专利名称：Wcdma系统中专用信道上行负荷和容量的估算方法
技术领域：
本发明涉及宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，以下简称WCDMA)系统，具体涉及WCDMA系统引入高速上行分组包接入(High Speed Uplink Package Access，以下简称HSUPA，或者增强型上行链路技术)技术后，在同频组网时，在网络规划中对R99 DCH(Dedicated channel，专用信道)信道上行负荷和容量估算方法。
背景技术：
3GPP协议标准经历了Release99、Release4、Release5，以至随后的Release6等更高协议版本的演进。通常将WCDMA的传统业务称为R99业务，例如可以提供上行CS12.2kbps语音业务、CS64kbps可视电话等流媒体业务、PS64kbps的分组业务。HSUPA是在3GPP Release6中为了提高上行链路分组数据的吞吐量而引入的新功能，目的是为用户提供高速的上行分组业务服务，通常称为HSUPA业务或者增强型上行技术。
目前上行链路增强技术是使用E-DCH信道对PS业务进行承载，习惯上可以仍然称为HSUPA业务。HSUPA作为WCDMA系统的上行增强型技术，弥补了R99业务吞吐量的不足，提升了对高速数据用户的支持能力，与R5版本的HSDPA相互配合使得上下行吞吐率能力都大幅度抬升。所以HSUPA技术是对R99技术、HSDPA技术的补充和发展，是在WCDMA业务上的延伸与演进。
在实际组网中，可以采用HSUPA与传统的R99 DCH共用一个载扇，HSUPA和R99 DCH都对基站的噪声抬升有所贡献，那么就不可避免遇到如何在存在HSUPA引起的噪声抬升情况下，如何估计传统的R99 DCH信道引起的噪声抬升和网络负荷的问题？只有清楚地解析HSUPA和DCH信道分别对应的负荷攀升，才能准确的预估基站等效信道，进而在使用坎贝尔定理时候准确估计基站上行容量。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种WCDMA网络建设中，DCH上行负荷和容量的估算方法，该方法根据HSUPA的系统仿真结果，预估其对基站底噪的影响，进而利用公式推算小区的噪声抬升、上行负荷、以及DCH等效信道，使用坎贝尔定理估算上行负荷和容量。
为达到上述目的，本发明一种WCDMA系统中专用信道上行负荷和容量的估算方法，包括 (1)获取专用信道的关键参数； (2)预估HSUPA用户在基站接收端用户信号功率占宽带总接收功率的比值f(HSUPA)； (3)在既定的网络负荷ηUL限制下，通过计算获得每小区的专用信道等效信道数量N； (4)使用坎贝尔定理，估算R99 DCH上行容量和整个网络规模。
其中，所述步骤(1)中的关键参数包含DCH用户j的比特速率Rj，DCH、DCH用户j的激活因子vj，DCH.及目标信噪比(Eb/No)j，DCH，其中， 该公式中W是码片速率；Pj，DCH是来自专用信道用户j的信号接收功率；Itotal是基站处包括热噪声功率在内的总的宽带接收功率。
其中，所述步骤(2)中，对HSUPA用户在基站接收端用户信号功率占宽带总接收功率的比值f(HSUPA)的处理留有余量。
其中，所述步骤(3)具体为在既定的网络负荷ηUL限制下，通过公式 的计算获得每小区的 专用信道等效信道数量N；其中，该公式中的g为邻区干扰因子。
其中，所述步骤(4)具体为使用坎贝尔定理，将专用信道上承载的不同速率的分组业务折算为等效信道，进而估算专用信道上行容量和整个网络规模。
本发明在对R99 DCH上行容量规划时，分析了HSUPA对负荷的贡献，引入HSUPA对噪声抬升的系统仿真结果，在已经成熟的R99规划方法的基础上，考虑HSUPA的引入对R99 DCH业务使用坎贝尔定理的影响，最终得到对R99 DCH的上行噪声抬升和DCH上行容量估算的研究方法，该估算使系统在提高业务吞吐量的同时有效增强稳定性。
图1是本发明WCDMA系统中DCH(专用信道)上行负荷和容量的估算方法流程图。
