專利名稱：多路接入系統(tǒng)中多業(yè)務(wù)分配的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來(lái)講，本發(fā)明涉及在多路接入系統(tǒng)中多業(yè)務(wù)的無(wú)線通信系統(tǒng)中的分配，更具體來(lái)講，涉及在多路接入、例如寬帶碼分多址(WCDMA)和全球移動(dòng)通信系統(tǒng)/GSM演進(jìn)的增強(qiáng)型數(shù)據(jù)(GSM/EDGE)之間分配業(yè)務(wù)、例如語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
相關(guān)技術(shù)的歷史未來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)預(yù)期特點(diǎn)是對(duì)多種業(yè)務(wù)(例如語(yǔ)音和數(shù)據(jù))的支持以及多個(gè)無(wú)線電接口標(biāo)準(zhǔn)(即多路接入)的使用。這些預(yù)期特點(diǎn)引發(fā)了如何最佳地把多業(yè)務(wù)映射到采用多個(gè)無(wú)線電接口標(biāo)準(zhǔn)的不同子系統(tǒng)上的問(wèn)題。具體來(lái)講，若給定不同子系統(tǒng)的多業(yè)務(wù)容量區(qū)域和總業(yè)務(wù)負(fù)荷，需要一種用于確定應(yīng)該如何在不同子系統(tǒng)上分布業(yè)務(wù)量的方案。
用于根據(jù)業(yè)務(wù)選擇接入方式的當(dāng)前方法并非總是最佳的。此外，根據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)主要向子系統(tǒng)的各業(yè)務(wù)的分配未利用多業(yè)務(wù)集群增益(即，當(dāng)組合的業(yè)務(wù)容量相對(duì)大于各單獨(dú)業(yè)務(wù)的容量時(shí))。另外，選擇主要一種接入一直到接入覆蓋極限(即最后單元邊界)比有控制地選擇所有可用接入點(diǎn)的成本更高。所產(chǎn)生的每次接入的業(yè)務(wù)混合通常是未受控制且隨機(jī)的，取決于覆蓋和移動(dòng)性。例如，通用移動(dòng)電信系統(tǒng)(UMTS)中的全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)壓縮模式切換測(cè)量可能在較差UMTS覆蓋區(qū)域中產(chǎn)生從UMTS到GSM的業(yè)務(wù)流。
發(fā)明概述通過(guò)提供多路接入系統(tǒng)中多業(yè)務(wù)分配的方法的本發(fā)明的實(shí)施例克服這些及其它缺陷。在多路接入通信系統(tǒng)中分配用戶的方法包括確定多個(gè)容量區(qū)域。多路接入通信系統(tǒng)包括多個(gè)子系統(tǒng)，并且提供多個(gè)業(yè)務(wù)。多個(gè)容量區(qū)域中的每個(gè)對(duì)應(yīng)于多個(gè)子系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)。該方法還包括以下步驟根據(jù)已確定的多個(gè)容量區(qū)域來(lái)確定組合容量區(qū)域；以及采用已確定的組合容量區(qū)域在多個(gè)子系統(tǒng)之中分配至少一個(gè)用戶。
附圖簡(jiǎn)介通過(guò)結(jié)合附圖參照以下本發(fā)明的優(yōu)選示范實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，可以更全面地理解本發(fā)明的示范實(shí)施例，其中

圖1是作為雙業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的合計(jì)負(fù)荷(Ltot)的函數(shù)的質(zhì)量(Q)的曲線圖；圖2是示范容量區(qū)域的曲線圖；圖3是作為包括子系統(tǒng)1和2的多路接入系統(tǒng)中的語(yǔ)音用戶數(shù)量的函數(shù)的數(shù)據(jù)用戶數(shù)量的曲線圖；圖4是曲線圖，說(shuō)明子系統(tǒng)1和2的最佳子系統(tǒng)業(yè)務(wù)混合以及所產(chǎn)生的最佳組合容量；圖5是兩個(gè)不同子系統(tǒng)(即，子系統(tǒng)1和子系統(tǒng)2)的兩個(gè)業(yè)務(wù)容量區(qū)域的曲線圖，說