CN100382647C - 一种码分多址系统中公共信道向专用信道的类型转换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种码分多址系统中公其信道向专用信道的类型转换方法，它包括如下步骤：系统上电运行，设置计数器的计数门限值、用户接收和发送缓存区容量的门限值、公共信道接收和发送缓存区容量的门限值；系统将用户业务建立在公共信道上，同时控制面要求基站进行小区负荷测量，而用户面、UE均分别进行用户接收或发送缓存区容量的测量；若用户接收或发送缓存区的容量大于其门限值，则上报控制面，并启动计数器加1，当计数器累计值大于其门限，且有小区负荷不过载及系统可提供合适的小区资源，则进行公共信道向专用信道的类型转换。本方法充分考虑到CDMA系统中信道切换的具体情况，真正有效地节省系统资源，提高CDMA系统的容量。

Description

一种码分多址系统中公共信道向专用信道的类型转换方法

技术领域

本发明涉及一种码分多址(Code Division Multiple Access，以下简称CDMA)系统不同通信信道之间的类型转换方法，特别是针对多个用户共享的公共信道，到单个用户专用信道的类型转换方法。

背景技术

随着移动通信的发展，越来越多的业务正逐步得到应用，不仅包括传统的电路交换(Circuit Switched，以下简称CS)连接方式下的话音业务，还包括分组交换(Packet Switched，以下简称PS)连接方式下的数据业务。尤其是分组数据业务与网络紧密的结合，提供给人们非常广泛的应用：视频电话、流媒体、文件下载、视频点播、收发邮件等等。但是这些分组数据应用的特性差异很大，除了视频会议和在线点播等流媒体是持续传输的以外，网络游戏、在线浏览、文件下载等都具有突发的特性。发送的分组突发被散布开，带有其中不发送分组的时段，这样，分组的“密度”在短的时间间隔内是高的，但是对于长的时段来说，常常就是低的。

由于数据业务的这种突发性，网络上也采取了一些措施，例如现在网络上经常使用的传输控制协议(TCP)。从无线通信性能的角度看，TCP最大的特征就是流量控制，它采用拥塞窗口和供给窗口实现流量控制。发送的数据量取决于对拥塞程度的监测，如果TCP发觉有包丢失，那么就减小发送速率，然后又慢慢地增大逐渐提高吞吐量。然而，这种拥塞响应机制会影响到无线网络的吞吐量。

因此，移动通信系统必须从自身出发，满足各种业务需求。但是，同时带宽又是有限的，采用不同类型的无线信道可以有效地利用带宽，并且提供不同类型的业务应用。

在通信系统中，有两种类型的信道，一种是与单个用户对应的专用信道，另一种是多个用户共享的公共信道。专用业务信道可以保持信息实体间的实时关系，并且提供高的数据吞吐量。而公共信道以相对较低的数据吞吐量传递信息分组。因此，当所请求的业务质量相对较高时，例如话音或对同步的通信，软切换或更软切换，适合使用专用信道来处理；当所请求的业务质量相对较低时，如电子邮件、短消息，或少量的数据传输，公共信道很适合处理。在第三代CDMA系统中，专用信道与公共信道的突出差别还在于对于功率资源和码资源的使用上。在下行，使用正交码来区分不同的用户，每条专用信道使用一个码字，容量越高，需要的码字也越多；而公共信道上的分组数据只共享一个码字。并且，专用信道使用快速闭环功率控制来适应环境和移动性，确保较低的误比特率和通信质量，如果传输速率越高，需要的发射功率越高；公共信道使用不太精确的开环功率控制，不适合发送大量的数据。

CDMA系统是一个具有软容量的系统，在下行是码资源受限，在上行是功率受限。如果能在系统运行过程中，对支持用户连接的信道类型进行适当地改变，那么就可以动态地改变对资源的使用，提高系统的容量。

