專利名稱：一種cdma系統(tǒng)中基于實際測量量的上行接納控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碼分多址接入(CDMA)移動通信系統(tǒng)中的一種上行接納控制方法，尤其涉及一種基于實際測量量的上行接納控制方法，本發(fā)明的方法工作原理亦可適用于所有的碼分多址移動通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于CDMA系統(tǒng)是一種自干擾系統(tǒng)，用戶與用戶之間會相互產(chǎn)生干擾。特別是在上行方向，CDMA系統(tǒng)受限于干擾。當(dāng)一個新的用戶接入小區(qū)后，該用戶會對小區(qū)內(nèi)其他的用戶產(chǎn)生新的干擾，使得其他的用戶的干擾增加，載干比下降，這時可以通過功率控制使這些用戶的發(fā)射功率攀升，從而提高載干比。但是，這部分攀升的功率在用戶之間又造成了新的干擾，從而又需要增加發(fā)射功率來對抗新增的干擾，這就是功率攀升。當(dāng)小區(qū)內(nèi)的用戶數(shù)在一定的極限范圍之內(nèi)的時候，是可以通過功率控制達(dá)到一個逐漸收斂穩(wěn)定的狀態(tài)。而一旦超出了這個極限，就會使小區(qū)內(nèi)的用戶功率和用戶的干擾激增。最后會造成每個用戶都用最大的發(fā)射功率發(fā)射，但仍然不能達(dá)到一個可以接收的服務(wù)質(zhì)量。所以接納控制要盡量避免這種狀況的出現(xiàn)。
接納控制的原則是首先，一個新用戶的接入不能以犧牲當(dāng)前小區(qū)內(nèi)其它用戶的Qos(服務(wù)質(zhì)量，Quality of service)為代價，也就是說該用戶的接入必須保證小區(qū)內(nèi)原有的用戶的服務(wù)質(zhì)量不低于一個可以接收的水平。其次，保證的第一個前提的條件下，新用戶本身的Qos也盡量也要達(dá)到一個可接受的水平。
由此可以看出，對于上行方向，CDMA系統(tǒng)中基站接收到的各個用戶的信號功率和各個用戶所受到的干擾是一個動態(tài)的變化過程。目前的基于干擾門限的上行接納控制方案，往往是根據(jù)最惡劣的情況給出一固定的門限值，如果系統(tǒng)的接收干擾總功率超過門限值，則不允許新用戶接入。然而，這種基于干擾門限的上行接納控制方法很難反映系統(tǒng)中用戶功率和干擾的實際動態(tài)變化的過程。
無論是哪種方案其基本的思路都是先假設(shè)新用戶接入，然后再判斷新用戶的接入是否引起系統(tǒng)超過極限狀況。
傳統(tǒng)的接納控制方法中接收干擾功率的門限值反映了系統(tǒng)的一個極限情況，但由于該門限值是固定的，只能反映一個最壞的情況，不能準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)中用戶的信號功率和干擾動態(tài)變化過程。而且目前的基于信干比(SIR)測量的上行接納控制方法中，由于CDMA系統(tǒng)允許混合業(yè)務(wù)接入，每種業(yè)務(wù)都有不同的服務(wù)質(zhì)量的要求，因此往往會涉及到復(fù)雜的矩陣運算或迭代運算，計算時延很大，這樣就更難以保證接納控制的實時性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種CDMA系統(tǒng)中基于實際測量量的上行接納控制方法，為CDMA通信系統(tǒng)設(shè)計一種基于實際測量量的上行接納控制方法，保證新用戶的接入能夠使系統(tǒng)中原有的用戶的保證其載干比要求，同時也使新用戶也能滿足自己的載干比要