專利名稱：反向鏈路過載控制的系統和方法
技術領域：
本發明涉及無線通信領域。
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技術對比，基于擴展頻譜的系統，例如，碼分多址(CDMA)系統，利用正交序列區分移動臺以展示“軟容量”。換句話說，CDMA系統中單個小區／扇區同時能夠支持的移動臺數目不是固定的，而僅僅是受相同或相鄰小區／扇區中其他移動臺的干擾造成服務質量下降的限制。
為了權衡網絡容量和服務質量，CDMA系統結構通常利用反向鏈路(即，移動臺到基站)功率控制技術，其中基站自適應地設定每個被服務移動臺的發射功率到維持適當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Eb／No值進行評估)。因為網絡基站中的干擾隨反向鏈路負載電平(以下稱之為“負載電平”)的增加而增大，基站根據需要發出移動臺發射功率上調命令。在高負載電平下，很可能在基站發生的嚴重干擾提示該基站發出大量的功率上調命令，特別是給小區／扇區邊界之外的那些移動臺，從而導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致基站覆蓋區的損失(即，小區／扇區收縮)，因為遠處移動臺不能發射所需的功率電平以獲得適當的呼叫質量。所以，來自這些遠處移動臺的呼叫可能在高負載狀態下被舍棄。
為了防止這種不穩定性和基站覆蓋區的損失，CDMA網通常依靠呼叫接納方案，其中對應的基站可以拒絕重負載小區／扇區中的移動臺。假設在靜態環境下，CDMA的小區／扇區中能夠服務的最大用戶數Nmax(即，100％的負載電平)可以表示為如下的公式Nmax=PGνEbN0×1β-----(1)]]>其中PG是CDMA系統的處理增益，它定義為使用的帶寬與數據速率之比率；ν是話音活動性；而β是CDMA蜂窩方法的重復使用效率，它定義為來自其他小區／扇區的干擾與本小區／扇區內干擾之比率。若小區／扇區服務N個用戶，則負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重復使用效率β通常是可變化的量。特別是，我們不知道準確測量β的可行方法，因此，實際上不能利用以上的公式確定負載電平。
一種通用的方法計算負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。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，這種方法的缺點是很困難獲得準確的背景噪聲測量結果，尤其是動態網環境下的熱噪聲，所以，利用以上公式準確計算反向鏈路負載電平通常是不能實現的。
本發明是一種用于控制無線通信系統網中呼叫接納(calladmission)的系統和方法，它估算負載電平作為基站接收功率變化和／或小區／扇區中被服務的移動臺數(以下稱之為“用戶數”)變化的函數。在一個實施例中，本發明是無線網基站(例如，CDMA基站)的呼叫接納控制器，它利用多種負載電平估算方法，其中第一負載電平估算方法產生初始的負載電平估算，且至少另一種估算方法遞歸地產生更新的負載電平估算作為用戶數變化和／或基站接收功率變化的函數。
在一個實施方案中，呼叫接納控制器接收初始的和更新的用戶數和基站接收功率測量結果，并估算負載電平Lnew為Lnew(Nnew,Pnew)=Nnew×(Pnew-Pold)Nnew×(Pnew-Pold)+Pold×(Nnew-Nold)----(4)]]>其中Nnew和Nold是整數值，分別代表當前的和以前的用戶數值，而Pnew和Pold分別是當前的和以前的基站接收功率測量結果。
