CN1138373C - 一种多业务码分多址移动通信系统中呼叫许可控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多业务CDMA移动通信系统中呼叫许可控制的方法。该方法将所有在小区基站建立的连接做归一化处理，计算出目标小区的归一化用户数，并且针对前反向链路的特点，用不同的方法分别计算前反向链路的等效用户数，通过上述等效用户数和阈值相比较来进行呼叫许可控制，在前反向链路都许可的情况下，接受呼叫请求。因此本发明较适应多业务CDMA系统的前、反向业务不对称的客观需要，使系统的资源利用率和效率较高。

Description

一种多业务码分多址移动通信系统中 呼叫许可控制的方法

本发明涉及CDMA(码分多址)移动通信系统的呼叫许可控制方法。

对于常规的CDMA系统，系统的容量是有限的。当较多用户在系统上始发呼叫时，会使话音质量劣化。因此，希望限制CDMA系统中给定小区上的呼叫数量。对此，一种建议的方法是允许CDMA系统每个小区只能有固定数量的呼叫，例如IS-95标准所规定的直接序列码分多址(DS-CDMA)蜂窝通信系统。考虑到其它小区对系统性能的影响，有人提出了一种通过计算目标小区的有效负荷来进行呼叫许可控制的方法。一个目标小区的有效负荷是通过将目标小区中的呼叫数与非目标小区，例如相邻小区中的呼叫数的加权值相加而计算出来的。当CDMA系统的一个目标小区接收到一个呼叫尝试请求时，计算该目标小区的有效负荷，将该有效负荷与一个阈值比较，在有效负荷超过该阈值时通过发送一个拒绝消息来拒绝该呼叫尝试请求。

由于在IS-95标准中，建立的呼叫主要是语音业务，数据业务也只是以基本数据速率接入的很少部分。因此，可以用上述方法通过目标小区和临近小区呼叫数的加权和值来计算目标小区的有效负荷，并根据这个有效负荷来进行呼叫许可控制。但是，在蜂窝移动通信系统提供了传输高速率、大容量的数据业务链路后，原有的简单利用呼叫数来计算有效负荷的方法已经不能适应新的需要。因为对于一个链接来说，它根据业务的不同、传输速率的不同、服务质量的不同会占用不同的系统资源，语音业务和数据业务的差异会很大，呼叫数已经不能代表小区的负荷。因此需要考虑一种新的计算小区有效负荷的方法。现有的方法一般是针对前反向业务对称的情况，这时，小区的容量由反向链路的容量决定，系统的呼叫准入控制只要求连接数不超过反向容量限定的阈值就可以了，当系统的前反向业务不再对称时，只考虑单方向的连接数显然是不够的，再使用上述方法，将导致系统资源利用率和效率的下降。

针对上述现有技术状况，本发明的目的是提供一种适用于多业务码分多址移动通信系统的、高效率的呼叫许可控制的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多业务码分多址移动通信系统中呼叫许可控制的方法，该方法包括以下步骤：(1)目标小区基站接收到一个用户发起的或移动交换中心发出的呼叫接入请求；(2)基站的呼叫许可控制单元为基站覆盖区所限定的目标小区计算等效用户数；(3)基站的呼叫许可控制单元根据上述步骤(1)接收到的呼叫请求的业务类型、传输速率、服务质量计算该呼叫请求的归一化用户数；(4)判断该呼叫请求是一个语音业务还是一个数据业务，如果是语音业务，则执行步骤(5)，否则，执行步骤(8)；(5)将反向等效用户数加1后与语音用户接入阈值C_voice相比，如果超过该阈值，则执行步骤(7)，如果不超过该阈值，则执行步骤(6)；(6)允许该呼叫请求，并执行正常的呼叫处理，处理完毕后结束本次处理；(7)拒绝该呼叫请求，然后结束本次处理；(8)将反向等效用户数加上该呼叫归一化用户数与数据用户接入阈值C_data相比，如果超过该阈值，则执行步骤(7)，如果不超过该阈值，则执行步骤(9)；(9)将前向等效用户数加上该呼叫归一化用户数与数据用户接入阈值C_data相比，如果超过该阈值，则执行步骤(7)，如果不超过该阈值，则执行步骤(10)；(10)允许该呼叫请求，并执行正常的呼叫处理，处理完毕后结束本次处理。