求，否則，拒絕該用戶接入系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的一種CDMA系統(tǒng)中基于實際測量量的上行接納控制方法，該方法包括以下步驟步驟1)在無新用戶接入時，進(jìn)行周期性接納控制預(yù)處理，在每個周期內(nèi)，分別計算當(dāng)某個用戶使用最大發(fā)射功率且信號質(zhì)量滿足目標(biāo)載干比時，該用戶的干擾增量和將引起的小區(qū)接收帶寬總功率的增量，并輸出接收帶寬總功率的增量最小值和及其對應(yīng)用戶的干擾增量；步驟2)根據(jù)并輸出接收帶寬總功率的增量和干擾增量的最小值確定新用戶發(fā)射功率的上限；步驟3)根據(jù)當(dāng)前小區(qū)接收帶寬總功率和目標(biāo)載干比計算新用戶的發(fā)射功率的下限；步驟4)判斷新用戶的最大發(fā)射功率是否在上限和下限之間，如果是，則上行接納成功，并將所述下限值作為新用戶在該小區(qū)上的初始發(fā)射功率；如果否，則發(fā)送接納失敗的消息。
所述的方法，其中，所述步驟1)中接納控制預(yù)處理過程還包括以下步驟a)獲取每個小區(qū)中所有用戶的目標(biāo)載干比，最大發(fā)射功率參數(shù)；b)獲取每個小區(qū)的周期上報測量結(jié)果每個用戶的信號功率，干擾，上行路徑損耗；c)根據(jù)上述參數(shù)計算如果某個用戶使用最大發(fā)射功率發(fā)射時，該用戶的干擾增量ΔIj=(Pj_max·gjγj-Ij)]]>和對應(yīng)的接收帶寬總功率的增量ΔItotal=(Pj_max·gjγj-Ij)+(Pj_max·gj-Pj),]]>其中，Pj_max為用戶j的最大發(fā)射功率，gj為用戶j的路徑損耗，Ij為用戶j的干擾，Pj為用戶j的信號功率，γj為用戶j的目標(biāo)載干比，j為自然數(shù)；d)選出本小區(qū)內(nèi)接收帶寬總功率的增量ΔItotal值為最小時對應(yīng)的用戶，將該用戶作為當(dāng)前小區(qū)最接近極限狀況的用戶，輸出該用戶對應(yīng)的接收帶寬總功率的增量ΔItotal值和用戶的干擾增量ΔIj值。
所述的方法，其中，所述方法還包括在第n+1個新用戶接入時，進(jìn)行判斷如下，該新用戶發(fā)射功率的上限PT_n+1_max由下式?jīng)Q定PT_n+1_max=min{(Itotal+ΔItotal_min1/γn+1+1)/gn+1,(Pj_max·gjγj-Ij)/gn+1};]]>
若該用戶n+1接入小區(qū)后至少要使其載干比滿足γn+1，即該新用戶發(fā)射功率的下限PT_n+1_min由下式?jīng)Q定PT_n+1_min＝γn+1·Itotal/gn+1；當(dāng)用戶n+1的最大發(fā)射功率Pn+1_max滿足以下關(guān)系式PT_n+1_min≤Pn+1_max·α≤PT_n+1_max則認(rèn)為該用戶是不會引起該小區(qū)過載，可以安全接入，否則拒絕接納該用戶；其中α為發(fā)射功率冗余因子，Itotal為用戶n+1接入當(dāng)前小區(qū)的接收干擾總功率，γn+1為用戶n+1的目標(biāo)載干比，gn+1為用戶n+1的上行鏈路路徑損耗因子，n為自然數(shù)。
