CN1551647A - 通过控制功率来控制负载的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于无线通信网络的控制设备，所述网络包括通过下行链路与移动站通信的基站，所述网络包括一基本负载计算器，用于计算一给定移动站在一服务站上感生的负载，其特征在于，所述基本负载计算器包括：——第一函数，用于在考虑移动站与各相邻站之间的衰减(L_v，mu)及各相邻站的总发射功率极限(P_lim(v))情况下计算第一基本量值，——第二函数，用于在考虑移动站相对于其站的需求(ξ_mu’)及移动站与各相邻站之间的衰减(L_u，mu)情况下计算第二基本量值，基本负载计算器适于计算第一、二基本量值之积，提供代表移动站所感生的负载的一基本乘积(EDPAP_mu)。

Description

通过控制功率来控制负载的设备及方法

技术领域

本发明涉及无线通信网络。

背景技术

无线通信网络包括与移动站相连的基站。可根据移动站的请求调节基站以与所述移动站建立通信。所述通信可使用户间进行语音或数字数据的交换。

所述通信可由“下行链路”实现，此时，通信从基站到移动站方向建立。“下行链路”或“下行”即指这种情况：基站朝移动站方向建立或维持一通信。

在无线通信网络中，基站向移动站提供服务。移动站请求给定服务，所述服务由在一定条件下(如速率或时间)的待传输数据构成。“激活的”移动站即指接收这类服务的移动站。

移动站可请求两类服务，即预定速率的实时服务与弹性速率的延时服务。

无线通信网络的良好运行在于负载控制。负载控制可管理移动站接入一给定基站(通常称为“接入控制”)，及管理给定基站的负载(通常称为“拥塞管理”)，以保证服务质量(QoS)。更确切地讲，接入控制对基站来说可确定基站是否为新移动站提供服务，而拥塞控制可控制由基站服务的所有移动站(即所谓“激活的”移动站)感生的负载。

M.Persson J.Knutsson，P.Butovitsch与R.D.Yates在文件“Downlink admission control strategies for cdma systems in amanhattan environment，汽车技术大会，2：1453-1457，1998”中描述了所谓“直接负载控制”方案。

在“直接负载控制”方案中，负载控制在于比较计算出的给定基站的负载指标和所谓负载阈值的一阈值。根据所述实施方式，如果为所述电话提供服务并不会使负载指标超过负载阈值，则接入控制允许新移动站接入基站。在下行链路通信网络中，所述负载指标一般取决于基站随时间而波动的传输频率。因此，必须选择负载阈值具有一很大的安全余量。另外，可大约估计新移动站所带来的附加负载。最后，在所述直接负载控制式实施方式中，可能发生通信中断，甚至在新移动站接入后立刻，可能比必须更多地拒绝移动站接入基站。

Zvi Rosberg Michael Andersin及Jens Zander的文件“Soft andsafe admission control in cellular networks，IEEE Transaction onNetworking，5(2)：414-418，1997年4月”，及N.Bambos，S.C.Chen与G.J.Pottie的文件“Channel access algorithms with active linkprotection for wireless communication networks with power control，IEEE/ACM Transactions in Networking，8(5)：583-596，2000年10月”中描述了所谓“测试型负载控制”实施方式。

在“测试型负载控制”实施方式中，接入控制可暂时控制新用户接入基站，直至作出决定。测试型负载控制的优点在于，可确保不会发生任何中断，至少在作出决定时，但其缺点在于时间太长，所以实际很少被采用。

法国专利申请N°0302017提出了一种负载控制方法及装置，即：把算出的给定基站的负载指标与所谓负载阈值的阈值进行比较，如在直接负载控制实施方式中那样。

在专利申请N°0302017中，负载指标只取决于用户与天线之间的衰减及信号与噪声和干扰比阈值(SINR)。因此，它们不取决于传输频率。但所述专利申请中的方法及装置中，实施负载控制时并未考虑功率的限制。一般来说，给定标准会规定这类功率限制，所述标准会确定基站允许发射的最大功率。

发明内容

本发明的方法在于改善技术状况。

为此，本发明提出一无线通信网络的控制方法，所述通信网络由通过下行链路与移动站通信的基站构成。有利地是，对属于一服务站的某部移动站来说，网络包括：

i)考虑移动站与各相邻基站之间的衰减及各相邻基点的总发射功率极限，计算第一基本量值，及

ii)第一基本量值与考虑移动站对其基站的需求和移动站与其基站之间的衰减的第二基本量值相乘。

根据本发明的一特征，对由所述服务站服务的预定移动站组而言，所述方法还包括：

a)将步骤i)、ii)应用于移动站组中各移动站，提供基本乘积，

b)将步骤a)中得到的基本乘积求和，及

c)将步骤b)中得到的和与和服务站的总发射功率极限相关的负载阈值进行比较。

对于给定相邻站，步骤i)包括：

i01)用移动站相对于相邻站的衰减去除所述相邻站的总发射功率极限，及

i02)将步骤i01)中得出的值乘以服务站与所述相邻站之间的正交系数。

步骤i)包括：

i0)将步骤i01)与i02)应用于各相邻站，

i1)对步骤i0)中得到的值求和，

i2)将外部噪声(N)加入步骤i1)中得出的值，提供所述给定移动站的所述第一基本量值。

根据本发明的另一特征，步骤c)包括计算服务天线的总发射功率极限与公用信道功率之差，提供所述负载阈值。

步骤c)尤其可应用到步骤b)求和得出的值上。

如果步骤c)的比较结果表明和大于负载阈值，则控制方法包括：

d)减少预定移动站组中的电话数量，

e)对步骤d)中得到的数量减少的移动站组重复步骤a)至c)。

在一特别实施方式中，移动站有固定信息流量请求，而b)步骤中对基本乘积求和是按所选顺序逐步进行的，并且对于给定初始值包括：

b1)将与预定电话组中给定电话相关的一基本乘积加入所述初始值上，提供一当前和，

b2)再对当前和重复步骤c)。

如果步骤b2)的比较结果表明当前和小于或等于负载阈值，步骤b)则还包括根据所选顺序，利用等于上一步骤b1)得到的当前和的一初始值对下一基本乘积重复步骤b1)和b2)。

