專利名稱：寬帶碼分多址多載波移動通信系統(tǒng)下行負載控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種寬帶碼分多址多載波移動通信系統(tǒng)中CRNC(Control Radio NetworkController)的無線資源管理方法，尤其涉及RRM(Radio Resourece Management)領(lǐng)域針對多載波系統(tǒng)的下行負載控制方法。
背景技術(shù)：
在WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)系統(tǒng)，無線資源管理功能體的一個重要任務(wù)是確保系統(tǒng)不過載并維持穩(wěn)定。恰當?shù)囊?guī)劃、合理的接納控制和分組調(diào)度工作可消除過載。如果發(fā)生過載，負載控制功能體將系統(tǒng)迅速并且可控地返回到無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃定義的目標負載值。
為降低負載，經(jīng)?？梢圆捎玫姆椒ㄈ纭裣滦墟溌房焖俟β士刂?，拒絕執(zhí)行來自UE的下行鏈路功率升高指令；●上行鏈路快速功率控制降低上行鏈路快速功控使用上行鏈路的Eb/NO的目標值；●減少分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的吞吐量；●切換到其他WCDMA載波；●切換到GSM系統(tǒng)；●降低實時用戶的比特速率，采用AMR降速；●停止低優(yōu)先級的呼叫。
在這些方法中，切換到其他WCDMA載波是不錯的方法，因為一般運營商都會獲得多個WCDMA系統(tǒng)的載波進行運營，這樣可以有效的緩解過載的問題。
通常情況下，增加載波必須考慮增加下行線性功率放大器的能力，以支持多載波上的增加的用戶數(shù)量并保證原有的下行覆蓋距離，比如單載波小區(qū)的下行功率放大器的額定最大功率是20W，增加載波后雙載波小區(qū)的下行功率放大器的額定最大功率是40W，三載波小區(qū)的下行功率放大器的額定最大功率是60W。功率放大器是無線基站子系統(tǒng)的重要射頻部件，其成本一般來說在總成本中占很高比例，功率放大器增加功率，其增加的成本上升曲線比較快，而且會直接影響機框尺寸的小型化，增加散熱難度和電源功率消耗。
如果增加載波不考慮增加下行線性功率放大器的能力，以支持多載波上的增加的用戶數(shù)量就不能保證原有的下行覆蓋距離，原有的單載波20W分享給兩個載波，由于功率的對半減少(-3dB)，導(dǎo)致下行覆蓋距離的減少，如果考慮到不少新類型多媒體業(yè)務(wù)是覆蓋下行受限，在建網(wǎng)前的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中就必須考慮到覆蓋的減小，-3dB的覆蓋縮小，會導(dǎo)致運營商增加投資約47％才能保證連續(xù)覆蓋。
以上兩種增加載波的辦法，在具體操作上，要么在建網(wǎng)初期就直接考慮多載波，并在規(guī)劃中考慮到覆蓋效果的縮小，比如第二種方法，這個會在初期的投資上造成浪費。要么就是在網(wǎng)絡(luò)需要擴充容量時進行功率放大器的升級，以達到多載波目的，這個必須要臨時中斷系統(tǒng)的運營而且升級成本也比較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了的下行負載控制方法，能夠?qū)崟r監(jiān)測下行負載，實時的增加和刪除載波小區(qū)以平衡各載波間下行負載，控制下行過載情況的發(fā)生，并通過控制不同載波導(dǎo)頻的功率比例，保證原有的覆蓋距離，而且保證了遠離服務(wù)基站的通信用戶通信不中斷。基于密集城區(qū)、郊區(qū)的通信環(huán)境下行鏈路干擾受限的無線通信特點，增加載波但是不增加功率放大器最大輸出功率，利用原有的功率放大器也能達到2載波下下行容量接近加倍、3載波接近增加200％容量的效果?？朔送ㄓ眉虞d波負載控制方法的覆蓋縮小、初期投資大，不能實時升級，升級成本高的缺點。
對第二、三載波小區(qū)的公共導(dǎo)頻配置絕對功率的取值不同本發(fā)明有兩種實施方案當?shù)诙⑷d波小區(qū)的公共導(dǎo)頻配置絕對功率等于第一載波小區(qū)公共導(dǎo)頻配置絕對功率的一半時，本發(fā)明的具體處理流程是第一步相關(guān)參數(shù)的預(yù)配；以下參數(shù)應(yīng)根據(jù)在后臺進行預(yù)配。
1.功率放大器總功率Pmax2.第一載波小區(qū)公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppliot1＝Pmax/103.第二、三載波小區(qū)公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppliot2＝Ppliot3＝Pmax/204.建立和刪除載波小區(qū)的功率門限和時間門限X1、X2、X3、Y1、Y2、Tu、Td，功率門限的取值范圍和相互間的關(guān)系是這樣的10≥Y1≥X1＞Y2≥X2≥X3＞1，典型取值為X1＝2、X2＝1.5、X3＝1.25、Y1＝10/9×X1、Y2＝10/9×X2、時間門限的取值范圍是[10ms～60分鐘]，典型值為Tu＝30分鐘、Td＝30分鐘5.時間門限Ts，判斷UE是否具備脫離本小區(qū)覆蓋趨勢的時間參數(shù)，范圍為1秒～10秒，典型取值2秒6.負載平衡控制中各負載差值Z，當以下行功率衡量負載時，Z＝Pmax/20；當以下行流量衡量負載時，Z為業(yè)務(wù)QoS中允許的最低單一業(yè)務(wù)流量，比如12.2k。
