$

其中β＝0.1ln10，由此可得

的概率密度函数为

$f_{{\underset{u_1,u_2,...u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}}\left({\underset{u_1,u_2,...u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}\right)=\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\&pi;}}{\mathrm{\&sigma;}}_{{\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}}}\exp [-\frac{({{\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}-m_{{\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}})}^2}{2{\mathrm{\&sigma;}}_{{\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}}^2}]---\left(39\right)$

B3.移动终端位置固定时的扇区和用户吞吐量

考虑加权型调度算法。在该类调度算法下，用户的服务优先级计算公式是：

PRIORITY_i＝ω_i·r_i(t)    (40)

其中，ω_i是系统为用户i分配的调度权重，r_i(t)为用户i在时刻t的瞬时信噪比。对于Max C/I调度算法， ${\mathrm{\&omega;}}_i^{\mathrm{dB}}=0;$ 对于PF调度算法， ${\mathrm{\&omega;}}_i^{\mathrm{dB}}=-\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}}.$

考虑N个用户，其所在位置分别为(r_i，θ_i)(1≤i≤N)，则基站处接收到第i个用户的码片信噪比为γ_i ^dB，且第i个用户被基站调度的概率密度函数为

其中

根据不同的调度算法，有不同的Pr(UEiisschedule)值。

a)RR调度算法

利用轮询调度算法，单个移动终端以不同调制编码方式、扩频因子和码道数工作时，被调度的概率密度函数为：

$\mathrm{Pr}\left(\mathrm{UEi\; is\; scheduled}\right)=\mathrm{Pr}(\underset{i}{\mathrm{RoT}}\&le;{\mathrm{RoT}}_T)\mathrm{Pr}\left(\underset{i,{\{i+1\}}^R}{\mathrm{RoT}}\text{>}{\mathrm{RoT}}_T\right)$

$+\underset{K=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{m=0}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{Pr}(\underset{{\{i-K+m\}}^R,{\{i-K+m+1\}}^R,...,{\{i+m\}}^R}{\mathrm{RoT}}\&le;{\mathrm{RoT}}_T)\mathrm{Pr}(\underset{{\{i-K+m\}}^R,{\{i-K+m+1\}}^R,...,{\{i+m\}}^R,{\{i+m+1\}}^R}{\mathrm{RoT}}>{\mathrm{RoT}}_T)---\left(42\right)$

其中，

${\left\{i\right\}}^R=\left\{\begin{array}{cc}N+i,& i<0\\ i,& 0\&le;i\&le;N\\ i-N,& i>N\end{array}\right.---\left(43\right)$

$\mathrm{Pr}(\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}\&le;{\mathrm{RoT}}_T)=1-Q\left(\frac{{\mathrm{RoT}}_T-m_{{\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}}}{{\mathrm{\&sigma;}}_{{\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}}}\right)---\left(44\right)$

$\mathrm{Pr}(\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}{>\mathrm{RoT}}_T)=1-\mathrm{Pr}(\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}\&le;{\mathrm{RoT}}_T)$

其中，u₁，u₂，…，u_s表示各个被调度用户，σ_RoTdB，噪声抬升分布的标准差(dB)，m_RoTdB噪声抬升分布的均值(dB)。

b)Max C/I调度算法

利用Max C/I调度算法，单个移动终端以不同调制编码方式、扩频因子和码道数工作时，被调度的概率密度函数为：

$\mathrm{Pr}\left(\mathrm{UEi\; is\; scheduled}\right)=\mathrm{Pr}({\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}=\underset{j}{\max }\{{\mathrm{\&gamma;}}_j^{\mathrm{dB}}\left\}\right)\&CenterDot;\mathrm{Pr}(\underset{i}{\mathrm{RoT}}\&le;{\mathrm{RoT}}_T)\underset{I\&NotEqual;i}{\mathrm{\&Pi;}}\mathrm{Pr}(\underset{i,l}{\mathrm{RoT}}>{\mathrm{RoT}}_T)$

$+\underset{K=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{j_1=1,j_1\&NotEqual;1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}...\underset{j_K=1,i_K>i_K-1,j_K\&NotEqual;i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{Pr}({\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}=\underset{h\&NotEqual;j_1,j_2,...,j_K}{\max }\{{\mathrm{\&gamma;}}_h^{\mathrm{dB}}\left\}\right)\&CenterDot;\mathrm{Pr}(\underset{i,j_1,j_2,...,j_K}{\mathrm{RoT}}\&le;{\mathrm{RoT}}_T)\&CenterDot;\underset{I\&NotEqual;i}{\mathrm{\&Pi;}}\mathrm{Pr}(\underset{i.j_1,j_2,...,j_K,l}{\mathrm{RoT}}>{\mathrm{RoT}}_T)---\left(45\right)$

其中

$\mathrm{Pr}({\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}=\underset{j}{\max }\{{\mathrm{\&gamma;}}_j^{\mathrm{dB}}\left\}\right)=\underset{j=1,j\&NotEqual;i}{\overset{N}{\mathrm{\&Pi;}}}[1-Q\left(\frac{{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}-m_T(r_j,{\mathrm{\&theta;}}_j)}{{\mathrm{\&sigma;}}_T(r_j,{\mathrm{\&theta;}}_j)}\right)]---\left(46\right)$

$\mathrm{Pr}({\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}=\underset{h\&NotEqual;j_1,j_2,..,j_K}{\max }\{{\mathrm{\&gamma;}}_j^{\mathrm{dB}}\left\}\right)$

$=\underset{h\&NotEqual;j_1,j_2,...,j_K,i}{\mathrm{\&Pi;}}[1-Q\left(\frac{{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}-m_T(r_h,{\mathrm{\&theta;}}_h)}{{\mathrm{\&sigma;}}_T(r_h,{\mathrm{\&theta;}}_h)}\right)]---\left(47\right)$

$\mathrm{Pr}(\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}\&le;{\mathrm{RoT}}_T)=1-Q\left(\frac{{\mathrm{RoT}}_T-m_{{\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}}}{{\mathrm{\&sigma;}}_{{\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}}}\right)---\left(48\right)$

$\mathrm{Pr}(\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}{>\mathrm{RoT}}_T)=1-\mathrm{Pr}(\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}\&le;{\mathrm{RoT}}_T)$

其中，u₁，u₂，…，u_s表示各个被调度用户，σ_RoTdB，噪声抬升分布的标准差(dB)，M_RoTdB噪声抬升分布的均值(dB)。

c)PF调度算法

利用PF调度算法，单个移动终端以不同调制编码方式、扩频因子和码道数工作时，被调度的概率密度函数为：

$\mathrm{Pr}\left(\mathrm{UEi\; is\; scheduled}\right)=\mathrm{Pr}({\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}-\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}}=\underset{j}{\max }\{{\mathrm{\&gamma;}}_j^{\mathrm{dB}}-\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}_j^{\mathrm{dB}}}\left\}\right)\&CenterDot;\mathrm{Pr}(\underset{i}{\mathrm{RoT}}\&le;{\mathrm{RoT}}_T)\&CenterDot;\underset{I\&NotEqual;i}{\mathrm{\&Pi;}}\mathrm{Pr}(\underset{i,l}{\mathrm{RoT}}>{\mathrm{RoT}}_T)$

$+\underset{K=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{j_1=1,j_1\&NotEqual;1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}...\underset{j_K=1,i_K>i_K-1,j_K\&NotEqual;i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{Pr}({\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}-\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}}=\underset{h\&NotEqual;j_1,j_2,...,j_K}{\max }\{{\mathrm{\&gamma;}}_h^{\mathrm{dB}}-\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}_h^{\mathrm{dB}}}\left\}\right)\mathrm{Pr}(\underset{i,j_1,j_2,...,j_K}{\mathrm{RoT}}\&le;{\mathrm{RoT}}_T)\underset{I\&NotEqual;i}{\mathrm{\&Pi;}}\mathrm{Pr}(\underset{i.j_1,j_2,...,j_K,l}{\mathrm{RoT}}>{\mathrm{RoT}}_T)$

