專利名稱：提高td－scdma數(shù)字集群系統(tǒng)信道利用率的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及移動通信技術領域，具體涉及一種提高TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)信道利用率的方法。
背景技術：
數(shù)字集群技術目前廣泛應用于公安、交通、武警、司法、部隊、消防、民航、電力、油田、廠礦、急救中心等指揮調度部門。TD-SCDMA(時分-同步碼分多址)數(shù)字集群系統(tǒng)是新一代數(shù)字集群系統(tǒng)。數(shù)字集群系統(tǒng)一般采用單工、半雙工或者全雙工的通信形式。因為集群應用中的話務量具有較強的突發(fā)性。而且集群應用具有快速緊急的特點，用戶一般要求立即使用信道，因此數(shù)字集群系統(tǒng)對信道利用率具有較高的要求。
傳統(tǒng)的數(shù)字集群系統(tǒng)只使用時分信道，信道分配比較簡單，而TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)利用了時分同步碼分多址技術，具有多種利用信道的方法。目前TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)主要存在三種提高系統(tǒng)信道利用率的方案。第一種方案是采用全向覆蓋的原理，這樣一個下行物理信道可以覆蓋整個小區(qū)，而接聽的用戶之間可以共享接聽同一個下行物理信道，因此實現(xiàn)了提高信道利用率的目的。第二種方案是采用改進的智能天線技術，意即利用一組波束來覆蓋整個小區(qū)，每個波束發(fā)射獨立的下行物理信道，這時集群群組用戶可以通過選擇上述某一組波束接聽，此方案通過限制波束的數(shù)量也可以提高信道利用率。第三種方案是讓某些或者全部接聽通話的用戶終端在接聽通話期間釋放其信令連接或者將信令連接轉移到特殊的狀態(tài)，意即此時某些或者全部接聽通話的用戶終端不單獨占用系統(tǒng)碼分信道資源，從而提高系統(tǒng)信道利用率。
上述三種方案在上下行均采用TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)的兩個擴頻因子SF＝16的碼分信道，或者一個擴頻因子SF＝8的碼分信道支持用戶的話音比特流。這些方案雖然在一定程度上提高了系統(tǒng)容量，但是沒有從根本上解決系統(tǒng)信道利用率低的問題，即系統(tǒng)中無線信道上所承載的用戶比特流并沒有增加。而且這些提高系統(tǒng)信道利用率的方案由于僅僅考慮了一個下行物理信道共享用戶數(shù)目的問題，當一個下行物理信道的共享用戶數(shù)目增大時，可能導致某些用戶無法使用集群搶占功能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種提高TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)信道利用率的方法，以克服現(xiàn)有技術中無法從根據(jù)上解決信道利用率低的缺點，在不影響用戶對集群功能使用的前提下，進一步提高集群系統(tǒng)信道利用率。
為此，本發(fā)明提供如下的技術方案一種提高TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)信道利用率的方法，包括步驟A、對集群業(yè)務進行分類；B、當收到集群業(yè)務請求時，根據(jù)系統(tǒng)無線信道資源使用情況及所述集群業(yè)務類別確定該業(yè)務的話音編碼速率；C、根據(jù)確定的該業(yè)務的話音編碼速率為其分配無線信道。
優(yōu)選地，所述步驟A具體為根據(jù)用戶級別和/或呼叫類型對所述集群業(yè)務進行分類。
所述步驟B包括B1、根據(jù)收到的集群業(yè)務請求，確定該集群業(yè)務的類別；B2、當所述系統(tǒng)無線信道資源足夠時，對該集群業(yè)務使用全速話音編碼速率；B3、當所述系統(tǒng)無線信道資源不足時，根據(jù)該集群業(yè)務的類別確定其話音編碼速率。
所述步驟B3包括B31、當所述集群業(yè)務允許使用半速話音編碼速率時，對該集群業(yè)務使用半速話音編碼速率；B32、否則，所述系統(tǒng)選擇異常流程阻斷呼叫。
優(yōu)選地，所述步驟B31具體為對所述集群業(yè)務在上行和/或下行通話期間采用半速話音編碼速率。
所述步驟C包括當所述集群業(yè)務使用全速話音編碼速率進行編碼時，分配一個擴頻因子為8的基本碼分信道或者兩個擴頻因子為16的基本碼分信道承載該集群業(yè)務的全速話音；當所述集群業(yè)務使用半速話音編碼速率進行編碼時，分配一個擴頻因子為16的基本碼分信道承載該集群業(yè)務的半速話音。