本發(fā)明所提供的一種CDMA系統(tǒng)中基于實際測量量的上行接納控制方法，不僅考慮了新用戶接入的瞬間對系統(tǒng)中原有用戶的Qos的影響因素，而且還考慮了新用戶在接入后，系統(tǒng)中功率控制作用對Qos的影響，與傳統(tǒng)的基于干擾門限的上行接納控制方法相比，本發(fā)明方法確定的極限狀況隨著系統(tǒng)中已有用戶的業(yè)務(wù)類型不同而不同，反映了一種實際的負(fù)載情況，保證了通過本方法判決而允許接入的用戶不管是在剛剛接入的瞬間，還是在接入之后一段時間內(nèi)在功率控制的作用下都不會造成系統(tǒng)中Qos最差的用戶(最接近極限狀況的用戶)達(dá)到或超過其極限狀況，從而有效地防止系統(tǒng)過載。而與一般的基于信干比SIR測量的方案相比，本發(fā)明方法不需要進(jìn)行比較復(fù)雜的矩陣或者迭代運算，減少了運算量；而且本發(fā)明方法在無用戶接入的空閑時間進(jìn)行周期性的接納控制預(yù)處理，在這一處理過程中完成相對復(fù)雜的計算和排序過程，而當(dāng)有用戶接入時，接納判決直接使用接納預(yù)處理的結(jié)果，保證了接納控制的實時性。


圖1是本發(fā)明的整個接納控制方法的框架圖；
圖2是本發(fā)明方法的預(yù)處理模塊的具體實施流程圖；圖3是本發(fā)明的CDMA系統(tǒng)中基于實際測量量的上行接納控制方法的實施流程圖。
具體實施例方式
以下將對本發(fā)明的較佳實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
本發(fā)明的一種CDMA系統(tǒng)中基于實際測量量的上行接納控制方法，假設(shè)新用戶的接入小區(qū)后在功率控制的作用下發(fā)射功率達(dá)到收斂，此時恰好會造成小區(qū)內(nèi)原有用戶中最接近極限狀況的用戶達(dá)到臨界狀況，根據(jù)這種臨界情況來計算出新用戶的發(fā)射功率的上限和下限值；并判斷新用戶的最大發(fā)射功率是否滿足功率判別式，從而決定是否允許該新用戶的接入。
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)技術(shù)問題，現(xiàn)在以WCDMA系統(tǒng)中為例，本發(fā)明方法如圖1所示的包括以下步驟步驟1)在無新用戶請求接入時，進(jìn)行周期性接納控制預(yù)處理過程a)獲取每個小區(qū)中所有用戶的目標(biāo)載干比，最大發(fā)射功率參數(shù)；b)獲取每個小區(qū)的周期上報測量結(jié)果每個用戶的信號功率，干擾，上行路徑損耗；c)根據(jù)上述參數(shù)計算如果每個用戶使用最大發(fā)射功率發(fā)射時，該用戶的干擾增量ΔIj=(Pj_max·gjγj-Ij)]]>和對應(yīng)的接收帶寬總功率的增量ΔItotal=(Pj_max·gjγj-Ij)+(Pj_max·gj-Pj),]]>其中，Pj_max為用戶j的最大發(fā)射功率，gj為用戶j的路徑損耗，Ij為用戶j的干擾，Pj為用戶j的信號功率，j是為計數(shù)的自然數(shù)；d)選出小區(qū)內(nèi)ΔItotal值為最小時對應(yīng)的用戶，將該用戶作為當(dāng)前小區(qū)最接近極限狀況的用戶，輸出該用戶對應(yīng)的ΔItotal值和ΔIj值。
步驟2)根據(jù)接納控制預(yù)處理的結(jié)果確定新用戶發(fā)射功率的上限。
步驟3)計算新用戶的發(fā)射功率的下限。
步驟4)判斷該用戶的最大發(fā)射功率是否在上限和下限之間；如果是，則上行接納成功，并將下限值作為新用戶在該小區(qū)上的初始發(fā)射功率；如果否，則發(fā)送接納失敗的消息。
