專利名稱：移動通信系統(tǒng)中下行負載估計方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信技術，特別涉及寬帶碼分多址系統(tǒng)中利用鄰區(qū)信息對下行負載進行估計的方法。
背景技術：
隨著社會進步及移動通信用戶數(shù)量的急劇增長，頻率資源日益緊張，要求移動通信系統(tǒng)能提供更大的系統(tǒng)容量，更高的通信質量，并能提供高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務，以滿足人們對多媒體通信的要求并適應通信個人化的發(fā)展方向。
第三代移動通信系統(tǒng)是能夠滿足國際電信聯(lián)盟(InternationalTelecommunication Union，簡稱“ITU”)提出的國際移動通信(InternationalMobile Telecommunication 2000，簡稱“IMT-2000”)/未來公眾陸地移動電話系統(tǒng)(Future Public Land Mobile Telephone Systems，簡稱“FPLMTS”)標準的新一代移動通信系統(tǒng)，要求具有很好的網(wǎng)絡兼容性，能夠實現(xiàn)全球范圍內多個不同系統(tǒng)間的漫游，不僅要為移動用戶提供話音及低速率數(shù)據(jù)業(yè)務，而且要提供廣泛的多媒體業(yè)務。
第三代移動通信系統(tǒng)的主要候選方案是北美的碼分多址(Code DivisionMultiple Access，簡稱“CDMA”)2000系統(tǒng)、歐洲的寬帶碼分多址(WidebandCode Division Multiple Access，簡稱“WCDMA”)系統(tǒng)和中國的時分同步碼分多址(Time Division Synchronous Code Division Multiple Access，簡稱“TD-SCDMA”)系統(tǒng)，都是建立在碼分多址(CDMA)技術基礎上，CDMA已被廣泛接收為第三代移動通信系統(tǒng)的重要技術。
CDMA移動通信系統(tǒng)具有高容量、高頻譜效率、高服務質量、低成本、高保密性、易于無縫切換和宏分集等優(yōu)點。同時也存在缺點，CDMA系統(tǒng)是一個干擾受限系統(tǒng)而非資源受限系統(tǒng)，其容量受到用戶間多址干擾(MultipleAccess Interference，簡稱“MAI”)的限制。在實際的CDMA通信系統(tǒng)中，由于不同用戶信號之間的相關性而造成的多址干擾，隨著用戶數(shù)的增加或信號功率的增大，嚴重影響了CDMA通信系統(tǒng)通信質量，直接限制了CDMA系統(tǒng)容量、覆蓋范圍和性能的提高。
在CDMA無線網(wǎng)絡中功率是共用資源，CDMA系統(tǒng)的容量是一種軟容量，是一個自干擾系統(tǒng)，每個用戶都對其他用戶構成干擾，每個小區(qū)都對其它小區(qū)構成干擾，鏈路性能和系統(tǒng)容量取決于干擾功率的控制結果。因此，干擾分析、功率配置和軟切換規(guī)劃等工作顯得尤為重要。但是由于各種因素相互制約，往往牽一發(fā)而動全身。
目前WCDMA系統(tǒng)中的呼叫準入控制(Call Admission Control，簡稱“CAC”)和負載控制(Load Control，簡稱“LC”)技術是關鍵的無線資源管理(Radio Resources Management，簡稱“RRM”)方法，由RRM核心控制器無線網(wǎng)絡控制器(Radio Network Controller，簡稱“RNC”)執(zhí)行。
由于CDMA系統(tǒng)中每個新接入的呼叫都會增加正在進行的呼叫的干擾電平和對相鄰小區(qū)的干擾電平，影響業(yè)務質量。因此，在WCDMA系統(tǒng)中采用了呼叫準入控制方法進行呼叫接入的控制，以避免一個新接入的呼叫可能導致正在進行的所有呼叫的業(yè)務質量下降，甚至于造成一個或多個呼叫掉話的情況發(fā)生。在呼叫準入控制過程中，RNC判斷小區(qū)中是否有足夠空余的無線資源，使得接入一個需要一定的信干比(Signal-To-Interference Ratio，簡稱“SIR”)和碼速的新用戶或者切換用戶，系統(tǒng)的負載不會超過某個預先規(guī)定的門限。對于呼叫中的用戶增加新業(yè)務或者增加用戶的業(yè)務速率的情況，也會進行準入呼叫控制。關于WCDMA系統(tǒng)的呼叫準入控制方法，詳細請參見第三代合作伙伴項目(3rd Generation Partnership Project，簡稱“3GPP”)協(xié)議TS25.215和TS25.922。
考慮到移動通信中的不確定因素，比如鄰區(qū)對本小區(qū)的干擾變化、環(huán)境對無線信道的影響等，RNC還可以采用負載控制進行更加可靠的無線資源管理。與呼叫準入控制不同的是，負載控制是一個連續(xù)的過程，而呼叫準入控制是事件驅動的過程。負載控制確保系統(tǒng)的負載維持在某一個預先規(guī)定的水平以下。它需要對系統(tǒng)負載進行連續(xù)的監(jiān)視。比如，負載控制對系統(tǒng)負載進行連續(xù)的測量，當系統(tǒng)負載超載時，則要求采取一定的措施以降低系統(tǒng)的負載，使得系統(tǒng)不至于崩潰，比如降低某些用戶的速率，延遲發(fā)射那些對時延不敏感的業(yè)務的數(shù)據(jù)，或者直接讓低優(yōu)先級別的用戶掉話。
