專利名稱：一種反向功率過載控制的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線通訊系統(tǒng)的功率過載控制方法，尤其是碼分多址通訊系統(tǒng)中的反向功率過載控制方法。
碼分多址(CDMA)是移動通訊常用多址調(diào)制技術(shù)中的一種。因其以其卓越的性能，備受業(yè)界矚目，同時也是第三代移動通訊系統(tǒng)中的主流技術(shù)。在一個典型的碼分多址蜂窩系統(tǒng)中，多個小區(qū)使用相同的頻率，每個小區(qū)內(nèi)通常有多個移動用戶的存在，這樣導(dǎo)致CDMA系統(tǒng)是個自干擾系統(tǒng)。為了發(fā)揮系統(tǒng)的性能，必須進(jìn)行前、反向鏈路的功率控制。對某一特定環(huán)境的基站，即使不受硬件資源的限制，能同時建立通訊的信道數(shù)目也是有限的，這直接與系統(tǒng)所受到的干擾密切相關(guān)。
由于反向鏈路的互相干擾，當(dāng)用戶數(shù)到達(dá)一定程度時，系統(tǒng)的穩(wěn)定性越來越差。為保證系統(tǒng)的良好運行，應(yīng)將負(fù)載率控制在一定的水平之下。在CDMA2000中，更需要適時掌握系統(tǒng)當(dāng)前負(fù)載率的情況，以便系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前的無線資源情況確定反向補充信道的分配和建立。并且由于通訊環(huán)境、用戶量等因素的變化，系統(tǒng)負(fù)載率隨時間在不斷變化，碼分多址系統(tǒng)提出了實時監(jiān)測負(fù)載率的需求。
最早監(jiān)測系統(tǒng)負(fù)載率的方法是通常是網(wǎng)絡(luò)工程師或運營商雇傭的技術(shù)人員進(jìn)行人工監(jiān)測，用專門設(shè)計且昂貴的測試設(shè)備記錄下負(fù)載運行情況，然后輸入到集中處理設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的后處理和分析。該方法的缺點很明顯，不能適時監(jiān)測負(fù)載率，受環(huán)境和測試設(shè)備的影響較大。
為此，人們提出了多種反向過載控制算法，但其中公認(rèn)行之有效的方法卻不多。比如，專利US6173187，“METHOD OF SETTING LOAD GOAL ANDRADIO SYSTEM”，根據(jù)功率變化率來判斷負(fù)載的大小，顯然在某段時間內(nèi)負(fù)載不發(fā)生變化時就很難判斷當(dāng)前負(fù)載的大小。專利US5859838，“LOADMONITORING AND MANAGEMENT IN A CDMA WIRELESSCOMMUNICATION SYSTEM”中提到采用一種專用的負(fù)載監(jiān)測設(shè)備?；舅枷胧峭ㄟ^該設(shè)備，測量從基站接收到功率的調(diào)整或功率控制比特的累加，來與設(shè)定的門限值比較，從而確定負(fù)載情況。它采用專門的監(jiān)測設(shè)備減輕了基站處理數(shù)據(jù)的負(fù)荷。對只有話音業(yè)務(wù)的系統(tǒng)基本上滿足要求，而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的突發(fā)可能僅在某段較短的時間內(nèi)產(chǎn)生過載，這樣的測量方法就不是很有效。
最受推崇的方法是ROBERTO PADOVANI在論文“Reverse Link Performanceof IS95 Based Cellular Systems”(IEEE Personal Communication Third quarter1994)中提出的基于接收信號總功率進(jìn)行負(fù)載率判斷的思想。
該方法推導(dǎo)出負(fù)載率的公式如下PxPower=NoW1-Loading---(1)]]>其中RxPower是總接收功率，NoW是接收機底噪。即RxPowerNoW=11-Loading⇒Loading=1-1Z---(2)]]>其中Z=RxPowerNoW---(3)]]>根據(jù)上述結(jié)論，測量出Z值，通過式(2)就可算出當(dāng)前的負(fù)載率。這種方法索然具備理論基礎(chǔ)，但是實際應(yīng)用中存在明顯的困難。一方面，Z值需要通過測量出總接收功率和底噪而得到，兩者的測量值是個隨機量，不能精確反映負(fù)載的大?。涣硪环矫?，實際系統(tǒng)中各基站的底噪不盡相同，并可能隨著系統(tǒng)的運行而發(fā)生改變，因此該方法同樣不能準(zhǔn)確算出當(dāng)前負(fù)載率的大小。
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有過載控制方法在實際應(yīng)用中的不足，提出了一種性能穩(wěn)定的反向功率過載控制方法。該方法根據(jù)接收信號強度的統(tǒng)計規(guī)律與給定的門限值比較來進(jìn)行過載判斷，消除了外界噪聲的影響，易于實現(xiàn)。