接著，呼叫接納控制器通過計算以下的公式遞歸地更新負載電平估算，它與用戶數的變化成線性正比關系Lnew=Lold×NnewNold----(5)]]>其中Lold代表以前的負載電平。我們承認，在某些狀態下負載電平可能不與用戶數變化成線性變化的關系，例如，附近小區／扇區中背景噪聲或移動臺的反向鏈路功率發生重大變化時，按照以下的公式計算估算的基站接收功率Pnew′作為估算負載電平的函數，呼叫接納控制器驗證以前估算的負載電平作為用戶數變化的函數Pnew′=Pold(1-Lold)(1-Lnew)----(6)]]>并把Pnew＇與實際的基站接收功率電平進行比較。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載電平作為基站接收功率變化的函數Lnew=1-PoldPnew×(1-Lold)----(7)]]>通過估算負載電平作為用戶數變化和／或基站接收功率測量結果變化的函數，按照本發明的負載估算與決定背景噪聲無關。此外，利用多種方法遞歸地更新負載電平估算，可以避免估算的不準確性。
在閱讀以下的詳細描述和參照附圖之后，本發明的其他方面和優點是很明顯的，在這些附圖中
圖1表示按照本發明實施例中典型呼叫接納控制器的所選元件；和圖2是流程圖，表示按照本發明實施例中呼叫接納控制器采用的負載電平估算操作。
本發明是一種控制無線通信網中呼叫接納的系統和方法，它估算負載電平作為基站接收功率變化和／或用戶數變化的函數。在一個實施例中，本發明是無線網基站(例如，CDMA基站)的呼叫接納控制器，它利用第一負載電平估算方法產生初始的負載電平估算，并至少利用另一種負載電平估算方法遞歸地更新負載電平估算作為用戶數變化和／或基站接收功率測量結果變化的函數。以下描述按照本發明控制無線通信網中呼叫接納的系統和方法的典型實施例。
參照圖1，此處畫出一個呼叫接納控制器100，它包括負載估算器110，存儲器單元115，和比較器120。例如，負載估算器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現，在高負載狀態下拒絕移動臺與該基站的通信請求。如以下所討論的，負載估算器110利用基站接收功率測量結果和用戶數值估算負載電平，并輸出該結果到比較器120的第一輸入端。本領域專業人員清楚地知道，基站接收功率測量結果可以用接收信號強度指數(RSSI)表示，它通常是在網絡基站中被收集到的。存儲器單元115存儲負載電平閾值，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確定從負載估算器110接收到的負載電平估算超過從存儲器單元115接收到的負載電平閾值，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／扇區的過載狀態，這種過載狀態可能導致以上討論的網絡不穩定性和小區／扇區覆蓋區的損失。
以下參照圖2的流程圖，我們描述估算初始的和更新的負載電平的負載估算器110的操作。應當理解，可以利用計算機執行的算法，或可編程邏輯電路或專用邏輯電路實現負載估算器110的功能，用于完成以下詳細的操作。
首先，負載估算器110設定計數器指數counter和時間指數time都等于零(步驟202)。其次，負載估算器110設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果。實際上，可以設定Pold為取樣周期內多個基站接收功率測量結果的統計平均值以提高準確性，例如，取100個RSSI樣本的平均值。基站接收功率測量結果最好用dBm表示，但也可以用Watt表示。除了設定初始值Pold以外，負載估算器110還設定用戶數值Nold為從基站呼叫處理單元接收到的用戶數值(步驟204)。
接著，負載估算器110給time增加1(步驟206)，得到新的基站接收功率測量結果和新的用戶數值，分別利用它們設定Pnew和Nnew(步驟208)。可以假設，當少量用戶被服務時，負載電平相對于負載電平閾值是低的，負載估算器110在Nnew超過某個電平Ninit之前并不試圖估算負載。因此，負載估算器110比較Nnew和Ninit(步驟210)，并回到步驟206，即，當Nnew至少不等于Ninit時，給time增加1；而當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，負載估算器110確定counter是否等于1(步驟214)。