呼叫準入控制和負載控制都需要對系統(tǒng)負載進行測量或者估計，以確定當前系統(tǒng)的負載是否超過某個規(guī)定的門限而判斷是否接入用戶，或者確定系統(tǒng)負載是否超載而判斷是否啟動負載控制。在CDMA系統(tǒng)中，由于上下行的負載是非對稱的，因此對系統(tǒng)負載的測量和估計也是上下行分開的?？梢娚舷滦胸撦d估計的精確度直接影響了呼叫準入控制和負載控制的性能，對RRM甚至整個CDMA系統(tǒng)性能都有非常大的影響。
文獻(H.Holma and A.Toskala，“WCDMA for UMTS，”John Wiley & SonsInc.，2000)中給出了兩種下行負載估計方法。
第一種方法是基于基站下行總發(fā)射功率的方法，通過下行總發(fā)射功率和下行最大發(fā)射功率的百分比來確定下行的負載，從而計算下行負載因子。其計算公式如下ηDL=PtotalPmax---(1)]]>其中，ηDL為下行負載因子，Ptotal為下行總發(fā)射功率，Pmax為下行最大發(fā)射功率。
該方法通過在基站處測量下行總發(fā)射功率值，來近似的反映小區(qū)下行負載。而在實際應用中，由于不同的小區(qū)的覆蓋范圍和無線環(huán)境等差異，導致不同小區(qū)的極限容量有較大的差異。這使得測量得到小區(qū)基站的下行總發(fā)射功率不能精確反映小區(qū)系統(tǒng)干擾的大小，由此得到的下行負載并不能很好地指示系統(tǒng)是否接近極限容量。而事實上，當系統(tǒng)接近極限容量時，會發(fā)生劇烈震蕩，性能變得很不穩(wěn)定，容易導致大量用戶掉話，不能達到負載控制的效果。
為了說明該方法的弊端，圖1給出了對不同小區(qū)的下行總發(fā)射功率和下行負載因子關系的實驗仿真結果。采用小區(qū)半徑不同的四個小區(qū)進行仿真，對應不同的小區(qū)半徑有不同的最大路徑損耗(Max path loss)，分別為130dB、140dB、145dB和150dB?？梢?，對于不同的小區(qū)，下行總發(fā)射功率與下行負載因子的關系差別很大。比如，假設基站的最大發(fā)射功率是20W，則對于最大路徑損耗為150dB的小區(qū)來說，當負載為45％左右時，基站發(fā)射功率就已經(jīng)達到20W，而對于最大路徑損耗為135dB的小區(qū)，即使小區(qū)負載為90％，最大發(fā)射功率還沒有達到10W?？梢钥闯觯瑯拥南滦锌偘l(fā)射功率下，小區(qū)半徑比較小的小區(qū)系統(tǒng)的空中接口干擾比小區(qū)半徑比較大的小區(qū)系統(tǒng)的空中接口干擾大。這表明下行總發(fā)射功率不能精確反映系統(tǒng)干擾信息，還與小區(qū)半徑等因素密切相關。因此用第一種方法估計得到的下行負載不能滿足精確無線資源管理的需求。
第二種方法是先假定其他小區(qū)基站與本小區(qū)基站對用戶干擾的比值(F因子)恒定，然后通過對單個用戶負載因子的累加得到本小區(qū)用戶帶來的負載因子，再根據(jù)F因子計入其他小區(qū)帶來的負載因子，最后得到系統(tǒng)的負載因子，該方法稱為F因子方法。
下面進一步說明F因子方法的理論基礎和實現(xiàn)步驟?？紤]CDMA系統(tǒng)的下功率控制使得每個用戶的接收功率在其移動終端處收斂到一定的目標信干比，則對于小區(qū)m中的第k個用戶有 其中(Eb/No)k是第k個用戶業(yè)務的目標信干比。另外，用戶處理增益可以由碼片速率和業(yè)務速率計算得到，用戶接收電平則由基站對該用戶的下行發(fā)射功率和相應無線鏈路的路徑損耗計算得到，總的接收干擾則可以由本小區(qū)干擾和其他小區(qū)干擾兩部分組成，因此式(2)可以進一步寫為，(EbNo)k=WRk·pk/Lk,m(1-α)Iik+Iok+N---(3)]]>這里，W為碼片速率，Rk是第k個用戶的業(yè)務速率，W/Rk即為用戶處理增益；pk是第k個用戶對應的下行發(fā)射功率，Lk，m是第k個用戶和本小區(qū)(小區(qū)m)的基站天線之間的路徑損耗，pk/Lk，m即為用戶接收電平；Iik為第k個用戶的本小區(qū)干擾，Iok為其它小區(qū)干擾，N是手機處的底躁，α是小區(qū)平均正交化因子，將這三部分累加即可得到總的接收干擾。
