专利名称：通信网中的一种业务负载控制方法
技术领域：
本发明涉及通信网中的一种业务负载控制方法，前述通信网包括至少一个无线终端和至少一个无线收发信机设备，各无线收发信机设备定义了由网络控制设备所控制的一个网络小区。
最近，通信网被广泛使用，越来越多的用户开始受益于电信，尤其是无线通信网所带来的好处。
这种网络分别包括多个无线收发信机设备或者基站BS，影响基站BS和单个用户的无线终端(移动台)MS之间的传输。多个基站由网络控制元件，例如无线网络控制器RNC控制。
在通信网内部，不仅传送语音，而且可以交换其它数据，例如传真，短消息业务SMS所传送的数据，从因特网得到的数据等等。这些数据通常被称为分组数据，因为它们分别在各自的数据分组或者文件中传输。
这样，登记到网络中的用户越多，利用无线通信网传输的数据、语音数据和/或分组数据越多，对系统造成的业务负载就越多。
但是，无线通信网所能处理的最大业务负载受可用的无线资源RR，例如可用频率和/或信道化码等限制。
如果业务负载持续增加，可能会到达系统过负载点。然后，例如无法建立新的通信。
此外，通过已经建立的通信链路进行的数据传输会因为干扰现象而受到不利影响，这会对各个用户造成损害，使他们无法以良好的质量进行通信。在最坏的情况下，过载网络甚至可能“崩溃”，所有正在进行的通信链路都会断掉。
因此，本发明的一个目的是提供通信网中的一种业务负载控制方法，前述通信网包括至少一个无线终端和至少一个无线收发信机设备，各无线收发信机设备定义了由网络控制设备所控制的一个网络小区，利用该方法可以安全防止前述损害。
因此，为了实现上述目标，本发明提供了通信网中的一种业务负载控制方法，前述通信网包括至少一个无线终端和至少一个无线收发信机设备，各无线收发信机设备定义了由网络控制设备所控制的一个网络小区；该方法包括以下步骤针对各个小区负载设置第一基准负载值；监控所述各个小区的负载，响应于超过第一基准负载值的负载，操纵功率控制以减小该小区中的传输功率值。
这样，因为定义了负载基准值，在超过第一基准负载值时，可以激活第一(快)负载控制方法。按照优选实施，在ⅰ)超过第一基准负载值时，ⅱ)在此后的监控中发现第一(快)负载控制没有将业务负载减少到所述基准值以下时，或者ⅲ)即使激活第一(快)负载控制，业务负载也超过了第二基准负载值时，可以附加激活第二(较慢)负载控制方法。第二基准负载值可以等于或大于第一基准负载值。
本发明尤其描述了快(第一)负载控制方法，其中在过载情况下(超过特定基准负载值的负载)，改变或操作功率控制命令(忽视下行链路的TPC命令，修改上行链路的TPC命令)，分别实现临时控制或者减小每个基站BS的负载。
此外，前面提过，如果发现第一负载控制方法不充分，则上述快(“即刻”)负载减少通过“慢”(第二)负载控制方法来补充，在该方法中，改变传输比特率以更持久的方式纠正过载情况，或者用在正从小区中移除的连接。
本发明的优选改进在相关权利要求中定义。
这样，本发明为负载控制提供了一种新颖的方法，该方法在已有产品中易于实现，它能够弥补上述不足。
本发明尤其给出了一种简单的可在已有系统和/或设备中实现的负载控制方法，协调可以执行的不同步骤，给出业务负载控制的一种简单方法。本发明提供了一种快负载控制，即第一级负载控制，它由该基站所确定的扇区中各基站BS处理，旨在如果遇到过载，则通过拒绝下行DL传输功率TPC命令，修改上行UL传输功率TPC命令(或者通过过载期间减少基站中每比特能量对噪声功率密度比率(Eb/N0)的目标值)，来暂时减少业务负载。如果这仍不足以减少网络业务负载，则网络RNC的无线网络控制设备所处理的第二级负载控制将触发其它行为，从而例如通过减小比特率，更持久地减少系统负载。这样，在所提议的方法中有利地组合了分布式和集中式负载控制行为。
此外，所提出的负载控制方法可以保持系统，即通信网稳定，以一种受控方式有效限制总负载。
此外，基于快第一级负载控制方法，可以减小可接受(目标)负载值和最大可承受负载值(阈值)之差的负载边界，这增加了网络系统容量，从而对网络运营商有利。目标和阈值甚至可以设置成相同值。
结合附图的描述，将更易于理解本发明。
下面结合附图描述本发明，在附图中
图1示出了通信网的概要和简化框图；图2示出了为负载控制应用的基准负载值比照上行传输中的负载控制的例子；以及图3(图3A、3B和3C)以图形方式说明了在将本发明的业务负载控制方法应用于通信系统时，负载控制行为和涉及的网络元件之间的信令的例子。
下面结合附图详细描述本发明。
A)一般通信网结构附1示出了一个无线通信网的概图，该无线通信网作为可以应用本发明的通信网的一个例子。该网络并不限制可以应用本发明的特定类型的网络。但是，为说明起见，以下描述假定对象是例如按照码分多址CDMA原理操作的第三代网络。
如图1所示，用户终端或移动台MS通过空中接口或者无线接口Iu分别与多个基站BS中的一个通信，这些基站作为无线收发信机设备构成该网络。为说明起见，只给出了一个移动台MS和一个基站BS，但实际上，在通信网中，多个移动台和基站同时存在并运行。从移动台到基站的通信称为上行通信UL，从基站到移动台的通信称为下行通信DL。
作为无线收发信机设备的各个基站BS具有负载控制装置LC，它可以用于实现负载控制方法的第一级“1.LC”。
此外，多个基站由作为网络控制设备的无线网络控制器RNC控制。无线网络控制器RNC和各基站通过它们之间的接口Iub交换数据(控制数据)。具体而言，如图所示，基站的负载控制装置LC和无线网络控制器RNC侧的负载控制装置LC通过该接口交换数据。
无线网络控制器RNC侧的控制装置用以实现负载控制方法的第二级“2.LC”。
该负载控制方法的第一级主要影响上行和/或下行的传输功率，而该负载控制方法的第二级主要影响传输容量，例如传输的比特率。
为此，无线控制器设备的负载控制装置LC控制分组调度装置PS和无线网络控制器RNC的许可控制装置AC。