7.過載控制的時間門限To＝10秒第二步RNC建立第一載波小區(qū)，載波小區(qū)的公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppilot1；第三步周期監(jiān)測第一載波小區(qū)發(fā)射功率，監(jiān)測周期視RNC無線資源管理通用策略設(shè)定；第四步若第一載波小區(qū)下行發(fā)射功率持續(xù)超過功率放大器功率的1/X1一段時間Tu后，則RNC建立第二載波小區(qū)，建立第二載波小區(qū)的公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppilot2，否則回到第三步；第五步通過硬切換、鏈路重配等方式平衡兩載波間負載平衡；兩載波的負載平衡是一個動態(tài)調(diào)整的過程，其目的是保證兩載波間的下行負載(下行功率或者下行吞吐量)的差值限制在可以容許的范圍內(nèi)。以最大化兩載波下的下行容量。
負載平衡的具體步驟如下1.設(shè)定不允許進行負載平衡的業(yè)務(wù)，比如正在進行軟切換的業(yè)務(wù)和處于第一載波覆蓋邊緣的業(yè)務(wù)，覆蓋邊緣通過UE測量上報的主公共導(dǎo)頻CPICH的Ec/Io(載干比)判斷，典型值為≤-10dB；2.將第一載波允許負載平衡操作的業(yè)務(wù)按照一定的優(yōu)先級關(guān)系通過鏈路重配或硬切換的方式搬移到第二載波中，優(yōu)先級關(guān)系如下后臺業(yè)務(wù)、交互業(yè)務(wù)、流媒體業(yè)務(wù)、電路交換業(yè)務(wù)。分組域業(yè)務(wù)優(yōu)先采用鏈路重配的方式搬移載波，其他業(yè)務(wù)采用頻間硬切換的方式進行；3.監(jiān)測各載波間下行負載和用戶地理分布情況，用戶地理分布情況主要是判斷用戶所在位置和運動趨勢是否具備脫離本小區(qū)覆蓋、進行軟切換的趨勢。這一趨勢的判斷通過測量UE上報的主公共導(dǎo)頻CPICH的Ec/Io持續(xù)低于典型值-10dB，持續(xù)時間超過設(shè)定時間Ts；4.若第二載波小區(qū)內(nèi)某用戶具備脫離本小區(qū)覆蓋的趨勢，則將此用戶通過鏈路重配或硬切換的方式搬移到第一載波中，并在仍然具備脫離本小區(qū)覆蓋的趨勢的時間內(nèi)設(shè)定本用戶為不允許進行負載平衡的用戶，進入步驟5，否則直接進入步驟5；5.若第一載波小區(qū)和第二載波小區(qū)的下行負載差值超過Z，則將第一載波允許負載平衡操作的業(yè)務(wù)按照一定的優(yōu)先級關(guān)系通過鏈路重配或硬切換的方式搬移到第二載波中，然后到步驟3，否則直接到步驟6；6.若第二載波小區(qū)和第一載波小區(qū)的下行負載差值超過Z，則將第二載波允許負載平衡操作的業(yè)務(wù)按照一定的優(yōu)先級關(guān)系通過鏈路重配或硬切換的方式搬移到第一載波中，然后回到步驟3，否則直接回步驟3；第六步周期監(jiān)測兩載波小區(qū)下行發(fā)射總功率，監(jiān)測周期視RNC無線資源管理通用策略設(shè)定；第七步判斷若兩載波小區(qū)下行總發(fā)射功率持續(xù)超過功率放大器功率的1/X2一段時間Tu后，則RNC建立第三載波小區(qū)，建立第三載波小區(qū)的公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppilot3，否則到第十二步；第八步通過硬切換、鏈路重配等方式平衡三載波間負載平衡；負載平衡的目的和方法繼承了兩載波負載平衡的特點，即通過、鏈路重配、硬切換保證各載波間的下行負載的差值的絕對值≤Z，并且第二載波、第三載波中具備脫離本小區(qū)覆蓋的趨勢時將此用戶搬移到第一載波小區(qū)內(nèi)。
第九步周期監(jiān)測三載波小區(qū)下行發(fā)射總功率，監(jiān)測周期視RNC無線資源管理通用策略設(shè)定；第十步判斷若三載波小區(qū)下行發(fā)射功率持續(xù)低于功率放大器功率的1/Y2一段時間Td后，則第三載波小區(qū)通過硬切換、鏈路重配等方式將業(yè)務(wù)全部轉(zhuǎn)到第一、二載波小區(qū)，并停止第三載波小區(qū)的新用戶的接納，否則到第十三步；第十一步RNC刪去第三載波小區(qū)，并回到第六步；第十二步判斷若兩載波小區(qū)下行發(fā)射功率持續(xù)低于功率放大器功率的1/Y1一段時間Td后，則第二載波小區(qū)通過硬切換、鏈路重配等方式將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)到第一載波小區(qū)，并停止第二載波小區(qū)的新用戶的接納，然后RNC刪除第二載波小區(qū)，并回到第三步，否則直接回到第六步；第十三步判斷若三載波小區(qū)下行發(fā)射功率持續(xù)超過功率放大器功率的1/X3一段時間To后，則停止所有新呼叫接納，進行過載控制，然后回到第九步，否則直接回到第九步；過載控制采用通用的無線資源管理中的過載控制方法，比如減少分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的吞吐量；降低實時用戶的比特速率，采用AMR降速等常用方法。
當?shù)诙?、三載波小區(qū)的公共導(dǎo)頻配置絕對功率等于第一載波小區(qū)公共導(dǎo)頻配置絕對功率時，本發(fā)明的具體處理流程是第一步相關(guān)參數(shù)的預(yù)配；以下參數(shù)應(yīng)根據(jù)在后臺進行預(yù)配。