由以上本發(fā)明提供的技術方案可以看出，本發(fā)明利用TD-SCDMA(時分同步碼分多址)數(shù)字集群系統(tǒng)使用的AMR(自適應多速率)話音具備多個編碼速率以及集群系統(tǒng)業(yè)務的突發(fā)性特點，通過對集群業(yè)務進行分類，根據(jù)請求的集群業(yè)務的類別及系統(tǒng)無線信道資源的使用狀況決定為該呼叫分配全速話音信道還是分配半速話音信道。當系統(tǒng)無線信道資源足夠時，則盡量為呼叫分配全速話音信道，在系統(tǒng)無線信道資源缺乏且對話音質量要求較低時，則為呼叫分配半速話音信道。這樣，通過動態(tài)控制用戶話音的AMR編碼速率，保證了在系統(tǒng)資源緊缺時利用一個無線信道傳輸用戶的話音，從而從根本上提高了系統(tǒng)信道利用率，同時不影響用戶對集群功能的使用。


圖1是TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)結構示意圖；圖2是本發(fā)明方法的實現(xiàn)流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的核心在于利用TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)使用的AMR話音具備多個編碼速率以及集群系統(tǒng)業(yè)務的突發(fā)性特點，通過提高一個物理信道可以承載的用戶比特流來提高無線信道的利用率。為此，首先對集群業(yè)務進行分類，以區(qū)分出可以采用半速話音編碼的集群業(yè)務，以及只能采用全速話音編碼的集群業(yè)務。這樣，當收到集群業(yè)務請求時，即可根據(jù)系統(tǒng)無線信道資源使用情況及該集群業(yè)務的類別確定該業(yè)務的AMR話音編碼速率。在系統(tǒng)無線信道資源缺乏時，就可對某些允許使用半速話音編碼的業(yè)務在通話期間在上行和/或下行使用半速話音編碼，利用一個SF＝16的基本碼分信道承載一個方向的半速話音，從而提高系統(tǒng)信道利用率。
為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結合附圖和實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
參照圖1，圖1示出了TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)的基本結構TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)在其組成設備及結構上與TD-SCDMA無線移動通信系統(tǒng)類似，均包括多個用戶終端，如圖中用戶終端S1和用戶終端S2，基站設備S3，網(wǎng)絡設備S4。其中，用戶終端也可以是其他形式的移動臺如車載臺等，用于講話或者接聽通話，以及實現(xiàn)調度或者完成補充業(yè)務功能等。
基站設備在TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)中可表現(xiàn)為Node B以及Node B的輔助設備，如直放站中繼設備，它負責在用戶終端和網(wǎng)絡設備之間建立通信連接。網(wǎng)絡設備主要包括無線網(wǎng)絡控制器、移動交換中心、GPRS(通用分組無線業(yè)務)支撐節(jié)點、集群調度服務器等。網(wǎng)絡設備負責完成數(shù)字集群業(yè)務的處理如呼叫處理、移動性管理、簽約信息的存儲等。
在TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)中，采用了AMR話音編碼器，它是一種自適應編碼器，可支持8種不同速率，根據(jù)無線環(huán)境，可選擇由系統(tǒng)通過網(wǎng)絡信令實施動態(tài)調整，取得無線環(huán)境下最優(yōu)的話音質量和容量的綜合平衡。AMR語音編碼包括全速率和半速率模式的一組固定速率，它們按照傳輸時出現(xiàn)的誤差函數(shù)在不同模式間進行切換，每種編碼模式在信源和信道編碼間由專用比特速率提供不同的誤碼率，每幀的語音速率按照無線信道環(huán)境來調整。在差的傳播環(huán)境下選擇最大抗噪編碼模式，在好的傳播環(huán)境下選擇最優(yōu)編碼模式。
本技術領域人員知道，數(shù)字集群的最主要業(yè)務特征是群組呼叫，個體用戶或群組之間分為不同的等級，表現(xiàn)為占有通信資源和通話主導權的優(yōu)先級別不同。為保證用戶對系統(tǒng)功能、性能的要求和提高資源利用率，群組通信時要采取“前向信道共享”、用戶和群組優(yōu)先級判別等技術手段，有時還需要對發(fā)起呼叫用戶或接收用戶的區(qū)域進行判別。
數(shù)字集群的基本功能包括組呼、全呼、廣播呼、私密呼以及電話互連呼叫等。補充功能包括調度區(qū)域選擇、多優(yōu)先級、緊急呼叫、遲后進入、動態(tài)重組、調度臺強拆/強插、故障弱化、直通模式、VPN(虛擬專用網(wǎng))功能等。
