CN1313686A - 基于沃尔什码应用的负载均衡 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种根据由每个载波所使用的沃尔什码数量,向请求通信信道的移动终端指配载波,从而改进多个载波上的负载均衡的方法。移动终端被指配一个具有最少数量的沃尔什码。载波使用的沃尔什码数量可以周期性地、连续地、或者在接收到对于通信信道的请求时确定。该方法包括步骤:接收对于通信信道的第一请求;响应于该请求,利用由多个载波中的至少两个载波的每一个所使用的多个沃尔什码,指配多个载波中的至少一个载波。

Description

基于沃尔什码应用的负载均衡

本发明一般涉及无线通信***，尤其涉及利用多个载波在无线通信***中实现负载均衡。

无线通信***使用码分多址(CDMA)调制技术，以使多个***用户彼此之间通信。这种***的工作是利用扩展序列以及正交扩展序列编码每个信号来实现的，扩展序列诸如伪随机噪声(PN)码，正交扩展序列诸如沃尔什码。这种编码可以在接收机中实现信号分离以及信号重构。在典型的CDMA***中，对于每个信道使用不同的扩展序列来实现通信。这导致了多个被传送的信号共享同一带宽。通过从所有信号中去扩展一个信号来从通信信道中恢复特定的传送信号。去扩展是通过使用一个已知的用户去扩展序列来实现的，其中该用户去扩展序列与发射机中实施的扩展序列相关。

图1描述了CDMA***100。由CDMA***100所服务的地理性区域被分成多个空间上明显不同的区域，这些区域被称为“小区”。尽管小区102,104,106被示意为蜂窝形的六边形，每个小区实际上是不规则的形状，这取决于围绕该小区的地形的形状。每个小区102,104,106分别包含一个基站112,114,116。每个基站112,114和116包括与移动交换中心(MSC)120通信的设备，该移动交换中心连接到诸如公共交换电话网(PSTN)的本地和/或长途传输网122。每个基站112,114,116也包括无线电设备和天线，基站利用这些无线电设备和天线与移动终端124,126通信。

移动终端124,126经过在此被称为反向控制信道的通信信道向基站112,114,116传送控制信息，并且经过在此被称为反向业务信道的通信信道上传送语音和数据。反向控制信道包括接入信道。移动终端124,126使用该接入信道用以响应于寻呼、在***中登记以及呼叫发起，移动终端通过该呼叫请求来自基站的前向业务信道。

基站112,114和116经过在此被称为前向控制信道的通信信道向移动终端124,126传送控制信息，并且经过在此被称为前向业务信道的通信信道上传送语音和数据。前向控制信道包括导频信道以及寻呼信道。导频信道允许移动终端获得前向信道的定时，并且向移动终端提供用于前向信道的相位基准。寻呼信道用于传输控制信息，并且用于从基站向移动终端寻呼。

CDMA***100可以具有多个载波，每个载波将包括上述的通信信道。

图2更加详细地示出了基站112。基站112包括控制器130，一个接收部分以及一个发射部分，基站112也包括天线160，放大器(未示出)以及外设硬件(未示出)。

接收部分包括一个在此被称为接收机45的RF接收机部分，以及一个基带接收机部分(未示出)。

发射部分包括一个在此被称为发射机40的RF发射机部分，以及一个包括信道设备150和155的基带发射机部分。尽管仅示出了两个信道设备，但基站可以包括更多或更少的信道设备。控制器130通过控制总线170连接到接收机145、发射机140以及信道设备150和155。每个信道设备150和155包括多个信道单元。信道设备一般是包含信道单元和控制器的设备，这允许对信道单元进行分组，以便于安装和使用。或者，不使用信道设备且将信道单元直接耦合到控制器130。信道单元被要求用于由基站所处理的每个呼叫。信道单元利用扩展码来编码数据。例如，信道单元利用沃尔什码编码数据信号，并且接着利用PN码编码该结果。尽管在每个信道设备中仅示出了三个信道单元，但每个信道设备也可以包括更多或者更少的信道单元。信道单元的输出被以数字的方式组合，以形成一个组合的基带信号。该组合的基带信号接着经过数据总线198输入发射机150。发射机稍微放大该信号，并且使用该信号来调制一个载波。调制后的载波接着被在放大器中放大，并且经过天线160传送到移动终端124。

