CN102256214A - 码分多址集群***综合业务和传输特性的动态信道分配方法 - Google Patents

Abstract

码分多址集群***综合业务和传输特性的动态信道分配方法涉及一种在数字集群移动通信***中根据信道状态、业务类型、用户优先级等因素进行资源大小分配的TD-SCDMA集群***分等级动态信道分配方法，首先，对TD-SCDMA集群***的业务进行分类，将TD-SCDMA集群***业务类型定义为：A交互式，B遥测遥控式；其次，所涉及的TD-SCDMA集群***DCA包括两个基本过程，即慢DCA和快DCA；慢DCA是根据TD-SCDMA集群***的应用类型，通过定义不同应用业务类型的切换点，将资源分配给群组，用于群组的上行链路资源分配；快DCA是根据TD-SCDMA集群用户的业务特点、信道传输特性、用户的服务质量要求，通过划分数据、预留时隙以及定义可变边界，将物理信道分配给承载业务，用于群组用户的上行链路资源分配。

Description

码分多址集群***综合业务和传输特性的动态信道分配方法

技术领域

集群通信通过PTT信令进行通话权的抢占，同时基站为此次通话分配上行共享信道和下行共享信道、资源的动态分配，可以在有限的***资源下得到高效资源占用。本发明通常涉及一种在数字集群移动通信***中根据信道状态、业务类型、用户优先级等因素进行资源大小分配的TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access时分同步的码分多址技术)集群***分等级动态信道分配算法。

背景技术

我国在《数字集群移动通信***体制》中，确定了数字集群移动通信使用的频段为800MHz。上下行分别为806MHz-821MHz和851MHz-866MHz，共15MHz，双工间隔为45MHz，频道间隔为25kHz。我国从2003年4月起，已经在国内部分城市进行共网数字集群业务商用试验。其中，原中国卫通在上海开通了iDEN运营共网；北京正通公司在北京建设TETRA移动政务共网。全国城市轻轨交通通信，几乎均采用了TETRA***。我国自主研发的数字集群通信***GoTa在国内已建成多个网络，原中国铁通也在重庆建设和开通了GT800***商用试验网。我国数字集群通信的发展现状同国外发达地区相比还处于初期阶段，具有民族自主知识产权的数字集群***也刚刚开始发展，无论从数字集群通信的市场发展还是民族产业发展角度来看，都存在着很大的发展空间，这种现状对于我国今后数字集群通信***的发展是挑战也是机遇。基于TDD技术的TD-SCDMA***，在开展PTT(即按即通)业务时，不仅具有3G的所有技术能力，更是具有其他3G所不具有的独特优势：TD-SCDMA具备的上下行不对称时隙分配能力，可根据业务量分配上下行资源，这对半双工通信的集群***非常有用。同时，作为3GPP国际标准的TD-SCDMA无线接入技术，在此基础上向具有自主知识产权的数字集群***拓展，既可进一步拓展TD-SCDMA技术的应用空间和产业竞争能力，也完全符合集群技术发展方向和国家利益发展战略。

移动通信***的呼叫，都是点对点的通信方式，***只要建立一对信令连接和业务信道即可满足通话主叫和被叫的通话需求，***为用户提供的业务信道都是通话中的用户专用的。而集群通信***的呼叫，大多都是点对多点的，业务信到都是共享的，这时主叫用户是一个，被叫用户有很多个，大家都监听一个业务信道，并且被叫用户很可能不分布在一个区域里。这使得***要为每一个区域建立信令连接和共享业务信道，同时还要根据群用户的移动，实时的变更所提供服务的区域，在群用户所到的新区域建立信令连接和共享业务信道。集群通信***的这种共享信道的方式，比移动通信的专用信道的方式，要复杂得多，改动时所涉及的无线资源的管理内容也很多，需要重新考虑很多资源分配算法与参数的标定。这种算法的改进和参数的标定，也是一个不断优化的过程，也是比较耗时的过程。

时分同步码分多址集群***综合业务特性的动态信道分配方法

发明内容

技术问题：本发明目的是在现有TD物理层帧结构的基础上支持集群业务，存在的技术难点包括：由于集群的上行业务信道和下行业务信道都是共享方式，在上行，多个用户分时抢占式共享，在下行，多用户(除主叫外)同时共享。这种信道映射方式与普通的移动通信的信道映射方式完全不同，容易引入不稳定性。再者，由于集群通信是半双工单向信道，对听者(被叫)来说，无法构成闭环的通信链路，也无法进行有效的功率控制，使得***无法确认信号正确的发射功率，在容量和覆盖之间取得均衡。

根据分析以上存在的问题，本发明通过对不同群组里群用户的信道状态、业务类型、用户优先级等因素进行综合考虑对资源大小进行分配，设计一种综合用户业务和传输条件的分等级的时分同步码分多址集群***综合业务特性的动态信道分配方法。