因此，本發(fā)明即利用TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)使用的AMR話音具備多個編碼速率以及集群系統(tǒng)業(yè)務的突發(fā)性特點，根據(jù)系統(tǒng)無線信道資源使用情況及該集群業(yè)務的類別動態(tài)調整話音編碼速率，為采用半速話音編碼的業(yè)務分配半速話音信道，從另一個角度達到提高系統(tǒng)信道利用率的目的。
本發(fā)明方法的實現(xiàn)流程如圖2所示，包括以下步驟步驟201對集群業(yè)務進行分類。
前面已經(jīng)提到，數(shù)字集群的最主要業(yè)務特征是群組呼叫，個體用戶或群組之間分為不同的等級，表現(xiàn)為占有通信資源和通話主導權的優(yōu)先級別不同。群組呼叫又包括組呼、全呼、廣播呼、私密呼等多種呼叫類型。因此，可以根據(jù)用戶級別和/或呼叫類型對所述集群業(yè)務進行分類，還可以根據(jù)被呼叫用戶的數(shù)據(jù)及其所在區(qū)域對所述集群業(yè)務進行分類，從而區(qū)分哪些呼叫可以采用半速話音編碼速率，哪些呼叫必須采用全速話音編碼速率。
比如，假定某系統(tǒng)支持組呼和廣播呼，其呼叫類別為A和B，且系統(tǒng)支持將呼叫用戶分為5個優(yōu)先級即0、1、2、3和4。那么0A集群呼叫表示優(yōu)先級別最高的用戶發(fā)起的組呼業(yè)務，4B集群呼叫表示優(yōu)先級別最低的用戶發(fā)起的廣播呼叫業(yè)務。根據(jù)這些不同類別的業(yè)務確定其是否可以使用半速話音編碼速率。
步驟202當系統(tǒng)收到集群業(yè)務請求時，根據(jù)該請求確定該集群業(yè)務的類別。
比如，可以建立一個集群業(yè)務分類表，使該表包括集群業(yè)務類型、用戶級別，以及每種業(yè)務是否允許使用半速AMR話音編碼等信息。當收到集群業(yè)務請求時，根據(jù)該請求中的信息查找集群業(yè)務分類表，從而確定該集群業(yè)務的分類，以及該業(yè)務是否允許使用半速AMR話音編碼。
步驟203判斷系統(tǒng)無線信道資源是否足夠。
如果系統(tǒng)資源充足，則不管該業(yè)務是否允許使用半速AMR話音編碼，都優(yōu)先采用全速話音編碼速率，即進到步驟204對該集群業(yè)務使用全速話音編碼速率，并對使用全速話音編碼速率的業(yè)務分配無線信道。
與現(xiàn)有技術相同，對使用全速話音編碼速率的業(yè)務分配兩個SF＝16的基本碼分信道，或分配一個SF＝8的基本碼分信道，承載該業(yè)務的全速話音。
當然，根據(jù)系統(tǒng)實際需要，此時，在不影響系統(tǒng)話音質量的情況下，也可以采用半速話音編碼速率。
比如，對于某些特殊場合的組播業(yè)務，其對話音的質量一般沒有較高的要求，這時，在系統(tǒng)資源充足時，也可以采用半速話音編碼速率，對其話音進行編碼。
如果系統(tǒng)資源不足，則進到步驟205判斷該集群業(yè)務是否允許使用半速話音編碼速率。
如果可以，則進到步驟206對該集群業(yè)務使用半速話音編碼速率，并對使用半速話音編碼速率的業(yè)務分配無線信道。
根據(jù)系統(tǒng)資源的使用情況，可以對該集群業(yè)務在一個方向(上行或下行)通話期間采用半速話音編碼速率，也可以同時在兩個方向(上行和下行)通話期間采用半速話音編碼速率。分配原則是如果上行信道資源枯竭，則為上行分配半速話音信道，如果下行信道資源枯竭，則為下行分配半速話音信道。
由于采用了半速話音編碼速率，因此只需利用一個SF＝16的基本碼分信道即可承載一個方向(上行或下行)的半速話音。
如果該集群業(yè)務是否允許使用半速話音編碼速率或者即使使用半速話音編碼速率系統(tǒng)資源也不足以支持該業(yè)務時，則進到步驟207進入異常流程，阻斷該次呼叫。
例如可以定義系統(tǒng)無線資源管理的幾個狀態(tài)充足狀態(tài)、普通狀態(tài)、擁塞狀態(tài)等。
比如，當無線信道資源50％以上可用時，系統(tǒng)的信道資源為充足狀態(tài)；假如系統(tǒng)的切換門限(系統(tǒng)為了完成切換需要預留的無線信道資源比例)為25％，當系統(tǒng)的無線信道資源處于切換預留門限以上但是小于50％時，系統(tǒng)的信道資源為普通狀態(tài)；系統(tǒng)的無線信道資源處于切換預留門限以下如15％，系統(tǒng)的信道資源為擁塞狀態(tài)。
可根據(jù)系統(tǒng)無線資源的不同狀態(tài)，確定集群業(yè)務采用有話音編碼速率。比如如果系統(tǒng)接到特殊集群業(yè)務(比如，組播業(yè)務)的請求，同時確認系統(tǒng)信道資源處于充足狀態(tài)，則選擇全速話音信道接續(xù)呼叫；如果系統(tǒng)接到特殊集群業(yè)務的請求，同時確認系統(tǒng)信道資源處于普通狀態(tài)，則選擇半速話音信道接續(xù)呼叫；
如果系統(tǒng)接到特殊集群業(yè)務的請求，同時確認系統(tǒng)信道資源處于擁塞狀態(tài)，則選擇異常流程阻斷呼叫。