(shuō)明最佳業(yè)務(wù)映射的圖形推導(dǎo)；圖6A-B說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的原理的示范業(yè)務(wù)分配；圖7A-F說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的原理的示范組合容量區(qū)域；圖8A和8B說(shuō)明GSM/EDGE和WCDMA的示范語(yǔ)音和萬(wàn)維網(wǎng)(WWW)容量區(qū)域；圖9A和9B說(shuō)明提供低質(zhì)量和高質(zhì)量WWW業(yè)務(wù)和語(yǔ)音的三業(yè)務(wù)系統(tǒng)的三維容量區(qū)域；圖10是流程圖，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的原理的業(yè)務(wù)分配算法。
本發(fā)明的優(yōu)選示范實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明在多業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，可維持的用戶的最大數(shù)量通常取決于業(yè)務(wù)混合。若給定某個(gè)業(yè)務(wù)混合，則多業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的容量可采用與單業(yè)務(wù)系統(tǒng)類似的方式測(cè)量。但是，在多業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，不是僅僅一個(gè)、而是多個(gè)業(yè)務(wù)必須達(dá)到可接受的質(zhì)量。因此，對(duì)于固定的業(yè)務(wù)混合，容量可被定義為保持所有業(yè)務(wù)的質(zhì)量要求的最大合計(jì)負(fù)荷。對(duì)于業(yè)務(wù)101和102以及業(yè)務(wù)混合α，容量被定義為L(zhǎng)totmax(α)＝max LtotQ101(α，Ltot)≥Q101min以及Q102(α，Ltot)≥Q102min。Q101min和Q102min分別是業(yè)務(wù)101和業(yè)務(wù)102的最小可接受質(zhì)量等級(jí)。容量也可表示為一對(duì)[U101max(α)U102max(α)]＝Ltotmax(α)*[α101α102]。
圖1是作為雙業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的合計(jì)負(fù)荷(Ltot)的函數(shù)的質(zhì)量(Q)的曲線圖。固定的業(yè)務(wù)混合可定義為第一業(yè)務(wù)(業(yè)務(wù)101)的用戶(U101)和第二業(yè)務(wù)(業(yè)務(wù)102)的用戶(U102)的總數(shù)，所以Ltot＝U101+U102。業(yè)務(wù)101可以是例如語(yǔ)音，而業(yè)務(wù)102可以是例如數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)混合(α)定義為各業(yè)務(wù)類型的用戶的所占份額，所以α＝[U101/Ltot，U102/Ltot]。因此，容量(Ltotmax(α))可以表示為一對(duì)[Ltot，α]或者表示為業(yè)務(wù)混合的每個(gè)業(yè)務(wù)的最大用戶數(shù)量對(duì)[U101max(α)，U102max(α)]。通過(guò)確定一系列所有可能的業(yè)務(wù)混合(即所有α)的容量，容量區(qū)域K可定義為K＝[U101U102]Q101≥Q101min和Q102≥Q102min。因此，容量區(qū)域K由Ltotmax(α)來(lái)限定。
容量區(qū)域是例如為不同業(yè)務(wù)的用戶提供服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)或者網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)小區(qū)的容量的度量。一般來(lái)講，容量區(qū)域定義為系統(tǒng)可支持的不同業(yè)務(wù)的用戶數(shù)量的集合。容量區(qū)域的極限例如可描述為函數(shù)UN(U1，...，UN-1)，它表示作為業(yè)務(wù)1到N-1的用戶數(shù)量的函數(shù)的業(yè)務(wù)N用戶的最大數(shù)量。
