CN1157881C - 一种移动通信系统中负载平衡预处理的方法 - Google Patents

Abstract

一种移动通信系统中负载平衡预处理的方法：系统发出测量各个小区负载指标的指令；按指令的要求测量网络中各个小区的负载情况，并上报负载情况；记录中心小区负载和相邻小区负载的负载值；调整系统参数值；输出系统参数值，以控制潜在用户对接入小区的选择，实现真实负载平衡的预处理。该方法使得移动台在发起呼叫接入之前就已经选择了最好的小区，从而避免发生重选、切换等动作，达到节省系统资源的开发，并能提高系统的容量，平衡小区间的负载。

Description

一种移动通信系统中负载平衡预处理的方法

本发明涉及一种移动通信系统，尤其涉及一种移动通信系统中负载平衡预处理的方法。

CDMA通信系统和其他的通信系统有着明显的不同，它是一个自干扰系统。它的干扰是由通信的移动台所引起的，增大某一移动台的发射功率，可以提高该移动台的通信质量，但同时又会对其它移动台带来更大的干扰。因此，目前在CDMA通信系统中采用精确功率控制的方法，使得在保证移动台通信质量的条件下发射功率最小，从而提高系统的容量。但功率控制的方法仅是从控制已经接入的移动台来考虑，即在移动台已经和基站建立连接的前提下，再调整发射功率的大小。

现有的网络移动通信系统中负载平衡处理的方法，主要是根据小区的负载情况，通过调整切换参数和改变小区导频信号的发射功率，使负载过重的小区的负载分流到相邻的负载较轻的小区中，达到负载平衡的目的。

例如：美国专利US 5,781,861所公开的一种通过调整切换门限来进行负载分流的方法：如果当前小区业务密度过高，当前向链路信号功率超过某一预定的门限，而同时相邻近的小区业务密度较低时，可以将高业务密度小区的一部分业务通过切换转移到低业务密度小区。通常，影响切换的办法是改变小区的导频信号发射功率，从而改变各基站的覆盖范围。该专利中提出的做法是通过修改当前小区中所有移动台的切换参数来实现高业务密度小区业务向的密度业务小区的分流，在不改变小区覆盖范围的情况下实现小区间负载平衡。

又如：美国专利US5,548,812所公开的一种导频发射功率控制——小区呼吸，提出了切换边界平衡，是一种控制导频发射功率控制方法，其原理是：在一个多小区的CDMA系统中，处于两个基站之间存在两种切换边界——上行边界会下行边界。小区的上行链路负载情况将影响上行边界的位置，上行干扰的增加会导致上行切换边界向小区基站收缩。在移动台辅劫软切换中，移动台通过各小区的导频信号接收强度来确定切换边界，所以下行边界的位置可由各基站的导频发射功率来控制。在小区空载时，可以选择合适的导频发射功率，使各个小区的上行边界和下行边界能够一致，在系统的实际运行过程中，随着接入用户数的变化和上行干扰的变化，上行边界将可能不再与下行边界一致，处于上行边界和下行边界之间的移动台，如果选择所在的上行边界内的基站通信，可使用更小的发射功率，但由于移动台根据下行边界选择通信的基站，这时移动台与另一个需要较大发射功率的基站通信。所以需要实时的调整下行边界，保持与上行边界一致。基于上面的思想，该专利中提出了一种根据接收信号强度来调整导频发射功率，保持上、下行边界一致的算法，其核心内容也就是调整导频发射功率，保持接收信号功率与导频信号发射功率的乘积保持为一个常数。

上述的两种专利方法的缺点是，1)修改切换门限所需的信令流量大；2)仅能影响处于软切换区内的通信移动台；3)导频功率的变化太频繁会对系统带来较大影响；4)各小区收缩度控制的不好会出现覆盖盲区。除此之外，还因为这两种专利方法仅仅考虑了对正在通话移动台的控制，即真实用户的控制，对于没有发起接入移动台，即潜用户没有采取有效的控制措施。

本发明的目的在于提供一种移动通信系统中负载平衡预处理的方法，该方法通过控制没有发起接入的移动台对小区的选择，使得移动台在发起呼叫接入之前就已经选择了最好的小区，从而避免发生重选、切换等动作，达到节省系统资源的开发，并能提高系统的容量，平衡小区间的负载。