令F為其它小區(qū)對本小區(qū)的干擾比值，即F＝Iok/Iik，又設Pm為小區(qū)m的基站的總發(fā)射功率，則小區(qū)干擾為Iik＝Pm/Lk，m，于是式(3)進一步寫為，(EbNo)k=WRk·pk/Lk,m(1-α+F)Iik+N=WRk·pk/Lk,m(1-α+F)·Pm/Lk,m+N---(4)]]>根據(jù)式(4)可以寫出pk的表達式如下，pk=γkJk·[(1-α+F)·Pm+N·Lk,m]]]>其中γk＝(Eb/No)k，Jk＝W/Rk。于是，可以由小區(qū)m中所有用戶對應下行發(fā)射功率表示的小區(qū)m基站的總發(fā)射功率如下，Pm=Σk∈K(m)vk·pk=Σk∈K(m)vk·γkJk·[(1-α+F)·Pm+N·Lk,m]---(5)]]>其中，vk是用戶激活因子，K(m)表示所有接入小區(qū)m的用戶組成的集合。整理上式可求得小區(qū)m基站的總發(fā)射功率為，Pm=Σk∈K(m)vk·γkJk·Lk,m·N1-Σk∈K(m)vk·γkJk·(1-α+F)---(6)]]>小區(qū)下行負載因子ηDL由式Pm=PN1-ηDL]]>定義為ηDL=1-PNPm,]]>其中PN是假定正交化因子為α＝1，且沒有其它小區(qū)干擾時，小區(qū)m的下行總發(fā)射功率，即PN=Σk∈K(m)vk·γkJk·Lk,m·N---(7)]]>由式(6)(7)，小區(qū)下行負載因子可表示為，ηDL=Σk=1Kvk·γkJk·[(1-α)+F]---(8)]]>F因子是統(tǒng)計平均的其它小區(qū)對本小區(qū)干擾比值，它可以通過仿真確定，一般是在假定用戶在所有小區(qū)均勻分布從而每個小區(qū)的下行干擾大致一樣的情況下估算得到的。而事實上，F(xiàn)值和具體的無線信道環(huán)境、小區(qū)布局、以及其它小區(qū)和本小區(qū)負載的動態(tài)變化相關，但是目前的負載估計方法中，都使用一個統(tǒng)計平均的干擾比值進行估算，這就不可避免的帶來由于不同小區(qū)之間負載情況動態(tài)變化所產(chǎn)生的誤差。
可見，F(xiàn)因子方法是根據(jù)業(yè)務的特性和其它小區(qū)對本小區(qū)的干擾效應的統(tǒng)計平均值來計算負載因子。但實際系統(tǒng)中，由于其它小區(qū)對本小區(qū)的干擾比值并不是恒定的，首先對于不同小區(qū)是不一樣的，在本小區(qū)負載低而周圍小區(qū)負載高的情況下，其它小區(qū)對本小區(qū)干擾比值高，反之，其它小區(qū)對本小區(qū)干擾比值低；其次對于同一小區(qū)在不同時刻下也是動態(tài)變化的，各個小區(qū)的用戶數(shù)量和負載都是動態(tài)變化的，因此其它小區(qū)對本小區(qū)干擾比值也不可避免的要發(fā)生變化?？梢姡現(xiàn)因子法不能考慮其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比值的動態(tài)效應，在實際應用中，必然造成較大的下行負載估計誤差。
在實際應用中，上述方案存在以下問題基于下行總發(fā)射功率的方法估計精度低，不能很好地反映系統(tǒng)容量極限水平；F因子方法估計精確度受到實際應用中其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比值的動態(tài)變化的影響，因此所得到的下行負載的估計誤差都很大，不能很好地滿足實際應用的要求。
造成這種情況的主要原因在于，基于下行總發(fā)射功率的方法直接用下行總發(fā)射功率表示系統(tǒng)干擾信息，而實際應用中不同小區(qū)的差別很大，下行總發(fā)射功率無法指示系統(tǒng)干擾水平；F因子方法采用恒定的其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比的統(tǒng)計平均值進行估計，這與動態(tài)變化的其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比的實際值相比存在誤差。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種移動通信系統(tǒng)中下行負載估計方法，使得下行負載估計能很好地計入其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比的實際值動態(tài)變化的效應，精確反映不同小區(qū)下行負載之間的差異，從而減小下行負載估計誤差。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種移動通信系統(tǒng)中下行負載估計方法，包含以下步驟，
A設定或調整本小區(qū)的靜態(tài)參數(shù)因子；B根據(jù)本小區(qū)的下行總發(fā)射功率和其他小區(qū)的下行總發(fā)射功率的相對測量值，以及本小區(qū)的所述靜態(tài)參數(shù)因子，計算其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比；C根據(jù)所述其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比，計算本小區(qū)的下行負載因子；其中，所述靜態(tài)參數(shù)因子用于指示所述其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比中隨著無線資源分配變化靜態(tài)不變的部分，所述本小區(qū)的下行總發(fā)射功率和其他小區(qū)的下行總發(fā)射功率的相對測量值用于指示所述其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比中隨著無線資源分配變化而動態(tài)變化的部分。
其中，所述下行負載估計方法應用于寬帶碼分多址移動通信系統(tǒng)中的基站的準入控制或負載控制中。
