CN101207890B - 一种降低高速上行分组接入系统中小区过载率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低HSUPA系统中小区过载率的方法，用于宽带蜂窝无线通讯系统中，包括步骤有：A、计算调度时刻和若干历史时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，i；B、对调度时刻和若干历史时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，i进行补偿处理，并根据补偿结果估算出调度生效时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，j；C、根据调度生效时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，j，计算调度生效时刻的可分配小区上行负载；D、根据可分配小区上行负载对小区内若干用户设备进行调度授权。本发明能有效减少对干扰负载的计算误差，进而降低小区上行过载情况的发生。

Description

一种降低高速上行分组接入系统中小区过载率的方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种降低HSUPA(高速上行分组接入，High Speed Uplink Packet Access)系统中小区过载率的方法。

背景技术

WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址)系统是基于CDMA的宽带蜂窝无线通信系统，WCDMA系统支持更多种类的业务类型和更高数据速率业务传输能力。HSUPA是WCDMA系统对上行传输能力的增强技术。HSUPA技术包括了更短的TTI(Transmission Time Interval，传输时间间隔)，基于Node B的调度器，HARQ(Hybrid Automatic RetransmissionreQuest，混合自动重传请求)，新的传输信道E-DCH(Enhanced DedicateChannel，增强专用信道)等，正是由于采用了这些关键技术，HSUPA系统能比传统的WCDMA版本在上行业务的传输性能上有明显提高，在系统容量上大约有50％～70％的增加，在端到端分组包的延迟上有20％～55％的减少，在用户分组呼叫流量上有约50％的增加。

WCDMA系统是一个多用户的CDMA无线系统，由于WCDMA系统的小区中，上行的UE(User Equipment，用户设备)发射的时间是异步的，造成了不同UE之间上行发射信道的非正交性，也就造成了不同UE上行发射信号的互相干扰，因此小区中存在上行的UE发射信道数越多，或者是UE发射功率越大，系统的上行干扰就越大，这种干扰程度用上行接收带宽总功率RTWP(Received Total Wideband Power)来表示，RTWP是WCDMA中上行干扰的指标，通过RTWP与RoT(Rise over Thermal，热噪声比率)可以计算系统的小区上行负载Cell_load，计算公式如下：

${\mathrm{RoT}}_{\mathrm{current}}=\frac{{\mathrm{RTWP}}_{\mathrm{current}}}{{\mathrm{RTWP}}_{\mathrm{reference}}}=\frac{1}{{1-\mathrm{Cell}\_\mathrm{load}}_{\underset{30}{\mathrm{current}}}}$                  公式(1)

$\mathrm{Cell}\_{\mathrm{load}}_{\mathrm{current}}=1-\frac{1}{{\mathrm{RoT}}_{\mathrm{current}}}$                   公式(2)

其中，公式(1)中RoT_current表示为当前RoT，Cell_load_current表示为当前Cell_load，RTWP_current表示为当前RTWP，并且在HSUPA系统中，RNC(RadioNetwork Controller，无线网络控制器)根据网络规划的要求，配置了各个小区RTWP_target和RTWP_reference作为干扰参考的目标RTWP和底噪RTWP。

${\mathrm{RoT}}_{t\arg \mathrm{et}}=\frac{{\mathrm{RTWP}}_{t\arg \mathrm{et}}}{{\mathrm{RTWP}}_{\mathrm{reference}}}=\frac{1}{1-\mathrm{Cell}\_{\mathrm{load}}_{\mathrm{current}}}$               公式(3)

$\mathrm{Cell}\_{\mathrm{load}}_{t\arg \mathrm{et}}=1-\frac{1_{10}}{{\mathrm{RoT}}_{t\arg \mathrm{et}}}$                           公式(4)

其中，公式(2)中RoT_target表示为目标RoT，Cell_load_target表示为目标Cell_load。所述目标RTWP、目标RoT、目标Cell_load一般是指HSUPA系统预先配置的相关上限参数。

如图1所示，WCDMA的小区上行干扰包括以下组成部分：

底噪D(Thermal noise)；

相邻小区上行干扰C(Interference from other cells)；

本小区上行干扰B(Interference from own cell)；

干扰余量A(Interference Headroom)；

则小区的干扰余量A可以表示为：

RTWP_headroom＝RTWP_target-RTWP_current    公式(5)

WCDMA系统的运行必须将上行干扰保持在合理范围之内，否则系统就会因为干扰过载引起的功率攀升而崩溃或大量UE掉话等严重问题。当RTWP_headroom>0时，说明小区上行还有剩余负载，这时位于Node B(基站)的HSUPA调度器可以为小区中的UE分配更多的功率授权，当RTWP_headroom<0时，说明小区上行已经处于过载状态，HSUPA调度器必须减少小区中的UE分配的功率授权。因此，调度器为了有效控制上行干扰过载的发生，必须对RTWP_headroom进行有效的测量和控制。

