專利名稱：通信性能和阻塞概率的計算方法和裝置以及記錄介質的制作方法
技術領域：
本發明涉及移動通信系統中的通信性能計算方法和通信性能計算裝置，并且涉及通信系統中的阻塞概率計算方法和阻塞概率計算裝置，以及記錄介質。
更具體地，本發明涉及計算諸如基站中的阻塞概率(拋棄對系統的新呼叫的概率)或因業務量(traffic)集中造成的通信性能下降概率的性能的方法和裝置，并且涉及與此相關的記錄介質。本發明還涉及計算移動通信系統中阻塞概率的方法和裝置，以及與此相關的記錄介質。
在類似目前普遍使用的移動電話系統的移動通信系統中，整個服務地區一般被分割成相當小的，被稱作小區的區域以便提供服務。如
圖1所示這樣的一個系統包括多個覆蓋被分割的小區106的基站102，和通過建立與基站的無線信道與基站102進行通信的移動站104。
以某種發送功率從基站102或移動站104發送的無線電波經過某些衰減穿過空間并且到達一個接收點。無線電波經歷的衰減通常隨著發送站和接收站之間的距離而增加。除此之外，由于無線電波經過高大建筑物，山峰或丘陵的阻擋，反射和衍射，傳播損耗因周圍地理條件和目標環境而互不相同。另一方面，接收方需要接收功率高過某種電平以便以期望的質量等級接收并解調信號。相應地，在移動通信系統中進行區域設計以便使用有限的發送功率有效覆蓋服務區域是非常重要的。
這了實現這種設計，一種通過使用計算機并且根據基站和移動站的規范和地理數據模擬無線電波傳播，對服務區域內的無線電波傳播條件進行估測的方法被經常使用。在Fujii，Asakura和Yamazaki的“移動通信中的小區設計系統”，NTT DoCoMo技術雜志Vol.1，No.4，pp.28-34，1995-01，或Ohmatuzawa和Yamashita的“建站設計的總支持系統”，NTT DoCoMo技術雜志Vol.4，No.1，pp.28-31，1996-04中描述了這樣的方法。這些方法把小區分成更小的子部分，存儲高度數據，地理數據和單個子部分的通信業務量數據，并且計算出各個接收點上的信噪比(SIR)或各個基站的業務量。這些方法使用諸如頻分多址(FDMA)或時分多址(TDMA)的多址模式。
另一方面，對于碼分多址(CDMA)，不僅是改變FDMA和TDMA性能的傳播條件，而且通信業務量及其瞬時改變均對性能有很大的影響。日本專利申請公開號8-191481(1996)，“呼叫準入控制方法和裝置”公開了一種根據基站上的干擾估測決定允許一個新呼叫的方法，其中強調干擾是決定CDMA系統中上行鏈路性能的重要因素。
并且，國際出版物第WO98/30057號“CDMA移動通信系統中的呼叫準入控制方法和移動站”公開了一種使移動站通過從基站向移動站發送關于上行鏈路干擾和下行鏈路發送功率的信息進行呼叫準入決策的方法，其中強調基站的總發送功率是決定下行鏈路性能的一個重要因素。這樣一種通過考慮通信業務量及其時間變化來進行區域設計的方法對于CDMA系統而言是新型的。
前面的常規方法具有一個很大的問題，即不適用于由于相鄰基站進行的通信導致的干擾沒有計入業務量而沒有發生改變的CDMA系統。
另外，盡管在遠端重用相同無線信道發出的干擾功率大大降低了FDMA或TDMA系統中的性能，但由于未被計入業務量，所以產生了防礙精確性能計算的問題。
并且，由于常規方法不能考慮到作為CDMA系統中一個重要指標的總下行鏈路發送功率，所以具有不適用于沒有改變的CDMA系統的嚴重問題。
并且，盡管總發送功率對具有放大通常使用多信道發送的信號的結構的FDMA或TDMA系統的性能有很大的影響，但沒有一種適用于這種結構的計算方法，從而帶來無法計算其性能的問題。
在一個許多用戶共享有限數量的通信信道的通信系統中，有時無法為用戶分配通信信道。
在諸如固定電話系統或移動電話系統的普通通信系統中，許多用戶共享通信資源。例如，考慮一個由10個雇員共享的辦公室電話系統。10個雇員同時進行電話交談的概率是非常小的，近似于0。這樣，辦公室中需要的電路數量可以小于10，并且雇員共享有限數量的信道，在必要時使用這些信道，在交談結束后釋放這些信道以便其它雇員可以使用。但有時會出現因所有信道忙以致沒有可用信道的情況。在這種情況下，許多目前的通信系統均拋棄新呼叫，從而導致呼叫損耗。從經濟角度考慮信道數量最好是盡可能地少。但非常少量的信道會增加呼叫損耗并且限制雇員，或者防礙工作的順利進行。為了滿足這種矛盾的需求，Erlang B公式(參見Leonard Kleinrock，“排隊系統卷I理論”，John Wiley&Sons，pp.105-106，1975)被用來在設計信道數量時實現足夠小的，大約1％至3％的阻塞概率。
這種關于辦公室電話系統的考慮也適用于固定電話系統和移動通信系統。具體地，在移動通信系統中，使用無線傳輸建立基站和移動站之間的通信，并且通信使用的資源是無線信道。由于移動通信系統可用的頻段通常受到限制，所以與使用有線電路進行信息傳輸的固定電話網絡相比，資源共享成為非常重要的因素。移動通信通常使用的無線信道訪問模式包含頻分多址(FDMA)，時分多址(TDMA)或碼分多址(CDMA)。
在FDMA或TDMA系統中，由于事先為基站分配可用的無線頻率，所以可以象在常規系統中那樣使用Erlang B公式設計分配給站點的無線信道數量。但在CDMA系統中，由于基站共享相同的無線頻段，所以常規方法并不適用。