技术方案：本发明提供一种在数字集群移动通信***中根据信道状态、业务类型、用户优先级等因素进行资源大小分配的TD-SCDMA集群***分等级动态信道分配算法。

首先，这里定义的术语定义如下：

DCA：动态信道分配

T_ap：重新进行慢DCA的时间，能够通过改变上/下行业务的频率来调整

L：一个帧内的时隙数

L_d：下行的链路负载

L_u：上行的链路负载

f(·)：根据单个群组用户数、业务类型设计的对业务流量的预测函数

：上行链路负载均值

nT_ap：群组DCA的当前时刻

(n-1)T_ap：群组DCA的前一时刻

γ：上下行数据业务率

t_j：一帧中的第j个时隙

ch_i，j：群组中用户i在时隙t_j上对应的物理信道

R_voi：话音业务用户i的传输速率

C_i，j：业务用户i在ch_i，j上的信道容量

：业务用户i在信道ch_i，j上传输的信号信道噪声比

P_Ei：业务用户i的目标丢包率或者误比特概率

：业务用户i在物理信道上传输的目标信号信道噪声比

C_i：业务用户i在物理信道上传输的目标信道容量

：数据用户i在信道ch_i，j上传输信号的时间延迟

T_tari：数据业务用户i对时间延迟的目标要求

α：业务用户计算优先级的调整系数

β：业务用户计算优先级的调整系数

a：数据用户计算优先级的调整系数

b：数据用户计算优先级的调整系数

c：数据用户计算优先级的调整系数

n：第n个Ta_p时间，即第n个重新进行慢DCA的时间

N_tu：上行业务时隙数

N_td：下行业务时隙数

min()：在变量集合中取使得括号里的表达式为最小的变量值

首先，对TD-SCDMA集群***的业务进行分类，将TD-SCDMA集群***业务类型定义为：A交互式，包括数字调度、数据查询以及事物处理应用；B遥测遥控式；C广播式三类；交互式上下行都需要分配信道资源；遥测遥控式需要分配上行信道资源；广播式需要分配下行资源；

其次，所涉及的TD-SCDMA集群***动态信道分配DCA包括两个基本过程，即慢DCA和快DCA；慢DCA是根据TD-SCDMA集群***的应用类型，通过定义不同应用业务类型的切换点，将资源分配给群组，用于群组的上行链路资源分配；快DCA是根据TD-SCDMA集群用户的业务特点、信道传输特性、用户的服务质量要求，通过划分话音、数据、预留时隙以及定义可变边界，将物理信道分配给承载业务，用于群组用户的上行链路资源分配。

所述的慢DCA：为适应集群通信业务率的变化，***首先进行慢DCA，每隔T_ap时间来调整上/下行链路中的时隙数量；获取业务参数，根据业务参数判断集群***的业务类型是A交互式、B遥测遥控式、C广播式中的哪一类；

在A交互式应用中，所有群组共享下行广播信道，上行通信中只有有呼叫请求的用户发起请求，需要分配信道资源，在TD-SCDMA***中仅有6个业务时隙，因此，上下行业务分配率选值为2∶4，3∶3，4∶2；考虑到集群***的特点，下行的链路负载L_d是已知的，每个群组的上行链路负载由下面的式子进行估测：

${\stackrel{\‾}{L}}_u\left({\mathrm{nT}}_{\mathrm{ap}}\right)=f\left({\stackrel{\‾}{L}}_u\left((n-1)T_{\mathrm{ap}}\right)\right)$

其中，函数f(·)是根据单个群组用户数、业务类型设计的对业务流量的预测函数，即，群组当前时刻nT_ap的上行链路负载是根据其前一时刻(n-1)T_ap以及历史记录经验均值得到的估计均值，根据估计的当前时刻的

可以计算得到上下行数据业务率γ，n是Tap时间的个数，即第n个重新进行慢DCA的时间，因此有

$\mathrm{\γ}={\stackrel{\‾}{L}}_u/L_d$

最后，根据最小化

的原则找到最合适的上下行时隙分配方案，表示为下面的式子：

$(N_{\mathrm{tu}},N_{\mathrm{td}})=\underset{(N_{\mathrm{tu}}:N_{\mathrm{td}})=\left\{(2:4),(3:3),(4:2)\right\}}{\min }\left(|\mathrm{\γ}-\frac{N_{\mathrm{tu}}}{N_{\mathrm{td}}}|\right)$

