CN1839380A - 利用自适应访问概率因子的无线载波优化的方法 - Google Patents

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Abstract

通信系统(100)根据用于多媒体广播多播业务(MBMS)服务的通信系统服务的用户设备(102－104)的数目，确定是否建立用于传送MBMS数据的点对点或者点对多点通信。对于被计数(158)的大量MBMS用户，该方法将选择点对多点广播(160)。如果被计数的用户设备的数目相对小，用点对点连接与点对多点连接的用户数目与被计数(174)的用户数目的比率来修改访问概率因子。UE可能需要在计数过程中加入多个基站以获得系统分集增益。

Description

利用自适应访问概率因子的无线载波优化的方法
发明背景
本发明涉及分组数据通信系统，具体地涉及在分组数据通信系统中访问多媒体广播多播业务。
因此，所需要的是一种使在通信系统中的群呼的通信效率最大的方法。多媒体广播多播业务(MBMS)服务提供了通常是以网际协议(IP)数据分组的格式多播和单播MBMS数据到一个或多个用户设备UE。为了确保不浪费分组数据通信系统的空中接口资源，系统必须首先估计在提供MBMS数据的小区中接收者的数目，即进行预定的用户设备(UE)。然后，根据估计的接收者的数目，系统确定是否建立在小区中的点对多点(PTM)通信信道，或者对于每一个接收者的点对点(PTP)信道，并且也确定如何优化无线载波。通常，当在该小区中的估计的接收者数目超过运营商定义的阈值时，系统在小区中建立PTM信道。当在该小区中的估计的接收者小于运营商定义的阈值时，系统在小区中建立用于每一个预定的MS的PTP信道。而且，为了使用分集优点，即使一些相邻小区不具有足够的MBMS UE用于PTM传输，它们仍然可能选择PTM传输以获得系统的分集优点。
通常，系统根据预定当前连接到网络的MBMS业务的UE的数目来估计接收者的数目。基于该估计，系统确定是否建立在小区中的PTM通信信道或者用于每一个UE的PTP通信信道。然而，这种确定不能解决由RAN服务并且预定MBMS业务的空闲模式的MS以及URA_PCH模式的UE。空闲模式的用户和URA_PCH模式的用户也应当被计数在内。然后，系统将MBMS通知广播给小区中的所有UE。然后，响应于接收到MBMS通知，小区中的预定MBMS业务的每一个UE可以传送连接请求。当接收到来自每一个所述预定UE的连接请求时，系统决定建立一个PTM通信信道或者建立用于每一个相应UE的PTP通信信道。
为了限制响应MBMS通知而产生的连接请求的数目，建议与MBMS通知一起广播一个访问概率因子。然而，这带来了一个问题，通常是系统不知道小区中的多个空闲模式的UE已经预订了MBMS业务。当访问概率因子被设定为一个高的值，并且预定MBMS业务的空闲模式的UE的数目也大时，响应MBMS通知而产生的连接请求的数目使访问信道的负载过多。另一方面，当访问概率因子被设定为一个低的值，并且预定MBMS业务的空闲模式的UE的数目也小时，响应计数请求由系统接收的连接请求的数目可能不足以启用建立PTM信道。
对空闲模式UE的计数过程可实质上给无线接入信道(RACH)加载。此外，为了进行系统的点对点或者点对多点决定，对充分多的UE数目进行计数是很耗时的。
而且，分集可以赋予MBMS接收性能更多的好处。
因此，高度希望具有一个自适应访问概率因子，其将访问概率因子与从计数过程接收的响应适应。
附图说明
图1是根据本发明的无线分组数据通信系统的方框图。
图2和图3是根据本发明的用于自适应设定访问概率因子的方法的流程图。
图4是根据本发明的用于设定访问概率因子的另一个实施例的流程图。
图5是根据本发明由基站进行计数操作的方框图。
图6是根据本发明的在访问接入信道的多个用户和所有用户数目之间的关系的图示。
图7是根据本发明的在访问接入信道的多个用户和具有可变概率阈值的所有用户的数目之间的关系的图示。
具体实施方式
参考附图1-7可以充分地介绍本发明。图1是根据本发明的无线通信系统100的方框图。通信系统100包括与无线接入网络(RAN)110进行无线通信的多个用户设备(UE)或者移动站(MB)102-104(示出3个)。RAN 110包括一个收发信机，其可操作地耦合到控制器114，优选地是无线网络控制器(RNC)。通信系统100进一步包括到网络124和MBMS数据源126的耦合。
