CN1929352A

CN1929352A - 一种scdma系统中下行链路ovsf码的分配方法

Info

Publication number: CN1929352A
Application number: CNA2005100982932A
Authority: CN
Inventors: 邓冰; 高颉; 王文华; 刘卫东; 丁勇
Original assignee: Beijing Xinwei Telecom Technology Inc
Current assignee: Beijing Xinwei Telecom Technology Inc
Priority date: 2005-09-05
Filing date: 2005-09-05
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2025-09-05
Also published as: CN1929352B

Abstract

本发明提出一种SCDMA系统中下行链路OVSF码的分配方法，包括以下步骤：(1)进行OVSF码相关参数的预配；(2)判断当前呼叫是否为新呼叫接入请求；(3)利用码道占用算法，对系统空闲码道以及码组进行计算；(4)判断系统的空闲码道个数是否大于新呼叫接入要求；(5)判断是否有可用码组满足呼叫接入要求；(6)进行借用算法的计算，判断是否有满足借用算法的条件码组；(7)判断借用算法是否成功；(8)判断是否有满足呼叫接入的码组；(9)码组分配给呼叫接入，完成整个OVSF码的动态的分配。应用本发明的方法，可以避免码道的阻塞，实现码道资源进行动态分配，实现系统码道资源的充分利用。

Description

一种SCDMA系统中下行链路OVSF码的分配方法

技术领域

本发明涉及一种CDMA系统下行链路的正交可变扩频因子OVSF码(Orthogonal Variable Spreading Factor，即正交可变扩频因子码)的动态分配方法，尤其涉及一种SCDMA系统下行链路OVSF码的分配方法。

背景技术

在CDMA系统中，利用正交可变扩频因子码(OVSF)可以根据不同用户的需求提供不同的速率与服务质量(Quality of Service，简称QoS)。由于CDMA通信系统资源受到信道带宽、功率等因素的影响，因此其无线信道资源就显得比较珍贵。那么，怎样在有限的资源中合理地分配资源，以满足用户的需求，并提高整个系统资源的利用率就显得尤其重要。在许多对OVSF码的研究中，对OVSF分配需要遵循的准则进行了一些描述：

F.Adachi等(详见：Tree-Structured Generation of OrthogonalSpreading Codes With Different Lengths for The Forward Link ofDS-CDMA Mobile Radio，IEEE Electronic letters，vol.33，no.1 pp.27-281997.)提出了通过树结构来产生不同扩频因子系数的扩频码，在WCDMA系统中，用OVSF码来代替扩频码。

L.Xu等(详见：Dynamic Bandwidth Allocation with Fair Schedulingfor WCDMA Systems，IEEE Wireless Communications，Vol.9，pp256-32，2002)提出利用OVSF的特征实现动态带宽分配(Dynamic BandwidthAllocation，简称DBA)算法。其基本的思想是，通过在终端增加一个buffer，实时监控这个buffer的状态，然后动态调整带宽的分配。

Y.C.Tseng等(详见：Code Placement and Replacement Strategiesfor Wideband CDMA OVSF Code Tree Management，Proceedings of IEEEGLOBECOM 2001，Vol.1，pp562-566，2001.)提出OVSF码分配的三种分配策略：任意(random)、左边优先(left most)与优先填满(Crowd-first)。这三种分配方法可以举例说明：当WCDMA系统中一个终端(UT)呼叫接入NR速率时，对于任意分配策略，则可能从符合条件的码组中任意选择一个码组来完成终端呼叫接入；对于左边优先的策略，则优先从二叉树OVSF码中左边选择一个合适的码组来完成呼叫接入；对于优先填满的策略，则优先选择二叉树OVSF码中半树状态的码组。若系统当前没有合适的码组来满足终端(UT)需求，则可以采用动态的OVSF码分配方法寻找合适的码组提供给终端呼叫接入。

上述研究，主要是围绕OVSF码分配的两个核心问题：如何进行码组的分配以及再分配。码组分配：即涉及到码组选择、怎样避免码组的阻塞以及如何使码道分配比较紧凑；码组再分配：即涉及到如何通过最佳的算法以及最小的代价来完成码组资源的再分配。

显然，上述已有技术与相关文献，只是对OVSF码选择时应遵循的准则进行了原则性描述，并没有提出一个高效、简单的、具体的OVSF码的分配方法。特别是针对CDMA系统中，对怎样在综合考虑各种情况下，实现OVSF码的分配与再分配的方法没有作进一步的阐述，更不用说对SCDMA系统了。

