CN1285701A - 通信性能和阻塞概率的计算方法和装置以及记录介质 - Google Patents

Abstract

一种计算基站上的业务量分布并且精确简单地计算出移动通信系统中基站上的性能以及通信系统中阻塞概率的方法。子部分数据保持单元保持发送功率Pi和业务强度Ai的数据。传播相关数据保持单元用于计算接收功率的数据。一个接收功率计算单元从子部分数据保持单元和传播相关数据保持单元读出必要的数据并且计算接收功率。业务量计算单元计算出基站上业务量的均值Sm和方差Sv。性能计算单元计算出诸如阻塞概率的性能数据并且输出这些结果。

Description

通信性能和阻塞概率的计算方法和装置以及记录介质

本发明涉及移动通信系统中的通信性能计算方法和通信性能计算装置，并且涉及通信系统中的阻塞概率计算方法和阻塞概率计算装置，以及记录介质。

更具体地，本发明涉及计算诸如基站中的阻塞概率(抛弃对系统的新呼叫的概率)或因业务量(traffic)集中造成的通信性能下降概率的性能的方法和装置，并且涉及与此相关的记录介质。本发明还涉及计算移动通信系统中阻塞概率的方法和装置，以及与此相关的记录介质。

在类似目前普遍使用的移动电话系统的移动通信系统中，整个服务地区一般被分割成相当小的，被称作小区的区域以便提供服务。如图1所示这样的一个系统包括多个覆盖被分割的小区106的基站102，和通过建立与基站的无线信道与基站102进行通信的移动站104。

以某种发送功率从基站102或移动站104发送的无线电波经过某些衰减穿过空间并且到达一个接收点。无线电波经历的衰减通常随着发送站和接收站之间的距离而增加。除此之外，由于无线电波经过高大建筑物，山峰或丘陵的阻挡，反射和衍射，传播损耗因周围地理条件和目标环境而互不相同。另一方面，接收方需要接收功率高过某种电平以便以期望的质量等级接收并解调信号。相应地，在移动通信系统中进行区域设计以便使用有限的发送功率有效覆盖服务区域是非常重要的。

这了实现这种设计，一种通过使用计算机并且根据基站和移动站的规范和地理数据模拟无线电波传播，对服务区域内的无线电波传播条件进行估测的方法被经常使用。在Fujii，Asakura和Yamazaki的“移动通信中的小区设计系统”，NTT DoCoMo技术杂志Vol.1，No.4，pp.28-34，1995-01，或Ohmatuzawa和Yamashita的“建站设计的总支持系统”，NTT DoCoMo技术杂志Vol.4，No.1，pp.28-31，1996-04中描述了这样的方法。这些方法把小区分成更小的子部分，存储高度数据，地理数据和单个子部分的通信业务量数据，并且计算出各个接收点上的信噪比(SIR)或各个基站的业务量。这些方法使用诸如频分多址(FDMA)或时分多址(TDMA)的多址模式。

另一方面，对于码分多址(CDMA)，不仅是改变FDMA和TDMA性能的传播条件，而且通信业务量及其瞬时改变均对性能有很大的影响。日本专利申请公开号8-191481(1996)，“呼叫准入控制方法和装置”公开了一种根据基站上的干扰估测决定允许一个新呼叫的方法，其中强调干扰是决定CDMA系统中上行链路性能的重要因素。

并且，国际出版物第WO98/30057号“CDMA移动通信系统中的呼叫准入控制方法和移动站”公开了一种使移动站通过从基站向移动站发送关于上行链路干扰和下行链路发送功率的信息进行呼叫准入决策的方法，其中强调基站的总发送功率是决定下行链路性能的一个重要因素。这样一种通过考虑通信业务量及其时间变化来进行区域设计的方法对于CDMA系统而言是新型的。

前面的常规方法具有一个很大的问题，即不适用于由于相邻基站进行的通信导致的干扰没有计入业务量而没有发生改变的CDMA系统。

另外，尽管在远端重用相同无线信道发出的干扰功率大大降低了FDMA或TDMA系统中的性能，但由于未被计入业务量，所以产生了防碍精确性能计算的问题。

并且，由于常规方法不能考虑到作为CDMA系统中一个重要指标的总下行链路发送功率，所以具有不适用于没有改变的CDMA系统的严重问题。

并且，尽管总发送功率对具有放大通常使用多信道发送的信号的结构的FDMA或TDMA系统的性能有很大的影响，但没有一种适用于这种结构的计算方法，从而带来无法计算其性能的问题。

在一个许多用户共享有限数量的通信信道的通信系统中，有时无法为用户分配通信信道。

在诸如固定电话系统或移动电话系统的普通通信系统中，许多用户共享通信资源。例如，考虑一个由10个雇员共享的办公室电话系统。10个雇员同时进行电话交谈的概率是非常小的，近似于0。这样，办公室中需要的电路数量可以小于10，并且雇员共享有限数量的信道，在必要时使用这些信道，在交谈结束后释放这些信道以便其它雇员可以使用。但有时会出现因所有信道忙以致没有可用信道的情况。在这种情况下，许多目前的通信系统均抛弃新呼叫，从而导致呼叫损耗。从经济角度考虑信道数量最好是尽可能地少。但非常少量的信道会增加呼叫损耗并且限制雇员，或者防碍工作的顺利进行。为了满足这种矛盾的需求，Erlang B公式(参见Leonard Kleinrock，“排队系统卷I：理论”，John Wiley&Sons，pp.105-106，1975)被用来在设计信道数量时实现足够小的，大约1％至3％的阻塞概率。

这种关于办公室电话系统的考虑也适用于固定电话系统和移动通信系统。具体地，在移动通信系统中，使用无线传输建立基站和移动站之间的通信，并且通信使用的资源是无线信道。由于移动通信系统可用的频段通常受到限制，所以与使用有线电路进行信息传输的固定电话网络相比，资源共享成为非常重要的因素。移动通信通常使用的无线信道访问模式包含频分多址(FDMA)，时分多址(TDMA)或码分多址(CDMA)。