如果步骤b2)的比较结果表明当前和大于负载阈值，b)步骤则还包括中断求和，并根据所选顺序，禁止与加入的上一基本乘积相关的移动站及其与随后的基本乘积相关的移动站接入服务站。

根据所述实施例，基本乘积求和可根据基本乘积的升序进行。

基本乘积求和还可根据基本乘积的随机顺序来实施。

作为变型，基本乘积求和还可根据相关移动站之间的预定优先权，按所选顺序实施。

根据所述实施方式的一特征，步骤b1)的首次迭代时初始值为零。

根据另一实施方式，移动站有固定信息流量请求，其特征还在于，控制方法还包括控制“候选”移动站接入服务站。

此时，预定移动站组还包括一“候选”移动站。

作为变型，步骤b)可包括存储求和得到的值。

因而，接入控制包括：

j1)对所述候选移动站重复i)和ii)步骤，得到与候选移动站相关的基本乘积，

j2)把所述基本乘积加入已存储的和中，及

j3)对步骤j2)中求得的和重复步骤c)。

若步骤c)中的比较结果表明和小于或等于负载阈值，则接入控制包括允许候选移动站接入服务站。

若步骤c)中的比较表明和大于所述负载阈值时，接入控制则包括禁止候选移动站接入服务站。

根据本发明的另一附带特征，ii)步骤包括根据信号与噪声干扰比阈值及服务站各信道之间的正交系数，计算一数值，所述数值表示移动站相对于其基站的需求。

i)步骤因而包括把表示移动站相对于其基站需求的数值乘以移动站及其站之间的衰减，得到第二基本量值。

信号与噪声的干扰比阈值可根据分配给移动站的位速率计算而得。

根据本发明的另一实施方式，移动站有一可变信息流量请求，i)步骤预先包括：

i’01)根据位速率的初始值，计算信号与噪声干扰比的阈值，

i’02)根据i’01)步骤中算出的信号与噪声干扰比阈值，计算表示移动站请求的数值，

该方法还包括：如果c)步骤比较结果表明和大于负载阈值，则改变位速率初始值，利用新位速率初始值重复a)至c)步骤。

本发明还提出一种用于无线通信网络的控制设备，所述网络包括通过下行链路与移动站通信的基站，所述网络包括一基本负载计算器，用于计算一给定移动站在一服务站上感生的负载，

其特征在于，所述基本负载计算器包括：

——第一函数，用于在考虑移动站与各相邻站之间的衰减及各相邻站的总发射功率极限情况下计算第一基本量值，

——第二函数，用于在考虑移动站相对于其站的需求及移动站与各相邻站之间的衰减情况下计算第二基本量值，

基本负载计算器适于计算第一、二基本量值之积，提供代表移动站所感生的负载的一基本乘积。

根据本发明的一特征，所述设备适于对于与给定服务站有关的一预定移动站组计算各基本乘积。

所述设备配合基本负载计算器，还具有求和功能，所述求和功能用于将基本负载计算器计算出的基本乘积求和，提供与服务站有关的一负载指标。

所述设备还包括可配合求和功能的一比较器，所述比较器可把求和功能算出的服务站的负载指标与代表服务站总功率极限的一负载阈值进行比较。

阈值计算器可计算服务站的总发射功率极限与服务站公用信道的功率之差，得到所述负载阈值。

第一函数可用移动站相对于相邻基站的衰减去除所述相邻站的总发射功率极限，再用服务站与相邻站之间的正交系数乘以相除得到的值，从而计算出一中间量值。

因此，第一函数可计算各相邻站的中间量值，再对所得中间量值求和，最后把外部噪声加在求和所得值中，从而得到所述移动站的第一基本量值。

另外，所述装置还有一减小负载功能，如果比较器指示负载指标大于负载阈值，则所述功能可减少预定移动站组中的电话数量。

根据本发明的一实施方式，移动站有一固定信息流量请求，所述设备还包括一接入控制器，以根据比较器提供的结果，控制候选移动站接入服务站。

因而，预定移动站组包括“候选”移动站。

如果比较器提供的结果表明负载指标大于负载阈值，接入控制器则禁止候选移动站接入服务站。

根据本发明的另一特征，第二函数可根据信号与噪声干扰比阈值及服务站信道之间的正交系数，计算代表移动站相对于其服务站需求的一数值。

第二函数可把代表移动站相对于其服务站请求的一数值乘以移动站与其站之间的衰减，得到第二基本量值。

可根据分配给移动站的位速率，计算出信号与噪声干扰比阈值。

根据本发明的另一实施方式，移动站有可变信息流量请求，所述设备包括一负载调节器，如果比较器提供的结果表明负载指标小于或等于负载阈值，所述调节器可调整分配给移动站的位速率。