为了实现上述目的，本发明所提供的一种移动通信系统中负载平衡预处理的方法，包括如下步骤：系统发出测量各个小区负载指标的指令；相应的系统测量模块接收到指令后，按指令的要求测量网络中各个小区的负载情况，并上报负载情况；根据测量模块上报的负载情况，记录中心小区负载和相邻小区负载的负载值；根据记录的中心小区负载和相邻小区的负载值情况，调整系统参数值；输出系统参数值，以影响潜在用户对接入小区的选择，达到控制系统潜在负载值，实现真实负载平衡的预处理。

在上述的网络移动通信系统中负载平衡预处理的方法中，中心小区是调整负载平衡系统参数的小区，所述的相邻小区包括中心小区周边地理位置上相邻的小区和与中心小区覆盖共同区域的不同载频的小区。

在上述的网络移动通信系统中负载平衡预处理的方法中，系统参数值可以包括：用户开机时所接收的系统参数值、用户重选时所要读取的系统参数值、想要接入网络正在选择小区的用户所要读取的参数值、已经选好小区在该小区上选择信道要发起接入的用户所要读取的参数值。

在上述的网络移动通信系统中负载平衡预处理的方法中，用户开机时所接收的系统参数是控制用户选择小区的参数，包括用户在无线接入信道上所能发射的最大功率参数值、小区接收质量的最低要求参数值。

在上述的网络移动通信系统中负载平衡预处理的方法中，用户重选时所要读取的系统参数是用户重新选择小区的参数，包括服务小区的迟滞参数值、小区间的偏置参数值。

在上述的网络移动通信系统中负载平衡预处理的方法中，想要接入网络正在选择小区的用户所要读取的系统参数是用户选择小区的参数，包括小区间的偏置参数值。

上述的网络移动通信系统中负载平衡预处理的方法中，已经选好小区在该小区上选择信道要发起接入的用户所要读取的系统参数是无线信道接入有关的参数，包括坚持比例因子参数值、动态坚持级别参数值、重发次数、后退时间、接入资源。

在上述的网络移动通信系统中负载平衡预处理的方法中，调整用户开机时所接收的系统参数的方法为：确定相应小区为中心小区；读取中心小区和相邻小区负载的情况：若中心小区的负载比相邻小区的负载高，增大用户在无线接入信道上所能发射的最大功率参数值，降低小区接收质量的最低要求参数值；若中心小区的负载比相邻小区的负载低，减小用户在无线接入信道上所能发射的最大功率参数值，增大小区接收质量的最低要求参数值。

在上述的网络移动通信系统中负载平衡预处理的方法中，调整用户重选时所要读取的系统参数的方法为：确定相应小区为中心小区；读取中心小区和相邻小区的负载情况：若中心小区的负载比相邻小区的负载高，减小服务小区的迟滞参数值，降低小区间的偏置参数值；若中心小区的负载比相邻小区的负载低，增大服务小区的迟滞参数值，提高小区间的偏置参数值。

上述的网络移动通信系统中负载平衡预处理的方法中，想要接入网络正在选择小区的用户所要读取的系统参数的方法为：确定相应小区为中心小区；读取中心小区和相邻小区的负载情况；若中心小区的负载比相邻小区的负载高，降低小区间的偏置参数值；若中心小区的负载比相邻小区的负载低，提高小区间的偏置参数值。

上述的网络移动通信系统中负载平衡预处理的方法中，调整已经选好小区在该小区上选择信道要发起接入的用户所要读取的系统参数的方法为：确定相应小区为中心小区；读取中心小区和相邻小区的负载情况；若中心小区的负载比相邻小区的负载高，减小坚持比例因子参数值，提高动态坚持级别参数值，减少重发次数，延长后退时间，减少接入资源；若中心小区的负载比相邻小区的负载低，增大坚持比例因子参数值，降低动态坚持级别参数值，增大重发次数，减少后退时间，增加接入资源。

由于采用了上述的技术解决方法，使系统的负载综合考虑所有小区的负载情况下，从负载平衡的角度上调整系统参数，对系统负载平衡状态的预先处理，来达到控制潜在用户，从而控制系统的潜在的负载，为真实负载的平衡做了预处理。即，当一个小区负载轻时，周围小区负载重时，调整控制参数，把负载轻的小区标准降低，尽量允许多个移动台接入，而提高周围负载重的小区标准，降低移动台接入周围小区的概率。该方法更直接、有效地提高整个系统的稳定性和平衡性。