MS 102-104中的每一个预定由通信系统100提供的多媒体广播多播业务(MBMS)服务，该服务提供分发MBMS数据给MS。MBMS服务在3GPP(第三代合作工程)标准中进行了详细介绍，并且特别是在3GPP TS(技术规范)25.346.v0.5.0，3GPP TS 23.846 v6.0.0，3GPP TS22.146 v6.0.0，3GPP TR(技术报告)21.905 v5.4.0，和报告R2-030063有详细介绍，这些规范和报告在此通过引用结合进来，其副本可以经互联网从3GPP获得，或者从在法国的Mobile Competence Centre 650route des Lucioles，06921的3GPP Organization Partners’PublicationsOffices获得。
RAN 110提供通信服务给位于诸如小区的覆盖区中的诸如MS102-104的移动站，所述小区由RAN经空中接口128服务。
通信系统100可以包括通用移动电信服务(UMTS)通信系统，其根据3GPP(第三代合作工程)标准进行工作。然而，本领域普通技术人员认识到，通信系统100可以根据任何无线电信系统，诸如(但不限于)通用分组无线业务(GPRS)通信系统，码分多址(CDMA)2000通信系统，或者正交频分多址(OFDM)通信系统进行工作。
通信系统100进一步包括多媒体广播多播业务(MBMS)数据源126，诸如网际协议(IP)多播服务器，其耦合到诸如IP网络的网络124。网络124耦合到RAN控制器114。由于部分MBMS业务预定给MS 102-104的每一个，MBMS数据源126通常以IP数据分组的形式，经支持节点120和RAN110尤其是经过服务业务用户的控制器即相对于MS 102-104的控制器114将MBMS数据提供给MS 102-104。当RAN110，尤其是控制器114接收MBMS数据时，RAN必须确定是否经过多播或者点对多点(PTM)通信信道，或者单独的单播或者点对点(PTP)通信信道，将MBMS数据传送给RAN服务的预定MS即MS 102-104中的每一个。
为了确定是否建立PTM通信信道或者单独的PTP通信信道，RAN110必须首先估计位于由RAN服务的覆盖区域中并且预定提供MBMS数据的MBMS服务的MS的数目，并且根据该估计确定访问概率因子。在现有技术的应用中，RAN根据有效连接到RAN并且预定MBMS服务的MS的数目来确定访问概率因子。然而，这种确定无法解决由RAN服务并且预定MBMS服务的空闲模式MS和URA_PCH模式用户。在下面中，空闲模式用户指空闲模式用户和URA_PCH模式用户。结果，在现有技术中，当大量的空闲MS预定业务并且访问概率因子被设定为高的值时，确定的访问概率因子可导致响应所述MBMS通知的多个MS给访问信道施加过多负载，或者当少量的空闲MS预定业务并且RAN设定访问概率因子为低的值时，响应于计数请求由RNC接收的连接请求的数目可能不足以在PTM信道可能是用于传播多媒体数据的最有效方案时启用建立PTM信道。
为了防止无线接入信道136响应MBMS通知的连接请求被淹没，并且为了适当选择PTM连接或者单独PTP连接用于传送MBMS数据，通信系统100提供一种更加精确方法：估计预定MBMS服务的、并且位于RAN 110的服务区域中的MS的数目，同时限制响应于MBMS通知的MS的数目的，并且提供自适应确定访问概率因子以优化响应的数目以及对预定MS的数目的估计。
通信系统10采用概率来确定预定MBMS服务的MS的数目并且确定是否建立用于传送MBMS数据的点多点或者点对多点通信连接。RAN 110的控制器114预定MBMS服务的移动站的数量。
参见附图2和3，示出了自适应设定访问概率因子的方法。控制器114设定(150)访问概率因子P等于作为访问概率因子的初始值的Pinit。然后，RAN 110将访问概率因子P广播到MS 102-104中的每一个。接下来，控制器114开始计数空闲MS或者UE，方框152。概率访问因子P被在控制消息中广播到用户设备102-104，方框154。
响应于广播包括访问概率因子P的一个或多个控制消息，控制器114获得用于建立到访问信道136的链路的K个响应。通过由RAN 110的一个或多个控制连接基站对MBMS服务用户的数目进行计数，控制器114获得预定MBMS服务的空闲模式UE的数目N，方框156。
