CN101568182A - 一种无线资源分配方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线资源分配的方法，用于解决时分同步码分多址TD－SCDMA系统的中无线资源配置的问题。该方法包括：根据获取的时分同步码分多址TD－SCDMA网络承载业务类型，获取所述TD－SCDMA网络承载业务的平均速率，根据所述平均速率确定所述TD－SCDMA网络中满足规划用户业务需要的无线资源预估值，根据所述无线资源预估值确定所述TD－SCDMA网络中每种业务的服务等级GOS，将所述每种业务的GOS与每种业务设定的GOS进行匹配，当两者匹配时，按照所述无线资源预估值分配所述TD－SCDMA网络中的无线资源。本发明还公开了一种时分同步的码分多址TD－SCDMA网络中的无线资源分配装置。

Description

一种无线资源分配方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤指一种无线资源分配的方法及装置。

背景技术

传统的全球移动通讯GSM网络以提供话音业务为主，业务类型比较单一。在一定话务量需求的情况下进行通常应用爱尔兰B公式进行无线信道数的配置。爱尔兰B模型本身的假设前提是：用户的呼叫到达服从泊松分布、每次呼叫请求没有建立时间并且相互独立、如果所有信道被占用时新呼叫请求将被拒绝。但是，除了上述爱尔兰B模型的假设前提外，进一步分析GSM承载话音业务的特点，可以看到能够应用爱尔兰B模型进行无线信道资源配置的另外两个隐含条件是：业务类型单一，即服务等级GOS(Grade of server)要求单一、给定载频条件下信道容量固定。这两个条件在GSM网络以及传统的中继系统中显然很容易得到满足。但是在新型的第三代通信3G系统中，承载的业务类型逐渐呈现多样化，每种业务所要求的GOS等级也不完全相同；同时可能由于码分多址CDMA网络中自干扰特性的存在，网络容量也将呈现动态特性。在这种系统中简单应用爱尔兰B模型进行无线信道资源配置显然是不合理的。业界对于提供不同业务类型的网络在进行资源占用分析时共提出了几种方法，包括等效爱尔兰B方法、POST爱尔兰B方法、坎贝尔方法以及SK背包方法等。但是这几种方法均存在一定的局限性，在实际应用于无线移动通信系统无线资源配置时往往会出现前提条件不符合而造成配置结果不精确。例如：(1)、等效爱尔兰算法的局限性表现在当选择不同的等效业务时，计算所需信道数目不同，采用小包业务做为等效业务，结果偏小，估算结果过于乐观，网络运行时业务呼叫阻塞率将高于设计值；采用大包业务做为等效业务，结果偏大，估算结果过于悲观，网络基站投资规模过大。(2)、Post爱尔兰B方法的局限在于基站的信道资源实际是在各种业务间共享的，但此方法人为的割离了业务的信道资源，降低了基站信道资源的利用率，从而使得计算结果过于悲观。(3)、坎贝尔方法对所有混合业务进行容量估算，局限性表现在没有考虑各种业务阻塞率的差别，而简单认为所有业务的阻塞率都相同，同时虚拟业务与各种业务的等效关系也不够十分的准确。(4)、SK方法应用的前提条件是具有固定容量的系统。因此，在干扰受限的CDMA网络中应用上述各种方法进行无线资源配置均不够准确。从而目前业界还没有提出专门针对时分同步码分多址TD-SCDMA系统的无线资源分配方法。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种无线资源的分配方法，用于解决TD-SCDMA系统的中无线资源配置的问题。

