CN1307850C - 一种无线通信系统接纳控制方法 - Google Patents

Abstract

一种无线通信系统接纳控制方法，属于码分多址系统中，对新呼叫用户接纳控制。系统设备在接到用户呼叫请求后，通过对接收到的相关测量参数进行分析判决，决定是否接纳。对新用户发出请求接纳的呼叫，在所述进行接纳分析判决前，预先对小区负荷设置一个阈值；设置排队池，对请求呼叫按优先级进行排队；在小区负荷达到阈值时，先进行预接纳分析，并根据情况进入排队池；根据呼叫请求在排队池中的次序从取出进行接纳分析。本发明在小区负荷达到某个预先设定的值时，采用更严格的接纳控制方式，以达到尽可能接入负荷需求少的用户。可以在同样资源的情况下，接纳更多的用户，可以提高信道的使用效率。

Description

一种无线通信系统接纳控制方法

技术领域：

本发明属于一种在码分多址(CDMA)系统中，进行无线资源分配与管理时，对新呼叫用户或切换用户的接纳控制。

背景技术：

通信系统特别是无线通信系统包括多个通信信道，这种系统的用户经过这些通信信道互相通信和与系统通信。无线通信系统，例如，CDMA系统和其他的通信系统有一定的容量；即它们受到这些通信信道数量的限制。通常，容量是直接与该系统的用户数有关，CDMA系统是一种典型的干扰受限系统。若无限增加小区的空中接口负载，小区的覆盖区域会低于规划值，且不能保证已有连接的业务质量。在接受一个新的连接前，需进行接纳控制，即必须检查该接入是否会破坏规划好的覆盖区域或已有的连接质量。接纳控制判断是否接受无线承载的请求。

接纳控制一般基于干扰和无线测量，评估建立无线承载所导致的无线网络中负载的增加。在满足系统稳定的前提下，尽量满足新呼叫的服务质量(Quality ofService，简称QoS)请求，避免过载情况发生。

目前的接纳控制方法主要基于上行链路负荷因子或下行链路负荷因子来进行决策。上行链路的接纳控制方法主要有：

1)基于总干扰功率的接纳控制方法。基站根据新请求是否会导致总干扰电平高于某一特定门限来决定接纳与否。其判别式为：I_{total_old}+ΔI＜I_threshold；I_{total_old}为当前总干扰电平；ΔI为估计新用户增加而导致的干扰的增加；I_threshold为总干扰门限值。

2)基于吞吐量的接纳控制方法。基站估计接纳后负荷因子的变化来决定是否接纳新请求。其判别式为：η_UL+ΔL＞η_{UL_threshold}；η_UL为当前上行链路负荷因子；ΔL为估计新用户增加而导致的负荷因子；η_{UL_threshold}为负载因子门限值。

3)基于信干比(SIR)的接纳控制方法。基站计算接纳新请求后，所有用户的SIR是否满足其QoS要求来进行接纳的判决。

下行链路接纳控制一般采用基于发射功率的判决准则，即一旦本小区或本频点的发射功率超过某一门限，则对新请求不予接纳。其判别式为：P_{total_old}+ΔP＜P_threshold；式中P_threshold为发射总功率阈值；P_{total_old}为当前用户的发射功率总值；ΔP为新增用户所需的发射功率。

CDMA蜂窝通信系统中的接纳控制还需要充分考虑用户的移动性，在处于连接的状态下，用户可能发生多次越区切换。在现有的接纳控制方法中，为保证用户在移动过程中其QoS要求不受影响，通常的作法是将切换发起的连接请求与本小区新呼叫发起的连接请求区别对待，并给予前者更高优先级。一些较具代表性的方法有：

1)保护信道机制：预留信道供切换分配使用。

2)排队优先机制：当所有信道均被占用时，排队实现方式可以是允许新呼叫排队等待同时阻塞切换、允许切换排队等待并阻塞新呼叫、允许所有请求均按某种方式排队等待等方式。这在保护信道基础上提高了信道利用率。

其处理过程一般如图1所示：系统设备在接到用户呼叫请求后，通过接收到的相关测量参数(用户以及网络的信号质量，干扰状况，小区容量，网络目前负载能力，发射功率等)，再运用某种确定的方法进行分析。通过此类方法分析，接入此用户后，所引起的负荷变化情况是否在系统所承受的范围之中，如果总的负荷超过系统的承受能力，则拒绝该用户的接纳，否则允许接纳该用户。

以上是一般的接纳控制方法，这些方法或者是基于本地业务量的预测估计或者以信令的方式将各小区业务量信息在小区间共享来保证切换的QoS要求，能够基本保证系统不处于过载工作状态。但是其缺点在于不能根据小区的负荷变化情况区别对待当前所申请接纳的用户。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提出一种能根据小区的负荷变化情况区别对待当前申请接纳的户的按纳控制方法，有助于提高信道的利用率。