在FDMA或TDMA系统中，由于事先为基站分配可用的无线频率，所以可以象在常规系统中那样使用Erlang B公式设计分配给站点的无线信道数量。但在CDMA系统中，由于基站共享相同的无线频段，所以常规方法并不适用。

国际出版物第WO98/30057号“CDMA移动通信系统中的呼叫准入控制方法和移动站”公开了一种根据基站观察到的上行链路干扰功率和基站的发送功率进行呼叫准入决策的方法。但其中只描述了判定是否可以接受呼叫的方法，并不能根据系统的业务量得到阻塞概率。

另一方面，有一个用公式表达CDMA系统中实际业务量和阻塞概率之间的关系的例子。例如，A.M.Viterbi和A.J.Viterbi的一篇文章，“功率控制CDMA系统的Erlang容量”，IEEE J.Select.Areas.Commun.，Vol.11，pp.892-900，1993年8月公开了一个根据实际业务量计算基站观察到的干扰功率的均值和方差，并且在假定干扰功率是正态分布的前提下简单计算阻塞概率的方法。该文章根据以下公式计算阻塞概率P_blocking。 $P_{\mathrm{blocking}}\≈Q\left[\frac{A-E(Z\text{'})}{\sqrt{\mathrm{Var}(Z\text{'})}}\right]\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\left(1\right)$

其中E(Z’)是规则化干扰的均值，Var(Z’)是规则化干扰的方差，均被表示成实际业务量的函数。在另一方面，A是规则化干扰的一个阀值，而通过以下等式定义Q(x)。 $Q\left(X\right)=\underset{x}{\overset{\∞}{\∫}}\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}}{e}^{-t^2/2}\mathrm{dt}\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\left(2\right)$

表达式(1)用于计算规则化干扰超过阀值A的概率，其中假定干扰具有正态分布。

但实际上，当出现呼叫损耗时干扰功率会减少，并且在不考虑因呼叫损耗导致的干扰功率下降的情况下无法精确计算阻塞概率。

图14是图解使用常规技术(前面文章公开)计算阻塞概率的模块图。文章中描述的方法在不考虑因呼叫损耗导致的干扰功率下降的情况下计算阻塞概率。因而，该方法具有不能精确计算阻塞概率的严重问题。

本发明是针对上述问题而提出的。因而，本发明的一个目标是提供一种通过计算移动通信系统中基站的业务量分布从而精确并且简单地计算出基站中的性能的方法和类似方法。

本发明的另一个目标是提供一种精确并且简单地计算出移动通信系统中阻塞概率的方法和类似方法。本发明通过使用在系统内产生的一个虚拟概率来修改移动通信系统中的负载(例如基站的实际业务量(实际业务强度)，干扰功率，发送功率)。这允许模拟常规方法中没有考虑到的因呼叫损耗导致的负载下降，并且通过简单计算阻塞概率较好地模拟出实际模型，从而改进阻塞概率的精度。另外，本发明根据计算出的阻塞概率和系统内产生的虚拟概率确定虚拟概率的变化量，并且通过改变虚拟概率计算出阻塞概率。这允许平衡阻塞概率和负载下降，从而改进阻塞概率的精度。

为了实现本发明的目标，在本发明的第一方面，提供了一个移动通信系统中的通信性能计算方法，其中上述移动通信系统包含多个基站和多个与基站进行通信的移动站，其中一个分布有移动站的区域被分割成多个子部分，通信性能计算方法包括：

一个存储对应于各个子部分的基站和/或访问各个子部分的移动站的发送功率数据的发送功率数据存储步骤；

一个存储各个子部分的业务强度数据的业务强度数据存储步骤；

一个计算基站上的实际业务量均值和方差的业务量计算步骤；

一个根据均值和方差计算通信性能的通信性能计算步骤。

这里，业务量计算步骤可以包括：

一个根据在发送功率数据存储步骤存储的移动站的发送功率数据计算从移动站发送到基站的信号在基站上的接收功率的第一计算步骤；

一个根据在业务强度数据存储步骤存储的业务强度数据和接收功率计算基站上的实际业务量的均值和方差的第二计算步骤。

业务量计算步骤可以包括：

一个根据在发送功率数据存储步骤中存储的基站的发送功率数据和在业务强度数据存储步骤存储的业务强度数据计算基站上实际业务量的均值和方差的第三计算步骤。

通信性能计算步骤可以包括：

一个根据实际业务量的均值和方差计算概率分布的概率计算步骤；

一个计算实际业务量超过一个预定阀值的概率的概率判定步骤。

概率判定步骤可以包括一个把基站可接受干扰功率或其固定倍数设置成阀值的步骤。

概率判定步骤可以包括一个把基站可接受干扰功率或其固定倍数与基站中接收器的热噪声功率的总和设置成阀值的步骤。

概率判定步骤可以包括：

一个使用基站可接受干扰功率或其固定倍数和基站中接收器的热噪声功率的总和与接收器的热噪声功率的比值进行计算的阀值计算步骤；

一个把阀值计算步骤中的计算结果设置成阀值的步骤。

概率判定步骤可以包括一个把基站的最大发送功率或其固定倍数的总和设置成阀值的步骤。

在本发明的第二方面，提供了一个存储程序的计算机可读记录介质，该程序使计算机执行一个移动通信系统中的通信性能计算方法，其中上述移动通信系统包含多个基站和多个与基站进行通信的移动站，其中一个分布有移动站的区域被分割成多个子部分，通信性能计算方法包括：

一个存储对应于各个子部分的基站和/或访问各个子部分的移动站的发送功率数据的发送功率数据存储步骤；

一个存储各个子部分的业务强度数据的业务强度数据存储步骤；

一个计算基站上的实际业务量均值和方差的业务量计算步骤；

一个根据均值和方差计算通信性能的通信性能计算步骤。

在本发明的第三方面，提供了一个移动通信系统中的通信性能计算装置，其中上述移动通信系统包含多个基站和多个与基站进行通信的移动站，其中一个分布有移动站的区域被分割成多个子部分，上述通信性能计算装置包括：