附图说明

后文将参照附图，更详细描述根据本发明的其它特征和优点。附图中：

——图1a、1b示出了一无线通信网络的小区，

——图1c示出了一无线通信网络，

——图1d示出了功率控制的可行性，

——图2a至2c为根据本发明的负载控制装置的功能结构图，

——图2d示出了计算移动站在基站上所感生的基本负载的各步骤，

——图3示出了在根据本发明的通信网络小区内分配分散的功率的各步骤，

——图4示出了根据本发明，控制新移动站接入基站的各步骤，及

——图5示出了根据本发明，控制网络小区内拥塞的各步骤。

附录1为本发明实施方式所使用的数学公式。

各附图及附录通常包括一定特征的部件。因此，它们不仅有利于更好理解本描述，必要时也有助于定义本发明。

具体实施方式

图1a示出了一无线通信网络或一蜂窝型电话网络，所述网络包括两基站u及v。由“站”或“天线”等词简单表示的基站包括一天线-网络-所述天线网络可定向也可不定向，和与其相关联的电子组件。

各基站为在给定地理区域即小区中的移动站服务。

“用户站”、“用户设备”、“移动站”甚至“用户”均指可具有移动性、能进行无线通信的任何装置。

在图1a所示实施方式中，基站u为在小区C_u内的移动站m_u1、m_u2及m_u3服务，基站v为在小区C_v内的移动站m_v1、m_v2及m_v3服务。后文中，标号m_x表示由基站x服务的移动站。另外，在图1a中，小区例如可用矩形表示，但也可为其它任何形状。小区可有一称为“切换”区的交集部分。

任何时刻，移动站的特征在于其地理位置、所请求的某服务及服务基站如u或v。所述特征构成移动站的配置。

图1b中示出了由基站u服务的移动站配置的一实施例。小区C_u的基站u与其所服务的移动站m_u1、m_u2、m_u3、m_u4建立起通信。服务站u朝向所服务移动站的这些传输路线在图1b中分别以t1、t2、t3、t4、t5表示。相邻站v朝向由基站u服务的移动站的传输路线在图1b中分别用t’1、t’2、t’3、t’4、t’5表示。

负载控制部分原因是在于沿所述传输路线存在传播损耗，即衰减。

所谓“服务”站即指向移动站提供服务的站。在后文描述中，“服务站”还指对其实施移动站接入控制的站。

如果移动站可测量其相对于所述基站的衰减，则所述基站为所述移动站的所谓“相邻”站。

图1c中所示通信网络包括三个基站u、v及w。移动站m_u由基站u服务。各相邻站v、w与移动站m_u之间存在衰减L_v，mu与L_w，mu，服务站u与移动站m_u之间存在衰减L_u，mu。移动站m_u把衰减值L_v，mu与L_w，mu报告给其服务站u中。

基站u、v及w中可安装一计算器CALC，以实施负载控制。作为变型，当其容量不足以装配所述计算器时，负载控制可通过基站控制器BSC1或BSC2实施。

事实上，各基站均连接着一基站控制器，所述控制器可若干站共用。例如，基站u、v与基站控制器BSC1相连，基站w连接着基站控制器BSC2。

基站控制器一般管理各项与无线电传输相关的功能，如维持当移动站从一个小区切换到另一区时的通信、网络资源管理及与小区配置相关的数据。

无线通信网络在网络及被控客户之间有一由协议控制的传输层，所述协议如为CDMA协议(“码分多址”)。所述协议尤其可使各移动站使用同一宽频带。对给定小区C_u内的给定移动站m_u来说，所述CDMA协议使用正交码或伪正交码，从基站所发射的所有信号的重叠中过滤出传输给它的信号。

基站发射的信号被衰减，这对移动站m_u构成噪声，以使服务站发射的信号与噪声比的阈值大于阈值ζm_u——所述阈值为移动站m_u接收基站u发射的信号所必需的信号与噪声干扰比的阈值。所述阈值还可根据移动站所需的位速率(位/秒)(英文为“bit rate”)来确定。

为在基站u与移动站m_u之间建立下行链路通信，基站u传送给移动站m_u的信号的总功率P_u，mu必须足够掩盖住与其它移动站通信时的噪声，以能被所述移动站接收到。所述限制即涉及下行链路的功率分配问题。在某些情况下，存在功率分配不可行。

负载控制在于确保功率分配的可行性。

J.Zander在其文章“Performance of optimum transmitter powercontrol in cellular radio systems，IEEE Trans.Veh.Technol.，41：57-62，1992”中所描述的实施例提供了一总标准，所述总标准可保证根据矩阵的频谱半径的分配功率的可行性。但所述实施例并非分散式的，所以从这个意义来讲，各基站并不能独立于其它基站的移动站实施功率分配可行性标准。

法国专利申请N°0302017提出一种方法及一装置，所述方法及装置可以分散方式检验功率控制问题是否可行，而并不是试图解决它。

法国专利申请N°0302017提出把一负载指标与一负载阈值进行比较，所述负载指标考虑了移动站和基站之间的衰减，和信号与噪声和干扰比阈值(SNIR)。如前所述，法国专利申请N°0302017中所述的方法及装置没有考虑功率限制。法国专利申请N°0302017中确定的功率分配可行性标准即只检验阈值SINR。因此不适合各基站的发射功率受一个标准限制的情况。

法国专利申请N°0302017中的描述内容也融入本描述中，以作参考，根据本发明的需要还可参考其附图、附录。

本发明提出一功率分配可行性的分散式标准，所述标准考虑了基站的功率限制、公用信道的功率，及基于所述标准的负载控制。

尽管本发明的某些特征也应用于上行方向(尤其如同天提交的另一份专利申请中描述的那样)，但本描述主要针对下行方向。

图1d示出了一功率分配可行性的分散式标准。在第10步骤中，负载控制器并行进行操作10.1至10.N，以分别检验各基站u1至uN是否满足功率分配的可行性标准(操作11)。如果所有基站均满足所述标准，功率分配则必定可行，如果其中至少有一基站不满足所述标准，则功率分配不可行。