本发明实施例提供了一种无线资源分配的方法，包括：

根据获取的时分同步码分多址TD-SCDMA网络承载业务类型，获取所述TD-SCDMA网络承载业务的平均速率；

根据所述平均速率确定所述TD-SCDMA网络中满足规划用户业务需要的无线资源预估值；

根据所述无线资源预估值确定所述TD-SCDMA网络中每种业务的服务等级GOS；

将所述每种业务的GOS与每种业务设定的GOS进行匹配，当两者匹配时，按照所述无线资源预估值分配所述TD-SCDMA网络中的无线资源。

本发明实施例提供了一种无线资源分配的装置，包括：

获取单元，用于根据获取的时分同步码分多址TD-SCDMA网络承载业务类型，获取所述TD-SCDMA网络承载业务的平均速率；

第一确定单元，用于根据所述平均速率确定所述TD-SCDMA网络中满足规划用户业务需要的无线资源预估值；

第二确定单元，用于根据所述无线资源预估值确定所述TD-SCDMA网络中每种业务的服务等级GOS；

分配单元，用于将所述每种业务的GOS与每种业务设定的GOS进行匹配，根据所述匹配结果分配所述TD-SCDMA网络中的无线资源。

本发明实施例中根据获取的时分同步码分多址TD-SCDMA网络承载业务类型，获取所述TD-SCDMA网络承载业务的平均速率，根据所述平均速率确定所述TD-SCDMA网络中满足规划用户业务需要的无线资源预估值，根据所述无线资源预估值确定所述TD-SCDMA网络中每种业务的GOS，将所述每种业务的GOS与所述每种业务设定的GOS进行匹配，根据匹配的结果分配TD-SCDMA网络中的无线资源，从而使得无线资源的配置能够更加准确，并且能够更好地满足不同业务类型GOS的需求。

附图说明

图1是本发明实施例TD-SCDMA网络中的无线资源分配的方法流程图；

图2是本发明实施例中计算TD-SCDMA网络中满足规划用户业务需要的无线资源预估值流程图；

图3是本发明实施例TD-SCDMA网络中的无线资源分配的装置结构图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种TD-SCDMA网络中的无线资源分配的方法，包括：根据获取的时分同步码分多址TD-SCDMA网络承载业务类型，获取所述TD-SCDMA网络承载业务的平均速率，根据所述平均速率确定所述TD-SCDMA网络中满足规划用户业务需要的无线资源预估值，根据所述无线资源预估值确定所述TD-SCDMA网络中每种业务的GOS，将所述每种业务的GOS与所述每种业务设定的GOS进行匹配，根据匹配的结果分配所述TD-SCDMA网络中的无线资源。

其中，根据匹配结果分配所述TD-SCDMA网络中的无线资源有两种情况。

第一种情况：当所述每种业务的GOS与所述TD-SCDMA网络中每种业务设定的GOS都匹配，按照所述无线资源预估值分配TD-SCDMA网络中的无线资源。

第二种情况：当至少有一种业务的GOS与所设定的GOS不匹配，按照设定的步长递增所述无线资源预估值直至所述每种业务的GOS与所述业务模型中每种业务设定的GOS都匹配，然后按照所述递增后的无线资源预估值分配TD-SCDMA网络中的无线资源。

进一步，根据所述平均速率确定所述业务模块中满足规划用户所有业务需要的无线资源预估值的方法有多种，本发明实施例中以采用坎贝尔方法为基础进行计算。具体过程如下：

首先，确定所述TD-SCDMA网络中每种业务相对于所述平均速率的资源强度，其次根据所述资源强度计算所有业务的业务量，再次根据所述每种业务的资源强度和所有业务的业务量进行虚拟信道数估计，最后根据所述虚拟信道数获得所有业务需要的无线资源预估值。

下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述，参见图1，本发明实施例的主要实现步骤如下：

步骤101：获取TD-SCDMA网络的业务模型。在TD-SCDMA网络商用前可以根据现有GPRS网络或者CDMA网络的业务运行情况进行预测；在TD-SCDMA网络商用后可以根据现网业务运行情况提取业务模型。按照TD-SCDMA承载的特点，TD-SCDMA网络业务模型包括：每用户忙时话音爱尔兰，每用户忙时可视电话爱尔兰，每用户忙时PS域数据速率，PS64K数据比例，PS128K数据比例，PS384K数据比例，上下行数据比例等。确定每种业务的GOS要求，如话音拥塞率2％、可视电话拥塞率5％、PS64K拥塞率为10％等。

