專(zhuān)利名稱(chēng)：碼分多址系統(tǒng)的自干擾接納控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碼分多址系統(tǒng)的自干擾接納控制方法，尤其是指一種寬帶碼分多址(WCDMAWide-band Code Division Multiple Access)系統(tǒng)混合業(yè)務(wù)情況下的接納控制方法，屬于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)(3G)領(lǐng)域。
(2)背景技術(shù)移動(dòng)通信近年來(lái)發(fā)展十分迅速，短短幾年間已經(jīng)成為人類(lèi)生活中非常重要的一部分。伴隨著Internet技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)移動(dòng)Internet的渴求極大地推動(dòng)了第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)(IMT-2000)的發(fā)展。WCDMA技術(shù)是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的主流技術(shù)，由于移動(dòng)上網(wǎng)等業(yè)務(wù)的需要，WCDMA系統(tǒng)與GSM系統(tǒng)以及第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)相比，承載的業(yè)務(wù)類(lèi)型就不再是單一的話(huà)音業(yè)務(wù)，而是混合業(yè)務(wù)，其業(yè)務(wù)類(lèi)型按業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量(QoSQuality of Service)分為四級(jí)會(huì)話(huà)級(jí)(conversational class，如電話(huà)業(yè)務(wù)、IP通話(huà)業(yè)務(wù)等)、流級(jí)(streaming class，如視頻或音頻數(shù)據(jù))、交互級(jí)(interactive class，如上網(wǎng)瀏覽、服務(wù)器接入、數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)等)和后臺(tái)級(jí)(background class，如后臺(tái)分發(fā)E-mail、下載文件、接收測(cè)量報(bào)告等)。由于混合業(yè)務(wù)的接入，使得WCDMA系統(tǒng)的接納控制、負(fù)荷控制方法不能再沿用單一業(yè)務(wù)時(shí)的方法。
基于時(shí)分復(fù)用的GSM系統(tǒng)采用硬容量，其容量的表征參數(shù)為信道數(shù)，即時(shí)隙數(shù)，一旦所有的時(shí)隙都被占滿(mǎn)，則不能再接入新的用戶(hù)。
IS-95系統(tǒng)(第二代碼分多址移動(dòng)通信系統(tǒng))雖然在業(yè)務(wù)類(lèi)型上與GSM相同，但在技術(shù)上與GSM完全不同，采用的是碼分多址原理，其信道是用碼序列來(lái)區(qū)分的。用戶(hù)在同一時(shí)間、同一頻段工作，因此IS-95(CDMA)系統(tǒng)是一個(gè)自干擾系統(tǒng)，系統(tǒng)中的所有用戶(hù)彼此互為干擾，因此系統(tǒng)的容量與干擾的大小密切相關(guān)，與業(yè)務(wù)QoS密切相關(guān)，容量是軟的。業(yè)務(wù)QoS主要包括業(yè)務(wù)的信源速率、誤碼率要求和時(shí)延要求，比如滿(mǎn)足一定的QoS條件下，最多大約可接入100個(gè)話(huà)音用戶(hù)，但如果在此基礎(chǔ)上再接入一個(gè)話(huà)音也是可以的，僅僅是話(huà)音質(zhì)量稍有降低。因此，IS-95系統(tǒng)容量的表征不能簡(jiǎn)單地采用信道數(shù)來(lái)說(shuō)明，還應(yīng)與業(yè)務(wù)要求的QoS有關(guān)。
第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)大多也采用了碼分多址技術(shù)，但與第二代IS-95系統(tǒng)最大的區(qū)別是承載的業(yè)務(wù)類(lèi)型不同，其業(yè)務(wù)是話(huà)音業(yè)務(wù)和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)并重的混合業(yè)務(wù)，這在前文已經(jīng)提到過(guò)。由于第三代系統(tǒng)承載了速率可變的混合業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)特性與單一的話(huà)音業(yè)務(wù)相比復(fù)雜得多，各種業(yè)務(wù)在系統(tǒng)中的行為特性大大不同，因而第三代碼分多址系統(tǒng)的傳輸技術(shù)和系統(tǒng)控制方法與IS-95系統(tǒng)有很大的不同，對(duì)系統(tǒng)容量的評(píng)定更是不能簡(jiǎn)單地采用信道數(shù)。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)也具有軟容量特性，其容量與業(yè)務(wù)所要求的服務(wù)質(zhì)量有關(guān)，當(dāng)要求的無(wú)線(xiàn)鏈路質(zhì)量下降時(shí)，容量變大，反之則變小。