存储对应于各个子部分的基站和/或访问各个子部分的移动站的发送功率数据的发送功率数据存储装置；

存储各个子部分的业务强度数据的业务强度数据存储装置；

计算基站上的实际业务量均值和方差的业务量计算装置；

根据均值和方差计算通信性能的通信性能计算装置。

这里，业务量计算装置可以包括：

根据发送功率数据存储装置存储的移动站的发送功率数据计算从移动站发送到基站的信号在基站上的接收功率的第一计算装置；

根据业务强度数据存储装置存储的业务强度数据和接收功率计算基站上的实际业务量的均值和方差的第二计算装置。

业务量计算装置可以包括：

根据发送功率数据存储装置存储的基站的发送功率数据和业务强度数据存储装置存储的业务强度数据计算基站上实际业务量的均值和方差的第三计算装置。

通信性能计算装置可以包括：

根据实际业务量的均值和方差计算概率分布的概率计算装置；

计算实际业务量超过一个预定周值的概率的概率判定装置。

概率判定装置可以包括把基站可接受干扰功率或其固定倍数设置成阀值的装置。

概率判定装置可以包括把基站可接受干扰功率或其固定倍数与基站中接收器的热噪声功率的总和设置成阀值的装置。

概率判定装置可以包括：

使用基站可接受干扰功率或其固定倍数和基站中接收器的热噪声功率的总和与接收器的热噪声功率的比值进行计算的阀值计算装置；

把阀值计算装置的计算结果设置成阀值的装置。

概率判定装置可以包括把基站的最大发送功率或其固定倍数的总和设置成阀值的装置。

在本发明的第四方面，提供了一个移动通信系统中的阻塞概率计算方法，阻塞概率计算方法包括：

一个在移动通信系统上输入负载b的负载输入步骤；

一个产生虚拟概率pd的虚拟概率产生步骤；

一个使用虚拟概率pd根据负载b计算修改的负载b’的修改负载计算步骤；和

一个根据修改的负载b’计算阻塞概率p的阻塞概率计算步骤，

其中虚拟概率产生步骤把虚拟概率pd与阻塞概率p相比较，并且根据比较结果产生一个新虚拟概率pd。

虚拟概率产生步骤可以把虚拟概率pd与阻塞概率p相比较，可以在p＞pd时使新的虚拟概率pd大于当前的虚拟概率pd，并且可以在p＜pd时使新的虚拟概率pd小于当前的虚拟概率pd。

阻塞概率计算步骤可以根据修改的负载b’计算出多个阻塞概率p1，p2，…，pN，其中N是一个自然数，阻塞概率计算步骤还可以包括一个根据多个阻塞概率p1，p2，…，pN计算出一个估测值C的估测值计算步骤，并且虚拟概率产生步骤可以把虚拟概率pd与估测值C相比较，并且可以根据比较结果产生一个新的虚拟概率pd。

估测值C可以等于1-(1-p1)×(1-p2)×…×(1-pN)，并且虚拟概率产生步骤可以把虚拟概率pd与估测值C相比较，可以在C＞pd时使新的虚拟概率pd大于当前的虚拟概率pd，并且可以在C＜pd时使新的虚拟概率pd小于当前的虚拟概率pd。

修改的负载b’可以等于(1-pd)×b。

在本发明的第五方面，提供了一个存储程序的计算机可读记录介质，该程序使计算机执行一个移动通信系统中的阻塞概率计算方法，阻塞概率计算方法包括：

一个在移动通信系统上输入负载b的负载输入步骤；

一个产生虚拟概率pd的虚拟概率产生步骤；

一个使用虚拟概率pd根据负载b计算修改的负载b’的修改负载计算步骤；和

一个根据修改的负载b’计算阻塞概率p的阻塞概率计算步骤，

其中虚拟概率产生步骤把虚拟概率pd与阻塞概率p相比较，并且根据比较结果产生一个新虚拟概率pd。

在本发明的第六方面，提供了一个移动通信系统中的阻塞概率计算装置，阻塞概率计算装置包括：

在移动通信系统上输入负载b的负载输入装置；

产生虚拟概率pd的虚拟概率产生装置；

使用虚拟概率pd根据负载b计算修改的负载b’的修改负载计算装置；和

根据修改的负载b’计算阻塞概率p的阻塞概率计算装置，

其中虚拟概率产生装置把虚拟概率pd与阻塞概率p相比较，并且根据比较结果产生一个新虚拟概率pd。

这里，虚拟概率产生装置可以把虚拟概率pd与阻塞概率p相比较，可以在p＞pd时使新的虚拟概率pd大于当前的虚拟概率pd，并且可以在p＜pd时使新的虚拟概率pd小于当前的虚拟概率pd。

阻塞概率计算装置可以根据修改的负载b’计算出多个阻塞概率p1，p2，…，pN，其中N是一个自然数，阻塞概率计算装置还可以包括一个根据多个阻塞概率p1，p2，…，pN计算出一个估测值C的估测值计算装置，并且虚拟概率产生装置可以把虚拟概率pd与估测值C相比较，并且可以根据比较结果产生一个新的虚拟概率pd。

估测值C可以等于1-(1-p1)×(1-p2)×…×(1-pN)，并且虚拟概率产生装置可以把虚拟概率pd与估测值C相比较，可以在C＞pd时使新的虚拟概率pd大于当前的虚拟概率pd，并且可以在C＜pd时使新的虚拟概率pd小于当前的虚拟概率pd。