本技術領域人員知道，AMR話音編碼方案允許用戶話音編碼為每秒12.2千字節(jié)、10.2千字節(jié)、7.95千字節(jié)、7.4千字節(jié)、6.7千字節(jié)、5.9千字節(jié)、5.15千字節(jié)或者4.75千字節(jié)。而集群系統(tǒng)業(yè)務具有突發(fā)性，因此利用本發(fā)明，通過固定使用半速話音即低于每秒5.9千字節(jié)的話音編碼即可節(jié)省無線信道資源，提高系統(tǒng)無線信道資源的利用效率。
本發(fā)明還可結合現(xiàn)有的三種提高集群系統(tǒng)無線信道利用率技術方案(1)采用全向覆蓋方式，使下行物理信道可以覆蓋整個小區(qū)，接聽的用戶之間共享同一個下行物理信道，從而提高信道利用率；(2)采用改進的智能天線技術，通過限制波束的數(shù)量提高信道利用率；(3)使某些或全部接聽通話的用戶終端在接聽通話期間釋放其信令連接或者將信令連接轉移到特殊狀態(tài)。
從而不僅提高了一個無線信道的共享用戶數(shù)目，而且還增加了一個物理信道可以承載的用戶比特流，使遵循本發(fā)明設計的集群系統(tǒng)的信道利用率成倍增加，同時不影響用戶對集群功能的使用。
雖然通過實施例描繪了本發(fā)明，本領域普通技術人員知道，本發(fā)明有許多變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神，希望所附的權利要求包括這些變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神。
權利要求
1.一種提高TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)信道利用率的方法，其特征在于，包括步驟A、對集群業(yè)務進行分類；B、當收到集群業(yè)務請求時，根據(jù)系統(tǒng)無線信道資源使用情況及所述集群業(yè)務類別確定該業(yè)務的話音編碼速率；C、根據(jù)確定的該業(yè)務的話音編碼速率為其分配無線信道。
2.根據(jù)權利要求1所述的提高TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)信道利用率的方法，其特征在于，所述步驟A具體為根據(jù)用戶級別和/或呼叫類型對所述集群業(yè)務進行分類。
3.根據(jù)權利要求1所述的提高TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)信道利用率的方法，其特征在于，所述步驟B包括B1、根據(jù)收到的集群業(yè)務請求，確定該集群業(yè)務的類別；B2、當所述系統(tǒng)無線信道資源足夠時，對該集群業(yè)務使用全速話音編碼速率；B3、當所述系統(tǒng)無線信道資源不足時，根據(jù)該集群業(yè)務的類別確定其話音編碼速率。
4.根據(jù)權利要求3所述的提高TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)信道利用率的方法，其特征在于，所述步驟B3包括B31、當所述集群業(yè)務允許使用半速話音編碼速率時，對該集群業(yè)務使用半速話音編碼速率；B32、否則，所述系統(tǒng)選擇異常流程阻斷呼叫。
5.根據(jù)權利要求4所述的提高TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)信道利用率的方法，其特征在于，所述步驟B31具體為對所述集群業(yè)務在上行和/或下行通話期間采用半速話音編碼速率。
6.根據(jù)權利要求4所述的提高TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)信道利用率的方法，其特征在于，所述步驟C包括當所述集群業(yè)務使用全速話音編碼速率進行編碼時，分配一個擴頻因子為8的基本碼分信道或者兩個擴頻因子為16的基本碼分信道承載該集群業(yè)務的全速話音；當所述集群業(yè)務使用半速話音編碼速率進行編碼時，分配一個擴頻因子為16的基本碼分信道承載該集群業(yè)務的半速話音。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高TD－SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)信道利用率的方法，包括對集群業(yè)務進行分類；當收到集群業(yè)務請求時，根據(jù)系統(tǒng)無線信道資源使用情況及所述集群業(yè)務類別確定該業(yè)務的話音編碼速率；根據(jù)確定的該業(yè)務的話音編碼速率為其分配無線信道。利用本發(fā)明，可以在系統(tǒng)資源緊缺時利用一個無線信道傳輸用戶的話音，進一步提高TD－SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)信道利用率。
文檔編號H04Q7/28GK1867107SQ20051007099
公開日2006年11月22日 申請日期2005年5月19日 優(yōu)先權日2005年5月19日
發(fā)明者王學龍 申請人:大唐移動通信設備有限公司