而且，還將由于第三代系統(tǒng)業(yè)務(wù)類(lèi)型的多樣化，各種業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)、數(shù)據(jù)速率和對(duì)時(shí)延要求的不同，使得對(duì)系統(tǒng)容量的評(píng)價(jià)和接納控制過(guò)程也變得更加復(fù)雜，對(duì)容量表征參數(shù)的確定和系統(tǒng)接納控制方法，目前在公開(kāi)的出版物中也未見(jiàn)有明確的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，甚至第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP也沒(méi)有制訂統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)控制方法是各個(gè)公司以3GPP相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)自行研制的。因此，可以說(shuō)，針對(duì)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的混合業(yè)務(wù)的接納控制方法，目前幾乎還是一個(gè)空白領(lǐng)域。
采用碼分多址技術(shù)的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，由于區(qū)分各用戶(hù)的擴(kuò)頻碼的不完全正交性，導(dǎo)致了該系統(tǒng)成為了一個(gè)自干擾系統(tǒng)，或者叫干擾受限系統(tǒng)，系統(tǒng)中的任何一個(gè)用戶(hù)相對(duì)其他用戶(hù)都是干擾源。因此，當(dāng)系統(tǒng)中用戶(hù)不斷增加時(shí)，等于干擾不斷增加，為了保證各種業(yè)務(wù)所需要的QoS，就要通過(guò)閉環(huán)功率控制機(jī)制不斷增加各自的發(fā)射功率，即不僅當(dāng)前新接入用戶(hù)的發(fā)射功率要比系統(tǒng)中原有的同類(lèi)業(yè)務(wù)用戶(hù)的發(fā)射功率大一些，而且系統(tǒng)中已接入的所有原來(lái)用戶(hù)的發(fā)射功率也要相應(yīng)增加，最后使得系統(tǒng)中所有同類(lèi)業(yè)務(wù)用戶(hù)到達(dá)基站接收端的功率都要增加到相同值，這就是功率攀升現(xiàn)象。這是一個(gè)從低平衡點(diǎn)到高平衡點(diǎn)的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程收斂時(shí)系統(tǒng)就是穩(wěn)定的，否則就是不穩(wěn)定的。這樣，當(dāng)系統(tǒng)中用戶(hù)增加到一定的程度后，會(huì)引起功率突然雪崩式上升，此時(shí)即使只增加一個(gè)用戶(hù)，所有用戶(hù)所需要的發(fā)射功率都需要增加很多，系統(tǒng)總的上行接收總功率也隨之增加很多，接收功率將超出接收電路非線(xiàn)性范圍而失效，業(yè)務(wù)的誤碼率急劇下降，系統(tǒng)就處于癱瘓或崩潰狀態(tài)，說(shuō)明當(dāng)前接入的業(yè)務(wù)不能被系統(tǒng)接納了，必須在出現(xiàn)這個(gè)情況之前就要預(yù)測(cè)，并實(shí)行控制，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。由此可見(jiàn)，決定碼分多址系統(tǒng)容量的本質(zhì)是系統(tǒng)的上行接收總功率，只要系統(tǒng)的上行接收總功率還沒(méi)有超出接納控制門(mén)限，就可以接入新用戶(hù)。因此，如果能夠?qū)Ξ?dāng)前呼叫請(qǐng)求的業(yè)務(wù)在接入后的系統(tǒng)上行接收總功率進(jìn)行預(yù)測(cè)，就可以以此預(yù)測(cè)功率作為當(dāng)前業(yè)務(wù)能否被接納的準(zhǔn)則，確定系統(tǒng)是否接納該業(yè)務(wù)。
與此相比，目前預(yù)測(cè)呼叫業(yè)務(wù)負(fù)荷增量的方法是基于吞吐量的方法。具體參考芬蘭諾基亞公司Harri Holma等人參考3GPP協(xié)議規(guī)范的著作——《UMTS的WCDMA——第三代移動(dòng)通信的無(wú)線(xiàn)接入》?，F(xiàn)在所用預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)負(fù)荷增量的方法沒(méi)有以功率為核心，預(yù)測(cè)呼叫業(yè)務(wù)的負(fù)荷增量不是直接的發(fā)射或接收功率增量，更沒(méi)有考慮多址干擾的影響，與實(shí)際系統(tǒng)不對(duì)應(yīng)，既不實(shí)用，又不準(zhǔn)確，容易造成接納控制的錯(cuò)誤判斷。在公開(kāi)的專(zhuān)利中，還沒(méi)有針對(duì)混合業(yè)務(wù)和非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)的接納控制方法。只有一些相關(guān)的專(zhuān)利，如美國(guó)專(zhuān)利(專(zhuān)利號(hào)為US5687171)“CDMA系統(tǒng)中分配無(wú)線(xiàn)信道的方法與裝置”是最接近的方法，這方法是基于測(cè)量基站接收信號(hào)強(qiáng)度、計(jì)算允許的余量、估計(jì)呼叫所需的功率、余量大于所需功率時(shí)即分配一條無(wú)線(xiàn)信道。