修改的负载b’可以等于(1-pd)×b。

上述结构允许精确并且简单地计算出移动通信系统的基站上的性能。

另外，可以简单并精确地计算出通信系统中的阻塞概率。

通过下面参照附图对实施例进行的描述可以更清晰地理解本发明的上述和其它目标，作用，特性和优点。

图1是从结构上示出一个常规移动通信系统的图例；

图2是示出基于本发明的第一实施例的移动通信系统的性能计算装置的结构的模块图；

图3是图解第一实施例中一个被分割成多个子部分的区域和对应于各个子部分的存储区上的记录之间的关系的简图；

图4是图解在本发明被应用于一个上行链路信道时进行的操作的流程图；

图5是图解在本发明被应用于一个下行链路信道时进行的操作的流程图；

图6是示出一个应用本发明的上行链路信道性能计算装置的结构的模块图；

图7是示出一个应用本发明的下行链路信道性能计算装置的结构的模块图；

图8是示出基于本发明的第二实施例的阻塞概率计算装置的结构的模块图；

图9是图解第二实施例的阻塞概率计算装置的功能的模块图；

图10是图解第二实施例的阻塞概率计算装置进行的阻塞概率计算处理的流程图；

图11是图解出现多种呼叫损耗因素的一个例子的模块图；

图12是图解本发明第三实施例的阻塞概率计算装置的功能的模块图；

图13是图解第三实施例的阻塞概率计算装置进行的阻塞概率计算处理的流程图；

图14是图解常规阻塞概率计算技术的模块图。

现在参照附图详细描述基于本发明的实施例。

图2是示出基于本发明的第一实施例的性能计算装置的硬件结构的模块图。本实施例的性能计算装置200包括一个主控制器202，一个存储器204，一个输入/输出控制器206，一个输入单元208，一个显示单元210和一个输出单元212，并且装置200可以包括一个个人计算机。

图3的左边表明在本发明中各个小区被分割成多个子部分。图3的右边表明诸如固定磁盘或内存的存储器针对各个子部分当移动站访问子部分时存储基站和移动站的发送功率(Pbi和Pmi)中的至少一个，并且存储当前子部分的业务强度Ai。为了根据存储的发送功率计算出一个接收点上的接收功率，使用存储器中存储的，诸如超出基站和移动站天线平面的高度，使用的无线频率，和基站与移动站天线的方向的参数来进行计算。使用在M.Hata的“地面移动无线服务中传播损耗的经验公式”，IEEE Trans.on Vehic.Technol.，Vol.VT-29，No.3，1980年8月中公开的接收功率计算经验公式可以计算出接收功率。

图4是图解本发明被应用于上行链路信道时进行的操作的流程图。根据针对各个子部分存储的移动站发送功率，计算出各个基站上的接收功率Ri，该功率对应于从出现在第i个子部分上的移动站发送并且被基站接收的信号。一个计算实际业务量的均值和方差的步骤使用以下等式计算基站上的实际业务量的均值。

Average=C0+∑｛C1×Ri×Ai｝               (3)

其中Ai是第i个子部分的业务强度，C0是一个指定常数，C1是一个非负常数。

另一方面，通过以下等式计算基站上实际业务量的方差。

Variance=C2+∑｛C1×C1×Ri×Ri×Ai｝       (4)

其中C2是一个正常数。

由于本实施例被配置成根据针对各个子部分存储的静态数据计算除均值以外的方差，所以可以计算因业务量的瞬时变化导致的通信性能下降和阻塞概率。

更具体地，一个对基站进行计数的变化k被初始化成1(步骤S402)。接着，一个对子部分进行计数的变量i被初始化成1，并且表示均值和方差的变量Sm和Sv被初始化成0(步骤S404)。针对各个子部分计算基站的接收功率(步骤S406)。以上述方式预先确定计算方法，其中使用诸如超出基站和移动站天线平面的高度，使用的无线频率，和基站与移动站天线的方向的参数，并且使用上述接收功率经验公式。接着，利用接收功率更新均值Sm和方差Sv(步骤S408)。变量i被加1(步骤S410)，并且在i等于或小于期望的子部分数量时重复相同操作(步骤S412)。如果i超过子部分数量，则使用计算的Sm，Sv和预定的阀值开始性能计算(步骤S414)。根据性能规范可以使用各种方法进行计算。例如，当使用正态分布逼近业务量分布时，通过下面使用一个误差补偿函数Erfc(‘)的等式可以计算出性能P。 $P=\frac{1}{2}\mathrm{Erfc}\left[\frac{T-\mathrm{Sm}}{\sqrt{2\mathrm{Sv}}}\right]\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\left(5\right)$

其中T是可以取下列数值的阀值：第一个值，基站可接受的干扰功率或其固定倍数；第二个值，基站可接受的干扰功率或其固定倍数与基站接收器的热噪声功率的总和；第三个值，C(1-1/η)的值，其中η是总和I与基站接收器热噪声功率N的比值，C为指定正常数，I是基站可接受的干扰功率或其固定倍数与基站接收器的热噪声功率的总和。接着，变量k被加1以便进行下一个基站的计算(步骤S416)。如果k等于或小于期望基站的数量，则重复针对下一个基站的处理(步骤S418)。如果k超过期望基站的数量，则结束处理。尽管在本流程图中常数C0和C2被假定为0，但它们也可以是其它常数。

图5是图解本发明被应用于下行链路信道时所进行的操作的流程图。在这种情况下，通过下面的等式计算基站的实际业务量的均值。

Mean=C0+∑｛C1×Pi×Ai｝                    (6)

其中Pi是基站的发送功率。通过下面的等式计算基站上实际业务量的方差。

Variance=C2+∑｛C1×C1×Pi×Pi×Ai｝         (7)

由于本实施例被配置成根据针对各个子部分存储的静态数据计算除均值以外的方差，所以可以计算因业务量的瞬时变化导致的通信性能和阻塞概率下降。

更具体地，一个对基站进行计数的变化k被初始化成1(步骤S502)。接着，一个对子部分进行计数的变量i被初始化成1，并且表示均值和方差的变量Sm和Sv被初始化成0(步骤S504)。接着，利用针对各个子部分存储的发送功率更新均值Sm和方差Sv(步骤S506)。变量i被加1(步骤S508)，并且在i等于或小于期望的子部分数量时重复相同操作(步骤S510)。如果i超过子部分数量，则使用计算的Sm，Sv和预定的阀值开始性能计算(步骤S512)。根据性能规范可以使用各种方法进行计算。例如，当使用正态分布逼近业务量分布时，通过下面使用一个误差补偿函数Erfc(‘)的等式可以计算出性能P。 $P=\frac{1}{2}\mathrm{Erfc}\left[\frac{T-\mathrm{Sm}}{\sqrt{2\mathrm{Sv}}}\right]\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\left(8\right)$