当CDMA***100具有多个载波时，对于每个载波来说，基站包括一个接收部分和一个发射部分，而且，当小区具有多个扇区时，上述基站设备对于每个扇区都是重复的。

移动终端124为了在CDMA***100中建立一个呼叫，向基站112传送一个对于通信信道的请求。移动终端124在载波的接入信道上传送该请求。在这种情况下，基站112接着将向移动终端传送识别该通信信道所需要的信息。或者，基站112可以确定哪个载波被指配给该移动终端。如果移动终端被指配了在其上接收请求的载波，则基站112在该载波上指配一个通信信道给移动终端124，并且接着向该移动终端传送识别该通信信道所需要的信息。如果移动终端被指配了一个不是在其上接收请求的载波，则基站112向移动终端传送新载波的身份。移动终端124接着在该新载波的接入信道上传送对于通信信道的请求。基站112接着在新载波上指配一个通信信道到该移动终端124，并且在新载波的寻呼信道上传送识别该通信信道所需要的信息。基站和移动终端接着在该通信信道上通信，该通信信道一般是一个业务信道。

可以在一个载波上同时传送的信号数量(因此也是呼叫数量)由两种因素所限制。第一种限制因素是每个扇区中指配给该载波的信道单元数量。当每个扇区中所有指配给该载波的信道单元都由正在进行的通话所占据时，该载波上的新呼叫将被阻塞，因为没有信道单元可以用于处理该新呼叫的信号。第二种限制因素是基站设备，尤其是放大器在扩展时间周期上工作的功率电平。由基站所传送的功率电平不应超过基站设备在扩展时间周期上工作的功率电平。该载波上呼叫的总功率在下面两种情况下可以增加：1)当***中增加一个呼叫时；2)当该扇区中的噪声电平增加时，在这种情况下，将需要增加每个呼叫的功率电平，以补偿较高的噪声电平。当基站的一个扇区中的所有呼叫的总功率在或者高于基站设备工作的功率电平时，该载波上的一个新呼叫可能被阻塞，以保护基站设备。

当基站112不再做出哪个载波指配给新呼叫的确定，且仅允许移动终端在其传送请求的载波(在此被称为原始载波)上与基站通信时，就可能出现问题。在这种情况下，即使由基站112所使用的其他载波能够接收该呼叫，新的呼叫也可能被阻塞。新的呼叫可能由于以下两种原因中的一种所阻塞。第一种原因在于，在设置呼叫的扇区中的原始载波上正在进行的呼叫占据了指配给该原始载波的所有信道单元。新的呼叫被阻塞，因为没有可以用于处理信号或者新的呼叫的信道单元。第二种原因在于，扇区中的原始载波上正在进行的呼叫的功率电平是基站设备工作的最大功率电平。原始载波上的新呼叫可以被阻塞，以保护基站112的设备。即使由基站112所使用的其他载波能够接收该呼叫，但呼叫也被阻塞，这就造成了用户的不方便以及通信***所有者收入的不必要损失。

当基站112利用已知技术确定哪个载波指配给移动终端时，就可能出现问题，该已知技术诸如循环技术、功率消耗技术。在循环技术中，载波具有一个顺序，新的呼叫根据该顺序被指配给载波。例如，在使用两个载波的***中，第一个新呼叫被指配给第一个载波，第二个新呼叫被指配给第二个载波，第三个新呼叫被指配给第一个载波，第四个新呼叫被指配给第二个载波，以此类推。在功率消耗技术中，基站根据扇区中每个载波上的所有呼叫的功率电平来确定哪个载波被指配给移动终端。然而，在其他载波可以接收该呼叫时，利用这些已知技术来确定哪个载波被指配给移动终端不可能消除呼叫被阻塞的问题。

由于呼叫长度中的变化，循环技术可以导致呼叫被阻塞，即使其他呼叫可以接收该呼叫。例如，每个载波可以具有三个指配给它的信道单元。在一个实例中，载波1可以在T+1分、T+3分、T+5分时接收呼叫1,3,5，每个呼叫持续大约20分钟。载波2可以在T+2分、T+4分、T+6分时接收呼叫2,4,6，每个呼叫持续大约2分钟。如果移动终端尝试在T+10分时发起呼叫7，***将试图将该呼叫指配给载波1，并且该呼叫将被阻塞，因为所有指配给载波的信道单元都被占用。呼叫7将被阻塞，即使载波2具有3个未被占用的信道单元且将能够接收该呼叫。