具体实施例方式 本发明的估算方法的总的步骤为 第一步，获取DCH信道的关键参数，如(Eb/No)j，DCH、Rj，DCH、vj，DCH等，将其代入上行负荷公式，见下文公式(15)； 第二步，通过仿真预估在此种环境下HSUPA用户在基站接收端用户信号功率占宽带总接收功率的比值f(HSUPA)，对于f(HSUPA)的处理中可以留有一定余量(假如仿真得到f(HSUPA)负荷是0.4，则带入公式计算时，可以为f(HSUPA)取值0.4×1.2＝0.5，也就是要留有一定余量)； 第三步，在既定的网络负荷ηUL限制下，可以通过公式 即下文中的公式15，获得每小区的DCH等效信道N； 第四步，使用坎贝尔定理，将DCH上承载的不同速率的PS业务折算为等效信道，进而估算R99 DCH上行容量和整个网络规模。
上述第一步和第二步是对上行负荷的估算，确定与上行负荷相关的一系列变量之间的关系等式，得到了上行负荷ηUL与等效信道数量N、f(HSUPA)、(Eb/No)j，DCH，Rj，DCH，vj，DCH等参数之间的关系等式(下文中公式15)。第三步、第四步是利用该关系等式，在工程估算中对网络上行容量进行估算。通常被规划网络的上行目标负荷ηUL是预先确定的，因此需要根据该关系等式反推出DCH的等效信道数目，进而使用坎贝尔定理进行上行容量估算。
下面就WCDMA系统中DCH上行负荷和容量的估算方法做详细的说明 WCDMA系统中，所有的用户都使用相同的载波，而且在经过编码以后，每个信号对于其他信号而言就成为噪声(干扰)。因此，每个信号都包含在由其他用户产生的宽带干扰背景中。为了接入一个呼叫，移动台的功率必须大到足以克服带宽内其他移动台，也就是说，基站的接收上行DCH信道信号必须达到业务解调要求的目标信噪比(Eb/No)j，DCH(每个用户比特能量除以噪声谱密度)。
上式可以写成 其中，W是码片速率，3.84Mchip/s； vj，DCH是DCH用户j的激活因子； Rj，DCH是DCH用户j的比特速率； Pj，DCH是来自DCH用户j的信号接收功率； Itotal是基站处包括热噪声功率在内的总的宽带接收功率。
从上式可知，用户信号要达到解调要求，其在基站接收端的接收功率应满足 定义一个连接的负荷因子Lj，DCH Lj，DCH表示DCH用户信号功率占基站总接收功率的比例，则单个用户信号功率Pj，DCH可表示为Pj，DCH＝Lj，DCH·Itotal 来自于同一小区内所有N个DCH用户的总接收功率为 通常，基站接收端的总接收功率由三部分组成小区内用户干扰功率，小区外用户干扰功率和基站热噪声。即 Itotal＝Pin，DCH+Pin，HSUPA+Pother，DCH+Pother，HSUPA+PN(6) 其中，Pin，DCH为小区内DCH用户总干扰功率； Pin，HSUPA为小区内HSUPA用户总干扰功率； Pother，DCH为小区外DCH用户总干扰功率； Pother，HSUPA为小区外HSUPA用户总干扰功率； PN为基站热噪声功率； 由于小区外移动台的干扰不通过本小区基站进行功率控制，其干扰大小难以确定。通常，将来自其他小区的干扰与本小区干扰的比值定义为邻区干扰因子g
g反映了本小区基站接收端其他小区对本小区的干扰比。通常，采用全向天线的宏小区邻区干扰因子为0.55，采用三扇区天线的宏小区邻区干扰因子为0.65。
因此，基站总用户接收功率为 定义噪声抬升为基站总的宽带接收功率与噪声功率之比，即 定义上行链路负荷因子ηUL为 又因为对于HSUPA用户 其中，Pj，HSUPA是来自HSUPA用户i的信号接收功率； (Ec/Io)i，HSUPA是HSUPA用户i的chip级信噪比； 将(11)，(12)代入(10)式得 ηUL表示基站接收端用户信号功率占宽带总接收功率的比值； 于是，噪声抬升可表示为 或NR(dB)＝-10LOG10(1-ηUL)(14) 该等式反映了基站接收端由用户干扰引起的热噪声之上的噪声抬升。3dB的噪声抬升对应50％的负荷因子，6dB的噪声抬升对应75％的负荷因子。通常，在实际网络规划中，得到上行负荷不是最终目的，上行负荷是为容量估算服务的，一般局方会给出上行负荷目标值是多少，假如75％，在局方给出的75％的前提下，网络规划需要估计这相当于支持多少等效信道，进而才能确定整个网络的规模。所以，就需要利用公式15推出的等效公式反算等效信道了。网络规划中假设上行负荷因子为50％，在上行业务分别由DCH信道和E-DCH信道(HSUPA)承载时候，需要利用公式(13)分析。利用系统仿真可以得到在HSUPA一定吞吐率、HSUPA并发业务用户数目M的特定条件下，HSUPA的E-DCH信道的Ec/Io分布，将公式(13)变形如下 其中f(HSUPA)是HSUPA用户在基站接收端用户信号功率占宽带总接收功率的比值，该值与网络规划设计的HSUPA目标以及HSUPA用户的上行Ec/Io有关，可以通过HSUPA系统仿真获得，也可以通过设置一个初值(例如30％)再随后的HSUPA与R99的容量迭代中逐步修正。
