CN1246977C - 基于码分多址的移动无线电通信系统内的拥塞控制 - Google Patents

Abstract

可以不必测量一个或多个属于小区负荷的无线电参数，例如干扰电平来确定小区的负荷状况。然后在所确定的负荷状况的基础上，管理小区的业务状况，例如接纳和/或拥塞控制、发射功率控制等等。通过简单并且准确地观测特定时间间隔内、小区中发出的发射功率控制命令值(绝对值或加权值)，来确定小区的负荷状况。为了识别增加的小区负荷的潜在“虚假告警”，需要测量与影响当前蜂窝系统内小区的负荷状况的另一蜂窝系统的另一频带相关的无线电参数。然后考虑测量到的无线电参数，在所确定的小区的负荷状况的基础上，管理该小区的业务状况。

Description

基于码分多址的移动无线电通信系统内的拥塞控制

发明领域

本发明涉及到移动无线电通信，并且更具体而言涉及到基于CDMA的移动无线电通信系统中的拥塞控制。

发明背景和概述

在移动无线电通信系统中，移动无线电台通过指定的无线电信道与无线电基站进行通信。通常把若干个基站连接到交换节点，该节点又被典型地连接到网关，该网关作为移动无线电通信系统与其它通信系统之间的接口。从外部网络设置到移动台的呼叫被传递到网关，并且经过一个或多个节点，从网关到达为被叫移动台提供服务的基站。基站寻呼被叫移动台，并且建立无线电通信信道。移动台发起的呼叫则遵循反方向的类似路径。

在扩频码分多址接入(CDMA)移动通信系统中，使用扩频码去区分与不同移动台或利用相同频带发射的基站相关的信息。换句话说，单个无线电“信道”对应于这些码字，并且在这些码字的基础上进行区分。每个编码信号与所有其它编码信号以及噪声相关信号在频域和时域上重叠。通过计算合成信号与不同扩频码中的一个扩频码的相关，可以分离相应的信息并且进行译码。

扩频通信允许两个或多个“不同”基站接收移动台的传输，并且同时进行处理，以生成一个接收信号。利用这些组合信号的处理能力，可以执行从一个基站到另一个基站的“切换”，而在语音或数据通信中不会察觉到任何干扰。这类切换典型地被称作分集切换，并且其中包括两个基站之间的“软”切换，以及在连接到相同的多扇区基站的两个不同天线扇区之间的“更软”分集切换。

由于CDMA通信系统的所有用户都是同时利用相同的频带发送信息，因此每个用户的通信都会干扰其它用户的通信。此外，基站从距基站较近的移动台中接收到的信号要远远强于从位于基站小区边缘的其它移动台所接收到的信号。这样的结果是，近距离的移动台可能会遮蔽并且会主导更远距离的移动台的通信，这就是为何有时把这种情况称作“远近效应”。为了防止出现这种远近效应，因此控制移动台的发射功率电平是非常重要的。而且还需要功率控制，以补偿无线电信道变化的物理特性。的确，无线电发射机和接收机之间的信号传播损耗是可以变化的，该变化是其各自定位、障碍物、天气等的函数。因此，基站从不同移动台接收到的信号强度可能会存在较大的差别。

理想情况下，无论移动台到达基站的路径损耗是多少，所有移动台发出的信号都应该以相同的平均功率到达基站。通过把发射功率控制在能够维持满意呼叫质量的最小必需数值上，则与未受控制的系统相比，移动无线电通信系统的容量可以被扩大70％左右(假设所有的呼叫或连接都具有相同的目标信号干扰比)。此外，当发射功率电平被维持在可能的最小数值上时，移动台就会消耗更少的能量，由此可以降低电池的消耗，可以导致移动台重量更轻并且体积更小。

如果移动台信号的发射功率太低(出于任何原因)，接收基站不可能正确地对较弱的信号进行译码，并且必须进行纠正(如果可能的话)或重新发送信号。由于必须重传错误的接收信号，因此信号的错误接收会增加与无线电接入过程相关的延迟，增加信号处理开销，并且降低可用的无线电带宽。另一方面，如果移动台的发射功率太高，则由移动台发出的信号就会对系统内的其它移动台和基站造成干扰。

发送过高功率的CDMA系统中的一个主要问题就是所谓的“聚会效应”。如果一个移动台的发射功率过高(一个人在聚会时以非常大的声音讲话)，则其它移动台也会相应提高其发射功率，使得它们能够被“听到”(超过大声讲话者)，这样就会混合已经很严重的干扰问题。由于每个移动台都会提高其发射功率(变为大声讲话者)，因此其它移动台也会通过提高它们的发射功率做出反应。则在短时间内所有移动台就会都以最大功率电平进行发射，这会使业务严重地恶化，并且降低系统的容量。因此，尽管在任意移动无线电通信系统中，发射功率都是很重要的，但是基于CDMA的移动无线电通信系统的性能和容量又确实是特别重要的。