式中，γ为上下行数据业务率，N_tu为上行业务时隙数，N_td为下行业务时隙数，函数min()为在(N_tu∶N_td)集合中取使得表达式

为最小的(N_tu∶N_td)值；

在B遥测遥控式应用中，控制台只需要搜集并监测来自群组用户的传输数据，因此，在慢DCA中，上下行业务分配率选值为4∶2；

在C广播式应用中，控制台只把消息传送到限定的地理区域，不必确认，消息在一段时间内重发几次，以增加接收的可靠性，因此，在慢DCA中，上下行业务分配率选值为2∶4。

所述的慢DCA，其流程是：当时间变量t＜T_ap时，进行慢DCA过程，首先获得业务参数，根据对业务参数的初步估计，进行应用类型判断，决定当前集群***是处于哪一类应用中，当判定***处于某一类应用时，将慢DCA切入相应的流程，如果判定是A类应用，进入A类慢DCA流程，如果判定是B类应用，进入B类慢DCA流程，如果判定是C类应用，进入C类慢DCA流程，当分配完成，结束慢DCA，并等待下一个T_ap时间。

所述的快DCA：在快DCA中，只针对A类和B类应用的上行信道分配进行设计，采用可变边界策略实现对信道资源的动态分配，通过定义两个可变边界，三种不同的优先级准则对上行信道进行分配；

两个可变边界：将一个帧内的时隙按照话音、数据以及预留业务类型进行划分，第一个可变边界用来界定语音和预留业务，第二个可变边界用来界定预留和数据业务，两个边界的定义同样是根据群组中以往用户业务的经验值估计来确定；

三种不同的优先级准则，包括话音用户优先级准则：

同是话音业务的用户根据上行物理信道传输条件、用户QoS参数来确定其优先级系数，对时隙进行竞争，假设群组中话音业务用户i在第j个时隙t_j，j＝1，2，…，L上对应的物理信道为ch_i，j，话音业务用户i的传输速率为R_voi，在ch_i，j上的信道容量为C_i，j，在信道ch_i，j上传输的信号信道噪声比为话音业务用户i的目标丢包率或者误比特概率为P_Ei，对应的在物理信道上传输的目标信号信道噪声比为

相应的信道容量为C_i，并且

$C_{i,j}=R_{\mathrm{voi}}\log (1+{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{ch}}_{i,j}})$

定义优先级系数f_i，j如下：

f_i，j＝α|C_i，j-C_i|+β|γ_i，j-γ_i|

其中，α和β为调整系数，是根据以往数据进行拟合的经验值；

数据用户优先级准则：同是数据业务的用户根据上行物理信道传输条件、用户QoS参数、延迟时间来确定其优先级系数，对时隙进行竞争，假设数据业务用户i在时隙t_j，j＝1，2，…，L上对应的物理信道为ch_i，j，数据业务用户i的传输速率为R_dati，在ch_i，j上的信道容量为C_i，j，在信道ch_i，j上传输的信号信道噪声比为

在信道ch_i，j上传输信号的时间延迟为

数据业务用户i的目标丢包率或者误比特概率为P_Ei，对应的在物理信道上传输的目标信号信道噪声比为

相应的信道容量为C_i，数据业务用户i的时间延迟要求为T_tari，并且

$C_{i,j}=R_{\mathrm{dati}}\log (1+{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{ch}}_{i,j}})$

定义优先级系数f_i，j如下：

$f_{i,j}=a|C_{i,j}-C_i|+b|{\mathrm{\γ}}_{i,j}-{\mathrm{\γ}}_i|+c|T_{{\mathrm{tar}}_{i,j}}-T_{\mathrm{tari}}|$

其中，a，b和c为调整系数，是根据以往数据进行拟合的经验值；

预留时隙优先级准则：话音业务的优先级始终高于数据业务，当有话音业务抢占预留时隙时，优先级总高于数据业务。当没有语音业务强占预留时隙时，数据业务使用预留时隙。

所述的快DCA，其流程是：首先基站获得上行用户申请信道资源的业务参数，根据参数判断上行业务是话音还是数据；如果是话音业务，首先检查话音时隙是否已满，如果话音时隙没有占满，进入话音业务优先级准则程序计算当前申请用户的分配优先级，将计算得到的优先级与同一时刻的请求资源的其它话音业务用户优先级进行比较，按照优先级进行话音时隙的分配；如果话音时隙已经占满，则进入预留时隙的时隙竞争，根据预留时隙优先级准则程序计算优先级，并按计算得到的优先级系数进行时隙分配，判断预留时隙是否已占满，如果预留时隙已满，则申请用户进入业务队列，本次时隙分配结束；如果预留时隙未满，则申请用户接受分配指示；如果判断用户为数据业务，则检查数据时隙是否已满，如果数据时隙没有占满，进入数据业务优先级准则程序计算当前申请用户的分配优先级，将计算得到的优先级与同一时刻的请求资源的其它数据业务用户优先级进行比较，按照优先级进行话音时隙的分配；如果话音时隙已经占满，则进入预留时隙的时隙竞争，根据预留时隙优先级准则程序计算优先级，并按计算得到的优先级系数进行时隙分配，判断预留时隙是否已占满，如果预留时隙已满，则申请用户进入业务队列，本次时隙分配结束；如果预留时隙未满，则申请用户接受分配指示。