从图1和公式(5)中可以看到，对于相同的RTWP_target配置，小区的干扰余量RTWP_headroom是由RTWP_current决定的，其中底噪D相对稳定，本小区上行干扰B(由UE等产生)在调度器部分是可以预先计算并由调度器进行控制的，而对RTWP_headroom的测量和控制可能产生较大影响的相邻小区上行干扰C，则是调度器所不能控制的因素。

图2是HSUPA系统中相邻小区干扰的分析示意图，其中横轴代表时间(time)，TTI为10ms；纵轴代表相邻小区干扰(Interference from other cells)。根据系统的仿真测试和实际测试，相邻小区对本小区的上行干扰是一个与各个相邻小区平均负载情况相关的一个随机变量，而相邻小区的负载情况是本小区的调度器所不能完全控制的。目前的HSUPA调度器只能根据基站进行调度时测量时刻(measure time)的相邻小区干扰Interference_measure来估计调度生效时刻(effect time)的相邻小区干扰Interference_effect，也就是认为调度生效时刻的相邻小区干扰等同于测量时刻的相邻小区干扰。如图2所示，调度生效时刻的相邻小区干扰与测量时刻的相邻小区干扰是不同的，这时如果按照测量时刻的相邻小区干扰来估计调度生效时刻的相邻小区干扰，就会造成调度器计算上的误差。例如图2中Interference_measure<Interference_effect，会导致调度器过低估计调度生效时刻的相邻小区干扰水平，因此为小区内UE在调度生效时刻分配过多的授权，最后导致在调度生效时刻小区的RTWP_curren>RTWP_target，从而造成小区上行过载。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种降低HSUPA系统中小区过载率的方法，该方法能有效减少对干扰负载的计算误差，进而降低小区上行过载情况的发生。

为了实现上述目的，本发明提供一种降低HSUPA系统中小区过载率的方法，用于包括无线网络控制器、包含多个小区的节点B、用户设备的宽带蜂窝无线通讯系统，包括如下步骤：

A、计算调度时刻和若干历史时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，i；

B、对所述调度时刻和若干历史时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，i进行补偿处理，并根据补偿结果估算出调度生效时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，j；

C、根据所述调度生效时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，j，计算调度生效时刻的可分配小区上行负载；

D、根据所述可分配小区上行负载对小区内若干用户设备进行调度授权。

根据本发明的方法，所述步骤A进一步包括：

A1、对调度时刻和若干历史时刻的上行接收带宽总功率RTWP_i进行测量和记录，其中i对应不同的测量时刻；

A2、根据所述上行接收带宽总功率RTWP_i计算调度时刻和若干历史时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，i；

根据本发明的方法，所述步骤A2进一步包括：

A21、根据所述上行接收带宽总功率RTWP_i计算调度时刻和若干历史时刻的本小区负载Cell_load_own，i，并根据系统预设的目标上行接收带宽总功率RTWP_target计算出目标小区负载Cell_load_target；

A22、根据所述目标小区负载Cell_load_target分别与所述调度时刻和若干历史时刻的本小区负载Cell_load_own，i的差值，得出调度时刻和若干历史时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，i。

根据本发明的方法，所述步骤B中对调度时刻和若干历史时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，i进行滤波处理，并计算调度生效时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，j，计算公式如下：

Cell_load_other，j＝a(0)*Cell_load_other，i+a(1)*Cell_load_other，i-1+...+a(n)*Cell_load_other，i-n；

其中，a(0)～a(n)是滤波器系数，取值范围是0～1之间的实数。

根据本发明的方法，所述步骤B中通过有限脉冲响应滤波器、无限脉冲响应滤波器或者维纳滤波器对所述调度时刻和若干历史时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，i进行滤波处理。

根据本发明的方法，所述滤波器系数通过系统的仿真测试和实际测试来确定与调整。

根据本发明的方法，所述步骤B对调度生效时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，j的处理进一步包括：

Cell_load_other，j＝Cell_load_other，j+Cell_load_margin；

其中，Cell_load_margin是相邻小区干扰负载余量，取值范围为0～0.1。

根据本发明的方法，所述相邻小区干扰负载余量Cell_load_margin通过系统的仿真测试和实际测试来确定与调整。

根据本发明的方法，所述步骤C中根据系统预设的目标上行接收带宽总功率RTWP_target计算出目标小区负载Cell_load_target，并根据目标小区负载Cell_load_target与调度生效时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，j的差值，得到调度生效时刻的可分配小区上行负载。

