CN100388862C - 下行链路快速拥塞控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通过移动通信网中无线资源管理实现下行链路快速拥塞控制的方法。该方法包括：获取小区发射功率；根据所述发射功率判断小区是否由非拥塞状态进入拥塞状态，在小区由非拥塞状态进入拥塞状态时，降低内环功率控制中的有限功率增长门限，通过内环功率控制对小区发射功率进行调整；在小区没有由非拥塞状态进入拥塞状态时，提高所述有限功率增长门限，通过内环功率控制对该小区发射功率进行调整。本发明中对有限功率增长参数进行动态配置，进而通过内环功控功能对小区的发射功率进行调整，实现小区的拥塞控制，该方法与现有技术相比可以降低对小区业务质量的影响，对小区拥塞的控制效果更加明显。

Description

下行链路快速拥塞控制方法

技术领域

本发明涉及移动通信网中无线资源管理方法，尤其是一种在宽带码分多址技术的移动通信网中用于实现下行链路快速拥塞控制的方法。

背景技术

在宽带码分多址(WCDMA，Wideband Code Division Multiple Access)网络中，过大的负载将导致网络容量降低、通信质量恶化、网络处于不稳定状态，进而使网络质量无法满足通信的要求。为了确保网络质量并维持稳定的运行，需要通过无线资源管理(RRM，Radio Resource Management)对网络进行拥塞控制，将下行链路的负载量保持在预定的范围之内，也就是当网络发生过载时，通过拥塞控制使网络迅速并且可控地返回无线网络规划的目标负载值。

现有网络中，对下行链路拥塞的控制可以在无线网络控制器(RNC，RadioNetwork Control)侧和基站(NodeB)侧同时实现。

RNC侧拥塞控制的特点是：RNC通过基站(NodeB)上报的小区发射功率测量值来判断是否对小区拥塞进行处理，通常NodeB上报测量值的周期比较长(远大于10毫秒)，并且RNC需要对测量值进行一系列判断，导致拥塞控制生效的时间比较慢，因此，会出现小区实际发射功率超过小区最大发射功率阈值的情况。此时，如果实际发射功率进入功放的非线性区域，将引起信号畸变而对所有信号的质量产生影响；并且实际功率过大，可能引起功放过功率损伤。

为了保证基站(NodeB)的正常工作，即使在RNC侧已经具备拥塞控制功能的同时，仍然需要采用NodeB侧的拥塞控制。当RNC侧的拥塞控制无法保证小区发射功率保持在最大发射功率阈值之内时，一旦发现到有过载情况，就在NodeB侧采用某种方式限制下行专用信道的发射功率，使小区发射总功率回落到正常范围，以保证整个小区的正常工作。由于NodeB的拥塞控制执行速度比较快，可以在一帧(10ms)或一个时隙(10/15ms)内进行，即最高可以达到1.5kHz的频率，因此，NodeB侧的拥塞控制通常又被称为快速拥塞控制。

现有应用中，一种实现快速拥塞控制的方法是：当出现小区实际发射功率超过小区最大发射功率阈值的情况时，NodeB强行对输出功率进行限幅，通过限制放大器的输出功率等方法将小区实际发射功率始终控制在最大发射功率阈值范围内。该方法的问题是：简单的对输出功率进行限幅使功放的输出功率下降，无法对不同信道加以区分，使得所有信道的发射功率均被降低，造成该小区所有下行信号质量下降，影响该小区业务的服务质量(QoS)指标，严重时将导致掉话；另外，对输出功率进行限幅会使小区公共信道功率下降，从而影响小区的覆盖范围，使处于小区边缘的用户受到很大影响，导致小区的覆盖范围不能达到网络覆盖的要求。

现有应用中，另一种实现快速拥塞控制的方法是：当出现小区实际发射功率超过小区最大发射功率阈值的情况时，NodeB将某些专用信道的业务速率降低以达到降低小区发射功率的目的，例如将某些业务采用无数据的传输格式来进行信道编码及无线帧映射，这样在空中发射时该业务由于没有数据而占用很少的发射功率。其问题在于：NodeB强制降低专用信道的业务速率将对服务质量造成较大的影响，很容易因为下行误码率过高而导致该业务断链，另外选取哪些专用信道进行拥塞控制，判断准则也很难掌握。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种下行链路快速拥塞控制方法，这种方法可以实现对基站下行链路的快速拥塞控制，并且能够降低对小区业务质量的影响。