因此，为了克服现有技术所存在的缺陷，很有必要针对SCDMA系统提出一个简单、高效的OVSF分配方法。

发明内容

本发明的一个目的，即在于提出一种用于码分多址系统下行链路OVSF码的分配方法。它是根据二叉树OVSF码的特征，结合码道占用算法以及借用算法，通过码道的切换来实现OVSF码的动态分配。它适合于CDMA系统的OVSF码的分配，特别是适用于SCDMA系统。

本发明的另一个目的在于，使现在SCDMA系统的基站根据链路的质量与业务质量(QoS)来决定终端的速率，变成根据链路质量、业务质量(QoS)以及终端速率需求来共同决定终端的速率，以满足终端对速率需求的灵活性与主动性。

本发明的再一个目的在于，把码道切换思想应用于SCDMA系统的OVSF码分配中，以满足终端呼叫接入需求以及提高整个码道的利用率。

本发明的最后一个目的则在于，通过时分复用的方法，把SCDMA系统用于校准的第31扩频码道中所在的码组{15 31}、{7 15 23 31}、{3 7 1115 19 23 27 31}等，把它们利用起来，以提高系统资源的利用率。

本发明的目的可以通过下述步骤实现：

(1)进行OVSF码相关参数的预配；

(2)判断当前呼叫是否为新呼叫接入请求，若不是新呼叫接入，则直接进入步骤(5)；

(3)利用码道占用算法，对系统空闲码道以及码组进行计算；

(4)判断系统的空闲码道个数是否大于新呼叫接入要求，若不大于，则拒绝呼叫接入，不再执行后续步骤；

(5)判断是否有可用码组满足呼叫接入要求，若成立，则直接进入步骤(8)；

(6)进行借用算法的计算，判断是否有满足借用算法的条件码组，若没有，则拒绝呼叫接入，不再执行后续步骤；

(7)判断借用算法是否成功，若不成功，则拒绝呼叫接入，不再执行后续步骤；

(8)判断是否有满足呼叫接入的码组，若没有，则拒绝呼叫接入，不再执行后续步骤；

(9)码组分配给呼叫接入，完成整个OVSF码的动态的分配。

应用本发明，可以避免码道的阻塞，实现码道资源进行动态分配，实现系统码道资源的充分利用。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。附图中，

图1为OVSF码二叉树型结构示意图；

图2为SCDMA系统OVSF码与沃什码映射关系示意图；

图3为SCDMA系统OVSF码动态分配处理流程图；

图4为SCDMA系统码道借用算法流程图；

图5为SCDMA系统动态OVSF码分配中切换示意图。

具体实施方式

图1示出了OVSF码(正交可变扩频因子码)二叉树型结构。OVSF码可以表示为CSF，K，其中SF代表扩频系数，K为码的序号，1≤K≤SF。扩频因子相同的码为同层码，同层码相互是正交的，而不同层码若它们不是祖先与子孙关系，则它们之间也是正交的。叶子码是扩频系数最大扩频码，而其传输数据速率反而是最小，如图1所示的C32，1、C32，2等。如一个码生成码的扩频因子是本身的两倍，则相对于生成码来说，本码是父码，生成码是子码，如图1所示若C4，1父码，则C8，1与C8，2就为C4，1父码的子码。在OVSF码二叉树型的OVSF码中，OVSF码每上升一层，则数据传输的速率则减少一半。图1中若C16，1的速率为2R，则C32，1、C32，2的传输的速率就为R。

在SCDMA系统中，需要保证在SCDMA系统中下行链路的OVSF码分配的过程中，对不同的用户所分配的OVSF码一定是正交的，因此根据OVSF码特征以及SCDMA系统通过不同的沃什码来区分不同的码道特点，则需要考虑沃什码与OVSF码之间的映射关系，其映射关系如图2所示，映射关系图中OVSF码可以表示为H_SF，k′，其中SF代表扩频系数，k′为码的序号，0≤k′≤SF-1。如图2所示，若一个SF＝32的速率为R的码道序号为m，则可以推出速率为kR时的集合关系如下(其中k是2的整数次幂)：

·集合M2＝{mod(m+g*16，32)，g＝0，1}为码道m的2倍速码道组；集合M4＝{mod(m+k*8，32)，k＝0，1，2，3}为码道m的4倍速码道组；