其中T是可以取基站总最大发送功率或其固定倍数的阀值。接着，变量k被加1以便进行下一个基站的计算(步骤S514)。如果k等于或小于期望基站的数量，则重复针对下一个基站的处理(步骤S516)。如果k超过期望基站的数量，则结束处理。尽管在本流程图中常数C0和C2被假定为0，但它们也可以是其它常数。

图6是示出使用本发明的上行链路信道的性能计算装置600的硬件结构的模块图。在这个图例中，一个子部分数据保持单元602保持关于各个子部分的发送功率Pi和业务强度Ai的数据。一个传播相关数据保持单元604保持关于超出基站和移动站天线平面的高度，无线频率，或基站与移动站天线的方向的数据，其中这些数据被用于计算接收功率。一个接收功率计算单元606从子部分数据保持单元602和传播相关数据保持单元604读出必要的数据并且计算接收功率。一个业务量计算单元608根据接收功率计算单元606计算的各个子部分的接收功率Ri和业务强度Ai计算出基站上业务量的均值Sm和方差Sv。一个性能计算单元610使用业务量计算单元608计算的均值Sm和方差Sv以及一个阀值产生器612提供的阀值T计算出诸如阻塞概率和通信性能下降概率的性能数据，并且输出这些数据。可以通过各种方法使用业务量计算单元608计算的均值Sm和方差Sv以及预定的阀值T进行性能计算。例如，当使用正态分布逼近业务量分布时，通过下面使用一个误差补偿函数Erfc(‘)的等式可以计算出性能P。 $P=\frac{1}{2}\mathrm{Erfc}\left[\frac{T-\mathrm{Sm}}{\sqrt{2\mathrm{Sv}}}\right]\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\left(9\right)$

其中T是可以取下列数值的阀值：第一个值，基站可接受的干扰功率或其固定倍数；第二个值，基站可接受的干扰功率或其固定倍数与基站接收器的热噪声功率的总和；第三个值，C(1-1/η)的值，其中η是总和I与基站接收器热噪声功率N的比值，C为指定正常数，I是基站可接受的干扰功率或其固定倍数与基站接收器的热噪声功率的总和。

图7是示出使用本发明的下行链路信道的性能计算装置700的硬件结构的模块图。在这个图例中，一个子部分数据保持单元702保持关于各个子部分的发送功率Pi和业务强度Ai的数据。一个业务量计算单元704根据传送功率Pi和业务强度Ai计算出基站上业务量的均值Sm和方差Sv。一个性能计算单元706使用业务量计算单元704计算的均值Sm和方差Sv以及一个阀值产生器708提供的阀值T计算出诸如阻塞概率和通信性能下降概率的性能数据，并且输出这些数据。可以通过各种方法使用计算的均值Sm和方差Sv以及预定的阀值T进行性能计算。例如，当使用正态分布逼近业务量分布时，通过下面使用一个误差补偿函数Erfc(‘)的等式可以计算出性能P。 $P=\frac{1}{2}\mathrm{Erfc}\left[\frac{T-\mathrm{Sm}}{\sqrt{2\mathrm{Sv}}}\right]\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\left(10\right)$

其中T是可以取基站总最大发送功率或其固定倍数的阀值。

如上所述，基于本发明的方法包括一个存储对应于各个子部分的基站和/或访问各个子部分的移动站的发送功率数据的发送功率数据存储步骤，其中移动站分布在上述各个子部分中；一个存储各个子部分的业务强度数据的业务强度数据存储步骤；一个计算基站上的实际业务量均值和方差的业务量计算步骤；一个根据均值和方差计算通信性能的通信性能计算步骤。这样便能够精确并简单地进行通信性能计算。

另外，根据本发明，业务量计算步骤包括一个根据在发送功率数据存储步骤存储的移动站的发送功率数据计算从移动站发送到基站的信号在基站上的接收功率的第一计算步骤；一个根据在业务强度数据存储步骤存储的业务强度数据和接收功率计算基站上的实际业务量的均值和方差，从而不仅算出其它子部分的基站进行的通信产生的干扰业务量，而且把其它子部分重用相同无线信道产生的干扰功率算成业务量的第二计算步骤。这样便能够精确并简单地进行通信性能计算。

并且，根据本发明，业务量计算步骤包括一个根据在发送功率数据存储步骤中存储的基站的发送功率数据和在业务强度数据存储步骤存储的业务强度数据计算基站上实际业务量的均值和方差，从而考虑到总下行链路发送功率的第三计算步骤。使用对应于此的计算方法能够非常精确并简单地计算出基站上的通信性能。

另外，根据本发明，通信性能计算步骤包括一个根据实际业务量的均值和方差计算概率分布的概率计算步骤；一个计算实际业务量超过一个预定阀值的概率的概率判定步骤。这样就能够精确并简单地进行通信性能计算。

并且，根据本发明，概率判定步骤包括一个把基站可接受干扰功率或其固定倍数设置成阀值的步骤。这样就能够非常精确地进行通信性能计算。

另外，根据本发明，概率判定步骤包括一个把基站可接受干扰功率或其固定倍数与基站中接收器的热噪声功率的总和设置成阀值的步骤。这样就能够非常精确地进行通信性能计算。

并且，根据本发明，概率判定步骤包括一个使用基站可接受干扰功率或其固定倍数和基站中接收器的热噪声功率的总和与接收器的热噪声功率的比值进行计算的阀值计算步骤；一个把阀值计算步骤中的计算结果设置成阀值的步骤。这样就能够非常精确地进行通信性能计算。