1.功率放大器總功率Pmax2.第一載波小區(qū)公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppliot1＝Pmax/103.第二、三載波小區(qū)公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppliot2＝Ppliot3＝Pmax/104.建立和刪除載波小區(qū)的功率門限和時間門限X1、X2、X3、Y1、Y2、Tu、Td，功率門限的取值范圍和相互間的關(guān)系是這樣的10≥Y1≥X1＞Y2≥X2≥X3＞1，典型取值為X1＝2、X2＝1.5、X3＝1.25、Y1＝10/9×X1、Y2＝10/9×X2、時間門限的取值范圍是[10ms～60分鐘]，典型值為Tu＝30分鐘、Td＝30分鐘5.時間門限Ts，判斷UE是否具備脫離本小區(qū)覆蓋趨勢的時間參數(shù)，范圍為1秒～10秒，典型取值2秒6.負載平衡控制中各負載差值Z，當以下行功率衡量負載時，Z＝Pmax/20；當以下行流量衡量負載時，Z為業(yè)務(wù)QoS中允許的最低單一業(yè)務(wù)流量，比如12.2k。
7.過載控制的時間門限To＝10秒第二步RNC建立第一載波小區(qū)，載波小區(qū)的公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppilot1；第三步周期監(jiān)測第一載波小區(qū)發(fā)射功率，監(jiān)測周期視RNC無線資源管理通用策略設(shè)定；第四步若第一載波小區(qū)下行發(fā)射功率持續(xù)超過功率放大器功率的1/X1一段時間Tu后，則RNC建立第二載波小區(qū)，建立第二載波小區(qū)的公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppilot2，否則回到第三步；第五步通過硬切換、鏈路重配等方式平衡兩載波間負載平衡；兩載波的負載平衡是一個動態(tài)調(diào)整的過程，其目的是保證兩載波間的下行負載(下行功率或者下行吞吐量)的差值限制在可以容許的范圍內(nèi)。以最大化兩載波下的下行容量。
負載平衡的具體實施如下1.將第一載波允許負載平衡操作的業(yè)務(wù)按照一定的優(yōu)先級關(guān)系通過鏈路重配或硬切換的方式搬移到第二載波中，優(yōu)先級關(guān)系如下后臺業(yè)務(wù)、交互業(yè)務(wù)、流媒體業(yè)務(wù)、電路交換業(yè)務(wù)。分組域業(yè)務(wù)優(yōu)先采用鏈路重配的方式搬移載波，其他業(yè)務(wù)采用頻間硬切換的方式進行；2.監(jiān)測各載波間下行負載；3.若第一載波小區(qū)和第二載波小區(qū)的下行負載差值超過Z，則將第一載波允許負載平衡操作的業(yè)務(wù)按照一定的優(yōu)先級關(guān)系通過鏈路重配或硬切換的方式搬移到第二載波中，優(yōu)先級關(guān)系如下后臺業(yè)務(wù)、交互業(yè)務(wù)、流媒體業(yè)務(wù)、電路交換業(yè)務(wù)。分組域業(yè)務(wù)優(yōu)先采用鏈路重配的方式搬移載波，其他業(yè)務(wù)采用頻間硬切換的方式進行，然后到步驟2，否則直接到步驟4；4.若第二載波小區(qū)和第一載波小區(qū)的下行負載差值超過Z，則將第二載波允許負載平衡操作的業(yè)務(wù)按照一定的優(yōu)先級關(guān)系通過鏈路重配或硬切換的方式搬移到第一載波中，優(yōu)先級關(guān)系如下后臺業(yè)務(wù)、交互業(yè)務(wù)、流媒體業(yè)務(wù)、電路交換業(yè)務(wù)。分組域業(yè)務(wù)優(yōu)先采用鏈路重配的方式搬移載波，其他業(yè)務(wù)采用頻間硬切換的方式進行，然后到步驟3，否則直接到步驟3；；第六步周期監(jiān)測兩載波小區(qū)下行發(fā)射總功率，監(jiān)測周期視RNC無線資源管理通用策略設(shè)定；第七步判斷若兩載波小區(qū)下行總發(fā)射功率持續(xù)超過功率放大器功率的1/X2一段時間Tu后，則RNC建立第三載波小區(qū)，建立第三載波小區(qū)的公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppilot3，否則到第十二步；第八步通過硬切換、鏈路重配等方式平衡三載波間負載平衡；負載平衡的目的和方法繼承了兩載波負載平衡的特點，即通過鏈路重配、硬切換保證各載波間的下行負載的差值的絕對值≤Z。
第九步周期監(jiān)測三載波小區(qū)下行發(fā)射總功率，監(jiān)測周期視RNC無線資源管理通用策略設(shè)定；第十步判斷若三載波小區(qū)下行發(fā)射功率持續(xù)低于功率放大器功率的1/Y2一段時間Td后，則第三載波小區(qū)通過硬切換、鏈路重配等方式將業(yè)務(wù)全部轉(zhuǎn)到第一、二載波小區(qū)，并停止第三載波小區(qū)的新用戶的接納，否則到第十三步；第十一步RNC刪去第三載波小區(qū)，并回到第六步；第十二步判斷若兩載波小區(qū)下行發(fā)射功率持續(xù)低于功率放大器功率的1/Y1一段時間Td后，則第二載波小區(qū)通過硬切換、鏈路重配等方式將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)到第一載波小區(qū)，并停止第二載波小區(qū)的新用戶的接納，然后RNC刪除第二載波小區(qū)，并回到第三步，否則直接回到第六步；第十三步判斷若三載波小區(qū)下行發(fā)射功率持續(xù)超過功率放大器功率的1/X3一段時間To后，則停止所有新呼叫接納，進行過載控制，然后回到第九步，否則直接回到第九步；過載控制采用通用的無線資源管理中的過載控制方法，比如減少分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的吞吐量；降低實時用戶的比特速率，采用AMR降速等常用方法。