國際出版物第WO98/30057號“CDMA移動通信系統中的呼叫準入控制方法和移動站”公開了一種根據基站觀察到的上行鏈路干擾功率和基站的發送功率進行呼叫準入決策的方法。但其中只描述了判定是否可以接受呼叫的方法，并不能根據系統的業務量得到阻塞概率。
另一方面，有一個用公式表達CDMA系統中實際業務量和阻塞概率之間的關系的例子。例如，A.M.Viterbi和A.J.Viterbi的一篇文章，“功率控制CDMA系統的Erlang容量”，IEEE J.Select.Areas.Commun.，Vol.11，pp.892-900，1993年8月公開了一個根據實際業務量計算基站觀察到的干擾功率的均值和方差，并且在假定干擾功率是正態分布的前提下簡單計算阻塞概率的方法。該文章根據以下公式計算阻塞概率Pblocking。Pblocking≈Q[A-E(Z')Var(Z')]···········(1)]]>其中E(Z’)是規則化干擾的均值，Var(Z’)是規則化干擾的方差，均被表示成實際業務量的函數。在另一方面，A是規則化干擾的一個閥值，而通過以下等式定義Q(x)。Q(X)=∫x∞12πe-t2/2dt··············(2)]]>表達式(1)用于計算規則化干擾超過閥值A的概率，其中假定干擾具有正態分布。
但實際上，當出現呼叫損耗時干擾功率會減少，并且在不考慮因呼叫損耗導致的干擾功率下降的情況下無法精確計算阻塞概率。
圖14是圖解使用常規技術(前面文章公開)計算阻塞概率的模塊圖。文章中描述的方法在不考慮因呼叫損耗導致的干擾功率下降的情況下計算阻塞概率。因而，該方法具有不能精確計算阻塞概率的嚴重問題。
本發明是針對上述問題而提出的。因而，本發明的一個目標是提供一種通過計算移動通信系統中基站的業務量分布從而精確并且簡單地計算出基站中的性能的方法和類似方法。
本發明的另一個目標是提供一種精確并且簡單地計算出移動通信系統中阻塞概率的方法和類似方法。本發明通過使用在系統內產生的一個虛擬概率來修改移動通信系統中的負載(例如基站的實際業務量(實際業務強度)，干擾功率，發送功率)。這允許模擬常規方法中沒有考慮到的因呼叫損耗導致的負載下降，并且通過簡單計算阻塞概率較好地模擬出實際模型，從而改進阻塞概率的精度。另外，本發明根據計算出的阻塞概率和系統內產生的虛擬概率確定虛擬概率的變化量，并且通過改變虛擬概率計算出阻塞概率。這允許平衡阻塞概率和負載下降，從而改進阻塞概率的精度。
為了實現本發明的目標，在本發明的第一方面，提供了一個移動通信系統中的通信性能計算方法，其中上述移動通信系統包含多個基站和多個與基站進行通信的移動站，其中一個分布有移動站的區域被分割成多個子部分，通信性能計算方法包括一個存儲對應于各個子部分的基站和/或訪問各個子部分的移動站的發送功率數據的發送功率數據存儲步驟；一個存儲各個子部分的業務強度數據的業務強度數據存儲步驟；一個計算基站上的實際業務量均值和方差的業務量計算步驟；一個根據均值和方差計算通信性能的通信性能計算步驟。
這里，業務量計算步驟可以包括一個根據在發送功率數據存儲步驟存儲的移動站的發送功率數據計算從移動站發送到基站的信號在基站上的接收功率的第一計算步驟；一個根據在業務強度數據存儲步驟存儲的業務強度數據和接收功率計算基站上的實際業務量的均值和方差的第二計算步驟。
業務量計算步驟可以包括一個根據在發送功率數據存儲步驟中存儲的基站的發送功率數據和在業務強度數據存儲步驟存儲的業務強度數據計算基站上實際業務量的均值和方差的第三計算步驟。
通信性能計算步驟可以包括一個根據實際業務量的均值和方差計算概率分布的概率計算步驟；一個計算實際業務量超過一個預定閥值的概率的概率判定步驟。
概率判定步驟可以包括一個把基站可接受干擾功率或其固定倍數設置成閥值的步驟。
概率判定步驟可以包括一個把基站可接受干擾功率或其固定倍數與基站中接收器的熱噪聲功率的總和設置成閥值的步驟。
概率判定步驟可以包括一個使用基站可接受干擾功率或其固定倍數和基站中接收器的熱噪聲功率的總和與接收器的熱噪聲功率的比值進行計算的閥值計算步驟；一個把閥值計算步驟中的計算結果設置成閥值的步驟。
概率判定步驟可以包括一個把基站的最大發送功率或其固定倍數的總和設置成閥值的步驟。
在本發明的第二方面，提供了一個存儲程序的計算機可讀記錄介質，該程序使計算機執行一個移動通信系統中的通信性能計算方法，其中上述移動通信系統包含多個基站和多個與基站進行通信的移動站，其中一個分布有移動站的區域被分割成多個子部分，通信性能計算方法包括一個存儲對應于各個子部分的基站和/或訪問各個子部分的移動站的發送功率數據的發送功率數據存儲步驟；一個存儲各個子部分的業務強度數據的業務強度數據存儲步驟；一個計算基站上的實際業務量均值和方差的業務量計算步驟；一個根據均值和方差計算通信性能的通信性能計算步驟。
在本發明的第三方面，提供了一個移動通信系統中的通信性能計算裝置，其中上述移動通信系統包含多個基站和多個與基站進行通信的移動站，其中一個分布有移動站的區域被分割成多個子部分，上述通信性能計算裝置包括存儲對應于各個子部分的基站和/或訪問各個子部分的移動站的發送功率數據的發送功率數據存儲裝置；存儲各個子部分的業務強度數據的業務強度數據存儲裝置；計算基站上的實際業務量均值和方差的業務量計算裝置；根據均值和方差計算通信性能的通信性能計算裝置。
這里，業務量計算裝置可以包括