本發(fā)明所述的接納控制從某種程度上可以說就是要準(zhǔn)確的確定CDMA通信系統(tǒng)的極限點在哪里。從接納控制的原則可知，CDMA系統(tǒng)中的一個小區(qū)上，如果新用戶的接入會造成該小區(qū)內(nèi)的某一個用戶的發(fā)射功率達(dá)到最大，而且其實際的SIR值剛好等于目標(biāo)SIR值，那么當(dāng)該小區(qū)的干擾再增加的時候，該用戶的SIR就會低于這個目標(biāo)值，而此時無法通過功率控制來提升他的發(fā)射功率進(jìn)而提高服務(wù)質(zhì)量Qos(因為該用戶的發(fā)射功率已經(jīng)達(dá)到上限，無法升高)。此種情況就是這個小區(qū)的極限點。由此可以看出，一個小區(qū)內(nèi)的極限狀況是隨當(dāng)前小區(qū)的已經(jīng)接入的業(yè)務(wù)狀況不同而不同的，并非采取一個固定的值，這是與門限接入法不同之處。
當(dāng)確定了用戶的極限狀況后，接下來定義什么是最接近極限狀況的用戶，也即是最容易滿足極限條件的用戶。
假設(shè)小區(qū)內(nèi)已經(jīng)有了n個用戶，當(dāng)?shù)趎+1個用戶接入時，小區(qū)的接收帶寬總功率的增量可由以下等式表示ΔItotal=Σk=1nΔPk+·Pn+1---(1)]]>其中，ΔPk(k＝1，2......，n)為該小區(qū)內(nèi)原有用戶的功率攀升量，Pn+1為用戶n+1接入后，在功率控制的作用下功率的最終收斂值(假設(shè)小區(qū)間干擾不變)。
當(dāng)用戶n+1接入后，小區(qū)內(nèi)的用戶j的干擾增量可由以下公式表示ΔIj=Σk=1nΔPk+·Pn+1]]>(其中，k≠j) (2)
由此可知，用戶n+1接入后，小區(qū)內(nèi)的接收帶寬總功率的增量又可以表示為ΔItotal＝ΔPj+·ΔIj(3)根據(jù)接納控制的原則可知，如果用戶n+1接入小區(qū)后其載干比也要達(dá)到其目標(biāo)值γn+1Pn+1=Itotal+ΔItotal1/γn+1+1---(4)]]>其中，Itotal時當(dāng)前小區(qū)的接收帶寬總功率，由等式(4)可見當(dāng)ΔItotal為最小時，Pn+1為最小。
小區(qū)內(nèi)用戶的極限狀況表達(dá)式定義為Pj+ΔPjIj+ΔIj=Pj_max·gjIj+ΔIj=γj---(5)]]>其中，Pj表示基站接收到用戶j的信號功率，Ij為用戶j受到的干擾功率，Pj_max為用戶j的最大發(fā)射功率，gj為用戶j的上行鏈路路徑損耗因子，γj為用戶j的目標(biāo)載干比。
當(dāng)用戶n+1接入小區(qū)后，如果用戶j滿足極限狀況，根據(jù)等式(5)和等式(3)可以得出小區(qū)上的接收帶寬總功率的增量為ΔItotal=(Pj_max·gjγj-Ij)+(Pj_max·gj-Pj)---(6)]]>當(dāng)上行小區(qū)上每個用戶滿足等式(5)所述的極限狀況時，都對應(yīng)一個接收帶寬總功率的增量ΔItotal假設(shè)有用戶j滿足極限狀況，會使得ΔItotal最小，由等式(4)可知當(dāng)ΔItotal最小時，Pn+1也最小。由逆向思維可知，當(dāng)用戶n+1信號功率Pn+1為最小時，會使得用戶j達(dá)到其極限狀況。
因此，用戶j就是本發(fā)明方法所定義的最接近極限狀況的用戶，則新用戶發(fā)射功率的上限表達(dá)式