步骤102：应用坎贝尔方法计算满足规划期内用户TD-SCDMA网络中所有业务需要的无线资源预估值。坎贝尔方法的基本原理是将所有业务按一定原则等效成一种虚拟业务，并计算此虚拟业务的中总业务量，然后计算满足此业务量所需的虚拟信道数，进而折算出满足网络容量的实际信道数。TD-SCDMA系统是时分系统，上行和下行链路配置的时隙资源可以不同，因此在TD-SCDMA系统中需要根据业务特点以及所配置的时隙比例分别针对上行和下行链路配置所需无线信道资源。参见图2，具体过程如下：

步骤201：将所有业务等效成一种虚拟业务。虚拟业务的选取对于分配无线资源结果有着很大的影响。根据坎贝尔理论分析可得虚拟业务代表了网络实际能够提供的传输速率的均值。因此本发明实施例中给出在TD-SCDMA系统中虚拟业务可以表征为实际网络中能够承载所有业务的平均速率，其中所述平均速率定义为：网络单位时间内传送的有效信息比特数。虚拟业务的资源强度代表达到TD-SCDMA网络业务模型的平均速率速率占用的基本无线资源BRU(Basic Radio Unit)。如在目前以话音为主要业务的TD-SCDMA网络中，由于存在一定比例的CS64K以及PS128K、PS384K业务，那么经过预测可以得到网络中实际能够获得承载的平均速率为48K，以此为虚拟业务，其资源强度为6，即所述虚拟业务占用的BRU为6。

步骤202：计算所述虚拟业务的总业务量。本步骤具体实现过程可以是这样的：

首先确定所述获取TD-SCDMA网络业务模型中每种业务相对于虚拟业务的资源强度。也就是确定每种业务相对于所述平均速率的资源强度。

理论分析和外场测试均表明TD-SCDMA系统容量在多数场景下均为码道资源受限，本发明实施例中在TD-SCDMA系统中业务资源强度主要反映的是各种业务对BRU的占用情况。如CS12.2K的业务资源强度为2，CS64K的业务资源强度为8，PS128K的业务资源强度为16，PS384K的业务资源强度为42。步骤201中，以话音为主要业务的TD-SCDMA网络中，虚拟业务所需占用基本业务的资源强度为6，那么CS12.2K业务相对于所述平均速率的资源强度为

CS64K业务相对于所述平均速率的资源强度为

依次可以确定每种业务相对于所述平均速率的资源强度。

其次，根据所述每种业务相对于虚拟业务的资源强度计算所有业务的业务量。

坎贝尔的等效原理为：

$c=\frac{v}{a}=\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\γ}}_i{a}_i^2{b}_i}{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\γ}}_i{a}_i{b}_i}=\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{Er}{l}_i{a}_i^2}{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{Er}{l}_i{a}_i}---\left(1\right)$

式中c表示容量因子；v混合业务方差，a是混合业务均值，呼叫到达率γ_i和平均呼叫保持时间b_i表示业务的呼叫强度属性；γ_ib_i可以等效为业务i的话务量，a_i为业务i相对虚拟业务信道的业务资源强度。

根据公式(1)计算出的c计算所有业务的业务量，计算公式为：

$C=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\γ}}_i*b_i*a_i/c=\frac{a}{c}---\left(2\right)$

根据公式(2)可以得出所有业务的业务量。

步骤203：根据所述每种业务的资源强度和所有业务的业务量进行虚拟信道数估计。

因为实际上，TD-SCDMA网络中不仅存在电路交换CS域业务，而且还存在着包交换PS域业务，PS域业务和CS域业务的业务特点有很大不同。从而进行虚拟信道数估计的方包括：

第一种方法，如果CS域业务占较大的比例，将所有业务统一为CS域业务进行等效，并运用爱尔兰B公式进行分析和计算。

第二种方法，如果PS域业务占较大的比例，则针对CS域业务和PS域业务分别应用坎贝尔加上爱尔兰B以及坎贝尔加上爱尔兰C公式进行计算。

根据上述所述的方法，可以根据所述每种业务的资源强度和所有业务的业务量得出虚拟信道数N。

步骤204：根据坎贝尔信道的定义，基站提供的虚拟信道数为N可以表示成：

$N=\frac{C_i-a_i}{c}---\left(3\right)$

所以各种业务所需的无线资源，也就是各种业务所需要的实际信道可以表示为：

C_i＝N*c+a_i    (4)