并且，根据本发明，概率判定步骤包括一个把基站的最大发送功率或其固定倍数的总和设置成阀值的步骤。这样就能够非常精确地进行通信性能计算。

图8是示出基于本发明的第二实施例的阻塞概率计算装置的硬件结构的模块图。本实施例的阻塞概率计算装置包括一个主控制器801，一个存储器802，一个输入/输出控制器803，一个输入单元804，一个显示单元805和一个输出单元806，并且阻塞概率计算装置可以包括一个个人计算机。

主控制器801包括一个CPU并且对整个系统进行复杂的控制。主控制器801与存储器802相连。存储器802可以由一个硬盘，一个活动盘，一个光盘或类似介质构成。主控制器801通过输入/输出控制器803与诸如键盘和鼠标的输入单元804，显示输入数据，计算结果和类似数据的显示单元805，和诸如打印机的用于输出计算结果的输出单元806相连。

主控制器801包括一个存储其诸如OS(操作系统)的控制程序，诸如计算阻塞概率程序的应用程序和所需的数据的内部存储器，并且使用这些程序计算阻塞概率。

图10是图解本实施例的阻塞概率计算装置的功能的模块图；并且图10是图解本实施例的阻塞概率计算装置进行的阻塞概率计算处理的流程图。

图9所示的阻塞概率计算装置包括一个虚拟概率产生器901，一个变换器902，一个乘法器903，一个阻塞概率计算单元904和一个比较器905。

首先，阻塞概率计算装置通过输入单元804接收在通信系统上具有负载b的输入(步骤S1001)。在本实施例中，该装置把实际业务强度当作通信系统上的负载来接收。

接着，虚拟概率产生器901产生虚拟概率pd(步骤S1002)。使用产生的虚拟概率pd根据实际业务强度b计算出修改的实际业务强度b，。接着，变换器902把产生的虚拟概率pd转换成(1-pd)，并且乘法器903将该值乘以实际业务强度b，从而得到修改的实际业务强度b’=(1-pd)×b。

接着，阻塞概率计算单元904根据修改的实际业务强度b’计算出阻塞概率p(步骤S1004)。在本实施例中，使用前面提到的文章中公开的方法(公式(1)和(2))计算阻塞概率p。

接着，比较器905把虚拟概率pd与阻塞概率p相比较，并且在二者之间的差值处于预定范围之内时，即认为二者相等时结束处理(步骤S1005)，在这种情况下，认为得到了足够精确的阻塞概率p。换言之，当虚拟概率pd被认为与计算的阻塞概率p相等时，修改的实际业务强度b’=(1-pd)×b被认为是等于(1-p)×b，这表明实际业务强度考虑到了呼叫损耗。相应地，可以认为根据修改的实际业务强度b’计算出的阻塞概率是精确的。因而根据需要在显示单元805上显示如此计算的阻塞概率，并且输出到输出单元806。

当虚拟概率pd和计算的阻塞概率p之间的差值超出预定范围时，处理返回到步骤S1002(步骤S1005)。在步骤S1002，根据虚拟概率pd和计算的阻塞概率p之间的比较结果产生一个新的虚拟概率pd。更具体地，如果p＞pd，使新的虚拟概率pd大于当前pd，如果p＜pd，使新的虚拟概率pd小于当前pd。

之后，重复从步骤S1002到步骤S1004的处理，直到虚拟概率pd和阻塞概率p之间的差值处于预定范围之内。

这样，在移动通信系统中实现了简单并且精确的阻塞概率计算。

尽管通过软件来完成本实施例的阻塞概率计算处理，即虚拟概率产生器901，变换器902，乘法器903，阻塞概率计算单元904和比较器905的处理，也可以通过硬件实现上述处理。另外，可以在软盘，CD-ROM或类似介质中预先存储阻塞概率计算处理程序以便在执行之前把程序加载到内存或硬盘中。

并且，尽管在本实施例中实际业务强度被当作移动通信系统上的负载来输入，也可以代之输入基站的干扰功率，发送功率或类似内容。另外，尽管前面提到的文章中公开的计算方法被用来计算阻塞概率，也可以使用其它的计算方法。

并且，本发明适用于任何诸如固定电话通信系统和使用FDMA，TDMA或CDMA的移动通信系统的系统，只要允许多个用户进行共享资源的通信，在这种情况下，本发明同样具有类似的优点。

基于本发明的阻塞概率计算装置的第三实施例当出现产生呼叫损耗的多种因素时计算各个因素的阻塞概率。阻塞概率计算装置的这个实施例的硬件结构与图8所示的相同。

图11是示出出现多种呼叫损耗因素的情况的图例。当交换机1101和1102的阻塞概率分别为p1和p2时，交换机1101和1102上A和B之间的阻塞概率为1-(1-p1)×(1-p2)。相应地，假定AB之间的实际业务强度为b，则在考虑到呼叫损耗的情况下，AB之间修改的实际业务强度b’被表示成(1-(1-(1-p1)×(1-p2)))×b=((1-p1)×(1-p2))×b。偶然情况下，AC间修改的实际业务强度(即交换机1101的实际业务强度)和BC间修改的实际业务强度(即交换机1102的实际业务强度)等于AB间修改的实际业务强度。

因而，通过产生虚拟概率pd，根据修改的实际业务强度b’=(1-pd)×b计算交换机1101和1102的阻塞概率p1和p2，把一个估测值C=1-(1-p1)×(1-p2)与虚拟概率pd相比较并修改虚拟概率pd使之相互匹配来实现控制。

图12是图解本实施例的阻塞概率计算装置的功能的模块图，图13是图解本实施例的阻塞概率计算处理的流程图。

图12所示的阻塞概率计算装置包括一个虚拟概率产生器1201，一个变换器1202，一个乘法器1203，阻塞概率计算单元1204-1-1204-N，一个比较器1205和一个估测值计算单元1206。