本发明的技术方案是：系统设备在接到用户呼叫请求后，通过对接收到的相关测量参数(包括用户以及网络的信号质量，干扰状况，小区容量，网络目前负载能力，发射功率等)进行接纳分析计算判决，即分析接入此用户后，所引起的负荷变化情况是否在系统所承受的范围之中，如果总的负荷超过系统的承受能力，则拒绝接纳该用户，否则允许接纳该用户；其特征在于，对新用户发出请求接纳的呼叫，在用户发出的呼叫请求中带有与接纳控制相关的测量报告；在所述进行接纳分析判决前，还包括以下步骤：

预先对小区负荷设置一个阈值；设置排队池，对请求呼叫按优先级进行排队；

在小区负荷达到或超过阈值时，先进行预接纳分析，即将呼叫请求的用户需求的资源(可以是初始发射功率或其他负载)，与目前激活用户平均资源占用情况进行比较，对前者大的，将其优先级降低后进入排队池；对后者较大的，直接进入排队池；

根据呼叫请求在排队池中的次序取出进行接纳分析。

所述排队池中的优先级次序根据两方面因素确定，首先根据业务QoS需求设定基本优先级；其次根据对负荷情况的需求再进行调整。

所述小区负荷可以是小区每个上行时隙的接收总干扰功率、每个下行时隙的发射载波功率、业务吞吐量等与无线资源相关的负载。

本发明因在现有技术的基础上，在小区负荷达到某个预先设定的值时，就采用更严格的接纳控制方式，以达到尽可能接入负荷需求少的用户。在同样资源的情况下，选择占用资源少(负荷因子少)的用户就可以接纳更多的用户，所以可以提高信道的使用效率。

附图说明：

图1是一种常见的接纳控制方法流程图；

图2是本发明的一个实施例的流程图；

图3是本发明一种实施中排队池的示例图。

具体实施方式：

一般情况下，当小区的信道数量饱和或接近饱和时，表明当前小区内用户的活跃程度较高，同时申请接入或切入的用户数量也较多。这时，对于系统设备而言，如何在所申请的用户中选择接纳恰当的用户对提高信道的使用效率是重要的。因为在同样资源的情况下，选择占用资源少(负荷因子少)的用户就可以接纳更多的用户，提高信道的使用效率。据此，本发明采取在小区负荷达到某个预先设定的值时，就采用更严格的接纳控制方式，以达到尽可能接入负荷需求少的用户。

本发明所述的接纳控制方法根据当前负荷状况进行预分析，即基于UE呼叫业务的QoS对进行接入判决的次序进行调整。正常接纳分析时再按一定的方法，对新业务接入后可能会造成的各种负荷增量进行预测，然后根据小区当前各种负荷状态，以及预先设置的各种负荷门限进行判决是否接纳。

本发明的主要步骤如下：

步骤一：新用户发出请求接纳的呼叫请求，在所述呼叫请求中带有与接纳控制相关的测量报告。

步骤二：设置一个阈值，以判断当前是否需要开始预接纳分析过程。

步骤三：小区负荷达到或超过阈值的情况下，进行预分析：根据呼叫用户当前状态，分析等待接入的用户需求的资源(比如初始发射功率)，与目前激活用户平均资源占用情况进行比较。决定是否调整优先接纳次序。

步骤四：为接纳设置排队池，以确定进行接纳分析的先后次序。

步骤五：接纳分析：根据确定的方法，分析该用户是否满足接入条件。

该方法主要特征在于设置了负荷阈值以及在总负荷达到设定阈值时进行预分析，即根据用户负荷需求调整用户接纳的先后次序。具体实现时以在排队池中的排列的优先次序来体现。本发明的区别于传统方法在于有两个方面：

首先，在接纳判定时，将根据排队池中的优先次序进行。

其次，在负荷比较重的情况下，需要根据当前申请接纳的业务情况，调整其在排队池中的优先级次序。即排队池中的优先级次序是在满足某一条件下进行调整的。例如：当前的发射总功率大于某一预设的门限值时。否则不进行调整，直接进入排队池排队等待接纳判决。

优先级次序由两个方面来确定，第一，根据业务QoS需求设定基本优先级；其次根据对负荷情况的需求再进行调整。调整的策略为：如果进行统计或测量，当前负荷大于某一预设的门限值，则开始进行业务需求预分析。预分析中，如果用户的资源需求大于设定的门限值就调整其在排队队列中的优先次序，否则不作调整。

图2是本发明的一个实施例的流程图：

步骤200：新用户发出呼叫请求；

步骤201：分析网络相关情况，判断当前负荷(如发射总功率)是否达到某种设定阈值，是进入202；否进入步骤204；

步骤202：对该用户进行预分析，看假设接纳该用户所需要增加的负荷(如发射功率)是否大于当前激活用户所需发射功率加权平均值。

步骤203：如果预增负荷大于当前激活用户所需发射功率加权平均值，则将当前用户的优先级降低一级。

步骤204：根据优先级标识，将呼叫接入请求按次序在排队池中排列。

步骤205：依次从排队池取出呼叫请求，进行接纳分析；

步骤206：根据分析结果，并结果一定的接纳准则，估计接纳该用户后系统是否会过载(或超出某设定的阈值)。如果满足接入条件，则进入步骤208，否则进入步骤209。

步骤207：接纳用户；

步骤208：拒绝呼叫接入。

下面结合图2和图3以WCDMA(或TDSCDMA)为例，对本发明的实施进行更具体的描述：

首先，在步骤200，新呼叫到来，RNC接到用户请求。进入预接纳判决过程，在步骤201，初步对当前呼叫进行简单的处理。利用公式：

             P_{total_old}≥P_{pre_threshold}    (1)来进行判决；式中P_{pre_throshold}为预设的阈值；P_{total_old}为当前用户的发射功率总值。即判断当前发射总功率是否大于某一预设的阈值，如果大于表明系统的负荷已处于一较高的水平。需要对当前的呼叫用户的接纳请求区别对待。