可以由基站测量的、影响基于CDMA的系统容量的一个参数就是基站的所有上行链路(从移动台到基站)的干扰电平。上行链路干扰中包括在特定无线电频率载波上到达基站接收机的所有无线电波束之和，以及任意接收到的噪声或来自其它源的干扰。由于干扰电平对基于CDMA的无线电网络是非常重要的，因此无线电网络控制器可以正常地从无线电基站接收测量报告，其中包括周期性的上行链路干扰以及下行链路功率测量。无线电网络控制器的呼叫接纳和拥塞控制功能可以使用这些测量报告。如果下行链路功率和上行链路干扰电平足够低，同时假设可以满足其它条件(例如目前存在足够的无线电资源)，则接纳控制功能可以“接纳”新的呼叫请求并且分配适当的无线电资源。然而，如果不存在足够的资源或者小区处于满负荷或处于超负荷状态，则接纳控制功能可以限制或降低业务量以及由此带来的干扰。例如，可以拒绝新的移动台连接请求，降低数据吞吐量，延时数据分组，强迫切换到其它频率/小区，终止连接等等。当然，只有在需要的时候才应该采用这类行动；否则，会非必要地降低蜂窝网络业务和容量。

因此，基于CDMA的蜂窝无线电系统的一个重要目标就是优化特定小区的容量，而不会使该小区超负荷。其中需要某些类型的度量，以提供准确测量或小区内的当前容量、拥塞级别或负荷的指示符。一种可能的度量就是由基站测量的、它所接收到的总上行链路干扰。可以利用例如二级管等类型的功率探测器去执行总上行链路干扰的测量。例如，检测到的跨越二级管的电压可以被用于指示接收到的上行链路干扰。

不幸地是，这种基于测量的度量的局限在于其准确性。由于这种探测器的输出会随温度、元件老化、元件容忍程度等的变化而变化，因此利用这类探测器很难准确地测量总上行链路接收功率。因此，尽管总上行链路接收功率或干扰电平的期望测量准确性可以是+/-1dB(或更少)，但是当考虑类似制造成本、产量、功率消耗等经济和产品限制时，这种绝对值测量技术可能的真正测量准确性可能仅为+/-3～5dB。

这种测量容限意味着小区的最大容量必须要考虑这种不确定性。为了保证功率或干扰电平不会超过小区内的特定最大值，因此需要考虑等于最大可能错误的容限。换句话说，为了考虑功率或干扰电平测量可能低于真正功率或干扰电平5dB，因此小区的最大容量必须被设计低于必需值。由于不准确的测量而导致的这种安全容限的代价会非常高。+/-1dB和+/-3～5dB的功率或干扰电平测量不确定性所导致的容量损失大约在20％到40％的数量级上。

另一种能够克服难以准确测量小区内的绝对接收功率或干扰电平的度量就是测量接收功率或干扰的方差或标准偏差。由于方差度量只测量相对值，即从一个测量事件到另一个事件之间的变化，所以这种方差度量是有用的。因此，绝对测量的准确性就不如前一种度量中那么重要。这种方差度量的潜在前提是：随着小区负荷的增加，接收功率的方差也应该增加。该方案存在的一个问题就是：必须需要大量的时间才能获得用于计算方差所必需的统计信息。

可以采用能够克服绝对测量与方差测量度量中所存在问题的度量。该度量中不去测量小区内特定无线电参数或状态的绝对或相对值，而是确定小区的负荷状况，而又不需要去测量该负荷状况。在所确定负荷状况的基础上，可以通过例如接纳和/或拥塞控制算法，去管理小区的业务状况。可以通过在特定时间间隔内，观察小区内发出的发射功率控制命令值，可以简便并且准确地确定负荷状况。在一个示范实现中，去确定相对于小区在一个特定时间间隔内发出的发射功率命令的总次数(包括提高和降低)，小区在所述同一特定时间间隔内发出的提高发射功率命令的次数。如果相对于发射功率命令总次数的提高发射功率命令的次数超过门限值，则可以指示出现了过载状况。当指示出现过载时，必须采取行动去降低小区内的负荷。在优选实例中，本发明被用于上行链路功率控制环境中。然而本发明也可以被用于下行链路功率控制环境中。

另一种示范实现就是去监视相对于一个特定时间间隔内降低功率命令的次数，在所述同一特定时间间隔内发出的提高功率命令的次数。如果提高和降低发射功率命令次数之间的差值超过门限值，则必须采取行动去降低小区内的负荷。根据发出的发射功率命令的频率，两个示范实现中都要采用一个或多个在足够高的时钟速度下操作的计数器。一个或多个计数器可以提供一种简单且低成本地实施本发明的方式。

可以采用其它可选的特征，以有利于基于功率命令观测的控制过程。例如，可以对计数器的输出进行平均，以减少对于瞬时波动的网络反应。而且，为了改变门限检测器的门限值，还期望能够检测计数器输出的变化速率。提高功率控制命令次数的显著速率增加表示潜在的非稳定状况。这样的结果是，可以降低门限值，以便促使对于非稳定状况做出更快地网络反应。

对于基站来说，另一种可选特征就是对功率命令值进行“加权”，使得经过加权的发射功率控制命令值能够反映它们能够影响小区负荷/拥塞状况的不同程度。例如，与针对较低比特率的连接相比，在较高比特率的连接情况下提高(和降低)发射功率的影响将会更大。与在许多较低比特率的连接情况下提高功率相比，在若干高比特率的连接情况中提高发射功率将会更快地导致拥塞状况。

通过在特定时间间隔内观测小区内发出的发射功率控制命令(TPCC)值，本发明可以提供一种有用、有效并且低成本的方法，去准确地检测并且管理小区内的负荷状况。由于TPCC度量不需要测量得到，只需要通过计数方法得到，因此不需要使用错误容限，而这种容限会大大降低小区的容量。因此，可以管理小区内的业务量和/或功率电平，以优化小区的容量，而不会造成非稳定或非期望的状况，例如发射功率/干扰的斜升(ramp-up)而导致的“聚会效应”。