在另一个实例中，载波1可能被指配两个来自小区远端的移动终端的呼叫，并且该载波上传输的功率电平可以在基站设备可以工作的最大电平上。载波2可能被指配两个来自靠近基站的移动终端的呼叫，并且该载波上传输的功率电平可以远低于基站设备可以工作的最大电平。当接收到对于新呼叫的请求时，基站将尝试将该呼叫指配该载波1，并且该信呼叫将被阻塞，即使载波2可以处理该呼叫。

在功率消耗技术中，基站向移动终端指配具有最低总功率电平的载波。这种技术一般产生比其他现有负载均衡方法明显好的结果。但这种技术不能在每一种环境中实现最佳的负载均衡。

因此，上述负载均衡技术不能在多个载波上实现最佳负载均衡。因而需要一种改进负载均衡以增加多载波***的总容量的方法。

本发明通过利用每个载波正在使用的沃尔什码数量，响应于对于通信信道的请求以指定一个载波，从而改进多个载波上的负载均衡。可以在所有载波或者仅在某些由基站所服务的载波上执行负载均衡，并且可以响应于对于通信信道的请求，指配一个或者一个以上载波上的通信信道。

在本发明的一个实施例中，多个载波所使用的沃尔什码用于向移动终端指配一个载波，用以请求一个通信信道。优选地，移动终端被指配了一个具有最少数量使用的沃尔什码的载波。载波使用的沃尔什码的数量可以被周期性地、或者连续地、或者在接收到对于通信信道的请求时确定。

在工作时，接收对于通信信道的第一请求。并且确定具有最少数量使用的沃尔什码的载波。当具有最少数量使用的沃尔什码的载波为在其上接收该请求的载波时，传送建立一个通信信道所需要的信息。当具有最少数量使用的沃尔什码的载波是不同于在其上接收该请求的载波时，传送识别具有最少数量使用的沃尔什码的信息。在具有最少数量使用的沃尔什码的载波上接收对于通信信道的第二请求，并且在该载波上传送建立一个通信信道所需要的信息。

当基站具有多个扇区时，每个扇区使用多个载波，在服务该移动终端的扇区中，利用载波使用的沃尔什码数量，向请求通信信道的移动终端指配一个载波。

图1是部分无线通信***的方框图；

图2是与移动终端通信的基站的一部分的方框图；

图3是部分基站的方框图，该基站根据其使用的载波使用的沃尔什码数量，向移动终端指配一个载波。

图3描述了使用多个载波的基站300的一部分。该基站可以是CDMA***或者任何能够使用沃尔什码的无线通信***的一部分。

基站300包括控制器310，用于基站中使用的每个载波的接收部分，以及分别用于基站中使用的每个载波的发射部分320,322,324。控制器310通过控制总线390连接到接收部分以及发射部分320,322,324。基站300也包括天线380，放大器以外设硬件。尽管仅示出基站300具有一个天线，但该基站可以具有多个天线，每个天线服务一个或多个载波。

每个接收部分包括一个基带接收机部分(未示出)，以及一个RF接收部分。每个RF接收部分包括接收机370,372,374中的一个。

每个发射部分320,322,324包括一个RF发射机部分，每个RF发射机部分分别包括发射机330,332,334中的一个。每个发射部分320,322,324也分别包括一个基带发射机部分340,342,344。每个基带发射机部分340,342,344分别包括信道设备350和352,354和356，以及358和360。尽管在每个基带发射机部分中仅示出了两个信道设备，但每个基带发射机部分可以包括更多或者更少的信道设备。每个信道设备350,352,354,356,358,360包括多个信道单元。信道设备一般是包含信道单元和一个控制器的设备，这便于对信道单元进行分组，以更方便的安装和使用。或者，不使用信道设备，并且将信道单元直接耦合道控制器310。每个被基站处理的呼叫需要使用一个信道单元。信道单元利用扩展码来编码数据，该扩展码诸如基站300指配给特定呼叫的沃尔什码。因此，信道单元利用指配给该呼叫的沃尔什码来编码数据。每个由基站300所传送的信号是信道单元的其中一个输出。尽管在每个信道设备中仅示出了三个信道单元，但每个信道设备可以包括更多或者更少的信道单元。信道设备中的信道单元的输出以数字形式组合，以形成一个组合的基带信号。组合的基带信号接着输入到发射机，该发射机服务与信道设备相同的载波。组合的基带信号经过数据总线传送到发射机。发射机稍微放大该信号，并且使用该信号来调制一个载波信号。调制后的载波信号接着被在放大器中放大，并且经过天线380传送到移动终端124。