现有用于无线通信系统的信道切换方法如“基于公共信道负荷的、公共信道到专用信道的类型转换”(专利申请号：00816611.0，专利公开号：1402946A，公开日：2003年3月12日)提供了一种根据检测到的公共信道的负荷或吞吐量，提供相应的数据量门限，基于要通过用户连接发送的当前数据量和数据量门限的比较，确定是否把用户连接从公共信道切换到专用信道的方法。但是，该方法仅仅考虑公共信道的负荷或吞吐量以及与用户相关的数据量，而没有考虑小区负荷、资源的供给能力等因素，而在CMDA系统中，当小区发生过载，其中有一项措施就是降低分组业务的吞吐量，但切换到专用信道正是为了提高分组业务的吞吐量，这样不得不又切换回公共信道中，反复如此不仅增加了信令开销，而且还会容易造成分组数据的丢失。此外，如果系统提供的扩频因子(信道化码资源)不能满足与用户相关的数据量传输速率的要求，那么即使进行转换，也不能缓解与用户连接相关的发送缓存区的负担，信道类型的转换也就失去了意义。

因此，现有方法并没有充分考虑到CDMA系统中信道切换的具体情况，从而无法做出正确地判断，使得信道切换后系统资源并不能得到合理地利用，甚至还可能出现增加信令开销，丢失分组数据等不良后果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种码分多址系统中公共信道向专用信道的类型转换方法，该方法充分考虑到CDMA系统中信道切换的具体情况，正确地做出是否执行信道切换的判决，从而真正有效地节省系统资源，提高CDMA系统的容量。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种码分多址系统中公共信道向专用信道的类型转换方法，包括如下步骤：

(a)基站控制器系统上电运行，将计数器置为初始状态，并设置计数器的计数门限值、用户接收和发送缓存区容量的门限值、公共信道下行和上行缓存区容量的门限值；

(b)基站控制器系统接受用户申请，并将用户业务建立在公共信道上，同时控制面向基站、UE和用户面发送测量控制指令，要求基站进行小区负荷测量，而用户面进行用户接收缓存区容量和下行公共信道缓存区容量的测量，UE进行用户发送缓存区容量和上行公共信道缓存区容量的测量；

(c)判断步骤(b)中的测量结果是否满足上报条件，若满足条件则上报测量结果，执行步骤(d)，否则返回步骤(b)；其中，所述上报条件包括用户接收或发送缓存区的容量大于其相应的门限值；

(d)控制面接收测量结果，并启动计数器加1，若计数器的累计值大于计数门限值，则执行步骤(e)，否则返回步骤(b)；

(e)控制面根据接收的测量结果和系统码资源的申请情况判断是否满足信道类型转换的条件，若满足，进行公其信道向专用信道的类型转换，否则，不进行公共信道向专用信道的类型转换，返回步骤(b)；其中，信道类型转换的条件包括小区负荷不过载且系统可提供合适的小区资源。

进一步地，上述方法可具有以下特点：所述步骤(a)中还包括设置抖动标准的门限值；步骤(c)中上报条件还包括用户接收或发送缓存区的容量小于抖动标准的门限值，其中该抖动标准门限值均小于用户接收和发送缓存区容量的门限值。

进一步地，上述方法可具有以下特点：所述步骤(d)进一步分为以下步骤

(d1)判断用户接收或发送缓存区的容量是大于相应的门限值，还是小于抖动标准的门限值，若大于缓存区容量的门限值，则执行步骤(d2)；若小于抖动标准的门限值，将计数器清零并返回步骤(b)；