进一步而言，还期望通过考虑一个或多个其它因素以及所观测到的功率命令值，在特定情况下避免“虚假告警”或其他不期望的网络反应。例如，可以采用相对功率测量去确定接收到的信号强度是否真正地在增加。相对测量不会受到与绝对测量一样的非准确性的影响，至少在短时间间隔(例如毫秒到秒的数量级上)内不会受到影响。

一种类型的虚假报警状况可以由如下情况引起：即源于在其他蜂窝网络的相邻频带内进行传输的移动无线电设备的大功率发射。利用其它信息去确定网络反应是否可以期望地管理小区内的业务状况，其中已经确定了第一蜂窝网络内的负荷状况。因此，除了确定“第一”蜂窝系统内当前小区中的负荷状况之外，还要测量影响该当前小区的负荷状况的、与第二蜂窝系统的频带相关的无线电参数。随后，在所确定的负荷状况以及测量到的无线电参数的基础上，管理小区内的业务状况。

更加具体而言，如果从第二蜂窝系统频带内测量到的参数超过门限值，则可以确定第一蜂窝系统当前小区内的至少部分业务状况归因于第二蜂窝系统。换句话说，如果负荷状况至少在第一程度上归因于第二蜂窝系统，则以第一种方式去管理小区内的业务状况。另一方面，如果负荷状况至少在第一程度上不归因于第二蜂窝系统，则以第二种方式去管理小区内的业务状况。

附图简述

参考随后的详细描述以及附图，可以容易地理解本发明的上述以及其他目的、特征和优点。

图1说明采用本发明的示范移动无线电通信网络；

图2是说明图1中移动无线电通信网络内的示范上行链路功率控制和接纳/拥塞控制的框图；

图3是用于实施本发明的一个示范实施例的过程的流程框图；

图4是用于实施本发明的一个示范实施例的过程的流程框图；

图5是说明无线电网络控制器与基站的功能框图；

图6说明移动台的功能框图；

图7说明本发明的示范发射功率控制命令计数器的实施方案；

图8说明本发明的另一示范发射功率控制命令计数器的实施方案；以及

图9说明采用加权发射功率控制命令的本发明的另一个示范实施例；

图10中说明由另一频带和/或另一蜂窝系统中的以大功率发射的移动无线电设备触发的小区内虚假告警状况；

图11是说明用于在小区拥塞控制算法中考虑这种外部因素的过程的流程图；

图12是说明如图11所示的小区拥塞控制过程的示范实施方案的功能框图；以及

图13是说明考虑与小区负荷一起的多个附加因素的小区拥塞控制例程的另一示范实施方案的功能框图。

本发明详细描述

为了提供本发明的完整理解，在随后的描述中给出其特定细节，例如特定实施例、过程、技术等，但这仅出于解释的目的，而不出于限制的目的。然而，本领域的技术人员可以明显地知道：本发明可以被实现为脱离这些特定细节的其它实施例。例如，本发明可以被实施在利用功率控制命令的任意蜂窝无线电通信系统中。本发明的一个特定、非限定应用就是CDMA无线电通信系统。

在某些情况下，省略公认已知的方法、接口、设备和信令技术的详细描述，使得这些非必要的细节不会混淆本发明的描述。此外，在某些图中示出了各个功能块。本领域的技术人员将理解到，可以利用单独硬件电路、利用软件功能以及适当编程的数字微处理器或通用计算机、利用特定用途集成电路(ASIC)以及/或者利用一个或多个数字信号处理器(DSP)来实施这些功能。

图1中给出移动无线电蜂窝通信系统10的实例，并且可以是例如CDMA或宽带CDMA的通信系统。无线电网络控制器(RNC)12和14控制各种无线电网络功能，其中包括例如无线电接入承载建立、分集切换等。更加具体而言，每个RNC经过适当的基站指导移动台的呼叫。无线电网络控制器12被耦合连接到多个基站16、18和20。无线电网络控制器14被耦合连接到基站22、24和26。每个基站为被称作小区的地理区域提供服务，并且小区可以被分割为多个扇区。所示基站26具有5个天线扇区S1～S5。每个扇区也具有相应的小区区域，使得在这种情况下，基站可以为5个小区提供服务。基站经过由专用电话线、光纤链路、微波链路等已建立起来的数字链路，被耦合连接到其相应的无线电网络控制器。两个无线电网络控制器12和14经过类似于移动交换中心(未示出)和/或分组无线电业务节点(未示出)的一个或多个核心网节点，被连接到例如公共交换电话网络(PSTN)、互联网等的外部网络中。

在图1中，给出两个在分集切换条件下与多个基站进行通信的移动台28和30。移动台28与基站16、18和20进行通信，以及移动台30与基站20和22进行通信。无线电网络控制器12和14之间的控制链路允许经过基站20和22，与移动台30进行分集通信。在移动台和基站之间建立的每个无线电通信信道中都包括上行链路部分与下行链路部分。由于CDMA通信中，多个通信利用相同的无线电频率，因此需要使用扩频码字以及其它公认的CDMA技术去区分各个移动台和基站的通信。在该示范实施例中，术语“信道”指CDMA信道，即对于任意移动台来说，以RF频率和特定码字序列定义这种信道。