为解决上述问题，本发明的内容具体为：

获取小区发射功率；

根据所述发射功率判断小区是否由非拥塞状态进入拥塞状态；

在小区由非拥塞状态进入拥塞状态时，降低内环功率控制中的有限功率增长门限，通过内环功率控制对小区发射功率进行调整；

在小区没有由非拥塞状态进入拥塞状态时，提高所述有限功率增长门限，通过内环功率控制对该小区发射功率进行调整；

其中，在降低或提高发射功率时，发射功率的调整值低于或等于有限功率增长门限。

在根据所述发射功率判断小区由非拥塞状态进入拥塞状态时进一步包括：保存小区非拥塞状态下有限功率增长门限。

所述提高所述有限功率增长门限的步骤具体为：恢复小区非拥塞状态下的有限功率增长门限。

在根据所述发射功率判断小区由非拥塞状态进入拥塞状态时进一步包括：缩短有限功率增长窗长。在根据所述发射功率判断小区没有由非拥塞状态进入拥塞状态时进一步包括：恢复小区非拥塞状态下有限功率增长窗长。在本发明的参数设置中，推荐在降低小区有限功率增长门限时，将有限功率增长门限值设置为0分贝；在所述缩短有限功率增长时间窗长时，将有限功率增长时间窗长设置为1。

若小区初始化时，未开启所有专用信道的有限功率增长功能，则在在根据所述发射功率判断小区由非拥塞状态进入拥塞状态时加入启用所有专用信道的有限功率增长的步骤，可以保证小区中的所有专用信道均可以通过本发明的方法对发射功率进行控制，增加了本发明所提供的小区拥塞控制方法的效果。

本发明中在判断小区是否由非拥塞状态进入拥塞状态的方法具体为：判断所述发射功率是否大于预置的小区拥塞门限，若大于该拥塞门限，则判断小区有限功率增长参数是否为非拥塞状态下的参数值，若是则判定小区由非拥塞状态进入拥塞状态。

判断小区是否由拥塞状态进入非拥塞状态的方法具体为：判断所述发射功率是否不大于预置的小区拥塞取消门限，若不大于该拥塞取消门限，则判断小区有限功率增长参数是否为小区拥塞状态下的参数值，若是则判定小区由拥塞状态进入非拥塞状态。

一种下行链路快速拥塞控制设备，所述设备包括：

用于获取小区发射功率的单元；

用于根据所述发射功率判断小区是否由非拥塞状态进入拥塞状态的单元；

用于在小区由非拥塞状态进入拥塞状态时，降低内环功率控制中的有限功率增长门限，通过内环功率控制对小区发射功率进行调整的单元；

用于在小区没有由非拥塞状态进入拥塞状态时，提高所述有限功率增长门限，通过内环功率控制对该小区发射功率进行调整的单元；

用于在降低或提高发射功率时，控制发射功率的调整值低于或等于有限功率增长门限的单元。

相应地，与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：由于本发明提供了一种下行链路快速拥塞控制方法。该方法对内环功率控制功能中的有限功率增长参数进行动态配置，进而通过网络已有的下行链路内环功率控制功能调整小区的发射功率，达到拥塞控制的目的；另外，由于本方法中所利用的内环功率控制功能根据各信道实际通信中的需求提供必要的发射功率，从而不会出现因个别信道发射功率攀升过大而影响其他信道的情况，而且减小了对整个小区业务质量的影响。综上所述，本发明提供了一种较简单的实现网络快速拥塞控制的方法，该方法与现有的拥塞控制方法相比可以降低对小区业务质量的影响。

附图说明

图1为本发明的下行链路快速拥塞控制方法的一实施例流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种下行链路快速拥塞控制方法。该方法通过应用小区建立信令中携带的有限功率增长参数，实现了对下行链路的快速拥塞控制。