這個(gè)方法是典型的第二代單一業(yè)務(wù)、對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)的接納控制方法，且僅僅測(cè)量上行的基站接收信號(hào)強(qiáng)度；這些方法在計(jì)算呼叫業(yè)務(wù)所需功率時(shí)沒(méi)有考慮功率攀升量，更沒(méi)有考慮非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)在上、下行分別接納控制的問(wèn)題，因?yàn)樯?、下行的測(cè)量和計(jì)算負(fù)荷余量方法是不同的，沒(méi)有考慮非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)接納的特殊性和業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)，即沒(méi)有將業(yè)務(wù)QoS作為接納控制的主要因素，完全不能滿(mǎn)足第三代系統(tǒng)混合業(yè)務(wù)的多樣化要求，更沒(méi)有考慮混合業(yè)務(wù)組合的優(yōu)化以致達(dá)到高效運(yùn)行的問(wèn)題。
基于以上第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)自身的特點(diǎn)和功率攀升原理，本發(fā)明提出了基于自干擾的混合業(yè)務(wù)接納控制方法，解決混合業(yè)務(wù)接入時(shí)的接納控制問(wèn)題。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提出一種碼分多址系統(tǒng)的自干擾接納控制方法，是指一種混合業(yè)務(wù)接入時(shí)上行接收總功率的預(yù)測(cè)方法，根據(jù)該預(yù)測(cè)功率以確定當(dāng)前請(qǐng)求接入的業(yè)務(wù)能否被系統(tǒng)接納，達(dá)到提高系統(tǒng)運(yùn)行效率、降低呼叫阻塞率和掉話(huà)率的效果。
本發(fā)明基于碼分多址系統(tǒng)的自干擾原理，建立混合業(yè)務(wù)的數(shù)學(xué)模型，解出各種業(yè)務(wù)在功率攀升后的上行接收功率，從而計(jì)算系統(tǒng)的上行接收總功率，比較該總功率值與接納控制門(mén)限，判斷當(dāng)前呼叫請(qǐng)求的業(yè)務(wù)能否被接納。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種碼分多址系統(tǒng)的自干擾接納控制方法，其中所述的控制方法的步驟包括第一步從呼叫業(yè)務(wù)的QoS(服務(wù)質(zhì)量)中提取業(yè)務(wù)信源速率R、所需信噪比Eb/N0值；第二步根據(jù)自干擾原理，對(duì)系統(tǒng)中已有的業(yè)務(wù)類(lèi)型和當(dāng)前請(qǐng)求接入的業(yè)務(wù)類(lèi)型分別建立功率攀升后的上行接收功率和干擾的關(guān)系的數(shù)學(xué)方程，即當(dāng)前請(qǐng)求業(yè)務(wù)接入后該類(lèi)業(yè)務(wù)到達(dá)基站的上行接收功率和系統(tǒng)中所有干擾功率的數(shù)學(xué)方程；第三步聯(lián)立步驟第二步中所建立的各個(gè)方程，組成非線(xiàn)性方程組，采用數(shù)值方法求解該方程組，得到各種業(yè)務(wù)在功率攀升后的上行接收功率值；第四步建立功率攀升后系統(tǒng)上行接收總功率與各種業(yè)務(wù)的數(shù)量及其對(duì)應(yīng)的上行接收功率值的關(guān)系的數(shù)學(xué)方程；第五步將步驟第三步中解出的各種業(yè)務(wù)的上行接收功率值代入步驟第四步中建立的方程，即可得到當(dāng)前業(yè)務(wù)接入后的系統(tǒng)上行接收總功率Ptotal。
第六步比較當(dāng)前業(yè)務(wù)接入后的系統(tǒng)上行接收總功率Ptotal與系統(tǒng)接納控制門(mén)限Pth，如果Ptotal＜Pth則接納，無(wú)線(xiàn)資源控制器RRC(Radio Resource Control)返回接納信令，進(jìn)入第七步；反之，如果Ptotal＞Pth，則說(shuō)明當(dāng)前呼叫請(qǐng)求的接入將導(dǎo)致系統(tǒng)超出穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)所需要保證的接納控制門(mén)限，系統(tǒng)將處于過(guò)載狀態(tài)。因此，不能接納當(dāng)前呼叫請(qǐng)求，進(jìn)行掉話(huà)或阻塞處理，回到步驟第一步，等待下一次呼叫的到來(lái)；第七步如果步驟第三步中建立的非線(xiàn)性方程組無(wú)解，則說(shuō)明當(dāng)前業(yè)務(wù)的接納將出現(xiàn)雪崩式功率攀升現(xiàn)象，系統(tǒng)上行接收總功率為無(wú)窮大，系統(tǒng)將崩潰。因此，系統(tǒng)拒絕接納該呼叫請(qǐng)求，進(jìn)行掉話(huà)或阻塞處理，回到步驟第一步等待下一次呼叫的到來(lái)；
第八步分配碼資源；第九步修改碼資源狀態(tài)表，返回步驟第一步。