PT_n+1<(Itotal+ΔItotal_min1/γn+1+1)/gn+1---(7)]]>由等式(2)可知，新用戶的發(fā)射功率上限的又一表達(dá)式為PT_n+1<ΔIj/gn+1=(Pj_max·gjγj-Ij)/gn+1---(8)]]>因此新用戶發(fā)射功率的上限由下式?jīng)Q定PT_n+1_max=min{(Itotal+ΔItotal_min1/γn+1+1)/gn+1,(Pj_max·gjγj-Ij)/gn+1}---(9)]]>其中，Itotal為用戶n+1接入前當(dāng)前小區(qū)的接收干擾總功率，用戶n+1接入后受到的干擾至少不會低于Itotal，因此本發(fā)明方法將Itotal作為用戶n+1干擾的最小值。若用戶n+1接入小區(qū)后至少要使其載干比滿足γn+1，即有以下表達(dá)式PT_n+1_min＝γn+1·Itotal/gn+1(10)當(dāng)用戶n+1的最大發(fā)射功率滿足以下關(guān)系式PT_n+1_min≤Pn+1_max·α≤PT_n+1_max(11)則認(rèn)為該用戶是不會引起該小區(qū)過載，可以安全接入，否則拒絕接納該用戶，其中α為發(fā)射功率冗余因子。
且令該新用戶的在該小區(qū)的初始發(fā)射功率為Pn+1_min_Initial＝γn+1·Itotal/gn+1(12)如圖2所示的接納控制預(yù)處理的具體實施步驟如下步驟200獲取小區(qū)內(nèi)所有用戶的目標(biāo)載干比，最大發(fā)射功率的參數(shù)。
步驟201獲取小區(qū)內(nèi)的周期性測量結(jié)果每個用戶的信號功率，干擾，上行路徑損耗。
步驟202通過公式(6)計算每個用戶對應(yīng)的接收帶寬總功率的增量ΔItotal值和用戶的干擾增量ΔIj值。
步驟203找出小區(qū)內(nèi)所有用戶中使得的ΔItotal值最小的用戶，將該用戶作為最接近極限狀況的用戶，輸出該用戶對應(yīng)的ΔItotal值和ΔIj值。
如圖3所示的本發(fā)明方法中的上行接納控制方法的具體實施步驟如下步驟300獲取新用戶的最大發(fā)射功率，目標(biāo)載干比，上行路徑損耗等參數(shù)。
步驟301獲取當(dāng)前小區(qū)的測量量接收帶寬總功率Itotal。
步驟302利用公式(9)計算新用戶最大發(fā)射功率的上限。
步驟303利用公式(10)計算新用戶最大發(fā)射功率的下限。
步驟304判斷新用戶的最大發(fā)射功率是否滿足功率判決式(11)，如果是，則上行接納成功，轉(zhuǎn)到步驟305；如果否，則接納判決失敗。
步驟305利用公式(12)確定新用戶的初始發(fā)射功率。
本發(fā)明的一種基于實際測量量的上行接納控制方法不僅適合于CDMAFDD系統(tǒng)，而且適合于CDMA TDD系統(tǒng)。對于在CDMA TDD系統(tǒng)中應(yīng)用本方法時，只需基于時隙進(jìn)行接納判決。
應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述描述過于具體，不能因此而理解為對本發(fā)明專利請求保護(hù)范圍的限制，專利保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種CDMA系統(tǒng)中基于實際測量量的上行接納控制方法，該方法包括以下步驟步驟1)在無新用戶接入時，進(jìn)行周期性接納控制預(yù)處理，在每個周期內(nèi)，分別計算當(dāng)某個用戶使用最大發(fā)射功率且信號質(zhì)量滿足目標(biāo)載干比時，該用戶的干擾增量和將引起的小區(qū)接收帶寬總功率的增量，并輸出接收帶寬總功率的增量最小值和及其對應(yīng)用戶的干擾增量；步驟2)根據(jù)并輸出接收帶寬總功率的增量和干擾增量的最小值確定新用戶發(fā)射功率的上限；步驟3)根據(jù)當(dāng)前小區(qū)接收帶寬總功率和目標(biāo)載干比計算新用戶的發(fā)射功率的下限；步驟4)判斷新用戶的最大發(fā)射功率是否在上限和下限之間，如果是，則上行接納成功，并將所述下限值作為新用戶在該小區(qū)上的初始發(fā)