分组调度装置PS用以调度数据分组的传输，它代表了网络中非实时业务分量，因为数据分组可以在网络中存在可用传输容量的可选时间传送。这种数据分组在非实时NRT的传输也被称作可控用户业务量，用以与不可控用户业务量相区分。
不可控用户业务量则意味着实时用户，类似于例如电话呼叫，所引起的实时RT业务量，它可以由用户在任意选定的时刻发起，该时刻无法由网络控制器来控制。
这种实时业务量由无线网络控制器RNC的许可控制装置AC来处理和/或管理。
许可控制装置AC以及分组调度装置PS尽管没有在图1中示出，但它们也访问Iub接口，将数据传输到各个基站。
在上面简要描述的通信网中，通过监控负载指示参数来定期监控业务负载。如果监控的负载超过了基准负载值，则缩短监控周期。在下面描述的例子中，负载指示参数主要与功率相关，即在上行链路UL中，总干扰功率用作负载指示参数，而在下行链路DL中，总传输功率用作负载指示参数。但是，可以理解网络系统的其它参数也可以作为负载指示参数。确定和评估各个扇区的总干扰功率和总传输功率。这意味着，例如对例如由网络的各个小区确定的各扇区而言，主要对应于各基站的覆盖区域的小区。
B)用于负载控制的参数定义为了更好地理解所提议的负载控制方法的后续描述，下面给出所提议的方法中使用的与负载相关的输入和输出参数的总揽。该表的左列列出了参数名，右列给出了这些参数的含义。
表使用的负载控制参数总揽
C)负载控制功能的一般描述这样，基于网络体系结构和负载控制所用参数的上述总揽，下面描述负载控制方法的功能。
需要注意，负载控制方法所实现的整体功能通过两级业务负载控制综合实现，即位于各个基站BS，以及位于无线网络控制器RNC的负载控制装置。
如果正确规划电信网系统，许可控制装置AC所实现的许可控制工作充分良好，则过载情况应当是很少见的，而不是经常出现。但是，如果遇到过载情况，所提议的负载控制方法的实施将导致系统返回合理状态，即当前使用的系统无线资源·UL总干扰功率(每扇区)·DL总干扰功率(每扇区)低于指示过载情况的规划的负载控制基准值(目标和/或阈值)。
这种过载情况的防止主要通过许可控制装置AC处理，基于负载目标(也称作第一基准负载值)和无线网络规划(RNP)过程中阈值的正确设置，并由实现的复杂控制功能处理。
负载目标(基准负载值)在无线网络规划RNP过程中设置，从而可以是系统负载的优化操作点，分组调度装置或者分组调度器PS，以及许可控制装置AC可以工作到该点。
同时，因为干扰和传播条件的变化，可以并且将超过该目标负载。如果系统负载将超过负载阈值，则负载控制方法将使负载返回到低于该阈值的某个值。负载控制行为总是过载小区和/或各基站BS扇区的指示，负载控制行为将以某种程度上不希望出现并且无法完全预测的方式降低系统性能。
从负载目标到负载阈值的区域称为负载区域(图2中的临界负载区域)，它可以被看作系统(例如WCDMA系统)的非常有价值的软容量，这种软容量希望得到充分利用。负载控制功能同时位于基站BS(1.LC)和无线网络控制器RNC(2.LC)。
在基站BS中，负载控制可以以分布方式为每个信道元件(CE)实现，或者以集中优化方式在控制信道元件的相应的BS基站控制单元(BCU)中实现。
按照本发明的负载控制方法可以执行以下行为以减少负载操作，即忽略(DL)或改写(UL)TPC命令(TPC＝发射功率命令)，或者利用基站控制单元BCU，或以分布方式由各个信道元件本身(位于基站中，即图1的“1.LC”)减少基站中Eb/N0的目标值-与分组调度设备PS交互，节制NRT业务量-降低选定的实时(RT)用户的Eb/No目标-降低传送格式集(TFS)内实时用户的比特率-暂时停止最重要的下行DL连接的传输-执行和/或发起到另一载体的切换-重新协商到较低比特率的实时业务-以可控方式丢弃呼叫上面以使用顺序给出了单个可能的负载控制方法步骤。这意味着第一快负载控制(第一级)在基站BS中使用，此外在无线网络控制器RNC中使用第二级负载控制，指令分组调度设备PS重新调度非实时(NRT)传输，等等。
但是，本发明并不受限于以上给出的单个方法步骤的使用次序。也就是说，所有单独的步骤可以以便于各个应用实例得到最佳效果的顺序组合，因此，上面列出的方法步骤的任何可能组合都是可以想象的，并且在需要时可以毫无困难地实现。具体而言，应当注意，尽管以上描述主要集中在使用两个基准负载值，但是一个基准负载值也足以正确实现所提出的方法。换句话说，因为定义了负载基准值，在超过第一基准负载值时，可以激活第一(快)负载控制方法。此外，在ⅰ)超过第一基准负载值(同时激活)时，ⅱ)在此后的监控中发现第一(快)负载控制没有将业务负载减少到所述基准值以下时，或者ⅲ)即使激活第一(快)负载控制，业务负载也超过了第二基准负载值时，可以附加激活第二(较慢)负载控制方法。(第二基准负载值可以等于或大于第一基准负载值。)作为第二基准负载值的上行链路过载阈值PrxThreshold(和/或下行链路PtxThreshold)是由无线网络规划RNP所确定的点，它的值是超过上行链路(和/或下行链路)的噪声层的分贝(dB)。预先确定每个基站，即每个扇区或小区的噪声层。通过设置该阈值，无线网络规划确保将小区缩小时得到的覆盖用作负载控制方法。最简单的负载控制方法是，基站BS(BS的1.LC)因上行链路过载而指令所有或者一些移动台终端MS降低功率。对下行链路而言，基站BS(BS的1.LC)至少拒绝增加功率，也可能降低功率，下面将给出细节。如果在较长时间段内仍不充分，则可以/将使用本文档中给出的无线网络控制器RNC侧(RNC中2.LC的行为)的一些负载控制方法步骤。
除了上述负载控制方法步骤之外，无线网络控制器RNC的负载控制也负责更新并向许可控制装置AC和分组调度装置PS提供负载相关信息，无线网络控制器RNC拥有这些信息(即负载矢量)。这些信息包括以上解释的参数PrxTotal、PtxTotal、PrxNc、PtxNc、PrxChange、PtxChange、FractionalLoad、Luplink、LtotalUplink、PtxAverage和OtherToOwnPrxTotal 。