本發(fā)明中兩種方法的區(qū)別在于設(shè)置第二載波、第三載波小區(qū)的導(dǎo)頻功率的不同。第一種方法設(shè)置的第二載波、第三載波小區(qū)的導(dǎo)頻功率小于第二種方法設(shè)置的第二載波、第三載波小區(qū)的導(dǎo)頻功率。所以第一種方法設(shè)置的第二載波、第三載波小區(qū)的覆蓋半徑小于第一載波小區(qū)，第一種方法設(shè)置的第二載波、第三載波小區(qū)的覆蓋半徑等于第一載波小區(qū)。第二種方法的設(shè)置回避了第一種方法中對切換用戶、將要脫離本小區(qū)等用戶的特殊的負載平衡的處理方法，使得系統(tǒng)實現(xiàn)較為簡單，但是能夠獲得的增加的容量小于第一種方法。
本發(fā)明考慮到了在寬帶碼分多址移動通信系統(tǒng)中以前通用的兩種加載波方式進行負載控制的缺點，比如加載后覆蓋縮小、初期全部上多載波投資大，后期升級載波時不能實時升級，升級成本高等。
本發(fā)明做為多載波WCDMA系統(tǒng)的一項負載控制技術(shù)，提出了實時監(jiān)測下行負載，實時的增加和刪除載波小區(qū)以平衡各載波間下行負載，控制下行過載情況的發(fā)生，并通過控制不同載波導(dǎo)頻的功率比例，利用第一載波小區(qū)保證原有的覆蓋距離，保證遠離服務(wù)基站的通信用戶通信不中斷，保證與其他小區(qū)軟切換的正常進行，并利用第二載波小區(qū)或者第三載波小區(qū)分擔第一載波小區(qū)內(nèi)的下行負載?；诿芗菂^(qū)、郊區(qū)的通信環(huán)境下行鏈路干擾受限的無線通信特點，增加載波但是不增加功率放大器最大輸出功率能力，利用原有的功率放大器也能達到兩載波下下行容量接近加倍、三載波接近增加200％容量的效果?？朔送ㄓ眉虞d波負載控制方法的覆蓋縮小、初期投資大，不能實時升級，升級成本高的缺點的同時并保證了原有網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不受影響。對于實際系統(tǒng)具有實際的應(yīng)用價值。


圖1是本發(fā)明多載波系統(tǒng)下行負載控制核心方法一的流程圖；圖2是本發(fā)明多載波系統(tǒng)下行負載控制核心方法二的流程圖；圖3是本發(fā)明核心方法一的多載波之間進行負載平衡的具體方法流程圖；圖4是本發(fā)明核心方法二的多載波之間進行負載平衡的具體方法流程圖；圖5是本發(fā)明兩種核心方法三個載波小區(qū)之間覆蓋能力示意圖；圖6是本發(fā)明核心方法一兩載波、三載波相對于單載波在不同的平均路損下12.2k話音的下行容量提升示意圖；圖7是本發(fā)明核心方法一兩載波、三載波相對于單載波在不同的平均路損下384k數(shù)據(jù)的下行流量提升示意圖；圖8是本發(fā)明核心方法二兩載波、三載波相對于單載波在不同的平均路損下12.2k話音的下行容量提升示意圖；圖9是本發(fā)明核心方法二兩載波、三載波相對于單載波在不同的平均路損下384k數(shù)據(jù)的下行流量提升示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對技術(shù)方案的實施作進一步的詳細描述相關(guān)參數(shù)的配置和無線仿真環(huán)境的描述功率放大器總功率Pmax＝20W；第一載波小區(qū)公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppliot1＝2W；
按照第一種方法，第二、三載波小區(qū)公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppliot2＝Ppliot3＝1W；按照第二種方法，第二、三載波小區(qū)公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppliot2＝Ppliot3＝2W；建立和刪除載波小區(qū)的功率門限和時間門限為X1＝2、X2＝1.5、X3＝1.25、Y1＝10/9×X1、Y2＝10/9×X2、Tu＝30分鐘、Td＝30分鐘；時間門限Ts，判斷UE是否具備脫離本小區(qū)覆蓋趨勢的時間參數(shù)，范圍為1秒～10秒，典型取值2秒；負載平衡控制中各負載差值Z，以下行功率衡量負載，Z＝1W。
為了能夠更詳細地說明本文所述的方法，下面首先對小區(qū)的無線環(huán)境和相關(guān)參數(shù)進行配置。
設(shè)無線信號在小區(qū)中的傳播模型為室外傳播模型Lb城＝46.3+33.91gf-13.821ghb+(44.9-6.551ghb)(1gd)該模型的適用條件為載頻150MHz～2000MHz，基站天線有效高度hb為30~200米，移動臺天線高度hm為1~10m，通信距離d為1~20km，移動臺高度＝1.5m。各參數(shù)的具體意義為hb、hm——基站、移動臺天線有效高度，單位為米，d的單位為km。
設(shè)基站天線離地面的高度為hs，基站地面的海拔高度為hg，移動臺天線離地面的高度為hm，移動臺所在位置的地面海拔高度為hmg，則基站天線的有效高度計算方法hb＝hs+hg-hmg；移動臺天線的有效高度為hm。
具體采用的參數(shù)為hb＝30m，f＝2140MHz。