下面结合本发明实施例及附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明方法的流程图；

图2是网络通信系统图。

如图1所示，本发明，即一种移动通信系统中负载平衡预处理的方法，包括如下步骤：

系统发出测量各个小区负载指标的指令；

相应的系统测量模块接收到指令后，按指令的要求测量网络中各个小区的负载情况，并上报负载情况；

根据测量模块上报的负载情况，记录中心小区负载和相邻小区负载的负载值：

根据记录的中心小区负载和相邻小区的负载值情况，调整系统参数值，该系统参数值可以包括：用户开机时所接收的系统参数值、用户重选时所要读取的系统参数值、想要接入网络正在选择小区的用户所要读取的参数值、已经选好小区在该小区上选择信道要发起接入的用户所要读取的参数值；

输出系统参数值，以影响潜在用户对接入小区的选择，达到控制系统潜在负载值，实现真实负载平衡的预处理。

归纳起来，上述方法的第一步是，系统发出指令对各个小区负载状况的测量。在网络侧，有具体的指标表明系统的负载状态，系统发出测量负载的请求。测量负载装置接收到指令后，就按指令的要求上报系统各个小区的负载情况。

方法的第二步是，得到各小区的负载指标参数后，在网络侧端，记录各小区当前的负载情况。

本发明将潜在用户按状态分为四类，但在实际应用中可以选用其中的全部或任几类，甚至可以是不属于这几类，只要是控制还没有建立连接链路即不处于通话状态的用户，都可以称为潜在用户所处的状态：

1.刚开机用户。

2.处于待机状态，进行小区重选的用户。

3.想要接入网络正在选择小区的用户。

4.已经选好小区在该小区上选择信道要发起接入的用户。

前三类状态的用户最终的目的是选择一个合适的小区。在选择小区的时候，用户都会测量当前一些信息，读取当前网络侧的相应参数。并把这些信息和参数进行算法处理，用一定的标准来决定选择那个小区。第四类状态的用户会读取一些和无线信道接入有关的系统参数。

选择小区准则一般如下形式：

小区的选择值＝当前空中信道的信息—网络侧配置的系统参数

不同的小区有不同的当前空中信道的信息和网络侧配置的系统参数，一个用户在选择小区前能得到多个小区的当前空中信道的信息和网络侧配置的系统参数。经过算法标准处理后，就可以得到各个小区的选择值，比较各个小区的选择值，选择一个最好的小区。当前空中信道的信息是无法改变的，但网络侧配置的系统参数值的大小是可以在网络端控制的。通过调整各个小区网络侧配置的系统参数值的大小就可以间接的控制各个小区的选择值，也就是可以控制用户对小区的选择。

刚开机的用户所要读取的系统网络侧配置的系统参数可能包括以下参数一种或几种但又不局限于以下参数：

1.用户在无线接入信道上所能发射的最大功率参数值。该参数表明用户在无线信道上接入时，系统所允许的能使用的最大发射功率值。

2.小区接收质量的最低要求参数值。该参数的含义为用户在选择小区时对接收信道质量的最低要求。

处于待机状态，进行小区重选的用户所要读取的网络侧配置的系统参数包括以下参数一种或几种但又不局限于以下参数：

1.服务小区的迟滞参数值。服务小区是指用户已经驻留上的小区，用户要进行小区重选时会比较服务小区和临近小区的质量，该参数含义为在服务小区的原有质量上所额外增加的值。

2.小区间的偏置参数值。用户要进行小区重选时会比较服务小区和临近小区的质量，该参数含义为在相邻小区的原有质量上所额外减少的值。

想要接入网络正在选择小区的用户所要读取的网络侧配置的系统参数包括以下参数但又不局限于以下参数：

1.小区间的偏置参数值。用户发起接入要选小区选会比较服务小区和临近小区的质量，该参数含义为在相邻小区的原有质量上所额外减少的值。

已经选好小区在该小区上选择信道要发起接入的用户也会读取一些系统参数网络侧配置的系统参数，这些系统参数不象处在前三类状态的用户做选择算法处理运算用，而是会在其它方面影响用户的接入。调整这些网络侧配置的系统参数的大小，同样也可以控制用户对该小区的接入。