(49)

其中

$\mathrm{Pr}({\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}-\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}}=\underset{j}{\max }\{{\mathrm{\&gamma;}}_j^{\mathrm{dB}}-\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}}\left\}\right)=\underset{j=1,j\&NotEqual;i}{\overset{N}{\mathrm{\&Pi;}}}[1-Q\left(\frac{{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}-m_T(r_j,{\mathrm{\&theta;}}_j)}{{\mathrm{\&sigma;}}_T(r_j,{\mathrm{\&theta;}}_j)}\right)]---\left(50\right)$

$\mathrm{Pr}({\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}-\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}}=\underset{h\&NotEqual;j_1,j_2,..,j_K}{\max }\{{\mathrm{\&gamma;}}_j^{\mathrm{dB}}-\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}_h^{\mathrm{dB}}}\left\}\right)$

$=\underset{h\&NotEqual;j_1,j_2,...,j_K,i}{\mathrm{\&Pi;}}[1-Q\left(\frac{{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}-m_T(r_h,{\mathrm{\&theta;}}_h)}{{\mathrm{\&sigma;}}_T(r_h,{\mathrm{\&theta;}}_h)}\right)]---\left(51\right)$

$\mathrm{Pr}(\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}\&le;{\mathrm{RoT}}_T)=1-Q\left(\frac{{\mathrm{RoT}}_T-m_{{\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}}}{{\mathrm{\&sigma;}}_{{\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}}}\right)---\left(52\right)$

其中，u₁，u₂，…，u_s表示各个被调度用户，σ_RoTdB噪声抬升分布的标准差(dB)，m_RoTdB噪声抬升分布的均值(dB)。

$\mathrm{Pr}(\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}{>\mathrm{RoT}}_T)=1-\mathrm{Pr}(\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}\&le;{\mathrm{RoT}}_T)$

则第i个用户被调度时基站处接收码片信噪比γ_i ^dB落在MCS方式n所在的信噪比区间的概率为

同时MCS方式n下的平均重传次数为

MCS方式n下的剩余误帧率为

则N个用户所在位置为(r_i，θ_i)(1≤i≤N)时第i个用户的吞吐量为

$\mathrm{Th}(r_i,{\mathrm{\&theta;}}_i)=W\&CenterDot;\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{MCS}}}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{{\log }_{2}M\left(n\right)\&CenterDot;R_c\left(n\right)\&CenterDot;N_c\left(n\right)\&CenterDot;(1-\mathrm{FE}{R}_r\left(n\right))\&CenterDot;\mathrm{Pr}\left(n\right)}{\mathrm{SF}\left(n\right)\&CenterDot;\stackrel{\&OverBar;}{N}\left(n\right)}---\left(56\right)$

其中M(n)、R_c(n)、SF(n)和N_c(n)分别为MCS方式n下的调制指数、编码速率、扩频因子和码道数。

N个用户所在位置为(r_i，θ_i)(1≤i≤N)的扇区吞吐量为

$\mathrm{Th}(\stackrel{\&RightArrow;}{r},\stackrel{\&RightArrow;}{\mathrm{\&theta;}})=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{Th}(r_i,{\mathrm{\&theta;}}_i)---\left(57\right)$

B4.移动终端位置固定时的系统满足用户比例

假设业务数据速率要求为R，业务激活因子为ρ。系统有N个激活的用户，提供的用户吞吐量为Th(r_i，θ_i)(i＝1，2，...，N)。用户满足的要求为：用户吞吐量不小于业务数据速率与业务激活因子的乘积。

Th(r_i，θ_i)≥R·ρ    (58)

若满足式(58)的用户数为N^*，则系统满足的用户比例为

Percent＝N^*/N    (59)

B5.移动终端位置均匀分布时的平均扇区和用户吞吐量

假设(1)考虑六边形的服务扇区结构，其半径为R，(2)N个移动终端同时激活，扇区内用户位置服从均匀分布。假设扇区归一化直径为1，则总面积为

参照附图2，0≤r≤1/2 A＝2π/3；

此种情况下的总面积为

$S_1={\&Integral;}_0^{1/2}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{3}\mathrm{rdr}=\frac{\mathrm{\&pi;}}{12}---\left(60\right)$

参照附图3， $1/2<r\&le;\sqrt{3}/2,$ 先求出角B和r的关系。利用正弦定理，

$\frac{r}{\sin (2\mathrm{\&pi;}/3)}=\frac{1/2}{\sin C}=\frac{1/2}{\sin (\mathrm{\&pi;}-(2\mathrm{\&pi;}/3+B))}=\frac{1/2}{\sin (2\mathrm{\&pi;}/3+B)}---\left(61\right)$

则有 $B=-\mathrm{\&pi;}/6+\arccos [\sqrt{3}/\left(4r\right)],$ 那么A的值为

$A=\frac{2\mathrm{\&pi;}}{3}-2B=\frac{2\mathrm{\&pi;}}{3}-2[\frac{-\mathrm{\&pi;}}{6}+\arccos \left(\frac{\sqrt{3}}{4r}\right)]=\mathrm{\&pi;}-2\arccos \left(\frac{\sqrt{3}}{4r}\right)---\left(62\right)$

此种情况下的总面积为

$S_1={\&Integral;}_{1/2}^{\sqrt{3}/2}[\mathrm{\&pi;r}-2r\arccos \left(\frac{\sqrt{3}}{4r}\right)]\mathrm{dr}=\frac{\mathrm{\&pi;}}{24}+\frac{\sqrt{3}}{8}---\left(63\right)$

参照附图4， $\sqrt{3}/2<r\&le;1,$ 同理可得

$A=\frac{-2\mathrm{\&pi;}}{3}+2\arcsin \left(\frac{\sqrt{3}}{2r}\right)---\left(64\right)$

此种情况下的总面积为

$S_1={\&Integral;}_{\sqrt{3}/2}^1[\frac{-2\mathrm{\&pi;}}{3}r+2r\arcsin \left(\frac{\sqrt{3}}{2r}\right)]\mathrm{dr}=\frac{\sqrt{3}}{4}-\frac{\mathrm{\&pi;}}{8}---\left(65\right)$

多个用户均匀分布于扇区内，则扇区的平均吞吐量为对所有可能的分布情况进行统计平均，表示为

${\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{Th}}}_{\sec \mathrm{tor}}=({\&Integral;}_0^{1/2}{\&Integral;}_{-\mathrm{\&pi;}/3}^{\mathrm{\&pi;}/3}d{\mathrm{\&theta;}}_{1}d{r}_1+{\&Integral;}_{1/2}^{\sqrt{3}/2}{\&Integral;}_{-\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_1\right)\left]\right\}/2}^{\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_1\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{1}d{r}_1+{\&Integral;}_{\sqrt{3}/2}^1{\&Integral;}_{-\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_1\right)\left]\right\}/2}^{\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_1\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{1}d{r}_1)$

$\&CenterDot;({\&Integral;}_0^{1/2}{\&Integral;}_{-\mathrm{\&pi;}/3}^{\mathrm{\&pi;}/3}d{\mathrm{\&theta;}}_{2}d{r}_2+{\&Integral;}_{1/2}^{\sqrt{3}/2}{\&Integral;}_{-\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_2\right)\left]\right\}/2}^{\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_2\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{2}d{r}_2+{\&Integral;}_{\sqrt{3}/2}^1{\&Integral;}_{-\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_2\right)\left]\right\}/2}^{\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_2\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{2}d{r}_2)$

$\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;$

$\&CenterDot;({\&Integral;}_0^{1/2}{\&Integral;}_{-\mathrm{\&pi;}/3}^{\mathrm{\&pi;}/3}d{\mathrm{\&theta;}}_{N}d{r}_N+{\&Integral;}_{1/2}^{\sqrt{3}/2}{\&Integral;}_{-\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_{\mathrm{N}}\right)\left]\right\}/2}^{\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_{\mathrm{N}}\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{N}d{r}_N+{\&Integral;}_{\sqrt{3}/2}^1{\&Integral;}_{-\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_{\mathrm{N}}\right)\left]\right\}/2}^{\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_{\mathrm{N}}\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{N}d{r}_N)$