·集合M8＝{mod(m+k*4，32)，k＝0，1，2，3，4，5，6，7}为码道m的8倍速码道组；

其中mod为取余运算，mod(m，n)为m除以n的余数，其中m，n为整数。

通过图2中二叉树型结构，可以得出OVSF码与沃什码之间的对应关系，例如：2R速率的码组{0 16}，4R速率的码组为{0 8 16 24}，8R速率的码组为{0 4 8 12 16 20 24 28}。

通过结合图2，可以找出本码、生成码以及叶子码之间的关系，例如：码组{0 16}、{0 8 16 24}是码组{0 4 8 12 16 20 24 28}的生成码。而{0 4 8 12 16 20 24 28}是{0 16}的祖父码，{0 8 16 24}是{0 16}的父码。

图3示出了SCDMA系统OVSF码动态分配处理流程，包括以下步骤：

步骤1：在进行OVSF码动态分配之前，需要进行OVSF参数的预配过程，其预配参数至少包括：

a、不同数据业务质量上行与下行链路信噪比(Signal Noise Ratio，简称SNR)，它根据不同数据业务质量所要求的误比特率来确定上行与下行链路信噪比(SNR)，它是一个基站实际测量的经验值；

b、基站的上行、下行的功率的门限P_power；

c、不同数据业务的速率所对应码组以及码组与SCDMA系统码道映射关系，如图2所示；

d、OVSF码不同码道、码组之间优先级，由于SCDMA系统的N、N+1码道作为接入码道，则相应的码道就会产生码组阻塞，因此，在码道分配的时，首先应考虑接入码道相关联码组分配，即不能构成码组中码道先分配原则；

f、切换条件以及速率条件的门限，由于在进行基站内切换时，可能会导致在线用户突然中断，导致系统的性能，因此，对码道的切换条件需要设定一个门限。因此，在码组搜索时，首先判断码组中占用码道是否符合切换的条件，若超过门限，该码组则不进行切换，反之，则可以进行切换。

步骤2：判断当前呼叫是否为新呼叫接入请求，若不是新呼叫接入，则直接进入步骤5；

步骤3：码道占用算法，对系统空闲码道以及码组进行计算；

步骤4：判断系统的空闲码道是否大于新呼叫接入要求，若大于，则进入步骤5，反之，则拒绝呼叫接入；

步骤5：判断是否有可用码组满足呼叫接入要求，若成立，则直接进入步骤8，若不成立，则进入步骤6；

步骤6：进行借用算法的计算，判断是否有满足借用算法的条件码组，若成立，则选择条件最优的码组，若不成立，则拒绝呼叫接入；

步骤7：判断借用算法是否成功，若不成功，则拒绝呼叫接入；若成功，则进入步骤8；

步骤8：判断是否有满足呼叫接入的码组，若有，则进入步骤9，反之，则拒绝呼叫接入；

步骤9：码组分配给呼叫接入，完成整个OVSF码的动态的分配。

在OVSF码主要的处理流程步骤3中涉及到本发明的占用算法，占用算法的目的就是对呼叫接入时，先判断系统空闲码道与呼叫接入需求的关系，然后再根据判断关系结果来进行不同的处理，若当前空闲码道大于呼叫接入时，则进行呼叫的接入，反之，则拒绝接收呼叫接入。这样，可以通过呼叫接入建立开始时，就对呼叫接入进行处理，避免了一旦有呼叫接入，就进行OVSF码的处理，导致在线的用户突然中断的提高。同时，还会影响SCDMA系统的性能，因为SCDMA系统是一个自干扰系统，若大量用户的登录，对其他在线的用户也是一种干扰，会导致系统整个性能的降低。

占用算法判断的条件如下式：

整个系统码道-系统占用的码道≥呼叫接入的要求

图4示出了SCDMA系统码道借用算法流程。在OVSF码主要的处理流程步骤6中涉及到本发明中的借用算法，借用算法的目的是通过选择一个最优的码组，经过该码组内码道切换后，使其可以满足呼叫接入的要求，其主要包括如下几个步骤：

步骤601：进行码组的搜索，它是根据步骤1中系统预配参数，对码组进行搜索。其主要是选择满足条件的码组，其条件如下式所示；

M_T＝呼叫接入要求-选择码组中当前占用的码道

M_T表征呼叫接入需求与被选择码组中当前占用码道的差值；

接着，定义可以选择的码组S，如下式：

S＝{S(C_i)≥M_T|C_i码组经过切换后，可以释放的码道}

例如：当前呼叫接入需要的是4R速率，其选择的码组为{4 12 20 28}中，码道4、20是占用的，则M_T＝2，而该码组经过码道切换，释放的码道为2，则满足选择码组的条件，可以进行码组的选择。

