CN102083214A - Td-scdma系统中的无线资源分配方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TD-SCDMA系统中的无线资源分配方法及装置，用以提升TD-SCDMA系统中无线资源分配的准确度，使得TD-SCDMA系统中的无线资源分配简单、高效。TD-SCDMA系统中的无线资源分配方法，包括：根据每一种类型业务的出现概率以及每一种类型业务需要占用的码道数，确定单业务等效占用码道数；根据所有业务实际占用的码道数、确定出的单业务等效占用码道数以及配置的阻塞率需求，确定需要占用的码道总数；根据确定出的需要占用的码道总数以及每载波码道数确定为每个基站小区配置的载波数量。

Description

TD-SCDMA系统中的无线资源分配方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种TD-SCDMA系统中的无线资源分配方法及装置。

背景技术

TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址)系统的基本网络结构如图1所示，由UE(User Equipment，用户设备)、UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access network，UMTS陆地无线接入网；UMTS：Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统)和CN(Core Network，核心网)三部分组成。UTRAN包括NodeB(基站)和RNC(Radio Network Controller，无线网络控制器)两个节点，RNC主要负责RAN的管理，NodeB主要负责无线信号的收发。

现有技术中，TD-SCDMA系统的无线资源分配通过如下方法实现：等效爱尔兰法、后爱尔兰(Post Erlang-B)法、坎贝尔(Campbell)算法、随机背包(SK，Stochastic Knapsack)算法，下面分别进行介绍。

1、等效爱尔兰法

等效爱尔兰法将一种业务等效成另一种业务，从而确定出总话务量(Erl)。等效爱尔兰法用一个统一的业务信道表示对无线资源的需求，简化了多种业务情况下的业务模型。等效爱尔兰法存在的主要缺陷是，使用不同的业务作为标准，得到的无线资源需求会不一致，满足同样QoS(Quality of Service，服务质量)条件下的网络容量需求也不一致。针对QoS不一致的业务，无法使用等效爱尔兰法进行计算。

2、后爱尔兰法

后爱尔兰法分别计算每种业务所需的网络容量，再进行相加。后爱尔兰法不用统一的信道表示多种业务信道需求，而是分别计算满足各种业务QoS的信道需求，再对其进行简单的累加。后爱尔兰法把各个业务信道需求人为地割裂开来，忽略了各种业务信道之间的相关性。在现有的网络设备中，所有的信道资源被各种业务所共享，后爱尔兰法经过多次爱尔兰信道转换，过高地估计了业务需要的信道数。业务类型越多，用后爱尔兰法估算的信道冗余也会越多。

3、坎贝尔算法

坎贝尔算法在综合考虑所有业务的基础上，构造了一个等效的业务(也被称作“中间业务”或“虚拟业务”)，计算系统提供该虚拟业务的信道数和总的等效业务话务量，然后计算得到混合业务的容量。

4、随机背包算法

随机背包算法能够从原理上体现业务统计复用的排队原理，目前被众多运营商和设备商所使用。

(1)随机背包算法假设

假设系统中共有k种不同大小的包，SK的容量为C，即为系统支持的最大信道数。对于第k类的包，大小为bk(单业务占用信道数)，话务量为λk/μk＝pk。在占用时间结束后，容量为bk的空间就会被释放。占用持续时间是互相独立的，与到达过程无关。

(2)随机背包算法原理

如果用nk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，其中b＝(b1，b2，b3，...，bk)，n＝(n1，n2，n3，...，nk)。当有足够的空间时，背包总是允许新到达的包进入。更具体地讲，对于第k类的包，只要满足下列条件，就会允许其进入，否则就阻塞掉该包。

随机背包算法可以分析不同业务的GoS(Grade of Service，服务等级)，业务的复用以科学的排队过程为依据，能提高信道效率，可是该算法计算量巨大，对PS(分组域)业务的非实时性的特点体现不够，主要体现在业务时延和误码率方面。

综上，等效爱尔兰法使用不同的业务作为标准，得到的资源需求会不一致，满足同样QoS条件下的网络容量需求也不一致；后爱尔兰法把各个业务信道需求人为地割裂开来，忽略了各种业务信道之间的相关性，过高地估计了业务需要的信道数；坎贝尔算法对于等效业务计算没有理论依据；随机背包算法的计算量巨大，对PS业务的非实时性的特点体现不够。可见，现有TD-SCDMA系统中的无线资源分配方法存在着准确度低、实现复杂的问题。