基站BS利用第三层信令，通过无线资源(RR)指示，将总上行干扰功率PrxTotal和总下行发射功率PtxTotal定期报告(例如每100毫秒或者更长间隔)给无线网络控制器RNC。
非可控用户的总上行干扰功率PrxNc和非可控用户的总下行发射功率PtxNc的计算如下PrxNc＝PrxTotal-PrxNrt，以及PtxNc＝PtxTotal-PtxNrt。
PrxNrt是NRT用户的估计总干扰功率，PtxNrt是NRT用户的估计总发射功率。这两个参数由分组调度装置PS提供。PrxNrt和PtxNrt也可以如下计算从各个非实时用户的比特率中减去基于连接的最小保证比特率。在这种情况下，例如，PrxNrt包括额外分摊给非实时用户的高于其最小保证比特率的估计总干扰。
(UL中的)PrxChange和(DL中的)PrxChange是估计因许可控制装置AC所允许的新载体而引起的功率增量。当接收到新的PrxTotal和PtxTotal值时，将PrxChange和PtxChange设置为0。此前，按照所提议的负载控制方法，负载控制装置LC将PrxChange累加到PrxNc，将PtxChange累加到PtxNc以跟踪改变的负载情况。根据噪声增加计算部分负载所依据的公式在本文档的附录中给出。OtherToOwnPrxTotal(其它小区对自身小区干扰比率)(同样参见附录)是其它小区干扰功率除以自身小区干扰功率，其中其它小区干扰功率是总干扰功率PrxTotal减去自身小区干扰功率和系统噪声。自身小区干扰功率是上行UL负载因子LTotalUplink乘上PrxTotal，此外LTotalUplink是测得的Eb/No的和平均除以活跃载体的处理增益(Eb/N0表示了每比特能量对噪声功率密度的比率)。
LUplink包含了基于连接的负载因子。如果无法从基站BS将这报告给无线网络控制器RNC，则使用无线网络规划PNP所提供(即设置)的值。PtxAverage是每个连接的平均发射功率。FractionalLoad和OtherToOwnPrxTotal(所提议的负载控制方法不一定需要参数OtherToOwnPrxTotal)在基站BS中计算，然后基站BS利用RR指示，定期(例如每100毫秒)报告给无线网络控制器RNC。
D)负载控制方法下面描述上行链路以及下行链路中负载控制的例子。但是，前面已经提过，也可以毫无困难地实现单个方法步骤的其它组合。
D)I)上行负载控制方法上行负载控制的任务是保持扇区(相应地，例如，对于基站BS的覆盖区域)的总上行干扰功率低于某个给定的过载阈值，这里称作PrxThreshold，超过该点之后认为是系统过载。
图2给出了上行负载曲线的简要例子，即从部分负载映射到扇区中基站数字接收机的总宽带干扰。从图2中可以看出，PrxTotal随着部分负载的增加而呈指数增长。
规划的目标负载是上行链路的第一基准负载值，记为PrxTarget，如果PrxTotal超过了作为第二基准负载值的PrxThreshold，则遇到了过载情况。
在另一种实现中，PrxTarget自身还可以分割成两个值PrxTargetNC(用于非可控，即实时RT用户)和PrxTargetNRT(用于非实时用户)。这种情况下，保持以下关系PrxTarget＝PrxTargetNC＋PrxTargetNRT。通常来自实时用户的负载，来自其它小区的干扰，系统噪声以及可以归因于具有最小保证比特率的非实时用户的负载被规划成小于等于PrxTargetNC。这种情况下，PrxTargetNRT包括了因分配用于以下传输的比特率而引起的干扰，该传输的比特率超过了最小保证比特率，并且传输目标是非实时用户。例如，分组调度装置PS分配了64kbit/s比特率给特定的非实时用户，这些用户的最小保证比特率只有16kbit/s。差值64-16＝48kbit/s引起了负载和干扰PrxNRT。这样，PrxNRT被规划成小于等于PrxTargetNRT，如果PrxNRT超过PrxTargetNRT，则启动只针对NRT用户的负载控制行为(类似于例如分组调度装置PS所进行的TPC指令修改、超过最小保证比特率的比特率减小等等)。然后，可以假定PrxNC包含来自实时RT用户的负载，来自以最小保证比特率工作的NRT用户的负载，其它小区所引起的干扰，以及系统噪声，PrxNC被规划成小于等于PrxTargetNC。但是，如果超过了该值，则可以针对涉及的用户，即非可控实时用户，执行负载控制行为。但是，大多数情况下并不针对实时和非实时业务量分割基准值PrxTarget。
如果超过了负载阈值PrxThreshold和/或负载目标PrxTarget，则基站BS的负载控制装置1.LC和无线网络控制器RNC的2.LC开始利用以下工具作出反应1.首先，各基站BS以下面的方式为非实时(NRT)用户和实时(RT)用户单独开始重写/修改上行发射功率控制指令-针对NRT用户(公式(1))TPC_REFERENCE＝[(Eb/N0)/(Eb/N0_Target)][PrxTotal/PrxTarget]n1当PrxTotal≤PrxThreshold时，以及＝1，当PrxTotal＞PrxThreshold时，其中0≤n1，或者＝[(Eb/N0)/(Eb/N0_Target)][PrxThreshold/PrxTarget]n1a×[PrxTotal/PrxThreshold]n1b，当PrxTotal＞PrxThreshold时，其中0≤n1a，0≤n1b，通常n1a≤n1b，如果TPC_REFERENCE≥1，则TPC指令被设置为-1，TPC_COMMAND＝-1，否则发射功率控制指令被设置为+1，TPC_COMMAND＝1。这意味着发射功率或者减量(TPC_COMMAND＝-1)特定步进量ΔTPC，或者增量(TPC_COMMAND＝1)相应步进量。
