專利名稱：反向鏈路過載控制的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域。
時分多址(TDMA)是從單個射頻(RF)帶寬分配不同的時隙給移動用戶終端(“移動臺”)建立多個通信信道，而頻分多址(FDMA)是把RF頻帶分成多個子頻帶建立多個通信信道，與TDMA和FDMA技術(shù)對比，基于擴(kuò)展頻譜的系統(tǒng)，例如，碼分多址(CDMA)系統(tǒng)，利用正交序列區(qū)分移動臺以展示“軟容量”。換句話說，CDMA系統(tǒng)中單個小區(qū)／扇區(qū)同時能夠支持的移動臺數(shù)目不是固定的，而僅僅是受相同或相鄰小區(qū)／扇區(qū)中其他移動臺的干擾造成服務(wù)質(zhì)量下降的限制。
為了權(quán)衡網(wǎng)絡(luò)容量和服務(wù)質(zhì)量，CDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通常利用反向鏈路(即，移動臺到基站)功率控制技術(shù)，其中基站自適應(yīng)地設(shè)定每個被服務(wù)移動臺的發(fā)射功率到維持適當(dāng)性能所需的最小電平(往往是通過比較基站中每位能量Eb與干擾No之比率和目標(biāo)Eb／No值進(jìn)行評估)。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)基站中的干擾隨反向鏈路負(fù)載電平(以下稱之為“負(fù)載電平”)的增加而增大，基站根據(jù)需要發(fā)出移動臺發(fā)射功率上調(diào)命令。在高負(fù)載電平下，很可能在基站發(fā)生的嚴(yán)重干擾提示該基站發(fā)出大量的功率上調(diào)命令，特別是給小區(qū)／扇區(qū)邊界之外的那些移動臺，從而導(dǎo)致該基站更大的干擾。若不給以處理，這種增大的干擾最終導(dǎo)致基站覆蓋區(qū)的損失(即，小區(qū)／扇區(qū)收縮)，因?yàn)檫h(yuǎn)處移動臺不能發(fā)射所需的功率電平以獲得適當(dāng)?shù)暮艚匈|(zhì)量。所以，來自這些遠(yuǎn)處移動臺的呼叫可能在高負(fù)載狀態(tài)下被舍棄。
為了防止這種不穩(wěn)定性和基站覆蓋區(qū)的損失，CDMA網(wǎng)通常依靠呼叫接納方案，其中對應(yīng)的基站可以拒絕重負(fù)載小區(qū)／扇區(qū)中的移動臺。假設(shè)在靜態(tài)環(huán)境下，CDMA的小區(qū)／扇區(qū)中能夠服務(wù)的最大用戶數(shù)Nmax(即，100％的負(fù)載電平)可以表示為如下的公式Nmax=PGνEbN0×1β-----(1)]]>其中PG是CDMA系統(tǒng)的處理增益，它定義為使用的帶寬與數(shù)據(jù)速率之比率；ν是話音活動性；而β是CDMA蜂窩方法的重復(fù)使用效率，它定義為來自其他小區(qū)／扇區(qū)的干擾與本小區(qū)／扇區(qū)內(nèi)干擾之比率。若小區(qū)／扇區(qū)服務(wù)N個用戶，則負(fù)載電平可以表示為如下的公式L=NNmax=NνEbN0PG×β----(2)]]>然而，測得的Eb／No，話音活動性ν，和CDMA重復(fù)使用效率β通常是可變化的量。特別是，我們不知道準(zhǔn)確測量β的可行方法，因此，實(shí)際上不能利用以上的公式確定負(fù)載電平。