发明内容

本发明提供一种TD-SCDMA系统中的无线资源分配方法及装置，用以提升TD-SCDMA系统中无线资源分配的准确度，使得TD-SCDMA系统中的无线资源分配简单、高效。

本发明提供一种TD-SCDMA系统中的无线资源分配方法，包括：

根据每一种类型业务的出现概率以及每一种类型业务需要占用的码道数，确定单业务等效占用码道数；

根据所有业务实际占用的码道数、确定出的单业务等效占用码道数以及配置的阻塞率需求，确定需要占用的码道总数；

根据确定出的需要占用的码道总数以及每载波码道数确定为每个基站小区配置的载波数量。

本发明提供一种TD-SCDMA系统中的无线资源分配装置，包括：

第一确定单元，用于根据每一种类型业务的出现概率以及每一种类型业务需要占用的码道数，确定单业务等效占用码道数；

第二确定单元，用于根据所有业务实际占用的码道数、所述第一确定单元确定出的单业务等效占用码道数以及配置的阻塞率需求，确定需要占用的码道总数；

规划单元，用于根据所述第二确定单元确定出的需要占用的码道总数以及每载波码道数确定为每个基站小区配置的载波数量。

本发明提供的TD-SCDMA系统中的无线资源分配方法及装置，提出了单业务等效占用码道数的概念，在此基础上基于所有业务实际占用的码道数以及配置的阻塞率需求，确定需要占用的码道总数，从而确定为每个基站小区配置的载波数量。该方案无需复杂的计算，实现简单、高效，依据系统中的实际参数指标，提升了TD-SCDMA系统中无线资源分配的准确度。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为现有技术中TD-SCDMA系统的网络架构示意图；

图2为本发明实施例中用户数状态转移图；

图3为本发明实施例中爱尔兰模型示意图；

图4为本发明实施例提供的TD-SCDMA系统中的无线资源分配方法流程图；

图5为本发明实施例提供的TD-SCDMA系统中的无线资源分配装置框图；

图6为本发明实施例提供的第二确定单元的结构示意图。

具体实施方式

针对现有TD-SCDMA系统中的无线资源分配方法存在的准确度低、实现复杂的问题，本发明提供一种TD-SCDMA系统中的无线资源分配方法及装置，用以提升TD-SCDMA系统中无线资源分配的准确度，使得TD-SCDMA系统中的无线资源分配简单、高效。以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明，并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在TD-SCDMA系统中，一个信道就是载波、时隙和扩频码的组合，也称为一个RU(Resource Unit，资源单位)。其中，一个时隙内由扩频码划分出的码道是无线资源的基本单位，即BRU(Basic RU，基本资源单位)。无线资源分配的目的即确定为每个基站小区配置的载波数量。

本发明实施例首先介绍无线资源分配的数学模型。

用户数状态转移图如图2所示，其中m表示系统中可以接入的最大用户数，λ表示用户进入概率，μ表示用户离开概率。用户数从k状态转移到k-1状态的过程，实际上是用户接受服务完毕的过程，其中k∈[0，m]。

用户数状态转移图表示一个生灭过程，其稳态过程满足如下公式：

λp_k-1+(k+1)μp_k+1＝λp_k+kμp_k(k＞0)    [1]

λp₀＝μp₁                              [2]

由公式[1]和[2]可以得到如下公式：

$p_k=\frac{1}{k!}{\left(\frac{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\μ}}\right)}^k{p}_0,$ k∈[0，m]    [3]

其中p_k表示系统中接入k个用户的概率；p₀表示系统中没有接入用户的概率。

令a＝λ/μ可以得到如下公式：

$p_k=\frac{1}{k!}{a}^k{p}_0---\left[4\right]$

根据归一性可知

将该式带入公式[4]可以得到如下公式：

$p_0=\frac{1}{\underset{r=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{a^r}{r!}}---\left[5\right]$

由公式[4]和[5]可以得到如下公式：

$p_k=\frac{a^k/k!}{\underset{r=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{a^r}{r!}}---\left[6\right]$