$\mathrm{Th}(\stackrel{\&RightArrow;}{r},\stackrel{\&RightArrow;}{\mathrm{\&theta;}}){\left(\frac{8\sqrt{3}}{9}\right)}^N$

(67)

在这种N个用户平均分布于扇区内的情况下，每个用户的平均吞吐量为

${\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{Th}}}_{\mathrm{user}}=\frac{{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{Th}}}_{\sec \mathrm{tor}}}{N}---\left(68\right)$

B6.移动终端位置均匀分布时的平均满足用户比例

多个用户均匀分布于扇区内，则系统满足的用户比例为所有可能的分布情况的统计平均，表示为

$\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{Percent}}=({\&Integral;}_0^{1/2}{\&Integral;}_{-\mathrm{\&pi;}/3}^{\mathrm{\&pi;}/3}d{\mathrm{\&theta;}}_{1}d{r}_1+{\&Integral;}_{1/2}^{\sqrt{3}/2}{\&Integral;}_{-\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_1\right)\left]\right\}/2}^{\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_1\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{1}d{r}_1+{\&Integral;}_{\sqrt{3}/2}^1{\&Integral;}_{-\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_1\right)\left]\right\}/2}^{\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_1\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{1}d{r}_1)$

$\&CenterDot;({\&Integral;}_0^{1/2}{\&Integral;}_{-\mathrm{\&pi;}/3}^{\mathrm{\&pi;}/3}d{\mathrm{\&theta;}}_{2}d{r}_2+{\&Integral;}_{1/2}^{\sqrt{3}/2}{\&Integral;}_{-\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_2\right)\left]\right\}/2}^{\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_2\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{2}d{r}_2+{\&Integral;}_{\sqrt{3}/2}^1{\&Integral;}_{-\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_2\right)\left]\right\}/2}^{\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_2\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{2}d{r}_2)$

$\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;$

$\&CenterDot;({\&Integral;}_0^{1/2}{\&Integral;}_{-\mathrm{\&pi;}/3}^{\mathrm{\&pi;}/3}d{\mathrm{\&theta;}}_{N}d{r}_N+{\&Integral;}_{1/2}^{\sqrt{3}/2}{\&Integral;}_{-\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_{\mathrm{N}}\right)\left]\right\}/2}^{\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_{\mathrm{N}}\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{N}d{r}_N+{\&Integral;}_{\sqrt{3}/2}^1{\&Integral;}_{-\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_{\mathrm{N}}\right)\left]\right\}/2}^{\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_{\mathrm{N}}\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{N}d{r}_N)$

$\mathrm{Percent}\&CenterDot;{\left(\frac{8\sqrt{3}}{9}\right)}^N$

(69)

其中固定位置下的系统满足用户比例Percent见式(59)。

进行小区内外干扰分析时考虑六边形服务扇区结构，分析移动终端在基站处接收码片信噪比和噪声抬升的分布情况。基于此，在激活移动终端位置固定时求出扇区吞吐量、用户吞吐量。同时对于给定的业务速率要求和业务激活因子，给出系统满足的用户比例。然后考虑所有激活移动终端位置在服务扇区内均匀分布时的平均扇区吞吐量、用户平均吞吐量及系统满足的用户比例。系统层面，分析多种调度算法对系统性能的影响的数学表达式，从而扩大了本发明方法实施例的适用范围；并有机结合了链路层性能，更全面地分析了HSUPA性能。

所述实施例对应的软件可以存储在一个计算机可存储读取的介质中。

参照附图5为本发明的实施例实施例获取高速上行链路分组调度容量的系统，该系统包括：

链路有效数据速率获取装置，根据物理层的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，得出在不同快速混合自动重传方式下的链路有效数据速率；

码片信噪比门限计算装置，根据系统剩余误帧率确定码片信噪比门限；

链路有效数据速率与码片信噪比对应关系确定装置，根据所述的链路有效数据速率与码片信噪比门限，得出链路有效数据速率与码片信噪比的对应关系；

系统容量获取装置，根据链路有效数据速率与码片信噪比的对应关系，利用所述链路有效数据速率得到系统容量。

所述链路有效数据速率获取装置(在下文结合附图7另有详述)

所述系统容量获取装置包括：

码片信噪比和噪声抬升分布情况分析单元，针对六边形服务扇区结构，分析移动终端在基站处接收码片信噪比和上行链路噪声抬升的分布情况；

吞吐量计算单元，根据所述信噪比和噪声抬升分布情况，利用所述链路有效数据速率，在激活移动终端位置固定时求出扇区吞吐量、用户吞吐量；

用户比例计算单元，对于给定的业务速率要求和业务激活因子，给出系统满足的用户比例；

平均吞吐量计算单元，得出所有激活移动终端在服务扇区内均匀分布时的平均扇区吞吐量、用户平均吞吐量及系统满足的用户比例。

所述“码片信噪比和噪声抬升分布情况分析单元”包括：

接收码片信噪比概率密度函数获取单元，所有激活移动终端在正六边形服务扇区内的位置固定时，接收码片信噪比的概率密度函数为：

噪声抬升概率密度函数获取单元，上行链路噪声抬升概率密度函数为

$f_{{\underset{u_1,u_2,...u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}}\left({\underset{u_1,u_2,...u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}\right)=\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\&pi;}}{\mathrm{\&sigma;}}_{{\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}}}\exp [-\frac{({{\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}-m_{{\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}})}^2}{2{\mathrm{\&sigma;}}_{{\underset{u_1,u_2,...,u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}}^2}].$

所述“吞吐量计算单元”包括：

调度概率密度函数获取单元，设基站处接收到第i个移动终端的码片信噪比为γ_i ^dB，则第i个移动终端被基站调度的概率密度函数为

接收码片信噪比落在信噪比区间的概率密度函数获取单元，第i个移动终端被调度时，基站处接收码片信噪比γ_i ^dB落在调制编码方式n所在的信噪比区间的概率为：

计算吞吐量单元，N个用户所在位置为(r_i，θ_i)(1≤i≤N)时第i个用户的吞吐量为

$\mathrm{Th}(r_i,{\mathrm{\&theta;}}_i)=W\&CenterDot;\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{{\log }_{2}M\left(n\right)\&CenterDot;R_c\left(n\right)\&CenterDot;N_c\left(n\right)\&CenterDot;(1-\mathrm{FE}{R}_r\left(n\right))\&CenterDot;\mathrm{Pr}\left(n\right)}{\mathrm{SF}\left(n\right)\&CenterDot;\stackrel{\&OverBar;}{N}\left(n\right)}.$

在链路层，本发明的实施例给出了给定调制编码方式、扩频因子和码道数时的链路有效数据速率(公式(9))的数学表达式。在系统层，计算移动终端吞吐量时充分考虑了(1)移动终端被调度的概率，和(2)移动终端被调度时基站处接收码片信噪比，落在MCS方式n所在信噪比区间的概率。使得估算结果更贴切的符合实际情况。

本发明的实施例同时还提供了获取高速上行链路分组调度有效数据速率的方法和装置：

参照附图6，本发明的实施例获取高速上行链路分组调度有效数据速率的方法，包括如下步骤：

在初始化时，设定物理层的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，系统允许的最大重传次数、反馈信息错误概率和剩余误帧率上限；所述反馈信息错误概率一般为0.01至0.04，剩余误帧率上限一般为1％；系统允许的最大重传次数为N_max；所述H-ARQ方式为追赶合并和递增冗余两种。

根据物理层的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，在不同H-ARQ方式下，求出链路有效数据速率；

根据物理层的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，在不同H-ARQ方式下，求出链路有效数据速率的方法包括：