定義系統(tǒng)對(duì)用戶的支持的方式可以改變。無(wú)論如何定義系統(tǒng)的支持，只要可求出容量區(qū)域的極限，本發(fā)明就可適用。容量區(qū)域K的定義的具體實(shí)例包括1.K＝{U1，...，UN}Q1＞Q1min，...，QN＞QNmin換句話說(shuō)，對(duì)所有業(yè)務(wù)滿足某些最小質(zhì)量等級(jí)的業(yè)務(wù)1到N的用戶數(shù)量的集合。
2.K＝{U1，...UN}Ptot＜Pmax換句話說(shuō)，總輸出功率Ptot未超過(guò)某個(gè)最大值Pmax的業(yè)務(wù)1到N的用戶數(shù)量的集合。
3.K＝{U1，...UN}Ctot＜Cmax換句話說(shuō)，所用信道總數(shù)Ctot未超過(guò)可用信道數(shù)量Cmax的業(yè)務(wù)1到N的用戶數(shù)量的集合。
容量區(qū)域通常被看作是為不同業(yè)務(wù)的用戶提供服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)的一部分的容量。一般來(lái)說(shuō)，考慮的網(wǎng)絡(luò)地區(qū)越小，容量區(qū)域越會(huì)隨時(shí)間而變化。容量區(qū)域通常還在地區(qū)或小區(qū)之間有所不同，取決于例如小區(qū)大小和無(wú)線電環(huán)境。另外，當(dāng)考慮接入選擇的成本時(shí)，容量區(qū)域通常增加。
圖2是示范容量區(qū)域200的曲線圖。容量區(qū)域200由曲線Ltotmax(α)來(lái)限定，它等效于通過(guò)連接所有α的業(yè)務(wù)201和202的[U201max(α)，U202max(α)]對(duì)所實(shí)現(xiàn)的曲線。對(duì)于容量區(qū)域200內(nèi)的業(yè)務(wù)負(fù)荷，對(duì)業(yè)務(wù)201和業(yè)務(wù)202都獲得可接受的質(zhì)量。容量區(qū)域200也可表示為非參數(shù)化函數(shù)U202max(U201max)。換句話說(shuō)，U202max(U201max)表示作為業(yè)務(wù)201的用戶數(shù)量的函數(shù)的業(yè)務(wù)202的用戶的最大數(shù)量。在圖2中，業(yè)務(wù)混合對(duì)應(yīng)于自原點(diǎn)的一個(gè)角度，合計(jì)負(fù)荷對(duì)應(yīng)于每個(gè)業(yè)務(wù)類型的用戶數(shù)量的總和(例如U201+U202)。換句話說(shuō)，合計(jì)負(fù)荷對(duì)應(yīng)于圖2中的給定點(diǎn)的業(yè)務(wù)202與業(yè)務(wù)201的坐標(biāo)的總和。
應(yīng)該指出，對(duì)于系統(tǒng)C的兩個(gè)不同子系統(tǒng)A和B，子系統(tǒng)A對(duì)于一些業(yè)務(wù)混合可能例如比子系統(tǒng)B更好，而對(duì)于另一些業(yè)務(wù)混合則相反。測(cè)量系統(tǒng)C的容量時(shí)，可以針對(duì)會(huì)盡量遠(yuǎn)地伸展容量區(qū)域的固定業(yè)務(wù)混合，或者固定一個(gè)業(yè)務(wù)的用戶數(shù)量，而這時(shí)其它業(yè)務(wù)的用戶的最大數(shù)量應(yīng)盡可能大。
更正式地講，且仍然參照?qǐng)D2，在使容量最大時(shí)，存在兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)固定業(yè)務(wù)混合(α)的合計(jì)負(fù)荷(Ltot＝U201+U202)，或者對(duì)于業(yè)務(wù)201的用戶U201的固定數(shù)量的U202(U201)。采用這些同樣的控制變量，這些不同目標(biāo)函數(shù)的使用必然產(chǎn)生相同的容量區(qū)域。哪個(gè)目標(biāo)函數(shù)是優(yōu)選的取決于哪個(gè)目標(biāo)函數(shù)最適合所用的分析。