根据现有前技术的功率分配可行性问题，以附录1部分1.211的不等式A表示。所述不等式反映出这一事实：衰减信号与总干扰之比——以不等式A的右项表示——必须大于一阈值，所述阈值即为信号与噪声干扰比阈值ζm_u。

所有干扰包括所述移动站接收到的一网络N外噪声、来自小区内的通信的噪声B_int及来自小区外的通信的噪声B_ext。来自小区内外的通信的噪声根据基站的总功率确定。

计算B_int及B_ext的公式分别为等式1.212和1.213。

因此，如果服务移动站{m_u}的所有基站u的功率P_u，mu为非负，这就满足了不等式A的条件，则下行方向上的功率分配可行。

当各基站受功率限制时，如果附录1部分1.211中的不等式B的条件也得到满足，则下行方向上的功率分配可行。所述附加条件反映了这一事实：各相邻基站v的总功率P_v一定不能超过其功率限制P_lim(v)。

本申请人发现，如果不等式1.221的条件得到满足，则不等式A和B代表的两条件同时满足。等式1.222至1.23提供了所述不等式的不同项。

所述不等式左项表示基站u的负载指标Ich(u)，右项表示负载阈值。

所述不等式确定了一功率分配的可行性标准。因此，当满足标准时，功率分配则可行。例如可通过不断迭代，求得所述功率，这种方法证明是有效的。

图2a至2c中的功能方块图示出了根据本发明的一负载控制装置。后文中用“负载控制器”表示根据本发明的负载控制装置，所述装置包括在网络基站的计算器中，如UMTS中的“Node-B”。作为变型，若基站未装配有所述计算器时，所述负载控制装置包括在网络基站控制器的计算器中，如UMTS中的“RNC”。

如图2a所示，负载控制器20中有一负载指标计算器21，所述计算器可计算为预定移动站组{m_u}服务的给定基站u的负载指标Ich(u)。负载控制器还包括一阈值计算器22，所述计算器可根据基站u的总功率限制P_lim(u)及基站公用信道的功率Pu’，计算出天线u的负载阈值S(u)。此处，基站u的功率限制P_lim(u)表示可能由安全余量而变小的基站u所发射总功率极限。基站u的功率极限P_lim(u)及基站公共信道的功率Pu’可考虑天线的增益G。

另外，负载控制器还包括一比较器23，所述比较器可比较天线u的负载指标Ich(u)与阈值S(u)，给出响应Rep(u)，根据所述响应，负载控制器可改变移动站配置的某些参数。

负载控制器可具有降低负载的功能，用于根据比较器提供的结果Rep(u)减少需由给定服务站提供服务的移动站的数目。

负载控制器可具有接入控制器以控制移动站的接入。因此，根据图4，接入控制器可根据比较器提供的响应Rep(u)，允许一“候选”或“呼入”移动站接入给定服务站u。

负载控制器还包括一负载调节器，所述调节器可实施拥塞管理。根据图5，负载调节器可根据比较器提供的响应Rep(u)，更改移动站的位速率。

图2b与2c中的功能方框图描述了图2a中的负载指标计算器21的结构。

根据本发明的负载指标计算器21包括一基本负载计算器，所述计算器可计算移动站在给定服务站上感生的基本负载EDPAP_mu。

如图2b所示，基本负载计算器包括第一函数PA1，用于计算对于由基站u服务的各部移动站m_u的第一基本量值G1(u，m_u)。所述第一基本量值考虑了移动站相对于各相邻基站v的衰减Lv，m_u，及所述各相邻天线的功率极限P_lim(v)。各移动站m_u把测得的相对于相邻站v的衰减Lv，m_u报告给其服务基站u。

根据本发明的基本负载计算器还包括第二函数PA2，用于计算对于由基站u服务的各部移动站m_u的第二基本量值G2(u，m_u)。所述第二基本量值考虑了移动站m_u与其服务站u之间的衰减，及相对于服务站u的移动站的需求ζm_u。

根据本发明的基本负载计算器还包括第三功能PA3，用于计算对于由基站u服务的移动站m_u的第一基本量值G1(u，m_u)与第二基本量值G2(u，m_u)的乘积。

负载指标计算器21可计算与给定服务站u有关的预定移动站组{m_u}的各基本乘积，这样得到所有基本乘积{EDPAP_mu}。因此，各基本乘积EDPAP_mu表示移动站m_u在基站u上感生的负载。

可一边计算基站u的负载EDPAP_mu，一边将计算结果保存在存储器MEM中。

现参照图2c，图中示出了图2b的一补充图块。由基站u服务的移动站的所有基本负载EDPAP_m1、EDPAP_m2等可边计算边保存在所述存储器MEM中。负载指标计算器21有求和功能∑，可计算出保存在存储器MEM中的不同附加负载之和，最终得出负载指标Ich(u)。