本發(fā)明的功效在于本發(fā)明提出的基于自干擾模型的碼分多址系統(tǒng)的混合業(yè)務(wù)接納控制方法有如下有益效果1)提出了碼分多址系統(tǒng)容量的容量表征參數(shù)；2)解決了混合業(yè)務(wù)時(shí)的接納控制問(wèn)題；3)計(jì)算結(jié)果不依賴(lài)于基站上報(bào)的系統(tǒng)上行接收總功率的測(cè)量值，避免了測(cè)量不準(zhǔn)確給系統(tǒng)帶來(lái)的影響；4)靈活性好，適合信噪比Eb/N0實(shí)時(shí)變化的情況。在實(shí)際的系統(tǒng)中，由于自然地理等因素的變化，要獲得滿(mǎn)意的服務(wù)質(zhì)量，信噪比Eb/N0可能需要實(shí)時(shí)變化?；谧愿蓴_的混合業(yè)務(wù)模型從模型上考慮了Eb/N0的影響因素，不管它如何變化，只要能夠給出具體的值，就可以解出此時(shí)的系統(tǒng)上行接收總功率值和功率攀升后的各種業(yè)務(wù)到達(dá)基站的上行接收功率值。因此，該模型具有非常好的靈活性和適應(yīng)性，這對(duì)變化多樣的移動(dòng)通信環(huán)境而言非常實(shí)用；5)準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)呼叫業(yè)務(wù)接入時(shí)對(duì)系統(tǒng)的影響程度，提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率和系統(tǒng)資源利用率，保證了服務(wù)質(zhì)量。
綜上所述，本發(fā)明首次提出了寬帶碼分多址系統(tǒng)基于自干擾模型的混合業(yè)務(wù)接納控制方法，該方法從寬帶碼分多址系統(tǒng)的自干擾特性出發(fā)，建立了混合業(yè)務(wù)時(shí)的自干擾模型，可以精確地預(yù)測(cè)呼叫請(qǐng)求業(yè)務(wù)接入后系統(tǒng)的上行接收總功率，進(jìn)行接納判斷，而且同時(shí)還可以得到功率攀升后系統(tǒng)中各種業(yè)務(wù)的上行接收功率。該方法不依賴(lài)于基站上報(bào)的系統(tǒng)上行接收總功率的測(cè)量值，避免了測(cè)量誤差的影響。此外，該方法還非常適用于信噪比Eb/N0實(shí)時(shí)變化的情況，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行都具有實(shí)用價(jià)值。
為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的上述目的、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和效果，以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
(4)


圖1是采用直接迭代法求解非線(xiàn)性方程組(1)的程序流程；圖2是非線(xiàn)性方程組(1)中所有等式兩邊的誤差最大值——迭代次數(shù)曲線(xiàn)；
圖3是圖2的局部放大。
(5)具體實(shí)施方式
本發(fā)明的功能模塊以軟件體現(xiàn)在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制器RNC(Radio NetworkControler)中，由RNC控制和管理許多的基站(小區(qū))。結(jié)合本發(fā)明的步驟，以一個(gè)實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述以上方法第一步首先從呼叫業(yè)務(wù)(用戶(hù))的無(wú)線(xiàn)接入承載(RAB)請(qǐng)求所帶的業(yè)務(wù)質(zhì)量(QoS)參數(shù)中，提取呼叫業(yè)務(wù)的信源速率R、所需信噪比Eb/N0值、優(yōu)先級(jí)等級(jí)以及呼叫用戶(hù)的身份標(biāo)識(shí)(ID)值，信噪比是根據(jù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不同而不同，例8kbps、12.2kbps話(huà)音的QoS參數(shù)與64kbps、144kbps、384kbps等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不同，話(huà)音的平均信噪比要求約為5dB，對(duì)應(yīng)誤塊率(BLER)為百分之一，而64kbps、144kbps、384kbps等數(shù)據(jù)的平均信噪比要求為3.5dB；第二步根據(jù)自干擾原理，建立自干擾模型。對(duì)任意用戶(hù)而言，系統(tǒng)中已經(jīng)接入的其他用戶(hù)都可看作干擾，此外，相鄰小區(qū)的用戶(hù)也是干擾，一般認(rèn)為相鄰小區(qū)干擾為本小區(qū)干擾的55％。根據(jù)自干擾和功率攀升原理，當(dāng)前請(qǐng)求業(yè)務(wù)接入后，要達(dá)到滿(mǎn)意的QoS，它到達(dá)基站的上行接收功率必須能夠抵抗它的所有干擾源的干擾功率，即大于或者等于所有干擾功率之和。這些干擾源包括系統(tǒng)中的所有已經(jīng)接入用戶(hù)、相鄰小區(qū)用戶(hù)干擾和背景噪聲干擾。