一種通用的方法計算負(fù)載電平作為基站中測得的總接收功率上升與背景噪聲之比率的函數(shù)。更具體地說，如R．Padovani在“ReverseLink Performance of IS-95 Based Cellular Systems”，IEEE PersonalCommunications，PP．28-34，1994中所說明的，負(fù)載電平與基站的總接收功率與背景噪聲的比率之間有直接的關(guān)系，它可以表示為L=1-1Z----(3)]]>其中Z是總接收功率與背景噪聲的比率。背景噪聲包括熱噪聲和其他的非CDMA干擾，例如，干擾臺信號功率。然而，這種方法的缺點(diǎn)是很困難獲得準(zhǔn)確的背景噪聲測量結(jié)果，尤其是動態(tài)網(wǎng)環(huán)境下的熱噪聲，所以，利用以上公式準(zhǔn)確計算反向鏈路負(fù)載電平通常是不能實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明是一種用于控制無線通信系統(tǒng)網(wǎng)中呼叫接納(calladmission)的系統(tǒng)和方法，它估算負(fù)載電平作為基站接收功率變化和／或小區(qū)／扇區(qū)中被服務(wù)的移動臺數(shù)(以下稱之為“用戶數(shù)”)變化的函數(shù)。在一個實(shí)施例中，本發(fā)明是無線網(wǎng)基站(例如，CDMA基站)的呼叫接納控制器，它利用多種負(fù)載電平估算方法，其中第一負(fù)載電平估算方法產(chǎn)生初始的負(fù)載電平估算，且至少另一種估算方法遞歸地產(chǎn)生更新的負(fù)載電平估算作為用戶數(shù)變化和／或基站接收功率變化的函數(shù)。
在一個實(shí)施方案中，呼叫接納控制器接收初始的和更新的用戶數(shù)和基站接收功率測量結(jié)果，并估算負(fù)載電平Lnew為Lnew(Nnew,Pnew)=Nnew×(Pnew-Pold)Nnew×(Pnew-Pold)+Pold×(Nnew-Nold)----(4)]]>其中Nnew和Nold是整數(shù)值，分別代表當(dāng)前的和以前的用戶數(shù)值，而Pnew和Pold分別是當(dāng)前的和以前的基站接收功率測量結(jié)果。
接著，呼叫接納控制器通過計算以下的公式遞歸地更新負(fù)載電平估算，它與用戶數(shù)的變化成線性正比關(guān)系Lnew=Lold×NnewNold----(5)]]>其中Lold代表以前的負(fù)載電平。我們承認(rèn)，在某些狀態(tài)下負(fù)載電平可能不與用戶數(shù)變化成線性變化的關(guān)系，例如，附近小區(qū)／扇區(qū)中背景噪聲或移動臺的反向鏈路功率發(fā)生重大變化時，按照以下的公式計算估算的基站接收功率Pnew′作為估算負(fù)載電平的函數(shù)，呼叫接納控制器驗(yàn)證以前估算的負(fù)載電平作為用戶數(shù)變化的函數(shù)Pnew′=Pold(1-Lold)(1-Lnew)----(6)]]>并把Pnew＇與實(shí)際的基站接收功率電平進(jìn)行比較。若Pnew′沒有充分地接近于測得的基站接收功率時，則呼叫接納控制器利用第三負(fù)載電平估算方法，通過計算以下的公式，該方法遞歸地估算負(fù)載電平作為基站接收功率變化的函數(shù)Lnew=1-PoldPnew×(1-Lold)----(7)]]>通過估算負(fù)載電平作為用戶數(shù)變化和／或基站接收功率測量結(jié)果變化的函數(shù)，按照本發(fā)明的負(fù)載估算與決定背景噪聲無關(guān)。此外，利用多種方法遞歸地更新負(fù)載電平估算，可以避免估算的不準(zhǔn)確性。
在閱讀以下的詳細(xì)描述和參照附圖之后，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)是很明顯的，在這些附圖中

圖1表示按照本發(fā)明實(shí)施例中典型呼叫接納控制器的所選元件；和圖2是流程圖，表示按照本發(fā)明實(shí)施例中呼叫接納控制器采用的負(fù)載電平估算操作。
本發(fā)明是一種控制無線通信網(wǎng)中呼叫接納的系統(tǒng)和方法，它估算負(fù)載電平作為基站接收功率變化和／或用戶數(shù)變化的函數(shù)。在一個實(shí)施例中，本發(fā)明是無線網(wǎng)基站(例如，CDMA基站)的呼叫接納控制器，它利用第一負(fù)載電平估算方法產(chǎn)生初始的負(fù)載電平估算，并至少利用另一種負(fù)載電平估算方法遞歸地更新負(fù)載電平估算作為用戶數(shù)變化和／或基站接收功率測量結(jié)果變化的函數(shù)。以下描述按照本發(fā)明控制無線通信網(wǎng)中呼叫接納的系統(tǒng)和方法的典型實(shí)施例。