图2d示出了移动站m_u在天线u上感生的基本负载EDPAP_mu。

步骤100中，负载控制器从移动站m_u及服务站u接收，以计算所述移动站在基站u上感生的基本负载EDPAP_mu。

步骤102中，负载计算器计算第一基本量值G1(u，m_u)，所述计算考虑了移动站m_u与各相邻基站v之间的衰减Lv，m_u，及所述各相邻站v的功率限制Pv。

更准确地说，根据附录1中的等式1.222对于给定相邻站v的计算G1(u，m_u)，包括以下基本计算：

——用移动站相对于相邻站的衰减Lv，m_u去除所述相邻站的总发射功率极限P_lim(v)，

——用服务站与所述相邻站v之间的正交系数α_uv乘以所得值，给出一中间量值g1(u，m_u，v)，如等式1.223。

各相邻站都需作所述基本计算。再把得到的不同相邻站的值g1(u，m_u，v)相加，得到值G’1(u，m_u)。把由站u传输给移动站m_u的网络N外部噪声加入值G’1(u，m_u)中，可计算出对于移动站m_u的所述第一基本量值G1(u，m_u)，如等式1.222所示。

步骤103中，负载控制器根据移动站m_u与服务站u之间的衰减Lv，m_u及信号与噪声干扰比的阈值ζ’m_u代表的用户请求，计算第二基本量值G2(u，m_u)。已改变的信号与噪声干扰比阈值ζ’m_u(SNIR)取决于信号与噪声干扰比阈值ζm_u及站u的正交系数α。

更准确地说，计算G2(u，m_u)包括用移动站m_u与服务站u之间的衰减Lu，m_u乘以已改变的SNIR，符合附录1中的等式1.224。

步骤104中，负载控制器则把第一、二基本量值G1(u，m_u)和G2(u，m_u)相乘，得到与移动站m_u相关的一基本乘积。所述基本乘积则表示了移动站m_u在基站u上感生的基本负载EDPAP_mu。

图3示出了负载控制器根据本发明的功率分配可行性标准，为控制基站u业务量而实施的各项操作。

在步骤200中，负载控制器从预定移动站组中选择一移动站m_u，所述移动站组包括由站u服务的移动站。

在步骤202中，负载控制器计算基本乘积EDPAP_mu，所述EDPAP_mu表示移动站m_u在基站u上感生的基本负载。图2d中详细描述如何计算负载EDPAP_mu。

如果步骤204中的测试表明：站u服务的所有移动站未被全部处理，负载控制器则对基站u服务的另一移动站m_u重复202至204步骤。

负载控制器再把对于预定移动站组计算得到的所有负载EDPAP_mu相加求和。在步骤206中，移动站组包括由站u服务的不同移动站m_u。

在步骤208中，把步骤206中计算求得的和SOM(u)与阈值S(u)进行比较，所述阈值为基站u的功率极限P_lim(u)与基站u公用信道的功率P’(u)之差。

和SOM(u)即为站u的负载指标Ich(u)。如果和SOM(u)小于或等于阈值S(u)，则站u信号的业务量尚可接受。否则，基站u的业务量太大。

业务量可说明基站u的超载状态。

站u的超载可包括：

——对站请求固定速率的移动站数量过多，此时，对于所述站不必再进行图3中208步骤的检测，及/或

——对于站u检测到处于拥塞状态，此时，根据站的各部移动站请求的位速率，计算出信号与噪声干扰比的阈值后，对于所述站不必进行208步骤中的检测。当实施所述拥塞控制时，可计算信号与噪声干扰比阈值，以避免所述拥塞现象发生。

图3中的所示方法可检测基站u服务的预定移动站组的超载状态。负载控制器可应用所述方法，以实施接入及/或拥塞控制。

在根据本发明的一实施例中，其中，预定移动站组的电话具有固定信息流量请求，图3所示的分散式功率分配法可用来实施总体接入控制。

总体接入控制即指减少基站服务的移动站数量，以满足条件1.23，从而下行链路上的功率控制可行。

根据所述实施例，负载控制器首先估计基站u的预定移动站组是否检验到图3的208步骤中的不等。在所述实施例中，预定移动站组包括请求站u服务的电话群。当基站u的移动站群{mu}未检验到所述不等时，说明检测到基站u的超载状态。

此时，负载控制器可通过减少所述基站u的移动站群{mu}来校正所述超载，以检测208步骤中的不等。

更准确地讲，负载控制器可确定包括在所述基站u的预定移动站组{mu}中的移动站亚组E({m_u})，这样，对所述移动站亚组而言，若208步骤中检测到不等，则站j在下行链路上的功率控制问题是可行的。

根据一特别实施方式，站u可独立于其它站，计算亚组E({m_u})。更详细地说，当检测到向站u请求固定位速率的移动站群{mu}存在图3的208步骤中的超载时，站的移动站群减少为E({m_u})，对站u及新移动站群E({m_u})重复图3中的功率分配可行性的分散式标准，直至得出能检测到208步骤中不等的移动站群E’({m_u})。