这样满足规划期内用户需求所需配置的总的无线资源预估值为：

$M=\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{C}_i---\left(5\right)$

步骤103：将以(5)式所计算得到的总的无线资源预估值为基础，应用SK方法计算本发明实施例TD-SCDMA网络中每种业务的GOS。本发明实施例中GOS以业务的阻塞率为例。

在ATM和其它包交换网络的业务量分析中，Stochastic Knapsack算法(以下简称SK算法)应用比较广泛。该模型的假设前提是固定的信道容量，然后综合考虑不同GOS要求的多种业务占用资源的情况。这对于码道资源受限的TD-SCDMA系统非常适用。

SK算法的原理介绍如下：假设网络中共有K种不同大小的包，也就是K种不同的业务，SK的容量为C。对于第k类的包，其大小为b_k，到达率为λ_k，平均持续时间为1/μ_k。第k类的包到达SK是一个泊松过程，其到达率为λ_k。K个泊松过程是互相独立的。如果第k类的包允许进入SK，那么它就占用了大小为b_k的容量，并且持续时间为负指数分布，均值为1/μ_k。在占用时间结束后，容量为b_k的空间就会被释放。持续时间是互相独立的，并且也与到达过程无关。如果用n_k表示背包(knapsack)中第k类包的个数，那么背包中被占用的空间为b·n，这里b＝(b₁，b₂，...，b_k)，n＝(n₁，n₂，...，n_k)，并且有：

$b\·n=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{b}_k{n}_k---\left(6\right)$

当有足够的空间时，背包总是允许新的到达的包进入。更具体地讲，对于第k类包，只要b_k≤C-b·n，就会允许其进入；否则地话，就阻塞掉这个包。我们假设b_k(k＝1，...，K)和C都是正整数。在TD-SCDMA系统中，C表示系统能够提供的总的BRU数量，第k类业务占用的空间bk为该类业务所需占用BRU数，而nk表示第k类业务的业务量。对于第k类包，其阻塞概率等于1减去背包处于S_k状态的概率。对于SK性能的关键性能度量是阻塞率。因为大包比小包需要更多的空间，因此它们有更大的阻塞率。第K类业务的阻塞率可以用下面的公式表达：

$P_{B,k}=1-\frac{\underset{\begin{array}{cc}\mathrm{set}& S_k\end{array}}{\mathrm{\Σ}}\left(\underset{j=1}{\overset{K}{\mathrm{\Π}}}\frac{a_j^{n_j}}{n_j!}\right)}{\underset{\begin{array}{cc}\mathrm{set}& S\end{array}}{\mathrm{\Σ}}\left(\underset{j=1}{\overset{K}{\mathrm{\Π}}}\frac{a_j^{n_j}}{n_j!}\right)}---\left(7\right)$

在上式中，P_B，k是背包阻塞第k类包的概率；S_k是背包可以容纳下一个新的第k类包的所有状态的集合；S是背包所可能出现的所有不同的状态的集合；a_j＝λ_j/μ_j是来自第j类包的网络负载(话务量强度)；n_j是背包中第j类包的数目。

根据上述SK算法的原理根据公式(5)得出无线资源计算所述TD-SCDMA网络中每种业务的阻塞率，但本发明实施例采用Kaufman-Roberts迭代算法来实现。迭代公式为

$c\·G\left(c\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{b}_{k}G(c-b_k)---\left(8\right)$

其中，a_k为第k类包的网络负载(业务量强度)，也即是第K类业务的网络负载，b_k为第K类包的大小，也就是第K类业务的资源强度。设定初始值：c＝0时，G(c)＝1；c＜0时，G(c)＝0。而业务k的阻塞概率表示为：