对于设定的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，得到物理层的比特错误概率P_b；

如果分组包中的每一个比特具有相同的比特错误率，且比特错误相互独立，则首次传输误帧率为

$P_e=1-{(1-P_b)}^{N_p}---\left(60\right)$

$N_p=\frac{W\&CenterDot;{\log }_{2}M\&CenterDot;R_c\&CenterDot;N_c\&CenterDot;\mathrm{TTI}}{\mathrm{SF}}---\left(61\right)$

其中，W为码片速率，N_p为分组包长度，R_c为编码速率，N_c为码道数。P_b为比特错误概率，在不同的调制编码方式下，其与码片信噪比γ_c的对应关系由物理层的误码率结果确定。如当物理层调制方式DPSK，解调方式为差分相干时， $P_b=-\frac{1}{2}{e}^{-{\mathrm{\&gamma;}}_c}.$

根据首次数据帧传输误帧率P_e，在不同H-ARQ方式下，求出两次数据帧合并后的合并误帧率P_s；

H-ARQ方式为追赶合并时

追赶合并H-ARQ采用Rake接收机最大比合并技术，则相邻两个数据帧合并之后的误码率P_s与P_e有相似的表达式，只要把码片信噪比变为γ_c′＝2γ_c即可得P_s的表达式。同样假设在DPSK情况下，有：

$P_b^{\&prime;}=\frac{1}{2}{e}^{-{\mathrm{\&gamma;}}_c^{\&prime;}}=\frac{1}{2}{e}^{-2{\mathrm{\&gamma;}}_c}$

$P_s=1-{(1-P_b^{\&prime;})}^{N_p}$

递增冗余H-ARQ

考虑合并前后两次传输数据帧的情况。两次数据帧传输可等价于以两倍原有码长、1/2原编码速率进行的一次传输，即在公式(1)中令N_p′＝2N_p，在P_b与γ_c的对应关系计算过程中令 $R_c^{\&prime;}=\frac{R_c}{2}$ 的一次传输，即可得P_s的表达式。还以DPSK为例：

$P_s=1-{(1-P_b)}^{N_p^{\&prime;}}$

$N_p^{\&prime;}=2N_p=2\frac{W\&CenterDot;{\log }_2^M\&CenterDot;R_c^{\&prime;}\&CenterDot;N_c\&CenterDot;\mathrm{TTI}}{\mathrm{SF}}=\frac{W\&CenterDot;{\log }_2^M\&CenterDot;R_c\&CenterDot;N_c\&CenterDot;\mathrm{TTI}}{\mathrm{SF}}$

根据所述首次数据帧传输误帧率P_e和合并误帧率P_s，求出数据帧传输次数概率分布Pr(j)；

当接收端接收到发射端信号后，需立刻向发射端发送ACK(正确接收回复信号)或NACK(错误接收或无接收回复信号)，指示发射端是否重发。计算数据帧传输次数概率分布时，需考虑反馈确认信道理想与非理想两种情况。

理想反馈

假设反馈确认信道理想，即发射端接收到的来自接收端的反馈确认信号出错概率为0，则第j(j＞1)次成功解码信息块的概率，即传输次数为j的概率为：

Pr(j)＝P_e(P_eP_s)^j-2(1-P_eP_s)    (62)

当j＝1时，Pr(j)＝(1-P_e)。

非理想反馈

假设反馈确认信道非理想，接收端的反馈信息ACK或者NACK在传输过程中可能出现3种情况：正确传输、错误传输和丢失。令系统允许最大重传次数为N_max，则第j(j＞1)次成功解码信息块的概率，即传输次数为j的概率为：

其中，P_f是接收端反馈信息ACK或NACK丢失的概率，接收端反馈信息ACK丢失的概率一般为0.01，接收端反馈信息NACK丢失的概率为一般0.1；P_ae表示接收端反馈信息ACK被误传为NACK的概率，该概率的取值范围一般为0.01-0.04；P_ne接收端反馈信息NACK被误传为ACK的概率，该概率的取值范围一般为0.01-0.04。

根据数据帧传输次数概率分布Pr(j)，求出数据帧平均传输次数

$N_s=\underset{j=1}{\overset{N_{\max }}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{jPr}\left(j\right);$

传输次数的均值为

$N_s=\underset{j=1}{\overset{N_{\max }}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{jPr}\left(j\right)---\left(64\right)$

在理想反馈情况下，平均传输次数可直接表述为

$N_s=\frac{1+P_e-P_e{P}_s-P_e{\left(P_e{P}_{\text{s}}\right)}^{N_{\max }-1}-N_{\max }{P}_e{\left(P_e{P}_s\right)}^{N_{\max }-1}+N_{\max }{P}_e{\left(P_e{P}_s\right)}^{N_{\max }}}{1-P_e{P}_s}---\left(65\right)$

在所述系统允许的最大重传次数N_max内，根据数据帧平均传输次数求出剩余误帧率FER_r

定义进行最大次数传输(N_max)后的剩余误帧率

$\mathrm{FE}{R}_r=1-\underset{j=1}{\overset{N_{\max }}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{Pr}\left(j\right)---\left(66\right)$

在理想反馈情况下，剩余误帧率可直接表述为

$\mathrm{FE}{R}_r=P_e{\left(P_e{P}_s\right)}^{N_{\max }-1}---\left(67\right)$

系统对FER_r有一定的要求，必须不超过P_loss，即FER_r≤P_loss。

根据所述剩余误帧率FER_r，求出链路有效数据速率EffinkRate当系统采用M-QAM调制、编码速率为R_c的Turbo码时，链路有效数据速率为

$\mathrm{EfflinkRate}=\frac{W\&CenterDot;{\log }_{2}M\&CenterDot;R_c\&CenterDot;N_c\&CenterDot;(1-\mathrm{FE}{R}_r)}{\mathrm{SF}\&CenterDot;N_s}---\left(68\right)$

其中W为码片速率、R_c为编码速率，N_c为码道数，M为QAM调制指数，SF为扩频因子，N_S为数据帧平均传输次数，FER_r为剩余误帧率。

参照附图7，本发明的实施例获取高速上行链路分组调度有效数据速率装置，包括：

初始化装置，用于设定物理层的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，系统允许的最大重传次数、反馈信息错误概率和剩余误帧率上限；

有效数据速率计算装置，根据初始化装置设定的物理层的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，在不同H-ARQ方式下，求出链路有效数据速率；

所述有效数据速率计算装置包括：

比特错误概率计算单元，对于所述初始化装置设定的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，得到物理层的比特错误概率P_b；

首次传输误帧率计算单元，根据所述比特错误概率计算单元得到的比特错误概率P_b，利用公式 $P_e=1-{(1-P_b)}^{N_p}$ 得出首次数据帧传输误帧率P_e；

合并误帧率计算单元，根据首次传输误帧率计算单元得到的首次数据帧传输误帧率P_e，在不同H-ARQ方式下，求出两次数据帧合并后的合并误帧率P_s；

传输次数概率分布计算单元，根据所述首次数据帧传输误帧率P_e和合并误帧率P_s，求出数据帧传输次数概率分布Pr(j)；

平均传输次数计算单元，根据数据帧传输次数概率分布Pr(j)，求出数据帧平均传输次数 $N_s=\underset{j=1}{\overset{N_{\max }}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{jPr}\left(j\right);$

剩余误帧率计算单元，在所述初始化装置设定的系统允许的最大重传次数N_max内，根据数据帧平均传输次数求出剩余误帧率FER_r

$\mathrm{FE}{R}_r=1-\underset{j=1}{\overset{N_{\max }}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{Pr}\left(j\right)$

有效数据速率计算单元，根据所述剩余误帧率FER_r，求出链路有效数据速率EffinkRate

$\mathrm{EfflinkRate}=\frac{W\&CenterDot;{\log }_{2}M\&CenterDot;R_c\&CenterDot;N_c\&CenterDot;(1-\mathrm{FE}{R}_r)}{\mathrm{SF}\&CenterDot;N_s}.$