接下来，控制器114确定响应所述计数的空闲模式UE的数目N是否大于点对点连接与点对多点连接的比率M，方框158。如果空闲模式UE的数目大于比率M，方框158经“是”通路传送控制权到方框160。由于可能使用MBMS服务的空闲用户设备的数目相当大，方框160为MBMS服务选择点对多点广播模式。接下来，控制器114调整Pint为等于访问概率因子P乘以M与N的比率。M是点对点连接除以点对多点连接的比率。N是具有MBMS服务的、在空闲模式中的UE的数目，方框162。然后，结束上述过程。
如果在方框158处，UE的数目N小于或者等于点对点除以点对多点连接的比率M，则方框158经过“否”通路将控制权传送给方框164。然后，控制器确定访问概率因子P是否等于1。如果访问概率因子P等于1，方框164经过“是”通路将控制权传送给方框166。
然后，控制器选择点对点信道广播连接，方框166。这建立从RAN110到用户设备102的耦合，例如。
然后，控制器调整初始访问概率因子Pinit等于P，其在该情况下是1，方框168。然后，上述过程结束。
在方框164，如果P不等于1，方框164经过“否”通路将控制权传送给方框170。在方框170，控制器确定空闲UE的数目M是否等于0。如果空闲UE的数目M等于0，方框170经过“是”通路将控制权传送给方框172。然后，控制器将访问概率因子P设定为等于1，方框172。然后，方框172将控制权传送到方框180。
如果空闲UE的数目M不等于0，方框170经过“否”通路将控制权传送给方框174。然后，控制器计算新的访问概率因子P为等于旧的访问概率因子P乘以M与N的比率，方框174。在此，M是RAN中点对点连接的数目除以点对多点连接的数目。
接下来，控制器确定访问概率因子是否大于访问概率因子阈值Pt，方框176。当访问概率因子小于访问概率因子阈值Pt时，无线接入信道136的负载可以降低。如果访问概率因子大于访问概率因子阈值Pt，方框176经“是”通路将控制权传送给方框178。在方框178，控制器将访问概率因子P设定为等于1，然后将控制权传送给方框180。
在方框180，控制器确定访问概率因子P是否大于1。如果不是，方框180经过“否”通路将控制权传送给方框154。然后，方框154在控制消息中广播新的访问概率因子P。
如果访问概率因子小于或者等于1，方框180经过“是”通路将控制权传送给方框166。由于访问概率因子通常小于1，控制器选择点对点信道广播。然后，控制器调整访问概率因子Pinit为等于访问概率因子P。然后，该过程结束。
在上面的方法中，如果自UE接收的响应大于阈值，将选择点对多点信道广播，并且更新初始访问概率因子。如果自UE接收的响应较小，依赖于访问信道负载来更新访问概率因子，并且广播新的访问概率因子。
当用户设备的数目大时，该方法将收敛P值到提供无线接入信道的足够负载的最小要求水平。当用户设备的数目小时，该方法可以自适应地增加访问概率因子P的值，并且快速地将访问概率值收敛到用于点多点/点对多点传输的最小要求水平。
现在参见图4，示出了用于用户设备102-104的方法。该过程开始于并且进入方框190。用户设备确定是否已经存在无线接入信道连接。如果有，方框190传送控制权给方框191，并且结束该过程。
如果连接不存在，方框190传送控制权给方框192。在方框192，用户设备选择在0和1之间的随机数，包括0和1。
接下来，用户设备确定选择的随机数是否大于访问概率因子P。如果选择的随机数大于或者等于访问概率因子P，方框194经“否”通路传送控制权以结束该过程。如果选择的随机数小于访问概率因子P，方框194经过“是”通路将控制权传送给方框196。然后，UE请求建立与网络的点对点连接。然后，结束该过程。
图5描述了耦合到用户设备的两个小区和基站(未示出)。在当前，小区仅仅对将该小区认为是最强的一个的UE进行计数。这将潜在地降低性能。例如，如果在小区1和小区2的小区边沿有50个UE，并且所有UE认为小区1是最强的小区(小区2作为第二最强的小区)，最好启用PTM模式下的两个小区而不是启用小区1。希望小区对认为小区是最强的一个或者认为小区是次最强的一个的所有UE进行计数。然后，可以将该信息用于无线载波建立优化。