在公式(9)中C值与公式(5)的M值相等，即C＝M，b_k+1为第K+1类包的大小，也即是第K+1类业务的资源强度。

获取所述TD-SCDMA网络每种业务的网络负载后，应用KR算法就能够根据公式(5)得出无线资源预估值计算出每种业务的阻塞率了。

步骤104：将步骤103计算出每种业务的阻塞率与TD-SCDMA网络承载各种业务的GOS要求中的阻塞率相比较，看其是否可以满足网络承载各种业务的GOS要求，如果不能满足各种业务的GOS要求，则执行步骤105；如果能满足各种业务的GOS要求，则执行步骤106。

步骤105：按照一定步长STEP递增无线资源预估值，重新应用步骤103进行计算直到各种业务的GOS均能满足为止。

步骤106：按照计算出的无线资源预估值配置本发明实施例TD-SCDMA网络中的无线资源配置。

根据本发明实施例上述方法可以构建一种无线资源配置的装置，参见图3，包括：获取单元100，第一确定单元200，第二确定单元300，分配单元400。

获取单元100，用于根据获取的时分同步码分多址TD-SCDMA网络承载业务类型，获取所述TD-SCDMA网络承载业务的平均速率；

第一确定单元200，用于根据所述平均速率确定所述TD-SCDMA网络中满足规划用户业务需要的无线资源预估值；

第二确定单元300，用于根据所述无线资源预估值确定所述TD-SCDMA网络中每种业务的服务等级GOS；

分配单元400，用于将所述每种业务的GOS与每种业务设定的GOS进行匹配，根据所述匹配结果分配所述TD-SCDMA网络中的无线资源。

进一步，第一确定单元200包括：资源强度子单元210，业务量子单元220，虚拟信道数估计子单元230和无线资源子单元240。

资源强度子单元210，用于确定所述TD-SCDMA网络中各业务相对于所述平均速率的资源强度。

业务量子单元220，用于根据所述资源强度计算所有业务的业务量。

虚拟信道数估计子单元230，用于根据所述每种业务的资源强度和业务的业务量进行虚拟信道数估计。

无线资源子单元240，用于根据所述虚拟信道数获得业务需要的无线资源预估值。

第二确定单元300包括：获取子单元310和GOS子单元320。

获取子单元310，用于获取所述TD-SCDMA网络每种业务的网络负载。

GOS子单元320，用于根据所述网络负载和所述无线资源预估值确定所述TD-SCDMA网络中每种业务的服务等级GOS。

分配单元400包括：匹配子单元410，配置子单元420和递增子单元430。

匹配子单元410，用于将所述每种业务的GOS与所述TD-SCDMA网络中每种业务设定的GOS进行匹配。

配置子单元420，用于当所述每种业务的GOS与所述每种业务设定的GOS都匹配时，按照所述无线资源预估值分配TD-SCDMA网络中的无线资源。

递增子单元430，用于当至少有一种业务的GOS与所设定的GOS不匹配时，按照设定的步长递增所述无线资源预估值。

本发明实施例中根据获取的时分同步码分多址TD-SCDMA网络承载业务类型，获取所述TD-SCDMA网络承载业务的平均速率，根据所述平均速率确定所述TD-SCDMA网络中满足规划用户所有业务需要的无线资源预估值，根据所述无线资源预估值确定所述TD-SCDMA网络中每种业务的GOS，将所述每种业务的GOS与所述每种业务设定的GOS进行匹配，根据匹配的结果分配TD-SCDMA网络中的无线资源。本发明实施例充分挖掘TD-SCDMA混合业务的特性，结合了坎贝尔方法和SK方法，且针对对坎贝尔算法的特点选取TD-SCDMA网络承载所有业务的平均速率为基本业务，从而使得无线资源的配置能够更加准确，并且能够更好地满足不同业务类型GOS的需求

虽然通过实施例描绘了本发明，但本领域普通技术人员知道，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，就可使本发明有许多变形和变化，本发明的范围由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1、一种无线资源分配的方法，其特征在于，包括：