容量區(qū)域分析可應(yīng)用于多路接入多業(yè)務(wù)系統(tǒng)。在多路接入多業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，組合容量區(qū)域限制了系統(tǒng)的所有子系統(tǒng)在為所有業(yè)務(wù)類型達(dá)到可接受質(zhì)量的同時(shí)可接納的最大用戶數(shù)量。組合容量區(qū)域的形狀取決于共同形成該組合容量區(qū)域的子系統(tǒng)容量區(qū)域的形狀，還取決于業(yè)務(wù)類型在子系統(tǒng)上分布的方式。本發(fā)明的實(shí)施例可用來(lái)把業(yè)務(wù)分配到子系統(tǒng)，以便使組合容量區(qū)域最大。具體來(lái)講，對(duì)于給定的總業(yè)務(wù)混合，可判定哪些業(yè)務(wù)混合應(yīng)該被用于子系統(tǒng)中，以便使系統(tǒng)中接受服務(wù)的用戶的總數(shù)最大。
對(duì)于給定的總業(yè)務(wù)負(fù)荷，本發(fā)明的實(shí)施例允許從各個(gè)容量區(qū)域中找到每個(gè)獨(dú)立子系統(tǒng)的最佳業(yè)務(wù)混合。最佳業(yè)務(wù)混合是在以下意義上是最佳的最佳業(yè)務(wù)混合使可為總業(yè)務(wù)混合承載的總業(yè)務(wù)量最大。另外，業(yè)務(wù)分配算法利用所找到的最佳業(yè)務(wù)混合，以便獲得最佳的總?cè)萘繀^(qū)域。
系統(tǒng)的組合語(yǔ)音業(yè)務(wù)容量(v)由構(gòu)成該系統(tǒng)的子系統(tǒng)中容量的總和來(lái)給定。例如，在具有子系統(tǒng)x和y的系統(tǒng)中，v＝vx+vy。如果子系統(tǒng)x和子系統(tǒng)y中的每個(gè)提供兩種業(yè)務(wù)，即數(shù)據(jù)(d)和語(yǔ)音(v)，則d(v)＝dx(vx)+dy(vy)，其中d(v)表示整體上作為系統(tǒng)的語(yǔ)音用戶的函數(shù)的數(shù)據(jù)用戶。
圖3是作為包括子系統(tǒng)301和302的多路接入系統(tǒng)中的語(yǔ)音用戶數(shù)量的函數(shù)的數(shù)據(jù)用戶數(shù)量的曲線圖。在圖3中，d301(v301)表示作為子系統(tǒng)301中的語(yǔ)音用戶的函數(shù)的數(shù)據(jù)用戶數(shù)量。同樣，d302(v302)表示作為子系統(tǒng)302中的語(yǔ)音用戶數(shù)量的函數(shù)的數(shù)據(jù)用戶數(shù)量。圖3說(shuō)明在d301和v301的給定值處由箭頭303所示的子系統(tǒng)301的容量。圖3還說(shuō)明在d302和v302的給定值處子系統(tǒng)302的容量304。利用向量運(yùn)算，箭頭303和304被相加，從而產(chǎn)生箭頭306所示的整個(gè)系統(tǒng)組合容量。當(dāng)用于支持不同業(yè)務(wù)類型的相對(duì)成本在子系統(tǒng)301和302之間不同時(shí)(即，當(dāng)給定業(yè)務(wù)類型對(duì)每個(gè)用戶來(lái)說(shuō)在一個(gè)子系統(tǒng)中比在另一個(gè)子系統(tǒng)中需要更多資源時(shí))，子系統(tǒng)業(yè)務(wù)分配影響由子系統(tǒng)301和302所組成的整個(gè)系統(tǒng)的組合容量。
例如，在圖3中，在子系統(tǒng)301中添加一定數(shù)量的數(shù)據(jù)用戶的代價(jià)是刪除相同數(shù)量的語(yǔ)音用戶，因?yàn)楹瘮?shù)d301(v301)的斜率＝1。另外，由于函數(shù)d301(v301)的斜率是常數(shù)，因此為了添加特定數(shù)量的數(shù)據(jù)用戶而必須刪除的語(yǔ)音用戶的數(shù)量保持恒定。相反，在點(diǎn)X，在子系統(tǒng)302中添加相同數(shù)量的數(shù)據(jù)用戶的代價(jià)只是子系統(tǒng)302中的特定數(shù)量的語(yǔ)音用戶的一部分，因?yàn)楹瘮?shù)d302(v302)不是常數(shù)。因此，為了在子系統(tǒng)302中添加特定數(shù)量的數(shù)據(jù)用戶而必須刪除的語(yǔ)音用戶的數(shù)量隨子系統(tǒng)302中的語(yǔ)音用戶數(shù)量而改變。這樣，在點(diǎn)X，不同的業(yè)務(wù)分配備選方案在以下意義上影響組合容量與把數(shù)據(jù)用戶分配到子系統(tǒng)301相比，把數(shù)據(jù)用戶分配到系統(tǒng)302產(chǎn)生更大的組合容量。因此，通過(guò)以其它業(yè)務(wù)的刪去用戶來(lái)度量時(shí)其代價(jià)最小的方式分配業(yè)務(wù)，可獲得組合容量的增益。