因此，移动站群E’({m_u})可由站u正确管理，业务量可接受。

根据所述特别实施例，可按预定顺序，一步骤步骤求出206步骤的负载之和，再在208步骤中比较各中间和。206步骤中的求和包括以下各步骤：

1)按预定顺序，选择与给定移动站相关的基本负载EDPAP_mu，

2)把基本负载EDPAP_mu加入一初始值中，得到一当前和SOM_cour(u)，

3)检测208步骤中的条件，查看值SOM(u)是否等于SOM_cour(u)。

若步骤3)中未检验条件，则求和中断，在前面步骤2)中求其基本负载之和的移动站包括在站u接受的移动站群E’({m_u})中，移动站m_u和其它移动站被拒绝接入站。

若检验了步骤3)中的条件，如果移动站未处理完，重复步骤1)至3)，初始值等于SOM_cour(u)。

首次重复步骤1)至3)时，初始值为零。

把移动站的基本负载相加求和的顺序如可为：

——按基本负载值的递增顺序，即称为升序，或

——随机顺序，和

——按移动站之间预定优先权的递减顺序。

升序可获得站服务的最大数量的移动站群，但不能使远离站的电话与所述基站通信。

随机顺序可使离站较远的移动站依赖所述站。所述顺序可保证稳定性的良好健壮性。

站u的总接入控制一确定，则站u的业务量状态是可接受的。

作为补充，新“候选”或“呼入”移动站可请求接入站u。负载控制器因而可实施单独允许控制或接入控制。图4示出了所述补充实施方式。

在步骤300中，新“呼入”移动站m请求接入站u。步骤301中，可根据图2d计算出移动站m在站u上感生的附加负载EDPAP_m。

并列地，在步骤302至304中，负载控制器可计算出站u服务的各移动站m_u感生的基本负载EDPAP_m，在306步骤中再把所述各基本负载EDPAP_m相加，所得之和SOM(u)即为站u的当前负载指标Ich(u)。站u的当前负载指标Ich(u)即表示激活的移动站在站u上感生的负载。

步骤300至304等同于图3中实施于包括激活的电话及呼入电话的预定移动站组的200至206步骤。

作为变型，在总接入控制过程中，例如在图3的步骤206时，可把激活的电话的当前负载指标Ich(u)预先存储起来。

站u的当前负载指标Ich(u)即为激活的移动站在站u上感生的负载。

当前负载指标Ich(u)加入301步骤中计算出的“呼入”移动站的附加负载中，得出站u新的负载指标Ich’(u)。站u的新负载指标Ich’(u)即为：当所述站为包括激活的电话及呼叫电话的移动站组服务时，在站u上感生的负载。

在步骤308中，负载控制器确定新负载指标Ich’(u)是否小于负载阈值S(u)，所述阈值等于站u的功率极限P_lim(u)与站u公共信道的功率P’(u)之差。

如果新负载指标Ich’(u)小于阈值S(u)，则站u可接受移动站m，同时业务量保持可接受，并且移动站m随后可被允许接入站u。反之，在步骤312中，移动站m被拒绝接入站u。

被站u拒绝的移动站m可重新分配给其它站v，对所述站而言，移动站m在站v中感生的附加负载EDAP_mv更小，或对所述站来说，新负载指标Ich’(u)是不同站的新的负载指标中最小的。

例如，各基站u可把其负载指标传送给广播(英文为“broadcast”)模式网络的其它基站。在此情况下，在一给定时刻，可在所有基站中对“呼入”电话m同时实施308步骤。在检验步骤308中的基站中，负载控制器确定其中新负载指标Ich’(u)最小的基站。这样，移动站m就可被允许接入所述站。

另外，如图3所示，根据本发明的第二实施方式，站u的超载状态检测法可用于实施拥塞控制，以避免对其不可进行功率分配的业务量。

尤其当站电话要求建立无固定传输频带的通信(如数据传输)时，位速率可变，即会产生所谓的弹性业务量。所述弹性业务量可引起拥塞状况。图5示出了根据本发明的第二实施方式的拥塞控制。

图5所示方法可并列地用于网络中的各基站。

在步骤500中，负载控制器选择站u服务的一移动站m_u，在步骤502中由速率-码片D_chip的位速率D_bit及位能量与噪声比Eb/No按式1.25算出信号与噪声干扰比的阈值ζm_u。速率-码片D_chip确定了频谱扩展所用载波或亚载波时间段的速率。

在步骤504中，按附录1中的等式1.24，根据信号与噪声干扰比阈值ζm_u及正交系数α，负载控制器计算表示移动站需求的数值，或已改变的信号与噪声干扰比阈值ζ’m_u。

在步骤506中，负载控制器对于已计算的已改变的信号与噪声干扰比阈值ζ’m_u，计算出移动站m_u的基本负载EDPAP_mu。

在步骤508中，负载控制器对站u的其它激活的移动站重复步骤500至508，直至全部处理完。

在步骤510中，负载控制器通过对步骤500至510中算出的基本负载求和，计算出基站u的负载指标Ich(u)(或SOM(u))。

在步骤512中，负载控制器确定所述站u的负载指标Ich(u)是否小于或等于阈值S(u)。

如果基站u的负载指标Ich(u)大于阈值S(u)，负载控制器则在步骤514中计算小于D_bit的新位速率值D’_bit，并重复步骤500至512，在步骤516中位速率值D_bit等于D’_bit。

因此，根据本发明的设备及方法可实施处理各基站服务的移动站群的分散式负载控制，而不依赖于其它站。

根据本发明的负载指标的优点在于它只取决于移动站与基站之间的衰减、信号与噪声干扰比阈值，同时也考虑了基站的功率限制及下行方向上公用信道的功率。因此，它们不会波动变化。

例如，当为UMTS时，计算负载指标所需参数是不受约束的。尤其目前可测量出移动站与32天线之间的衰减。

另外，新用户在基站上感生的附加负载，可根据本发明的不同实施方式准确计算出来。

当然，完全可考虑根据使用移动站在基站上感生的基本负载的其它负载控制变型。

本发明可应用在无线电话的工业领域中，涉及已安装好或计划中的无线电话网络的负载控制方法。本方法还可用在所述网络的模拟工具中。

附录1

1.1-标注

——m_u：基站u所服务的移动站

——L_v，m：天线v与用户m之间的衰减

——N：外部噪声

——α：正交系数(当α＝0时，为完全正交)

——如果v≠u，则α_uv＝1

——如果v＝u，则α_uv＝α

——ζm_u：用户m_u的信号与噪声干扰比阈值(信号与噪声干扰比率SINR)