根据获取的时分同步码分多址TD-SCDMA网络承载业务类型，获取所述TD-SCDMA网络承载业务的平均速率；

根据所述平均速率确定所述TD-SCDMA网络中满足规划用户业务需要的无线资源预估值；

根据所述无线资源预估值确定所述TD-SCDMA网络中每种业务的服务等级GOS；

将所述每种业务的GOS与每种业务设定的GOS进行匹配，当两者匹配时，按照所述无线资源预估值分配所述TD-SCDMA网络中的无线资源。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述平均速率确定所述TD-SCDMA网络中满足规划用户业务需要的无线资源预估值包括：

确定所述TD-SCDMA网络中各业务相对于所述平均速率的资源强度；

根据所述资源强度计算所有业务的业务量；

根据所述各业务的资源强度和所有业务的业务量进行虚拟信道数的估计；

根据所述虚拟信道数获得所有业务需要的无线资源预估值。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述资源强度计算所有业务的业务量包括：

根据 $C=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\γ}}_i*b_i*a_i/c=\frac{a}{c}$ 计算所有业务的业务量，其中，c为容量因子，γ_i为第i种业务的呼叫到达率，b_i为第i种业务的呼叫强度属性，a_i为第i种业务相对于所述平均速率的业务资源强度。

4、如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述虚拟信道数获得所有业务需要的无线资源预估值包括：

根据C_i＝N*c+a_i计算每种业务所需要的无限资源预估值，其中，N为虚拟信道数，c为容量因子，a_i为第i种业务相对于所述平均速率的业务资源强度；

根据 $M=\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{C}_i$ 计算所有业务需要的无线资源预估值，其中，k为所述TD-SCDMA网络中所有业务的种类数。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述无线资源预估值确定所述TD-SCDMA网络中每种业务的服务等级GOS包括：

获取所述TD-SCDMA网络每种业务的网络负载；

根据所述网络负载和所述无线资源预估值确定所述TD-SCDMA网络中每种业务的服务等级GOS。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还进一步包括：

当至少有一种业务的GOS与所设定的GOS不匹配时，按照设定的步长递增所述无线资源预估值直至所述每种业务的GOS与所述TD-SCDMA网络中每种业务设定的GOS都匹配。

7、一种无线资源分配的装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于根据获取的时分同步码分多址TD-SCDMA网络承载业务类型，获取所述TD-SCDMA网络承载业务的平均速率；

第一确定单元，用于根据所述平均速率确定所述TD-SCDMA网络中满足规划用户业务需要的无线资源预估值；

第二确定单元，用于根据所述无线资源预估值确定所述TD-SCDMA网络中每种业务的服务等级GOS；

分配单元，用于将所述每种业务的GOS与每种业务设定的GOS进行匹配，根据所述匹配结果分配所述TD-SCDMA网络中的无线资源。

8、如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一确定单元包括：

资源强度子单元，用于确定所述TD-SCDMA网络中各种业务相对于所述平均速率的资源强度；

业务量子单元，用于根据所述资源强度计算所有业务的业务量；

虚拟信道数估计子单元，用于根据所述各业务的资源强度和所有业务的业务量进行虚拟信道数估计；

无线资源子单元，用于根据所述虚拟信道数获得所有业务需要的无线资源预估值。

9、如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二确定单元包括：

获取子单元，用于获取所述TD-SCDMA网络每种业务的网络负载；

GOS子单元，用于根据所述网络负载和所述无线资源预估值确定所述TD-SCDMA网络中每种业务的服务等级GOS。

10、如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述分配单元包括：

匹配子单元，用于将所述每种业务的GOS与所述TD-SCDMA网络中每种业务设定的GOS进行匹配；

配置子单元，用于当所述每种业务的GOS与所述每种业务设定的GOS都匹配时，按照所述无线资源预估值分配TD-SCDMA网络中的无线资源；

递增子单元，用于当至少有一种业务的GOS与所设定的GOS不匹配时，按照设定的步长递增所述无线资源预估值。

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