为了便于引用，基站300所使用的载波在此被称为载波1，载波2，载波3。接收机370，发射机330，以及信道设备350和352服务载波1。接收机372，发射机332，以及信道设备354和356服务载波2。接收机374，发射机334，以及信道设备358和360服务载波3。尽管仅示出了三个载波，三个发射和接收部分，但基站300可以使用比3个多或少的载波，并且包含一个用于每个载波的发射和接收部分。

移动终端124为了建立一个呼叫，向基站300传送一个对于通信信道的请求。移动终端124在其中一个载波的接入信道上传送该请求。例如，基站112在载波1的一个接入信道上传送该请求。基站300在接收机370上接收该请求，并且将该请求传递给控制器310。响应于该请求，控制器310指配其中一个载波上的通信信道给移动终端124，如下所述。

每个信道设备向控制器310发送该信道设备使用的沃尔什码数量。信道设备可以周期性地或者每隔预定的时间周期，诸如每隔两秒向控制器310发送该信息。信道设备可以独立地或者响应于来自控制器310的请求来发送所使用的沃尔什码数量。或者，控制器310可以在接收到对于通信信道的请求时，请求信道设备所使用的沃尔什码数量。对于每个载波来说，控制器310接着累加由对应于该载波的信道设备所使用的沃尔什码数量，以得到该载波所使用的沃尔什码的数量。当控制器310周期性地接收到使用的沃尔什码数量时，控制器310在存储器中存储对于每个载波的累加值，该存储器诸如控制器310中的寄存器。

控制器310接着确定哪个载波具有最少数量正在使用的沃尔什码，并且向移动终端124指配一个该载波上的通信信道。所指配的通信信道一般是一个业务信道。

带有最少数量正在使用的沃尔什码的载波可以是在其上接收请求的载波，即载波1。在这种情况下，所指配的通信信道也在载波1上。基站300经过发射机330传送在指配的通信信道上建立通信所需要的信息。该信息在载波1的寻呼信道上传送。在指配的通信信道上建立通信所需要的信息包括一个沃尔什码。基站300以及移动终端124接着在指配的通信信道上通信。

带有最少数量正在使用的沃尔什码的载波可以是不在其上接收请求的载波。例如，带有最少数量正在使用的沃尔什码的载波可以是载波2，在其上接收请求的载波是载波1。在这种情况下，所指配的通信信道在是这样的载波上，即该载波不同于在其上接收请求的载波。基站300经过发射机330传送识别载波2的信息。移动终端124接着在载波2的接入信道上传送对于通信信道的请求。基站300接着经过发射机330传送在指配的通信信道上建立通信所需要的信息。该信息在载波2的寻呼信道上传送。在指配的通信信道上建立通信所需要的信息包括一个沃尔什码。基站300以及移动终端124接着在指配的通信信道上通信。

上面的描述仅是示意性的。因而，例如在该示意性的实施例中，当一个移动终端请求来自使用多个载波的基站的通信信道时，移动终端根据由该载波使用的沃尔什数量，在该载波上被指配了一个通信信道。在本发明的一个备选实施例中，可以通过利用由该载波所使用的沃尔什码数量的其他特性，向移动终端指配该载波上的一个通信信道。例如，可以根据载波所用的沃尔什码的百分比，来向移动终端指配一个该载波上的通信信道。

而且，在本示意性实施例中，根据所有由基站所用的载波正在使用的沃尔什码数量，向移动终端指配一个载波上的通信信道。在本发明的一个备选实施例中，可以利用仅由多个载波中的某些载波正在使用的沃尔什码数量来向移动终端指配一个载波上的通信信道。例如，控制器310不是确定这三个载波中的哪一个具有最少数量正在使用的沃尔什码，而是可以确定载波1和载波2中的哪一个具有最少数量正在使用的沃尔什码。所指配的通信信道将在这两个载波的其中一个上。