上面所述根据接收到的呼叫请求的业务类型、传输速率、服务质量计算该呼叫的归一化用户数按照下述方法进行：

       归一化用户数 $N_{\mathrm{equ}}=\frac{1+\frac{W/(R_v\·a)}{{(E_d/I_0)}_v}}{1+\frac{W/R_d}{{(E_b/I_0)}_d}},$

其中，W为带宽，R_d为数据用户的数据速率，(E_b/I₀)_d为数据用户的比特能量与干扰密度之比，Rv为语音用户的数据速率，(E_b/I₀)_v为语音用户的比特能量与干扰密度之比，a为语音激活因子。

上面所述反向等效用户数按照下述方法得到：

其中，K0为目标小区中不处于软切换状态的归一化用户数，kh为目标小区中处于软切换状态的归一化用户数，N0为邻近小区中不处于软切换状态的归一化用户数，Nh为邻近小区中处于与非目标小区软切换状态的归一化用户数，加权值W1是处于软切换状态下用户发射功率降低的比例。

上面所述前向等效用户数是按照下述方法得到的：

等效用户数＝K0+Kh。

由上述本发明采用的技术方案可以看出，本发明的优点在于：(1)本发明利用业务归一化因子将数据业务归一化成语音业务，这样，对于语音业务和数据业务并存的多业务系统，有了一个统一的衡量小区负荷的标准，以此来进行呼叫许可控制，适应了系统的前、反向业务不对称的客观需要。(2)本发明利用目标小区归一化后的用户数和邻近小区归一化用户数计算目标小区的等效用户数，并且针对前反向业务不对称的CDMA蜂窝系统，分别计算前反向的等效用户数。在呼叫尝试请求到达时，分别用前反向等效用户数和阈值相比，决定是否许可呼叫进入，防止小区接入用户在前向链路超过系统前向容量许可的范围，由于本发明针对前、反向链路的特点，通过前、反向等效用户数进行呼叫许可控制，较适应多业务码分多址移动通信系统的要求，使系统的资源利用率和效率较高。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

图1是实施本发明方法的基站的部分功能模块图；

图2是计算目标小区反向链路等效用户数的流程图；

图3是计算目标小区前向链路等效用户数的流程图；

图4是采用本发明方法计算的业务归一化的曲线图；

图5是本发明方法的的呼叫许可控制流程图。

本发明的CDMA移动通信系统包括若干个相互邻近的小区基站，以及由基站限定的覆盖范围内的若干个移动台。参考图1，在图1中，实施本发明的呼叫许可控制方法的基站包括以下的功能模块，一个通过无线载波和移动用户建立通信链路，发送和接收用户信息数据的部分，包括一个和交换中心相连的多路复用/多路解调设备120，一个和多路复用/多路解调设备120相连的包含多组基带处理单元122a-122k的基带处理设备124，一个和基带处理设备124相连的RF处理设备126，以及和RF(射频)处理设备126相连的天线128。基站还包括和上述基带处理设备124相连的控制单元，包括一个信道控制单元114，一个呼叫许可控制单元112和一个呼叫处理控制单元110，它们之间通过总线相连。基站的上述控制单元负责呼叫的许可控制，无线通信链路的建立、拆除和管理等功能。

呼叫许可控制单元112根据来自信道控制单元114的与基站建立通信链路的呼叫的参数信息，包括业务类型、传输速率和服务质量计算和基站通信的等效用户数，并且根据来自呼叫处理控制单元110的呼叫请求携带的参数信息，包括呼叫的业务类型、请求的速率和要求满足的服务质量，进行基于本发明方法的呼叫许可控制。具体说，本发明是按照下述步骤实现的，参考图5。