——ζ’m_u：已改变的SINR

——P’v：基站v公用信道的功率

——Pv，m_v：移动站m_v的信道功率

——Pv：天线的总发射功率，Pv＝P’v+∑_mvPv，m_v

——P_lim(v)：天线v的总发射功率极限

1.2-公式

1.21- 功率分配可行性的条件

(1.211)

$A)----\frac{P_{u,\mathrm{mu}}/L_{u,\mathrm{mu}}}{N+B_{\mathrm{int}}+B_{\mathrm{ext}}}\≤{\mathrm{\ξ}}_{\mathrm{mu}}\∀u$

B)P_v≤P_lim(v)v

(1.212)

B_int＝α(P_u-P_u，mu)/L_u，mu

(1.213)

$B_{\mathrm{ext}}=\underset{v\≠u}{\mathrm{\Σ}}{P}_v/L_{v,\mathrm{mu}}$

1.22-功率分配可行性标准

(1.221)

$\underset{\mathrm{mu}}{\mathrm{\Σ}}G1(u,m_u)G2(u,m_u)\≤S\left(u\right)$

(1.222)

$G1(u,m_u)=\underset{v}{\mathrm{\Σ}}g1(u,m_u,v)+N$

(1.223)

g1(u，m_u，v)＝α_uv·P_lim(v)/L_v，mu

(1.224)

G2(u，m_u)＝ξ′m_u.L_u，mu

1.23-负载阈值

S(u)＝P_lim(u)-P′(u)

1.24-SINR阈值

${\mathrm{\ξ}}_{m_u}=\frac{D_{\mathrm{bit}}}{D_{\mathrm{chip}}}*\frac{E_b}{N_o}$

1.25-已改变的SINR阈值

${{\mathrm{\ξ}}^{\′}}_{\mathrm{mu}}=\frac{{\mathrm{\ξ}}_{\mathrm{mu}}}{1+\mathrm{\α}{\mathrm{\ξ}}_{\mathrm{mu}}}$

Claims (41)

1、一种无线通信网络的控制方法，所述通信网络由通过下行链路与移动站通信的基站构成，

其特征在于，对于与一服务站相关的一移动站，所述网络包括：

i)考虑移动站与各相邻基站之间的衰减(L_v，mu)及各相邻基站的总发射功率极限(P_lim(v))，计算第一基本量值，及

ii)将第一基本量值与考虑移动站对其基站的需求(ζ_mu’)和移动站与其基站之间的衰减(L_u，mu)的第二基本量值相乘。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于由所述服务站服务的预定移动站组，所述方法还包括：

a)将步骤i)、ii)应用于移动站组中各移动站，提供基本乘积，

b)将步骤a)中得到的基本乘积求和，及

c)将步骤b)中得到的和与和服务站的总发射功率极限(P_lim(v))有关的负载阈值进行比较。

3、根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于，对于给定相邻站，步骤i)包括：

i01)用移动站相对于相邻站的衰减(L_v，mu)去除所述相邻站的总发射功率极限(P_lim(v))，及

i02)将步骤i01)中得出的值乘以服务站与所述相邻站之间的正交系数(α_uv)。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤i)包括：

i0)将步骤i01)与i02)应用于各相邻站，

i1)对步骤i0)中得到的值求和，

i2)将外部噪声(N)加入步骤i1)中得出的值，提供对于所述给定移动站的所述第一基本量值。

5、根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，步骤c)包括计算服务天线的总发射功率极限与公用信道功率之差，提供所述负载阈值。

6、根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，将步骤c)应用到b)中求和得到的值上。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，移动站具有固定速率的请求，该方法包括：如果步骤c)的比较结果表明和大于负载阈值，则

f)减少预定移动站组中的电话数量，

g)对步骤d)中得到的数量减少的移动站组重复步骤a)至c)。

8、根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，移动站有固定信息流量请求，其特征还在于，步骤b)中对基本乘积求和是按所选顺序逐步进行的，并且对于给定初始值包括：

b1)将与预定电话组中给定电话相关的一基本乘积加到所述初始值上，提供一当前和，

b2)再对当前和重复步骤c)。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤b)还包括，如果步骤b2)的比较结果表明当前和小于或等于负载阈值，则根据所选顺序，利用等于上一步骤b1)得到的当前和作为初始值对下一基本乘积重复步骤b1)和b2)。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，b)步骤则还包括：如果步骤b2)的比较结果表明当前和大于负载阈值，则中断求和，并根据所选顺序，禁止与加入的上一基本乘积相关的移动站及其与随后的基本乘积相关的移动站接入服务站。

11、根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，基本乘积求和根据基本乘积的升序进行。

12、根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，基本乘积求和根据基本乘积的随机顺序进行。

13、根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，基本乘积求和根据相关移动站之间的预定优先级按选定顺序实施。

14、根据权利要求8至13中任一项所述的方法，其特征在于，步骤b1)的首次迭代时所述初始值为零。

15、根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，移动站有固定信息流量请求，其特征还在于，控制方法还包括控制“候选”移动站接入服务站。