有益效果：本发明提供一种在数字集群移动通信***中根据信道状态、业务类型、用户优先级等因素进行资源大小分配的TD-SCDMA集群***分等级动态信道分配算法。

本发明成果属自主创新、自有品牌、自主知识产权、具有国际先进水平。将填补国内空白、打破国际垄断、推动国内数字集群技术进步，提升我国移动通信产业在国际市场的竞争力，帮助各行业提高生产效率，加速国民经济的发展和产业升级。

本发明使得TD-SCDMA***在原有基础上支持集群通信的需求，在多种业务之间实现资源共享，提高资源利用率，得到更高的频带利用率。

附图说明

通过下面结合附图并进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将变得更加清楚，其中；

图1示出了针对集群***三类应用进行的慢DCA时隙分配示图。

图2示出了集群***进行慢DCA时隙分配的操作流程图。

图3示出了针对集群***两类业务类型进行的快DCA时隙分配示图。

图4示出了集群***进行快DCA时隙分配的操作流程图。

具体实施方式

1、TD-SCDMA集群***业务类型：

集群***业务的应用可归为三类：广播应用、事务处理应用和交互式应用。广播应用包括一般的消息服务、情况通告和广告。在广播应用中，只把消息传送到限定的地理区域，不必确认。消息可以在一段时间内重发几次，以增加接收的可靠性。事务处理应用通常由两个消息组成，一个是请求操作，另一个是确认该操作是否成功，两个消息完成一次信息交换。有些事务可能包含多次信息交换，如***认证、寻呼、话音信箱通知、电子邮件通知和电子邮件投递。交互式应用需要在移动台与提供业务的调度台计算机之间进行多次消息交换，包括终端接入主机、数据库接入和远程局域网接入。移动数据业务可应用于公共安全、行政管理、交通运输和许多工业领域，移动数据用户的基本类型可分为五大类：数字调度、数据查询、遥测遥控、浏览和发布。

根据以上分类，在本发明中将TD-SCDMA集群***业务类型定义为：交互式，包括数字调度、数据查询以及事物处理应用；遥测遥控式；广播式三类。交互式上下行都需要分配信道资源；遥测遥控式需要分配上行信道资源；广播式需要分配下行资源。

2、本发明所涉及的TD-SCDMA集群***DCA过程：

本发明所涉及的TD-SCDMA集群***DCA包括两个基本过程，即慢DCA和快DCA。慢DCA是将资源分配给群组，用于群组的上行链路资源分配；快DCA是将物理信道分配给承载业务，用于群组用户的上行链路资源分配。以下将具体说明慢DCA和快DCA的算法和流程。

2.1慢DCA

为适应集群通信业务率的变化，***首先进行慢DCA，每隔T_ap时间来调整上/下行链路中的时隙数量。首先，获取业务参数，根据业务参数判断集群***的业务类型是A交互式、B遥测遥控式、C广播式中的哪一类；

在A类应用中，所有群组共享下行广播信道，上行通信中只有有呼叫请求的用户发起请求，需要分配信道资源。在TD-SCDMA***中仅有6个业务时隙，因此，上下行业务分配率可选值为2∶4，3∶3，4∶2。考虑到集群***的特点，下行的链路负载L_d是已知的，每个群组的上行链路负载可以由下面的式子进行估测：

${\stackrel{\‾}{L}}_u\left({\mathrm{nT}}_{\mathrm{ap}}\right)=f\left({\stackrel{\‾}{L}}_u\left((n-1)T_{\mathrm{ap}}\right)\right)$

其中，函数f(·)是根据单个群组用户数、业务类型设计的对业务流量的预测函数，即，群组当前时刻nT_ap的上行链路负载是根据其前一时刻(n-1)T_ap以及历史记录经验均值得到的估计均值。根据估计的当前时刻的

可以计算得到上下行数据业务率γ，即

$\mathrm{\γ}={\stackrel{\‾}{L}}_u/L_d$

最后，根据最小化

的原则找到最合适的上下行时隙分配方案，表示为下面的式子：

$(N_{\mathrm{tu}},N_{\mathrm{td}})=\underset{(N_{\mathrm{tu}}:N_{\mathrm{td}})=\left\{(2:4),(3:3),(4:2)\right\}}{\min }\left(|\mathrm{\γ}-\frac{N_{\mathrm{tu}}}{N_{\mathrm{td}}}|\right)$

在B类应用中，控制台只需要搜集并监测来自群组用户的传输数据，因此，在慢DCA中，上下行业务分配率可选值为4∶2。

在C类应用中，控制台只把消息传送到限定的地理区域，不必确认。消息可以在一段时间内重发几次，以增加接收的可靠性。因此，在慢DCA中，上下行业务分配率可选值为2∶4。