-针对RT用户(公式(2))TPC_REFERENCE＝[(Eb/N0)/(Eb/N0_Target)]，当PrxTotal≤PrxThreshold时，以及＝[(Eb/N0)/(Eb/N0_Target)][PrxTarget/PrxThreshold]n2，当PrxTotal＞PrxThreshold时，其中0≤n2，如果TPC_REFERENCE≥1，则TPC_COMMAND＝-1，否则TPC_COMMAND＝1，这意味着发射功率或者增量(TPC_COMMAND＝-1)特定步进量ΔTPC，或者减量(TPC_COMMAND＝1)相应步进量。
公式(1)和(2)的“思想”和含义在于，在上行链路中，闭环功率控制能够通过弱功率反馈进一步稳定，即，总干扰功率值(PrxTotal)的增加引起了Eb/No的少量减小。这种功率反馈使得整个系统在暂时的过载情况下处于稳定状态。如果活跃自身小区连接(即所讨论的各个小区中的活跃连接)的Eb/No减小，则整个上行干扰功率值也会减小，系统的状态/负载会回到合理和/或临界负载区(低于PrxThreshold的PrxTotal)。
当上述行为应用于处于过载状态的系统时，将过载情况报告给无线网络控制器RNC的负载控制“2.LC”。这种情况下，负载控制LC否认了外环功控(PC)，增加Eb/No目标值，以防止因人为降低载体质量而导致负载控制LC不必要地增加Eb/No目标值。
以上公式(1)和(2)中给出的算法在第一级负载控制启动，从而在系统负载超过目标负载时(即PrxTotal＞Target)，缓慢减小NRT用户的Eb/No，但这种行为应当非常温和，甚至可能通过选择例如n1＝0而进行参数化。如果PrxTotal超过PrxThreshold(即该扇区处于过载情况)，在第二级负载控制中，如果出现以下情况，则将功率减小指令发送给各个NRT用户的移动终端MS，这种情况下将减小NRT用户的Eb/No，直至过载情况被消除(即PrxTotal＜Target)。在过载情况下，RT用户的Eb/No根据公式(2)所给出的方法温和产生，即将快闭环PC的工作点移动n2*(PrxTotal-PrxThreshold)分贝。例如，如果n2＝0.25，PrxTotal＝9分贝，PrxThreshold＝6分贝，则快闭环PC的功率增加/减小阈值是[(Eb/N0)/(Eb/N0_Target)]*20.25≈1.2*[(Eb/N0)/(Eb/N0_Target)]这表明Eb/No可以减小20％。
也可以由基站控制单元(BCU)来决定通过重写上行发射功率控制指令(UL TPC指令)减少其连接功率。这种情况下，将减小最重要连接的功率(最大负载因子LUplink或最大测量平均Eb/No)。但是，这样应当向基站控制单元报告各连接的Eb/No和比特率。也可以由基站控制单元BCU来决定哪个连接是最重要连接，然后重写这些连接的Eb/No目标值，使其比过载发生前更小(例如小0.5分贝)。
还有一点需要考虑的是，尤其对基站BS中快负载控制(第一级)而言，多个载体仅运行一个闭环功率控制PC。因此，必须基于码信道实施功率减小，这种情况下RT和NRT载体必须一起处理，而不是单独处理。
可以通过如下方式将载体的可能优先级考虑在内具有不同n1(或n1a和n1b)和n2值的偶对，它随着优先级而变化。例如，可以有3个不同值n1＝n2＝1/2(最小优先级类)，n1＝n2＝1/4(第二优先级类)，以及n1＝n2＝0(最大优先级类)。
n1(或n1a和n1b)和n2的值可以依赖于平均使用比特率，从而为较大比特率使用较大平均值(在平均中减小的功率更多)。例如，可以有3个不同值n1＝n2＝1/2(最大比特率类)，n1＝n2＝1/4(第二大比特率类)，以及n1＝n2＝0(最小比特率类)。
此外，如果希望n1和n2的值同时依赖于优先级和比特率，则可以想象的最简单方式是使用计算的n1和n2的最大值(例如第二优先级n1＝1/4和最大比特率n＝1/2，在这种情况下，n＝1/2的最终值是最大结果)。如果实时RT和非实时NRT载体被复用在一起，RT载体通常占主要地位，从而TPC指令修改只影响RT载体。此外，如果NRT连接的PrxTotal超过了PrxTarget，但仍低于PrxThreshold(PrxTotal∈[PrxTarget，PrxThreshold]，还可以是各个信道元件将Eb/N0目标值减小ml(例如0.5分贝)，如果NRT连接的PrxTotal超过了或者等于PrxThreshold，则减小m2(例如1分贝)，如果是RT连接，并且PrxTotal超过了或者等于PrxThreshold，则减小m3(例如0.5分贝)。
这种想法的采纳使得不再需要基站控制单元BCU行为。
但是，应当注意，尽管上面的例子中参数n1和n2的描述假定它们具有相同值，但也可能为这些参数使用各个不同的值。这会导致一些业务分量，即实时或非实时业务，的优先选择取决于所选定的参数值。
2.与分组调度装置PS交互，节制非实时业务(NRT业务)。这通过无线网络控制器RNC的负载控制装置“2.LC”实现。作为响应，分组调度装置PS将减小非实时业务分量的比特率，利用上行功率增加估计器，将PrxTotal减小到PrxThreshold以下。在这种方式中，在与NRT业务分量比较时，隐含着实时业务分量或RT业务分量优先。
在这方面，当PrxTotal超过PrxTarget＋PrxDelta，PrxDelta大于等于0时，减小NRT比特率也是有利的。这种情况下，比特率的减小使得监控的负载指示参数PrxTotal假定为低于或等于PrxTarget的值，换句话说，PrxTarget≥PrxTotal(下行方向也可以采用相同类型的控制方案，如果PrxTotal超过PrxTarget＋PrxDelta，PrxDelta大于等于0，减小NRT比特率)。