其中W为码片速率、R_c为编码速率，N_c为码道数，M为QAM调制指数，SF为扩频因子，N_S为数据帧平均传输次数，FER_r为剩余误帧率。

在链路层，对于给定的物理层的调制编码方式、扩频因子和码道数，可由该层的误码率求出首次数据帧传输误帧率；根据首次数据帧传输误帧率可以确定工作在H-ARQ两种工作方式下，两次数帧合并后的误帧率；根据首次数据帧传输误帧率和两次数帧合并后的误帧率，可以求出进行最大次数重传之后的剩余误帧率、传输次数概率分布和平均传输次数，从而求得给定物理层的调制编码方式、扩频因子(SF)和码道数的链路有效数据速率。在链路层考虑了最大允许重传次数的限制和反向信道确认帧的传输错误，给出链路有效数据速率与码片信噪比的对应关系，克服单独分析链路自适应技术和H-ARQ性能的局限性，从而使得结果更贴切的符合实际情况。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1、一种获取高速上行链路分组调度容量的方法，其特征在于包括如下步骤：

根据物理层的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，得出在不同快速混合自动重传方式下的链路有效数据速率EfflinkRate；

根据剩余误帧率FER_r确定码片信噪比门限；

根据所述的链路有效数据速率与码片信噪比门限，得出链路有效数据速率与码片信噪比的对应关系；

根据链路有效数据速率与码片信噪比的对应关系，利用所述链路有效数据速率得到系统容量。

2、根据权利要求1所述的获取高速上行链路分组调度容量的方法，其特征在于，所述根据物理层的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，得出在不同快速混合自动重传方式下的链路有效数据速率包括：

根据设定的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，得到比特错误概率P_b；

根据所述比特错误概率P_b，利用公式 $P_e=1-{(1-P_b)}^{N_p}$ 得出首次数据帧传输误帧率P_e，其中N_p为分组包长度；

根据首次数据帧传输误帧率P_e，在不同快速混合自动重传方式下，求出两次数据帧合并后的合并误帧率P_s；

根据所述首次数据帧传输误帧率P_e和合并误帧率P_s，求出数据帧传输次数概率分布Pr(j)；

根据数据帧传输次数概率分布Pr(j)，求出数据帧平均传输次数

$N_s=\underset{j=1}{\overset{N_{\max }}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{jPr}\left(j\right);$

在允许的最大重传次数N_max内，根据数据帧平均传输次数求出剩余误帧率FER_r

${\mathrm{FER}}_r=1-\underset{j=1}{\overset{N_{\max }}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{Pr}\left(j\right);$

根据所述剩余误帧率FER_r，求出链路有效数据速率EffinkRate

$\mathrm{EfflinkRate}=\frac{W\&CenterDot;{\log }_{2}M\&CenterDot;R_c\&CenterDot;N_c\&CenterDot;(1-{\mathrm{FER}}_r)}{\mathrm{SF}\&CenterDot;N_s},$

其中W为码片速率、R_c为编码速率，N_c为码道数，M为QAM调制指数，SF为扩频因子，N_S为数据帧平均传输次数，FER_r为剩余误帧率。

3、根据权利要求2所述的获取高速上行链路分组调度容量的方法，其特征在于：

在理想反馈的情况下：

所述数据帧传输次数概率分布Pr(j)为Pr(j)＝P_e(P_eP_s)^j-2(1-P_eP_s)；

所述平均传输次数为

$N_s=\frac{1-P_e-P_e{P}_s-P_e{\left(P_e{P}_s\right)}^{N_{\max }-1}-N_{\max }{P}_e{\left(P_e{P}_s\right)}^{N_{\max }-1}+N_{\max }{P}_e{\left(P_e{P}_s\right)}^{N_{\max }}}{1-P_e{P}_s};$

所述剩余误帧率为

${\mathrm{FER}}_r=P_e{\left(P_e{P}_s\right)}^{N_{\max }-1}.$

在非理想反馈情况下：

所述数据帧传输次数概率分布Pr(j)为

其中，P_f是接收端反馈信息ACK或NACK丢失的概率；P_ae表示接收端反馈信息ACK被误传为NACK的概率；P_ne接收端反馈信息NACK被误传为ACK的概率。

4、根据权利要求1所述的获取高速上行链路分组调度容量的方法，其特征在于，所述根据系统剩余误帧率确定码片信噪比门限包括：将码片信噪比范围分割为N_mcs+1个不重叠的连续区间，区间分界点记为{γ_n}_n＝0 ^Nmcs+1；当剩余误帧率等于系统允许的丢包率P_loss时；

        γ₀＝0

根据公式γ_n＝f(P_loss，MCS_n)  n＝1，2，...，N_mcs确定码片信噪比

${\mathrm{\&gamma;}}_{N_{\mathrm{mcs}}+1}=+\&infin;$

门限γ_n。

5、根据权利要求4所述的获取高速上行链路分组调度容量的方法，其特征在于，根据所述的链路有效数据速率与码片信噪比门限，得出链路有效数据速率与码片信噪比γ_c的对应关系包括：

当γ_c∈[γ_n，γ_n+1)，n＝1，2，....N_MCS时，由公式 $\mathrm{EfflinkRate}=\frac{W\&CenterDot;{\log }_{2}M\&CenterDot;R_c\&CenterDot;N_c\&CenterDot;(1-{\mathrm{FER}}_r)}{\mathrm{SF}\&CenterDot;N_s}$ 获得相应的链路有效数据速率；

当γ_c∈[γ₀，γ₁)时，没有链路有效数据。

6、根据权利要求1所述的获取高速上行链路分组调度容量的方法，其特征在于，所述根据链路有效数据速率与码片信噪比的对应关系，利用所述链路有效数据速率得到系统容量包括：

针对六边形服务扇区结构，分析移动终端在基站处接收码片信噪比和上行链路噪声抬升的分布情况；

根据所述信噪比和噪声抬升分布情况，利用所述链路有效数据速率，在所有激活移动终端位置固定时得出扇区吞吐量、用户吞吐量；

根据所述用户吞吐量，对于给定的业务速率要求和业务激活因子，得出系统满足用户比例；

根据所述扇区吞吐量和用户吞吐量，得出所有激活移动终端在服务扇区内均匀分布时的平均扇区吞吐量、每个用户的平均吞吐量；

根据所述平均扇区吞吐量、每个用户的平均吞吐量及系统满足用户比例，得出平均系统满足用户比例。

7、根据权利要求6所述的获取高速上行链路分组调度容量的方法，其特征在于，所述根据所述信噪比和噪声抬升分布情况，利用所述链路有效数据速率，在激活移动终端位置固定时求出扇区吞吐量、用户吞吐量包括：

基站处接收到第i个移动终端的码片信噪比为γ_i ^dB，且第i个移动终端被基站调度的概率密度函数为

$f_{{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}}^S\left({\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}\right)=f_{{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}}\left({\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}\right)\&CenterDot;\mathrm{Pr}\left(\mathrm{UEi\; is\; scheduled}\right)$

其中f_γidB(γ_i ^dB)为所有激活移动终端在正六边形服务扇区内的位置固定时，所述第i个移动终端接收码片信噪比的概率密度函数，Pr(UEi is scheduled)为终端被调度的概率密度函数；

第i个移动终端被调度时基站处接收码片信噪比γ_i ^dB落在MCS方式n所在的信噪比区间的概率为 $\mathrm{pr}\left(n\right)={\&Integral;}_{{\mathrm{\&gamma;}}_n^{\mathrm{dB}}}^{{\mathrm{\&gamma;}}_{n+1}^{\mathrm{dB}}}{f}_{{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}}^S\left({\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}\right)d{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}};$