根據發送功率數據存儲裝置存儲的移動站的發送功率數據計算從移動站發送到基站的信號在基站上的接收功率的第一計算裝置；根據業務強度數據存儲裝置存儲的業務強度數據和接收功率計算基站上的實際業務量的均值和方差的第二計算裝置。
業務量計算裝置可以包括根據發送功率數據存儲裝置存儲的基站的發送功率數據和業務強度數據存儲裝置存儲的業務強度數據計算基站上實際業務量的均值和方差的第三計算裝置。
通信性能計算裝置可以包括根據實際業務量的均值和方差計算概率分布的概率計算裝置；計算實際業務量超過一個預定周值的概率的概率判定裝置。
概率判定裝置可以包括把基站可接受干擾功率或其固定倍數設置成閥值的裝置。
概率判定裝置可以包括把基站可接受干擾功率或其固定倍數與基站中接收器的熱噪聲功率的總和設置成閥值的裝置。
概率判定裝置可以包括使用基站可接受干擾功率或其固定倍數和基站中接收器的熱噪聲功率的總和與接收器的熱噪聲功率的比值進行計算的閥值計算裝置；把閥值計算裝置的計算結果設置成閥值的裝置。
概率判定裝置可以包括把基站的最大發送功率或其固定倍數的總和設置成閥值的裝置。
在本發明的第四方面，提供了一個移動通信系統中的阻塞概率計算方法，阻塞概率計算方法包括一個在移動通信系統上輸入負載b的負載輸入步驟；一個產生虛擬概率pd的虛擬概率產生步驟；一個使用虛擬概率pd根據負載b計算修改的負載b’的修改負載計算步驟；和一個根據修改的負載b’計算阻塞概率p的阻塞概率計算步驟，其中虛擬概率產生步驟把虛擬概率pd與阻塞概率p相比較，并且根據比較結果產生一個新虛擬概率pd。
虛擬概率產生步驟可以把虛擬概率pd與阻塞概率p相比較，可以在p＞pd時使新的虛擬概率pd大于當前的虛擬概率pd，并且可以在p＜pd時使新的虛擬概率pd小于當前的虛擬概率pd。
阻塞概率計算步驟可以根據修改的負載b’計算出多個阻塞概率p1，p2，…，pN，其中N是一個自然數，阻塞概率計算步驟還可以包括一個根據多個阻塞概率p1，p2，…，pN計算出一個估測值C的估測值計算步驟，并且虛擬概率產生步驟可以把虛擬概率pd與估測值C相比較，并且可以根據比較結果產生一個新的虛擬概率pd。
估測值C可以等于1-(1-p1)×(1-p2)×…×(1-pN)，并且虛擬概率產生步驟可以把虛擬概率pd與估測值C相比較，可以在C＞pd時使新的虛擬概率pd大于當前的虛擬概率pd，并且可以在C＜pd時使新的虛擬概率pd小于當前的虛擬概率pd。
修改的負載b’可以等于(1-pd)×b。
在本發明的第五方面，提供了一個存儲程序的計算機可讀記錄介質，該程序使計算機執行一個移動通信系統中的阻塞概率計算方法，阻塞概率計算方法包括一個在移動通信系統上輸入負載b的負載輸入步驟；一個產生虛擬概率pd的虛擬概率產生步驟；一個使用虛擬概率pd根據負載b計算修改的負載b’的修改負載計算步驟；和一個根據修改的負載b’計算阻塞概率p的阻塞概率計算步驟，其中虛擬概率產生步驟把虛擬概率pd與阻塞概率p相比較，并且根據比較結果產生一個新虛擬概率pd。
在本發明的第六方面，提供了一個移動通信系統中的阻塞概率計算裝置，阻塞概率計算裝置包括在移動通信系統上輸入負載b的負載輸入裝置；產生虛擬概率pd的虛擬概率產生裝置；使用虛擬概率pd根據負載b計算修改的負載b’的修改負載計算裝置；和根據修改的負載b’計算阻塞概率p的阻塞概率計算裝置，其中虛擬概率產生裝置把虛擬概率pd與阻塞概率p相比較，并且根據比較結果產生一個新虛擬概率pd。
這里，虛擬概率產生裝置可以把虛擬概率pd與阻塞概率p相比較，可以在p＞pd時使新的虛擬概率pd大于當前的虛擬概率pd，并且可以在p＜pd時使新的虛擬概率pd小于當前的虛擬概率pd。
阻塞概率計算裝置可以根據修改的負載b’計算出多個阻塞概率p1，p2，…，pN，其中N是一個自然數，阻塞概率計算裝置還可以包括一個根據多個阻塞概率p1，p2，…，pN計算出一個估測值C的估測值計算裝置，并且虛擬概率產生裝置可以把虛擬概率pd與估測值C相比較，并且可以根據比較結果產生一個新的虛擬概率pd。
估測值C可以等于1-(1-p1)×(1-p2)×…×(1-pN)，并且虛擬概率產生裝置可以把虛擬概率pd與估測值C相比較，可以在C＞pd時使新的虛擬概率pd大于當前的虛擬概率pd，并且可以在C＜pd時使新的虛擬概率pd小于當前的虛擬概率pd。
修改的負載b’可以等于(1-pd)×b。
上述結構允許精確并且簡單地計算出移動通信系統的基站上的性能。
另外，可以簡單并精確地計算出通信系統中的阻塞概率。
通過下面參照附圖對實施例進行的描述可以更清晰地理解本發明的上述和其它目標，作用，特性和優點。
圖1是從結構上示出一個常規移動通信系統的圖例；圖2是示出基于本發明的第一實施例的移動通信系統的性能計算裝置的結構的模塊圖；圖3是圖解第一實施例中一個被分割成多個子部分的區域和對應于各個子部分的存儲區上的記錄之間的關系的簡圖；圖4是圖解在本發明被應用于一個上行鏈路信道時進行的操作的流程圖5是圖解在本發明被應用于一個下行鏈路信道時進行的操作的流程圖；圖6是示出一個應用本發明的上行鏈路信道性能計算裝置的結構的模塊圖；圖7是示出一個應用本發明的下行鏈路信道性能計算裝置的結構的模塊圖；圖8是示出基于本發明的第二實施例的阻塞概率計算裝置的結構的模塊圖；圖9是圖解第二實施例的阻塞概率計算裝置的功能的模塊圖；圖10是圖解第二實施例的阻塞概率計算裝置進行的阻塞概率計算處理的流程圖；圖11是圖解出現多種呼叫損耗因素的一個例子的模塊圖；圖12是圖解本發明第三實施例的阻塞概率計算裝置的功能的模塊圖；圖13是圖解第三實施例的阻塞概率計算裝置進行的阻塞概率計算處理的流程圖；圖14是圖解常規阻塞概率計算技術的模塊圖。