射功率；如果否，則發(fā)送接納失敗的消息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中接納控制預(yù)處理過程還包括以下步驟a)獲取每個小區(qū)中所有用戶的目標(biāo)載干比，最大發(fā)射功率參數(shù)；b)獲取每個小區(qū)的周期上報測量結(jié)果每個用戶的信號功率，干擾，上行路徑損耗；c)根據(jù)上述參數(shù)計算如果某個用戶使用最大發(fā)射功率發(fā)射時，該用戶的干擾增量ΔIj=(Pj_max·gjγj-Ij)]]>和對應(yīng)的接收帶寬總功率的增量ΔItotal=(Pj_max·gjγj-Ij)+(Pj_max·gj-Pj),]]>其中，Pj_max為用戶j的最大發(fā)射功率，gj為用戶j的路徑損耗，Ij為用戶j的干擾，Pj為用戶j的信號功率，γj為用戶j的目標(biāo)載干比，j為自然數(shù)；d)選出本小區(qū)內(nèi)接受帶寬總功率的增量ΔItotal值為最小時對應(yīng)的用戶，將該用戶作為當(dāng)前小區(qū)最接近極限狀況的用戶，輸出該用戶對應(yīng)的接收帶寬總功率的增量ΔItotal值和用戶的干擾增量ΔIj值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在第n+1個新用戶接入時，進(jìn)行判斷如下，該新用戶發(fā)射功率的上限PT_n+1_max由下式?jīng)Q定PT_n+1_max=min{(Itotal+ΔItotal_min1/γn+1+1)/gn+1,(Pj_max·gjγj-Ij)/gn+1};]]>若該用戶n+1接入小區(qū)后至少要使其載干比滿足γn+1，即該新用戶發(fā)射功率的下限PT_n+1_min由下式?jīng)Q定PT_n+1_min＝γn+1·Itotal/gn+1；當(dāng)用戶n+1的最大發(fā)射功率Pn+1_max滿足以下關(guān)系式PT_n+1_min≤Pn+1+1_max·α≤PT_n+1_max則認(rèn)為該用戶是不會引起該小區(qū)過載，可以安全接入，否則拒絕接納該用戶；其中α為發(fā)射功率冗余因子，Itotal為用戶n+1接入當(dāng)前小區(qū)的接收干擾總功率，γn+1為用戶n+1的目標(biāo)載干比，gn+1為用戶n+1的上行鏈路路徑損耗因子，n為自然數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明的一種寬帶CDMA中基于實際測量量的上行接納控制方法，涉及碼分多址接入(CDMA)移動通信系統(tǒng)中的一種上行接納控制方法，該方法包括以下步驟在無新用戶接入時，進(jìn)行周期性接納控制預(yù)處理；根據(jù)接納控制預(yù)處理的結(jié)果確定新用戶發(fā)射功率的上限；計算新用戶的發(fā)射功率的下限；判斷新用戶的最大發(fā)射功率是否在上限和下限之間，如果是，則上行接納成功，并將所述下限值作為新用戶在該小區(qū)上的初始發(fā)射功率；如果否，則發(fā)送接納失敗的消息。本發(fā)明方法不僅考慮了新用戶接入的瞬間對系統(tǒng)中原有用戶的Qos的影響因素，而且還考慮了新用戶在接入后，系統(tǒng)中功率控制作用對Qos的影響，保證了接納控制的實時性。
文檔編號H04Q7/38GK1761169SQ20041005184
公開日2006年4月19日 申請日期2004年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月15日
發(fā)明者周捷, 范偉飛, 陳晶 申請人:中興通訊股份有限公司