圖4是曲線圖，說(shuō)明子系統(tǒng)401和402的最佳子系統(tǒng)業(yè)務(wù)混合以及所產(chǎn)生的最佳組合容量。對(duì)于給定的總業(yè)務(wù)混合，測(cè)試共同實(shí)現(xiàn)總業(yè)務(wù)混合的子系統(tǒng)業(yè)務(wù)混合的所有可能組合，求出它們所產(chǎn)生的組合容量。得到最高容量的子系統(tǒng)業(yè)務(wù)混合組合是最佳的。情況A、B和C如圖4所示。情況B是最佳情況，而情況A和C則不是最佳情況，下面會(huì)進(jìn)一步描述。在圖4中，各子系統(tǒng)401和402的最佳子系統(tǒng)業(yè)務(wù)混合在情況B中分別由箭頭403和404表示。對(duì)于d401和v401以及d402和v402的各個(gè)值，確定所有值(v，d)的組合容量。箭頭406表示從箭頭403和404的向量加法得到的最佳總業(yè)務(wù)混合。如上所述的給定總業(yè)務(wù)混合的組合容量測(cè)試對(duì)于所有總業(yè)務(wù)混合重復(fù)進(jìn)行，以便求出組合容量區(qū)域，它由子系統(tǒng)業(yè)務(wù)混合的所有可能組合來(lái)定義。
在情況A中，箭頭408和410分別表示子系統(tǒng)401和子系統(tǒng)402的給定的可能業(yè)務(wù)混合。對(duì)于情況A，通過(guò)把數(shù)據(jù)用戶從子系統(tǒng)401移動(dòng)到子系統(tǒng)402以及對(duì)語(yǔ)音用戶進(jìn)行相反操作，可找到更好的子系統(tǒng)業(yè)務(wù)混合。更好的子系統(tǒng)混合是因?yàn)橄鄳?yīng)子系統(tǒng)容量區(qū)域的斜率給定的、每個(gè)語(yǔ)音用戶的所支持?jǐn)?shù)據(jù)用戶的增量在子系統(tǒng)402中比在子系統(tǒng)401中大得多。在情況A中，通過(guò)把數(shù)據(jù)用戶從子系統(tǒng)401移動(dòng)到子系統(tǒng)402，在子系統(tǒng)401中釋放的數(shù)據(jù)容量比在子系統(tǒng)402中丟失的數(shù)據(jù)容量更大。
在情況C中，箭頭412和414分別表示子系統(tǒng)401和402的給定的可能業(yè)務(wù)混合。對(duì)于情況C，狀況與情況A相反。情況C中的斜率在子系統(tǒng)401中比在子系統(tǒng)2中更大；因此，通過(guò)把數(shù)據(jù)用戶從子系統(tǒng)2移動(dòng)到子系統(tǒng)401，可找到更好的解。數(shù)據(jù)用戶通常應(yīng)該被放置在具有更陡斜率的系統(tǒng)中，而對(duì)語(yǔ)音則相反。
只要各個(gè)子系統(tǒng)容量區(qū)域斜率對(duì)于所關(guān)注的業(yè)務(wù)混合是不同的，則可找到更好的解。相反，如果各個(gè)子系統(tǒng)容量區(qū)域斜率在給定的業(yè)務(wù)混合中相等，如情況B中那樣，則無(wú)法找到更好的解。因此，所關(guān)注的業(yè)務(wù)混合產(chǎn)生局部最佳(或局部最小)解。因此，局部最佳業(yè)務(wù)混合的特征在于相應(yīng)子系統(tǒng)容量區(qū)域斜率相等。為了求出全局最佳解，必須求出包括任何端點(diǎn)解在內(nèi)的所有局部最佳業(yè)務(wù)混合，并相互進(jìn)行比較。
每個(gè)語(yǔ)音用戶的所支持?jǐn)?shù)據(jù)用戶的增量由容量區(qū)域極限的負(fù)導(dǎo)數(shù)(-d/v)給出。因此，以下分配規(guī)則可用來(lái)求出局部最大值規(guī)則1如果d1/v1＞d2/v2增加v1并減小v2，直到d1/v1＝d2/v2。
規(guī)則2如果d1/v1＞d2/v2減小v1并增加v2，直到d1/v1＝d2/v2。
規(guī)則1和規(guī)則2的直觀意義可能由于導(dǎo)數(shù)為負(fù)的事實(shí)變得有些模糊。但是，規(guī)則1可如下解釋如果d1隨不斷增加的v1減小得比d2隨不斷增加的v2減小得慢，則應(yīng)該以v2為代價(jià)增加v1。