現在參照附圖詳細描述基于本發明的實施例。
圖2是示出基于本發明的第一實施例的性能計算裝置的硬件結構的模塊圖。本實施例的性能計算裝置200包括一個主控制器202，一個存儲器204，一個輸入/輸出控制器206，一個輸入單元208，一個顯示單元210和一個輸出單元212，并且裝置200可以包括一個個人計算機。
圖3的左邊表明在本發明中各個小區被分割成多個子部分。圖3的右邊表明諸如固定磁盤或內存的存儲器針對各個子部分當移動站訪問子部分時存儲基站和移動站的發送功率(Pbi和Pmi)中的至少一個，并且存儲當前子部分的業務強度Ai。為了根據存儲的發送功率計算出一個接收點上的接收功率，使用存儲器中存儲的，諸如超出基站和移動站天線平面的高度，使用的無線頻率，和基站與移動站天線的方向的參數來進行計算。使用在M.Hata的“地面移動無線服務中傳播損耗的經驗公式”，IEEE Trans.on Vehic.Technol.，Vol.VT-29，No.3，1980年8月中公開的接收功率計算經驗公式可以計算出接收功率。
圖4是圖解本發明被應用于上行鏈路信道時進行的操作的流程圖。根據針對各個子部分存儲的移動站發送功率，計算出各個基站上的接收功率Ri，該功率對應于從出現在第i個子部分上的移動站發送并且被基站接收的信號。一個計算實際業務量的均值和方差的步驟使用以下等式計算基站上的實際業務量的均值。
Average=C0+∑｛C1×Ri×Ai｝ (3)其中Ai是第i個子部分的業務強度，C0是一個指定常數，C1是一個非負常數。
另一方面，通過以下等式計算基站上實際業務量的方差。
Variance=C2+∑｛C1×C1×Ri×Ri×Ai｝ (4)其中C2是一個正常數。
由于本實施例被配置成根據針對各個子部分存儲的靜態數據計算除均值以外的方差，所以可以計算因業務量的瞬時變化導致的通信性能下降和阻塞概率。
更具體地，一個對基站進行計數的變化k被初始化成1(步驟S402)。接著，一個對子部分進行計數的變量i被初始化成1，并且表示均值和方差的變量Sm和Sv被初始化成0(步驟S404)。針對各個子部分計算基站的接收功率(步驟S406)。以上述方式預先確定計算方法，其中使用諸如超出基站和移動站天線平面的高度，使用的無線頻率，和基站與移動站天線的方向的參數，并且使用上述接收功率經驗公式。接著，利用接收功率更新均值Sm和方差Sv(步驟S408)。變量i被加1(步驟S410)，并且在i等于或小于期望的子部分數量時重復相同操作(步驟S412)。如果i超過子部分數量，則使用計算的Sm，Sv和預定的閥值開始性能計算(步驟S414)。根據性能規范可以使用各種方法進行計算。例如，當使用正態分布逼近業務量分布時，通過下面使用一個誤差補償函數Erfc(‘)的等式可以計算出性能P。P=12Erfc[T-Sm2Sv]·············(5)]]>其中T是可以取下列數值的閥值第一個值，基站可接受的干擾功率或其固定倍數；第二個值，基站可接受的干擾功率或其固定倍數與基站接收器的熱噪聲功率的總和；第三個值，C(1-1/η)的值，其中η是總和I與基站接收器熱噪聲功率N的比值，C為指定正常數，I是基站可接受的干擾功率或其固定倍數與基站接收器的熱噪聲功率的總和。接著，變量k被加1以便進行下一個基站的計算(步驟S416)。如果k等于或小于期望基站的數量，則重復針對下一個基站的處理(步驟S418)。如果k超過期望基站的數量，則結束處理。盡管在本流程圖中常數C0和C2被假定為0，但它們也可以是其它常數。
圖5是圖解本發明被應用于下行鏈路信道時所進行的操作的流程圖。在這種情況下，通過下面的等式計算基站的實際業務量的均值。
Mean=C0+∑｛C1×Pi×Ai｝(6)其中Pi是基站的發送功率。通過下面的等式計算基站上實際業務量的方差。
Variance=C2+∑｛C1×C1×Pi×Pi×Ai｝ (7)由于本實施例被配置成根據針對各個子部分存儲的靜態數據計算除均值以外的方差，所以可以計算因業務量的瞬時變化導致的通信性能和阻塞概率下降。
更具體地，一個對基站進行計數的變化k被初始化成1(步驟S502)。接著，一個對子部分進行計數的變量i被初始化成1，并且表示均值和方差的變量Sm和Sv被初始化成0(步驟S504)。接著，利用針對各個子部分存儲的發送功率更新均值Sm和方差Sv(步驟S506)。變量i被加1(步驟S508)，并且在i等于或小于期望的子部分數量時重復相同操作(步驟S510)。如果i超過子部分數量，則使用計算的Sm，Sv和預定的閥值開始性能計算(步驟S512)。根據性能規范可以使用各種方法進行計算。例如，當使用正態分布逼近業務量分布時，通過下面使用一個誤差補償函數Erfc(‘)的等式可以計算出性能P。P=12Erfc[T-Sm2Sv]···············(8)]]>其中T是可以取基站總最大發送功率或其固定倍數的閥值。接著，變量k被加1以便進行下一個基站的計算(步驟S514)。如果k等于或小于期望基站的數量，則重復針對下一個基站的處理(步驟S516)。如果k超過期望基站的數量，則結束處理。盡管在本流程圖中常數C0和C2被假定為0，但它們也可以是其它常數。