本发明利用WCDMA系统中的内环功率控制对下行链路实现拥塞控制，基本思想是通过动态设置内环功率控制中的有限功率增长参数达到拥塞控制的目的。

本发明中涉及有限功率增长参数，其具体概念为：在基站小区的建立消息中携带有限功率增长参数，有限功率增长参数包括：有限功率增长门限，范围为0-10分贝(dB)；有限功率增长窗长，范围为1-60个时隙。在下行内环功率控制过程中，有限功率增长参数用来限制那些启用有限功率增长功能的专用信道的功率控制行为，即当该信道的内环功控过程启用了有限功率增长时，保证有限功率增长时间窗内的功率增长量不超过有限功率增长门限。有限功率增长参数具体表示为：

$P_{\mathrm{TPC}}\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}+{\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{TPC}}& \mathrm{if}{\mathrm{TPC}}_{\mathrm{est}}\left(k\right)=1\mathrm{and}{\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{sum}}\left(k\right)+{\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{TPC}}<\mathrm{Power}\_\mathrm{Raise}\_\mathrm{Limit}\\ 0& \mathrm{if}{\mathrm{TPC}}_{\mathrm{est}}\left(k\right)=1\mathrm{and}{\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{sum}}\left(k\right)+{\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{TPC}}\&GreaterEqual;\mathrm{Power}\_\mathrm{Raise}\_\mathrm{Limit}\\ -{\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{TPC}}& \mathrm{if}{\mathrm{TPC}}_{\mathrm{est}}\left(k\right)=0\end{array}\right.,\left[\mathrm{dB}\right]---\left(1\right)$

其中：Power_Raise_Limit是有限功率增长门限，P_TPC(k)是下行信道在内环功控过程中第k个时隙的功率调整量；Δ_TPC是内环功控过程中功率调整的步长；TPC_est(k)是第k个时隙中内环功控的控制命令，当TPC_est(k)的值为1时表示该信道需要升功率，值为0时表示该信道需要降功率，一次功率升降是以Δ_TPC为步长的；Δ_sum(k)为内环功率控制在一个有限功率增长时间窗内的调整量，由公式(2)具体表示为：

${\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{sum}}\left(k\right)=\underset{i=k-\mathrm{DL}\_\mathrm{Power}\_\mathrm{Averaging}\_\mathrm{Window}\_\mathrm{Size}}{\overset{k-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{\mathrm{TPC}}\left(i\right)---\left(2\right)$

其中DL_Power_Averaging_Window_Size为有限功率增长时间窗长，时间窗长越短，可以使对内环功控的限制更加严格，例如将该参数设为1，则限制内环功控在每个时隙都不能使发射功率超过门限值，若设为10，则限制在最近10个时隙内功率的累加值不超过门限值。因此，时间窗长越短，则对内环功控的限制更加严格。

由公式(1)可知，有限功率增长参数的功能是：在时间窗内当预计功率增长量小于有限功率增长门限，即在有限功率增长时间窗内有限功率增长量在增长门限允许范围内，其具体解释为：有限功率增长时间窗内的调整量Δ_sum(k)与功率调整步长Δ_TPC的和小于有限功率增长门限Power_Raise_ Limit，此时，若内环功控的控制命令TPC_est(k)值为1，则在该时隙内以Δ_TPC为步长提高信道的发射功率；当有限功率增长时间窗内预计的功率增长量超过有限功率增长门限，即有限功率增长时间窗内的调整量Δ_sum(k)与功率调整步长Δ_TPC的和不小于有限功率增长门限Power_Raise_Limit，此时，即使当前时隙内的内环功控控制命令TPC_est(k)的值为1，即指示需要提高功率，该信道的发射功率也不会被提高；当功率控制命令TPC_est(k)的值为0，指示需要降低信道功率时，在该时隙内以Δ_TPC为步长降低该信道的发射功率。因此如果当有限功率增长门限Power_Raise_Limit设为0，即使功率控制命令TPC_est(k)的值为1，需要提高信道功率时，该信道的发射功率也不会被提高，即此时该信道将不会处理任何升功率命令，而只能处理降功率命令。

