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一種新的話務(wù)均衡方法的研究

云知道

作者：夏明華 ;周淵平 ;中山大學(xué)信息與通信技術(shù)研究中心
【摘要】文章提出了一種針對(duì)室內(nèi)分布系統(tǒng)與室外宏蜂窩系統(tǒng)之間的新的話務(wù)均衡方法，介紹了該方法的工作原理、過(guò)程 。最后通過(guò)MonteCarlo仿真證實(shí)其有效性 。
【要害詞】室內(nèi)分布系統(tǒng)室外宏蜂窩話務(wù)均衡 電調(diào)天線
1; 引言
隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的進(jìn)一步完善，基站密度增加，城市的室外區(qū)域已經(jīng)基本做到了無(wú)縫覆蓋，熱點(diǎn)地區(qū)的室內(nèi)區(qū)域也通過(guò)直放站或者室內(nèi)分布系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了有效覆蓋 。但是，到目前為止，室內(nèi)分布系統(tǒng)只是專門(mén)為樓宇內(nèi)部的用戶服務(wù)，這就會(huì)造成系統(tǒng)資源的極大浪費(fèi) 。比如，超市和娛樂(lè)場(chǎng)所的室內(nèi)分布系統(tǒng)通常在晚上有較大的話務(wù)量，而白天的話務(wù)量極低；展覽中心、會(huì)議中心等地只在周末等某些舉行活動(dòng)的特定日子存在大量的話務(wù)量，其余時(shí)段則十分空閑 。因此，與傳統(tǒng)的話務(wù)均衡方法[1,2,3]不同，我們提出，給室內(nèi)分布系統(tǒng)加裝一副室外電調(diào)天線，根據(jù)其話務(wù)分布模型，自適應(yīng)地利用它的低話務(wù)量時(shí)段去吸收室外宏蜂窩系統(tǒng)的部分話務(wù)量，最終實(shí)現(xiàn)話務(wù)均衡，這既提高了室內(nèi)分布系統(tǒng)的資源利用率，也降低了室外宏蜂窩的話務(wù)負(fù)荷，從而增加宏蜂窩覆蓋區(qū)域內(nèi)能夠容納的用戶數(shù)量，提高整個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量 。
【一種新的話務(wù)均衡方法的研究】 2; 系統(tǒng)工作原理
圖1是系統(tǒng)的工作原理圖 。位于D點(diǎn)的BS1代表室外宏蜂窩基站的天線，位于E點(diǎn)的BS0代表我們?yōu)槭覂?nèi)分布系統(tǒng)安裝的室外電調(diào)天線 。S1、S2、S3代表室外宏蜂窩的三個(gè)扇區(qū)，室內(nèi)分布系統(tǒng)位于S2扇區(qū)內(nèi) 。我們的目標(biāo)是，通過(guò)不斷調(diào)節(jié)BS0的下傾角和發(fā)射功率來(lái)改變其覆蓋范圍；通過(guò)用戶在空閑模式下的小區(qū)選擇，使越來(lái)越多的原來(lái)接入BS1的用戶轉(zhuǎn)向接入到BS0當(dāng)中去，最終實(shí)現(xiàn)BS1和BS0的話務(wù)均衡，這就使得BS1的S2扇區(qū)的話務(wù)負(fù)荷降低 。進(jìn)一步，從系統(tǒng)的觀點(diǎn)來(lái)看，由于扇區(qū)間切換的存在，BS1的S2扇區(qū)話務(wù)負(fù)荷降低，會(huì)有助于降低BS1的S1、S3扇區(qū)的負(fù)荷和擁塞狀況；同理，由于小區(qū)間切換的存在，BS1負(fù)荷和擁塞狀況的改善，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)性能的改善 。
圖1; 系統(tǒng)工作原理
值得注重的是，一方面，為了盡可能不造成對(duì)其它小區(qū)的干擾，BS0的覆蓋范圍既受限于設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)置的最大覆蓋半徑，也受限于BS0與BS1兩基站之間的距離，即不超過(guò)圖1中的E、F兩點(diǎn)之間的距離；另一方面，話務(wù)均衡的精度與覆蓋半徑的調(diào)節(jié)精度密切相關(guān)，這直接影響到天線控制算法的復(fù)雜度 。
3; 小區(qū)選擇與話務(wù)均衡
當(dāng)室內(nèi)分布系統(tǒng)的室外電調(diào)天線開(kāi)啟時(shí),原來(lái)處于室外宏蜂窩系統(tǒng)覆蓋區(qū)域內(nèi)的用戶在空閑狀態(tài)下將進(jìn)行小區(qū)選擇 。根據(jù)GSM規(guī)范GSM05.08[4]，小區(qū)選擇準(zhǔn)則包含接收信號(hào)強(qiáng)度指標(biāo)（接收信號(hào)功率、小區(qū)選擇參數(shù)C1），結(jié)合考慮接收信號(hào)質(zhì)量指標(biāo)（接收載干比CIR） 。小區(qū)選擇的流程圖如圖2所示：
圖2; 小區(qū)選擇流程圖
話務(wù)均衡是指位于同一區(qū)域的不同基站的無(wú)線信道資源應(yīng)根據(jù)話務(wù)和覆蓋的需求進(jìn)行配置，使無(wú)線信道的話務(wù)負(fù)荷大致相當(dāng)，從而降低網(wǎng)絡(luò)阻塞率、提高無(wú)線信道利用率[2] 。我們采用的話務(wù)均衡準(zhǔn)則為：室外宏蜂窩和室內(nèi)分布系統(tǒng)的單位話務(wù)量所支持的用戶數(shù)相當(dāng)，即：
（1）
其中，Num_User_Macro，Num_User_Micro分別代表室外宏蜂窩和室內(nèi)分布系統(tǒng)所承擔(dān)的用戶數(shù)；Traffic_Macro，Traffic_Micro分別代表室外宏蜂窩和室內(nèi)分布系統(tǒng)所支持的理論話務(wù)量 。
在實(shí)際的天線調(diào)節(jié)過(guò)程當(dāng)中,由于調(diào)節(jié)步長(zhǎng)的限制，不可能做到嚴(yán)格滿足式(1) 。在室內(nèi)分布系統(tǒng)的室外電調(diào)天線開(kāi)啟之前，式(1)的左邊遠(yuǎn)大于右邊；當(dāng)電調(diào)天線開(kāi)啟之后，我們通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)天線參數(shù)逐步增大室內(nèi)分布系統(tǒng)在室外的覆蓋范圍，使式(1)的右邊逐步增大，與此同時(shí)，由于用戶在空閑模式下的小區(qū)選擇作用的存在，式(1)的左邊相應(yīng)減小，當(dāng)天線調(diào)節(jié)到達(dá)一定程度的時(shí)候，式(1)的左邊近似等于式(1)的右邊，那么停止天線調(diào)節(jié)、固定此時(shí)的天線參數(shù) 。當(dāng)然，為了不影響其它小區(qū)的正常工作，室內(nèi)分布系統(tǒng)的室外覆蓋范圍和發(fā)射功率嚴(yán)格受限，也就可能出現(xiàn)式(1)的左邊永遠(yuǎn)大于式(1)的右邊的情況，此時(shí)，只能使室內(nèi)分布系統(tǒng)天線的有效覆蓋范圍達(dá)到最大，以充分提高室內(nèi)分布系統(tǒng)的資源利用率 。

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