圖6是示出使用本發明的上行鏈路信道的性能計算裝置600的硬件結構的模塊圖。在這個圖例中，一個子部分數據保持單元602保持關于各個子部分的發送功率Pi和業務強度Ai的數據。一個傳播相關數據保持單元604保持關于超出基站和移動站天線平面的高度，無線頻率，或基站與移動站天線的方向的數據，其中這些數據被用于計算接收功率。一個接收功率計算單元606從子部分數據保持單元602和傳播相關數據保持單元604讀出必要的數據并且計算接收功率。一個業務量計算單元608根據接收功率計算單元606計算的各個子部分的接收功率Ri和業務強度Ai計算出基站上業務量的均值Sm和方差Sv。一個性能計算單元610使用業務量計算單元608計算的均值Sm和方差Sv以及一個閥值產生器612提供的閥值T計算出諸如阻塞概率和通信性能下降概率的性能數據，并且輸出這些數據。可以通過各種方法使用業務量計算單元608計算的均值Sm和方差Sv以及預定的閥值T進行性能計算。例如，當使用正態分布逼近業務量分布時，通過下面使用一個誤差補償函數Erfc(‘)的等式可以計算出性能P。P=12Erfc[T-Sm2Sv]·················(9)]]>其中T是可以取下列數值的閥值第一個值，基站可接受的干擾功率或其固定倍數；第二個值，基站可接受的干擾功率或其固定倍數與基站接收器的熱噪聲功率的總和；第三個值，C(1-1/η)的值，其中η是總和I與基站接收器熱噪聲功率N的比值，C為指定正常數，I是基站可接受的干擾功率或其固定倍數與基站接收器的熱噪聲功率的總和。
圖7是示出使用本發明的下行鏈路信道的性能計算裝置700的硬件結構的模塊圖。在這個圖例中，一個子部分數據保持單元702保持關于各個子部分的發送功率Pi和業務強度Ai的數據。一個業務量計算單元704根據傳送功率Pi和業務強度Ai計算出基站上業務量的均值Sm和方差Sv。一個性能計算單元706使用業務量計算單元704計算的均值Sm和方差Sv以及一個閥值產生器708提供的閥值T計算出諸如阻塞概率和通信性能下降概率的性能數據，并且輸出這些數據。可以通過各種方法使用計算的均值Sm和方差Sv以及預定的閥值T進行性能計算。例如，當使用正態分布逼近業務量分布時，通過下面使用一個誤差補償函數Erfc(‘)的等式可以計算出性能P。P=12Erfc[T-Sm2Sv]·············(10)]]>其中T是可以取基站總最大發送功率或其固定倍數的閥值。
如上所述，基于本發明的方法包括一個存儲對應于各個子部分的基站和/或訪問各個子部分的移動站的發送功率數據的發送功率數據存儲步驟，其中移動站分布在上述各個子部分中；一個存儲各個子部分的業務強度數據的業務強度數據存儲步驟；一個計算基站上的實際業務量均值和方差的業務量計算步驟；一個根據均值和方差計算通信性能的通信性能計算步驟。這樣便能夠精確并簡單地進行通信性能計算。
另外，根據本發明，業務量計算步驟包括一個根據在發送功率數據存儲步驟存儲的移動站的發送功率數據計算從移動站發送到基站的信號在基站上的接收功率的第一計算步驟；一個根據在業務強度數據存儲步驟存儲的業務強度數據和接收功率計算基站上的實際業務量的均值和方差，從而不僅算出其它子部分的基站進行的通信產生的干擾業務量，而且把其它子部分重用相同無線信道產生的干擾功率算成業務量的第二計算步驟。這樣便能夠精確并簡單地進行通信性能計算。
并且，根據本發明，業務量計算步驟包括一個根據在發送功率數據存儲步驟中存儲的基站的發送功率數據和在業務強度數據存儲步驟存儲的業務強度數據計算基站上實際業務量的均值和方差，從而考慮到總下行鏈路發送功率的第三計算步驟。使用對應于此的計算方法能夠非常精確并簡單地計算出基站上的通信性能。
另外，根據本發明，通信性能計算步驟包括一個根據實際業務量的均值和方差計算概率分布的概率計算步驟；一個計算實際業務量超過一個預定閥值的概率的概率判定步驟。這樣就能夠精確并簡單地進行通信性能計算。
并且，根據本發明，概率判定步驟包括一個把基站可接受干擾功率或其固定倍數設置成閥值的步驟。這樣就能夠非常精確地進行通信性能計算。
另外，根據本發明，概率判定步驟包括一個把基站可接受干擾功率或其固定倍數與基站中接收器的熱噪聲功率的總和設置成閥值的步驟。這樣就能夠非常精確地進行通信性能計算。
并且，根據本發明，概率判定步驟包括一個使用基站可接受干擾功率或其固定倍數和基站中接收器的熱噪聲功率的總和與接收器的熱噪聲功率的比值進行計算的閥值計算步驟；一個把閥值計算步驟中的計算結果設置成閥值的步驟。這樣就能夠非常精確地進行通信性能計算。
并且，根據本發明，概率判定步驟包括一個把基站的最大發送功率或其固定倍數的總和設置成閥值的步驟。這樣就能夠非常精確地進行通信性能計算。
圖8是示出基于本發明的第二實施例的阻塞概率計算裝置的硬件結構的模塊圖。本實施例的阻塞概率計算裝置包括一個主控制器801，一個存儲器802，一個輸入/輸出控制器803，一個輸入單元804，一個顯示單元805和一個輸出單元806，并且阻塞概率計算裝置可以包括一個個人計算機。
主控制器801包括一個CPU并且對整個系統進行復雜的控制。主控制器801與存儲器802相連。存儲器802可以由一個硬盤，一個活動盤，一個光盤或類似介質構成。主控制器801通過輸入/輸出控制器803與諸如鍵盤和鼠標的輸入單元804，顯示輸入數據，計算結果和類似數據的顯示單元805，和諸如打印機的用于輸出計算結果的輸出單元806相連。