MCS方式n下的平均重传次数为 $\stackrel{\&OverBar;}{N}\left(n\right)=\frac{{\&Integral;}_{{\mathrm{\&gamma;}}_n^{\mathrm{dB}}}^{{\mathrm{\&gamma;}}_{n+1}^{\mathrm{dB}}}{N}_S{f}_{{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}}^S\left({\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}\right)d{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}}{\mathrm{Pr}\left(n\right)};$

MCS方式n下的剩余误帧率为 ${\mathrm{FER}}_r\left(n\right)=\frac{{\&Integral;}_{{\mathrm{\&gamma;}}_n^{\mathrm{dB}}}^{{\mathrm{\&gamma;}}_{n+1}^{\mathrm{dB}}}{\mathrm{FER}}_r\&CenterDot;f_{{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}}^S\left({\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}\right)d{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}}{\mathrm{Pr}\left(n\right)};$

则N个用户所在位置为(r_i，θ_i)(1≤i≤N)时第i个用户的用户吞吐量为

$\mathrm{Th}(r_i,{\mathrm{\&theta;}}_i)=W\&CenterDot;\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{{\log }_{2}M\left(n\right)\&CenterDot;R_c\left(n\right)\&CenterDot;N_c\left(n\right)\&CenterDot;(1-{\mathrm{FER}}_r\left(n\right))\&CenterDot;\mathrm{Pr}\left(n\right)}{\mathrm{SF}\left(n\right)\&CenterDot;\stackrel{\&OverBar;}{N}\left(n\right)}$

其中M(n)、R_c(n)、SF(n)和N_c(n)分别为MCS方式n下的调制指数、编码速率、扩频因子和码道数；

N个用户所在位置为(r_i，θ_i)(1≤i≤N)的扇区吞吐量为 $\mathrm{Th}(\stackrel{\&OverBar;}{r},\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&theta;}})=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{Th}(r_i,{\mathrm{\&theta;}}_i).$

8、根据权利要求7所述的获取高速上行链路分组调度容量的方法，其特征在于，当利用轮询调度算法，终端被调度的概率密度函数为：

$\mathrm{Pr}\left(\mathrm{UEi\; is\; scheduled}\right)=\mathrm{Pr}(\underset{i}{\mathrm{RoT}}\&le;{\mathrm{RoT}}_T)\mathrm{Pr}(\underset{i,{\{i+1\}}^R}{\mathrm{RoT}}>{\mathrm{RoT}}_T)$

$+\underset{K=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{m=0}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{Pr}(\underset{{\{i-K+m\}}^R,{\{i-K+m+1\}}^R,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,{\{i+m\}}^R}{\mathrm{RoT}}\&le;{\mathrm{RoT}}_T)\mathrm{Pr}(\underset{{\{i-K+m\}}^R,{\{i-K+m+1\}}^R,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,{\{i+m+1\}}^R}{\mathrm{RoT}}>{\mathrm{RoT}}_T),$ ，其中，RoT为噪声抬升，RoT_T为系统允许的噪声抬升门限，

为仅有用户i被调度时的噪声抬升； ${\left\{i\right\}}^R=\left\{\begin{array}{cc}N+i,& i<0\\ i,& 0\&le;i\&le;N\\ i-N,& i>N\end{array}\right.;$

当利用最大载干比调度算法，终端被调度的概率密度函数为：

$\mathrm{Pr}\left(\mathrm{UEi\; is\; scheduled}\right)=\mathrm{Pr}({\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}=\underset{j}{\max }\{{\mathrm{\&gamma;}}_j^{\mathrm{dB}}\left\}\right)\&CenterDot;\mathrm{Pr}(\underset{i}{\mathrm{RoT}}<{\mathrm{RoT}}_T)\underset{l\&NotEqual;i}{\mathrm{\&Pi;}}\mathrm{Pr}(\underset{i,l}{\mathrm{\&Sigma;}}\mathrm{RoT}>{\mathrm{RoT}}_T)$

$+\underset{K=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{j_1=1,J_1\&NotEqual;i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\underset{j_K=1,j_K>J_{K-1},j_K\&NotEqual;i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{Pr}({\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}=\underset{h\&NotEqual;j_1,j_2,...j_K}{\max }\{{\mathrm{\&gamma;}}_h^{\mathrm{dB}}\left\}\right)\&CenterDot;\mathrm{Pr}(\underset{i,j_1{j}_2,...,j_K}{\mathrm{RoT}}<{\mathrm{RoT}}_T)\&CenterDot;\underset{l\&NotEqual;i}{\mathrm{\&Pi;}}\mathrm{Pr}(\underset{i,j_1,j_2,...,j_K,l}{\mathrm{\&Sigma;}}\mathrm{RoT}>{\mathrm{RoT}}_T)$

其中，RoT为噪声抬升，RoT_T为系统允许的噪声抬升门限， 为仅有用户i被调度时的噪声抬升；

$\mathrm{Pr}({\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}=\underset{j}{\max }\{{\mathrm{\&gamma;}}_j^{\mathrm{dB}}\left\}\right)=\underset{j=1,j\&NotEqual;i}{\overset{N}{\mathrm{\&Pi;}}}[1-Q\left(\frac{{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}-m_T(r_j,{\mathrm{\&theta;}}_j)}{{\mathrm{\&sigma;}}_T(r_j,{\mathrm{\&theta;}}_j)}\right)]$

$\mathrm{Pr}({\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}=\underset{h\&NotEqual;j_1,j_2,...,j_K}{\max }\{{\mathrm{\&gamma;}}_h^{\mathrm{dB}}\left\}\right)$

$=\underset{h\&NotEqual;j_1,j_2,...,j_K,i}{\mathrm{\&Pi;}}[1-Q\left(\frac{{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}-m_T(r_h,{\mathrm{\&theta;}}_h)}{{\mathrm{\&sigma;}}_T(r_h,{\mathrm{\&theta;}}_h)}\right)]$

$\mathrm{Pr}(\underset{u_1,u_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,u_s}{\mathrm{RoT}}\&le;{\mathrm{RoT}}_T)=1-Q\left(\frac{{\mathrm{RoT}}_T-m_{{\underset{u_1,u_2,.\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}}}{{\mathrm{\&sigma;}}_{{\underset{u_1,u_2,.\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}}}\right)$

$\mathrm{Pr}(\underset{u_1,u_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,u_s}{\mathrm{RoT}}>{\mathrm{RoT}}_T)=1-\mathrm{Pr}(\underset{u_1,u_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,u_s}{\mathrm{RoT}}\&le;{\mathrm{RoT}}_T)$

其中，u₁，u₂，…，u_s表示各个被调度用户，σ_RoTdB，噪声抬升分布的标准差(dB)，m_RoTdB噪声抬升分布的均值(dB)；

当利用比例公平调度算法，终端被调度的概率密度函数为：

$\mathrm{Pr}\left(\mathrm{UEi\; is\; scheduled}\right)=\mathrm{Pr}({\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}=\underset{j}{\max }\{{\mathrm{\&gamma;}}_j^{\mathrm{dB}}\left\}\right)\&CenterDot;\mathrm{Pr}(\underset{i}{\mathrm{RoT}}<{\mathrm{RoT}}_T)\underset{l\&NotEqual;i}{\mathrm{\&Pi;}}\mathrm{Pr}(\underset{i,l}{\mathrm{\&Sigma;}}\mathrm{RoT}>{\mathrm{RoT}}_T)$

$+\underset{K=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{j_1=1,J_1\&NotEqual;i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\underset{j_K=1,j_K>J_{K-1},j_K\&NotEqual;i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{Pr}({\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}=\underset{h\&NotEqual;j_1,j_2,...j_K}{\max }\{{\mathrm{\&gamma;}}_h^{\mathrm{dB}}\left\}\right)\&CenterDot;\mathrm{Pr}(\underset{i,j_1{j}_2,...,j_K}{\mathrm{RoT}}<{\mathrm{RoT}}_T)\&CenterDot;\underset{l\&NotEqual;i}{\mathrm{\&Pi;}}\mathrm{Pr}(\underset{i,j_1,j_2,...,j_K,l}{\mathrm{RoT}}>{\mathrm{RoT}}_T)$