當counter=1時，則負載估算器110把|Nnew-Nold|與閾值Nth進行比較(步驟216)。若|Nnew-Nold|至少不等于Nth，則負載估算器110復位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，則負載估算器110按照第一估算方法估算負載電平Lnew(步驟220)。直到|Nnew-Nold|至少等于Nth時才計算負載電平估算，例如，Nth=3，可以獲得更穩定和更準確的計算。
按照本發明一個特定的體實施方案，第一估算方法確定Lnew作為基站接收功率測量結果變化和用戶數值變化的函數。具體地說，負載估算器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，為了隨后能夠進行的遞歸負載電平估算，我們設定Lold=Lnew，Pold=Pnew，和Nold=Nnew(步驟222)。其次，負載估算器110確定是否發生復位狀態(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。若發生復位狀態，則負載估算器110回到初始化步驟202。若沒有發生復位狀態，則負載估算器110回到步驟206，給time增加1。
在步驟214，當counter≠1時，則負載估算器110利用第二估算方法估算負載電平(步驟226)。第二負載估算方法確認，負載電平變化通常與用戶數值變化之間成線性正比關系。具體地說，第二負載電平估算方法表示為如下的公式Lnew=Lold×NnewNold----(5)]]>為了證實第二負載電平估算方法給出相當準確的結果，利用根據第二負載電平估算方法得到的Lnew值，負載估算器110計算Pnew的估算值Pnew′(步驟228)。具體地說，負載估算器110計算以下的公式Pnew′=Pold(1-Lold)(1-Lnew)----(6)]]>其次，負載估算器110把Pnew＇與實際的基站接收功率測量結果進行比較(步驟230)。若Pnew＇相當接近于實際的基站接收功率測量結果(例如，+／-5％)，則負載估算器110輸出第二負載電平估算方法的結果到比較器120，并回到步驟222。若Pnew＇沒有充分接近于測得的功率值，則負載估算器110利用第三負載電平估算方法得到Lnew(步驟232)。第三負載電平估算方法確定，負載電平變化作為基站接收功率測量結果變化的函數。具體地說，負載估算器110計算以下的公式Lnew=1-PoldPnew×(1-Lold)----(7)]]>負載估算器110輸出第三負載電平估算方法的結果到比較器120，并回到步驟222，所以，負載電平可以遞歸地被更新(例如，每2秒更新一次)。
利用多種遞歸負載電平估算方法，例如，以上描述的那些方法，可以避免不準確性。此外，通過確認負載電平，基站接收功率測量結果，和用戶數之間的差分關系，在不依靠背景噪聲測量結果的條件下準確地估算負載電平。
本領域專業人員應當知道，可以設想本發明的各種改進和應用，在不偏離本發明精神和范圍的條件下可以實現這些改進和應用。
權利要求
1．一種控制通信網中呼叫接納的方法，包括作為功率測量結果變化和用戶數值變化中至少一個的函數，計算負載電平；和基于計算的負載電平控制呼叫接納。
2．按照權利要求1的方法，其中所述計算步驟利用第一負載電平估算方法計算初始的負載電平，并至少利用第二負載電平估算方法遞歸地計算更新的負載電平。
3．按照權利要求1的方法，其中所述計算步驟估算負載電平作為功率測量結果變化和用戶數值變化的函數。
4．按照權利要求3的方法，其中所述計算步驟通過求解以下的公式估算負載電平Lnew其中Nnew和Nold分別是當前的和以前的用戶數值，而Pnew和Pold分別是當前的和以前的功率測量結果。
5．按照權利要求1的方法，其中所述計算步驟遞歸地更新負載電平作為用戶數值變化的函數。
6．按照權利要求1的方法，其中所述計算步驟遞歸地更新負載電平作為功率測量結果變化的函數。
7．按照權利要求5的方法，其中所述計算步驟通過求解以下的公式估算負載電平LnewLnew=Lold×NnewNold]]>其中Lold是以前計算的負載電平，而Nnew和Nold分別是當前的和以前的用戶數值。