3.在已经协商过的比特率集合，即在传送格式集合(TFS)中，减小实时用户(RT用户)的比特率。换句话说，将传送格式TF限制在传送格式集合TFS中。无线网络控制器RNC的负载控制装置“2.LC”完成这种行为。但是，在这方面，负载控制装置LC必须知道该业务接着是否可以处理比业务目前所用的比特率更小的比特率，即使是不同的比特率电路交换业务。
基站BS的负载控制“1.LC”通过快速减小，但可能只是临时减小上行用户的平均功率，对系统负载进行初步纠正。之后，由无线网络控制器RNC的负载控制“2.LC”再次降低NRT和RT用户的比特率，实现对系统负载的最终纠正。
因此，如果NRT比特率减小得不够充分，系统仍然过载，则无线网络控制器RNC的负载控制“2.LC”开始减小RT用户的比特率，直至过载情况消除。可以通过降低比特率，而不是将新的总干扰功率调整到PrxThreshold，将估计的新PrxTotal立即减小到PrxThreshold。这会使系统更稳定(不会在PrxThreshold附近变化)。这种情况下，减小比特率，直至估计的新PrxTotal低于PrxThreshold某个额度，即PrxTotal＜PrxThreshold-PrxOffset，其中PrxOffset位于0和PrxThreshold-PrxTarget之间。
上行比特率的减小总是相当耗时，因为必须将比特率的改变通过信令告知各个移动台MS。RT用户的比特率减小的实现可以根据所用的公正策略而有点不同。因此，最重要连接的比特率(最大负载因子)的减小比率大于或等于干扰较少连接的比特率。这种计算基于功率增加估计器装置的使用，这里不对该装置进行讨论。以上给出的比特率减小方法可以归结如下当(PrxTotal＞PrxThreshold-PrxOffset)时，减小这样的RT用户的比特率，这些RT用户的负载因子对TFS端可能的前一比特率而言是最大的。
4.通过许可控制装置AC重新协商，减小RT业务的比特率到某个值，该值没有在传送格式集TFS的比特率集合中，或者降低NRT业务的最小比特率。
这通过无线网络控制器的负载控制装置来实现，如果以前的负载控制行为并没有使得负载得以充分减小。这种行为类似于以前的行为，只是现在尝试通过许可控制装置AC将其协商成更低的值。但是，这种行为相当耗时，并且无助于临时/立即过载。
5.如果特定数量的连续接收的无线帧(每个相差10毫秒)是所谓的坏帧(其传输“不正确”)，临时停止上行UL数据传输。这意味着，如果k1连续下行DL无线帧“不正确”(k1例如是10)，则移动台MS将停止上行链路的数据传输(禁止专用的物理数据信道DPDCH)，仅维持专用物理控制信道DPCCH活跃。如果移动台MS再次接收k2连续无线帧(10毫秒间隔)，k2例如是2，则再次选通上行传输。这种行为在上行链路以及下行链路过载时是有利的，因为在这种情况下，从无线网络控制器的负载控制装置到移动台的第三层信令可能失败。
6.以可控方式丢弃呼叫。如果无法将比特率协商到更低的值，系统仍处于过载状态，这意味着PrxTotal＞PrxThreshold，无线网络控制器RNC的负载控制装置“2.LC”丢弃随机选择的RT用户或具有最大负载因子(最重要连接)的RT用户，直至系统负载低于PrxThreshold-PrxOffset，其中PrxOffset也可以是0。
如果通过第三层信令通知移动台MS停止该连接，则上行链路中呼叫的丢弃可以时相当耗时的。这也可以是将连接置成非连续传输模式DTX，只将功率减小指令发送给移动台MS。
(2)到(6)的行为和方法步骤可以是非常简洁地描述如下(需要注意行为(3)并不总是可行的，因为如果引用本身请求较高的比特率，则无线网络控制器不一定知道当前(RT)应用是否可以接受其传送格式集合TFS内较低的比特率)如果PrxTotal＝PrxNC＋PrxNrt＞PrxThreshold那么降低NRT比特率直至PrxEstimated＝PrxNc＋ΔPrxNrt＝PrxNc＋PrxNrtnew-PrxNrtold≤PrxThreshold如果仍然PrxEstimated＞PrxThreshold那么尝试重新协商RT比特率，将其降低到较低的比特率，直至PrxEstimated≤PrxThreshold。
如果仍然PrxEstimated＞PrxThreshold那么丢弃/停止最重要载体(最小优先级/最大负载因子)直至PrxEstimated≤PrxThreshold。
以上方法步骤可以解释成，分组调度装置PS将第一PrxNrt减小ΔPrxNrt。新的总估计功率将是PrxEstimated＝PrxTotal＋ΔPrxNrt，如果仍大于PrxThreshold，则在其传送格式集合TFS内减小RT用户的比特率。如果这样还不够，则需要重新协商一些RT用户的比特率。自然，如果最后将所有NRT业务节制成正常水平，无线网络控制器RNC的负载控制装置利用OverLoadIndication(基于RR指示)从基站BS的负载控制装置接收新的测量PrxTotal，则接近RT用户的比特率，等等。
D)II)下行负载控制方法下面给出实现下行负载控制的一种简单方法。下行负载控制的任务是保持扇区(例如，基站的小区)的总下行发射功率低于某个给定的过载阈值，这个阈值是无线网络规划RNP所提供和/或设置的第二基准负载值(PrxThreshold)。该负载阈值，PtxThreshold被认为是一个限制，超过了该限制，则下行传输DL遇到了过载情况，这意味着总发射功率过大。无线网络控制器RNC的负载控制装置和BS的负载控制装置之间的信令在下行链路DL和上行链路UL中是一样的。(信令的原理将在后续章节中给出)。此外，下行负载控制方法在实现功能和达到的效果方面与上行链路所采纳的方法有很密切的关系。