參照圖1，此處畫出一個呼叫接納控制器100，它包括負(fù)載估算器110，存儲器單元115，和比較器120。例如，負(fù)載估算器110從基站功率測量電路(未畫出)接收基站接收功率值，還從基站呼叫處理單元(未畫出)接收用戶數(shù)值。呼叫接納控制器100的功能可以由基站呼叫處理單元軟件的例行程序來實(shí)現(xiàn)，在高負(fù)載狀態(tài)下拒絕移動臺與該基站的通信請求。如以下所討論的，負(fù)載估算器110利用基站接收功率測量結(jié)果和用戶數(shù)值估算負(fù)載電平，并輸出該結(jié)果到比較器120的第一輸入端。本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員清楚地知道，基站接收功率測量結(jié)果可以用接收信號強(qiáng)度指數(shù)(RSSI)表示，它通常是在網(wǎng)絡(luò)基站中被收集到的。存儲器單元115存儲負(fù)載電平閾值，例如，0．7，它是在比較器120的第二輸入端被接收到的。若比較器120確定從負(fù)載估算器110接收到的負(fù)載電平估算超過從存儲器單元115接收到的負(fù)載電平閾值，則比較器120輸出一個呼叫阻塞命令信號，它命令基站呼叫處理單元阻塞另一個移動臺與該基站通信的請求。通過在負(fù)載電平超過閾值時輸出呼叫阻塞命令，呼叫接納控制器100避免了小區(qū)／扇區(qū)的過載狀態(tài)，這種過載狀態(tài)可能導(dǎo)致以上討論的網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定性和小區(qū)／扇區(qū)覆蓋區(qū)的損失。
以下參照圖2的流程圖，我們描述估算初始的和更新的負(fù)載電平的負(fù)載估算器110的操作。應(yīng)當(dāng)理解，可以利用計算機(jī)執(zhí)行的算法，或可編程邏輯電路或?qū)Ｓ眠壿嬰娐穼?shí)現(xiàn)負(fù)載估算器110的功能，用于完成以下詳細(xì)的操作。
首先，負(fù)載估算器110設(shè)定計數(shù)器指數(shù)counter和時間指數(shù)time都等于零(步驟202)。其次，負(fù)載估算器110設(shè)定初始的基站接收功率值Pold為最近接收到的基站接收功率測量結(jié)果。實(shí)際上，可以設(shè)定Pold為取樣周期內(nèi)多個基站接收功率測量結(jié)果的統(tǒng)計平均值以提高準(zhǔn)確性，例如，取100個RSSI樣本的平均值。基站接收功率測量結(jié)果最好用dBm表示，但也可以用Watt表示。除了設(shè)定初始值Pold以外，負(fù)載估算器110還設(shè)定用戶數(shù)值Nold為從基站呼叫處理單元接收到的用戶數(shù)值(步驟204)。
接著，負(fù)載估算器110給time增加1(步驟206)，得到新的基站接收功率測量結(jié)果和新的用戶數(shù)值，分別利用它們設(shè)定Pnew和Nnew(步驟208)?？梢约僭O(shè)，當(dāng)少量用戶被服務(wù)時，負(fù)載電平相對于負(fù)載電平閾值是低的，負(fù)載估算器110在Nnew超過某個電平Ninit之前并不試圖估算負(fù)載。因此，負(fù)載估算器110比較Nnew和Ninit(步驟210)，并回到步驟206，即，當(dāng)Nnew至少不等于Ninit時，給time增加1；而當(dāng)Nnew至少等于Ninit時，給counter增加1(步驟212)。在步驟210確定Nnew超過Ninit和在步驟212給counter增加1之后，負(fù)載估算器110確定counter是否等于1(步驟214)。