2.2快DCA

在快DCA中，本发明只针对A类和B类应用的上行信道分配进行设计。采用可变边界策略实现对信道资源的动态分配。通过定义两个可变边界，三种不同的优先级准则对上行信道进行分配。

两个可变边界：将一个帧内的时隙按照话音、数据以及预留业务类型进行划分。第一个可变边界用来界定语音和预留业务，第二个可变边界用来界定预留和数据业务。两个边界的定义同样是根据群组中以往用户业务的经验值估计来确定。

三种不同的优先级准则：

1)话音用户优先级准则

同是话音业务的用户根据上行物理信道传输条件、用户QoS参数来确定其优先级系数，对时隙进行竞争，假设群组中话音业务用户i在时隙t_j，j＝1，2，…，L上对应的物理信道为ch_i，j，话音业务用户i的传输速率为R_voi，在ch_i，j上的信道容量为C_i，j，在信道ch_i，j上传输的信号信道噪声比为

话音业务用i的目标丢包率或者误比特概率为P_Ei，对应的在物理信道上传输的目标信号信道噪声比为相应的信道容量为C_i，并且

$C_{i,j}=R_{\mathrm{voi}}\log (1+{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{ch}}_{i,j}})$

定义优先级系数f_i，j如下：

f_i，j＝α|C_i，j-C_i|+β|γ_i，j-γ_i|

其中，α和β为调整系数，是根据以往数据进行拟合的经验值。

2)数据用户优先级准则

同是数据业务的用户根据上行物理信道传输条件、用户QoS参数、延迟时间来确定其优先级系数，对时隙进行竞争，假设数据业务用户i在时隙t_j，j＝1，2，…，L上对应的物理信道为ch_i，j，数据业务用户i的传输速率为R_dati，在ch_i，j上的信道容量为C_i，j，在信道ch_i，j上传输的信号信道噪声比为

在信道ch_i，j上传输信号的时间延迟为

数据业务用户i的目标丢包率或者误比特概率为P_Ei，对应的在物理信道上传输的目标信号信道噪声比为

相应的信道容量为C_i，数据业务用户i的时间延迟要求为T_tari，并且

$C_{i,j}=R_{\mathrm{dati}}\log (1+{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{ch}}_{i,j}})$

定义优先级系数f_i，j如下：

$f_{i,j}=a|C_{i,j}-C_i|+b|{\mathrm{\γ}}_{i,j}-{\mathrm{\γ}}_i|+c|T_{{\mathrm{tar}}_{i,j}}-T_{\mathrm{tari}}|$

其中，a，b和c为调整系数，是根据以往数据进行拟合的经验值。

3)预留时隙优先级准则

话音业务的优先级始终高于数据业务，当有话音业务抢占预留时隙时，优先级总高于数据业务。当没有语音业务强占预留时隙时，数据业务可以使用预留时隙。

下面将参照附图在这里描述本发明的优先实施例。在下面的说明书中由于已知功能和结构在不必要的细节使本发明模糊，因此不再描述它们。

在描述本发明之前，这里使用的术语定义如下：

三类应用类型：指A交互式、B遥测遥控式、C 广播式三种集群应用。

业务类型：指话音和数据两类业务类型。

A.慢DCA

图1示出了针对集群***三类应用进行的慢DCA时隙分配示图。

参照图1，示出了在一个5ms子帧中针对不同集群应用的慢DCA的时隙分配情况。在分配过程中，存在两个切换点，切换点A和切换点B，切换点A….是固定的，对于A类应用而言(步骤102)，切换点B根据上下行业务量比率进行动态信道分配，首先计算当前时刻上行的平均业务负载

${\stackrel{\‾}{L}}_u\left({\mathrm{nT}}_{\mathrm{ap}}\right)=f\left({\stackrel{\‾}{L}}_u\left((n-1)T_{\mathrm{ap}}\right)\right)$

其中，函数f(·)是根据单个群组用户数、业务类型设计的对业务流量的预测函数，即，群组当前时刻nT_ap的上行链路负载是根据其前一时刻(n-1)T_ap以及历史记录经验均值得到的估计均值。根据估计的当前时刻的

可以计算得到上下行数据业务率γ，即

$\mathrm{\γ}={\stackrel{\‾}{L}}_u/L_d$

最后，根据最小化

的原则找到最合适的上下行时隙分配方案，表示为下面的式子：

$(N_{\mathrm{tu}},N_{\mathrm{td}})=\underset{(N_{\mathrm{tu}}:N_{\mathrm{td}})=\left\{(2:4),(3:3),(4:2)\right\}}{\min }\left(|\mathrm{\γ}-\frac{N_{\mathrm{tu}}}{N_{\mathrm{td}}}|\right)$