16、根据权利要求15所述的方法，其特征在于，预定移动站组还包括“候选”移动站。

17、根据权利要求15所述的方法，其特征在于，步骤b)可包括存储求和得到的值。

18、根据权利要求17所述的方法，其特征在于，接入控制还包括：

j1)对所述候选移动站重复步骤i)和ii)，提供与候选移动站相关的基本乘积，

j2)将所述基本乘积加入已存储的和中，及

j3)对步骤j2)中得到的和重复步骤c)。

19、根据权利要求16或18所述的方法，其特征在于，接入控制包括：若步骤c)中的比较结果表明和小于或等于负载阈值，则允许候选移动站接入服务站。

20、根据权利要求16或18所述的方法，其特征在于，接入控制包括：若步骤c)中的比较表明和大于所述负载阈值，则禁止候选移动站接入服务站。

21、根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，步骤ii)包括根据信号与噪声干扰比阈值(ζ_mu)及服务站各信道之间的正交系数(α)，计算量值(ζ_mu’)，所述量值表示移动站相对于其基站的需求。

22、根据权利要求21所述的方法，其特征在于，步骤ii)包括将代表移动站相对于其基站的需求的量值(ζ_mu’)乘以移动站及其站之间的衰减(L_u，mu)，提供第二基本量值。

23、根据权利要求21或22所述的方法，其特征在于，

根据分配给移动站的位速率(D_bit)计算信号与噪声干扰比阈值(ζ_mu)。

24、根据权利要求23并结合权利要求6所述的方法，其特征在于，移动站有一可变的信息流量请求，其特征还在于，步骤i)预先包括：

i’01)根据位速率的初始值，计算信号与噪声干扰比阈值(ζ_mu)，

i’02)根据步骤i’01)中得出的信号与噪声干扰比阈值(ζ_mu)，计算表示移动站需求的量值(ζ_mu’)，

该方法还包括：如果步骤c)的比较结果表明和大于负载阈值，则改变位速率初始值，利用新位速率初始值重复a)至c)步骤。

25、一种用于无线通信网络的控制设备，所述网络包括通过下行链路与移动站通信的基站，所述网络包括一基本负载计算器，用于计算一给定移动站在一服务站上感生的负载，

其特征在于，所述基本负载计算器包括：

——第一函数，用于在考虑移动站与各相邻站之间的衰减(L_v，mu)及各相邻站的总发射功率极限(P_lim(v))情况下计算第一基本量值，

——第二函数，用于在考虑移动站相对于其站的需求(ζ_mu’)及移动站与其基站之间的衰减(L_u，mu)情况下计算第二基本量值，

基本负载计算器适于计算第一、二基本量值之积，提供代表移动站所感生的负载的一基本乘积(EDPAP_mu)。

26、根据权利要求25所述的设备，其特征在于，它适于对于与给定服务站有关的一预定移动站组计算各基本乘积。

27、根据权利要求26所述的设备，其特征在于，它还具有与基本负载计算器相互作用的求和功能(∑)，所述求和功能用于将基本负载计算器计算出的基本乘积求和，得到与服务站有关的负载的指标。

28、根据权利要求27所述的设备，其特征在于，它还包括与求和功能相互作用的一比较器(23)，所述比较器适于将求和功能算出的服务站的负载指标与同服务站总发射功率极限(P_lim(u))相关的一负载阈值进行比较。

29、根据权利要求27所述的设备，其特征在于，它包括一阈值计算器，用于计算服务站的总发射功率极限(P_lim(u))与服务站公用信道的功率(P’(u))之差，提供所述负载阈值。

30、根据权利要求25至29中任一项所述的设备，其特征在于，第一函数适于用移动站相对于给定相邻基站的衰减(L_v，mu)去除所述相邻站的总发射功率极限(P_lim(v))，再用服务站与相邻站之间的正交系数(α_uv)乘以相除得到的值，从而提供一中间量值。

31、根据权利要求30所述的设备，其特征在于，第一函数适于计算各相邻站的中间量值，再对所得中间量值求和，最后将外部噪声(N)加在求和所得值上，从而提供对于所述给定移动站的第一基本量值。

32、根据权利要求30所述的设备，其特征在于，第一函数适于计算各相邻站的中间量值，再对所得中间量值求和，最后将外部噪声(N)加在求和所得值中，从而提供对于所述移动站的第一基本量值。

33、根据权利要求27至32中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括一减小负载功能，如果比较器表明负载指标大于负载阈值，则所述功能减少预定移动站组中的电话数量。

34、根据权利要求27至32中任一项所述的设备，其特征在于，移动站具有一固定信息流量请求，其特征还在于，所述设备还包括一接入控制器，用于根据比较器提供的结果控制候选移动站接入服务站。

35、根据权利要求2并结合权利要求36所述的设备，其特征在于，预定移动站组包括“候选”移动站。

36、根据权利要求35所述的设备，其特征在于，如果比较器提供的结果表明负载指标小于或等于负载阈值，接入控制器则允许候选移动站接入服务站。

37、根据权利要求35所述的设备，其特征在于，如果比较器提供的结果表明负载指标大于负载阈值，接入控制器则禁止候选移动站接入服务站。

38、根据权利要求25至37中任一项所述的设备，其特征在于，第二函数适于根据信号与噪声干扰比阈值(ζm_u)及服务站各信道之间的正交系数(α)，计算代表移动站相对于其服务站需求的一量值(ζm_u’)。

39、根据权利要求38所述的设备，其特征在于，第二函数适于将代表移动站相对于其服务站请求的量值(ζm_u’)乘以移动站与其站之间的衰减(L_u，mu)，提供第二基本量值。

40、根据权利要求39或38所述的设备，其特征在于，根据分配给移动站的位速率(D_bit)，计算信号与噪声干扰比阈值(ζm_u)。

41、根据权利要求40所述的设备，其特征在于，移动站具有可变信息流量请求，所述设备包括一负载调节器，如果比较器提供的结果表明负载指标小于或等于负载阈值，则所述负载调节器适于调整分配给移动站的位速率。

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