當(dāng)counter=1時，則負(fù)載估算器110把|Nnew-Nold|與閾值Nth進(jìn)行比較(步驟216)。若|Nnew-Nold|至少不等于Nth，則負(fù)載估算器110復(fù)位counter至0(步驟218)，并回到步驟步驟206。另一方面，若|Nnew-Nold|至少等于Nth，則負(fù)載估算器110按照第一估算方法估算負(fù)載電平Lnew(步驟220)。直到|Nnew-Nold|至少等于Nth時才計算負(fù)載電平估算，例如，Nth=3，可以獲得更穩(wěn)定和更準(zhǔn)確的計算。
按照本發(fā)明一個特定的體實(shí)施方案，第一估算方法確定Lnew作為基站接收功率測量結(jié)果變化和用戶數(shù)值變化的函數(shù)。具體地說，負(fù)載估算器110計算以下的公式Lnew(Nnew,Pnew)=Nnew×(Pnew-Pold)Nnew×(Pnew-Pold)+Pold×(Nnew-Nold)----(4)]]>在初始估算Lnew之后，為了隨后能夠進(jìn)行的遞歸負(fù)載電平估算，我們設(shè)定Lold=Lnew，Pold=Pnew，和Nold=Nnew(步驟222)。其次，負(fù)載估算器110確定是否發(fā)生復(fù)位狀態(tài)(步驟224)，例如，在要求呼叫處理軟件更新時，或在其他的需要時。若發(fā)生復(fù)位狀態(tài)，則負(fù)載估算器110回到初始化步驟202。若沒有發(fā)生復(fù)位狀態(tài)，則負(fù)載估算器110回到步驟206，給time增加1。
在步驟214，當(dāng)counter≠1時，則負(fù)載估算器110利用第二估算方法估算負(fù)載電平(步驟226)。第二負(fù)載估算方法確認(rèn)，負(fù)載電平變化通常與用戶數(shù)值變化之間成線性正比關(guān)系。具體地說，第二負(fù)載電平估算方法表示為如下的公式Lnew=Lold×NnewNold----(5)]]>為了證實(shí)第二負(fù)載電平估算方法給出相當(dāng)準(zhǔn)確的結(jié)果，利用根據(jù)第二負(fù)載電平估算方法得到的Lnew值，負(fù)載估算器110計算Pnew的估算值Pnew′(步驟228)。具體地說，負(fù)載估算器110計算以下的公式Pnew′=Pold(1-Lold)(1-Lnew)----(6)]]>其次，負(fù)載估算器110把Pnew＇與實(shí)際的基站接收功率測量結(jié)果進(jìn)行比較(步驟230)。若Pnew＇相當(dāng)接近于實(shí)際的基站接收功率測量結(jié)果(例如，+／-5％)，則負(fù)載估算器110輸出第二負(fù)載電平估算方法的結(jié)果到比較器120，并回到步驟222。若Pnew＇沒有充分接近于測得的功率值，則負(fù)載估算器110利用第三負(fù)載電平估算方法得到Lnew(步驟232)。第三負(fù)載電平估算方法確定，負(fù)載電平變化作為基站接收功率測量結(jié)果變化的函數(shù)。具體地說，負(fù)載估算器110計算以下的公式Lnew=1-PoldPnew×(1-Lold)----(7)]]>負(fù)載估算器110輸出第三負(fù)載電平估算方法的結(jié)果到比較器120，并回到步驟222，所以，負(fù)載電平可以遞歸地被更新(例如，每2秒更新一次)。
利用多種遞歸負(fù)載電平估算方法，例如，以上描述的那些方法，可以避免不準(zhǔn)確性。此外，通過確認(rèn)負(fù)載電平，基站接收功率測量結(jié)果，和用戶數(shù)之間的差分關(guān)系，在不依靠背景噪聲測量結(jié)果的條件下準(zhǔn)確地估算負(fù)載電平。