图2是说明示范功率控制以及接纳和拥塞控制信令的框图。出于说明(但是不限制)的目的，在上行链路(从移动台到基站)发射功率控制状况的环境中来描述本发明如下的示范实施例。然而可以理解到，本发明还可以实施在下行链路(从基站到移动台)功率控制环境中。移动台向基站发送功率命令，在由RNC典型设定的目标值的基础上，指示基站提高或降低其到移动台的发射功率。

在上行链路功率控制中，通常存在“内环”和“外环”控制。在内环控制中，基站执行从移动台接收的信号的信号质量的测量，例如C/I，并且将其与由RNC在外环控制中提供的目标信号质量值相比较。基站比较两个数值，并且在比较的基础上，向移动台发送提高或降低发射功率控制命令。一般需要经常(例如每时隙)执行内环功率控制，命令移动台以较小的增量(例如0.5dB或1.0dB)去提高或降低其发射功率。在外环控制中，RNC执行测量，以确定无线电链路质量，例如误码率(BER)等，并且将其与预先确定的目标值进行比较。在该评估的基础上，外环功率控制可以向内环功率控制发送C/I目标的校正。为了确定空中接口的负荷，基站测量小区内的上行链路干扰或功率电平，并且周期地向RNC提供该信息，RNC进而又执行接纳和拥塞控制操作。

图2中，在无线电网络控制器(RNC)、两个基站BS1和BS2，以及三个活动移动台MS1、MS2以及MS3之间存在示范信令链路。图中并没有给出业务链路。在与MS1的直接通信以及与MS2的分集通信中都要包括基站BS1。由于MS1到BS1之间路径损耗的变化(例如由于移动或衰落引起)，基站BS1发送发射功率控制命令(TPCC)，请求MS1以小增量步长(例如0.5dB或1.0dB)提高(+1)其发射功率。

MS2处于与基站BS1和BS2的分集切换过程中。当从MS2到BS1的路径损耗减小(例如由于MS2的移动)，并且MS2的发射功率超过BS1满意接收所需要的功率时，BS1就会向MS2发送减小(-1)功率命令。另一方面，如果由于同样的移动导致从移动台MS2到基站BS2的路径损耗增加，则BS2会向移动台MS2发送提高(+1)发射功率控制命令。在分集切换情况中，建议只有在分集基站中的每个基站都请求移动台提高功率时，移动台才会提高其发射功率。否则，移动台降低其发射功率。在所说明的分集情况中，由于移动台MS2分别从BS1和BS2中接收到降低和提高功率命令，所以MS2会降低其发射功率。类似地，如果BS2正在以超过满意功率电平从MS3接收信号，则向MS3发出降低(-1)功率命令。基站向RNC提供上行链路功率和/或干扰测量，该RNC执行功率控制操作以及接纳/拥塞控制操作。

在图3中以流程图方式说明的本发明的第一通用示范实施例中，利用独立于例如上行链路干扰或功率等的特定无线电参数测量的度量来管理小区拥塞。如上所述，这种测量是不准确的，并且会引入可以导致小区容量非必要损耗的不确定性。在图3的小区拥塞控制例程(S1)中，不必测量无线电参数就能确定小区的负荷状况。做出该确定的优选方式包括在特定时间间隔内，观测小区中发出的发射功率控制命令(步骤S2)。在所确定负荷状况的基础上，管理该小区内的业务状况，例如允许或拒绝新呼叫/业务等等(步骤S3)。在正常的业务状况中，提高功率(power-up)命令的数量应该平均地等于降低功率(power-down)命令的数量。因此，可以由提高功率命令的数量的增加来表示潜在的“聚会”效应状况。如果提高功率命令的数量达到特定值，则可以采用负荷降低或其它适当的行动。

图4中的小区拥塞控制例程(S10)是有关如何可以观测并且使用发射功率控制命令的非限制特定实例。检测到从无线电网络到小区中的移动台的第一数量的发射功率提高命令(步骤S11)。检测到从无线电网络到小区中的移动台的第二数量的发射功率降低命令(步骤S12)。然后确定与第一和第二数量相关的第三数量(步骤S13)。例如，第三数量可以是功率提高命令相对于功率提高和功率降低命令总数的百分比。或者，第三数量可以是功率提高与功率降低命令之间的差值。可以做出第三数值是否超过门限值的判决(步骤S14)。如果超过门限值，则以某种方式通知小区存在非理想状况(步骤S15)。例如，可以存在过载状况、拥塞状况、快速增长的功率状况、干扰限制等的指示。如果批准，则由无线电网络采取肯定的行动，通过阻塞接纳尝试、降低发送功率电平，或者通过采取能够导致第三数量降低的其它形式去减少拥塞。

现在参考图5提供被用于实施本发明的基站和无线电网络控制器的某些其它细节。每个无线电网络控制器(RNC)中包括用于接口与各个基站的通信的网络接口52。在RNC内，网络接口52被连接到控制器50以及分集切换单元(DHO)54。分集切换单元54执行用于建立、维护和切断分集连接所要求的功能，例如分集合并、分集分割、功率控制以及其它链路相关的无线电资源控制算法。接纳/拥塞控制器56从与最近发出TPC命令相关的每个基站中接收信息，以及可能的例如(被用于本发明的其它示范实施例的)上行链路接收功率或干扰电平等的其它信息。接纳/拥塞控制器56还响应分配新无线电资源的请求，并且如果检测到过载或拥塞状况，则在需要管理小区内的业务状况情况下采取行动。RNC中可以包括理解本发明不必需的其它控制/功能单元。