即Lb＝138.79+35.221gd假設(shè)我們以公共導(dǎo)頻空中損耗衰減到-116dBm為小區(qū)邊界，則按照第一種核心方法，第一載波小區(qū)邊界的空中損耗為33dBm-(-116dBm)＝149dBm，此時第一載波小區(qū)半徑d1＝1.95km，第二載波小區(qū)邊界的空中損耗為30dBm-(-116dBm)＝130dBm，第二載波小區(qū)半徑d2＝1.60km。同樣第三載波小區(qū)半徑d3＝1.60km。按照第二種核心方法，第一載波小區(qū)邊界的空中損耗為33dBm-(-116dBm)＝149dBm，此時第一載波小區(qū)半徑d1＝1.95km，第二載波小區(qū)邊界的空中損耗同樣為149dBm，第二載波小區(qū)半徑d2＝1.95km。同樣第三載波小區(qū)半徑d3＝1.95km。假設(shè)我們所探討的小區(qū)是覆蓋商業(yè)中心的小區(qū)，白天8點以后是使用電話的高峰期，18點以后下班，是業(yè)務(wù)使用的低谷，正適合做為動態(tài)負載控制的實施例。
如圖1和圖3所示按照第一種核心方法，操作流程描述如下RNC建立第一載波小區(qū)，載波小區(qū)的公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppilot1＝2W，載波建立后，本載波小區(qū)不斷接入用戶，少量用戶處于小區(qū)邊緣或正在進行軟切換，上班高峰期，不斷接入用戶直到下行功率消耗超過功率放大器能力的1/2，持續(xù)時間超過30分鐘后，則RNC建立第二載波小區(qū)，建立第二載波小區(qū)的公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppilot2＝1W，并優(yōu)先將下載類的后臺業(yè)務(wù)、流媒體業(yè)務(wù)和部分話音、可視電話用戶通過鏈路重配和硬切換的方式轉(zhuǎn)移到第二載波小區(qū)，通過判斷用戶的CPICH的Ec/Io后，處于小區(qū)邊緣和正在軟切換的用戶仍然留在第一載波小區(qū)，業(yè)務(wù)的平衡直到兩載波小區(qū)功率差在1W以內(nèi)為止。當繼續(xù)接入用戶后，下行功率上升超過13.3W后，且持續(xù)時間超過30分鐘，RNC建立第三載波小區(qū)，建立第三載波小區(qū)的公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppilot3＝1W，并優(yōu)先將第一載波小區(qū)或第二載波小區(qū)內(nèi)的下載類的后臺業(yè)務(wù)、流媒體業(yè)務(wù)和部分話音、可視電話用戶通過鏈路重配和硬切換的方式轉(zhuǎn)移到第三載波小區(qū)，通過判斷用戶的CPICH的Ec/Io后，處于小區(qū)邊緣和正在軟切換的用戶仍然留在第一載波小區(qū)，業(yè)務(wù)的平衡直到三個載波小區(qū)功率差在1W以內(nèi)為止。隨著用戶接入數(shù)量的增多，若下行功率放大器的輸出超過16W，并持續(xù)10s以上時，則進行過載控制，可以通過限制某些業(yè)務(wù)的最大流量來減少下行功率的消耗。下班后，隨著業(yè)務(wù)谷底的出現(xiàn)，三載波小區(qū)下行發(fā)射功率持續(xù)30分鐘低于12W，則第三載波小區(qū)通過硬切換、鏈路重配等方式將業(yè)務(wù)全部轉(zhuǎn)到第一、二載波小區(qū)，并停止第三載波小區(qū)的新用戶的接納，刪去第三載波小區(qū)。若兩載波小區(qū)下行發(fā)射功率持續(xù)30分鐘低于9W，則第二載波小區(qū)通過硬切換、鏈路重配等方式將業(yè)務(wù)全部轉(zhuǎn)到第一載波小區(qū)，并停止第二載波小區(qū)的新用戶的接納，刪去第二載波小區(qū)。將全部下行功率都集中在第一載波小區(qū)，以滿足高速運動穿過商業(yè)區(qū)并有很大概率進行軟切換的用戶的覆蓋問題。
如圖2和圖4所示按照第二種核心方法，操作流程描述如下RNC建立第一載波小區(qū)，載波小區(qū)的公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppilot1＝2W，載波建立后，本載波小區(qū)不斷接入用戶，少量用戶處于小區(qū)邊緣或正在進行軟切換，上班高峰期，不斷接入用戶直到下行功率消耗超過功率放大器能力的1/2，持續(xù)時間超過30分鐘后，則RNC建立第二載波小區(qū)，建立第二載波小區(qū)的公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppilot2＝2W，并優(yōu)先將下載類的后臺業(yè)務(wù)、流媒體業(yè)務(wù)和部分話音、可視電話用戶通過鏈路重配和硬切換的方式轉(zhuǎn)移到第二載波小區(qū)，業(yè)務(wù)的平衡直到兩載波小區(qū)功率差在1W以內(nèi)為止。當繼續(xù)接入用戶后，下行功率上升超過13.3W后，且持續(xù)時間超過30分鐘，RNC建立第三載波小區(qū)，建立第三載波小區(qū)的公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppilot3＝2W，并優(yōu)先將第一載波小區(qū)或第二載波小區(qū)內(nèi)的下載類的后臺業(yè)務(wù)、流媒體業(yè)務(wù)和部分話音、可視電話用戶通過鏈路重配和硬切換的方式轉(zhuǎn)移到第三載波小區(qū)，業(yè)務(wù)的平衡直到三個載波小區(qū)功率差在1W以內(nèi)為止。