本发明通过对基站调度时刻以及调度时刻之前的若干历史时刻的相邻小区干扰负载进行补偿处理，并通过补偿结果估算调度生效时刻的相邻小区干扰负载，从而有效减少了对相邻小区干扰负载的计算误差，进而降低了小区上行过载情况的发生，保证了系统上行资源的有效利用。

附图说明

图1是HSUPA系统中小区上行干扰的组成示意图；

图2是HSUPA系统中相邻小区干扰的分析示意图；

图3是本发明降低HSUPA系统中小区过载率的方法流程图；

图4是本发明HSUPA系统的结构原理示意图；

图5是本发明和现有技术对小区干扰过载率的控制效果对比示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的基本思想是：通过对基站调度时刻以及调度时刻之前的若干历史时刻的相邻小区干扰负载进行补偿处理，并通过补偿结果估算调度生效时刻的相邻小区干扰负载，从而有效减少了对相邻小区干扰负载的计算误差。

如图3所示，本发明提供一种降低HSUPA系统中小区过载率的方法，包括如下步骤：

步骤S101，在基站的调度器对HSUPA小区进行调度时，对调度时刻和调度时刻之前的若干历史时刻的上行接收带宽总功率RTWP_i进行测量，并将测量值保存在变量RTWP_i(i＝1～n，n是保存RTWP缓冲区的长度，i对应于RTWP不同的测量时刻)。

步骤S102，根据所述上行接收带宽总功率RTWP_i计算调度时刻和若干历史时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，i。本步骤进一步包括，根据所述上行接收带宽总功率RTWP_i，采用所述公式(1)计算调度时刻和若干历史时刻的本小区负载Cell_load_own，i，并根据系统预设的目标上行接收带宽总功率RTWP_target，采用所述公式(3)计算出目标小区负载Cell_load_target；根据所述目标小区负载Cell_load_target分别与所述调度时刻和若干历史时刻的本小区负载Cell_load_own，i的差值，得出调度时刻和若干历史时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，i。

步骤S103，对所述调度时刻和若干历史时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，i进行补偿处理，并根据补偿结果估算出调度生效时刻j的相邻小区干扰负载Cell_load_other，j。在本实施例中，对调度时刻和若干历史时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，i进行滤波处理，并根据滤波处理结果计算出调度生效时刻j的相邻小区干扰负载Cell_load_other，j，计算公式如下：

Cell_load_other，j＝a(0)*Cell_load_other，i+a(1)*Cell_load_other，i-1+...+a(n)*Cell_load_other，i-n           公式(6)

其中，a(0)～a(n)是滤波器系数，取值范围是0～1之间的实数，该滤波器系数可通过系统的仿真测试和实际测试来确定与调整。

本实施例中采用了有限脉冲响应滤波器(Finite Implse Response，FIR)对所述调度时刻和若干历史时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，i进行滤波处理。但是FIR不应被视为本发明范围的限制，还可采用无限脉冲响应滤波器(Infinite Implse Response，IIR)、维纳滤波器等装置来进行补偿处理。

为了进一步降低小区上行过载的可能性，我们对在调度生效时刻j的相邻小区干扰负载Cell_load_other，j作进一步处理：

Cell_load_other，j＝Cell_load_other，j+Cell_load_mrgin          公式(7)

其中，Cell_load_margin是相邻小区干扰负载余量，取值范围为0～0.1，该Cell_load_margin可通过系统的仿真测试和实际测试来确定与调整。

步骤S104，根据所估算的调度生效时刻j的相邻小区干扰负载Cell_load_other，j，计算调度生效时刻j的可分配小区上行负载。本步骤中进一步包括根据系统预设的目标上行接收带宽总功率RTWP_target，采用所述公式(3)计算出目标小区负载Cell_load_target，并根据下面公式(8)计算调度生效时刻j的可分配小区上行负载：

Cell_load_own，j＝Cell_load_target-Cell_load_other，j          公式(8)。

步骤S105，根据所述可分配小区上行负载对小区内的各UE进行调度授权。具体如图4所示，WCDMA的HSUPA系统中包括：RNC1(无线网络控制器)，Node B2(基站)和若干UE3(用户设备)。其中基站2中包含了若干Cell4(小区)，小区4是系统中为同一区域中用户设备3服务的公共无线资源，在HSUPA系统中，通过小区4可以测量系统的上行负载程度。基站2对用户设备3的调度是以小区4为单位完成的。在HSUPA系统中把对用户业务进行控制和调度的功能放在了基站2中，由基站2根据用户业务的调度请求(Scheduling Request)，用户业务缓冲区的占用状态(Buffer OccupancyStatus)、业务流的优先级别(Priority)，小区4的上行干扰和负载以及基站2的处理能力，对不同的用户设备3发送不同的授权命令，用户设备3根据基站2的授权命令，在无线网络控制器1预先配置给用户设备3的E-TFC表(Enhanced Transport Format Combination Table，增强传输格式组合表)中选择合适的E-TFC(Enhanced Transport Format Combination，增强传输格式组合)，并使用此E-TFC所对应的功率偏移(Power Offset)，向基站2发送与授权相应大小的数据。