对于B类应用而言(步骤104)，控制台只需要搜集并监测来自群组用户的传输数据，因此，在慢DCA中，上下行业务分配率可选值为4∶2。

对于C类应用而言(步骤106)，控制台只把消息传送到限定的地理区域，不必确认。消息可以在一段时间内重发几次，以增加接收的可靠性。因此，在慢DCA中，上下行业务分配率可选值为2∶4。

图2示出了集群***进行慢DCA时隙分配的操作流程图。

参照图2，当时间t＜T_ap时，进行慢DCA过程。首先获得业务参数(步骤210)，根据对业务参数的初步估计，进行应用类型判断(步骤212)，决定当前集群***是处于哪一类应用中(步骤214)。当判定***处于某一类应用时，将慢DCA切入相应的流程，如果判定是A类应用，进入A类慢DCA流程(步骤216)，如果判定是B类应用，进入B类慢DCA流程(步骤216)，如果判定是C类应用，进入C类慢DCA流程(步骤216)，当分配完成，结束慢DCA(步骤218)，并等待下一个T_ap时间。

B.快DCA

图3示出了针对集群***三类应用进行的快DCA时隙分配示图。

参照图3，在一个包含L个时隙的帧长内，将时隙通过可动边界A和可动边界B划分三类时隙段：话音段(302)、数据段(304)和预留段(306)。可变边界A用来界定语音和预留业务，可变边界B用来界定预留和数据业务。两个边界的定义根据群组中以往用户业务业务量的经验值估计来确定。在三类时隙段分别定义不同的用户优先级准则。

1、话音用户优先级准则(308)定义过程为：

同是话音业务的用户根据上行物理信道传输条件、用户QoS参数来确定其优先级系数，对时隙进行竞争，假设群组中话音业务用户i在时隙t_j，j＝1，2，…，L上对应的物理信道为ch_i，j，话音业务用户i的传输速率为R_voi，在ch_i，j上的信道容量为C_i，j，在信道ch_i，j上传输的信号信道噪声比为

话音业务用户i的目标丢包率或者误比特概率为P_Ei，对应的在物理信道上传输的目标信号信道噪声比为

相应的信道容量为C_i，并且

$C_{i,j}=R_{\mathrm{voi}}\log (1+{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{ch}}_{i,j}})$

定义优先级系数f_i，j如下：

f_i，j＝α|C_i，j-C_i|+β|γ_i，j-γ_i|

其中，α和β为调整系数，是根据以往数据进行拟合的经验值。

2、数据用户优先级准则(310)定义过程为：

同是数据业务的用户根据上行物理信道传输条件、用户QoS参数、延迟时间来确定其优先级系数，对时隙进行竞争，假设数据业务用户i在时隙t_j，j＝1，2，…，L上对应的物理信道为ch_i，j，数据业务用户i的传输速率为R_dati，在ch_i，j上的信道容量为C_i，j，在信道ch_i，j上传输的信号信道噪声比为

在信道ch_i，j上传输信号的时间延迟为

数据业务用户i的目标丢包率或者误比特概率为P_Ei，对应的在物理信道上传输的目标信号信道噪声比为

相应的信道容量为C_i，数据业务用户i的时间延迟要求为T_tari，并且

$C_{i,j}=R_{\mathrm{dati}}\log (1+{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{ch}}_{i,j}})$

定义优先级系数f_i，j如下：

$f_{i,j}=a|C_{i,j}-C_i|+b|{\mathrm{\γ}}_{i,j}-{\mathrm{\γ}}_i|+c|T_{{\mathrm{tar}}_{i,j}}-T_{\mathrm{tari}}|$