在估计网络中的R99 DCH信道网络容量的时候，需要根据公式(15)在考虑一定的f(HSUPA)存在基础上，得到每个载扇的等效信道数目，进而根据坎贝尔定理完成DCH的上行容量估算。
Campbell方法的基本原理是将所有业务按一定原则等效成一种虚拟业务，并计算此虚拟业务的总话务量(erl)，然后计算满足此话务量所需的虚拟信道数，进而折算出满足网络容量的实际信道数； Campbell模型的等效公式如下 式中，c是容量因子；v是混合业务方差；α是混合业务均值；αn是业务n的等效强度；Cn是业务n需要的信道数；OfferedTraffic是虚拟业务的业务量；Capacity是满足虚拟业务量需要的虚拟信道数。
其中Cn由公式(15)计算，求得Capacity后就可通过查爱尔兰表得到上行DCH的容量。
本发明在对R99 DCH上行容量规划时，分析了HSUPA对负荷的贡献，引入HSUPA对噪声抬升的系统仿真结果，在成熟的R99规划方法的基础上，考虑HSUPA技术的引入对R99 DCH业务使用坎贝尔定理的影响，最终得到对R99 DCH的上行噪声抬升和DCH上行容量估算的研究方法，该估算使系统在提高业务吞吐量的同时有效增强稳定性。
权利要求
1、一种WCDMA系统中专用信道上行负荷和容量的估算方法，包括
(1)获取专用信道的关键参数；
(2)预估HSUPA用户在基站接收端用户信号功率占宽带总接收功率的比值f(HSUPA)；
(3)在既定的网络负荷ηUL限制下，通过计算获得每小区的专用信道等效信道数量N；
(4)使用坎贝尔定理，估算R99 DCH上行容量和整个网络规模。
2、如权利要求1所述的WCDMA系统中专用信道上行负荷和容量的估算方法，其特征在于，所述步骤(1)中的关键参数包含DCH用户j的比特速率 Rj，DCH、DCH用户j的激活因子vj，DCH及目标信噪比(Eb/No)j，DCH，其中，
该公式中W是码片速率；Pj，DCH是来自专用信道用户j的信号接收功率；Itotal是基站处包括热噪声功率在内的总的宽带接收功率。
3、如权利要求2所述的WCDMA系统中专用信道上行负荷和容量的估算方法，其特征在于，所述步骤(2)中，对HSUPA用户在基站接收端用户信号功率占宽带总接收功率的比值f(HSUPA)的处理留有余量。
4、如权利要求3所述的WCDMA系统中专用信道上行负荷和容量的估算方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为在既定的网络负荷ηUL限制下，通过公式
的计算获得每小区的
专用信道等效信道数量N；
其中，该公式中的g为邻区干扰因子。
5、如权利要求4所述的WCDMA系统中专用信道上行负荷和容量的估算方法，其特征在于，所述步骤(4)具体为使用坎贝尔定理，将专用信道上承载的不同速率的分组业务折算为等效信道，进而估算专用信道上行容量和整个网络规模。
全文摘要
本发明公开一种WCDMA系统中专用信道上行负荷和容量的估算方法，为解决现在的R99DCH系统业务吞吐量不足而采用HSUPA上行增强型技术来提升上下行业务吞吐量时，无法估计R99 DCH信道引起的噪声抬升和网络负荷的问题而发明。本发明的方法通过获取DCH信道的关键参数；预估HSUPA用户在基站接收端用户信号功率占宽带总接收功率的比值；既定的网络负荷ηUL限制下，获得每小区的DCH等效信道数量；利用坎贝尔定理估算DCH上行容量和整个网络规模。采用本方法有利于整个系统的业务量提升，通过估算分析了解系统的上行负荷和容量；有利于整个系统的稳定。
文档编号H04L12/56GK101098172SQ20061009045
公开日2008年1月2日 申请日期2006年6月27日 优先权日2006年6月27日
发明者玮 韩 申请人:中兴通讯股份有限公司