当系统中的接入用户数达到最大用户数m时，出现系统全忙，阻塞率由如下公式表示：

$B(m,a)=p_m=\frac{a^m/m!}{\underset{r=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{a}^r/r!}---\left[7\right]$

公式[7]中a表示业务量，为了明确a代表的意义，对所有业务占用的码道(BRU)数进行计算，对于业务占用的码道数C，其数学期望E(C)由如下公式计算：

$E\left(C\right)=\underset{k=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{p}_k*\mathrm{Sum}\left(k\right)=\underset{k=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}[p_k*\underset{i=1}{\overset{\mathrm{service}}{\mathrm{\Σ}}}u(i,k)C\left(i\right)]---\left[8\right]$

其中，Sum(k)表示k个用户占用的码道总数，service表示业务类型的数量，u(i，k)表示k个用户中第i类业务的用户数，C(i)表示第i类业务占用的码道数，“*”表示相乘运算。

各种类型业务及其占用的码道数，请参见表1。不同类型的业务占用的码道数不同，从表1可以看出，CS12.2K(语音)业务占用的码道数为2，CS64K(视频电话)业务占用的码道数为8，PS384K业务占用的码道数为48，等等。

表1

业务序号	业务类型	占用码道数(SF＝16)
			1	CS12.2K(语音)	2
2	CS64K(视频电话)	8
			3	PS64K	8
4	PS128K	16
			5	PS384K	48

容易得出u(i，k)＝k*v(i，k)，其中v(i，k)表示k个用户中出现第i类业务的用户比例，统计意义下可以表示第i类业务的出现概率，即v(i，k)＝v(i)，由此可以得出如下公式：

u(i，k)＝k*v(i)    [9]

由公式[8]和[9]可以得到如下公式：

$E\left(C\right)=\underset{k=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}[p_k*\underset{i=1}{\overset{\mathrm{service}}{\mathrm{\Σ}}}u(i,k)C\left(i\right)]=\underset{k=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{kp}}_k*\underset{i=0}{\overset{\mathrm{service}}{\mathrm{\Σ}}}v\left(i\right)C\left(i\right)---\left[10\right]$

注意到

实际上即为单用户每业务平均占用码道数(定义为单业务等效占用码道数)，意义上是指每个等效业务占用的码道数，为简化计算，令

表示单业务等效占用码道数。

将公式[6]代入公式[10]中，可得如下公式：

$E\left(C\right)=(\underset{k=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}k*\frac{a^k/k!}{\underset{r=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{a^r}{r!}})*\underset{i=0}{\overset{\mathrm{service}}{\mathrm{\Σ}}}v\left(i\right)C\left(i\right)=C_0*a(1-p_m)---\left[11\right]$

根据公式[6]，p_m表示阻塞率，即B(m，a)＝p_m，可以得到如下公式：

E(C)＝C₀*a[1-B(m，a)]

$a=\frac{E\left(C\right)}{C_0[1-B(m,a)]}---\left[12\right]$

其中，E(C)表示所有业务占用的码道数，

表示单业务等效占用码道数，B(m，a)表示阻塞率。

其中，公式[7]和公式[12]合称为TD-SCDMA系统中的爱尔兰公式：

$B(m,a)=p_m=\frac{a^m/m!}{\underset{r=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{a}^r/r!}---\left[7\right]$

$a=\frac{E\left(C\right)}{C_0[1-B(m,a)]}=\frac{T}{C_0}---\left[12\right]$

其中m＝S/C₀，S表示需要占用的码道总数；其中

T表示所有业务实际占用的码道数。

TD-SCDMA系统中的爱尔兰公式的具体实现，通过说明书附图3所示的爱尔兰模型表示。基于上述爱尔兰模型，本发明实施例提供了一种TD-SCDMA系统中的无线资源分配方法，如图4所示，包括：

S401、根据每一种类型业务的出现概率以及每一种类型业务需要占用的码道数，确定单业务等效占用码道数；

具体实施中，每一种类型业务的出现概率可以从网管系统获得，网管系统通过统计得到；每一种类型业务需要占用的码道数请参见表1；

S402、根据所有业务实际占用的码道数、确定出的单业务等效占用码道数以及配置的阻塞率需求，确定需要占用的码道总数；

具体实施中，所有业务实际占用的码道数可以从网管系统获得，所有业务实际占用的码道数是基于时间的统计平均值，由网管系统通过统计得到；阻塞率可以根据实际需求由运营商灵活配置。