每个基站(BS)中包括用于与RNC接口的相应网络接口60。此外，基站包括连接到一个或多个典型的信道处理器64-68的控制器62，该处理器特别是执行扩频和解扩操作等功能。在该实例中，给出多个信道处理器64、66和68，它们都被耦合连接到发射功率控制器72。控制器62控制基站的整体操作以及无线电连接的建立、维护以及释放。典型的信道处理器64-68被单独地分配给与移动台的特定通信。至少一个信道处理器被用于通用控制信道，基站通过该信道发送例如导频、同步或其它广播信令等的通用信令。基站小区内或附近的移动台监视通用信道。发射功率控制器72在其自身测量以及在从RNC和/或移动台接收到的消息的基础上，执行功率控制操作。一个或多个信号干扰比(SIR)检测器74(出于说明的目的只给出一个)可以被用于检测从移动台接收到的信号的SIR。还可以采用例如CIR、RSSI等的其它信号质量检测器，例如上行链路功率检测器76。检测器76可以是用于测量在基站中总的上行链路被接收信号强度或干扰电平的二级管。

图6中说明了移动台的其它细节。移动台中包括连接到RAKE接收机82、发射功率控制器88、发射机90、SIR(或其它信号质量)检测器100以及下行链路功率控制检测器等的控制器80。RAKE接收机82中包括连接到分集合并器86的多个接收机84和85(还可能存在其它的接收机)。在移动接收机82中可以采用一个或多个信号强度检测器(未示出)或类似检测器，去检测接收信号的信号强度或其它参数。来自基站的传输被在接收机84和85接收，在分集合并器86中合并，然后作为一个信号进行处理。发射功率控制器98确定接收到的分集合并信号的发射功率电平(例如作为信号干扰比(SIR))。

发射功率控制(TPC)命令中可以包括一个或多个比特，用于指示期望提高发射功率、期望降低发射功率，或在某些情况下，发射功率没有变化。当然，可能分配任意数量的比特。为了补偿快速变化的传输状况，可以非常频繁地发送功率控制命令，例如每0.625毫秒时隙发送一次。

图7中给出可以在无线电基站内利用硬件或软件来实施的TPC命令计数器，但是如果期望的话，它也可以实施在RNC中。TPC命令计数器被以能够容纳TPC命令被发出的频率的频率计时。例如，如果每0.625毫秒时隙发出TPC比特，并且假设每个小区内有50个移动用户，则计数器每秒必须要处理80k比特的数据。如果计数器具有8比特的并行输出，则需要以11.2kbps的速率对输出进行处理，而在当前信号处理电路中非常容易做到这一点。

返回图7，发射功率控制命令计数器200检测来自特定小区中每个移动用户(例如移动用户1、2、3......N)的发射功率提高和降低命令。提高功率命令会使计数器200递增，而降低功率命令会使计数器200递减。还可以有选择地使用平均器202，以计算计数器200生成数值的平均值。在这种情况下，计数器的输出就是提高和降低功率命令次数之间的差值。平均器202可以有效地“平滑”任意突然、暂时的变化，并且由此可以避免会使网络采用某些过早或非必需行为的虚假告警状况。门限检测器204检测来自计数器200或可选地来自平均器202的输出，并且将其与门限值T比较。如果已经超过门限T，则可以生成指示如下状况的信号，即要求无线电网络的注意和/或做出响应性的行动。可以根据经过计算的设计来设置门限T，或者在经验数据的基础上来确定门限。这种行动中可以包括降低某些移动台发射机的发射功率电平，减少业务，拒绝新的业务请求，或其它行动。

图8中给出利用TPC命令计数器的另一个示范实施例。如图7所示，TPC命令计数器210检测特定小区内每个移动用户(例如移动用户1、2、3......N)的发射功率的提高和降低命令。提高功率命令会使计数器200递增，而降低功率命令会使计数器200递减。滑动平均器216可以被用于通过利用滑动窗技术去平均计数器210产生的值。在这种情况下，计数器的输出就是提高和降低功率命令次数之间的差值。平均值可以从特定时间窗口内接收到的数值中得到。随着窗口在时间上“移动”，旧的数据被丢弃，并且观测新的数据。滑动平均器216可以有效地“平滑”任意突然、暂时的变化，以避免虚假告警状况，但是仍然可以对最近的计数器输出做出合理快速的响应，给出计数器输出中的持续增加。门限检测器218检测滑动平均器216的输出。如果通过比较而检测到已经超过门限T，则向检测器222提供信号，该检测器简单地执行像“与”操作那样的逻辑操作。

变化速率检测器214被耦合到安置在TPC命令计数器210和滑动平均器216之间的延迟元件212的输入和输出。延迟的取值可以例如在一帧的数量级上，例如10毫秒。变化速率检测器214检测当计数器输出快速变化时，指示可能要求来自网络的立即响应的非稳定状况。在这类非稳定状况中，变化速率检测器214改变门限T的取值，例如针对快速增加的计数器输出去降低T的值。