在步骤S1，目标小区基站接收到一个用户发起的或移动交换中心发出的呼叫接入请求；在步骤S2，基站的呼叫许可控制单元为基站覆盖区所限定的目标小区计算等效用户数；在步骤S3，基站的呼叫许可控制单元根据步骤(S1)接收到的呼叫请求的业务类型、传输速率、服务质量计算该呼叫的归一化用户数；在步骤S4，判断该呼叫请求是一个语音业务还是一个数据业务，如果是语音业务，则执行步骤S5，否则，执行步骤S8；在步骤S5，将计算出来的反向等效用户数加1后与语音用户接入阈值C_voice相比，如果超过该阈值，则执行步骤S7拒绝该呼叫请求，然后结束本次处理，如果不超过该阈值，则执行步骤S6允许该呼叫请求，并执行正常的呼叫处理，处理完毕后结束本次处理。在步骤S8，将反向等效用户数加上该呼叫归一化用户数与数据用户接入阈值C_data相比，如果超过该阈值，则执行步骤S7拒绝该呼叫请求，如果不超过该阈值，则执行步骤S9，将前向等效用户数加上该呼叫归一化用户数与数据用户接入阈值C_data相比，如果超过该阈值，则执行步骤S7拒绝该呼叫请求，如果不超过该阈值，则执行步骤S10允许该呼叫请求，并执行正常的呼叫处理，处理完毕后结束本次处理。

在上述本发明的实施过程中，小区的等效用户数是将数据业务归一化成语音业务，并将周围小区用户折算成本小区用户数，算出目标小区的等效用户数。呼叫许可控制方法控制换算后的等价的目标小区用户数不超过小区容量C_max，小区容量C_max表现为单小区最大可接入的语音业务的用户数。

当来自本单元和其它单元的接口内处于语音状态的其它用户的干扰的总和超过某个限值C_max时，通信质量变会下降。这个限值C_max可由下式给定： $C_{\max }=\frac{\mathrm{pg}(1-{\mathrm{\η}}^{-1})}{E_b/I_{0,\mathrm{req}}}$ 其中pg是处理增益，E_b/I_0，req是针对干扰的每比特载波能量比，它由传播特性和接收机的性能决定，η是对应于移动台传输能量的参数，这里η＝I_0，req/N₀，其典型值为η^-1＝0.25至0.1，N₀表示热噪声。在本发明实施过程中，为了限制数据业务对系统的影响，根据系统业务类型的不同，分别确定不同的呼叫许可阈值，其中，数据业务接入的许可阈值设置为η^-1＝0.25时的C_max，而语音业务的许可阈值设置为η^-1＝0.1时的C_max，分别记为C_voice和C_data。

对背景噪声密度N₀，带宽W，及数据速率R_d的数据用户，比特能量与干扰密度之比将是： ${(E_b/I_0)}_d=\frac{S_d/R_d}{(I_0-S_d)/W+N_0}.$

对于语音用户，考虑语音激活因子a，用户的比特能量与干扰密度之比是： ${(E_b/I_0)}_v=\frac{S_v/(R_v\·a)}{(I_0-S_v)/W+N_0}.$

因此，在同等的干扰条件下，数据业务和语音业务的功率之比为： $\frac{S_d}{S_v}=\frac{1+\frac{W/(R_v\·a)}{{(E_b/I_0)}_v}}{1+\frac{W/R_d}{{(E_d/I_0)}_d}},$

数据业务归一化成语音业务的等效用户数可以认为是：

等效用户数 $N_{\mathrm{equ}}=\frac{1+\frac{W/(R_v\·a)}{{(E_b/I_0)}_v}}{1+\frac{W/R_d}{{(E_b/I_0)}_d}}.$