所述步驟A包含以下子步驟，根據(jù)小區(qū)系統(tǒng)的實際情況，對所述靜態(tài)參數(shù)因子進行實驗仿真計算；根據(jù)所述實驗仿真計算的統(tǒng)計結果，設定或調整所述靜態(tài)參數(shù)因子。
所述步驟A中所述本小區(qū)的靜態(tài)參數(shù)因子通過對本小區(qū)所有用戶的所述靜態(tài)參數(shù)因子的統(tǒng)計平均得到，其中本小區(qū)的第k個用戶的所述靜態(tài)參數(shù)因子由下式計算得到，Ck,m=Σn∈M,n≠mPnPm·Lk,mLk,nΣn∈M,n≠mPnPm]]>其中，Ck，m為所述本小區(qū)的第k個用戶的所述靜態(tài)參數(shù)因子，Pn為所述其他小區(qū)的所述下行總發(fā)射功率，Pm分別為本小區(qū)的所述下行總發(fā)射功率，Lk，n為所述其他小區(qū)的基站到所述本小區(qū)的第k個用戶的無線鏈路路徑損耗，Lk，m為本小區(qū)的基站到所述本小區(qū)的第k個用戶的無線鏈路路徑損耗，M為本小區(qū)和所有所述其他小區(qū)組成的集合， 表示對所有所述其他小區(qū)求和。
步驟B包含以下子步驟，B1測量得到所述本小區(qū)的下行總發(fā)射功率的絕對測量值和所述其他小區(qū)的下行總發(fā)射功率的絕對測量值；B2由所述本小區(qū)的下行總發(fā)射功率的絕對測量值和所有所述其他小區(qū)的下行總發(fā)射功率的絕對測量值之和的比值得到所述本小區(qū)的下行總發(fā)射功率和其他小區(qū)的下行總發(fā)射功率的相對測量值；B3由所述本小區(qū)的下行總發(fā)射功率和其他小區(qū)的下行總發(fā)射功率的相對測量值乘以所述本小區(qū)的靜態(tài)參數(shù)因子得到所述其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比。
所述步驟B1包含以下子步驟，本小區(qū)實時測量所述本小區(qū)的下行總發(fā)射功率的絕對測量值；本小區(qū)將所述本小區(qū)的下行總發(fā)射功率的絕對測量值廣播給所有所述其他小區(qū)；本小區(qū)接收所有所述其他小區(qū)的下行總發(fā)射功率的絕對測量值。
所述步驟B中所述其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比根據(jù)下式計算得到，F(xiàn)=C·Σn∈M,n≠mPnPm]]>其中，F(xiàn)為所述本小區(qū)的其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比，C為所述本小區(qū)的靜態(tài)參數(shù)因子，Pn為所述其他小區(qū)的所述下行總發(fā)射功率，Pm分別為本小區(qū)的所述下行總發(fā)射功率，M為本小區(qū)和所有所述其他小區(qū)組成的集合， 表示對所有所述其他小區(qū)求和。
所述步驟C中所述本小區(qū)下行負載因子根據(jù)下式計算得到，ηDL,m=(1-α)·Σk∈K(m)vk·γkJk+Fm·Σk∈K(m)vk·γkJk]]>其中，ηDL，m為所述本小區(qū)的下行負載因子，α為本小區(qū)的平均正交化因子，vk為本小區(qū)第k個用戶的激活因子，γk為本小區(qū)第k個用戶業(yè)務的目標信干比，Jk為本小區(qū)第k個用戶的用戶處理增益，K(m)表示本小區(qū)的所有用戶組成的集合，F(xiàn)為所述本小區(qū)的其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比， 表示對本小區(qū)的所有用戶求和。
所述其他小區(qū)只包含考慮范圍內的鄰近小區(qū)。
通過比較可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的技術方案與現(xiàn)有技術的區(qū)別在于，將其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比分為靜態(tài)部分和動態(tài)部分，其中靜態(tài)部分由實驗仿真統(tǒng)計平均得到，動態(tài)部分由其他小區(qū)和本小區(qū)的總發(fā)射功率的相對測量值確定，再根據(jù)其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比和本小區(qū)自身干擾的下行負載因子，計算得到本小區(qū)下行負載因子。
這種技術方案上的區(qū)別，帶來了較為明顯的有益效果，即由于考慮了其他小區(qū)對本小區(qū)的干擾比的靜態(tài)部分和動態(tài)部分綜合效應，很好地考慮的實際動態(tài)變化效應，大大提高了下行負載因子估計精確度，同時動態(tài)部分由其他小區(qū)和本小區(qū)的總發(fā)射功率的相對測量值確定，因此有效地避免了絕對測量值帶來的靜態(tài)偏移誤差，進一步提高了下行負載因子的估計精確度。


圖1為不同小區(qū)的下行總發(fā)射功率和下行負載因子關系的實驗仿真結果示意圖；
圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的相鄰小區(qū)對本小區(qū)產(chǎn)生干擾的物理機制示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的下行負載估計方法流程圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細描述。
本發(fā)明根據(jù)相鄰其他小區(qū)的總發(fā)射功率測量值和本小區(qū)的總發(fā)射功率測量值的相對大小信息，來動態(tài)確定其他小區(qū)對本小區(qū)的干擾比，從而考慮了實際應用中的動態(tài)變化效應，而且所采用的相對測量值信息能有效的避免絕對測量值中靜態(tài)偏移所帶來的影響，因此所估計得到的下行負載精度得到了很大的提高。這里定義C因子為所述根據(jù)相對測量值信息所動態(tài)確定的其他小區(qū)對本小區(qū)的干擾比，而所采用的下行負載估計方法稱為C因子方法。
C因子方法利用相鄰其他小區(qū)的總發(fā)射功率測量值，計算其它小區(qū)對本小區(qū)負載因子的影響，使得對不同小區(qū)負載不一樣和同一小區(qū)負載實時變化的情況，均能夠正確地反應動態(tài)變化的其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比的實際值。
本發(fā)明所采用的表示其他小區(qū)對本小區(qū)干擾效應的C因子是經(jīng)過嚴格的理論推導得到的，并在實際應用中得到很好地驗證，取得了實際效果。下面詳細給出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的C因子的推導過程。
如前所述，CMDA系統(tǒng)中下行功率控制使得每個用戶的接收功率在移動終端處收斂到一定的信干比。
假定下行功率控制使得每個用戶的接收功率在手機處收斂到一定的信干比。對于小區(qū)m中的第k個用戶有
γk=Jkpk/Lk,m(1-α)Iik+Iok+N---(9)]]>其中γk＝(Eb/No)k是第k個用戶業(yè)務的目標信干比；Jk為第k個用戶的用戶處理增益；Iik為第k個用戶的本小區(qū)干擾，Iok為其它小區(qū)干擾，N是移動終端處的底噪，α是小區(qū)平均正交化因子；pk是第k個用戶對應的下行發(fā)射功率，Lk，m是第k個用戶和本小區(qū)(小區(qū)m)的基站天線之間的路徑損耗。
考慮到本小區(qū)干擾Iik可由本小區(qū)下行總發(fā)射功率Pm和用戶基站間路徑損耗Lk，m確定，其他小區(qū)干擾可由所有其他小區(qū)對用戶干擾累加得到，而某一小區(qū)(小區(qū)n，n∈M，n≠m，M為所有基站組成的集合)對用戶干擾可以由該小區(qū)下行總發(fā)射功率Pn和其基站到用戶之間的路徑損耗Lk，n確定。于是上式可進一步寫為，γk=Jkpk/Lk,m(1-α)·Pm/Lk,m+Σn∈M,n≠mPn/Lk,n+N---(10)]]>其中Lk，n是第k個用戶和其他小區(qū)(小區(qū)n)的基站天線之間的路徑損耗；Pn是小區(qū)n的下行總發(fā)射功率，M為所有基站組成的集合。
上式中，本小區(qū)干擾和其他小區(qū)干擾都是從小區(qū)通信的物理機制出發(fā)精確推導得到的，從而保證本發(fā)明的C因子方法能精確估計其他小區(qū)對本小區(qū)下行負載因子的貢獻。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的相鄰小區(qū)對本小區(qū)產(chǎn)生干擾的物理機制示意圖。其中，小區(qū)m中的第k個用戶受到本小區(qū)基站和小區(qū)n基站的干擾，本小區(qū)基站到用戶的無線鏈路201的路徑損耗為Lk，m，小區(qū)n基站到用戶的無線鏈路202的路徑損耗為Lk，n。
注意到式(10)與F因子方法不同的地方在于，這里采用精確表達式表示了其他小區(qū)干擾，而沒有用假設恒定的其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比值來表示。這保證了本發(fā)明所采用的理論基礎是足夠精確的。
由式(10)可得，第k個用戶所對應的小區(qū)基站下行發(fā)射功率為，pk=γkJk·[(1-α)·Pm+Σn∈M,n≠mPn·Lk,mLk,n+N·Lk,m]---(11)]]>考慮小區(qū)m的基站對本小區(qū)內所有用戶的下行發(fā)射功率的總和，即得到小區(qū)m的下行總發(fā)射功率Pm，可以寫為，Pm=Σk∈K(m)vk·pk=Σk∈K(m)vk·γkJk·[(1-α)·Pm+Σn∈M,n≠mPn·Lk,mLk,n+N·Lk,m]---(12)]]>其中vk是用戶的激活因子，K(m)表示所有接入小區(qū)m的用戶組成的集合。于是有，Pm=Σk∈K(m)vk·γkJk·Lk,m·N1-Σk∈K(m)vk·γkJk·[(1-α)+Σn∈M,n≠mPnPm·Lk,mLk,n]---(13)]]>根據(jù)定義式Pm=PN1-ηDL,]]>可以寫出小區(qū)m的下行負載因子ηDL，m為，ηDL,m=Σk∈K(m)vk·γkJk·[(1-α)+Σn∈M,n≠mPnPm·Lk,mLk,n]---(14)]]>在本發(fā)明的一個實施例中，考慮到實際系統(tǒng)中，小區(qū)基站的相對位置及其無線鏈路環(huán)境基本固定，因此在一定的時間內，式(14)中的其他小區(qū)基站到該用戶的無線鏈路的路徑損耗基本滿足靜態(tài)參數(shù)的標準，因此將該靜態(tài)參數(shù)分離，并用參數(shù)因子C表征其他小區(qū)路徑損耗與本小區(qū)路徑損耗相對關系，在此基礎上即可用其他小區(qū)的發(fā)射功率測量值計算得到所需的其他小區(qū)干擾。參數(shù)因子C定義如下，