8．按照權利要求6的方法，其中所述計算步驟通過求解以下的公式估算負載電平LnewLnew=1-PoldPnew×(1-Lold)]]>其中Lold是以前計算的負載電平，而Pnew和Pold分別是當前的和以前的功率測量結果。
9．按照權利要求1的方法，還包括在利用所述控制步驟中計算的負載電平之前驗證計算的負載電平。
10．按照權利要求9的方法，其中基于計算的負載電平Lnew所述驗證步驟通過求解以下的公式計算估算的功率測量結果Pnew′Pnew′=Pold(1-Lold)(1-Lnew)]]>其中pold是以前的功率測量結果，而Lold是以前計算的負載電平；所述驗證步驟把Pnew＇與實際的功率測量結果Pnew進行比較以確定Lnew是否相當地準確。
11．按照權利要求10的方法，其中若驗證步驟指出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載電平Lnew=1-PoldPnew×(1-Lold)]]>。
12．一種控制通信網中呼叫接納的系統，包括負載計算裝置，用于計算負載電平作為功率測量結果變化和用戶數值變化中至少一個的函數；和控制裝置，基于計算的負載電平控制呼叫接納。
13．按照權利要求12的系統，其中所述負載計算裝置利用第一負載電平估算方法計算初始的負載電平，并至少利用第二負載電平估算方法遞歸地計算更新的負載電平。
14．按照權利要求12的系統，其中所述負載計算裝置估算負載電平作為功率測量結果變化和用戶數值變化的函數。
15．按照權利要求14的系統，其中所述負載計算裝置通過求解以下的公式估算負載電平LnewLnew(Nnew,Pnew)=Nnew×(Pnew-Pold)Nnew×(Pnew-Pold)+Pold×(Nnew-Nold)]]>其中Nnew和Nold分別是當前的和以前的用戶數值，而Pnew和Pold分別是當前的和以前的功率測量結果。
16．按照權利要求12的系統，其中所述負載計算裝置遞歸地更新負載電平作為用戶數值變化的函數。
17．按照權利要求12的系統，其中所述負載計算裝置遞歸地更新負載電平作為功率測量結果變化的函數。
18．按照權利要求16的系統，其中所述負載計算裝置通過求解以下的公式估算負載電平LnewLnew=Lold×NnewNold]]>其中Lold是以前計算的負載電平，而Nnew和Nold分別是當前的和以前的用戶數值。
19．按照權利要求17的系統，其中所述負載計算裝置通過求解以下的公式估算負載電平LnewLnew=1-PoldPnew×(1-Lold)]]>其中Lold是以前計算的負載電平，而Pnew和Pold分別是當前和以前接收的功率測量結果。
20．按照權利要求12的系統，還包括驗證裝置，在所述控制裝置利用計算的負載電平之前驗證計算的負載電平。
21．按照權利要求20的系統，其中基于計算的負載電平Lnew所述驗證裝置通過求解以下的公式計算估算的功率測量結果Pnew＇Pnew′=Pold(1-Lold)(1-Lnew)]]>其中Pold是以前的功率測量結果，而Lold是以前計算的負載電平；所述驗證裝置把Pnew＇與實際的功率測量結果Pnew進行比較以確定Lnew是否相當地準確。
22．按照權利要求21的系統，其中若驗證裝置指出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載電平Lnew=1-PoldPnew×(1-Lold)]]>。
23．按照權利要求12的系統，還包括輸入裝置，用于接收功率測量結果和用戶數值。
全文摘要
一種控制無線通信網中呼叫接納的系統和方法,它遞歸地估算反向鏈路負載電平作為基站接收功率變化和/或小區/扇區中被服務的移動臺數變化的函數。在一個實施方案中,呼叫接納控制器利用多種負載電平估算方法,其中第一方法估算負載作為基站接收功率變化和被服務的移動臺數變化的函數。呼叫接納控制器利用第二方法遞歸地更新負載電平估算,它與用戶數變化成正比關系。基于基站接收功率測量結果的變化,呼叫接納控制器可以利用第三估算方法作為準確性檢驗。
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 優先權日1999年9月23日
發明者楊·金二世 申請人:朗迅科技公司