在HSUPA中授权分为绝对授权AG(Absolute Grants)和相对授权RG(Relative Grants)，AG指定了允许UE可以发送的数据量所对应的发射功率比例的绝对大小，而RG指定了允许UE可以发射功率比率的相对大小，这个相对大小是用步长的方式表达的，它的取值可以为UP(提高一个步长的调度量)、DOWN(降低一个步长的调度量)和HOLD(保持现有调度量)。

图5是本发明和现有技术对小区干扰过载率的控制效果对比示意图，其横轴表示时间(time)，TTI为10ms；纵轴表示过载率(overshoot value)。由图5可知而采用现有技术方法(original method)的小区过载率为48.59％；而采用本发明方法(patent method)时，由于相邻小区干扰计算误差造成的小区过载比原来的方法大大降低，小区过载率仅为15.26％。

综上可知，本发明通过对基站调度时刻和若干历史时刻的相邻小区干扰负载进行补偿处理，并利用补偿结果对调度生效时刻的相邻小区干扰负载进行估计，从而有效减少了对干扰负载的计算误差，进而降低了小区上行过载情况的发生，保证了系统上行资源的有效利用。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种降低高速上行分组接入系统中小区过载率的方法，用于包括无线网络控制器、包含多个小区的节点B、用户设备的宽带蜂窝无线通讯系统，其特征在于，该方法包括如下步骤：

A、计算调度时刻和若干历史时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，i；

B、对所述调度时刻和若干历史时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，i进行补偿处理，并根据补偿结果估算出调度生效时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，j；

C、根据所述调度生效时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，j，计算调度生效时刻的可分配小区上行负载；

D、根据所述可分配小区上行负载对小区内若干用户设备进行调度授权。

2.根据权利要求1所述的降低高速上行分组接入系统中小区过载率的方法，其特征在于，所述步骤A进一步包括：

A1、对调度时刻和若干历史时刻的上行接收带宽总功率RTWP_i进行测量和记录，其中i对应不同的测量时刻；

A2、根据所述上行接收带宽总功率RTWP_i计算调度时刻和若干历史时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，i；

3.根据权利要求2所述的降低高速上行分组接入系统中小区过载率的方法，其特征在于，所述步骤A2进一步包括：

A21、根据所述上行接收带宽总功率RTWP_i计算调度时刻和若干历史时刻的本小区负载Cell_load_own，i，并根据系统预设的目标上行接收带宽总功率RTWP_target计算出目标小区负载Cell_load_target；

A22、根据所述目标小区负载Cell_load_target分别与所述调度时刻和若干历史时刻的本小区负载Cell_load_own，i的差值，得出调度时刻和若干历史时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，i。

4.根据权利要求2所述的降低高速上行分组接入系统中小区过载率的方法，其特征在于，所述步骤B中对调度时刻和若干历史时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，i进行滤波处理，并计算调度生效时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，j，计算公式如下：

Cell_load_other，j＝a(0)*Cell_load_other，i+a(1)*Cell_load_other，i-1+...+a(n)*Cell_load_other，i-n；

其中，a(0)～a(n)是滤波器系数，取值范围是0～1之间的实数。

5.根据权利要求4所述的降低高速上行分组接入系统中小区过载率的方法，其特征在于，所述步骤B中通过有限脉冲响应滤波器、无限脉冲响应滤波器或者维纳滤波器对所述调度时刻和若干历史时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，i进行滤波处理。

6.根据权利要求4所述的降低高速上行分组接入系统中小区过载率的方法，其特征在于，所述滤波器系数通过系统的仿真测试和实际测试来确定与调整。

7.根据权利要求4所述的降低高速上行分组接入系统中小区过载率的方法，其特征在于，所述步骤B对调度生效时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，j的处理进一步包括：

Cell_load_other，j＝Cell_load_other，j+Cell_load_margin；

其中，Cell_load_margin是相邻小区干扰负载余量，取值范围为0～0.1。

8.根据权利要求7所述的降低高速上行分组接入系统中小区过载率的方法，其特征在于，所述相邻小区干扰负载余量Cell_load_margin通过系统的仿真测试和实际测试来确定与调整。

9.根据权利要求1、2、4～8中任一项所述的降低高速上行分组接入系统中小区过载率的方法，其特征在于，所述步骤C中根据系统预设的目标上行接收带宽总功率RTWP_target计算出目标小区负载Cell_load_target，并根据目标小区负载Cell_load_target与调度生效时刻的相邻小区干扰负载Cell_load_other，j的差值，得到调度生效时刻的可分配小区上行负载。

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