專利名稱：移動通信系統(tǒng)中保證用戶最小速率的呼叫準入控制方法
技術領域：
本發(fā)明是一種移動通信系統(tǒng)中嚴格保證用戶最小速率需求的呼叫準入控制方法， 屬于移動通信中的無線接入技術領域。
背景技術：
呼叫準入控制，是用于避免小區(qū)擁塞以及給高優(yōu)先級用戶預留資源的有效手段。 在傳統(tǒng)的第二代OG)移動通信系統(tǒng)中，由于小區(qū)給每一個服務用戶分配一條專有信道，呼叫準入控制機制比較簡單，即小區(qū)內(nèi)有足夠的空閑信道，就可以讓新用戶接入；反之阻塞新用戶。在分組交換通信網(wǎng)絡中，由于取消了專有信道，各小區(qū)采用合適的機會調(diào)度算法為用戶提供服務，呼叫準入控制算法的設計會變的比較復雜，它需要考慮實際的瞬時調(diào)度算法帶來的長期影響。也就是說，在當前的調(diào)度算法下，新接入一個用戶，是否能滿足該用戶的服務質(zhì)量(QoS，Quality of Service)要求，同時也不影響現(xiàn)有其他用戶的QoS要求。
QoS的兩個主要指標分別是最小速率需求和平均延時需求，由于后者可以由前者得到保證，所以采用最小速率需求作為主要的QoS指標。
名詞說明 最小速率是在單位時間內(nèi)用戶可以接收到的流量，通常是比特每秒。
最小調(diào)度單位是指用戶可以分配到的最小服務單元，在CDMA系統(tǒng)中通常是指1個時隙，通常為1毫秒；在LTE系統(tǒng)中指的是1個物理資源塊，其時域上為1毫秒，頻域上為 180千赫茲。
競爭用戶指的是系統(tǒng)對其內(nèi)提供服務的所有用戶。

發(fā)明內(nèi)容
技術問題本發(fā)明的目的是提出一種移動通信系統(tǒng)中保證用戶最小速率需求的呼叫準入控制算法，從而在盡可能多的接納服務用戶的同時，嚴格的保證所有用戶的最小速率需求，提高了系統(tǒng)資源利用率和用戶滿意度。
技術方案本發(fā)明的目的是提出一種移動通信系統(tǒng)中嚴格保證用戶最小速率需求的呼叫準入控制方法，包括如下步驟 在移動通信技術領域，小區(qū)一泛指通信系統(tǒng)中所有類型站點實現(xiàn)的覆蓋單元， 包括宏小區(qū)、微小區(qū)和小小區(qū) ’系統(tǒng)—移動通信系統(tǒng)。
初始化假設現(xiàn)在小區(qū)內(nèi)已經(jīng)有η個服務用戶，其最小速率需求分別為Ivr2,...， rn，相應的在每個最小調(diào)度單位上的平均速率分別為Sl，s2, ... , \。假設前一個單位時間 (例如，上一秒)內(nèi)剩余的最小調(diào)度單位為、?，F(xiàn)在有一個新的用戶m(最小速率需求為rm， 在每個最小調(diào)度單位上的平均速率為sm)想要接入該小區(qū)。則初始化包括新用戶m的競爭用戶集為Z，初始化的競爭用戶數(shù)|Z|為n+1。對于新用戶m，其初始化所需的最小調(diào)度單位數(shù)、為0。
第一步，當rm > 0，進入第二步；否則進入第五步； 第二步，新用戶m實際所需的最小調(diào)度單位數(shù)增加1，即 tn = tn+l 之后進入第三步； 第三步，對于所有處于競爭用戶集中的用戶，按以下方式更新他們的最小速率需求 Γ = Ti-SiGjzu, i e Z 其中|Z|代表集合Z中的用戶個數(shù)，G|z|,i是由于系統(tǒng)采用的機會調(diào)度算法帶來的與用戶數(shù)目相關的，對于用戶i的多用戶分集增益(具體定義見后面的公式[1]44])。之后進入第四步； 第四步，將競爭用戶集Z中所有滿足以下條件的用戶從該集合中剔除 rk ^ 0, k e Z 其中是經(jīng)過第三步中公式迭代后的值，之后返回第一步； 第五步，如果、，接入新用戶m;否則阻塞它。停止算法。