1.如果DL中遇到过载，即如果PtxTotal超过PtxThreshold，则基站BS的负载控制装置LC将发送一个过载指示给各个活跃的信道元件。该指示包括PtxTotal或者PtxTotal/PtxThreshold。然后，各个信道元件中启动快闭环功控(PC)，忽略RT和NRT用户的下行DL发送功率指令(TPC指令)。如果PtxTotal超过PtxThreshold，则NRT用户各时隙中的发射功率减小(减量)快闭环PC步进量，RT用户的功率减小或保持不变(如果正常的功控PC行为是功率增加，则不变化，因而至少是不增加功率)。利用该方法，扇区的总发射下行DL功率不会超过PtxThreshold。这是提议在基站BS中实现的快下行DL负载控制方法。
如果扇区的总测量发射功率在PtxTarget和PtxThreshold之间(即在所谓的临界负载区，参见图2)，则对NRT用户采用较慢的下向偏置的功控。这意味着如果接收到n3(例如n3＝1)连续“-1”TPC指令，则减小功率，如果接收到n4(例如n4＝2)连续“+1”TPC指令，则只增加或提高功率，否则功率保持不变。如果希望下向功控在临界负载区中是没有偏置的，则选择n3和n4是相同值。这种慢功率控制的思想是防止功率的快速变化。
此外，可能会到达线性功率放大器限度(最大基站BS发射功率)。这种情况下，总下行发射功率，PtxTotal，无法进一步增加，各个用户的发射功率隐式减小同样的百分比，使得PtxTotal等于最大BS发射功率。
2.与分组调度装置PS交互，节制非实时(NRT)业务。这通过无线网络控制器RNC的负载控制装置实现。分组调度装置PS将减小NRT的比特率，使PrxTotal低于PrxThreshold。这利用下行功率增加估计器来实现。
3.在已经协商过的比特率集合，即在传送格式集合(TFS)中，减小实时用户RT用户的比特率。无线网络控制器RNC的负载控制装置LC完成这种行为。比特率的减小使得下行DL发射功率低于PtxThreshold或PtxThreshold-PtxOffset。在后一种情况下，下行DL总发射功率减小到负载阈值的某个边界以下，以防止新的过载情况立即出现。
RT用户的DL比特率的减少的实现方式可以是负载控制装置指令各个实时(RT)用户使用传送格式集合TFS中可能的较低比特率，或者负载控制装置只指令最重要RT载体(具有最大DL的Ec/Io或最大平均发射功率，如果DL中能够得到该信息)在传送格式集合TFS中减小其比特率。建议使用后者。计算基于下行功率分配的使用。这种有关下行链路DL中比特率减小方法的方法步骤可以如下表示当(PrxTotal＞PrxThreshold-PrxOffset)时，减小这样的RT用户的比特率，这些RT用户的平均发射功率对TFS端可能的前一比特率而言是最大的。
4.通过许可控制装置AC重新协商，减小RT业务的比特率到某个值，该值没有在传送格式集TFS的比特率集合中，或者降低NRT业务的最小比特率。这通过无线网络控制器的负载控制装置来实现，如果以前的负载控制行为并没有使得负载得以充分减小。这种行为类似于以前的行为，只是现在尝试通过许可控制装置AC将其协商成更低的值。比特率的重新协商是一种相当慢(例如1秒)的行为，因为这种行为的评定需要从负载控制装置LC到许可控制装置AC，并进一步到呼叫控制装置(CC，未示出)，并且必须以信令形式通知移动终端MS。
5.临时停止特定(例如最重要)实时用户的下行DL数据传输。这意味着，停用(禁止)下行链路的专用物理数据信道DPDCH，仅维持下行链路的专用物理控制信道DPCCH活跃。如果这种测量认为需要减小负载，使得在特定时间(例如由定时装置测量)之后，系统不再过载，则重新激活下行DPDCH，否则，在特定时间之后，还禁用DPCCH，从而(“完全”)丢弃或断开该用户。
6.以可控方式丢弃呼叫。如果无法将比特率协商到更低的值，系统仍处于过载状态，这意味着PrxTotal＞PrxThreshold，无线网络控制器RNC的负载控制装置“2.LC”丢弃(即指令基站BS丢弃)随机选择的RT用户或具有最大负载因子的RT用户，直至系统负载低于PrxThreshold-PrxOffset，其中PrxOffset也可以是0。这种呼叫丢弃比上行链路UL要容易得多，因为不需要将这种结果通知移动终端MS，基站BS只是停止到该移动终端MS的传输。尽管上面没有显示给出，但是应当理解，如果有多个RT用户具有最大负载因子，那么从中随机选择一个，将该RT用户的连接丢弃，从而可以组合上述措施。这些措施的相同组合在上行负载控制中当然也是可能的。
各个基站BS的最大可能发射功率(线性功率放大器；LPA的最大输出)将是例如20W(43.OdBm)。这样，PtxTarget显然低于该值，但选择PtxThreshold可能是合理的，使其与线性功率放大器LPA的最大输出相同。要正确设置每个扇区(小区)的PtxTarget和PtxThreshold非常困难，它是无线网络规划RNP的工作。基于本发明者经验认为是可行的一些初始值以下面的例示值形式给出PtxTarget 15W(41.8dBm)和PtxThreshold 20W(43.OdBm)。根据第一经验结果，PtxTotal可以随着业务量(几十瓦)而变化很大。这使得智能的许可控制很难，但突出了下行负载控制的使用需求。
E)负载相关的消息和信令从各个基站BS到无线网络控制器RNC的Iub接口上总共有两种不同的负载相关消息a)简单无线资源(RR)指示过程这意味着Iub上只有定期小区特定的报告过程(使用第三层信令)，即报告定期监控的负载指示参数。负载信息更新周期应当足够短(最大与平均分组调度周期同一量级)。但是，尤其是在过载情况下(如果超过基准负载值)，基站BS需要立即(例如每10-30毫秒)向无线网络控制器RNC报告一些负载信息，或者至少报告一个过载指示，以指示网络的当前状态，这对无线网络控制器RNC的负载控制装置LC相当重要。类似地，分组调度装置应当具有更新的负载信息，才能作出正确的打包决定。