隨著用戶接入數(shù)量的增多，若下行功率放大器的輸出超過16W，并持續(xù)10s以上時，則進行過載控制，可以通過限制某些業(yè)務(wù)的最大流量來減少下行功率的消耗。下班后，隨著業(yè)務(wù)谷底的出現(xiàn)，三載波小區(qū)下行發(fā)射功率持續(xù)30分鐘低于12W，則第三載波小區(qū)通過硬切換、鏈路重配等方式將業(yè)務(wù)全部轉(zhuǎn)到第一、二載波小區(qū)，并停止第三載波小區(qū)的新用戶的接納，刪去第三載波小區(qū)。若兩載波小區(qū)下行發(fā)射功率持續(xù)30分鐘低于9W，則第二載波小區(qū)通過硬切換、鏈路重配等方式將業(yè)務(wù)全部轉(zhuǎn)到第一載波小區(qū)，并停止第二載波小區(qū)的新用戶的接納，刪去第二載波小區(qū)。將全部下行功率都集中在第一載波小區(qū)，以滿足高速運動穿過商業(yè)區(qū)并有很大概率進行軟切換的用戶的覆蓋問題。
如圖5所示，第一種核心方法的不同載波小區(qū)的不同覆蓋范圍可以滿足既接入大量用戶，又可以保證軟切換用戶和小區(qū)邊緣用戶的覆蓋需求。第二種核心方法可以保證各增加的載波與單載波規(guī)劃的覆蓋距離一致。
利用現(xiàn)有的單載波的功率放大器能力，可以在增加載波的同時，并不用增加功率放大器，也可以達到兩載波下行容量接近增加100％，三載波下行容量接近增加約200％的目的。這主要是因為用戶所需要的下行功率一般由兩部分組成，第一部分只與小區(qū)覆蓋半徑和底噪有關(guān)，與其他干擾無關(guān)；第二部分與平均路損無關(guān)，也就是說無論小區(qū)的覆蓋發(fā)生什么變化，干擾都不變，也與底噪無關(guān)，只與小區(qū)總發(fā)射功率帶來的非正交發(fā)射干擾有關(guān)，如果發(fā)射全部是正交的，那么這一項為0，如果只有部分正交性，則這部分功率不可忽視。一般城市環(huán)境下，小區(qū)內(nèi)用戶發(fā)射正交性較差，第二項很大，遠遠強于第一項，那么整體體現(xiàn)的是干擾受限，此時下行極限容量與功率放大器的能力基本無關(guān)，只與正交干擾程度有關(guān)，近似上行的干擾受限的過程。當干擾受限時，10W和20W可以提供的容量是接近相同的，這也就是20W被雙載波共享，仍然可以提供單載波使用20W功率放大器的接近1倍容量的原因。
下面根據(jù)本發(fā)明的方法步驟和關(guān)鍵參數(shù)給出了容量對比的仿真結(jié)果仿真設(shè)置功率放大器輸出20W，第一載波小區(qū)導(dǎo)頻2W功率，第二、三載波小區(qū)導(dǎo)頻1W功率，小區(qū)正交因子0.6，外小區(qū)干擾因子0.5，12.2k話音用戶的接收Eb/NO＝5dB，384數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接收Eb/NO＝2dB，第一載波小區(qū)用戶平均路損一般在140dB～160dB之間，假設(shè)為150dB。
圖6是第一種核心方法的兩載波、三載波相對于單載波在不同的平均路損下12.2k話音的下行容量提升示意圖。
如圖6所示，同樣的功率放大器，三載波和兩載波相對于單載波的下行容量有明顯的提高，當平均路損為150dB時，單載波小區(qū)下行容量為97.84個，兩載波小區(qū)下行總?cè)萘繛?82.97個，三載波小區(qū)下行總?cè)萘繛?55.77個，兩載波和三載波小區(qū)的下行容量提升分別為87％、161％。
圖7是第一種核心方法的兩載波、三載波相對于單載波在不同的平均路損下384k數(shù)據(jù)的下行流量提升示意圖；如圖7所示，同樣的功率放大器，384k業(yè)務(wù)的三載波和兩載波相對于單載波的下行流量有明顯的提高，當平均路損為150dB時，單載波小區(qū)下行流量為2370.6kbps，兩載波小區(qū)下行總流量為4433.1kbps，三載波小區(qū)下行總流量為6197.1kbps，兩載波和三載波小區(qū)的下行流量提升分別為87％、161％。
圖8是第二種核心方法的兩載波、三載波相對于單載波在不同的平均路損下12.2k話音的下行容量提升示意圖。
如圖8所示，同樣的功率放大器，三載波和兩載波相對于單載波的下行容量有明顯的提高，當平均路損為150dB時，單載波小區(qū)下行容量為97.84個，兩載波小區(qū)下行總?cè)萘繛?70.26個，三載波小區(qū)下行總?cè)萘繛?18.85個，兩載波和三載波小區(qū)的下行容量提升分別為74％、124％。
圖9是第二種核心方法的兩載波、三載波相對于單載波在不同的平均路損下384k數(shù)據(jù)的下行流量提升示意圖；如圖9所示，同樣的功率放大器，384k業(yè)務(wù)的三載波和兩載波相對于單載波的下行流量有明顯的提高，當平均路損為150dB時，單載波小區(qū)下行流量為2370.6kbps，兩載波小區(qū)下行總流量為4125.3kbps，三載波小區(qū)下行總流量為5302.4kbps，兩載波和三載波小區(qū)的下行流量提升分別為74％、124％。
下表列舉了不同的核心方法獲得的12.2k話音用戶數(shù)量和384k流量

兩種核心方法相比，第一種核心方法的容量提升比第二種核心方法的容量提升高％，原因在于第二種核心方法的第二、三載波的導(dǎo)頻為了保持與單載波相同的覆蓋距離，占用了較多的功率開銷，從而減少了容量提升的效率。但是第二種方法在負載平衡方法上不需要考慮正在處于切換區(qū)和可能脫離小區(qū)控制，進入切換區(qū)用戶的控制問題，在控制方法上簡單易行，更具備魯棒性。