其中，RoT为噪声抬升，RoT_T为系统允许的噪声抬升门限，

为仅有用户i被调度时的噪声抬升；

$\mathrm{Pr}({\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}-\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}}=\underset{j}{\max }\{{\mathrm{\&gamma;}}_j^{\mathrm{dB}}-\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}_j^{\mathrm{dB}}}\left\}\right)=\underset{j=1,j\&NotEqual;i}{\overset{N}{\mathrm{\&Pi;}}}[1-Q\left(\frac{{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}-m_T(r_i,{\mathrm{\&theta;}}_i)}{{\mathrm{\&sigma;}}_T(r_j,{\mathrm{\&theta;}}_j)}\right)]$

$\mathrm{Pr}({\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}-\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}}=\underset{h\&NotEqual;j_1,j_2,...,j_k}{\max }\{{{\mathrm{\&gamma;}}_h}^{\mathrm{dB}}-\stackrel{\&OverBar;}{{{\mathrm{\&gamma;}}_h}^{\mathrm{dB}}}\left\}\right)$

$=\underset{h\&NotEqual;j_1,j_2,...,j_k,i}{\mathrm{\&Pi;}}[1-Q\left(\frac{{\mathrm{\&gamma;}}_i^{\mathrm{dB}}-m_T(r_h,{\mathrm{\&theta;}}_h)}{{\mathrm{\&sigma;}}_T(r_h,{\mathrm{\&theta;}}_h)}\right)]$

$\mathrm{Pr}(\underset{u_1,u_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,u_s}{\mathrm{RoT}}\&le;{\mathrm{RoT}}_T)=1-Q\left(\frac{{\mathrm{RoT}}_T-m_{{\underset{u_1,u_2,.\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}}}{{\mathrm{\&sigma;}}_{{\underset{u_1,u_2,.\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,u_s}{\mathrm{RoT}}}^{\mathrm{dB}}}}\right)$

其中，u₁，u₂，...，u_s表示各个被调度用户，σ_RoTdB，噪声抬升分布的标准差(dB)，m_RoTdB噪声抬升分布的均值(dB)。

9、根据权利要求6所述的获取高速上行链路分组调度容量的方法，其特征在于，根据所述用户吞吐量，对于给定的业务速率要求和业务激活因子，得出系统满足用户比例包括：

业务数据速率要求为R，业务激活因子为ρ；系统有N个激活的用户，提供的用户吞吐量为Th(r_i，θ_i)(i＝1，2，...，N)；用户满足的公式为

Th(r_i，θ_i)≥R·ρ

若满足上式的用户数为N^*，则系统满足用户比例为

Percent＝N^*/N。

10、根据权利要求6所述的获取高速上行链路分组调度容量的方法，其特征在于，所述根据所述扇区吞吐量和用户吞吐量，得出所有激活移动终端在服务扇区内均匀分布时的平均扇区吞吐量、每个用户的平均吞吐量；根据所述平均扇区吞吐量、每个用户的平均吞吐量及系统满足用户比例，得出平均系统满足用户比例包括：

多个用户均匀分布于扇区内，则平均扇区吞吐量为对所有可能的分布情况进行统计平均，表示为

${\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{Th}}}_{\sec \mathrm{tor}}=({\&Integral;}_0^{1/2}{\&Integral;}_{-\mathrm{\&pi;}/3}^{\mathrm{\&pi;}/3}d{\mathrm{\&theta;}}_{1}d{r}_1+{\&Integral;}_{1/2}^{\sqrt{3}/2}{\&Integral;}_{-\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_1\right)\left]\right\}/2}^{\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_1\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{1}d{r}_1+{\&Integral;}_{\sqrt{3}/2}^1{\&Integral;}_{-\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_1\right)\left]\right\}/2}^{\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_1\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{1}d{r}_1)$

$\&CenterDot;({\&Integral;}_0^{1/2}{\&Integral;}_{-\mathrm{\&pi;}/3}^{\mathrm{\&pi;}/3}d{\mathrm{\&theta;}}_{2}d{r}_2+{\&Integral;}_{1/2}^{\sqrt{3}/2}{\&Integral;}_{-\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_2\right)\left]\right\}/2}^{\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_2\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{2}d{r}_2+{\&Integral;}_{\sqrt{3}/2}^1{\&Integral;}_{-\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_2\right)\left]\right\}/2}^{\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_2\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{2}d{r}_2)$

$\&CenterDot;({\&Integral;}_0^{1/2}{\&Integral;}_{-\mathrm{\&pi;}/3}^{\mathrm{\&pi;}/3}d{\mathrm{\&theta;}}_{N}d{r}_N+{\&Integral;}_{1/2}^{\sqrt{3}/2}{\&Integral;}_{-\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_N\right)\left]\right\}/2}^{\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_N\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{N}d{r}_N+{\&Integral;}_{\sqrt{3}/2}^1{\&Integral;}_{-\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_N\right)\left]\right\}/2}^{\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_N\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{N}d{r}_N)$

$\mathrm{Th}(\stackrel{\&OverBar;}{r},\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&theta;}}){\left(\frac{8\sqrt{3}}{9}\right)}^N$

在这种N个用户平均分布于扇区内的情况下，每个用户的平均吞吐量为

${\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{Th}}}_{\mathrm{user}}=\frac{{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{Th}}}_{\sec \mathrm{tor}}}{N};$

多个用户均匀分布于扇区内，则系统满足用户比例为所有可能的分布情况的统计平均，表示为平均系统满足用户比例

$\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{Percent}}=({\&Integral;}_0^{1/2}{\&Integral;}_{-\mathrm{\&pi;}/3}^{\mathrm{\&pi;}/3}d{\mathrm{\&theta;}}_{1}d{r}_1+{\&Integral;}_{1/2}^{\sqrt{3}/2}{\&Integral;}_{-\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_1\right)\left]\right\}/2}^{\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_1\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{1}d{r}_1+{\&Integral;}_{\sqrt{3}/2}^1{\&Integral;}_{-\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_1\right)\left]\right\}/2}^{\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_1\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{1}d{r}_1)$

$\&CenterDot;({\&Integral;}_0^{1/2}{\&Integral;}_{-\mathrm{\&pi;}/3}^{\mathrm{\&pi;}/3}d{\mathrm{\&theta;}}_{2}d{r}_2+{\&Integral;}_{1/2}^{\sqrt{3}/2}{\&Integral;}_{-\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_2\right)\left]\right\}/2}^{\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_2\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{2}d{r}_2+{\&Integral;}_{\sqrt{3}/2}^1{\&Integral;}_{-\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_2\right)\left]\right\}/2}^{\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_2\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{2}d{r}_2)$

...                                                                                                ；

$\&CenterDot;({\&Integral;}_0^{1/2}{\&Integral;}_{-\mathrm{\&pi;}/3}^{\mathrm{\&pi;}/3}d{\mathrm{\&theta;}}_{N}d{r}_N+{\&Integral;}_{1/2}^{\sqrt{3}/2}{\&Integral;}_{-\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_N\right)\left]\right\}/2}^{\{\mathrm{\&pi;}-2\arccos [\sqrt{3}/\left(4r_N\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{N}d{r}_N+{\&Integral;}_{\sqrt{3}/2}^1{\&Integral;}_{-\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_N\right)\left]\right\}/2}^{\{-2\mathrm{\&pi;}/3+2\arcsin [\sqrt{3}/\left(2r_N\right)\left]\right\}/2}d{\mathrm{\&theta;}}_{N}d{r}_N)$

$\mathrm{Percent}\&CenterDot;{\left(\frac{8\sqrt{3}}{9}\right)}^N$

其中，Percent＝N^*/N。

11、一种获取高速上行链路分组调度容量的系统，其特征在于包括：

链路有效数据速率获取装置，用于根据物理层的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，得出在不同快速混合自动重传方式下的链路有效数据速率；