但是，这种消息/信令量以及响应需求无法通过硬件资源实现。因此，需要为过载情况单独设置一个负载报告过程。
b)过载指示过程这种过载指示包括PrxTotal，PtxTotal信息和可能的最重要连接的负载信息(至少码ID，比特率和测得的Eb/No，或者直接负载因子LUplink＝Eb/No除以处理增益)。
这由各个基站BS的负载控制装置“1.LC”发送给无线网络控制器RNC的负载控制装置“2.LC”，以将非实时NRT业务量节制回正常水平，在传送格式集合范围内减小实时RT用户的比特率，或者重新协商比特率，或以可控方式丢弃呼叫。在接收该消息之后，无线网络控制器RNC的负载控制装置“2.LC”将过载报告给许可控制装置AC，以及无线网络控制器RNC的外环功控PC。这种情况下，在无线网络控制器RNC的负载控制装置取消和/或使过载指示无效之前，许可控制装置AC不允许新的载体，外环PC装置不增加Eb/No目标值。很短的响应需求支持将负载控制装置的位置定位于功控PC和分组调度装置PS附近，如果过载指示消息首先直接发向负载控制。
甚至可能(作为上述方法的一种可选方案)由各个信道元件利用帧控制层信令FCL发送过载指示给无线网络控制器RNC的外环功控PC装置，以否定外环功控行为。但是，这会引起过多信令开销，因此，无线资源RR指示过程(第三层信令)是优选的，并且是充分的。
F)上行负载控制和相关信令；例图3(图3A到3C)以图形方式给出了上行链路中所提议的负载控制方法的原理。
水平轴表示了涉及负载控制方法步骤的不同无线资源管理RRM功能(和/或相应设备)。竖直轴表示了时间，从而指示了何时实现不同的负载控制方法步骤，即各个行为何时发生。
该图可以解释成(图3A)在基站BS的负载控制装置“1.LC”遇到过载(PrxTotal＞PrxThreshold)时，包含所需信息(测得的，即监控PrxTotal和负载阈值PrxThreshold或PrxTotal除以PrxThreshold)的过载指示(“限制信息”)被传送给快闭环功控PC装置(各个信道元件都具备)。然后，闭环功控PC装置利用上面的方法步骤重写正常的发射功控TPC指令，发送确认消息给各基站BS的负载控制装置LC。之后，包含所需负载信息的过载指示(PrxTotal等)通过BSAP接口(第三层信令)发送给无线网络控制器RNC的负载控制装置LC。
然后，(参看图3B)，无线网络控制器RNC的负载控制装置LC将该过载指示提供给许可控制装置AC，分组调度装置PS和外环功控PC装置，在无线网络控制器RNC侧执行上述负载控制行为(即减小NRT和RT比特率等)。
无线网络控制器RNC的负载控制装置LC还将发送确认给BS的LC，告知它已知道过载情况(图3C)。
图3例示了上行方向上所提议的方法，需要理解，下行方向上会出现类似的信令和行为。
G)可以想见的改进上面在UL和DL中只有一个阈值，即PrxThreshold和PtxThreshold在上面的描述中用于所提议的方法。但是，可以想见使用两个阈值。即，如果使用两个阈值，上行链路UL的阈值PrxThreshold_1，下行链路DL的PtxThreshold_1，这两个阈值用于过载情况的早期预防，较高阈值，上行链路UL的阈值PrxThreshold_2，下行链路DL的PtxThreshold_2，是实际的过载限制，超过该限制，则系统处于过载情况。例如在上行UL过载情况下，部分负载的少量增加将会导致干扰功率增加很多，从而降低系统容量。如果系统工作在合理负载区域，则系统容量对部分负载的变化并不非常敏感。两个阈值的思想是改进过载预防。但是，只采用一个阈值易于处理。
如果UL和DL分别有两个阈值，则增长到超过上行链路UL的较低阈值PrxThreshold_1和下行链路DL的PtxThreshold_1的负载会触发第一负载控制行为(主要是针对负载控制需要的附加的频率间切换措施，以及基于各基站BS的负载控制装置所采取的决定的NRT用户的快功率减小)。无线网络控制器RNC的负载控制装置所采取的“正常”负载控制行为只有在监控的负载超过较大阈值上行链路UL的PrxThreshold_2和下行链路DL的PtxThreshold_2时才会进行。
只有一个阈值的好处是，与两阈值情况相比要明显简单，但是在需要时，它完全可行。
此外，可以想见利用频间切换切换到另一载波。如果小区其它层没有象该小区那样过载，则无线网络控制器RNC的负载控制装置LC可以将一些用户利用切换控制“移动”到那个频率。这将稳定不同层的负载。
此外，Eb/No目标的减小应当用于上行UL负载控制。这基本上相当容易实现，因为负载控制装置LC和外环功控PC装置都位于无线网络控制器RNC。但是，现在基站BS的负载控制装置LC所完成的重写/修改发射功率控制指令(TPC指令)和无线网络控制器RNC的负载控制装置LC的比特率的减少的组合被认为是充分的，附加的Eb/No目标的减小可能导致一些“混乱”。
基站BS的负载控制装置LC的使用应当以集中方式实现，其中基站控制单元BCU选择需要修改TPC指令的用户(码信道)，或者可以分布方式实现，其中各信道元件在过载情况下独立使用相同的方法修改TPC指令。前一方法需要基站BS中相当多的信令，但如果考虑优先级，则相当方便。但是，不同优先级可以体现在各信道元件所使用的快闭环功控方法，而不需要基站控制单元BCU的介入。所提议的方法主要针对分布式方法的使用，因为该方法简单且实现要容易得多。
如果PtxTotal＞PtxTarget，基于NRT用户的DL发射功率的最大连接限制也可能受影响。这可能意味着，例如，如果PtxToatl大于PtxTarget，则将连接的最大发射功率减小5dB。
H)附录用于负载控制的所有上述功率，类似例如PrxTotal，PrxTarget和PrxThreshold(UL)是噪声升高，即系统噪声上的宽带干扰功率(功率除以系统噪声)。本附录定义了使用的参数之间的联系。