Ck,m=Σn∈M,n≠mPnPm·Lk,mLk,nΣn∈M,n≠mPnPm---(15)]]>可見，參數(shù)因子C基本上由小區(qū)的相對物理位置即小區(qū)基站到用戶的路徑損耗所決定，反映了小區(qū)系統(tǒng)的靜態(tài)特性。在本發(fā)明的一個較佳實施例中，該參數(shù)因子可以由根據(jù)實際小區(qū)物理位置進行實驗仿真結果并統(tǒng)計平均得到。
參照F因子方法，定義其他小區(qū)對本小區(qū)干擾的比值Fk，m，并進一步用參數(shù)因子C表示如下，F(xiàn)k,m=Σn∈M,n≠mPnPm·Lk,mLk,n=Ck,m·Σn∈M,n≠mPnPm---(16)]]>可以看出，其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比值由兩部分相乘所得，其中參數(shù)因子C反映靜態(tài)參數(shù)特性，稱為靜態(tài)部分參數(shù)；另一部分反映動態(tài)參數(shù)特性，稱為動態(tài)部分參數(shù)。事實上，動態(tài)部分為其他小區(qū)的總發(fā)射功率和本小區(qū)的總發(fā)射功率的比值之和，如前所述，而在實際系統(tǒng)中，由于小區(qū)用戶分布不均勻、地理環(huán)境有差異、同一小區(qū)用戶業(yè)務負荷隨時間變化等動態(tài)因素，將導致小區(qū)的總發(fā)射功率動態(tài)變化，因此動態(tài)部分參數(shù)是一個動態(tài)變化的量，這不同與靜態(tài)部分參數(shù)即參數(shù)因子C只由小區(qū)相對物理位置決定，基本上不隨時間和用戶移動而變化。
對比F因子方法可見，只有當所有用戶在系統(tǒng)中的業(yè)務分布均勻，而且接入不同小區(qū)的用戶數(shù)目一樣，而導致每個小區(qū)下行總發(fā)射功率一樣時，上述動態(tài)部分參數(shù)才等于一個常數(shù)。在一般情況下，業(yè)務在系統(tǒng)中的分布不一定是均勻的，每個小區(qū)的下行總發(fā)射功率也不一樣，該動態(tài)部分參數(shù)不能用一個常數(shù)來表示，而是一個隨著小區(qū)不同、時間不同而不同的變化參數(shù)。顯然F因子方法不能反映這一動態(tài)效應，而C因子法則通過不同的其它小區(qū)下行總發(fā)射功率之和與本小區(qū)下行總發(fā)射功率的比值能動態(tài)地反映這一情況。
由式(15)(16)重寫下行負載因子如下，ηDL,m=Σk∈K(m)vk·γkJk·[(1-α)+Fk,m]=Σk∈K(m)vk·γkJk·[(1-α)+Ck,mΣn∈M,n≠mPnPm]---(17)]]>在本發(fā)明的一個實施例中，用統(tǒng)計平均值C代替Ck，m，則有，ηDL,m=Σk∈K(m)vk·γkJk·(1-α)+C·Σn∈M,n≠mPnPm·Σk∈K(m)vk·γkJk---(18)]]>從上式可以看出，小區(qū)負載因子可以分為兩部分，一部分是本小區(qū)干擾導致的負載因子，另一部分是其它小區(qū)對本小區(qū)干擾導致的負載因子；其它小區(qū)對本小區(qū)負載又從物理意義上又可以分為兩部分相乘，即靜態(tài)部分參數(shù)和動態(tài)部分參數(shù)。靜態(tài)部分基本只和無線環(huán)境，小區(qū)分布和用戶分布的統(tǒng)計特性相關，基本是一個靜態(tài)的常數(shù)，反映在參數(shù)因子C中；動態(tài)部分參數(shù)和本小區(qū)業(yè)務以及其它小區(qū)下行總發(fā)射功率與本小區(qū)下行總發(fā)射功率比值相關，這一部分反映各小區(qū)無線資源的動態(tài)變化，是一個動態(tài)的分項。
在本發(fā)明的一個實施例中，對各小區(qū)進行動態(tài)的測量和監(jiān)視得到計算下行負載因子所需的小區(qū)總發(fā)射功率。對應于每個小區(qū)，即可由其他小區(qū)提供的所有小區(qū)的總發(fā)射功率測量值，來計算得到動態(tài)部分參數(shù)。從而根據(jù)式(18)計算下行負載因子估計值。
本發(fā)明所采用的C參數(shù)因子方法可以實時利用其它小區(qū)的實際測量值，估計本小區(qū)下行負載因子，從而避免了F因子方法直接通過本小區(qū)負載因子來假設其它小區(qū)負載因子的弊端。另外，采用其它小區(qū)下行總發(fā)射功率和本小區(qū)總發(fā)射功率比值作為估計參數(shù)，避免的絕對誤差帶來的影響。因為在實際系統(tǒng)中，由于基站對溫度等環(huán)境因素比較敏感，導致測量得到的總發(fā)射功率值存在一個靜態(tài)偏移的誤差，使得小區(qū)的總發(fā)射功率絕對測量值存在誤差。而考慮到某一區(qū)域的基站都處于同一溫度區(qū)域，因此溫度變化給總發(fā)射功率測量帶來的靜態(tài)偏移基本相同，這使得小區(qū)總發(fā)射功率的相對測量值能保持穩(wěn)定，從而避免溫度等環(huán)境因素所帶來的影響。