S403、根据确定出的需要占用的码道总数以及每载波码道数确定为每个基站小区配置的载波数量；

TD-SCDMA系统中，每载波码道数一般为常数。

在S401的具体实施中，可以通过公式

实现，其中，C₀表示单业务等效占用码道数，service表示业务类型的数量，v(i)表示第i类业务的出现概率，C(i)表示第i类业务的需要占用的码道数，∑表示求和运算。

S402的具体实施中，根据所有业务实际占用的码道数、确定出的单业务等效占用码道数以及配置的阻塞率需求，确定需要占用的码道总数，具体包括如下步骤：

步骤1、根据所有业务实际占用的码道数以及确定出的单业务等效占用码道数确定业务量；

步骤2、根据确定出的业务量、配置的阻塞率需求，以及预先存储的业务量、阻塞率需求与系统中可以接入的最大用户数的对应关系，确定最大用户数；

步骤3、根据确定出的最大用户数以及确定出的单业务等效占用码道数确定需要占用的码道总数。

步骤1的具体实施中，所述根据所有业务实际占用的码道数以及确定出的单业务等效占用码道数确定业务量，通过公式

实现，其中，a表示业务量，T表示所有业务实际占用的码道数，C₀表示单业务等效占用码道数。

步骤2的具体实施中，业务量、阻塞率需求与系统中可以接入的最大用户数的对应关系如表2所示，其中行标题(0、1、2)表示业务量，列标题(3、4、5)表示最大用户数，行、列交叉点的具体数值表示需求的阻塞率。

表2

步骤3的具体实施中，所述根据确定出的最大用户数以及确定出的单业务等效占用码道数确定需要占用的码道总数，通过公式S＝C₀*m实现，其中，S表示需要占用的码道总数，m表示系统中可以接入的最大用户数，C₀表示单业务等效占用码道数。

举例说明S402的具体实现过程，如果确定出单业务等效占用码道数为3，即C₀等于3，并且从网管系统中获得所有业务实际占用的码道数为9，即T等于9，可以得出业务量假设配置的阻塞率需求为不超过0.1，则查询表2，在列标题为3的一列中查询阻塞率为0.1的交叉点，得到对应的行标题为1，即系统中可以接入的最大用户数为1，确定出需要占用的码道总数＝最大用户数*单业务等效占用码道数＝1*3＝3。

S403的具体实施中，所述根据需要占用的码道总数以及每载波码道数分配为每个基站小区配置的载波数量，通过公式N＝S/F实现，其中N为每个基站小区配置的载波数量，S表示需要占用的码道总数，F表示每载波码道数。

基于同一技术构思，本发明实施例提供了一种TD-SCDMA系统中的无线资源分配装置，该装置可以设置在RNC、NodeB、或者服务器中，如图5所示，包括：

第一确定单元501，用于根据每一种类型业务的出现概率以及每一种类型业务需要占用的码道数，确定单业务等效占用码道数；

第二确定单元502，用于根据所有业务实际占用的码道数、第一确定单元501确定出的单业务等效占用码道数以及配置的阻塞率需求，确定需要占用的码道总数；

规划单元503，用于根据第二确定单元502确定出的需要占用的码道总数以及每载波码道数确定为每个基站小区配置的载波数量。

具体实施中，第一确定单元501，具体通过公式实现，其中，C₀表示单业务等效占用码道数，service表示业务类型的数量，v(i)表示第i类业务的出现概率，C(i)表示第i类业务的需要占用的码道数，∑表示求和运算。