本發(fā)明基于密集城區(qū)、郊區(qū)的通信環(huán)境下行鏈路干擾受限的無線通信特點，做為多載波WCDMA系統(tǒng)的一項負載控制技術(shù)，提出了實時監(jiān)測下行負載，實時的增加和刪除第二、第三載波小區(qū)然后通過鏈路重配置或者硬切換的方法平衡各載波間下行負載，并控制下行過載情況的發(fā)生，達到增加載波但是不增加功率放大器最大輸出功率能力，利用原有的功率放大器也能做到2載波下下行容量接近加倍、3載波接近增加200％容量的效果。
通過控制不同載波導(dǎo)頻的功率比例，利用第一載波小區(qū)保證原有的覆蓋距離，保證遠離服務(wù)基站的通信用戶通信不中斷，保證與其他小區(qū)軟切換的正常進行，并利用第二載波小區(qū)或者第三載波小區(qū)分擔第一載波小區(qū)內(nèi)的下行負載。
或者是通過控制不同載波導(dǎo)頻的功率比例，保證所有多載波小區(qū)的覆蓋距離與單載波系統(tǒng)規(guī)劃的相同，也能增加總體的負載。
整個發(fā)明克服了通用加載波負載控制方法的覆蓋縮小、初期投資大，不能實時升級，升級成本高的缺點的同時并保證了原有網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不受影響。對于實際系統(tǒng)具有實際的應(yīng)用價值。
本發(fā)明不限于必須增加到三個載波，只增加到兩個載波或者增加到超過三個載波也是本發(fā)明的涵蓋內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.寬帶碼分多址多載波移動通信系統(tǒng)下行負載控制方法，其特征在于，所述方法包括以下處理過程第一步，預(yù)配參數(shù)，參數(shù)包括功率放大器總功率；第一載波小區(qū)公共導(dǎo)頻配置絕對功率；第二、三載波小區(qū)公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppliot2、Ppliot3；建立和刪除載波小區(qū)的功率門限和時間門限X1、X2、X3、Y1、Y2、Tu、Td；時間門限Ts；負載平衡控制中各負載差值Z；過載控制的時間門限To；第二步，RNC建立第一載波小區(qū)，載波小區(qū)的公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppilot1；第三步，周期監(jiān)測第一載波小區(qū)發(fā)射功率，監(jiān)測周期視RNC無線資源管理通用策略設(shè)定；第四步，若第一載波小區(qū)下行發(fā)射功率持續(xù)超過功率放大器功率的1/X1一段時間Tu后，則RNC建立第二載波小區(qū)，建立第二載波小區(qū)的公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppilot2，否則回到第三步；第五步，通過硬切換、鏈路重配方式平衡兩載波間負載平衡，保證兩載波間的下行負載的差值的絕對值≤Z，并且第二載波中具備脫離本小區(qū)覆蓋的趨勢時將用戶搬移到第一載波小區(qū)內(nèi)；第六步，周期監(jiān)測兩載波小區(qū)下行發(fā)射總功率，監(jiān)測周期視RNC無線資源管理通用策略設(shè)定；第七步，判斷若兩載波小區(qū)下行總發(fā)射功率持續(xù)超過功率放大器功率的1/X2一段時間Tu后，則RNC建立第三載波小區(qū)，建立第三載波小區(qū)的公共導(dǎo)頻配置絕對功率Ppilot3，否則到第十二步；第八步，通過硬切換、鏈路重配方式平衡三載波間負載平衡，保證各載波間的下行負載的差值的絕對值≤Z，并且第二載波、第三載波中具備脫離本小區(qū)覆蓋的趨勢時將此用戶搬移到第一載波小區(qū)內(nèi)；第九步，周期監(jiān)測三載波小區(qū)下行發(fā)射總功率，監(jiān)測周期視RNC無線資源管理通用策略設(shè)定；第十步，判斷若三載波小區(qū)下行發(fā)射功率持續(xù)低于功率放大器功率的1/Y2一段時間Td后，則第三載波小區(qū)通過硬切換、鏈路重配等方式將業(yè)務(wù)全部轉(zhuǎn)到第一、二載波小區(qū)，并停止第三載波小區(qū)的新用戶的接納，否則到第十三步；第十一步，RNC刪去第三載波小區(qū)，并回到第六步；第十二步，判斷若兩載波小區(qū)下行發(fā)射功率持續(xù)低于功率放大器功率的1/Y1一段時間Td后，則第二載波小區(qū)通過硬切換、鏈路重配等方式將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)到第一載波小區(qū)，并停止第二載波小區(qū)的新用戶的接納，然后RNC刪除第二載波小區(qū)，并回到第三步，否則直接回到第六步；第十三步，判斷若三載波小區(qū)下行發(fā)射功率持續(xù)超過功率放大器功率的1/X3一段時間To后，則停止所有新呼叫接納，進行過載控制，然后回到第九步，否則直接回到第九步；