在本发明的一种实施方式中，为了避免小区在拥塞的临界状态出现频繁切换，在对小区的拥塞控制中采用双门限的机制，即预置小区拥塞门限和小区拥塞取消门限，并且所述的小区拥塞门限大于所述的小区拥塞取消门限。小区初始化时，将小区的状态标识为非拥塞状态。本实施例中所述小区状态包括小区的拥塞状态和非拥塞状态，分别用以表示当前小区的设置适用于拥塞状态或非拥塞状态。该小区状态的标识可以通过多种方式实现，其本质是用于判断小区的当前设置是否适用于小区当前所处的状态。参照附图1，本发明下行链路快速拥塞控制方法的一种实施方式具体为：

步骤10：测量获取小区发射功率；

步骤11：判断当前基站信道的发射功率是否超过预置的小区拥塞门限，若所述功率超过该小区拥塞门限，说明当前小区处于拥塞状态，则进行步骤12，否则进行步骤15；

步骤12：判断小区标识是否为小区处于拥塞状态，若标识不为拥塞状态，则说明当前小区的参数设置适用于小区非拥塞状态下的运行，进行步骤13)，否则说明，在本次获取的小区发射功率之前，小区已经进行了适于拥塞状态下的设置，因而可以进行步骤19；

步骤13：本步骤根据小区所处状态配置新的有限功率增长参数，以通过小区下行链路的内环功控功能达到缓解小区拥塞的目的；具体包括：降低有限功率增长门限，缩短有限功率增长的时间窗长，保存小区非拥塞状态下的有限功率增长参数，标识小区处于拥塞状态；本实施例中将该门限设置为0，将有限功率增长的时间窗长设置为1，缩短时间窗可以使对内环功控的限制更加严格，本例中将该参数设为1，则限制内环功控在每个时隙内都不能使发射功率超过门限值，使得对内环功控的限制效果更加明显，本实施例中对小区原有的功率增长参数进行保存，使得当小区恢复到非拥塞状态时可以恢复原有参数设置，简化了重新设置参数的过程；

步骤14：配置所有专用信道启用功率增长，并进行步骤19；

步骤15：判断获取的当前小区发射功率是否低于拥塞取消门限，若低于该门限则说明当前小区工作于非拥塞状态，进行步骤16，否则进行步骤19；

步骤16：判断小区标识是否处于拥塞状态，若标识不为拥塞状态，则说明当前小区的参数设置适用于小区非拥塞状态下的运行，进行步骤19)，否则说明小区当前的设置仍保持着拥塞状态下小区的配置，进行步骤17；

步骤17：恢复保存过的小区原有的有限功率增长参数，并进行步骤18；本实施例中的恢复有限功率增长参数包括恢复原有的有限功率增长门限和有限功率增长时间窗长；

步骤18：恢复各专用信道在小区非拥塞状态时的有限功率增长状态，并进行步骤19；

步骤19：结束此次拥塞控制过程。

在网络运行中，所有的专用信道可能都已经启用了有限功率增长，也可能只有部分的专用信道启用了有限功率增长功能，由于本方法利用动态调整有限功率增长参数实现对小区拥塞的控制，因而最佳的实施方式中需要将所有专用信道的有限功率增长启用。若网络中设置所有专用信道的有限功率增长为启用，则实施例中可以省去步骤14和步骤18；否则以加入步骤14和步骤18为较佳实施方式，即在所有专用信道均开启有限功率增长时，本发明的有益效果更加突出。

有限功率增长时间窗长DL_Power_Averaging_Window_Size的取值范围为1-60个时隙，如上述实施例中所述，时间窗长越短，对内环功控的限制更加严格，因而对小区拥塞控制的效率越高。在上述实施例中将有限功率增长时间窗长设为1，将时间窗长设置为最小取值1，可限制内环功控在每个时隙都不能将发射功率超过门限值，使得对内环功控的限制效果最明显，进而实现最佳的拥塞控制。

有限功率增长门限Power_Raise_Limit取值范围为0-10分贝(dB)，上述实施例中将有限功率增长门限设置为0分贝为一较佳设置，该设置使信道不处理任何升功率命令，而只能处理降功率命令。然而，即使不将有限功率增长参数值直接设置为0，而只要将原有参数值降低，同样能够达到拥塞控制的目的，这种情况下，基站允许信道发射功率的提高，但由于有限功率增长门限值的降低，使得对提高信道功率的要求变得更加严格，信道将主要处理降功率命令，而减少处理升功率命令，从而一定程度上实现了对下行链路的拥塞控制。与将参数值直接设置为0相比，该方法效果不够显著，生效时间较慢。