相对语音业务的速率来说，数据业务的速率变化很大，速率和归一化的语音用户数成非线性的增长，它的典型曲线如图4所示，图中横坐标为数据业务速率，纵坐标为归一化的语音用户数。

在本发明的具体实施过程中，考虑到前反向的情况不同，前反向链路的等效用户数分别用不同的方法计算。在反向链路中，周围小区的用户的发射功率对目标小区产生干扰，这个干扰因数可以利用一个估计值来计算出来，按照1994viterbi等人发表的“在CDMA系统小区功率控制中其它小区的干扰”(IEEE Transactions on Communications，Vol.42，No.2/3/4，pp.1501-1504，“Other-Cell Interfemce in Cellular Power-Controled CDMA”)一文中讲述的，这个估计值约是0.55。在计算目标小区的等效用户数时，利用目标小区中不处于软切换状态的归一化用户数K0，目标小区中处于软切换状态的归一化用户数Kh，邻近小区中不处于软切换状态的归一化用户数N0，邻近小区中处于与非目标小区软切换状态的归一化用户数Nh加权和值来计算的，如下式所示：

上述加权值W1是处于软切换状态下用户发射功率降低的比例，例如选择W1＝0.75。这里取邻近小区数为6，所以邻近小区用户折算成目标小区用户乘了一个0.55/6的系数。根据上式，可以按照下述步骤所述的方法得到反向等效用户数，参考图2。在步骤S1，从数据缓存中读出与目标小区建立链路的用户反向业务类型、传输速率和服务质量数据参数；在步骤S2，根据上述步骤S1得到的数据参数计算目标小区不处于软切换状态的归一化用户数；在步骤S3，根据上述步骤S1得到的数据参数计算目标小区处于软切换状态的归一化用户数；在步骤S4，从数据缓存中读出邻近基站建立链路的用户反向业务类型、传输速率和服务质量数据参数；在步骤S5，根据上述步骤S4得到的数据参数计算邻近小区不处于软切换状态的归一化用户数；在步骤S6，根据上述步骤S4得到的数据参数计算邻近小区与非目标小区处于软切换状态的归一化用户数；在步骤S7，利用上述的目标小区和邻近小区的归一化用户数计算得到目标小区反向等效用户数。

对于前向链路来说，由于处于软切换状态的用户基站向它发送的功率并不降低，所以在计算等效用户数时，不将处于软切换的用户加权，即：

等效用户数＝归一化用户数＝K0+Kh。

根据上式，可以按照下述步骤所述的方法得到前向等效用户数，参考图3。在步骤S1，从数据缓存中读出与目标小区建立链路的用户反向业务类型、传输速率和服务质量数据参数；在步骤S2，根据上述步骤S1得到的数据参数计算目标小区不处于软切换状态的归一化用户数和目标小区处于软切换状态的归一化用户数；在步骤S3，利用上述的目标小区的归一化用户数计算得到目标小区前向等效用户数。

由上述本发明的实施可知，由于本发明考虑了CDMA移动通信系统中语音业务和数据业务并存的情况、数据业务包括了低速率的数据业务和高速率的数据业务并存的情况，以及有不同的误码率性能要求的数据业务并存的情况，因此本发明较适合发起呼叫尝试的用户请求的业务种类不相同的多业务CDMA移动通信系统的呼叫许可控制。

Claims (6)

1、一种多业务码分多址移动通信系统中呼叫许可控制的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)目标小区基站接收到一个用户发起的或移动交换中心发出的呼叫接入请求；