下面在題為“數(shù)學(xué)推導(dǎo)”的詳細(xì)描述的小節(jié)中提供最佳業(yè)務(wù)分配的以上特性的一個(gè)更全面的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。在“數(shù)學(xué)推導(dǎo)”小節(jié)中，描述了具有任意數(shù)量的業(yè)務(wù)和子系統(tǒng)的情況。雖然“數(shù)學(xué)推導(dǎo)”小節(jié)的分析較為簡(jiǎn)單，但以下由圖形方式來(lái)補(bǔ)充，可用來(lái)理解最佳組合容量區(qū)域的形狀和最佳業(yè)務(wù)混合。
圖5是兩個(gè)不同子系統(tǒng)(即圖4中所示的子系統(tǒng)401和子系統(tǒng)402)的兩個(gè)業(yè)務(wù)容量區(qū)域的曲線圖，說(shuō)明最佳業(yè)務(wù)映射的圖形推導(dǎo)。在圖5中，子系統(tǒng)402的容量區(qū)域被鏡像反射，以及子系統(tǒng)402的鏡像容量區(qū)域的原點(diǎn)被放置在對(duì)應(yīng)于所討論的總業(yè)務(wù)混合的線上。通過(guò)把子系統(tǒng)402的鏡像容量區(qū)域盡量朝外移動(dòng)，同時(shí)保持子系統(tǒng)402的容量區(qū)域與子系統(tǒng)402的鏡像容量區(qū)域之間的重合點(diǎn)，可找到最佳業(yè)務(wù)混合。兩個(gè)容量區(qū)域的交叉點(diǎn)位于最佳業(yè)務(wù)映射(v401，d401)和(v402，d402)上。子系統(tǒng)402的鏡像容量區(qū)域的原點(diǎn)位于(v，d)，它表示最佳組合容量。值得注意的是，根據(jù)圖5的解與圖4中求出的解相同。
如果容量區(qū)域的交叉點(diǎn)出現(xiàn)在容量區(qū)域的內(nèi)點(diǎn)(即全語(yǔ)音或全數(shù)據(jù)的單一業(yè)務(wù)端點(diǎn)之間)，則兩個(gè)導(dǎo)數(shù)相等，如圖5中所看到的那樣。如果兩個(gè)容量區(qū)域是凸的(相對(duì)于容量區(qū)域外部的點(diǎn))，則有內(nèi)部最大值，因此業(yè)務(wù)應(yīng)該是在各子系統(tǒng)中以理想方式混合。相反，如果兩個(gè)容量區(qū)域?yàn)榘嫉?，則相交點(diǎn)將始終出現(xiàn)在容量區(qū)域的極值點(diǎn)上，表示業(yè)務(wù)應(yīng)該盡可能多地被分到不同的容量區(qū)域。
本發(fā)明的實(shí)施例可用來(lái)求出在系統(tǒng)的組合容量極限上使用的最佳業(yè)務(wù)混合。可使用一種業(yè)務(wù)分配算法，它對(duì)于任何業(yè)務(wù)負(fù)荷，在子系統(tǒng)之間分配用戶，使得在業(yè)務(wù)負(fù)荷增加時(shí)，組合容量極限為最佳。
圖10是流程圖，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的原理的業(yè)務(wù)分配算法。在流程1000中，對(duì)于每個(gè)新到達(dá)者、端接的呼叫、切換或其它預(yù)定的觸發(fā)1002，在步驟1002計(jì)算包括任何新到達(dá)者的新的總業(yè)務(wù)混合Ltot。隨后在步驟1004，對(duì)新的總業(yè)務(wù)混合導(dǎo)出(例如通過(guò)表查找)每個(gè)子系統(tǒng)的最佳業(yè)務(wù)混合(αm)。在步驟1006，按照業(yè)務(wù)n和子系統(tǒng)m來(lái)計(jì)算相對(duì)負(fù)荷(lsub)lsub＝Umn/Umnmax(αm)。Um表示子系統(tǒng)m中除了新到達(dá)者之外的業(yè)務(wù)n用戶的數(shù)量，Umnmax(αm)為所討論的業(yè)務(wù)混合的子系統(tǒng)容量(來(lái)自容量區(qū)域)。
在步驟1008，新到達(dá)者被分配到相對(duì)最少負(fù)荷的子系統(tǒng)。(如果業(yè)務(wù)類型為n＝k，則求出minm(lmk)。)在步驟1010，確定相對(duì)負(fù)荷是否平衡。如果在步驟1010確定相對(duì)負(fù)荷不平衡，例如因?yàn)樽罴褬I(yè)務(wù)分配的大變化，則在步驟1012，業(yè)務(wù)被重新分配，以便在子系統(tǒng)之間平衡相對(duì)負(fù)荷。從步驟1012，執(zhí)行在步驟1014結(jié)束。如果在步驟1010確定相對(duì)負(fù)荷是平衡的，則執(zhí)行在步驟1014結(jié)束。