而且，在该示意性实施例中，通信信道被指配在一个载波上。在本发明的一个备选实施例中，通信信道可以指配到多个载波的每一个上。例如，一个通信信道可以指配到载波1上，另一个通信信道可以指配到载波2上。优选地，这些载波是所有载波之中具有最少数量正在使用的沃尔什码的载波。然而，尽管所有载波中只有某些载波可以具有最少数量正在使用的沃尔什码。或者，多个通信信道可以指配到一个载波上。

此外，本领域技术人员将会认识到，尽管在示意性实施例中，每个小区是一个全扇区(omni sector)的小区，但该小区可以被分成多个扇区。每个扇区将具有自己的、用于每个载波的发射和接收部分。此外，尽管控制器可以在多个扇区之间共享，每个扇区也将具有自己的控制器。请求通信信道的移动终端将在向其提供服务的扇区中，被指配到使用最少数量的沃尔什码的载波上。

而且，在本发明的备选实施例中，移动终端可以通过均衡载波的功率电平和载波所使用的沃尔什码数量，指配到一个载波上的通信信道上。例如，移动终端可以被指配到具有最小功率电平以及使用最少沃尔什码百分比的载波的通信信道上。或者，移动终端可以被指配到具有最小功率电平以及使用最少沃尔什码数量的载波的通信信道上。所有或者某些载波由基站所使用可以包含在哪个载波指配给该通信信道的确定中。

尽管参照优选实施例描述了本发明，但本领于技术人员通过参考说明书和附图可以理解的是，可以在其中做出各种修改和替换，而不会背离本发明的精神和范围。

Claims (12)

1．一种在多个具有通信信道的载波上实现负载均衡的方法，该方法包括步骤：

接收对于通信信道的第一请求；并且

响应于该第一请求，利用由多个载波中的至少两个载波的每一个所使用的多个沃尔什码，来指配多个载波中的至少一个载波。

2．根据权利要求1的方法，其中该至少一个载波具有由该至少两个载波中的每一个所使用的、最少数量的沃尔什码。

3．根据权利要求1的方法，其中指配步骤包括指配至少一个这样的载波，即该载波具有最少百分比的正在使用的沃尔什码。

4．根据权利要求1的方法，还包括步骤：

每隔预定时间周期确定由至少两个载波中的每一个所使用的沃尔什码数量；并且指配步骤包括：

在该至少两个载波中，确定具有最少数量的正在使用的沃尔什码的至少一个载波；

指配该至少一个载波。

5．根据权利要求1的方法，其中指配步骤包括步骤：

在该至少两个载波中，确定具有最少数量的正在使用的沃尔什码的至少一个载波；

传送用于识别该至少一个载波的信息；

在该至少一个载波上，接收对通信信道的第二请求；

在该至少一个载波上，传送用于建立通信信道的信息。

6．根据权利要求5的方法，其中：

在一个接入信道上，接收该第一请求；

在一个寻呼信道上，传送用于识别该至少一个载波的信息；

在至少一个载波的接入信道上，接收该第二请求；

在该至少一个载波的寻呼信道上，传送用于建立通信信道的信息。

7．根据权利要求1的方法，其中该多个载波包括由基站(112)所使用的所有载波。

8．根据权利要求1的方法，其中该多个载波包括由基站(112)的一个扇区所使用的所有载波。

9．根据权利要求1的方法，其中在一个接入信道上接收该第一请求。

10．根据权利要求1的方法，其中指配步骤包括：

除了利用由该至少两个载波中的每一个所使用的信道单元数量，还利用多个载波中的至少两个载波的每一个的功率电平，来指配多个载波中的至少一个载波。

11．根据权利要求10的方法，其中指配步骤包括指配至少一个这样的载波，即该载波具有最少百分比的正在使用的沃尔什码以及最小的功率电平。

12．根据权利要求10的方法，其中指配步骤包括指配至少一个这样的载波，即该载波具有最少数量的正在使用的沃尔什码以及最小的功率电平。

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