专利名称：一种无线接纳控制方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线接入技术领域，特别涉及一种无线接纳控制方法和装置。
背景技术：
随着高速铁路的快速发展，越来越多的用户选择这种快速方便的交通工具，这给通信网络部署带来了新的挑战。目前的无线接纳控制机制都是基于普通蜂窝网络中低于200km/h的车载速度情况进行研究的。在蜂窝网络中，发射机和接收机之间具有多条间接的路径，因此，接纳控制机制也采用与之相适应的瑞利衰落模型。并且，在蜂窝小区中用户的移动速度都是相对较慢的，因此，接纳控制机制通常忽略用户的移动速度。然而，在高速铁路环境下，不同的小区沿着铁路线呈带状分布，用户以超过300km/h的速度快速向着基本确定的方向移动，请求接入业务的到达相对集中且具有多样性。并且，基站位于铁路线附近，发射机和接收机之间除了具有多条间接的路径，还有一条直接的视距路径。这将会导致一系列新问题，比如严重的多普勒频移、快速频繁的切换以及动态变化的信道状况。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题:高速铁路环境下的基站和小区分布以及用户速度，相对于普通蜂窝网络都发生了很大改变，基于普通蜂窝网络提出的无线接纳控制机制不适用于高速铁路环境。因此，有必要提出一种适用于高速铁路环境的无线接纳控制机制。
发明内容
为了提出一种适用于高速铁路环境的无线接纳控制机制，本发明实施例提供了一种无线接纳控制方法和装置。所述技术方案如下:一种无线接纳控制方法，所述方法包括:根据请求接入网络的用户的移动速度，采用莱斯衰落模型确定比特错误率；根据比特错误率和请求数据速率，确定所述请求接入网络的用户的比特速率；根据网络已有用户的比特速率和所述请求接入网络的用户的比特速率之和与小区的传输容量的大小关系，确定是否接纳所述请求接入网络的用户。其中，所述根据请求接入网络的用户的移动速度，采用莱斯衰落模型确定比特错误率，具体包括:根据请求接入网络的用户的移动速度，分别计算视距路径和非视距路径的信道冲激响应；根据视距路径和非视距路径的信道冲激响应以及莱斯因子，计算收发天线之间的信道冲激响应，并根据所述收发天线之间的信道冲激响应计算所述收发天线之间信道增益的离散傅立叶变换；根据所述收发天线之间信道增益的离散傅立叶变换和误差函数，计算比特错误率。其中，所述根据比特错误率和请求数据速率，确定所述请求接入网络的用户的比特速率，具体包括:根据比特错误率，确定校验符号开销；根据校验符号开销和头部开销，计算数据包中每比特对应的额外开销；根据所述请求数据速率和所述每比特对应的额外开销，确定所述请求接入网络的用户的比特速率。其中，所述根据网络已有用户的比特速率和所述请求接入网络的用户的比特速率之和与小区的传输容量的大小关系，确定是否接纳所述请求接入网络的用户，具体还包括:根据网络已有用户的比特速率和所述请求接入网络的用户的比特速率之和与小区的传输容量的大小关系、以及业务优先级，确定是否接纳所述请求接入网络的用户。其中，所述根据网络已有用户的比特速率和所述请求接入网络的用户的比特速率之和与小区的传输容量的大小关系、以及业务优先级，确定是否接纳所述请求接入网络的用户，具体包括:如果所述请求接入网络的用户对应的是切换业务，当网络已有用户的比特速率和所述请求接入网络的用户的比特速率之和大于小区的传输容量时，压缩优先级低于或/和等于所述切换业务的自适应业务带宽，判断压缩后小区未使用的带宽是否满足所述请求接入网络的用户的比特速率，如果满足，接纳所述请求接入网络的用户，如果不满足，拒绝所述请求接入网络的用户。一种无线接纳控制装置，所述装置包括:比特错误率确定模块，用于根据请求接入网络的用户的移动速度，采用莱斯衰落模型确定比特错误率；用户比特速率确定模块，用于根据比特错误率和请求数据速率，确定所述请求接入网络的用户的比特速率；接纳控制模块，用于根据网络已有用户的比特速率和所述请求接入网络的用户的比特速率之和与小区的传输容量的大小关系，确定是否接纳所述请求接入网络的用户。