(2)基站的呼叫许可控制单元为基站覆盖区所限定的目标小区计算等效用户数；

(3)基站的呼叫许可控制单元根据上述步骤(1)接收到的呼叫请求的业务类型、传输速率、服务质量计算该呼叫请求的归一化用户数；

(4)判断该呼叫请求是一个语音业务还是一个数据业务，如果是语音业务，则执行步骤(5)，否则，执行步骤(8)；

(5)将反向等效用户数加1后与语音用户接入阈值C_voice相比，如果超过该阈值，则执行步骤(7)，如果不超过该阈值，则执行步骤(6)；

(6)允许该呼叫请求，并执行正常的呼叫处理，处理完毕后结束本次处理；

(7)拒绝该呼叫请求，然后结束本次处理；

(8)将反向等效用户数加上该呼叫归一化用户数与数据用户接入阈值C_data相比，如果超过该阈值，则执行步骤(7)，如果不超过该阈值，则执行步骤(9)；

(9)将前向等效用户数加上该呼叫归一化用户数与数据用户接入阈值C_data相比，如果超过该阈值，则执行步骤(7)，如果不超过该阈值，则执行步骤(10)；

(10)允许该呼叫请求，并执行正常的呼叫处理，处理完毕后结束本次处理。

2、根据权利要求1所述的多业务码分多址移动通信系统中呼叫许可控制的方法，其特征在于：所述根据接收到的呼叫请求的业务类型、传输速率、服务质量计算该呼叫的归一化用户数是按照下述方法进行的：归一化用户数 $N_{\mathrm{equ}}=\frac{1+\frac{W/\left(R_{v\·a}\right)}{{(E_b/I_0)}_v}}{1+\frac{W/R_d}{{(E_d/I_0)}_d}},$

其中，W为带宽，R_d为数据用户的数据速率，(E_b/I₀)_d为数据用户的比特能量与干扰密度之比，R_v为语音用户的数据速率，(E_b/I₀)_v为语音用户的比特能量与干扰密度之比，a为语音激活因子。

3、根据权利要求1所述的多业务码分多址移动通信系统中呼叫许可控制的方法，其特征在于：所述反向等效用户数是按照下述方法得到的：

其中，K0为目标小区中不处于软切换状态的归一化用户数，Kh为目标小区中处于软切换状态的归一化用户数，N0为邻近小区中不处于软切换状态的归一化用户数，Nh为邻近小区中处于与非目标小区软切换状态的归一化用户数，加权值W1是处于软切换状态下用户发射功率降低的比例。

4、根据权利要求1所述的多业务码分多址移动通信系统中呼叫许可控制的方法，其特征在于：所述前向等效用户数是按照下述方法得到的：等效用户数＝K0+Kh，

其中，K0为目标小区中不处于软切换状态的归一化用户数，Kh为目标小区中处于软切换状态的归一化用户数。

5、根据权利要求3所述的多业务码分多址移动通信系统中呼叫许可控制的方法，其特征在于：所述得到反向等效用户数的方法包括下述步骤：(1)从数据缓存中读出与目标小区建立链路的用户反向业务类型、传输速率和服务质量数据参数；(2)根据上述步骤(1)得到的数据参数计算目标小区不处于软切换状态的归一化用户数；(3)根据上述步骤(1)得到的数据参数计算目标小区处于软切换状态的归一化用户数；(4)从数据缓存中读出邻近基站建立链路的用户反向业务类型、传输速率和服务质量数据参数；(5)根据上述步骤(4)得到的数据参数计算邻近小区不处于软切换状态的归一化用户数；(6)根据上述步骤(4)得到的数据参数计算邻近小区与非目标小区处于软切换状态的归一化用户数；(7)利用上述的目标小区和邻近小区的归一化用户数计算得到目标小区反向等效用户数。

6、根据权利要求4所述的多业务码分多址移动通信系统中呼叫许可控制的方法，其特征在于：所述得到前向等效用户数的方法包括下述步骤：(1)从数据缓存中读出与目标小区建立链路的用户反向业务类型、传输速率和服务质量数据参数；(2)根据上述步骤(1)得到的数据参数计算目标小区不处于软切换状态的归一化用户数和目标小区处于软切换状态的归一化用户数；(3)利用上述的目标小区的归一化用户数计算得到目标小区前向等效用户数。

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