假設(shè)系統(tǒng)中已經(jīng)接入的業(yè)務(wù)有8kbps，12.2kbps，64kbps，144kbps和384kbps，當(dāng)前請(qǐng)求接入業(yè)務(wù)為一個(gè)8kbps話(huà)音業(yè)務(wù)，對(duì)功率攀升后8kbps業(yè)務(wù)建立方程如下p8=101gΣT(100.1Bg+1.55NT100.1pT)-PG8+(EbN0)8dBm]]>其中，T為業(yè)務(wù)類(lèi)型，T＝8kbps，12.2kbps，64kbps，144kbps，384kbps；其他類(lèi)型的業(yè)務(wù)依此類(lèi)推即假設(shè)系統(tǒng)中已經(jīng)接入的業(yè)務(wù)有x1kbps，x2kbps，x3kbps……xnkbps，當(dāng)前請(qǐng)求接入業(yè)務(wù)為一個(gè)xakbps的業(yè)務(wù)，其中a＝1、2、3……n，對(duì)功率攀升后xakbps業(yè)務(wù)建立方程如下pxa=101gΣT(100.1Bg+1.55NT100.1pT)-PGxa+(EbN0)xadBm---(1)]]>其中，T為業(yè)務(wù)類(lèi)型，T＝x1kbps，x2kbps，x3kbps……xnkbps；Bg(dBm)為自噪聲功率，Bg＝101g(kT0B)，其中T0為環(huán)境絕對(duì)溫度(K)，k為波爾茲曼常數(shù)，為1.38×10-23焦耳/K，B是通信帶寬(Hz)，WCDMA系統(tǒng)的通信帶寬為5MHz；常溫(27攝氏度)下取Bg＝-103.157dBm；系數(shù)1.55為考慮周?chē)^(qū)滿(mǎn)的情況，即周?chē)^(qū)干擾為本小區(qū)干擾的55％；px1、px2、px3……pxn分別為接入當(dāng)前xakbps業(yè)務(wù)引起功率攀升后系統(tǒng)中x1kbps、x2kbps、x3kbps……xnkbps業(yè)務(wù)的上行接收功率，即上述方程式(1)中的PT，量綱為dBm；Nx1、Nx2、Nx3……Nxn為正整數(shù)，分別表示當(dāng)前xakbps業(yè)務(wù)接入前系統(tǒng)中已經(jīng)存在的相應(yīng)業(yè)務(wù)的數(shù)量，即上述方程式(1)中的NT，無(wú)量綱；PGx1、PGx2、PGx3……PGxn分別為相應(yīng)業(yè)務(wù)的處理增益，PGT=101g(3840kcpsRT)dB,]]>RT為業(yè)務(wù)速率，量綱是kbps。處理增益包括了擴(kuò)頻增益和編碼增益；(EbN0)x1,(EbN0)x2,(EbN0)x3······(EbN0)xn]]>分別為相應(yīng)業(yè)務(wù)QoS對(duì)應(yīng)的平均信噪比，取值同上所述。
第三步聯(lián)立第二步中建立的各方程式成非線(xiàn)性方程組，并采用數(shù)值迭代法求解該非線(xiàn)性方程組，即可解出各種業(yè)務(wù)在功率攀升后到達(dá)基站的上行接收功率值PT，T＝x1kbps，x2kbps，x3kbps……xnkbps。
第四步建立功率攀升后系統(tǒng)上行接收總功率與各種業(yè)務(wù)的數(shù)量及其對(duì)應(yīng)的上行接收功率值的關(guān)系的數(shù)學(xué)描述方程。此時(shí)，系統(tǒng)總的上行接收功率應(yīng)該為本小區(qū)內(nèi)所有已接入的業(yè)務(wù)的上行接收功率之和。
仍假設(shè)系統(tǒng)中已經(jīng)接入的業(yè)務(wù)有8kbps，12.2kbps，64kbps，144kbps和384kbps，當(dāng)前請(qǐng)求接入業(yè)務(wù)為一個(gè)8kbps話(huà)音業(yè)務(wù)為例Ptotal=101g[100.1Bg+(N8+1)100.1pg+N12.2100.1p12.2+N64100.1p64]]>+N144100.1p144+N384100.1p384]dBm]]>其他類(lèi)型的業(yè)務(wù)依此類(lèi)推即仍假設(shè)系統(tǒng)中已經(jīng)接入的業(yè)務(wù)有x1kbps，x2kbps，x3kbps……xnkbps，當(dāng)前請(qǐng)求接入業(yè)務(wù)為一個(gè)xakbps的業(yè)務(wù)，其中a＝1、2、3……n，此時(shí)，系統(tǒng)總的上行接收功率應(yīng)該為本小區(qū)內(nèi)所有已接入的業(yè)務(wù)的上行接收功率之和Ptotal=101g[100.1Bg+100.1pxa+Nx1100.1px1+Nx2100.1px2---(2)]]>+Nx3100.1px3+......+Nxn100.1pxn]dBm]]>第五步比較Ptotal與系統(tǒng)接納控制門(mén)限Pth，如果Ptotal＜Pth則接納，RRC返回接納信令，進(jìn)入第七步；反之，如果Ptotal＞Pth，則說(shuō)明當(dāng)前呼叫請(qǐng)求的接入將導(dǎo)致系統(tǒng)超出穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)所需要保證的接納控制門(mén)限，系統(tǒng)將處于過(guò)載狀態(tài)。因此，不能接納當(dāng)前呼叫請(qǐng)求，進(jìn)行掉話(huà)或阻塞處理，回到第一步等待下一次呼叫的到來(lái)；第六步如果第三步中建立的非線(xiàn)性方程組無(wú)解，則說(shuō)明當(dāng)前業(yè)務(wù)的接納將出現(xiàn)雪崩式功率攀升現(xiàn)象，系統(tǒng)上行接收總功率為無(wú)窮大，系統(tǒng)將崩潰。因此，系統(tǒng)拒絕接納該呼叫請(qǐng)求，進(jìn)行掉話(huà)或阻塞處理，回到第一步等待下一次呼叫的到來(lái)；第七步啟動(dòng)碼資源分配子進(jìn)程；第八步修改碼資源狀態(tài)表，返回第一步。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明圖1所描述的迭代法求解所述的非線(xiàn)性方程組的過(guò)程是(仍假設(shè)系統(tǒng)中已經(jīng)接入的業(yè)務(wù)有x1kbps為8kbps，x2kbps為12.2kbps，x3kbps為64kbps，x4kbps為144kbps和x5kbps為384kbps)首先令迭代次數(shù)k＝-0；設(shè)定迭代初值p8(k)、p12.2(k)、p64(k)、p144(k)、p384(k)；