在本發(fā)明的一個較佳實施例中，考慮到實際情況下其他小區(qū)基站到用戶的路徑損耗與實際距離成指數(shù)次衰減的關系，因此對于距離較遠的小區(qū)，由路徑損耗導致的巨大衰減使得該小區(qū)對用戶的干擾可以忽略?；诖藢嶋H情況，在計算其他小區(qū)對本小區(qū)的總發(fā)射功率比值的時候，只考慮與本小區(qū)鄰近的小區(qū)，用M(m)表示在考慮范圍內的鄰近小區(qū)集合，則式(18)寫為，ηDL,m=Σk∈K(m)vk·γkJk·(1-α)+C·Σn∈M(m),n≠mPnPm·Σk∈K(m)vk·γkJk---(19)]]>在本發(fā)明的一個較佳實施例中，通過對小區(qū)實際情況的實驗仿真的統(tǒng)計結果，來設置統(tǒng)計參數(shù)因子C值，并且在小區(qū)環(huán)境或設定發(fā)生變化時對參數(shù)因子C的取值進行相應調整。
在本發(fā)明的一個較佳實施例中，所有小區(qū)都實時測量自身的總發(fā)射功率，并將自身的總發(fā)射功率測量值廣播給其他小區(qū)系統(tǒng)，實現(xiàn)每個小區(qū)均能實時獲得所有小區(qū)的總發(fā)射功率測量值，由此通過C因子方法估計本小區(qū)下行負載因子。
根據(jù)前述C因子方法推導過程，圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的下行負載因子估計方法流程圖。
接著進入步驟301，通過仿真計算或實驗測量得到本小區(qū)的統(tǒng)計意義上的參數(shù)因子C值，計算公式如(15)。比如可以采用MATLAB等仿真軟件進行對實際小區(qū)通信情況的仿真，或者進行實地測量，得到統(tǒng)計平均的參數(shù)因子C值。
接著進入步驟302，通信過程中，各小區(qū)實時測量自身的總發(fā)射功率值。由于本發(fā)明采用相對測量值，因此該測量允許有靜態(tài)偏移誤差。
接著進入步驟303，根據(jù)步驟302中測量得到的本小區(qū)的總發(fā)射功率值和其他小區(qū)的總發(fā)射功率值以及步驟301中得到的參數(shù)因子C計算得到其他小區(qū)對本小區(qū)的干擾比值，計算公式如式(16)。
接著進入步驟304，計算本小區(qū)干擾的下行負載因子，即式(19)中前一部分。
接著進入步驟305，根據(jù)步驟303中計算得到的其他小區(qū)對本小區(qū)的干擾比值，以及步驟304得到的本小區(qū)干擾的下行負載因子，可以計算得到其他小區(qū)干擾的下行負載因子，即式(19)中后一部分，由此得到本小區(qū)的下行負載因子，計算公式如式(19)。
雖然通過參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實施例，已經(jīng)對本發(fā)明進行了圖示和描述，但本領域的普通技術人員應該明白，可以在形式上和細節(jié)上對其作各種各樣的改變，而不偏離所附權利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權利要求
1.一種移動通信系統(tǒng)中下行負載估計方法，其特征在于，包含以下步驟，A設定或調整本小區(qū)的靜態(tài)參數(shù)因子；B根據(jù)本小區(qū)的下行總發(fā)射功率和其他小區(qū)的下行總發(fā)射功率的相對測量值，以及本小區(qū)的所述靜態(tài)參數(shù)因子，計算其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比；C根據(jù)所述其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比，計算本小區(qū)的下行負載因子；其中，所述靜態(tài)參數(shù)因子用于指示所述其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比中隨著無線資源分配變化靜態(tài)不變的部分，所述相對測量值用于指示所述其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比中隨著無線資源分配變化而動態(tài)變化的部分。
2.根據(jù)權利要求1所述的移動通信系統(tǒng)中下行負載估計方法，其特征在于，所述方法應用于寬帶碼分多址移動通信系統(tǒng)中的基站的準入控制或負載控制中。
3.根據(jù)權利要求1所述的移動通信系統(tǒng)中下行負載估計方法，其特征在于，所述步驟A包含以下子步驟，根據(jù)小區(qū)系統(tǒng)的實際情況，對所述靜態(tài)參數(shù)因子進行實驗仿真計算；根據(jù)所述實驗仿真計算的統(tǒng)計結果，設定或調整所述靜態(tài)參數(shù)因子。