(d2)判断计数器的累计值是否大于计数门限值，若大于，则执行步骤(e)，否则计数器加1，返回步骤(b)。

进一步地，上述方法可具有以下特点：所述步骤(e)进一步分为以下步骤

(e1)判断小区负荷是否过载，若不过载，则执行步骤(e2)，否则返回步骤(b)；

(e2)判断系统能否提供可用的码资源，若能，则执行步骤(e3)，否则返回步骤(b)；

(e3)判断系统提供可用码资源的传输速率是否大于公共信道的传输速率，若大于，则执行步骤(e5)，否则执行步骤(e4)；

(e4)判断公共信道下行或上行的缓存区容量已经超过相应的门限值，若已经超过，则执行步骤(e5)，否则返回步骤(b)；

(e5)进行公共信道向专用信道的类型转换。

进一步地，上述方法可具有以下特点：所述步骤(b)还包括控制面设置测量结果的上报方式的步骤，所述步骤(c)进一步分为如下步骤：

(c1)若上报方式为事件上报，则由用户面、UE判断测量结果是否满足上报条件，若满足，则将测量结果上报至控制面，执行步骤(d)，否则返回步骤(b)；

(c2)若上报方式为周期上报，则测量控制指令中设置有上报间隔，基站、用户面、UE按照上报间隔周期性地向控制面上报测量结果，并由控制面判断测量结果是否满足上报条件，若满足，则执行步骤(d)，否则返回步骤(b)。

进一步地，上述方法可具有以下特点：步骤(a)中设定的计数门限值、各个缓存区容量对应的门限值、抖动标准的门限值均由控制面设定，在系统运行过程中能够根据小区的负荷动态地进行调整。

进一步地，上述方法可具有以下特点：步骤(a)中设定的计数门限值、各个缓存区容量对应的门限值、抖动标准的门限值可根据用户与系统之间业务流量变化幅度进行相应的动态调整。

进一步地，上述方法可具有以下特点：步骤(c2)中所述上报间隔可根据用户与系统之间业务流量变化幅度进行调整，当业务流量变化较大，增大上报间隔；当业务流量变化很小，则减小上报间隔。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

A、现有技术只考虑公共信道的负荷或吞吐量以及与用户相关的数据量，并不考虑小区负荷、资源的供给能力等因素，使得切换后并不能节省系统资源；而本方法在现有技术的基础上，充分考虑到小区负荷、资源的供给能力等因素，结合公共信道的能力、小区的负荷以及资源使用情况来综合进行是否执行信道类型转换的判决，使得切换后能有效地节省系统资源，从而提高CDMA系统的容量。

B、进一步地，本方法逻辑合理、效率高，能够根据业务流量的变化及时进行调整，对资源合理利用，同时避免对系统其它控制方法，如负荷控制，产生负影响。

C、采用本方法还可根据小区负荷、用户与系统之间业务流量变化幅度对计数门限、各个缓存区容量对应的门限值、抖动门限和上报间隔进行动态调整，能适应动态变化的无线环境。

附图说明

图1是WCDMA(宽带码分多址)系统的无线协议层结构图；

图2是本发明在连接建立时的主流程图；

图3是图2中信道类型转换判决算法的子流程图。

具体实施方式

为深入了解本发明码分多址系统中公共信道向专用信道的类型转换方法，下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。

图1所示的是WCDMA系统的无线协议层结构图，无线接口协议的作用是建立、重新配置和释放无线承载业务，由下而上依次称为物理层(层1)、数据链路层(层2)和网络层(层3)。从控制面来看，层2包含两个子层：媒体接入控制(MAC)协议层和无线链路控制(RLC)协议层；从用户面看，除了MAC层和RLC层外，还有两个依赖于业务的协议层：分组数据汇聚协议(PDCP)和广播/组播控制协议(BMC)。层3包含的无线资源控制(RRC)属于控制平面。

物理层通过空中接口提供信息传送业务，执行以下功能：前向纠错编码和译码，宏分集分布/组合，切换执行，检错，传输信道的复用和解复用，传输信道到物理信道的映射，调制、解调，扩频、解扩，功率控制，频率和时间的同步等其它一些功能。

MAC层提供在对等MAC实体之间的业务数据单元的未确认传输。MAC层功能为每个传输信道选择适当的传输格式，这取决于数据速率。在一个用户的数据流之间和在不同的用户的数据流之间的优先级处理，控制消息的调度，更高层PDU的复用和解复用，以及其它一些功能。具体地，MAC层执行传输格式与无线承载的重配。

RLC层执行各种功能，包括RLC连接的建立、释放和维护，PDU(协议数据单元)的分段、组装，级联，重传，重复监测，流量控制和其它功能。被指派给用户连接的发送数据的缓存器存在于RLC层。