图9中说明了本发明的另一示范实施例，其中对发射功率控制命令进行“加权”，以反应这些命令可能影响小区负荷/拥塞状况的不同程度。例如，与较低比特率连接相比，发射功率提高(和降低)对较高比特率连接的影响将会更大。与在多个较低比特率连接中提高发射功率相比，仅仅在几个高比特率连接中提高发射功率就可以更快地导致拥塞的出现。因此对这些TPC命令加权，可以为基于TPCC确定小区内负荷状况的方法提供额外的准确性。

在相应的加权框300中，为N个活动移动连接当中的每个移动连接分配权值。在该实例中，由基站拥塞控制器62去分配权值。权值的范围可以利用从接近于0一直到1，其中为较高比特率连接分配较大的权值，而为较低比特率连接分配较小的权值。除了比特率之外的其它准则可以由拥塞控制器用来确定应该为特定发射功率控制命令分配什么样的权值。权值可以与其相应的、或正或负的发射功率控制命令相乘。经过加权的命令被有选择地添加到加权TPC命令处理器302中，以生成发射功率控制命令“提高”值与发射功率控制命令“降低”值。在某些应用中得知“提高”和“降低”值，以及甚至多少个移动连接构成这种“提高”和“降低”值都是有用的。在该实例中，“提高”和“降低”加权TPC以代数方式被添加到加法器302中，以生成总加权TPC值，然后以图8所示相同的方式进行处理。或者，拥塞控制器62可以通过“提高”值除以“提高”和“降低”加权TPC和的绝对值，去计算百分比提高。

还可以存在如下状况，其中为避免虚假告警，额外的信息是有用的或者被需要。例如，在某些发射功率控制算法中，如果处于分集切换状态的移动无线电设备从分集基站之一接收到降低功率命令，则即使另一分集基站要请求功率提高，该移动台也总是降低其发射功率。因此在这种情况下，将会存在被移动台忽略的、由基站发出的发射功率命令。然而，即使提高功率命令没有被遵循，但是该提高功率命令也已经被计算在TPC命令计数器之内，被当作提高命令。这种已经被忽略的功率提高命令的计数可以导致虚假告警。

为了避免这种虚假告警问题，还要使用诸如在上行链路功率或干扰中检测到的变化速率等的额外参数。在每个小区内，除了监视发送给移动台的功率控制命令之外，每个基站还要利用功率探测器(例如二级管)，测量每个小区接收到的上行链路功率或干扰电平。回头参考图8，可选的变化速率检测器219检测所测量到的上行链路功率或干扰值变化的速率有多快。门限检测器220检测在基站测量到的对于所述小区的上行链路功率或干扰电平是否超过门限值。当在逻辑检测器222中检测到门限检测器218和220的输出超过门限时，则指示要求可能的无线电网络响应的状况。因此，每个基站可以为RNC提供每个小区的如下信息：总上行链路接收功率或干扰测量、该时间间隔内每小区的活动移动用户的数量、提高发射功率命令的数量、以及/或者该时间间隔内降低发射功率命令的数量。

还可以存在其它状况，其中在接纳和拥塞控制环境中，小区频带或小区“归属”蜂窝系统之外的额外信息都有用于防止出现潜在的虚假告警。考虑图10所示的实例。两个不同的蜂窝系统可以在覆盖区域上是相邻的或相互覆盖的，并且典型地为其分配不同的频带。蜂窝系统1可以由基站BS1来表示，并且可以采用第一个5MHz频带内的频率。蜂窝系统2由基站BS2A和BS2B表示，并且可以采用相邻的5MHz频带内的频率。被标识为UE2的无线电移动设备向第二蜂窝系统中的BS2A和BS2B内一个或两个(软切换)基站发送所需信号。

由于移动无线电设备UE2距离其两个“归属”基站的距离都相对较远，因此它将以较大功率电平进行发射。即使UE2在不同频带中进行发射，但是它非常靠近BS1，这也就意味着UE2的大功率传输会“泄漏”到BS1的上行链路频带中，造成噪声增加。这种BS1小区内增加的噪声会导致基站BS1向其小区内通信的各个移动台(未示出)发出一系列功率提高命令。然后，在通过简单地对小区内发射功率控制命令的次数进行计数去确定小区负荷，使得能够在小区内执行适当的接纳和拥塞控制过程中并没有考虑这种状况在内。

在防止非必需的接纳和拥塞控制中，额外信息是有价值的。在该情况下，发射功率控制命令数量的增加至少是部分地由于移动无线电设备UE2的大发射功率而造成的“虚假告警”所导致的。当然，发射功率命令的增加也可能是由进入当前小区、请求新的信道或需要切换支持的额外移动无线电设备所引起的。因此，有利的是考虑一个或多个因素，这些因素指示当前小区负荷状况是否以某种方式归因于其它蜂窝移动无线电通信系统的传输或临近频带内的传输。如果增加的负荷状况要大大归因于其它蜂窝系统或相邻频带内的传输，则几乎不需要或者根本不需要拥塞/接纳控制。无论如何，在为小区做出拥塞/接纳判决过程中，这类虚假告警信息可能会是非常有用的。

图11中以流程图形式所示的小区拥塞控制例程(步骤S20)，概要说明在小区拥塞/接纳控制判决过程中考虑类似图10所示的外部传输的通用示范过程。首先，确定利用第一频带的第一蜂窝系统中的小区负荷状况。可以通过如下方式做出判决，即1)通过测量无线电参数，或者最好2)通过观测小区中发出的发射功率控制命令值，而不必去测量无线电参数(步骤S21)。尽管可以通过载测量来确定负荷状况，但是进行如上所述的测量将存在特定的缺点。