其中，a，b和c为调整系数，是根据以往数据进行拟合的经验值。

3、预留段用户优先级准则(312)定义过程为：

话音业务的优先级始终高于数据业务，当有话音业务抢占预留时隙时，优先级总高于数据业务。当没有语音业务强占预留时隙时，数据业务可以使用预留时隙。

图4示出了集群***进行快DCA时隙分配的操作流程图。

参照图4，首先基站获得上行用户申请信道资源的业务参数(步骤410)，根据参数判断上行业务是话音还是数据(步骤412)。如果是话音业务，首先检查话音时隙是否已满(步骤414)，如果话音时隙没有占满，进入话音业务优先级准则程序计算当前申请用户的分配优先级(步骤416)，将计算得到的优先级与同一时刻的请求资源的其它话音业务用户优先级进行比较，按照优先级进行话音时隙的分配(步骤418)。如果话音时隙已经占满，则进入预留时隙的时隙竞争，根据预留时隙优先级准则程序计算优先级(步骤420)，并按计算得到的优先级系数进行时隙分配(步骤422)，判断预留时隙是否已占满(步骤424)，如果预留时隙已满，则申请用户进入业务队列，本次时隙分配结束(步骤426)。如果预留时隙未满，则申请用户接受分配指示(步骤434)。如果在步骤412判断用户为数据业务，则检查数据时隙是否已满(步骤428)，如果数据时隙没有占满，进入数据业务优先级准则程序计算当前申请用户的分配优先级(步骤430)，将计算得到的优先级与同一时刻的请求资源的其它数据业务用户优先级进行比较，按照优先级进行话音时隙的分配(步骤432)。如果话音时隙已经占满，则进入预留时隙的时隙竞争，根据预留时隙优先级准则程序计算优先级(步骤420)，并按计算得到的优先级系数进行时隙分配(步骤422)，判断预留时隙是否已占满(步骤424)，如果预留时隙已满，则申请用户进入业务队列，本次时隙分配结束(步骤426)。如果预留时隙未满，则申请用户接受分配指示(步骤434)。

Claims (5)

1.一种时分同步码分多址集群***综合业务特性的动态信道分配方法，其特征在于该动态信道分配方法具体如下：

首先，对TD-SCDMA集群***的业务进行分类，将TD-SCDMA集群***业务类型定义为：A交互式，包括数字调度、数据查询以及事物处理应用；B遥测遥控式；C广播式三类；交互式上下行都需要分配信道资源；遥测遥控式需要分配上行信道资源；广播式需要分配下行资源；

其次，所涉及的TD-SCDMA集群***动态信道分配DCA包括两个基本过程，即慢DCA和快DCA；慢DCA是根据TD-SCDMA集群***的应用类型，通过定义不同应用业务类型的切换点，将资源分配给群组，用于群组的上行链路资源分配；快DCA是根据TD-SCDMA集群用户的业务特点、信道传输特性、用户的服务质量要求，通过划分话音、数据、预留时隙以及定义可变边界，将物理信道分配给承载业务，用于群组用户的上行链路资源分配。

2.根据权利要求1所述的时分同步码分多址集群***综合业务特性的动态信道分配方法，其特征在于所述的慢DCA：为适应集群通信业务率的变化，***首先进行慢DCA，每隔T_ap时间来调整上/下行链路中的时隙数量；获取业务参数，根据业务参数判断集群***的业务类型是A交互式、B遥测遥控式、C广播式中的哪一类；

在A交互式应用中，所有群组共享下行广播信道，上行通信中只有有呼叫请求的用户发起请求，需要分配信道资源，在TD-SCDMA***中仅有6个业务时隙，因此，上下行业务分配率选值为2∶4，3∶3，4∶2；考虑到集群***的特点，下行的链路负载L_d是已知的，每个群组的上行链路负载由下面的式子进行估测：

${\stackrel{\‾}{L}}_u\left({\mathrm{nT}}_{\mathrm{ap}}\right)=f\left({\stackrel{\‾}{L}}_u\left((n-1)T_{\mathrm{ap}}\right)\right)$

其中，函数f(·)是根据单个群组用户数、业务类型设计的对业务流量的预测函数，即，群组当前时刻nT_ap的上行链路负载是根据其前一时刻(n-1)T_ap以及历史记录经验均值得到的估计均值，根据估计的当前时刻的

可以计算得到上下行数据业务率γ，n是Tap时间的个数，即第n个重新进行慢DCA的时间，因此有

$\mathrm{\γ}={\stackrel{\‾}{L}}_u/L_d$

最后，根据最小化

的原则找到最合适的上下行时隙分配方案，表示为下面的式子：

$(N_{\mathrm{tu}},N_{\mathrm{td}})=\underset{(N_{\mathrm{tu}}:N_{\mathrm{td}})=\left\{(2:4),(3:3),(4:2)\right\}}{\min }\left(|\mathrm{\γ}-\frac{N_{\mathrm{tu}}}{N_{\mathrm{td}}}|\right)$

式中，γ为上下行数据业务率，N_td为上行业务时隙数，N_td为下行业务时隙数，函数min()为在(N_tu∶N_td)集合中取使得表达式

为最小的(N_tu∶N_td)值；

在B遥测遥控式应用中，控制台只需要搜集并监测来自群组用户的传输数据，因此，在慢DCA中，上下行业务分配率选值为4∶2；

在C 广播式应用中，控制台只把消息传送到限定的地理区域，不必确认，消息在一段时间内重发几次，以增加接收的可靠性，因此，在慢DCA中，上下行业务分配率选值为2∶4。