如果公式(1)不满足，表明当前系统的负荷还处于较低的状态，不需作特别考虑，即无需对当前呼叫的接纳作特别处理，直接进入步骤204，按照QoS服务的等级关系所对应的优先次序进入排队池中等待接纳。

如果公式(1)满足，则需要另作处理的

           ΔP_new＞α*P_{total_old}/N    (2)；

进行判决。式中，ΔP_new指新用户需求的发射功率；α为加权因子，加权因子是一个综合考虑的参数，它由总负荷的状况、网络使用情况、地理环境以及用户QoS的一个或几个方面来确定，确定方式可以是经验估计也可通过仿真来确定。以QoS为例，假设级别分为0，1，2，3，则加权因子所对应的值分别设为1.1，1.05，1.0，0.95等不同的值；P_{total_old}为当前所有用户的发射功率总和；N为当前激活用户数。ΔP_new指新的UE的需求功率估计值，按如下公式进行计算：

$\mathrm{\Δ}{P}_{\mathrm{new}}=\frac{(E_b/N_0)*v}{W/R}*P_{\max }---\left(3\right)$

也可基于下列因素来进行估计：所需的E_b/N₀、所需的比特速率、UE的路径损耗信息以及UE需要克服的干扰电平等。式中，W是码片速率；v是用户在物理层的激活因子，可通过仿真确定；R是用户需求比特速率，取决于业务；P_new为基站最大发射功率。

公式(2)也可基于负载因子增加量来进行计算，如：

           ΔL＞α*η/N    (4)；

式中α为加权因子N为激活用户数；η为小区(或基站)负载估计值，可基于功率或吞吐量来估计；ΔL为新用户负载因子，按下式进行估计

$\mathrm{\ΔL}=\frac{(E_b/N_0)*v}{W/R}---\left(5\right);$

式中参数意义同上。

公式(2)、(4)都是对当前呼叫请求用户进行预分析，即判断其对负荷的需求大小。如果满足公式，就降低其进入排队池中的等级，如图2步骤203。对于降级的队列，可放在专设的队列辅列中排队，如图3所示。图3中，级别1用于高优先级呼叫，没有从上一级别降低的呼叫排队—辅列。级别2除正常呼叫用户排序队列主列外，还用辅列用于区别上一级别降级的用户排队。依次类推。

步骤205接收在排队池中等待的用户，按呼叫用户的次序依次进行分析。分析结果进入步骤206进行判决。判决条件将根据不同的呼叫业务按不同的接纳门限值来接纳。如果满足接入条件，就进入步骤207接纳用户请求，否则进入步骤208拒绝呼叫请求。

Claims (5)

1、一种无线通信系统接纳控制方法，系统设备在接到用户呼叫请求后，通过对接收到的相关测量参数进行接纳分析计算判决，即分析接入此用户后，所引起的负荷变化情况是否在系统所承受的范围之中，如果总的负荷超过系统的承受能力，则拒绝接纳该用户，否则允许接纳该用户；其特征在于，对新用户发出请求接纳的呼叫，在所述进行接纳分析判决前，还包括以下步骤：

预先对小区负荷设置一个阈值；根据业务QoS需求设定呼叫请求的用户在排队池中的基本优先级，设置排队池，对请求呼叫按优先级进行排队；

在小区负荷达到或超过阈值时，先进行预接纳分析，即将呼叫请求的用户需求的资源，与目前激活用户平均资源占用情况进行比较，对前者大的，将其优先级降低后进入排队池；对后者较大的，直接进入排队池；

根据呼叫请求在排队池中的次序取出进行接纳分析。

2、权利要求1所述的无线通信系统接纳控制方法，其特征在于，所述排队池中的优先级排队根据对负荷情况的需求和激活用户平均资源占用情况再进行调整排队池中的优先级次序。

3、权利要求1所述的无线通信系统接纳控制方法，其特征在于，所述小区负荷是小区每个上行时隙的接收总干扰功率或每个下行时隙的发射载波功率或业务吞吐量。

4、权利要求1所述的无线通信系统接纳控制方法，其特征在于，所述呼叫请求的用户需求资源是初始发射功率。

5、权利要求1所述的无线通信系统接纳控制方法，其特征在于，所述接收到的相关测量参数，包括用户以及网络的信号质量，干扰状况，小区容量，网络目前负载能力，发射功率。

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