當系統(tǒng)中有η個服務用戶時，計算對于其中任一用戶i的多用戶分集增益Gn, i的方法為首先定義以下變量 當系統(tǒng)中有η個服務用戶時，采用機會輪詢方法作為對任意一種機會調(diào)度算法性能下界的保守估算，對于其中任一用戶i帶來的多用戶分集增益
1 “ Gni =-J^Gl[1]
n k=l 其中G:,,為系統(tǒng)中實際采用的調(diào)度算法帶來的分集增益，其為 Gl=^T-[2] 其中Tk, i為系統(tǒng)采用某種實際的調(diào)度算法時，用戶i在總共有k個服務用戶的情況下，可以得到的長期平均吞吐量。Dka為用戶i在總共有k個服務用戶的情況下，采用輪詢調(diào)度，可以得到的長期平均吞吐量，其為 Xf^dx[3] 其中Ri為表示用戶i速率的隨機變量，為Ri的概率密度分布函數(shù)，X為用于積分的相應變量。在實際采用基于用戶自身速率累積分布函數(shù)的機會調(diào)度方法的時候，Tka為
Tki = J0' Xn-1F'1 (x)dx[4] 其中/^,為Ri的累積分布函數(shù)，F(xiàn)f1為·/ 的反函數(shù)，χ為用于積分的相應變量。
有益效果由于考慮到不同最小速率需求的用戶，在進行呼叫準入控制時，可以嚴格保證新接入用戶和所有已接入用戶的最小速率要求，并且盡可能多的接入新用戶，因此， 大大降低了阻塞率，提高了系統(tǒng)資源利用率和用戶滿意度。


圖1是本方法的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明的目的是提出一種移動通信系統(tǒng)保證用戶最小速率需求的呼叫準入控制算法。
以LTE系統(tǒng)為例來給出一種實施例 首先定義以下變量 當系統(tǒng)中有η個服務用戶時，采用機會輪詢方法作為對任意一種機會調(diào)度算法性能下界的保守估算，對于其中任一用戶i帶來的多用戶分集增益Gmi，該增益由上述公式 [1]-[4]決定。
當我們假設快衰落為單位均值的瑞利衰落，速率和信干噪比之間呈線性的關系的時候，公式[2]可簡化為 Gl = J[5] 則相應的公式[1]可簡化為 [6] n /fc=l (=1 1 初始化假設現(xiàn)在小區(qū)內(nèi)已經(jīng)有η個服務用戶，其最小速率需求分別為巧，巧，...， rn，相應的在每個物理資源塊(PRB)上的平均速率分別為Sl，&，. . .，\。假設上一秒內(nèi)剩余的PRB數(shù)為、，現(xiàn)在有一個新的用戶m (最小速率需求為rm，在每個PRB上的平均速率為sm) 想要接入該小區(qū)。則初始化包括新用戶m的競爭用戶集為Z，初始化的競爭用戶數(shù)|Z|為 n+1。對于新用戶m，其初始化所需的PRB數(shù)&為0。小區(qū)對每個用戶采用基于自身速率累積分布函數(shù)的方法進行機會調(diào)度，確保η個已被服務的用戶都滿足各自的最小速率需求。
第一步，當rm > 0，進入第二步；否則進入第五步； 第二步，新用戶m實際所需的PRB數(shù)增加1，即 tn = tn+l 之后進入第三步； 第三步，對于所有處于競爭用戶集Z中的用戶，按以下方式更新他們的最小速率需求
權利要求