其中，所述比特错误率确定模块，具体用于根据请求接入网络的用户的移动速度，分别计算视距路径和非视距路径的信道冲激响应；根据视距路径和非视距路径的信道冲激响应以及莱斯因子，计算收发天线之间的信道冲激响应，并根据所述收发天线之间的信道冲激响应计算所述收发天线之间信道增益的离散傅立叶变换；根据所述收发天线之间信道增益的离散傅立叶变换和误差函数，计算比特错误率。其中，所述用户比特速率确定模块，具体用于根据比特错误率，确定校验符号开销；根据校验符号开销和头部开销，计算数据包中每比特对应的额外开销；根据所述请求数据速率和所述每比特对应的额外开销，确定所述请求接入网络的用户的比特速率。其中，所述接纳控制模块，还用于根据网络已有用户的比特速率和所述请求接入网络的用户的比特速率之和与小区的传输容量的大小关系、以及业务优先级，确定是否接纳所述请求接入网络的用户。其中，所述接纳控制模块，具体用于如果所述请求接入网络的用户对应的是切换业务，当网络已有用户的比特速率和所述请求接入网络的用户的比特速率之和大于小区的传输容量时，压缩优先级低于或/和等于所述切换业务的自适应业务带宽，判断压缩后小区未使用的带宽是否满足所述请求接入网络的用户的比特速率，如果满足，接纳所述请求接入网络的用户，如果不满足，拒绝所述请求接入网络的用户。本发明实施例提供的技术方案的有益效果是:通过根据请求接入网络的用户的移动速度，采用莱斯衰落模型确定比特错误率；根据比特错误率和请求数据速率，确定请求接入网络的用户的比特速率；根据网络已有用户的比特速率和请求接入网络的用户的比特速率之和与小区的传输容量的大小关系，确定是否接纳请求接入网络的用户，考虑了用户高速移动时比特错误率对数据速率的影响，可以保证业务服务质量。此外，在带宽资源不够用时，基于不同的业务优先级进行接纳控制，可以降低切换业务掉线率。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例1提供的高速铁路通信系统分层的网络架构示意图；图2是本发明实施例1提供的无线接纳控制方法流程图；图3是本发明实施例1提供的引入业务优先级的无线接纳控制方法流程图；图4是本发明实施例1提供的比特错误率与移动速度的关系示意图；图5是本发明实施例1提供的在QPSK调制方式下阻塞率与移动速度的关系示意图；图6是本发明实施例1提供的16-QAM调制方式下阻塞率与移动速度的关系示意图；图7是本发明实施例1提供的QPSK调制方式下掉线率与移动速度的关系示意图；图8是本发明实施例1提供的16-QAM调制方式下掉线率与移动速度的关系示意图；图9是本发明实施例2提供的无线接纳控制装置结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例1参见图1，高速铁路通信系统采用分层的网络架构。由于分布于铁路沿线的不同小区间的切换频繁发生，为了减少频繁的切换，需要扩大小区的覆盖范围，因此，本实施例提出了分布式基站的解决方案。基站包括:BBU (Building Baseband Unit,室内基带处理单元)和RRU (Radio Remote Unit，射频拉远单元)。BBU放置于基站内，RRU可以沿铁路线灵活部署。多个RRU可以分别通过光纤与一个BBU相连，RRU再通过同轴电缆与附近的发射天线连接。BBU和RRU用来分别处理基带信号和射频信号，使基带信号和射频信号可以分开处理。光纤用于在BBU和RRU之间传输基带信号,避免了射频信号的长距离传输，传输损耗得到降低。此外，为了克服信号穿透车厢的损耗，在列车顶端安装VS(VehiCUlar Station,车载台)，以无线方式与RRU进行连接。为了确保RRU与列车之间的可靠通信，在第一节和最后一节车厢顶端各安装一个车载台。根据具体情况，这两个车载台既可以独立工作，也可以协同工作。同时，在每节车厢内安装一个中继器(Repeater)，用户可以通过中继器接入到网络。基于上述网络架构，参见图2，本实施例提供了一种无线接纳控制方法，该方法包括:101:根据请求接入网络的用户的移动速度，采用莱斯衰落模型确定比特错误率；步骤101具体包括步骤1011-1013:1011 ;根据请求接入网络的用户的移动速度，分别计算视距路径和非视距路径的信道冲激响应；由于随 着移动速度的增大比特错误率将上升，将会导致有用数据比特减少，不同业务的服务质量将受到严重影响。因此，在高速铁路环境下，本实施例充分考虑了用户的移动速度对比特错误率的影响。I)根据请求接入网络的用户的移动速度，具体可以采用以下公式计算视距(L0S，Line-of-Sight)路径的信道冲激响应:
KTexPdJ sin(0,)j X ^jGM) exPd, sin(0r) + Φια8 j x exp^vcos(0r -6>vxj
(I)其中，/if⑷表示视距路径的信道冲激响应，Θ t表示LOS路径的离开角，Gt(Qt)表示发射天线增益，4表示第j个发射天线到参考天线的距离，λ表示载波波长，表示视距路径的到达角，K Θ r)表示接收天线增益，Cli表示第i个接收天线到参考天线的距离，Φμ表示视距路径的相位，V表示用户的移动速度，07表示速度向量的角度。t表示时间。exp表示以e为底的指数函数。需要特别说明的是，exp函数中的第一个字母j表示虚数，除此之外的j均表示第j个发射天线。2)根据请求接入网络的用户的移动速度，具体可以采用以下公式计算非视距(NLOS，Non-Line-of-Sight)路径的信道冲激响应:
Kfs (t)=各 UgD exP〔./ ^^sin(0；) + n j x^Gr(0；) exp^j^di sin(0；)j x exp^-^vcos(0； -6>v)/j
(2)
其中，(O表示非视距路径的信道冲激响应，P是非视距路径(或间接路径)的个数，Pn表示第η条非视距路径的功率，f表示第η条非视距路径的离开角，G,(K)表示发射天线增益，Φη表示第η条非视距路径的相位，€表示第η条非视距路径的到达角，Gr(0:)表示接收天线增益。其他符号含义与公式(I)相同，这里不再赘述。1012:根据视距路径和非视距路径的信道冲激响应以及莱斯因子，计算收发天线之间的信道冲激响应，并根据收发天线之间的信道冲激响应计算收发天线之间信道增益的离散傅立叶变换；由于在高速铁路环境下基站位于铁路线附近，发射机和接收机之间除了具有多条间接的路径，还有一条直接的视距路径。因此，本实施例采用莱斯衰落信道描述高速铁路通信系统的信道特征。其中，根据视距路径和非视距路径的信道冲激响应以及莱斯因子，具体可以采用以下公式计算收发天线之间的信道冲激响应:
权利要求
1.一种无线接纳控制方法，其特征在于，所述方法包括: 根据请求接入网络的用户的移动速度，采用莱斯衰落模型确定比特错误率； 根据比特错误率和请求数据速率，确定所述请求接入网络的用户的比特速率； 根据网络已有用户的比特速率和所述请求接入网络的用户的比特速率之和与小区的传输容量的大小关系，确定是否接纳所述请求接入网络的用户。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据请求接入网络的用户的移动速度，采用莱斯衰落模型确定比特错误率，具体包括: 根据请求接入网络的用户的移动速度，分别计算视距路径和非视距路径的信道冲激响应； 根据视距路径和非视距路径的信道冲激响应以及莱斯因子，计算收发天线之间的信道冲激响应，并根据所述收发天线之间的信道冲激响应计算所述收发天线之间信道增益的离散傅立叶变换； 根据所述收发天线之间信道增益的离散傅立叶变换和误差函数，计算比特错误率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据比特错误率和请求数据速率，确定所述请求接入网络的用户的比特速率，具体包括: 根据比特错误率，确定校验符号开销； 根据校验符号开销和头部开销，计算数据包中每比特对应的额外开销； 根据所述请求数据速率和所述每比特对应的额外开销，确定所述请求接入网络的用户的比特速率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据网络已有用户的比特速率和所述请求接入网络的用户的比特速率之和与小区的传输容量的大小关系，确定是否接纳所述请求接入网络的用户，具体还包括: 根据网络已有用户的比特速率和所述请求接入网络的用户的比特速率之和与小区的传输容量的大小关系、以及业务优先级，确定是否接纳所述请求接入网络的用户。