PDCP只存在于分组交换业务，BMC用来传送小区广播中心产生的无线接口消息。

在UTRAN(通用无线通信系统地面无线接入网络)中网络层的控制平面部分由无线资源控制协议组成。RRC层分配无线资源和通过无线接口处理控制命令，例如，无线接入承载的控制命令，测量报告和类型切换指令。

本发明示意的实例算法中的业务数据发送缓存区的占用情况由RLC层上报给MAC层，切换判决与切换指令由RRC层进行，业务量的统计、类型转换的执行由MAC层进行。

图2所示本发明的一个实施例在连接建立时的主流程图，该实施例采用事件触发方式，基站控制器系统上电运行，将计数器置为初始状态，并设置计数器的计数门限值、用户接收和发送缓存区容量的门限值、公共信道下行和上行缓存区容量的门限值、抖动标准的门限值等参数；其中，抖动标准门限的设置针对数据业务流量具有抖动性这一情况，因为仅考虑业务流量高于某个门限值并不完全合理，所以相应设置一个低的门限值，作为检测业务流量发生抖动的一个标准，当业务流量低于这个门限值时，将进行信道类型转换的计数器清0，这样可以避免不必要的转换；另外，各缓存区的门限值可以设为相对于总缓存区的一个百分比，也可以设成一个绝对门限值。

步骤201，当用户向基站控制器系统申请业务，即需要增加或新建一个连接时，具体表现在Iu口(第三代系统通信伙伴计划中的标准接口：接入网与核心网的接口)的消息就是：RAB(Radio Access Bearer无线接入承载)消息指派请求；

步骤202，基站控制器系统进行接纳控制，并将用户业务建立在公共信道上，根据公共信道的传输能力，确定所能承载的最大数据量；按照公共信道的所能提供的能力来传输数据；

步骤203，控制面分别向基站、UE(用户设备)和用户面发送测量控制指令，要求基站进行小区负荷测量，而用户面进行用户接收缓存区容量和下行公共信道缓存区容量的测量，UE进行用户发送缓存区容量和上行公共信道缓存区容量的测量，该测量控制指令中包括有预设的用户接收、发送缓存区容量的门限值和抖动标准的门限值；

步骤204，基站、UE和用户面按照要求进行测量，用户接收、发送缓存区的容量由RLC层上报给MAC层，MAC层根据测量结果与其门限值进行比较，如果用户接收缓存区的容量大于设置的相应门限值或是小于抖动标准的门限值，或者用户发送缓存区的容量大于设置的相应门限值或是小于抖动标准的门限值，则执行步骤205，否则执行步骤207；

步骤205，基站向控制面上报小区的负荷，若用户接收缓存区的容量大于设置的相应门限值或是小于抖动标准的门限值，则用户面向控制面上报用户接收缓存区容量和下行公共信道缓存区容量，若用户发送缓存区的容量大于设置的相应门限值或是小于抖动标准的门限值，则UE向控制面上报用户发送缓存区容量和上行公共信道缓存区容量；

步骤206，进入类型转换判决算法子流程；

步骤207，继续进行下一次测量；

步骤208，结束。

而本方法还可以采用周期上报方式，在该方式下测量控制命令中设置有上报间隔，不包含门限，基站、UE和用户面按照上报间隔周期性地向控制面上报测量结果，而与门限值的比较是控制面自己来进行的，只有在满足小于门限值的情况下才进一步判决；基站、UE、用户面仅进行相应的测量；在收到测量结果时，控制面需把结果值与门限值比较即可，后续的步骤相似。