將此初值代入方程式(1)，計(jì)算p8(k+1)、p12.2(k+1)、p64(k+1)、p144(k+1)、p384(k+1)；再計(jì)算前后兩次迭代結(jié)果差值的絕對(duì)值DiffT＝|PT(k+1)-PT(k)|，T＝8，12.2，64，144，384，找出差值中最大的量J＝max{Diff8，Diff12.2，Diff64，Diff144，Diff384}；如果J滿(mǎn)足給定的計(jì)算精度，則迭代終止，當(dāng)前迭代所得結(jié)果即為方程組的解；如果J不滿(mǎn)足給定的計(jì)算精度，需將當(dāng)前迭代結(jié)果代入式(1)，進(jìn)行下一次迭代，計(jì)算p8(k+2)、p12.2(k+2)、p64(k+2)、p144(k+2)、p384(k+2)……，依此進(jìn)行下去，如果迭代收斂于給定的精度，則說(shuō)明方程組(1)有解，將方程組的解代入式(2)，所得系統(tǒng)上行接收總功率Ptotal如果小于接納控制門(mén)限，則接納當(dāng)前呼叫請(qǐng)求，如果Ptotal大于接納控制門(mén)限，則此時(shí)系統(tǒng)雖然沒(méi)有崩潰，但已經(jīng)處于飽和狀態(tài)了，當(dāng)前呼叫請(qǐng)求不能被接納；如果迭代次數(shù)超過(guò)設(shè)定的最大允許迭代次數(shù)，迭代仍然沒(méi)有收斂的話(huà)，則認(rèn)為方程組無(wú)解，當(dāng)前呼叫請(qǐng)求的接入將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，不能被接納。計(jì)算精度一般取值為千分之一到十萬(wàn)分之一，即可滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用要求；最大允許迭代次數(shù)在3000次以下，一般收斂速度較快，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于最大值，計(jì)算時(shí)間保持在實(shí)際系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)。
其他類(lèi)型的業(yè)務(wù)依此類(lèi)推(系統(tǒng)中已經(jīng)接入的業(yè)務(wù)有x1kbps，2kbps，x3kbps……xnkbps)首先令迭代次數(shù)k＝-0；設(shè)定迭代初值px1(k)、px2(k)、px3(k)……pxn(k)；將此初值代入方程式(1)，計(jì)算px1(k+1)、px2(k+1)、px3(k+1)……pxn(k+1)；再計(jì)算前后兩次迭代結(jié)果差值的絕對(duì)值DiffT＝|PT(k+1)-PT(k)|，T＝x1，x2，x3……xn，找出差值中最大的量J＝max{Diffx1，Diffx2，Diffx3……Diffxn}；如果J滿(mǎn)足給定的計(jì)算精度，則迭代終止，當(dāng)前迭代所得結(jié)果即為方程組的解；如果J不滿(mǎn)足給定的計(jì)算精度，需將當(dāng)前迭代結(jié)果代入式(1)，進(jìn)行下一次迭代，計(jì)算px1(k+2)、px2(k+2)、px3(k+2)……pxn(k+2)……，依此進(jìn)行下去，如果迭代收斂于給定的精度，則說(shuō)明方程組(1)有解，將方程組的解代入式(2)，所得系統(tǒng)上行接收總功率Ptotal如果小于接納控制門(mén)限，則接納當(dāng)前呼叫請(qǐng)求，如果Ptotal大于接納控制門(mén)限，則此時(shí)系統(tǒng)雖然沒(méi)有崩潰，但已經(jīng)處于飽和狀態(tài)了，當(dāng)前呼叫請(qǐng)求不能被接納；如果迭代次數(shù)超過(guò)設(shè)定的最大允許迭代次數(shù)，迭代仍然沒(méi)有收斂的話(huà)，則認(rèn)為方程組無(wú)解，當(dāng)前呼叫請(qǐng)求的接入將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，不能被接納。計(jì)算精度一般取值為千分之一到十萬(wàn)分之一，即可滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用要求；最大允許迭代次數(shù)在3000次以下，一般收斂速度較快，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于最大值，計(jì)算時(shí)間保持在實(shí)際系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)。