流程1000所述的算法可以描述為測(cè)量總的業(yè)務(wù)混合，以及根據(jù)所述測(cè)量的總業(yè)務(wù)混合的每個(gè)子系統(tǒng)的最佳業(yè)務(wù)混合在這些子系統(tǒng)之中分配用戶。每個(gè)子系統(tǒng)的用戶絕對(duì)數(shù)量以相對(duì)方式來(lái)平衡，從而也平衡了備用資源的量。備用資源的平衡為子系統(tǒng)提供了處理因例如用戶移動(dòng)而導(dǎo)致的資源需求變化的相同能力。
圖6A和6B說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的原理的示范業(yè)務(wù)分配。圖6A表示子系統(tǒng)601和子系統(tǒng)602的容量區(qū)域，以及包括子系統(tǒng)601和602的總系統(tǒng)(即系統(tǒng)603)的組合容量區(qū)域。在圖6A中標(biāo)記了系統(tǒng)603和子系統(tǒng)601、602的容量區(qū)域。
圖6B分別表示子系統(tǒng)601和602中的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)用戶的數(shù)量。因此，系統(tǒng)603的總系統(tǒng)負(fù)荷為9個(gè)語(yǔ)音用戶和8個(gè)數(shù)據(jù)用戶，其中6個(gè)語(yǔ)音用戶和2個(gè)數(shù)據(jù)用戶被分配到子系統(tǒng)601，以及3個(gè)語(yǔ)音用戶和6個(gè)數(shù)據(jù)用戶被分配到子系統(tǒng)602。當(dāng)?shù)诰艂€(gè)數(shù)據(jù)用戶到達(dá)時(shí)，新的業(yè)務(wù)混合變成αtot＝[9 9]/(9+9)＝
。換句話說(shuō)，50％語(yǔ)音用戶和50％數(shù)據(jù)用戶。對(duì)于這種50/50混合，如從圖6A所看到的，子系統(tǒng)1的最佳語(yǔ)音/數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)混合為α601＝[12 4]/(12+4)＝
，以及α602＝[6 14]/(6+14)＝
。另外還可看到U601voice max＝12，U602data max＝4，U602voice max＝6，U602data max＝14。因此，第九語(yǔ)音用戶到達(dá)之前的相對(duì)負(fù)荷為l601voice＝6/12＝0.5，l601data＝2/4＝0.5，l602voice＝3/6＝0.5，以及l(fā)602data＝6/14＝0.43，從圖6A中可看到。由于相對(duì)數(shù)據(jù)負(fù)荷在子系統(tǒng)602中較低，因此新的(即第九)數(shù)據(jù)用戶被分配到子系統(tǒng)602。
根據(jù)本發(fā)明的原理的業(yè)務(wù)分配可以擴(kuò)展到考慮各個(gè)用戶特征，其中包括例如不同子系統(tǒng)中的各個(gè)用戶的無(wú)線電情況。各個(gè)用戶的無(wú)線電情況可能使支持各個(gè)用戶的成本與分配區(qū)域上的平均值明顯不同。此外，用戶可能在一個(gè)子系統(tǒng)中處于良好的無(wú)線電條件中，而在其它子系統(tǒng)中處于不良條件中。
例如，在包括子系統(tǒng)A和B的兩路接入系統(tǒng)中，可為各用戶分配一組加權(quán)值ciA和ciB?？梢允菚r(shí)變的ciA和ciB反映了在子系統(tǒng)A和子系統(tǒng)B中支持用戶的相對(duì)無(wú)線電資源成本。1.0的加權(quán)值可能例如對(duì)應(yīng)于支持所討論子系統(tǒng)中的所討論業(yè)務(wù)的用戶的平均成本。也可使用和結(jié)合除相對(duì)資源成本之外的度量標(biāo)準(zhǔn)，例如所需功率、干擾影響、與基站的距離、路徑增益、所需分組傳輸時(shí)間、信道數(shù)量(碼樹(shù)使用的份額或時(shí)隙的數(shù)量)、載波干擾比(C/I)、每比特的能量(Eb)與噪聲譜密度(No)之比(Eb/No)以及移動(dòng)速度。