步骤602：判断是否有符合条件的码组；若有，则进入步骤603的处理，反之，则结束码道借用算法的处理，其码组选择主要目的是为了避免正在服务的用户，由于系统的切换，导致突然中断的概率提高。于是，在SCDMA系统中需要对码组切换条件设定一个门限，其规定如下：在进行8倍速率呼叫接入时，其码组中需要切换的码道不能大于3，在进行4倍速率呼叫接入时，其码组中需要切换码道不能大于2，在进行2倍速率呼叫接入时，其码组中需要切换的码道不能大于1。

步骤603：对搜索过程中，若当前有几个合适的码组可以满足条件，则需要根据OVSF码的特征以及优先级顺序进行码组的分配，如：在系统中码组的由高向低的优先级分别为单倍速R为16、25，8，15，24，9，17，7，23，四倍速率4R码组为{4，12，20，28}、{5，13，21，29}、{3，11，19，27}，{6，14，22，30}等。在进行码道寻找时，先进行码道优级最高先分配，同样，在进行码道切换的过程中，也是把需要切换的码道切换到优先级高的码道中，其码道优先级也是按照前面码道优先顺序来确定。例如：若当前的呼叫接入是4倍速率4R，若经过码组搜索找到{4，12，20，28}、{6，14，22，30}等满足条件，其中分别有20、28、6、14码道占用，若按照优先级，则判定{4，12，20，28}优先级最高而成为选择的码组，对其占用的20，28码道，则按照优先顺序在16，25，8，15，24，9，17，7，23等中寻找，若这些码组都占用，则先从2倍速率的码组中优先级高码组中选择码道。不过，在前面的两个码组{4，12，20，28}、{6，14，22，30}中，若占用码道为20、28、14，由于码组{4，12，20，28}中两个码道需要切换，而码组{6，14，22，30}只需要一个码道切换，根据最小切换优先原则，则规定{6，14，22，30}的优先级比码组{4，12，20，28}优先级高而选择。

同时，在扩频因子SF等于M的层中查找是否有半填满的分配情况，若当前M层没有半填满的情况，则需要搜索M层的上层查找是否有半填满的情况，一直搜索到SF＝4的那层为止所有满足条件的码组进行优先级处理，由于SCDMA系统的接入码道与校准码道占用码道，根据OVSF码的特征，则对于其所在的码组是阻塞的，因此，在进行码组的分配时，优先考虑不能组成码组的码道；即：它们优先级是最高的。

步骤604：对所选择最优的码组，进行基站内切换，其整个切换的过程会在下面进行详细的阐述；

步骤605：判断码道或码组基站内切换是否成功，其成功的判决的条件就是经过码组选择、切换后，该选择的码组中所占用的码道是否释放出来，使切换码组中所有码道是否为空闲，若是，则切换成功了。若成功，进入步骤606的处理，反之，则结束码道借用算法的处理；

步骤606：判断系统基站内切换后，是否有可用码组满足呼叫接入要求，若有，则进入步骤607的处理，若没有，则结束码道借用算法处理；

步骤607：设定当前码组为最高优先级，这样在进行呼叫接入时，经过切换后的码组就成为呼叫接入码组，即由该码组来完成呼叫接入。

图5示出了SCDMA系统动态OVSF码分配中基站内切换。步骤604具体包括：

步骤6041：基站根据所搜索最优码组，给本码组中切换码道发送切换命令；

步骤6042：终端(UT)回复一个收到切换命令的确认消息；

步骤6043：基站将码道的切换请求消息上报给基站控制器BSC；

步骤6044：基站控制器(BSC)返回一个切换请求确认的消息给基站(BS)；

步骤6045：基站(BS)将向终端(UT)发一个切换的指示；

步骤6046：终端(UT)收到切换指示后，就开始切换到新码道；

步骤6047：若终端成功在新的码道上发送切换的消息给基站，基站回送切换成功的消息给终端，同时释放以前的码道。

本发明的效果，主要表现在如下几个方面：

(a)当呼叫接入时，基站首先通过码道占用算法对系统当前空闲码道情况进行计算，然后再根据计算结果与呼叫接入需求进行判断，最后根据判断的结果分别作不同的处理。这样，可以避免一旦有呼叫接入，就进入呼叫的处理的流程，从而有可能导致正在服务的用户突然中断，降低了系统的性能。