主控制器801包括一個存儲其諸如OS(操作系統)的控制程序，諸如計算阻塞概率程序的應用程序和所需的數據的內部存儲器，并且使用這些程序計算阻塞概率。
圖10是圖解本實施例的阻塞概率計算裝置的功能的模塊圖；并且圖10是圖解本實施例的阻塞概率計算裝置進行的阻塞概率計算處理的流程圖。
圖9所示的阻塞概率計算裝置包括一個虛擬概率產生器901，一個變換器902，一個乘法器903，一個阻塞概率計算單元904和一個比較器905。
首先，阻塞概率計算裝置通過輸入單元804接收在通信系統上具有負載b的輸入(步驟S1001)。在本實施例中，該裝置把實際業務強度當作通信系統上的負載來接收。
接著，虛擬概率產生器901產生虛擬概率pd(步驟S1002)。使用產生的虛擬概率pd根據實際業務強度b計算出修改的實際業務強度b，。接著，變換器902把產生的虛擬概率pd轉換成(1-pd)，并且乘法器903將該值乘以實際業務強度b，從而得到修改的實際業務強度b’=(1-pd)×b。
接著，阻塞概率計算單元904根據修改的實際業務強度b’計算出阻塞概率p(步驟S1004)。在本實施例中，使用前面提到的文章中公開的方法(公式(1)和(2))計算阻塞概率p。
接著，比較器905把虛擬概率pd與阻塞概率p相比較，并且在二者之間的差值處于預定范圍之內時，即認為二者相等時結束處理(步驟S1005)，在這種情況下，認為得到了足夠精確的阻塞概率p。換言之，當虛擬概率pd被認為與計算的阻塞概率p相等時，修改的實際業務強度b’=(1-pd)×b被認為是等于(1-p)×b，這表明實際業務強度考慮到了呼叫損耗。相應地，可以認為根據修改的實際業務強度b’計算出的阻塞概率是精確的。因而根據需要在顯示單元805上顯示如此計算的阻塞概率，并且輸出到輸出單元806。
當虛擬概率pd和計算的阻塞概率p之間的差值超出預定范圍時，處理返回到步驟S1002(步驟S1005)。在步驟S1002，根據虛擬概率pd和計算的阻塞概率p之間的比較結果產生一個新的虛擬概率pd。更具體地，如果p＞pd，使新的虛擬概率pd大于當前pd，如果p＜pd，使新的虛擬概率pd小于當前pd。
之后，重復從步驟S1002到步驟S1004的處理，直到虛擬概率pd和阻塞概率p之間的差值處于預定范圍之內。
這樣，在移動通信系統中實現了簡單并且精確的阻塞概率計算。
盡管通過軟件來完成本實施例的阻塞概率計算處理，即虛擬概率產生器901，變換器902，乘法器903，阻塞概率計算單元904和比較器905的處理，也可以通過硬件實現上述處理。另外，可以在軟盤，CD-ROM或類似介質中預先存儲阻塞概率計算處理程序以便在執行之前把程序加載到內存或硬盤中。
并且，盡管在本實施例中實際業務強度被當作移動通信系統上的負載來輸入，也可以代之輸入基站的干擾功率，發送功率或類似內容。另外，盡管前面提到的文章中公開的計算方法被用來計算阻塞概率，也可以使用其它的計算方法。
并且，本發明適用于任何諸如固定電話通信系統和使用FDMA，TDMA或CDMA的移動通信系統的系統，只要允許多個用戶進行共享資源的通信，在這種情況下，本發明同樣具有類似的優點。
基于本發明的阻塞概率計算裝置的第三實施例當出現產生呼叫損耗的多種因素時計算各個因素的阻塞概率。阻塞概率計算裝置的這個實施例的硬件結構與圖8所示的相同。
圖11是示出出現多種呼叫損耗因素的情況的圖例。當交換機1101和1102的阻塞概率分別為p1和p2時，交換機1101和1102上A和B之間的阻塞概率為1-(1-p1)×(1-p2)。相應地，假定AB之間的實際業務強度為b，則在考慮到呼叫損耗的情況下，AB之間修改的實際業務強度b’被表示成(1-(1-(1-p1)×(1-p2)))×b=((1-p1)×(1-p2))×b。偶然情況下，AC間修改的實際業務強度(即交換機1101的實際業務強度)和BC間修改的實際業務強度(即交換機1102的實際業務強度)等于AB間修改的實際業務強度。
因而，通過產生虛擬概率pd，根據修改的實際業務強度b’=(1-pd)×b計算交換機1101和1102的阻塞概率p1和p2，把一個估測值C=1-(1-p1)×(1-p2)與虛擬概率pd相比較并修改虛擬概率pd使之相互匹配來實現控制。
圖12是圖解本實施例的阻塞概率計算裝置的功能的模塊圖，圖13是圖解本實施例的阻塞概率計算處理的流程圖。
圖12所示的阻塞概率計算裝置包括一個虛擬概率產生器1201，一個變換器1202，一個乘法器1203，阻塞概率計算單元1204-1-1204-N，一個比較器1205和一個估測值計算單元1206。
在圖13中，步驟S1301-S1303對應于第二實施例的圖10中的步驟S1001-S1003。
在步驟S1304，阻塞概率計算單元1204-1-1204-N根據修改的實際業務強度b’=(1-pd)×b計算出阻塞概率p1-pN。在本實施例中，使用在上述文章中公開的方法(公式(1)和(2))計算阻塞概率p1-pN。
在步驟S1305，估測值計算單元1206根據計算出的阻塞概率p1-pN計算出估測值C=1-(1-p1)×(1-p2)×…×(1-pN)。
在步驟S1306，比較器905把虛擬概率pd與估測值C相比較，并且在二者之間的差值處于預定范圍之內時，即認為二者相等時結束處理，在這種情況下，認為得到了足夠精確的阻塞概率p1-pN。因而根據需要在顯示單元805上顯示如此計算的阻塞概率p1-pN，并且輸出到輸出單元806。