图5描述了计数过程以及计数过程如何工作以获得分集。第一基站的小区701和第二基站的小区702(未示出基站)分别是UE 703的最强小区和次最强小区。UE 703处于空闲模式并且应当被计数用于MBMS无线载波建立。通常，UE需要分别通过信道704和705在小区701和小区702中加入计数过程。因此，小区701和小区702可以计数UE703用于特们的无线载波建立决定。这样，可以获得分集增益。
参见图6，示出了在将被计数用于MBMS访问的用户设备的数目和用户设备的总数之间的关系的图表。曲线200描述了等于1的访问概率因子P。这带来了在访问无线接入信道的MBMS用户的数目和在给定小区中的用户数目之间的线性关系。
曲线210表示在由本发明提供的自适应访问概率因子内的上述两种用户设备数目之间的关系。注意，使用用于大量MBMS用户(大约200个)的该方法，很少量的用户将访问用于计数的无线接入信道，大约20个。对于本发明的方法，用于计数的适当用户数目获得点对点/点对多点变换决定是相对容易的。对于固定访问概率因子P＝1，已知当所有用户的数目很多时无线接入信道的负载很大。本发明的自适应访问概率因子保持计数的用户的数目相对低，并且动态地调整访问概率因子P。
图7也描述了采用不同访问概率因子阈值Pt的在使用无线接入信道的用户的数目与所有的用户数目之间的关系。曲线220描述了值为0.1的访问概率因子阈值的图形。当用户的整个数目增加时，接入无线信道的用户的数目也充分地增加。利用Pt等于0.3的访问概率因子阈值，要计数的用户数目被充分地减少，如曲线222所示。最后，曲线224示出了等于0.05到1.0的Pt。这是获得最好的整体性能的最佳阈值。然而，Pt的设定值取决于实际的操作系统。例如，如果系统可以容许更多的负载，那么更小的Pt值(例如0.3)将是更好的。
本发明的方法通过设定小的初始值Pinit提供了提供了下述优点：由该方法执行的快速收敛和充分地较少计数负载的数目。用户设备使用概率银子来确定其是否将加入到计数中。结果，每一个用户设备将最多被计数一次。根据用于多个用户的单个广播成功概率来优化初始概率Pinit。通过在广播次数和计数负载之间进行折衷来优化Pt值。
虽然已经说明了本发明的优选实施例，并且详细地介绍了本发明，本领域普通技术人员很容易理解，在不偏离本发明的精神或者所附权利要求书的范围的情况下，可以做出各种修改。

Claims (10)

1.一种改变访问概率以适应通信系统的多媒体广播多播业务(MBMS)服务的方法，包括：
确定预定MBMS服务的移动站的数量；
设定初始概率因子；
广播包括所述初始概率因子的控制消息；
从一个或多个移动站接收对所述控制消息的响应；
确定来自所述移动站的接收的响应的数目是否是零；和
如果接收的响应的数目不是零，改变新的访问概率因子为等于所述初始概率因子乘以一个比率以适应接收的响应的数目，该比率是点对点连接的数目除以点对多点连接的数目。
2.如权利要求1的方法，其中，进一步包括步骤：如果接收的响应的数目是零，设定所述新的访问概率因子等于1。
3.如权利要求2的方法，其中，如果接收的响应的数目不等于零，进一步包括步骤：确定所述新的访问概率因子是否大于阈值。
4.如权利要求3的方法，其中，如果所述新的访问概率因子大于阈值，进一步包括步骤：设定所述新的访问概率因子等于1。
5.如权利要求4的方法，其中，进一步包括步骤：确定所述新的访问概率因子是否大于1。
6.一种改变访问概率以适应通信系统的多媒体广播多播业务(MBMS)服务的方法，包括：
确定预定所述MBMS服务的移动站的数量；
设定初始概率因子；
广播包括所述初始概率因子的控制消息；
从一个或多个移动站接收对所述控制消息的响应；
确定来自所述移动站的接收的响应的数目是否是零；和
如果接收的响应的数目不是零，改变新的访问概率因子为等于所述初始概率因子乘以一个比率以适应接收的响应的数目，该比率是点对点连接的数目除以点对多点连接的数目；
由所述移动站确定在所述移动站和所述通信系统之间是否存在控制连接。
7.如权利要求6的方法，其中，如果不存在所述控制连接，进一步包括步骤：选择在0和1之间的随机数。
8.如权利要求7的方法，其中，进一步包括步骤：确定所述选择的随机数是否小于所述新的访问概率因子。
9.如权利要求8的方法，其中，如果所述选择的随机数小于所述新的访问概率因子，进一步包括步骤：由所述移动站建立与所述通信系统的连接。
10.如权利要求6的方法，进一步包括步骤：如果接收的响应的数目是零，设定所述新的访问概率因子等于1。
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