圖2中的曲線(xiàn)表示的是迭代求解方程組(1)時(shí)，各次迭代過(guò)程中方程組(1)各等式兩邊差值的最大絕對(duì)值J隨迭代次數(shù)變化的趨勢(shì)，它描述了迭代過(guò)程的收斂性，說(shuō)明了本文中采用的迭代解法是收斂的，具有魯棒性。
圖3是圖2的局部放大，主要觀(guān)察差值J隨迭代次數(shù)增加不再明顯下降。
本發(fā)明的核心算法是以系統(tǒng)上行接收總功率作為碼分多址系統(tǒng)容量評(píng)定指標(biāo)的思想和混合業(yè)務(wù)時(shí)系統(tǒng)自干擾數(shù)學(xué)模型的建立。
本發(fā)明受保護(hù)范圍為碼分多址移動(dòng)通信系統(tǒng)的自干擾模型和接納控制，系統(tǒng)負(fù)荷估計(jì)，應(yīng)用范圍包括整個(gè)移動(dòng)通信領(lǐng)域。
當(dāng)然，本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種碼分多址系統(tǒng)的自干擾接納控制方法，其特征在于所述的控制方法包括第一步從呼叫業(yè)務(wù)的QoS(服務(wù)質(zhì)量)中提取業(yè)務(wù)信源速率R、所需信噪比Eb/N0值；第二步根據(jù)自干擾原理，對(duì)系統(tǒng)中已有的業(yè)務(wù)類(lèi)型和當(dāng)前請(qǐng)求接入的業(yè)務(wù)類(lèi)型分別建立功率攀升后的上行接收功率和干擾的關(guān)系的數(shù)學(xué)方程，即當(dāng)前請(qǐng)求業(yè)務(wù)接入后該類(lèi)業(yè)務(wù)到達(dá)基站的上行接收功率和系統(tǒng)中所有干擾功率的數(shù)學(xué)方程；第三步聯(lián)立步驟第二步中所建立的各個(gè)方程，組成非線(xiàn)性方程組，采用數(shù)值方法求解該方程組，得到各種業(yè)務(wù)在功率攀升后的上行接收功率值；第四步建立功率攀升后系統(tǒng)上行接收總功率與各種業(yè)務(wù)的數(shù)量及其對(duì)應(yīng)的上行接收功率值的關(guān)系的數(shù)學(xué)方程；第五步將步驟第三步中解出的各種業(yè)務(wù)的上行接收功率值代入步驟第四步中建立的方程，即可得到當(dāng)前業(yè)務(wù)接入后的系統(tǒng)上行接收總功率Ptotal；第六步比較當(dāng)前業(yè)務(wù)接入后的系統(tǒng)上行接收總功率Ptotal與系統(tǒng)接納控制門(mén)限Pth，如果Ptotal＜Pth則接納，RRC返回接納信令，進(jìn)入第七步；反之，如果Ptotal＞Pth，則說(shuō)明當(dāng)前呼叫請(qǐng)求的接入將導(dǎo)致系統(tǒng)超出穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)所需要保證的接納控制門(mén)限，系統(tǒng)將處于過(guò)載狀態(tài)，因此，不能接納當(dāng)前呼叫請(qǐng)求，進(jìn)行掉話(huà)或阻塞處理，回到步驟第一步，等待下一次呼叫的到來(lái)；第七步如果步驟第三步中建立的非線(xiàn)性方程組無(wú)解，則說(shuō)明當(dāng)前業(yè)務(wù)的接納將出現(xiàn)雪崩式功率攀升現(xiàn)象，系統(tǒng)上行接收總功率為無(wú)窮大，系統(tǒng)將崩潰。因此，系統(tǒng)拒絕接納該呼叫請(qǐng)求，進(jìn)行掉話(huà)或阻塞處理，回到步驟第一步等待下一次呼叫的到來(lái)；第八步分配碼資源；第九步修改碼資源狀態(tài)表，返回步驟第一步。
2.如權(quán)利要求1所述的一種碼分多址系統(tǒng)的自干擾接納控制方法，其特征在于所述的第二步中的當(dāng)前請(qǐng)求業(yè)務(wù)接入后該類(lèi)業(yè)務(wù)到達(dá)基站的上行接收功率和系統(tǒng)中所有干擾功率的數(shù)學(xué)方程式(系統(tǒng)中已經(jīng)接入的業(yè)務(wù)有x1kbps，x2kbps，x3kbps……xnkbps，當(dāng)前請(qǐng)求接入業(yè)務(wù)為一個(gè)xakbps的業(yè)務(wù)，其中a＝1、2、3……n，對(duì)功率攀升后xakbps業(yè)務(wù)建立方程)如下pxa=101gΣT(100.1Bg+1.55NT100.1PT)-PGxa+(EbN0)xadBm---(1)]]>其中，T為業(yè)務(wù)類(lèi)型，T＝x1kbps，x2kbps，x3kbps……xnkbps；Bg(dBm)為白噪聲功率，Bg＝101g(kT0B)，其中T0為環(huán)境絕對(duì)溫度(K)，k為波爾茲曼常數(shù)，為1.38×10-23焦耳/K，B是通信帶寬(Hz)，WCDMA系統(tǒng)的通信帶寬為5MHz；常溫(27攝氏度)下取Bg＝-103.157dBm；系數(shù)1.55為考慮周?chē)^(qū)滿(mǎn)的情況，即周?chē)^(qū)干擾為本小區(qū)干擾的55％；px1、px2、px3……pxn分別為接入當(dāng)前xakbps業(yè)務(wù)引起功率攀升后系統(tǒng)中x1kbps、x2kbps、x3kbps……xnkbps業(yè)務(wù)的上行接收功率，即上述方程式(1)中的PT，量綱為dBm；Nx1、Nx2、Nx3……Nxn為正整數(shù)，分別表示當(dāng)前xakbps業(yè)務(wù)接入前系統(tǒng)中已經(jīng)存在的相應(yīng)業(yè)務(wù)的數(shù)量，即上述方程式(1)中的NT，無(wú)量綱；PGx1、PGx2、PGx3……PGxn分別為相應(yīng)業(yè)務(wù)的處理增益，PGT=101g(3840kcpsRT)]]>dB，RT為業(yè)務(wù)速率，量綱是kbps。處理增益包括了擴(kuò)頻增益和編碼增益；(EbN0)x1,(EbN0)x2,(EbN0)x3······(EbN0)xn]]>分別為相應(yīng)業(yè)務(wù)QoS對(duì)應(yīng)的平均信噪比。