當虛擬概率pd和估測值C之間的差值超出預定范圍時，處理返回到步驟S1302(步驟S1306)。在步驟S1302，根據虛擬概率pd和估測值C之間的比較結果產生一個新的虛擬概率pd。更具體地，如果C＞pd，使新的虛擬概率pd大于當前pd，如果C＜pd，使新的虛擬概率pd小于當前pd。
之后，重復從步驟S1302到步驟S1305的處理，直到虛擬概率pd和估測值C之間的差值處于預定范圍之內。
這樣，可以實現移動通信系統中簡單并且精確的阻塞概率計算。
盡管通過軟件(程序)來完成本實施例的阻塞概率計算處理，即虛擬概率產生器1201，變換器1202，乘法器1203，阻塞概率計算單元1204-1-1204-N，比較器1205和估計值計算單元1206的處理，也可以通過硬件實現上述處理。另外，可以在軟盤，CD-ROM或類似介質中預先存儲阻塞概率計算處理程序以便在執行之前把程序加載到內存或硬盤中。
并且，盡管在本實施例中實際業務強度被當作移動通信系統上的負載來輸入，也可以代之輸入基站的干擾功率，發送功率或類似內容。另外，盡管前面提到的文章中公開的計算方法被用來計算阻塞概率，也可以使用其它的計算方法。
并且，本發明適用于任何諸如固定電話通信系統和使用FDMA，TDMA或CDMA的移動通信系統的系統，只要允許多個用戶進行共享資源的通信，在這種情況下，本發明同樣具有類似的優點。
前面已經參照最優實施例詳細描述了本發明，本領域的技術人員通過前面的描述可以理解，在不偏離本發明的前提下可以在更廣泛的方面進行變化和修改，因而要在所附權利要求書中覆蓋所有這些符合本發明的真實宗旨的變化和修改。
權利要求
1．一種移動通信系統中的通信性能計算方法，其中上述移動通信系統包含多個基站和多個與基站進行通信的移動站，其中一個分布有移動站的區域被分割成多個子部分，上述通信性能計算方法包括一個存儲對應于各個子部分的基站和/或訪問各個子部分的移動站的發送功率數據的發送功率數據存儲步驟；一個存儲各個子部分的業務強度數據的業務強度數據存儲步驟；一個計算基站上的實際業務量均值和方差的業務量計算步驟；一個根據均值和方差計算通信性能的通信性能計算步驟。
2．如權利要求1所述的通信性能計算方法，其中業務量計算步驟包括一個根據在發送功率數據存儲步驟存儲的移動站的發送功率數據計算從移動站發送到基站的信號在基站上的接收功率的第一計算步驟；一個根據在業務強度數據存儲步驟存儲的業務強度數據和接收功率計算基站上的實際業務量的均值和方差的第二計算步驟。
3．如權利要求1所述的通信性能計算方法，其中上述業務量計算步驟包括一個根據在發送功率數據存儲步驟中存儲的基站的發送功率數據和在業務強度數據存儲步驟存儲的業務強度數據計算基站上實際業務量的均值和方差的第三計算步驟。
4．如權利要求1所述的通信性能計算方法，其中上述通信性能計算步驟包括一個根據實際業務量的均值和方差計算概率分布的概率計算步驟；一個計算實際業務量超過一個預定閥值的概率的概率判定步驟。
5．如權利要求4所述的通信性能計算方法，其中上述概率判定步驟包括一個把基站可接受干擾功率或其固定倍數設置成閥值的步驟。
6．如權利要求4所述的通信性能計算方法，其中上述概率判定步驟包括一個把基站可接受干擾功率或其固定倍數與基站中接收器的熱噪聲功率的總和設置成閥值的步驟。
7．如權利要求4所述的通信性能計算方法，其中上述概率判定步驟包括一個使用基站可接受干擾功率或其固定倍數和基站中接收器的熱噪聲功率的總和與接收器的熱噪聲功率的比值進行計算的閥值計算步驟；一個把閥值計算步驟中的計算結果設置成閥值的步驟。
8．如權利要求4所述的通信性能計算方法，其中上述概率判定步驟包括一個把基站的最大發送功率或其固定倍數的總和設置成閥值的步驟。
9．一種存儲程序的計算機可讀記錄介質，該程序使計算機執行一個移動通信系統中的通信性能計算方法，其中上述移動通信系統包含多個基站和多個與基站進行通信的移動站，其中一個分布有移動站的區域被分割成多個子部分，上述通信性能計算方法包括一個存儲對應于各個子部分的基站和/或訪問各個子部分的移動站的發送功率數據的發送功率數據存儲步驟；一個存儲各個子部分的業務強度數據的業務強度數據存儲步驟；一個計算基站上的實際業務量均值和方差的業務量計算步驟；一個根據均值和方差計算通信性能的通信性能計算步驟。
10．一種移動通信系統中的通信性能計算裝置，其中上述移動通信系統包含多個基站和多個與基站進行通信的移動站，其中一個分布有移動站的區域被分割成多個子部分，上述通信性能計算裝置包括存儲對應于各個子部分的基站和/或訪問各個子部分的移動站的發送功率數據的發送功率數據存儲裝置；存儲各個子部分的業務強度數據的業務強度數據存儲裝置；計算基站上的實際業務量均值和方差的業務量計算裝置；根據均值和方差計算通信性能的通信性能計算裝置。
11．如權利要求10所述的通信性能計算裝置，其中上述業務量計算裝置包括根據發送功率數據存儲裝置存儲的移動站的發送功率數據計算從移動站發送到基站的信號在基站上的接收功率的第一計算裝置；根據業務強度數據存儲裝置存儲的業務強度數據和接收功率計算基站上的實際業務量的均值和方差的第二計算裝置。
12．如權利要求10所述的通信性能計算裝置，其中上述業務量計算裝置包括根據發送功率數據存儲裝置存儲的基站的發送功率數據和業務強度數據存儲裝置存儲的業務強度數據計算基站上實際業務量的均值和方差的第三計算裝置。