本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員應(yīng)當(dāng)知道，可以設(shè)想本發(fā)明的各種改進(jìn)和應(yīng)用，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的條件下可以實(shí)現(xiàn)這些改進(jìn)和應(yīng)用。
權(quán)利要求
1．一種控制通信網(wǎng)中呼叫接納的方法，包括作為功率測量結(jié)果變化和用戶數(shù)值變化中至少一個的函數(shù)，計算負(fù)載電平；和基于計算的負(fù)載電平控制呼叫接納。
2．按照權(quán)利要求1的方法，其中所述計算步驟利用第一負(fù)載電平估算方法計算初始的負(fù)載電平，并至少利用第二負(fù)載電平估算方法遞歸地計算更新的負(fù)載電平。
3．按照權(quán)利要求1的方法，其中所述計算步驟估算負(fù)載電平作為功率測量結(jié)果變化和用戶數(shù)值變化的函數(shù)。
4．按照權(quán)利要求3的方法，其中所述計算步驟通過求解以下的公式估算負(fù)載電平Lnew其中Nnew和Nold分別是當(dāng)前的和以前的用戶數(shù)值，而Pnew和Pold分別是當(dāng)前的和以前的功率測量結(jié)果。
5．按照權(quán)利要求1的方法，其中所述計算步驟遞歸地更新負(fù)載電平作為用戶數(shù)值變化的函數(shù)。
6．按照權(quán)利要求1的方法，其中所述計算步驟遞歸地更新負(fù)載電平作為功率測量結(jié)果變化的函數(shù)。
7．按照權(quán)利要求5的方法，其中所述計算步驟通過求解以下的公式估算負(fù)載電平LnewLnew=Lold×NnewNold]]>其中Lold是以前計算的負(fù)載電平，而Nnew和Nold分別是當(dāng)前的和以前的用戶數(shù)值。
8．按照權(quán)利要求6的方法，其中所述計算步驟通過求解以下的公式估算負(fù)載電平LnewLnew=1-PoldPnew×(1-Lold)]]>其中Lold是以前計算的負(fù)載電平，而Pnew和Pold分別是當(dāng)前的和以前的功率測量結(jié)果。
9．按照權(quán)利要求1的方法，還包括在利用所述控制步驟中計算的負(fù)載電平之前驗(yàn)證計算的負(fù)載電平。
10．按照權(quán)利要求9的方法，其中基于計算的負(fù)載電平Lnew所述驗(yàn)證步驟通過求解以下的公式計算估算的功率測量結(jié)果Pnew′Pnew′=Pold(1-Lold)(1-Lnew)]]>其中pold是以前的功率測量結(jié)果，而Lold是以前計算的負(fù)載電平；所述驗(yàn)證步驟把Pnew＇與實(shí)際的功率測量結(jié)果Pnew進(jìn)行比較以確定Lnew是否相當(dāng)?shù)販?zhǔn)確。
11．按照權(quán)利要求10的方法，其中若驗(yàn)證步驟指出Pnew′沒有充分地接近于Pnew，則所述計算步驟通過求解以下的公式計算負(fù)載電平Lnew=1-PoldPnew×(1-Lold)]]>。
12．一種控制通信網(wǎng)中呼叫接納的系統(tǒng)，包括負(fù)載計算裝置，用于計算負(fù)載電平作為功率測量結(jié)果變化和用戶數(shù)值變化中至少一個的函數(shù)；和控制裝置，基于計算的負(fù)載電平控制呼叫接納。
13．按照權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述負(fù)載計算裝置利用第一負(fù)載電平估算方法計算初始的負(fù)載電平，并至少利用第二負(fù)載電平估算方法遞歸地計算更新的負(fù)載電平。
14．按照權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述負(fù)載計算裝置估算負(fù)載電平作為功率測量結(jié)果變化和用戶數(shù)值變化的函數(shù)。