4.根據(jù)權利要求1所述移動通信系統(tǒng)中下行負載估計方法，其特征在于，所述步驟A中所述本小區(qū)的靜態(tài)參數(shù)因子通過對本小區(qū)所有用戶的所述靜態(tài)參數(shù)因子的統(tǒng)計平均得到，其中本小區(qū)的第k個用戶的所述靜態(tài)參數(shù)因子由下式計算得到，Ck,m=Σn∈M,n≠mPnPm·Lk,mLk,nΣn∈M,n≠mPnPm]]>其中，Ck，m為所述本小區(qū)的第k個用戶的所述靜態(tài)參數(shù)因子，Pn為所述其他小區(qū)的所述下行總發(fā)射功率，Pm分別為本小區(qū)的所述下行總發(fā)射功率，Lk，n為所述其他小區(qū)的基站到所述本小區(qū)的第k個用戶的無線鏈路路徑損耗，Lk，m為本小區(qū)的基站到所述本小區(qū)的第k個用戶的無線鏈路路徑損耗，M為本小區(qū)和所有所述其他小區(qū)組成的集合， 表示對所有所述其他小區(qū)求和。
5.根據(jù)權利要求1所述移動通信系統(tǒng)中下行負載估計方法，其特征在于，步驟B包含以下子步驟，B1測量得到所述本小區(qū)的下行總發(fā)射功率的絕對測量值和所述其他小區(qū)的下行總發(fā)射功率的絕對測量值；B2由所述本小區(qū)的下行總發(fā)射功率的絕對測量值和所有所述其他小區(qū)的下行總發(fā)射功率的絕對測量值之和的比值得到所述本小區(qū)的下行總發(fā)射功率和其他小區(qū)的下行總發(fā)射功率的相對測量值；B3由所述本小區(qū)的下行總發(fā)射功率和其他小區(qū)的下行總發(fā)射功率的相對測量值乘以所述本小區(qū)的靜態(tài)參數(shù)因子得到所述其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比。
6.根據(jù)權利要求5所述移動通信系統(tǒng)中下行負載估計方法，其特征在于，所述步驟B1包含以下子步驟，本小區(qū)實時測量所述本小區(qū)的下行總發(fā)射功率的絕對測量值；本小區(qū)將所述本小區(qū)的下行總發(fā)射功率的絕對測量值廣播給所有所述其他小區(qū)；本小區(qū)接收所有所述其他小區(qū)的下行總發(fā)射功率的絕對測量值。
7.根據(jù)權利要求5所述移動通信系統(tǒng)中下行負載估計方法，其特征在于，所述步驟B中所述其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比根據(jù)下式計算得到，F(xiàn)=C·Σn∈M,n≠mPnPm]]>其中，F(xiàn)為所述本小區(qū)的其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比，C為所述本小區(qū)的靜態(tài)參數(shù)因子，Pn為所述其他小區(qū)的所述下行總發(fā)射功率，Pm分別為本小區(qū)的所述下行總發(fā)射功率，M為本小區(qū)和所有所述其他小區(qū)組成的集合， 表示對所有所述其他小區(qū)求和。
8.根據(jù)權利要求7所述移動通信系統(tǒng)中下行負載估計方法，其特征在于，所述步驟C中所述本小區(qū)下行負載因子根據(jù)下式計算得到，ηDL,m=(1-α)·Σk∈K(m)vk·γkJk+Fm·Σk∈K(m)vk·γkJk]]>其中，ηDL，m為所述本小區(qū)的下行負載因子，α為本小區(qū)的平均正交化因子，vk為本小區(qū)第k個用戶的激活因子，γk為本小區(qū)第k個用戶業(yè)務的目標信干比，Jk為本小區(qū)第k個用戶的用戶處理增益，K(m)表示本小區(qū)的所有用戶組成的集合，F(xiàn)為所述本小區(qū)的其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比， 表示對本小區(qū)的所有用戶求和。
9.根據(jù)權利要求1至8中任一項中任一項所述的移動通信系統(tǒng)中下行負載估計方法，其特征在于，所述其他小區(qū)只包含考慮范圍內的鄰近小區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明涉及無線通信技術，公開了一種移動通信系統(tǒng)中下行負載估計方法，使得下行負載估計能很好地計入其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比的實際值動態(tài)變化的效應，精確反映不同小區(qū)下行負載之間的差異，從而減小下行負載估計誤差。這種移動通信系統(tǒng)中下行負載估計方法將其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比分為靜態(tài)部分和動態(tài)部分，其中靜態(tài)部分由實驗仿真統(tǒng)計平均得到，動態(tài)部分由其他小區(qū)和本小區(qū)的總發(fā)射功率的相對測量值確定，再根據(jù)其他小區(qū)對本小區(qū)干擾比和本小區(qū)自身干擾的下行負載因子，計算得到本小區(qū)下行負載因子。
文檔編號H04W24/00GK1756416SQ20041007907
公開日2006年4月5日 申請日期2004年9月29日 優(yōu)先權日2004年9月29日
發(fā)明者胡中驥 申請人:華為技術有限公司