為實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明提出的方法主要包括以下步驟(1)接收機每隔固定時間測量接收到的接收信號強度；(2)在過載控制周期內(nèi)采集步驟(1)中得到的接收信號測量值，并進(jìn)行常規(guī)的升序或降序排列；(3)找出步驟(2)得到的有序序列P％和(1-P％)位置對應(yīng)的兩個測量值(其中P為1到50之間的整數(shù))；(4)計算步驟(3)中得到的兩個測量值的差值絕對值；(5)事先確定三級門限值，將步驟(4)中得到的差值與這些門限值進(jìn)行比較；(6)根據(jù)比較結(jié)果得到系統(tǒng)負(fù)載率的情況，進(jìn)行相應(yīng)的呼叫控制。
所述的步驟(1)中的固定時間依據(jù)接收機的處理能力而定，要保證在一次過載控制周期內(nèi)能采集100個點以上。
所述的步驟(6)中呼叫控制進(jìn)一步包括以下步驟(6.1)如果差值小于一級門限，系統(tǒng)還將允許所有的功率增長要求和鏈路建立；(6.2)如果差值介于一二級門限值之間，系統(tǒng)允許基本信道或低速補充信道的建立；(6.3)如果差值介于二三級門限值之間，系統(tǒng)只允許軟切換請求；(6.4)如果差值大于三級門限值，系統(tǒng)將禁止所有的鏈路建立和功率增長要求；相對現(xiàn)有的方法，采用本發(fā)明所述的方法，更注重實際應(yīng)用的方便性和準(zhǔn)確性，不需要測量外界底噪的大小，過載判斷響應(yīng)周期短，并且可用來進(jìn)行碼分多址系統(tǒng)反向容量的測試。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做詳細(xì)的說明。


圖1是CDMA蜂窩移動通訊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是總接收功率/底噪與負(fù)載率的關(guān)系曲線圖；圖3是三種不同負(fù)載率下測量總接收功率/底噪的互補累積分布函數(shù)圖；圖4是本發(fā)明實現(xiàn)的流程圖。
圖1是CDMA蜂窩移動通訊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。該系統(tǒng)主要由移動交換中心(MSC)、基站控制器(BSC)、基站收發(fā)信機(BTS)和移動臺(MS)等組成。移動交換中心(MSC)與PSTN或ISDN進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊，一個MSC可帶多個基站控制器(BSC)如14A、14B等?；究刂破?BSC)下可接多個基站收發(fā)信機(BTS)，如16A或16B。每個基站收發(fā)信機(BTS)下，同時可與多個移動臺(MS)進(jìn)行通訊，如12A和12B。系統(tǒng)當(dāng)前承載的不同用戶數(shù)反映了系統(tǒng)不同的負(fù)載。
一般地，定義系統(tǒng)負(fù)載Loading如下 M是實際用戶數(shù)，N是系統(tǒng)容許的最大用戶數(shù)，與綜合信噪比(每個用戶信息被基站正確解調(diào)所需要的信噪比)有關(guān)，也與話音激活和其他小區(qū)的干擾有關(guān)。
對不同負(fù)載下總接收功率的分析和實際測量，可得到圖2所示的關(guān)系曲線；從圖可以看出當(dāng)前系統(tǒng)的負(fù)載率與接收機接收到的總干擾成正增長關(guān)系，負(fù)載率越高，曲線越陡峭，也就說明系統(tǒng)的穩(wěn)定性越來越差。因此，為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，需要將負(fù)載率控制在一定的水平之內(nèi)。
繼續(xù)PADOVANI的推導(dǎo)，Z值滿足如下的關(guān)系式P(Z)=12π∫-∞1-e-βZ-E[x]var[x]e-y2/2dy---(5)]]>其中E[x]=RW*M*E[v]*e(βσ)2/2+βϵ]]>Var[x]=(RW)2*M*e(βσ)2+2*βϵ*(E[v2]*e(βσ)2-(E[v])2)]]>E[x]記為x的均值，Var[x]記為x的方差，v話音激活因子，β＝ln10/10，ε信噪比的平均值，σ信噪比方差。
針對一組典型情況比如ε＝7dB，σ＝2.4dB，在三種不同負(fù)載率(M＝21、M＝31、M＝41)下，可得到如圖3所示總接收功率/底噪的互補累積分布函數(shù)(即1-累積分布函數(shù))。
從該圖可以看出，隨用戶數(shù)的增多，也就是隨著負(fù)載率的升高，曲線越平緩。根據(jù)正態(tài)分布的特性，測量的Z值在統(tǒng)計情況下越來越分散。
進(jìn)一步地，由式(3)可得到Z1(dB)-Z2(dB)＝10log(RxPower1)-10log(RxPower2) (6)從上式可見，接收功率用dB表示的差值中消除了底噪的影響。實際中RxPower采用接收信號強度指示RSSI(Receive Signal Strength Indicator)來度量，顯然，從統(tǒng)計意義上講，記錄下來的RSSI值也將服從正態(tài)分布，分布的方差越大反映系統(tǒng)的負(fù)載率越高。