上述实施例中，采用双门限的机制辅助进行小区拥塞控制，避免状态的频繁切换。同样存在其他多种方式可以达到同样的效果，例如：预置拥塞门限值及一时长，若在该时长内获得的小区发射功率与所述拥塞门限的比较结果始终反映小区处于某一状态(拥塞状态或非拥塞状态)，则可判定该小区处于当前为该状态。除此方法外，不能排除仍有其他方法的应用可以避免小区状态的频繁切换。

以上对本发明所提下行链路快速拥塞控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，因此，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种下行链路快速拥塞控制方法，通过改变小区内环功率控制参数，实现下行链路快速拥塞控制，其特征在于：

获取小区发射功率；

根据所述发射功率判断小区是否由非拥塞状态进入拥塞状态；

在小区由非拥塞状态进入拥塞状态时，降低内环功率控制中的有限功率增长门限，通过内环功率控制对小区发射功率进行调整；

在小区没有由非拥塞状态进入拥塞状态时，提高所述有限功率增长门限，通过内环功率控制对该小区发射功率进行调整；

其中，在降低或提高发射功率时，发射功率的调整值低于或等于有限功率增长门限。

2.如权利要求1所述的下行链路快速拥塞控制方法，其特征在于，在根据所述发射功率判断小区由非拥塞状态进入拥塞状态时进一步包括：保存小区非拥塞状态下有限功率增长门限的步骤。

3.如权利要求1所述的下行链路快速拥塞控制方法，其特征在于，所述提高所述有限功率增长门限的步骤具体为：恢复小区非拥塞状态下的有限功率增长门限。

4.如权利要求1所述的下行链路快速拥塞控制方法，其特征在于，在根据所述发射功率判断小区由非拥塞状态进入拥塞状态时进一步包括：启用所有专用信道的有限功率增长的步骤。

5.如权利要求1所述的下行链路快速拥塞控制方法，其特征在于，所述降低小区有限功率增长门限具体为：配置有限功率增长门限值为0分贝。

6.如权利要求1至5其中之一所述的下行链路快速拥塞控制方法，其特征在于，在根据所述发射功率判断小区由非拥塞状态进入拥塞状态时进一步包括：缩短有限功率增长窗长的步骤。

7.如权利要求1至5任一项所述的下行链路快速拥塞控制方法，其特征在于，在根据所述发射功率判断小区没有由非拥塞状态进入拥塞状态时进一步包括：恢复小区非拥塞状态下有限功率增长窗长的步骤。

8.如权利要求6所述的下行链路快速拥塞控制方法，其特征在于，所述缩短有限功率增长窗长具体为：设置有限功率增长窗长为1。

9.如权利要求1所述的下行链路快速拥塞控制方法，其特征在于：

所述判断小区是否由非拥塞状态进入拥塞状态的步骤具体为：

判断所述发射功率是否大于预置的小区拥塞门限，若大于该拥塞门限，则判断小区有限功率增长参数是否为非拥塞状态下的参数值，若是则判定小区由非拥塞状态进入拥塞状态；

所述判断小区是否由拥塞状态进入非拥塞状态的步骤具体为：

判断所述发射功率是否不大于预置的小区拥塞取消门限，若不大于该拥塞取消门限，则判断小区有限功率增长参数是否为小区拥塞状态下的参数值，若是则判定小区由拥塞状态进入非拥塞状态。

10.一种下行链路快速拥塞控制设备，其特征在于，所述设备包括：

用于获取小区发射功率的单元；

用于根据所述发射功率判断小区是否由非拥塞状态进入拥塞状态的单元；

用于在小区由非拥塞状态进入拥塞状态时，降低内环功率控制中的有限功率增长门限，通过内环功率控制对小区发射功率进行调整的单元；

用于在小区没有由非拥塞状态进入拥塞状态时，提高所述有限功率增长门限，通过内环功率控制对该小区发射功率进行调整的单元；

用于在降低或提高发射功率时，控制发射功率的调整值低于或等于有限功率增长门限的单元。

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