不同的蜂窝系统将典型地使用不同的频带。在步骤S22，测量与另一频带或第二蜂窝系统相关的一个或多个参数，它们将会影响当前小区内的负荷状况(步骤S22)。在所确定的负荷状况和从步骤S22中测量到的参数，例如小区内发射机的控制发射功率电平的基础上，来管理当前小区内的业务状况(步骤S23)。因此，影响当前小区负荷状况的无线电参数可以与在第二频带内操作的第二蜂窝移动无线电通信系统相关。在无线电参数涉及到第二频带内的传输的情况下，第一和第二频带可以是相邻或不相邻的。在一个示范实现中，无线电业务参数可以是接收到的功率或干扰电平。如果测量到的接收功率或干扰电平超过门限，则确定第一蜂窝系统内的当前小区中的至少一些负荷状况要归因于与蜂窝系统相关的传输。这样的结果就是，当负荷状况至少在第一程度上归因于第二蜂窝系统/频带的传输时，按照第一种方式来管理小区内的业务状况，否则，当负荷状况不是归因于第二蜂窝系统/频带传输时，采取第二类行动或者根本不采取行动。

现在参考图12描述根据本发明的这一方面的考虑额外外部因素的一个示范实施例。在该实例内，通过如上在图8中所示的在计数器210中对发射功率命令进行计数以及通过如上所述的各种硬件元件212-218的处理，确定在使用第一频带的当前小区中监视到的负荷状况。检测器222的额外输入就是门限检测器400所检测到的、超过门限的相邻信道、上行链路功率。

检测器222可以是相对简单的逻辑门电路，其中当输出由门限检测器400生成时，生成“没有网络响应”等。或者，可以使用更加复杂的检测器，它遵循一个算法，以便就当前小区内出现的相邻信道上行链路功率而言，确定一个响应是否适当，并且如果是，何种类型以及到什么程度的响应是适当的。可以针对变化速率检测器219得到的变化速率，额外和有选择地监视当前小区内检测到的上行链路功率，如上参考图8的描述，由门限检测器220监视变化速率检测器219的输出。检测到的相邻信道上行链路功率和门限检测器400还可以被当作检测器222的额外输入，该检测器使用如上参考图9给出的加权TPC命令示范实施例。

参考图13描述的另一个示范实施例中考虑(1)来自另一蜂窝系统的相邻频带中检测到的相邻信道上行链路功率；以及(2)当前小区内检测到的上行链路功率。如上参考图8所示，最好利用经过计数得到的发射功率控制命令去确定当前小区内的负荷。或者，可以利用其它技术来确定负荷或只是以某种方式测量负荷。此外，当前小区内测量到的上行链路功率被输入到快衰落滤波器402，并且在快衰落滤波器404内测量并且滤波从不同频率中测量到的相邻信道上行链路。尽管背景描述中的测量存在局限性，但是由于“虚假告警”环境中的功率电平相对容易较高，并且足够被低成本的探测器测量到，因此在这种环境中，测量准确性并不是同样多的问题。

滤波器402和404能够减小非相关快衰落的影响。在相关器406内对滤波器输出进行相关。在门限检测器408内比较被相关的输出与门限值。如果被相关的测量到的上行链路功率超过门限，则把输出提供给检测器222。检测器222或响应检测器222输出的网络可以确定发射功率控制命令最近的功率提高序列(或检测到的小区负荷的其它增长)至少是部分地由“虚假告警”类型因素所引起的。然后，网络的接纳或拥塞管理中可以考虑这些因素。如图12中的示范实施例所示，图13中说明的示范实施例还可以被利用如图9所示的加权TPC命令负荷检测来实现。

尽管已经针对特定示范实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员应该可以认识到，本发明不仅局限于在此描述以及说明的这些特定实施例。除在此所给出以及所描述的之外，还可以使用不同的格式、实施例、调整，以及多种修改、变化和等效方案来实施本发明。例如，尽管以上描述的优选示范实施例是在上行链路功率控制环境中描述的，但是本发明还可以被应用于下行链路功率控制环境中。此外，接纳、拥塞、业务和功率控制过程也可以被实施在RNC内，基站内，或者实施在两者之内。因此，本发明只受到所附权利要求的覆盖范围的限制。

Claims (34)

1.一种在支持通过无线电网络(12-26)与移动终端(30)之间的无线电接口进行通信的蜂窝移动无线电通信系统(10)中的方法，该方法的特征在于：

不必测量无线电参数，而以相对于一个时间间隔内小区中发出的发射功率命令的总数量、在所述时间间隔内小区中发出的提高发射功率控制命令的数量为基础来确定小区的负荷状况；以及