3.根据权利要求2所述的时分同步码分多址集群***综合业务特性的动态信道分配方法，其特征在于所述的慢DCA，其流程是：当时间变量t＜T_ap时，进行慢DCA过程，首先获得业务参数，根据对业务参数的初步估计，进行应用类型判断，决定当前集群***是处于哪一类应用中，当判定***处于某一类应用时，将慢DCA切入相应的流程，如果判定是A类应用，进入A类慢DCA流程，如果判定是B类应用，进入B类慢DCA流程，如果判定是C类应用，进入C类慢DCA流程，当分配完成，结束慢DCA，并等待下一个T_ap时间。

4.根据权利要求1所述的时分同步码分多址集群***综合业务特性的动态信道分配方法，其特征在于所述的快DCA：在快DCA中，只针对A类和B类应用的上行信道分配进行设计，采用可变边界策略实现对信道资源的动态分配，通过定义两个可变边界，三种不同的优先级准则对上行信道进行分配；

两个可变边界：将一个帧内的时隙按照话音、数据以及预留业务类型进行划分，第一个可变边界用来界定语音和预留业务，第二个可变边界用来界定预留和数据业务，两个边界的定义同样是根据群组中以往用户业务的经验值估计来确定；

三种不同的优先级准则，包括话音用户优先级准则：

同是话音业务的用户根据上行物理信道传输条件、用户QoS参数来确定其优先级系数，对时隙进行竞争，假设群组中话音业务用户i在第j个时隙t_j，j＝1，2，…，L上对应的物理信道为ch_i，j，话音业务用户i的传输速率为R_voi，在ch_i，j上的信道容量为C_i，j，在信道ch_i，j上传输的信号信道噪声比为

话音业务用户i的目标丢包率或者误比特概率为P_Ei，对应的在物理信道上传输的目标信号信道噪声比为

相应的信道容量为C_i，并且

$C_{i,j}=R_{\mathrm{voi}}\log (1+{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{ch}}_{i,j}})$

定义优先级系数f_i，j如下：

f_i，j＝α|C_i，j-C_i|+β|γ_i，j-γ_i|

其中，α和β为调整系数，是根据以往数据进行拟合的经验值；

数据用户优先级准则：同是数据业务的用户根据上行物理信道传输条件、用户QoS参数、延迟时间来确定其优先级系数，对时隙进行竞争，假设数据业务用户i在时隙t_j，j＝1，2，…，L上对应的物理信道为ch_i，j，数据业务用户i的传输速率为R_dati，在ch_i，j上的信道容量为C_i，j，在信道ch_i，j上传输的信号信道噪声比为

在信道ch_i，j上传输信号的时间延迟为数据业务用户i的目标丢包率或者误比特概率为P_Ei，对应的在物理信道上传输的目标信号信道噪声比为

相应的信道容量为C_i，数据业务用户i的时间延迟要求为T_tari，并且

$C_{i,j}=R_{\mathrm{dati}}\log (1+{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{ch}}_{i,j}})$

定义优先级系数f_i，j如下

$f_{i,j}=a|C_{i,j}-C_i|+b|{\mathrm{\γ}}_{i,j}-{\mathrm{\γ}}_i|+c|T_{{\mathrm{tar}}_{i,j}}-T_{\mathrm{tari}}|$

其中，a，b和c为调整系数，是根据以往数据进行拟合的经验值；

预留时隙优先级准则：话音业务的优先级始终高于数据业务，当有话音业务抢占预留时隙时，优先级总高于数据业务。当没有语音业务强占预留时隙时，数据业务使用预留时隙。

5.根据权利要求1所述的时分同步码分多址集群***综合业务特性的动态信道分配方法，其特征在于所述的快DCA，其流程是：首先基站获得上行用户申请信道资源的业务参数，根据参数判断上行业务是话音还是数据；如果是话音业务，首先检查话音时隙是否已满，如果话音时隙没有占满，进入话音业务优先级准则程序计算当前申请用户的分配优先级，将计算得到的优先级与同一时刻的请求资源的其它话音业务用户优先级进行比较，按照优先级进行话音时隙的分配；如果话音时隙已经占满，则进入预留时隙的时隙竞争，根据预留时隙优先级准则程序计算优先级，并按计算得到的优先级系数进行时隙分配，判断预留时隙是否已占满，如果预留时隙已满，则申请用户进入业务队列，本次时隙分配结束；如果预留时隙未满，则申请用户接受分配指示；如果判断用户为数据业务，则检查数据时隙是否已满，如果数据时隙没有占满，进入数据业务优先级准则程序计算当前申请用户的分配优先级，将计算得到的优先级与同一时刻的请求资源的其它数据业务用户优先级进行比较，按照优先级进行话音时隙的分配；如果话音时隙已经占满，则进入预留时隙的时隙竞争，根据预留时隙优先级准则程序计算优先级，并按计算得到的优先级系数进行时隙分配，判断预留时隙是否已占满，如果预留时隙已满，则申请用户进入业务队列，本次时隙分配结束；如果预留时隙未满，则申请用户接受分配指示。

Images