13．如權利要求10所述的通信性能計算裝置，其中上述通信性能計算裝置包括根據實際業務量的均值和方差計算概率分布的概率計算裝置；計算實際業務量超過一個預定閥值的概率的概率判定裝置。
14．如權利要求13所述的通信性能計算裝置，其中上述概率判定裝置包括把基站可接受干擾功率或其固定倍數設置成閥值的裝置。
15．如權利要求13所述的通信性能計算裝置，其中上述概率判定裝置包括把基站可接受干擾功率或其固定倍數與基站中接收器的熱噪聲功率的總和設置成閥值的裝置。
16．如權利要求13所述的通信性能計算裝置，其中上述概率判定裝置包括使用基站可接受干擾功率或其固定倍數和基站中接收器的熱噪聲功率的總和與接收器的熱噪聲功率的比值進行計算的閥值計算裝置；把閥值計算裝置的計算結果設置成閥值的裝置。
17．如權利要求13所述的通信性能計算裝置，其中上述概率判定裝置包括把基站的最大發送功率或其固定倍數的總和設置成閥值的裝置。
18．一種移動通信系統中的阻塞概率計算方法，上述阻塞概率計算方法包括一個在移動通信系統上輸入負載b的負載輸入步驟；一個產生虛擬概率pd的虛擬概率產生步驟；一個使用虛擬概率pd根據負載b計算修改的負載b’的修改負載計算步驟；和一個根據修改的負載b’計算阻塞概率p的阻塞概率計算步驟，其中虛擬概率產生步驟把虛擬概率pd與阻塞概率p相比較，并且根據比較結果產生一個新虛擬概率pd。
19．如權利要求18所述的阻塞概率計算方法，其中上述虛擬概率產生步驟把虛擬概率pd與阻塞概率p相比較，在p＞pd時使新的虛擬概率pd大于當前的虛擬概率pd，并且在p＜pd時使新的虛擬概率pd小于當前的虛擬概率pd。
20．如權利要求18所述的阻塞概率計算方法，其中上述阻塞概率計算方法根據修改的負載b’計算出多個阻塞概率p1，p2，…，pN，其中N是一個自然數，上述阻塞概率計算方法還包括一個根據多個阻塞概率p1，p2，…，pN計算出一個估測值C的估測值計算步驟，上述虛擬概率產生步驟把虛擬概率pd與估測值C相比較，并且根據比較結果產生一個新的虛擬概率pd。
21．如權利要求20所述的阻塞概率計算方法，其中上述估測值C等于1-(1-p1)×(1-p2)×…×(1-pN)，并且上述虛擬概率產生步驟把虛擬概率pd與估測值C相比較，在C＞pd時使新的虛擬概率pd大于當前的虛擬概率pd，并且在C＜pd時使新的虛擬概率pd小于當前的虛擬概率pd。
22．如權利要求18所述的阻塞概率計算方法，其中修改的負載b’等于(1-pd)×b。
23．一種存儲程序的計算機可讀記錄介質，該程序使計算機執行一個移動通信系統中的阻塞概率計算方法，上述阻塞概率計算方法包括一個在移動通信系統上輸入負載b的負載輸入步驟；一個產生虛擬概率pd的虛擬概率產生步驟；一個使用虛擬概率pd根據負載b計算修改的負載b’的修改負載計算步驟；和一個根據修改的負載b’計算阻塞概率p的阻塞概率計算步驟，其中虛擬概率產生步驟把虛擬概率pd與阻塞概率p相比較，并且根據比較結果產生一個新虛擬概率pd。
24．一種移動通信系統中的阻塞概率計算裝置，上述阻塞概率計算裝置包括在移動通信系統上輸入負載b的負載輸入裝置；產生虛擬概率pd的虛擬概率產生裝置；使用虛擬概率pd根據負載b計算修改的負載b’的修改負載計算裝置；和根據修改的負載b’計算阻塞概率p的阻塞概率計算裝置，其中虛擬概率產生裝置把虛擬概率pd與阻塞概率p相比較，并且根據比較結果產生一個新虛擬概率pd。
25．如權利要求24所述的阻塞概率計算裝置，其中上述虛擬概率產生裝置把虛擬概率pd與阻塞概率p相比較，在p＞pd時使新的虛擬概率pd大于當前的虛擬概率pd，并且在p＜pd時使新的虛擬概率pd小于當前的虛擬概率pd。
26．如權利要求24所述的阻塞概率計算裝置，其中上述阻塞概率計算裝置根據修改的負載b’計算出多個阻塞概率p1，p2，…，pN，其中N是一個自然數，上述阻塞概率計算裝置還包括一個根據多個阻塞概率p1，p2，…，pN計算出一個估測值C的估測值計算裝置，并且上述虛擬概率產生裝置把虛擬概率pd與估測值C相比較，并且根據比較結果產生一個新的虛擬概率pd。
27．如權利要求26所述的阻塞概率計算裝置，其中上述估測值C等于1-(1-p1)×(1-p2)×…×(1-pN)，并且上述虛擬概率產生裝置把虛擬概率pd與估測值C相比較，在C＞pd時使新的虛擬概率pd大于當前的虛擬概率pd，并且在C＜pd時使新的虛擬概率pd小于當前的虛擬概率pd。
28．如權利要求24所述的阻塞概率計算裝置，其中修改的負載b’等于(1-pd)×b。
全文摘要
一種計算基站上的業務量分布并且精確簡單地計算出移動通信系統中基站上的性能以及通信系統中阻塞概率的方法。子部分數據保持單元保持發送功率Pi和業務強度Ai的數據。傳播相關數據保持單元用于計算接收功率的數據。一個接收功率計算單元從子部分數據保持單元和傳播相關數據保持單元讀出必要的數據并且計算接收功率。業務量計算單元計算出基站上業務量的均值Sm和方差Sv。性能計算單元計算出諸如阻塞概率的性能數據并且輸出這些結果。
文檔編號H04B7/005GK1285701SQ0012417
公開日2001年2月28日 申請日期2000年8月18日 優先權日1999年8月20日
發明者石川義裕, 巖村干生 申請人:株式會社Ntt杜可莫