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据网络已有用户的比特速率和所述请求接入网络的用户的比特速率之和与小区的传输容量的大小关系、以及业务优先级，确定是否接纳所述请求接入网络的用户，具体包括: 如果所述请求接入网络的用户对应的是切换业务，当网络已有用户的比特速率和所述请求接入网络的用户的比特速率之和大于小区的传输容量时，压缩优先级低于或/和等于所述切换业务的自适应业务带宽，判断压缩后小区未使用的带宽是否满足所述请求接入网络的用户的比特速率，如果满足，接纳所述请求接入网络的用户，如果不满足，拒绝所述请求接入网络的用户。
6.一种无线接纳控制装置，其特征在于，所述装置包括: 比特错误率确定模块，用于根据请求接入网络的用户的移动速度，采用莱斯衰落模型确定比特错误率； 用户比特速率确定模块，用于根据比特错误率和请求数据速率，确定所述请求接入网络的用户的比特速率； 接纳控制模块，用于根据网络已有用户的比特速率和所述请求接入网络的用户的比特速率之和与小区的传输容量的大小关系，确定是否接纳所述请求接入网络的用户。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述比特错误率确定模块，具体用于 根据请求接入网络的用户的移动速度，分别计算视距路径和非视距路径的信道冲激响应； 根据视距路径和非视距路径的信道冲激响应以及莱斯因子，计算收发天线之间的信道冲激响应，并根据所述收发天线之间的信道冲激响应计算所述收发天线之间信道增益的离散傅立叶变换； 根据所述收发天线之间信道增益的离散傅立叶变换和误差函数，计算比特错误率。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述用户比特速率确定模块，具体用于 根据比特错误率，确定校验符号开销； 根据校验符号开销和头部开销，计算数据包中每比特对应的额外开销； 根据所述请求数据速率和所述每比特对应的额外开销，确定所述请求接入网络的用户的比特速率。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述接纳控制模块，还用于 根据网络已有用户的比特速率和所述请求接入网络的用户的比特速率之和与小区的传输容量的大小关系、以及业务优先级，确定是否接纳所述请求接入网络的用户。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述接纳控制模块，具体用于 如果所述请求接入网络的用户对应的是切换业务，当网络已有用户的比特速率和所述请求接入网络的用户的比特速率之和大于小区的传输容量时，压缩优先级低于或/和等于所述切换业务的自适应业务带宽，判断压缩后小区未使用的带宽是否满足所述请求接入网络的用户的比特速 率，如果满足，接纳所述请求接入网络的用户，如果不满足，拒绝所述请求接入网络的用户。
全文摘要
本发明提供一种无线接纳控制方法和装置，涉及无线接入领域，包括根据请求接入网络的用户的移动速度，采用莱斯衰落模型确定比特错误率；根据比特错误率和请求数据速率，确定所述请求接入网络的用户的比特速率；根据网络已有用户的比特速率和所述请求接入网络的用户的比特速率之和与小区的传输容量的大小关系，确定是否接纳所述请求接入网络的用户。本发明考虑了用户高速移动时比特错误率对数据速率的影响，可以保证业务服务质量。
文档编号H04W48/06GK103152763SQ20111040143
公开日2013年6月12日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者李曦, 赵宜升, 徐全盛, 李屹, 纪红, 王珂 申请人:北京邮电大学