-其它对自身小区干扰比率ii＝Prx_oth/Prx_own＝(PrxTotal-Prx_own-P_N)/Prx_own-噪声升高NRNR＝PrxTotal/P_N＝((1＋i)Prx_own/P_N)＋1=(1+i)Σi=1M[prxTotal/(P_N*(1+(W/ρiRi)))]+1]]>＝(1＋i)Luplink*(PrxTotal/P_N)＋1，M是用户数量，W是带宽，ρ是Eb/N0，R表示比特率，Luplink表示扇区的总上行负载因子，P_N是系统噪声。NR＝PrxTotal/P_N=1/[1-(1+i)Σi=1M1/(1+(W/ρiRi))=1/(1-η-)]]>-部分负载η=(1+i)Σi=1M1/(1+(w/ρiRi))=1-(1/NR)=(NR-1)/NR]]>
-噪声上的纯干扰功率Prx_interference＝(PrxTotal-P_N)/P_N＝(1/(1-η))-1＝η/(1-η)无线网络控制器RNC的负载控制装置在决定需要减小哪个连接的比特率，以及减小多少才能消除过载时使用上行功率估计装置。
PrxTarget的一些合理值应当是3.5dB，PrxThreshold是5dB。各自的部分负载应当是0.55和0.68。当部分负载从0.55增加22％到0.68时，总干扰值将增加41％，从3.5dB到5dB。这种事实突出了负载控制方法的重要性，噪声升高对部分负载的导数在下表中给出。
表噪声升高-部分负载映射
计算上行功率增加估计的一种方法是如下使用噪声升高对部分负载的导数NR=Prx_totalPN=11-(1+i)Σi=1M11+WρiRi=11-η⇒η=NR-1NR]]>P⇒dNRdη=1(1-η)2=1(1-NR-1NR)2=NR2]]>⇒ΔPrx_total=dNRdηΔL=NR2ΔL]]>这与老方法一致，其中老方法为ΔPrx_total=ΔL1-η-ΔLNR=ΔL1-ΔL-NR-1NRNR=NR2ΔL1-NRΔL=NR2ΔL.]]>本发明提出了通信网中的一种业务负载控制方法，前述通信网包括至少一个无线终端和至少一个无线收发信机设备，各无线收发信机设备定义了由网络控制设备所控制的所述网络的一个小区；包括以下步骤针对各个小区负载设置第一基准负载值；监控所述各个小区的负载，响应于超过第一基准负载值的负载，操纵功率控制以减小该小区中的传输功率值。这样，本发明提出了一种快负载控制方法，其中在超过特定基准负载值时，通过操作功率控制，例如发射功率控制指令，在各基站扇区中控制负载。此外，这种功率减小可以通过例如重新协商比特率来补充。利用所提议的方法，可以减小必要的负载边界，有利地增加系统容量。
应当理解，以上描述和附图仅用于通过例子说明本发明。因此，本发明的优选实施例可以在后附权利要求书的范围内变化。
权利要求
1.通信网中的一种业务负载控制方法，前述通信网包括至少一个无线终端(MS)和至少一个无线收发信机设备(BS)，各无线收发信机设备(BS)定义了由网络控制设备(RNC)所控制的所述网络的一个小区；该方法包括以下步骤针对各个小区负载设置第一基准负载值；监控所述各个小区的负载，以及响应于超过第一基准负载值的负载，操纵功率控制以减小该小区中的传输功率值。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，通过操纵网络和无线终端中的功率控制实体之间发送的功率控制消息来操纵功率控制。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，设置一个第二基准负载值，该值大于或等于第一基准负载值。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述监控定期执行。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，监控周期短于所述被监控的负载指示参数超过所述第一基准负载值的时间。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述业务具有非实时(NRT)业务分量和实时(RT)业务分量。
7.根据权利要求3的方法，其特征在于，作为对负载超过第二基准负载值的响应，启动附加的协商以减小连接参数，例如至少一个连接的比特率。
8.根据权利要求3或7的方法，其特征在于，作为对负载超过第二基准负载值的响应，启动从小区中消除至少一个连接的过程。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于，通过将连接切换到另一小区来实现小区中的连接消除。
10.根据权利要求8的方法，其特征在于，通过终止连接来实现小区中的连接消除。
11.通信网的一种无线收发信机设备(BS)，用以实现按照前述权利要求1到6中任意一项的方法。
12.一种通信网控制元件(RNC)，用以实现按照前述权利要求7到10中任意一项的方法。
全文摘要
本发明提出了通信网中的一种业务负载控制方法,前述通信网包括至少一个无线终端(MS)和至少一个无线收发信机设备(BS),各无线收发信机设备(BS)定义了由网络控制设备(RNC)所控制的所述网络的一个小区;该方法包括以下步骤:针对各个小区负载设置第一基准负载值;监控所述各个小区的负载,以及响应于超过第一基准负载值的负载,操纵功率控制以减小该小区中的传输功率值。这样,本发明提出了一种快负载控制方法,其中在超过特定基准负载值时,通过实施,例如发射功率控制指令,在各基站扇区中控制负载。此外,这种功率减小可以通过例如重新协商比特率来补充。利用所提议的方法,可以减小必要的负载边界,有利地增加系统容量。
文档编号H04B7/005GK1327645SQ98814360
公开日2001年12月19日 申请日期1998年12月18日 优先权日1998年12月18日
发明者詹尼·拉克索 申请人:诺基亚网络有限公司