码片信噪比门限计算装置，用于根据剩余误帧率确定码片信噪比门限；

链路有效数据速率与码片信噪比对应关系确定装置，用于根据所述的链路有效数据速率与码片信噪比门限，得出链路有效数据速率与码片信噪比的对应关系；

系统容量获取装置，用于根据链路有效数据速率与码片信噪比的对应关系，利用所述链路有效数据速率得到系统容量。

12、根据权利要求11所述的获取高速上行链路分组调度容量的系统，其特征在于，所述链路有效数据速率获取装置包括：

比特错误概率计算单元，用于对设定的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，得到比特错误概率P_b；

首次传输误帧率计算单元，用于根据所述比特错误概率计算单元得到的比特错误概率P_b，利用公式 $P_e=1-{(1-P_b)}^{N_p}$ 得出首次数据帧传输误帧率P_e，其中N_p为分组包长度；

合并误帧率计算单元，用于根据所述首次传输误帧率计算单元得到的首次数据帧传输误帧率P_e，在不同快速混合自动重传方式下，求出两次数据帧合并后的合并误帧率P_s；

传输次数概率分布计算单元，用于根据所述首次数据帧传输误帧率P_e和合并误帧率P_s，求出数据帧传输次数概率分布Pr(j)；

平均传输次数计算单元，用于根据数据帧传输次数概率分布Pr(j)，求出数据帧平均传输次数 $N_s=\underset{j=1}{\overset{N_{\max }}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{jPr}\left(j\right);$

剩余误帧率计算单元，用于在允许的最大重传次数N_max内，根据数据帧平均传输次数求出剩余误帧率FER_r

${\mathrm{FER}}_r=1-\underset{j=1}{\overset{N_{\max }}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{Pr}\left(j\right)$

有效数据速率计算单元，根据所述剩余误帧率FER_r，求出链路有效数据速率EffinkRate

$\mathrm{EfflinkRate}=\frac{W\&CenterDot;{\log }_{2}M\&CenterDot;R_c\&CenterDot;N_c\&CenterDot;(1-{\mathrm{FER}}_r)}{\mathrm{SF}\&CenterDot;N_s},$

其中W为码片速率、R_c为编码速率，N_c为码道数，M为QAM调制指数，SF为扩频因子，N_S为数据帧平均传输次数，FER_r为剩余误帧率。

13、根据权利要求11所述的获取高速上行链路分组调度容量的系统，其特征在于，所述系统容量获取装置包括：

码片信噪比和噪声抬升分布情况分析单元，用于针对六边形服务扇区结构，分析移动终端在基站处接收码片信噪比和上行链路噪声抬升的分布情况；

吞吐量计算单元，用于根据所述信噪比和噪声抬升分布情况，利用所述链路有效数据速率，在激活移动终端位置固定时求出扇区吞吐量、用户吞吐量；

用户比例计算单元，用于对于给定的业务速率要求和业务激活因子，给出系统满足的用户比例；

平均吞吐量计算单元，用于得出所有激活移动终端在服务扇区内均匀分布时的平均扇区吞吐量、用户平均吞吐量及系统满足的用户比例。

14、一种获取高速上行链路分组调度链路有效数据速率的方法，其特征在于包括如下步骤：

根据物理层的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，在不同快速混合自动重传方式下，求出链路有效数据速率。

15、根据权利要求14所述的获取高速上行链路分组调度链路有效数据速率的方法，其特征在于，所述根据物理层的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，在不同快速混合自动重传方式下，求出链路有效数据速率包括：

对于设定的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，得到比特错误概率P_b；

根据所述比特错误概率P_b利用公式 $P_e=1-{(1-P_b)}^{N_p}$ 得出首次数据帧传输误帧率P_e，其中N_p为分组包长度；

根据首次数据帧传输误帧率P_e，在不同快速混合自动重传方式下，求出两次数据帧合并后的合并误帧率P_s；

根据所述首次数据帧传输误帧率P_e和合并误帧率P_s，求出数据帧传输次数概率分布Pr(j)；

根据数据帧传输次数概率分布Pr(j)，求出数据帧平均传输次数

$N_s=\underset{j=1}{\overset{N_{\max }}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{jPr}\left(j\right);$

在最大重传次数N_max内，根据数据帧平均传输次数求出剩余误帧率FER_r

${\mathrm{FER}}_r=1-\underset{j=1}{\overset{N_{\max }}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{Pr}\left(j\right);$

根据所述剩余误帧率FER_r，求出链路有效数据速率EffinkRate

$\mathrm{EfflinkRate}=\frac{W\&CenterDot;{\log }_{2}M\&CenterDot;R_c\&CenterDot;N_c\&CenterDot;(1-{\mathrm{FER}}_r)}{\mathrm{SF}\&CenterDot;N_s},$

其中W为码片速率、R_c为编码速率，N_c为码道数，M为QAM调制指数，SF为扩频因子，N_S为数据帧平均传输次数，FER_r为剩余误帧率。

16、根据权利要求15所述的获取高速上行链路分组调度链路有效数据速率的方法，其特征在于：

在理想反馈情况下：

所述数据帧传输次数概率分布Pr(j)为Pr(j)＝P_e(P_eP_s)^j-2(1-P_eP_s)；

所述平均传输次数为

$N_S=\frac{1-P_e-P_e{P}_s-P_e{\left(P_e{P}_s\right)}^{N_{\max }-1}-N_{\max }{P}_e{\left(P_e{P}_s\right)}^{N_{\max }-1}+N_{\max }{\left(P_e{P}_s\right)}^{N_{\max }}}{1-P_e{P}_s};$

所述剩余误帧率为

${\mathrm{FER}}_r=P_e{\left(P_e{P}_s\right)}^{N_{\max }-1};$

在非理想反馈情况下：

所述数据帧传输次数概率分布Pr(j)为

其中，P_f是接收端反馈信息ACK或NACK丢失的概率；P_ae表示接收端反馈信息ACK被误传为NACK的概率；P_ne接收端反馈信息NACK被误传为ACK的概率。

17、一种获取高速上行链路分组调度有效数据速率装置，其特征在于包括：

比特错误概率计算单元，用于对设定的码片速率、调制编码方式、扩频因子和码道数，得到物理层的比特错误概率P_b；

首次传输误帧率计算单元，用于根据所述比特错误概率计算单元得到的比特错误概率P_b，利用公式 $P_e=1-{(1-P_b)}^{N_p}$ 得出首次数据帧传输误帧率P_e；

合并误帧率计算单元，用于根据首次传输误帧率计算单元得到的首次数据帧传输误帧率P_e，在不同快速混合自动重传方式下，求出两次数据帧合并后的合并误帧率P_s；

传输次数概率分布计算单元，用于根据所述首次数据帧传输误帧率P_e和合并误帧率P_s，求出数据帧传输次数概率分布Pr(j)；

平均传输次数计算单元，用于根据数据帧传输次数概率分布Pr(j)，求出数据帧平均传输次数 $N_s=\underset{j=1}{\overset{N_{\max }}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{jPr}\left(j\right);$

剩余误帧率计算单元，用于在允许的最大重传次数N_max内，根据数据帧平均传输次数求出剩余误帧率FER_r：

${\mathrm{FER}}_r=1-\underset{j=1}{\overset{N_{\max }}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{Pr}\left(j\right)$

有效数据速率计算单元，用于根据所述剩余误帧率FER_r，求出链路有效数据速率EffinkRate

$\mathrm{EfflinkRate}=\frac{W\&CenterDot;{\log }_{2}M\&CenterDot;R_c\&CenterDot;N_c\&CenterDot;(1-{\mathrm{FER}}_r)}{\mathrm{SF}\&CenterDot;N_s},$

其中W为码片速率、R_c为编码速率，N_c为码道数，M为QAM调制指数，SF为扩频因子，N_S为数据帧平均传输次数，FER_r为剩余误帧率。

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