15．按照權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述負(fù)載計算裝置通過求解以下的公式估算負(fù)載電平LnewLnew(Nnew,Pnew)=Nnew×(Pnew-Pold)Nnew×(Pnew-Pold)+Pold×(Nnew-Nold)]]>其中Nnew和Nold分別是當(dāng)前的和以前的用戶數(shù)值，而Pnew和Pold分別是當(dāng)前的和以前的功率測量結(jié)果。
16．按照權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述負(fù)載計算裝置遞歸地更新負(fù)載電平作為用戶數(shù)值變化的函數(shù)。
17．按照權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述負(fù)載計算裝置遞歸地更新負(fù)載電平作為功率測量結(jié)果變化的函數(shù)。
18．按照權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中所述負(fù)載計算裝置通過求解以下的公式估算負(fù)載電平LnewLnew=Lold×NnewNold]]>其中Lold是以前計算的負(fù)載電平，而Nnew和Nold分別是當(dāng)前的和以前的用戶數(shù)值。
19．按照權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中所述負(fù)載計算裝置通過求解以下的公式估算負(fù)載電平LnewLnew=1-PoldPnew×(1-Lold)]]>其中Lold是以前計算的負(fù)載電平，而Pnew和Pold分別是當(dāng)前和以前接收的功率測量結(jié)果。
20．按照權(quán)利要求12的系統(tǒng)，還包括驗(yàn)證裝置，在所述控制裝置利用計算的負(fù)載電平之前驗(yàn)證計算的負(fù)載電平。
21．按照權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中基于計算的負(fù)載電平Lnew所述驗(yàn)證裝置通過求解以下的公式計算估算的功率測量結(jié)果Pnew＇Pnew′=Pold(1-Lold)(1-Lnew)]]>其中Pold是以前的功率測量結(jié)果，而Lold是以前計算的負(fù)載電平；所述驗(yàn)證裝置把Pnew＇與實(shí)際的功率測量結(jié)果Pnew進(jìn)行比較以確定Lnew是否相當(dāng)?shù)販?zhǔn)確。
22．按照權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中若驗(yàn)證裝置指出Pnew＇沒有充分接近于Pnew，則所述計算裝置通過求解以下的公式計算負(fù)載電平Lnew=1-PoldPnew×(1-Lold)]]>。
23．按照權(quán)利要求12的系統(tǒng)，還包括輸入裝置，用于接收功率測量結(jié)果和用戶數(shù)值。
全文摘要
一種控制無線通信網(wǎng)中呼叫接納的系統(tǒng)和方法,它遞歸地估算反向鏈路負(fù)載電平作為基站接收功率變化和/或小區(qū)/扇區(qū)中被服務(wù)的移動臺數(shù)變化的函數(shù)。在一個實(shí)施方案中,呼叫接納控制器利用多種負(fù)載電平估算方法,其中第一方法估算負(fù)載作為基站接收功率變化和被服務(wù)的移動臺數(shù)變化的函數(shù)。呼叫接納控制器利用第二方法遞歸地更新負(fù)載電平估算,它與用戶數(shù)變化成正比關(guān)系?；诨窘邮展β蕼y量結(jié)果的變化,呼叫接納控制器可以利用第三估算方法作為準(zhǔn)確性檢驗(yàn)。
文檔編號H04W72/00GK1290074SQ00128829
公開日2001年4月4日 申請日期2000年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月23日
發(fā)明者楊·金二世 申請人:朗迅科技公司