在图13中，步骤S1301-S1303对应于第二实施例的图10中的步骤S1001-S1003。

在步骤S1304，阻塞概率计算单元1204-1-1204-N根据修改的实际业务强度b’=(1-pd)×b计算出阻塞概率p1-pN。在本实施例中，使用在上述文章中公开的方法(公式(1)和(2))计算阻塞概率p1-pN。

在步骤S1305，估测值计算单元1206根据计算出的阻塞概率p1-pN计算出估测值C=1-(1-p1)×(1-p2)×…×(1-pN)。

在步骤S1306，比较器905把虚拟概率pd与估测值C相比较，并且在二者之间的差值处于预定范围之内时，即认为二者相等时结束处理，在这种情况下，认为得到了足够精确的阻塞概率p1-pN。因而根据需要在显示单元805上显示如此计算的阻塞概率p1-pN，并且输出到输出单元806。

当虚拟概率pd和估测值C之间的差值超出预定范围时，处理返回到步骤S1302(步骤S1306)。在步骤S1302，根据虚拟概率pd和估测值C之间的比较结果产生一个新的虚拟概率pd。更具体地，如果C＞pd，使新的虚拟概率pd大于当前pd，如果C＜pd，使新的虚拟概率pd小于当前pd。

之后，重复从步骤S1302到步骤S1305的处理，直到虚拟概率pd和估测值C之间的差值处于预定范围之内。

这样，可以实现移动通信系统中简单并且精确的阻塞概率计算。

尽管通过软件(程序)来完成本实施例的阻塞概率计算处理，即虚拟概率产生器1201，变换器1202，乘法器1203，阻塞概率计算单元1204-1-1204-N，比较器1205和估计值计算单元1206的处理，也可以通过硬件实现上述处理。另外，可以在软盘，CD-ROM或类似介质中预先存储阻塞概率计算处理程序以便在执行之前把程序加载到内存或硬盘中。

并且，尽管在本实施例中实际业务强度被当作移动通信系统上的负载来输入，也可以代之输入基站的干扰功率，发送功率或类似内容。另外，尽管前面提到的文章中公开的计算方法被用来计算阻塞概率，也可以使用其它的计算方法。

并且，本发明适用于任何诸如固定电话通信系统和使用FDMA，TDMA或CDMA的移动通信系统的系统，只要允许多个用户进行共享资源的通信，在这种情况下，本发明同样具有类似的优点。

前面已经参照最优实施例详细描述了本发明，本领域的技术人员通过前面的描述可以理解，在不偏离本发明的前提下可以在更广泛的方面进行变化和修改，因而要在所附权利要求书中覆盖所有这些符合本发明的真实宗旨的变化和修改。

Claims (28)

1．一种移动通信系统中的通信性能计算方法，其中上述移动通信系统包含多个基站和多个与基站进行通信的移动站，其中一个分布有移动站的区域被分割成多个子部分，上述通信性能计算方法包括：

一个存储对应于各个子部分的基站和/或访问各个子部分的移动站的发送功率数据的发送功率数据存储步骤；

一个存储各个子部分的业务强度数据的业务强度数据存储步骤；

一个计算基站上的实际业务量均值和方差的业务量计算步骤；

一个根据均值和方差计算通信性能的通信性能计算步骤。

2．如权利要求1所述的通信性能计算方法，其中业务量计算步骤包括：

一个根据在发送功率数据存储步骤存储的移动站的发送功率数据计算从移动站发送到基站的信号在基站上的接收功率的第一计算步骤；

一个根据在业务强度数据存储步骤存储的业务强度数据和接收功率计算基站上的实际业务量的均值和方差的第二计算步骤。

3．如权利要求1所述的通信性能计算方法，其中上述业务量计算步骤包括：

一个根据在发送功率数据存储步骤中存储的基站的发送功率数据和在业务强度数据存储步骤存储的业务强度数据计算基站上实际业务量的均值和方差的第三计算步骤。

4．如权利要求1所述的通信性能计算方法，其中上述通信性能计算步骤包括：

一个根据实际业务量的均值和方差计算概率分布的概率计算步骤；

一个计算实际业务量超过一个预定阀值的概率的概率判定步骤。

5．如权利要求4所述的通信性能计算方法，其中上述概率判定步骤包括一个把基站可接受干扰功率或其固定倍数设置成阀值的步骤。

6．如权利要求4所述的通信性能计算方法，其中上述概率判定步骤包括一个把基站可接受干扰功率或其固定倍数与基站中接收器的热噪声功率的总和设置成阀值的步骤。

7．如权利要求4所述的通信性能计算方法，其中上述概率判定步骤包括：

一个使用基站可接受干扰功率或其固定倍数和基站中接收器的热噪声功率的总和与接收器的热噪声功率的比值进行计算的阀值计算步骤；

一个把阀值计算步骤中的计算结果设置成阀值的步骤。

8．如权利要求4所述的通信性能计算方法，其中上述概率判定步骤包括一个把基站的最大发送功率或其固定倍数的总和设置成阀值的步骤。

9．一种存储程序的计算机可读记录介质，该程序使计算机执行一个移动通信系统中的通信性能计算方法，其中上述移动通信系统包含多个基站和多个与基站进行通信的移动站，其中一个分布有移动站的区域被分割成多个子部分，上述通信性能计算方法包括：

一个存储对应于各个子部分的基站和/或访问各个子部分的移动站的发送功率数据的发送功率数据存储步骤；

一个存储各个子部分的业务强度数据的业务强度数据存储步骤；

一个计算基站上的实际业务量均值和方差的业务量计算步骤；

一个根据均值和方差计算通信性能的通信性能计算步骤。

10．一种移动通信系统中的通信性能计算装置，其中上述移动通信系统包含多个基站和多个与基站进行通信的移动站，其中一个分布有移动站的区域被分割成多个子部分，上述通信性能计算装置包括：