1.一種移動通信系統(tǒng)中保證用戶最小速率需求的呼叫準入控制方法，其特征是包括以下步驟初始化假設現(xiàn)在小區(qū)內(nèi)已經(jīng)有η個服務用戶，其最小速率需求分別為r1; r2，. . .，rn, 相應的在每個最小調(diào)度單位上的平均速率分別為Sl，s2, . . . , Sn ；假設前一個單位時間內(nèi)剩余的最小調(diào)度單位為、，現(xiàn)在有一個新的用戶m想要接入該小區(qū)，該用戶m的最小速率需求為rm，在每個最小調(diào)度單位上的平均速率為；則初始化包括新用戶m的競爭用戶集為Z，初始化的競爭用戶數(shù)|Z|為n+1 ；對于新用戶m，其初始化所需的最小調(diào)度單位數(shù)&為0;第一步，當rm > 0，進入第二步；否則進入第五步； 第二步，用戶m實際所需的最小調(diào)度單位數(shù)增加1，即 tn = tn+l 之后進入第三步；第三步，對于所有處于競爭用戶集中的用戶，按以下方式更新他們的最小速率需求
其中|Z|代表集合Z中的用戶個數(shù)，Glzl,1是由于移動通信系統(tǒng)采用的機會調(diào)度算法帶來的與用戶數(shù)目相關的，對于用戶i的多用戶分集增益； 之后進入第四步；第四步，將競爭用戶集Z中所有滿足以下條件的用戶從該集合中剔除
其中是經(jīng)過第三步中公式迭代后的值， 之后返回第一步；第五步，如果tn ≤tr，接入新用戶m ；否則阻塞新用戶m。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種移動通信系統(tǒng)中嚴格保證用戶最小速率需求的呼叫準入控制方法，其特征是，第三步中，對于其中任一用戶i的多用戶分集增益Gn,i的方法為當系統(tǒng)中有η個服務用戶時，采用機會輪詢方法作為對任意一種機會調(diào)度算法性能下界的保守估算，對于其中任一用戶i帶來的多用戶分集增益
其中，G:,,為系統(tǒng)中實際采用的調(diào)度算法帶來的分集增益，其為
其中，Tk,i為系統(tǒng)采用某種實際的調(diào)度算法時，用戶i在總共有k個服務用戶的情況下， 可以得到的長期平均吞吐量；Dk,i為用戶i在總共有k個服務用戶的情況下，采用輪詢調(diào)度， 可以得到的長期平均吞吐量，其為
其中，Ri為表示用戶i速率的隨機變量，/ ,為Ri的概率密度分布函數(shù)，χ為用于積分的相應變量；在實際采用基于用戶自身速率累積分布函數(shù)的機會調(diào)度方法的時候，Tu為
其中，為Ri的累積分布函數(shù)，F(xiàn)f為 的反函數(shù)，χ為用于積分的相應變量。
全文摘要
一種移動通信系統(tǒng)中保證用戶最小速率需求的呼叫準入控制方法，包括以下步驟第一步，當用戶最小速率需求＞0，進入第二步；否則進入第五步；第二步，新用戶實際所需的最小調(diào)度單位數(shù)增加1；第三步，對于所有處于競爭用戶集合中的用戶，更新他們的最小速率需求；第四步，將競爭用戶集合中所有迭代后的值不大于0的用戶從該集合中剔除；第五步，如果最小速率需求小于前一個單位時間內(nèi)剩余的最小調(diào)度單位，接入新用戶；否則阻塞新用戶。本方法可以嚴格保證新接入用戶和所有已接入用戶的最小速率需求，并且盡可能多的接入新用戶，因此，大大降低了阻塞率，提高了系統(tǒng)資源利用率和用戶滿意度。
文檔編號H04W72/12GK102186223SQ20111010800
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月25日 優(yōu)先權日2011年4月25日
發(fā)明者尤肖虎, 王浩, 李知航, 潘志文, 劉楠 申請人:東南大學