在所确定的负荷情况的基础上管理小区的业务状况。

2.权利要求1的方法，其中业务状况涉及到小区内的负荷状况。

3.权利要求1的方法，其中业务状况涉及到小区的容量。

4.权利要求1的方法，其中业务状况是小区内的干扰电平，该方法中还包含：

利用所确定的负荷状况值，去控制干扰电平。

5.权利要求1的方法，其中业务状况是发射功率电平，该方法中还包含：

利用所确定的负荷状况值，控制小区内基站或信道的发射功率。

6.权利要求1的方法，其中业务状况是发射功率，该方法中还包含：

利用所确定的负荷状况，控制移动台的发射功率。

7.权利要求1的方法，其中负荷状况涉及功率电平。

8.权利要求7的方法，其中功率电平是在小区内的基站中检测到的总功率电平。

9.权利要求1的方法，其中还包含：

如果相对于发射功率命令的总数量的提高发射功率命令的数量超过门限，则采取行动去降低小区内的业务量。

10.权利要求9的方法，其中行动是降低小区内的信号电平。

11.权利要求1的方法，其中不必测量无线电参数而确定小区的负荷状况中包括监视相对于一段时间内小区中发出的第二数量的降低发射功率命令，在相同时间间隔内小区中发出的第一数量的提高发射功率命令。

12.权利要求11的方法，其中还包含：

如果提高发射功率命令的数量与降低发射功率命令的数量之间的差值超过门限，则采取行动去减少小区内提高发射功率命令的数量。

13.权利要求12的方法，其中行动就是降低小区内的信号电平。

14.权利要求1的方法，其中还包含：

测量与负荷状况相关的值；以及

利用测量的值以及所确定的负荷状况值，去管理移动无线电通信系统中的业务状况。

15.权利要求14的方法，其中测量的值就是小区中接收的功率或干扰电平。

16.权利要求1的方法，其中还包含：

在预确定因素的基础上，对每个发出的发射功率控制命令进行加权；以及

在加权的命令的基础上，确定负荷状况。

17.权利要求16的方法，其中预确定因素是与发出的发射功率控制命令相关的比特率。

18.权利要求16的方法，其中预确定因素是与发出的发射功率控制命令相关的连接的活动因素。

19.权利要求1的方法，其中还包含：

确定在一个时间间隔内，从无线电网络发送到小区中的移动终端的第一数量的发射功率提高命令；

确定在该时间间隔内，从无线电网络发送到该小区中的移动终端的第二数量的发射功率命令；

确定在该时间间隔内，与第一和第二数量相关的第三数量；

比较第三数量与第一门限；以及

如果第三数量超过第一门限，则指示小区内的非期望状况。

20.一种在支持通过无线电网络(12-26)与移动终端(30)之间的无线电接口进行通信的蜂窝移动无线电通信系统(10)中的设备，该设备的特征在于：

一个电子电路(200-304)，该电子电路被配置为以相对于一个时间间隔内小区中发出的发射功率命令的总数量、在所述时间间隔内小区中发出的提高发射功率控制命令的数量为基础，不必测量无线电参数而确定小区的负荷状况；以及

被配置在所确定的负荷情况的基础上管理小区的业务状况的控制器(56、62)。

21.权利要求20的设备，其中电子电路中包括计数器(200、210)。

22.权利要求21的设备，其中计数器被配置随每个提高发射功率命令而递增，并且随每个降低发射功率命令而递减。

23.权利要求22的设备，其中还包含：

用于平均计数器输出的装置(202、216)。

24.权利要求22的设备，其中还包含：

用于确定计数器输出的导数的装置(214)。

25.权利要求23的设备，其中还包含：

用于测量小区内的功率电平的装置；

其中控制器被配置在所确定小区内的负荷状况和所测量的功率电平的基础上，去管理该小区中的业务状况。

26.权利要求20的设备，其中还包含：

用于在预定因素的基础上，对发出的发射功率控制命令进行加权的装置(300、302)，

其中电子电路被配置在加权命令的基础上，去确定负荷状况。

27.权利要求26的设备，其中预定因素是与发出的发射功率控制命令相关的比特率。

28.权利要求20的设备，其中还包含：

计数器(200、210)，用于对在一个时间间隔内，从无线电网络发送到小区中的移动终端的第一数量的发射功率提高命令，以及对在该时间间隔内，从无线电网络发送到小区中的移动终端的第二数量的发射功率命令进行计数；

第一比较器(204)，用于将该时间间隔内的与第一和第二数量相关的第三数量与第一门限进行比较；以及

其中，如果第三数量超过第一门限，所述控制器(56、62)还检测小区内的非期望状况。

29.权利要求28的设备，其中第二数量是该时间间隔内发射功率命令的总数量，以及第三数量是第一数量与第二数量的百分比。

30.权利要求28的设备，其中第二数量是该时间间隔内降低发射功率命令的数量，以及第三数量是第一数量与第二数量之间的差值，并且其中计数器随每个提高发射功率命令递增以及随每个降低发射功率命令递减。

31.权利要求28的设备，其中通过对发射功率提高命令进行计数来确定第一数量，以及对发射功率降低命令进行计数来确定第二数量。

32.权利要求28的设备，其中还包含：

用于确定预定时间间隔内的第三数量的平均值的平均器(202、216)，

其中第一比较器比较第三数量与第一门限。

33.权利要求28的设备，其中还包含：

用于确定第三数量的变化速率的变化速率检测器(214)；

用于确定第三数量的变化速率是否超过第二门限的第二比较器(220)，

其中如果第三数量的变化速率超过第二门限，则控制器降低第一门限。

34.权利要求28的设备，其中还包含：

被用于测量小区内的信号电平的探测器，以及

用于比较小区内测量到的信号电平与信号电平门限的第二比较器(220)，

其中如果小区内测量到的信号电平超过信号电平门限，并且如果第三数量超过第一门限，则控制器检测到小区内的非理想状况。

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