3.如權(quán)利要求1所述的一種碼分多址系統(tǒng)的自干擾接納控制方法，其特征在于所述的第三步中的采用數(shù)值方法求解該方程組是指用數(shù)值迭代法求解所述的非線(xiàn)性方程組，即可解出各種業(yè)務(wù)在功率攀升后到達(dá)基站的上行接收功率值PT，在此，設(shè)T＝x1kbps，x2kbps，x3kbps……xnkbps。
4.如權(quán)利要求1所述的一種碼分多址系統(tǒng)的自干擾接納控制方法，其特征在于所述的第四、五步中的建立功率攀升后系統(tǒng)上行接收總功率與各種業(yè)務(wù)的數(shù)量及其對(duì)應(yīng)的上行接收功率值的關(guān)系的數(shù)學(xué)描述方程是系統(tǒng)總的上行接收功率應(yīng)該為本小區(qū)內(nèi)所有已接入的業(yè)務(wù)的上行接收功率之和(系統(tǒng)中已經(jīng)接入的業(yè)務(wù)有x1kbps，x2kbps，x3kbps……xnkbps，當(dāng)前請(qǐng)求接入業(yè)務(wù)為一個(gè)xakbps的業(yè)務(wù)，其中a＝1、2、3……n)Ptotal=101g[100.1Bg+100.1pxa+Nx1100.1px1+Nx2100.1px2]]>+Nx3100.1px3+......+Nxn100.1pxn]dBm---(2)]]>
5.如權(quán)利要求3所述的一種碼分多址系統(tǒng)的自干擾接納控制方法，其特征在于所述的迭代法求解所述的非線(xiàn)性方程組的過(guò)程是(系統(tǒng)中已經(jīng)接入的業(yè)務(wù)有x1kbps，x2kbps，x3kbps……xnkbps)首先令迭代次數(shù)k＝0；設(shè)定迭代初值px1(k)、px2(k)、px3(k)……pxn(k)；將此初值代入所述的方程組(1)，計(jì)算px1(k+1)、px2(k+1)、px3(k+1)……pxn(k+1)；再計(jì)算前后兩次迭代結(jié)果差值的絕對(duì)值DiffT＝|PT(k+1))-PT(k)|，T＝x1，x2，x3……xn，找出差值中最大的量J＝max{Diffx1，Diffx2，Diffx3……Diffxn}；如果J滿(mǎn)足給定的計(jì)算精度，則迭代終止，當(dāng)前迭代所得結(jié)果即為方程組的解；如果J不滿(mǎn)足給定的計(jì)算精度，需將當(dāng)前迭代結(jié)果代入方程組(1)，進(jìn)行下一次迭代，計(jì)算px1(k+2)、px2(k+2)、px3(k+2)……pxn(k+2)……，依此進(jìn)行下去，如果迭代收斂于給定的精度，則說(shuō)明所述的方程組(1)有解，將方程組的解代入所述的方程組(2)，所得系統(tǒng)上行接收總功率Ptotal如果小于接納控制門(mén)限，則接納當(dāng)前呼叫請(qǐng)求，如果Ptotal大于接納控制門(mén)限，則此時(shí)系統(tǒng)雖然沒(méi)有崩潰，但已經(jīng)處于飽和狀態(tài)了，當(dāng)前呼叫請(qǐng)求不能被接納。
6.如權(quán)利要求5所述的一種碼分多址系統(tǒng)的自干擾接納控制方法，其特征在于所述的計(jì)算精度一般取值為千分之一到十萬(wàn)分之一，即可滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用要求。
7.如權(quán)利要求5所述的一種碼分多址系統(tǒng)的自干擾接納控制方法，其特征在于所述的迭代次數(shù)最大允許在3000次以下，一般收斂速度較快，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于最大值。
全文摘要
一種碼分多址系統(tǒng)的自干擾接納控制方法，是基于碼分多址系統(tǒng)的自干擾原理，建立混合業(yè)務(wù)的數(shù)學(xué)模型，解出各種業(yè)務(wù)在功率攀升后的上行接收功率，從而計(jì)算系統(tǒng)的上行接收總功率，比較該總功率值與接納控制門(mén)限，判斷當(dāng)前呼叫請(qǐng)求的業(yè)務(wù)能否被接納。本發(fā)明從寬帶碼分多址系統(tǒng)的自干擾特性出發(fā)，建立了混合業(yè)務(wù)時(shí)的自干擾模型，可以精確地預(yù)測(cè)呼叫請(qǐng)求業(yè)務(wù)接入后系統(tǒng)的上行接收總功率，進(jìn)行接納判斷，而且同時(shí)還可以得到功率攀升后系統(tǒng)中各種業(yè)務(wù)的上行接收功率。該方法不依賴(lài)于基站上報(bào)的系統(tǒng)上行接收總功率的測(cè)量值，避免了測(cè)量誤差的影響。此外，該方法還非常適用于信噪比E
文檔編號(hào)H04Q7/00GK1479464SQ0213668
公開(kāi)日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2002年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月28日
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