本方法之所以采用计数器，是因为数据业务突发性的特征，虽然业务量小于设定的门限值只是暂时的，如果将公共信道向专用信道转换后，缓存区中的数据量可能因为公共信道的负荷而减小，或者该连接的数据容量急剧降低。这样，很可能会将连接立即又切换到公共信道，由此造成一种“乒乓效应”。因为每次信道类型切换都会消耗终端的电池，增加系统额外的信令开销，并且容易造成分组数据的丢失，所以为了避免这种情况，本方法采用了计数器，每次监测到的缓存容量大于门限值时，计数器就加1，如果检测到的门限值发生小于某个门限值那么计数器就清0，只有当记数器超过计数门限时才进行进一步的判定。如果计数门限设置的低，那么会增大调整的频率，由此增加系统的负荷；如果设置的高，对业务量的突发性响应的较慢。因此计数门限可以预先设定一个值，根据系统的负荷、业务量的突发情况等因素进行相应的调整。

本方法中预先设定的计数门限值、各个缓存区容量对应的门限值、抖动标准的门限值和上报间隔这些作为判决使用的一些参数均在控制面设定，这些值是预先设定好，初始值的设定可以通过统计的方法获得，也可以通过一些测量、仿真来获取，在系统运行过程中能够根据小区的负荷动态、用户与系统之间业务流量变化幅度等参照因素地进行动态调整，采用反馈机制：当业务流量变化的较大，那么就相应增大上报间隔，可以平滑变化幅度；当业务流量变化的很小，那么就相应减小上报间隔，以便能够分辨出变化趋势。

图3所示图2中信道类型转换判决算法的子流程图，对应于图2中的步骤206。

步骤301，若用户接收缓存区的容量大于用户接收缓存区容量的门限值，或用户发送缓存区的容量大于用户发送缓存区容量的门限值，执行步骤304；

步骤302，若用户接收缓存区的容量小于抖动标准的门限值，或用户发送缓存区的容量小于抖动标准的门限值，执行步骤303；

步骤303，计数器清0，并结束流程；

步骤304，判断计数器的累计值是否大于计数门限值，若大于，则执行步骤306，否则执行步骤305；

步骤305，计数器加1，并结束流程；

步骤306，判断小区负荷是否过载，若不过载，则需要申请码资源，根据码资源的申请情况：资源满足要求，资源申请到但是产生的效果并不比现在更好，没有申请到资源等三种不同情况分别采取不同的处理方式，执行步骤307，否则结束流程；

步骤307，判断系统能否提供可用的信道化码资源，若能，则执行步骤308，否则结束流程；

步骤308，判断系统提供可用码资源的传输速率是否大于公共信道的传输速率，若大于，则执行步骤310，否则执行步骤309；

步骤309，判断公共信道下行或上行的缓存区容量已经超过门限值，若已经超过，则为了防止公共信道的缓存区溢出，执行步骤310，否则结束流程；

步骤310，进行公共信道向专用信道的类型转换，该类型转换分为下行和上行两种，可根据实际情况进行下行信道或上行信道的类型转换。

本发明是在CDMA系统运行过程中用于公共信道向专用信道进行类型转换的方法，主要基于与用户相关的接收和发送缓存区的业务量的测量，在大于预先设定门限值时，结合小区的负荷是否满足条件，即小区负荷不过载，以及小区资源是否满足要求，即小区资源的体现对于WCDMA是下行的信道化码资源，对于CDMA2000是信道单元，资源的提供能力可以通过是否提供合适的速率来进行判断，合适的小区资源指系统可以提供更高的传输速率的信道化码资源，此外还考虑到防止公共信道的缓存区溢出，从而最终作出信道类型转换的决定。使用本方法进行信道类型切换后，能真正有效地节省系统资源，从而提高CDMA系统的容量。

Claims (9)

1.一种码分多址系统中公共信道向专用信道的类型转换方法，其特征在于，它包括如下步骤：

(a)基站控制器系统上电运行，将计数器置为初始状态，并设置计数器的计数门限值、用户接收和发送缓存区容量的门限值、公共信道下行和上行缓存区容量的门限值；

(b)基站控制器系统接受用户申请，并将用户业务建立在公共信道上，同时控制面向基站、UE和用户面发送测量控制指令，要求基站进行小区负荷测量，而用户面进行用户接收缓存区容量和下行公共信道缓存区容量的测量，UE进行用户发送缓存区容量和上行公共信道缓存区容量的测量；