第四类的网络侧配置的系统参数包括以下参数但又不局限于以下参数：

1.坚持比例因子参数值。控制用户在无线信道上发起接入时接入概率大小的参数。

2.动态坚持级别参数值。控制用户在无线信道上发起接入时接入概率大小的参数。

3.后退时间参数。用户一次接入不成功后，再发起接入的时间延迟长度。

4.重发次数参数。在发起一次接入时，尝试的次数。

5.接入资源参数。发起接入所能利用的资源。

方法的第三步，就是根据负载的情况调整以上参数值的大小。

根据算法第二步记录的系统负载情况，确定中心小区和相邻小区的负载，比较中心小区负载和相邻小区负载。

若中心小区负载等于相邻小区负载，参数值不作调整。

若中心小区负载高于相邻小区负载，对以上参数作调整：增大用户在无线接入信道上所能发射的最大功率参数值，降低小区接收质量的最低要求参数值，减小服务小区的迟滞参数值，降低小区间的偏置参数值，减小坚持比例因子参数值，提高动态坚持级别参数值，延长后退时间参数值，减少重发次数参数值，减少接入资源。

若中心小区负载低于相邻小区负载，对以上参数作调整：减小用户在无线接入信道上所能发射的最大功率参数值，提高小区接收质量的最低要求参数值，增大服务小区的迟滞参数值，提高小区间的偏置参数值，增大坚持比例因子参数值，减小动态坚持级别参数值，减少后退时间参数值，增大重发次数参数值，增加接入资源。

通过以上参数的调整，在潜在用户接入网络前，就已经比较了各个小区的负载情况，并根据这些实际的负载情况，潜在用户选择了最合适的小区作为驻留、接入小区，为真实的负载平衡作了提前处理。

以某种网络通信系统为例，见图2。为三个相邻的小区网络通信的示意图，小区的基站位于小区的中心，在小区A的用户少，小区B，C的用户多，即：小区B和小区C负载较重，小区A负载较轻。采用该方法后，通过对接入参数大小的调整，在用户接入之前，就已经考虑到了周围各个小区负载的情况，使得小区交界的用户优先选择小区A。这样就可以将小区B、C的一部分用户均衡到小区A中，为系统的负载平衡作了预处理。

这种通信系统的具体参数值为：

调整刚开机用户的系统参数，包括：UE_TXPWR_MAX_RACH(用户在无线接入信道上所能发射的最大功率)和Q_min(小区接收质量的最低要求)。

调整处于待机状态，进行小区重选的用户的系统参数，包括：Qhysts(服务小区的迟滞值)，Qoffset_s，n(小区间的偏置值)。

调整想要接入网络正在选择小区的用户的系统参数，包括：Qoffset_s，n(小区间的偏置值)。

调整已经选好小区在该小区上选择信道要发起接入的用户的系统参数，包括：Persistence_scaling_factor(坚持比例因子)，Dynamic_persistence_level(动态坚持级别)，Back_off(后退时间)，M_max(重发次数)，Signature(接入资源的前导签名)。

参数调整的方法为：比较中心小区负载和相邻小区负载值，如果中心小区负载比相邻小区负载高。则：增大UE_TXPWR_MAX_RACH，降低Q_min，降低Qoffset_s，n，减小Persistence_scaling_factor(坚持比例因子)，提高Dynamic_persistence_level(动态坚持级别)，增大Back_off(后退时间)，减少M_max(重发次数)，减少可用的Signature(接入资源的前导签名)。反之，参数的变化向相反的方向调整。

若中心小区负载低于相邻小区负载，向另一个方向调整参数值；

上述的中心小区是调整负载平衡系统参数的小区，所述的相邻小区包括中心小区周边地理位置上相邻的小区和与中心小区覆盖共同区域的不同载频的小区。

由潜在用户所引起的潜在负载可分为两个方面：潜在用户每隔一定时间，会和网络联络一次，在联络过程中所占用的系统资源引起的负载；潜在用户虽然没有和网络建立通话连接链路，但它们会以一定的概率发起通话接入网络，使得系统真实负载以一定的概率提升，这部分负载也称为潜在的负载。

通过对系统参数的调整，使得用户在发起接入前，就选择了负载较轻的小区，从而达到了对系统负载的提前处理的效果。

Claims (11)