存储对应于各个子部分的基站和/或访问各个子部分的移动站的发送功率数据的发送功率数据存储装置；

存储各个子部分的业务强度数据的业务强度数据存储装置；

计算基站上的实际业务量均值和方差的业务量计算装置；

根据均值和方差计算通信性能的通信性能计算装置。

11．如权利要求10所述的通信性能计算装置，其中上述业务量计算装置包括：

根据发送功率数据存储装置存储的移动站的发送功率数据计算从移动站发送到基站的信号在基站上的接收功率的第一计算装置；

根据业务强度数据存储装置存储的业务强度数据和接收功率计算基站上的实际业务量的均值和方差的第二计算装置。

12．如权利要求10所述的通信性能计算装置，其中上述业务量计算装置包括：

根据发送功率数据存储装置存储的基站的发送功率数据和业务强度数据存储装置存储的业务强度数据计算基站上实际业务量的均值和方差的第三计算装置。

13．如权利要求10所述的通信性能计算装置，其中上述通信性能计算装置包括：

根据实际业务量的均值和方差计算概率分布的概率计算装置；

计算实际业务量超过一个预定阀值的概率的概率判定装置。

14．如权利要求13所述的通信性能计算装置，其中上述概率判定装置包括把基站可接受干扰功率或其固定倍数设置成阀值的装置。

15．如权利要求13所述的通信性能计算装置，其中上述概率判定装置包括把基站可接受干扰功率或其固定倍数与基站中接收器的热噪声功率的总和设置成阀值的装置。

16．如权利要求13所述的通信性能计算装置，其中上述概率判定装置包括：

使用基站可接受干扰功率或其固定倍数和基站中接收器的热噪声功率的总和与接收器的热噪声功率的比值进行计算的阀值计算装置；

把阀值计算装置的计算结果设置成阀值的装置。

17．如权利要求13所述的通信性能计算装置，其中上述概率判定装置包括把基站的最大发送功率或其固定倍数的总和设置成阀值的装置。

18．一种移动通信系统中的阻塞概率计算方法，上述阻塞概率计算方法包括：

一个在移动通信系统上输入负载b的负载输入步骤；

一个产生虚拟概率pd的虚拟概率产生步骤；

一个使用虚拟概率pd根据负载b计算修改的负载b’的修改负载计算步骤；和

一个根据修改的负载b’计算阻塞概率p的阻塞概率计算步骤，

其中虚拟概率产生步骤把虚拟概率pd与阻塞概率p相比较，并且根据比较结果产生一个新虚拟概率pd。

19．如权利要求18所述的阻塞概率计算方法，其中上述虚拟概率产生步骤把虚拟概率pd与阻塞概率p相比较，在p＞pd时使新的虚拟概率pd大于当前的虚拟概率pd，并且在p＜pd时使新的虚拟概率pd小于当前的虚拟概率pd。

20．如权利要求18所述的阻塞概率计算方法，

其中上述阻塞概率计算方法根据修改的负载b’计算出多个阻塞概率p1，p2，…，pN，其中N是一个自然数，

上述阻塞概率计算方法还包括一个根据多个阻塞概率p1，p2，…，pN计算出一个估测值C的估测值计算步骤，

上述虚拟概率产生步骤把虚拟概率pd与估测值C相比较，并且根据比较结果产生一个新的虚拟概率pd。

21．如权利要求20所述的阻塞概率计算方法，其中上述估测值C等于1-(1-p1)×(1-p2)×…×(1-pN)，并且

上述虚拟概率产生步骤把虚拟概率pd与估测值C相比较，在C＞pd时使新的虚拟概率pd大于当前的虚拟概率pd，并且在C＜pd时使新的虚拟概率pd小于当前的虚拟概率pd。

22．如权利要求18所述的阻塞概率计算方法，其中修改的负载b’等于(1-pd)×b。

23．一种存储程序的计算机可读记录介质，该程序使计算机执行一个移动通信系统中的阻塞概率计算方法，上述阻塞概率计算方法包括：

一个在移动通信系统上输入负载b的负载输入步骤；

一个产生虚拟概率pd的虚拟概率产生步骤；

一个使用虚拟概率pd根据负载b计算修改的负载b’的修改负载计算步骤；和

一个根据修改的负载b’计算阻塞概率p的阻塞概率计算步骤，

其中虚拟概率产生步骤把虚拟概率pd与阻塞概率p相比较，并且根据比较结果产生一个新虚拟概率pd。

24．一种移动通信系统中的阻塞概率计算装置，上述阻塞概率计算装置包括：

在移动通信系统上输入负载b的负载输入装置；

产生虚拟概率pd的虚拟概率产生装置；

使用虚拟概率pd根据负载b计算修改的负载b’的修改负载计算装置；和

根据修改的负载b’计算阻塞概率p的阻塞概率计算装置，

其中虚拟概率产生装置把虚拟概率pd与阻塞概率p相比较，并且根据比较结果产生一个新虚拟概率pd。

25．如权利要求24所述的阻塞概率计算装置，其中上述虚拟概率产生装置把虚拟概率pd与阻塞概率p相比较，在p＞pd时使新的虚拟概率pd大于当前的虚拟概率pd，并且在p＜pd时使新的虚拟概率pd小于当前的虚拟概率pd。

26．如权利要求24所述的阻塞概率计算装置，

其中上述阻塞概率计算装置根据修改的负载b’计算出多个阻塞概率p1，p2，…，pN，其中N是一个自然数，

上述阻塞概率计算装置还包括一个根据多个阻塞概率p1，p2，…，pN计算出一个估测值C的估测值计算装置，并且

上述虚拟概率产生装置把虚拟概率pd与估测值C相比较，并且根据比较结果产生一个新的虚拟概率pd。

27．如权利要求26所述的阻塞概率计算装置，

其中上述估测值C等于1-(1-p1)×(1-p2)×…×(1-pN)，并且

上述虚拟概率产生装置把虚拟概率pd与估测值C相比较，在C＞pd时使新的虚拟概率pd大于当前的虚拟概率pd，并且在C＜pd时使新的虚拟概率pd小于当前的虚拟概率pd。

28．如权利要求24所述的阻塞概率计算装置，其中修改的负载b’等于(1-pd)×b。

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