(c)判断步骤(b)中的测量结果是否满足上报条件，若满足条件则上报测量结果，执行步骤(d)，否则返回步骤(b)；其中，所述上报条件包括用户接收或发送缓存区的容量大于其相应的门限值；

(d)控制面接收测量结果，并启动计数器加1，若计数器的累计值大于计数门限值，则执行步骤(e)，否则返回步骤(b)；

(e)控制面根据接收的测量结果和系统码资源的申请情况判断是否满足信道类型转换的条件，若满足，进行公共信道向专用信道的类型转换，否则，不进行公共信道向专用信道的类型转换，返回步骤(b)；其中，信道类型转换的条件包括小区负荷不过载且系统可提供合适的小区资源。

2.根据权利要求1所述的码分多址系统中公共信道向专用信道的类型转换方法，其特征在于：所述步骤(a)中还包括设置抖动标准的门限值；步骤(c)中上报条件还包括用户接收或发送缓存区的容量小于抖动标准的门限值，其中该抖动标准门限值均小于用户接收或发送缓存区容量的门限值。

3.根据权利要求2所述的码分多址系统中公共信道向专用信道的类型转换方法，其特征在于：所述步骤(d)进一步分为以下步骤

(d1)判断用户接收或发送缓存区的容量是大于相应的门限值，还是小于抖动标准的门限值，若大于缓存区容量的门限值，则执行步骤(d2)；若小于抖动标准的门限值，将计数器清零并返回步骤(b)；

(d2)判断计数器的累计值是否大于计数门限值，若大于，则执行步骤(e)，否则计数器加1，返回步骤(b)。

4.根据权利要求3所述的码分多址系统中公共信道向专用信道的类型转换方法，其特征在于：所述步骤(e)进一步分为以下步骤

(e1)判断小区负荷是否过载，若不过载，则执行步骤(e2)，否则返回步骤(b)；

(e2)判断系统能否提供可用的码资源，若能，则执行步骤(e3)，否则返回步骤(b)；

(e3)判断系统提供可用码资源的传输速率是否大于公共信道的传输速率，若大于，则执行步骤(e5)，否则执行步骤(e4)；

(e4)判断公共信道下行或上行的缓存区容量已经超过相应的门限值，若已经超过，则执行步骤(e5)，否则返回步骤(b)；

(e5)进行公共信道向专用信道的类型转换。

5.根据权利要求1所述的码分多址系统中公共信道向专用信道的类型转换方法，其特征在于：所述步骤(b)还包括控制面设置测量结果的上报方式的步骤。

6.根据权利要求5所述的码分多址系统中公共信道向专用信道的类型转换方法，其特征在于：所述步骤(c)进一步分为如下步骤：

(c1)若上报方式为事件上报，则由用户面、UE判断测量结果是否满足上报条件，若满足，则将测量结果上报至控制面，执行步骤(d)，否则返回步骤(b)；

(c2)若上报方式为周期上报，则测量控制指令中设置有上报间隔，基站、用户面、UE按照上报间隔周期性地向控制面上报测量结果，并由控制面判断测量结果是否满足上报条件，若满足，则执行步骤(d)，否则返回步骤(b)。

7.根据权利要求2所述的码分多址系统中公共信道向专用信道的类型转换方法，其特征在于：步骤(a)中设定的计数门限值、各个缓存区容量对应的门限值、抖动标准的门限值均由控制面设定，在系统运行过程中能够根据小区的负荷动态地进行调整。

8.根据权利要求6所述的码分多址系统中公共信道向专用信道的类型转换方法，其特征在于：步骤(a)中设定的计数门限值、各个缓存区容量对应的门限值、抖动标准的门限值可根据用户与系统之间业务流量变化幅度进行相应的动态调整。

9.根据权利要求8所述的码分多址系统中公共信道向专用信道的类型转换方法，其特征在于：步骤(c2)中所述上报间隔可根据用户与系统之间业务流量变化幅度进行调整，当业务流量变化较大，增大上报间隔；当业务流量变化很小，则减小上报间隔。

Images