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一步中的參數(shù)可按以下原則預(yù)配Ppliot1＝Pmax/10；Ppliot2＝Ppliot3＝Pmax/20；10≥Y1≥X1＞Y2≥X2≥X3＞1；Tu、Td的取值范圍是10ms～60分鐘；Ts的取值范圍是1秒～10秒；當以下行功率衡量負載時，Z＝Pmax/20；當以下行流量衡量負載時，Z為業(yè)務(wù)QoS中允許的最低單一業(yè)務(wù)流量。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一步中的參數(shù)可按以下原則預(yù)配Ppliot1＝Pmax/10；Ppliot2＝Ppliot3＝Pmax/10；10≥Y1≥X1＞Y2≥X2≥X3＞1；Tu、Td的取值范圍是10ms～60分鐘；Ts的取值范圍是1秒～10秒；當以下行功率衡量負載時，Z＝Pmax/20；當以下行流量衡量負載時，Z為業(yè)務(wù)QoS中允許的最低單一業(yè)務(wù)流量。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，設(shè)定X1＝2、X2＝1.5、X3＝1.25、Y1＝10/9×X1、Y2＝10/9×X2；Tu＝30分鐘、Td＝30分鐘；Ts＝2秒；To＝10秒。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第八步中的負載平衡具體包括以下步驟1)設(shè)定不允許進行負載平衡的業(yè)務(wù)；2)將第一載波允許負載平衡操作的業(yè)務(wù)按照一定的優(yōu)先級關(guān)系通過鏈路重配或硬切換的方式搬移到第二載波中，優(yōu)先級關(guān)系如下后臺業(yè)務(wù)、交互業(yè)務(wù)、流媒體業(yè)務(wù)、電路交換業(yè)務(wù)；分組域業(yè)務(wù)優(yōu)先采用鏈路重配的方式搬移載波，其他業(yè)務(wù)采用頻間硬切換的方式進行；3)監(jiān)測各載波間下行負載和用戶地理分布情況；4)若第二載波小區(qū)內(nèi)某用戶具備脫離本小區(qū)覆蓋的趨勢，則將此用戶通過鏈路重配或硬切換的方式搬移到第一載波中，并在仍然具備脫離本小區(qū)覆蓋的趨勢的時間內(nèi)設(shè)定本用戶為不允許進行負載平衡的用戶，進入步驟5)，否則直接進入步驟5)；5)若第一載波小區(qū)和第二載波小區(qū)的下行負載差值超過Z，則將第一載波允許負載平衡操作的業(yè)務(wù)按照一定的優(yōu)先級關(guān)系通過鏈路重配或硬切換的方式搬移到第二載波中，然后到步驟3)，否則直接到步驟6)；6)若第二載波小區(qū)和第一載波小區(qū)的下行負載差值超過Z，則將第二載波允許負載平衡操作的業(yè)務(wù)按照一定的優(yōu)先級關(guān)系通過鏈路重配或硬切換的方式搬移到第一載波中，然后回到步驟3)，否則直接回步驟3)。
6.如權(quán)利要求3所述的所述的方法，其特征在于，所述第八步中的負載平衡具體包括以下步驟1)將第一載波允許負載平衡操作的業(yè)務(wù)按照一定的優(yōu)先級關(guān)系通過鏈路重配或硬切換的方式搬移到第二載波中，優(yōu)先級關(guān)系如下后臺業(yè)務(wù)、交互業(yè)務(wù)、流媒體業(yè)務(wù)、電路交換業(yè)務(wù)；分組域業(yè)務(wù)優(yōu)先采用鏈路重配的方式搬移載波，其他業(yè)務(wù)采用頻間硬切換的方式進行；2)監(jiān)測各載波間下行負載；3)若第一載波小區(qū)和第二載波小區(qū)的下行負載差值超過Z，則將第一載波允許負載平衡操作的業(yè)務(wù)按照一定的優(yōu)先級關(guān)系通過鏈路重配或硬切換的方式搬移到第二載波中，優(yōu)先級關(guān)系如下后臺業(yè)務(wù)、交互業(yè)務(wù)、流媒體業(yè)務(wù)、電路交換業(yè)務(wù)；分組域業(yè)務(wù)優(yōu)先采用鏈路重配的方式搬移載波，其他業(yè)務(wù)采用頻間硬切換的方式進行，然后到步驟2)，否則直接到步驟4)；4)若第二載波小區(qū)和第一載波小區(qū)的下行負載差值超過Z，則將第二載波允許負載平衡操作的業(yè)務(wù)按照一定的優(yōu)先級關(guān)系通過鏈路重配或硬切換的方式搬移到第一載波中，優(yōu)先級關(guān)系如下后臺業(yè)務(wù)、交互業(yè)務(wù)、流媒體業(yè)務(wù)、電路交換業(yè)務(wù)；分組域業(yè)務(wù)優(yōu)先采用鏈路重配的方式搬移載波，其他業(yè)務(wù)采用頻間硬切換的方式進行，然后到步驟3)，否則直接到步驟3)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第十三步中的過載控制采用減少分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的吞吐量或降低實時用戶的比特速率或AMR降速方法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種寬帶碼分多址多載波移動通信系統(tǒng)下行負載控制方法，提出了實時監(jiān)測下行負載，實時的增加和刪除載波小區(qū)以平衡各載波間下行負載，控制下行過載情況的發(fā)生，并通過控制不同載波導(dǎo)頻的功率比例，利用第一載波小區(qū)保證原有的覆蓋距離，保證遠離服務(wù)基站的通信用戶通信不中斷，保證與其他小區(qū)軟切換的正常進行，并利用第二載波小區(qū)或者第三載波小區(qū)分擔第一載波小區(qū)內(nèi)的下行負載。克服了通用加載波負載控制方法的覆蓋縮小、初期投資大，不能實時升級，升級成本高的缺點的同時并保證了原有網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不受影響。對于實際系統(tǒng)具有實際的應(yīng)用價值。
文檔編號H04Q7/38GK1780170SQ200410091709
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月25日
發(fā)明者張峻峰 申請人:中興通訊股份有限公司