较佳的，第二确定单元的一种可能结构，如图6所示，具体包括：

存储子单元601，用于存储业务量、阻塞率需求与系统中可以接入的最大用户数的对应关系；

业务量确定子单元602，用于根据所有业务实际占用的码道数以及确定出的单业务等效占用码道数确定业务量；

用户数确定子单元603，用于根据业务量确定子单元602确定出的业务量、配置的阻塞率需求，以及存储子单元601中存储的该对应关系，确定系统中可以接入的最大用户数；

码道总数确定子单元604，用于根据确定出的最大用户数以及确定出的单业务等效占用码道数确定需要占用的码道总数。

具体实施中，规划单元503，具体通过公式N＝S/F实现，其中，N表示每个基站小区配置的载波数量，S表示需要占用的码道总数，F表示每载波码道数。

本发明实施例提供的TD-SCDMA系统中的无线资源分配方法及装置，提出单业务等效占用码道数的概念，并引入无线资源分配过程中；通过量化公式和参数指标相结合，得到基于单业务等效占用码道数的爱尔兰模型，基于系统中的实际参数指标，能够有效提升TD-SCDMA系统中无线资源分配的准确度；在业务量、最大用户数和阻塞率三者之间建立了对应关系，基于该对应关系确定需要占用的码道总数，从而确定为每个基站小区配置的载波数量，使得能够简单、高效地实现无线资源分配。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种TD-SCDMA系统中的无线资源分配方法，其特征在于，包括：

根据每一种类型业务的出现概率以及每一种类型业务需要占用的码道数，确定单业务等效占用码道数；

根据所有业务实际占用的码道数、确定出的单业务等效占用码道数以及配置的阻塞率需求，确定需要占用的码道总数；

根据确定出的需要占用的码道总数以及每载波码道数确定为每个基站小区配置的载波数量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每一种类型业务的出现概率以及每一种类型业务需要占用的码道数，确定单业务等效占用码道数，通过公式

实现，其中，C₀表示单业务等效占用码道数，service表示业务类型的数量，v(i)表示第i类业务的出现概率，C(i)表示第i类业务的需要占用的码道数，∑表示求和运算。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所有业务实际占用的码道数、确定出的单业务等效占用码道数以及配置的阻塞率需求，确定需要占用的码道总数，具体包括：

根据所有业务实际占用的码道数以及确定出的单业务等效占用码道数确定业务量；

根据确定出的业务量、配置的阻塞率需求，以及预先存储的业务量、阻塞率需求与系统中可以接入的最大用户数的对应关系，确定最大用户数；

根据确定出的最大用户数以及确定出的单业务等效占用码道数确定需要占用的码道总数。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所有业务实际占用的码道数以及确定出的单业务等效占用码道数确定业务量，通过公式

实现，其中，a表示业务量，T表示所有业务实际占用的码道数，C₀表示单业务等效占用码道数。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据确定出的最大用户数以及确定出的单业务等效占用码道数确定需要占用的码道总数，通过公式S＝C₀*m实现，其中，S表示需要占用的码道总数，m表示系统中可以接入的最大用户数，C₀表示单业务等效占用码道数。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据需要占用的码道总数以及每载波码道数确定为每个基站小区配置的载波数量，通过公式N＝S/F实现，其中N为每个基站小区配置的载波数量，S表示需要占用的码道总数，F表示每载波码道数。

7.一种TD-SCDMA系统中的无线资源分配装置，其特征在于，包括：

第一确定单元，用于根据每一种类型业务的出现概率以及每一种类型业务需要占用的码道数，确定单业务等效占用码道数；

第二确定单元，用于根据所有业务实际占用的码道数、所述第一确定单元确定出的单业务等效占用码道数以及配置的阻塞率需求，确定需要占用的码道总数；

规划单元，用于根据所述第二确定单元确定出的需要占用的码道总数以及每载波码道数确定为每个基站小区配置的载波数量。

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，具体通过公式

实现，其中，C₀表示单业务等效占用码道数，service表示业务类型的数量，v(i)表示第i类业务的出现概率，C(i)表示第i类业务的需要占用的码道数，∑表示求和运算。

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，具体包括：

存储子单元，用于存储业务量、阻塞率需求与系统中可以接入的最大用户数的对应关系；

业务量确定子单元，用于根据所有业务实际占用的码道数以及确定出的单业务等效占用码道数确定业务量；

用户数确定子单元，用于根据所述业务量确定子单元确定出的业务量、配置的阻塞率需求，以及所述存储子单元中存储的对应关系，确定最大用户数；

码道总数确定子单元，用于根据确定出的最大用户数以及确定出的单业务等效占用码道数确定需要占用的码道总数。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述规划单元，具体通过公式N＝S/F实现，其中，N表示每个基站小区配置的载波数量，S表示需要占用的码道总数，F表示每载波码道数。

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