1.一种移动通信系统中负载平衡预处理的方法，其特征在于，包括如下步骤：

系统发出测量各个小区负载指标的指令；

相应的系统测量模块接收到指令后，按指令的要求测量网络中各个小区的负载情况，并上报负载情况；

根据测量模块上报的负载情况，记录中心小区负载和相邻小区负载的负载值；

根据记录的中心小区负载和相邻小区的负载值情况，调整系统参数值；

输出系统参数值，以影响潜在用户对接入小区的选择，达到控制系统潜在负载值，实现真实负载平衡的预处理。

2.根据权利要求1所述的一种移动通信系统中负载平衡预处理的方法，其特征在于：所述的中心小区是调整负载平衡系统参数的小区，所述的相邻小区包括中心小区周边地理位置上相邻的小区和与中心小区覆盖共同区域的不同载频的小区。

3.根据权利要求1所述的一种移动通信系统中负载平衡预处理的方法，其特征在于：所述的系统参数值可以包括：用户开机时所接收的系统参数值、用户重选时所要读取的系统参数值、想要接入网络正在选择小区的用户所要读取的系统参数值、已经选好小区在该小区上选择信道要发起接入的用户所要读取的系统参数值。

4.根据权利要求3所述的一种移动通信系统中负载平衡预处理的方法，其特征在于：所述的用户开机时所接收的系统参数是控制用户选择小区的参数，包括用户在无线接入信道上所能发射的最大功率参数值、小区接收质量的最低要求参数值。

5.根据权利要求3所述的一种移动通信系统中负载平衡预处理的方法，其特征在于：所述的用户重选时所要读取的系统参数是用户重新选择小区的参数，包括服务小区的迟滞参数值、小区间的偏置参数值。

6.根据权利要求3所述的一种移动通信系统中负载平衡预处理的方法，其特征在于：所述的想要接入网络正在选择小区的用户所要读取的系统参数是用户选择小区的参数，包括小区间的偏置参数值。

7.根据权利要求3所述的一种移动通信系统中负载平衡预处理的方法，其特征在于：所述的已经选好小区在该小区上选择信道要发起接入的用户所要读取的系统参数是无线信道接入有关的参数，包括坚持比例因子参数值、动态坚持级别参数值、重发次数、后退时间、接入资源。

8.根据权利要求4所述的一种移动通信系统中负载平衡预处理的方法，其特征在于，调整用户开机时所接收的系统参数的方法如下：

确定相应小区为中心小区；

读取中心小区和相邻小区负载的情况：

若中心小区的负载比相邻小区的负载高，增大用户在无线接入信道上所能发射的最大功率参数值，降低小区接收质量的最低要求参数值；

若中心小区的负载比相邻小区的负载低，减小用户在无线接入信道上所能发射的最大功率参数值，增大小区接收质量的最低要求参数值。

9.根据权利要求5所述的一种移动通信系统中负载平衡预处理的方法，其特征在于，调整用户重选时所要读取的系统参数的方法如下：

确定相应小区为中心小区；

读取中心小区和相邻小区的负载情况：

若中心小区的负载比相邻小区的负载高，减小服务小区的迟滞参数值，降低小区间的偏置参数值；

若中心小区的负载比相邻小区的负载低，增大服务小区的迟滞参数值，提高小区间的偏置参数值。

10.根据权利要求6所述的一种移动通信系统中负载平衡预处理的方法，其特征在于，调整想要接入网络正在选择小区的用户所要读取的系统参数的方法如下：

确定相应小区为中心小区；

读取中心小区和相邻小区的负载情况；

若中心小区的负载比相邻小区的负载高，降低小区间的偏置参数值；

若中心小区的负载比相邻小区的负载低，提高小区间的偏置参数值。

11.根据权利要求7所述的一种移动通信系统中负载平衡预处理的方法，其特征在于，调整已经选好小区在该小区上选择信道要发起接入的用户所要读取的系统参数的方法如下：

确定相应小区为中心小区；

读取中心小区和相邻小区的负载情况；

若中心小区的负载比相邻小区的负载高，减小坚持比例因子参数值，提高动态坚持级别参数值，减少重发次数，延长后退时间，减少接入资源；

若中心小区的负载比相邻小区的负载低，增大坚持比例因子参数值，降低动态坚持级别参数值，增大重发次数，减少后退时间，增加接入资源。

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