(b)通过码道占用算法与借用算法相结合，一方面，可以先对系统当前空闲码道进行计算，然后再根据计算的结果与呼叫接入需求进行判断，从而避免了在线用户的突然中断概率的提高，另一方面，可以通过借用算法以及切换机制对码组资源进行合理的优化，以提高SCDMA系统码组资源的利用率。

(c)终端可以根据本身服务质量的需求，通过消息向系统申请不同的服务质量，基站接收到该终端的服务质量请求后，根据系统码组、链路质量等参数，给出一个合理的服务质量给该终端，从而提高终端对速率的要求的灵活性与主动性。

(d)通过时分复用的思想，使大部分时隙空闲的第31码道校准码道，得以充分的利用，即：利用第31码道所在的码组{7 15 23 31}、{3 7 1115 19 23 27 31}等在不进行校准的时候，利用这些码组进行数据的传输，以更大提升系统资源。

总之，根据OVSF码的特征，在进行码道的分配时，通过码道占用算法，可以尽量使OVSF码分配最优化，以避免码道的阻塞；而在进行码道再分配时，通过码道占用算法、借用算法以及基站内的切换机制，可以实现码道资源进行动态分配，达到充分利用系统码道资源目的。

Claims

1.一种SCDMA系统中下行链路OVSF码的分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)进行OVSF码相关参数的预配；

(3)利用码道占用算法，对系统空闲码道以及码组进行计算；

(9)码组分配给呼叫接入，完成整个OVSF码的动态的分配。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的OVSF码相关参数包括：

不同数据业务质量上行与下行链路信噪比，它根据不同数据业务质量所要求的误比特率来确定，是一个基站实际测量的经验值；

基站的上行、下行的功率的门限P_power；

不同数据业务的速率所对应码组以及码组与SCDMA系统码道映射关系；

OVSF码不同码道、码组之间优先级；和

切换条件以及速率条件的门限。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的码道占用算法是指，整个系统码道个数和系统占用码道个数之差是否大于或等于呼叫接入的要求，如果成立，则进行呼叫的接入，反之，则拒绝接收呼叫接入。

4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，步骤(6)、(7)中所述的借用算法包括以下步骤：

(1′)根据步骤(1)中系统预配参数，对码组进行搜索，其主要是选择满足条件的码组，其条件如下式所示：

M_T＝呼叫接入要求-选择码组中当前占用的码道

M_T表征呼叫接入需求与被选择码组中当前占用码道的差值；

接着，定义可以选择的码组S，如下式：

S＝{S(C_i)≥M_T|C_i(码组经过切换后，可以释放的码道)}；

(2′)判断是否有符合基站内码道切换条件的码组；若无，则结束码道借用算法的处理；

(3′)对所有的码组进行搜索，以找出符合切换条件的码组；若当前有几个合适的码组可以满足条件，则需要根据OVSF码的特征以及优先级川页序进行码组的分配；在进行码道切换的过程中，也是把需要切换的码道切换到优先级高的码道中，其码道优先级也是按照前面码道优先顺序来确定；同时，在扩频因子SF等于M的层中查找是否有半填满的分配情况，若当前M层没有半填满的情况，则需要搜索M层的上层查找是否有半填满的情况，一直搜索到SF＝4的那层为止所有满足条件的码组进行优先级处理；

(4′)对所选择最优的码组，进行基站内切换；

(5′)判断码道或码组基站内切换是否成功，其成功的判决的条件就是经过码组选择、切换后，该选择的码组中所占用的码道是否释放出来，使切换码组中所有码道是否为空闲，若是，则切换成功，反之，则结束码道借用算法的处理；

(6′)若切换码组中所有码道为空闲，则切换成功，判断系统基站内切换后，是否有可用码组满足呼叫接入要求，若没有，则结束码道借用算法处理；

(7′)若有可用码组满足呼叫接入要求，设定当前码组为最高优先级，这样在进行呼叫接入时，经过切换后的码组就成为呼叫接入码组，即由该码组来完成呼叫接入。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(4′)所述的基站内切换包括以下步骤：

(1″)基站根据所搜索最优码组，给本码组中切换码道发送切换命令；

(2″)终端回复一个收到切换命令的确认消息；

(3″)基站将码道的切换请求消息上报给基站控制器；

(4″)基站控制器返回一个切换请求确认的消息给基站；

(5″)基站将向终端发一个切换的指示；

(6″)终端收到切换指示后，就开始切换到新码道；

(7″)若终端成功在新的码道上发送切换的消息给基站，基站回送切换成功的消息给终端，同时释放以前的码道。