利用上述RSSI的統(tǒng)計特性，可以通過測量多個RSSI的dB值觀察他的統(tǒng)計規(guī)律，以判斷其負(fù)載情況。
圖4是本發(fā)明實現(xiàn)的流程圖。過載控制方法圖所示首先，在410中每隔一定周期測量接收機接收的信號強度RSSI。在420中對接收到的N個RSSI值進(jìn)行大小順序的排列，比如N可取100，取決于系統(tǒng)采樣的速率和過載判斷的時間，顯然N值越大結(jié)果越準(zhǔn)確。在430中找出該有序序列對應(yīng)P％和(1-P％)位置的點(其中P為1到50之間的整數(shù))，比如可取P＝10，這兩個位置對應(yīng)的就是10％和90％，當(dāng)然也可采用其他位置的點。然后在440中算出過程430中得到的兩個RSSI值的差值，記做ΔRSSI，每個ΔRSSI理論上對應(yīng)一個負(fù)載率。在450中，存儲有理論計算ΔRSSI的三級門限值。在460中，將ΔRSSI與450中的三級門限值進(jìn)行比較，將比較結(jié)果送入470。在470中，根據(jù)比較結(jié)果確定系統(tǒng)當(dāng)前的負(fù)載率情況，從而系統(tǒng)將可根據(jù)該負(fù)載率情況進(jìn)行相應(yīng)的呼叫控制，也可用來反映系統(tǒng)的容量。如果ΔRSSI小于一級門限，系統(tǒng)還將允許所有的功率增長要求和鏈路建立；如果ΔRSSI介于一二級門限值之間，系統(tǒng)允許基本信道或低速補充信道的建立；如果ΔRSSI介于二三級門限值之間，系統(tǒng)只允許軟切換請求；如果ΔRSSI大于三級門限值，系統(tǒng)將禁止所有的鏈路建立和功率增長要求。
總之，本過載控制方法采用接收功率的統(tǒng)計特性，消除了判斷結(jié)果的隨機性，結(jié)果將更加準(zhǔn)確，實現(xiàn)方便，不需要測量外界底噪的大小，基本不受底噪波動的影響，可使用較短的周期進(jìn)行過載判斷。同時應(yīng)用該方法可進(jìn)行碼分多址系統(tǒng)反向容量的測試。
權(quán)利要求
1.一種反向功率過載控制的方法，其特征在于包括以下步驟(1)接收機每隔固定時間測量接收到的接收信號強度；(2)在過載控制周期內(nèi)采集步驟(1)中得到的接收信號測量值，并進(jìn)行常規(guī)的升序或降序排列；(3)找出步驟(2)得到的有序序列P％和(1-P％)位置對應(yīng)的兩個測量值(其中P為1到50之間的整數(shù))；(4)計算步驟(3)中得到的兩個測量值的差值絕對值；(5)事先確定三級門限值，將步驟(4)中得到的差值與這些門限值進(jìn)行比較；(6)根據(jù)比較結(jié)果得到系統(tǒng)負(fù)載率的情況，進(jìn)行相應(yīng)的呼叫控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反向功率過載控制的方法，其特征在于所述的步驟(1)中的固定時間依據(jù)接收機的處理能力而定，要保證在一次過載控制周期內(nèi)能采集100個點以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反向功率過載控制的方法，其特征在于所述的步驟(6)中呼叫控制進(jìn)一步包括以下步驟(6.1)如果差值小于一級門限，系統(tǒng)還將允許所有的功率增長要求和鏈路建立；(6.2)如果差值介于一二級門限值之間，系統(tǒng)允許基本信道或低速補充信道的建立；(6.3)如果差值介于二三級門限值之間，系統(tǒng)只允許軟切換請求；(6.4)如果差值大于三級門限值，系統(tǒng)將禁止所有的鏈路建立和功率增長要求。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種碼分多址通訊系統(tǒng)中的反向功率過載控制方法。該方法根據(jù)接收信號強度的統(tǒng)計規(guī)律與給定的門限值比較來進(jìn)行過載判斷，采用接收功率的統(tǒng)計特性，消除了判斷結(jié)果的隨機性，結(jié)果將更加準(zhǔn)確，實現(xiàn)方便，可使用較短的周期進(jìn)行過載判斷。相對現(xiàn)有的方法，采用本發(fā)明所述的方法，更注重實際應(yīng)用的方便性和準(zhǔn)確性，不需要測量外界底噪的大小，過載判斷響應(yīng)周期短，并且可用來進(jìn)行碼分多址系統(tǒng)反向容量的測試。
文檔編號H04W52/14GK1398077SQ01126239
公開日2003年2月19日 申請日期2001年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月14日
發(fā)明者胡留軍, 喬嘉, 戴謙 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司