忽略每個(gè)子系統(tǒng)的最佳業(yè)務(wù)混合的最低成本分配方案把用戶分配給ciA和ciB最小的系統(tǒng)。但是，對(duì)于多業(yè)務(wù)系統(tǒng)，該分配方案可導(dǎo)致子系統(tǒng)中的次最佳業(yè)務(wù)混合，它又導(dǎo)致低于最佳的組合容量區(qū)域。為了改進(jìn)性能，最低成本分配方案可以與上述最佳業(yè)務(wù)混合方案結(jié)合。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，最佳業(yè)務(wù)混合方案可通過(guò)考慮各個(gè)用戶成本來(lái)進(jìn)行擴(kuò)展。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，子系統(tǒng)業(yè)務(wù)混合可以通過(guò)偏置在不同子系統(tǒng)中支持用戶的相對(duì)成本來(lái)控制到預(yù)期等級(jí)。如果在子系統(tǒng)A中比在子系統(tǒng)B中更希望語(yǔ)音用戶占較大份額，則成本可在子系統(tǒng)B中按比例增加，以及在子系統(tǒng)A中按比例減少。如果希望把語(yǔ)音用戶的一定份額β分配到子系統(tǒng)A，則子系統(tǒng)A和B中的用戶加權(quán)值可以與兩個(gè)成本補(bǔ)償f(β)和f(1-β)相乘，使得Prob(f(β)ciA＜f(1-β)ciB)＝β。語(yǔ)音用戶則被分配到f(β)ciA和f(1-β)ciB最小的子系統(tǒng)。成本補(bǔ)償f(β)可以從相對(duì)用戶成本的分布中得出。f(β)的典型特性為f(β＝0.5)＝1，所以，對(duì)于β＝0.5，Prob(f(β)ciA＜f(1-βciB)＝Prob(ciA＜ciB)＝0.5。此外，f(β)隨著不斷增加的β而減小。換句話說(shuō)，用戶的預(yù)期份額越大，則成本補(bǔ)償越低。因此，少量用戶可以被分配到其相對(duì)成本高于在另一個(gè)子系統(tǒng)中的成本的子系統(tǒng)中，以便保持最佳業(yè)務(wù)混合。
最佳業(yè)務(wù)混合方案還可通過(guò)考慮單個(gè)用戶成本來(lái)擴(kuò)展，具體方式是交換已在接受服務(wù)的用戶，以便減小總資源成本。用戶交換方法的實(shí)現(xiàn)可通過(guò)首先根據(jù)最佳業(yè)務(wù)混合分配一組用戶。定期掃描該組用戶，以及交換不同子系統(tǒng)中的那些在另一子系統(tǒng)中成本更低的用戶對(duì)。例如，第一子系統(tǒng)中的用戶和第二子系統(tǒng)中的用戶可構(gòu)成一對(duì)。如果第一子系統(tǒng)中的用戶在第二子系統(tǒng)中的成本更低，而第二子系統(tǒng)中的用戶在第一子系統(tǒng)中的成本更低，則可交換第一用戶和第二用戶。因此，系統(tǒng)的總成本降低，同時(shí)平均起來(lái)，保持了每個(gè)子系統(tǒng)的業(yè)務(wù)混合。
通過(guò)考慮單個(gè)用戶成本來(lái)擴(kuò)展最佳業(yè)務(wù)混合方案的另一種方式是在每個(gè)時(shí)刻或者在某個(gè)間隔同時(shí)嘗試最佳業(yè)務(wù)混合方案和最低成本分配方案，并選擇在某種意義上產(chǎn)生最佳結(jié)果的方案。因此，每當(dāng)進(jìn)行分配時(shí)，同時(shí)嘗試這兩種方案。選擇根據(jù)某種預(yù)定度量標(biāo)準(zhǔn)獲得最佳結(jié)果的方案。所述度量標(biāo)準(zhǔn)可以是例如相對(duì)負(fù)荷或剩余資源量。
圖7A-F說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的原理的示范組合容量區(qū)域。在某些情況下，已在接受服務(wù)的用戶可能必須被重新分配到另一個(gè)子系統(tǒng)。一個(gè)極端實(shí)例如圖7D所示。在圖7D中，當(dāng)總業(yè)務(wù)混合從[＜0.5＞0.5]轉(zhuǎn)到[＞0.5＜0.5]時(shí)，所有語(yǔ)音和數(shù)據(jù)用戶會(huì)理想地改變子系統(tǒng)。主要在避免具有凹狀容量區(qū)域的子系統(tǒng)中的混合業(yè)務(wù)時(shí)預(yù)計(jì)這種引人注目的表現(xiàn)。當(dāng)努力保持子系統(tǒng)重新分配時(shí)，不同業(yè)務(wù)類型的靈活性可能不同。例如，與具有更嚴(yán)格要求的業(yè)務(wù)相比，具有不太嚴(yán)格延遲要求的業(yè)務(wù)可能受到重新分配的影響更小。
本發(fā)明的原理適用于短期以及長(zhǎng)期的時(shí)間方面，以及適用于小規(guī)模和大規(guī)模的面積方面。大體上，業(yè)務(wù)分配的準(zhǔn)確度由在其中進(jìn)行業(yè)務(wù)分配的每個(gè)系統(tǒng)的容量區(qū)域的準(zhǔn)確度來(lái)決定。反映為之進(jìn)行業(yè)務(wù)分配的時(shí)間和面積的每個(gè)子系統(tǒng)的容量區(qū)域的準(zhǔn)確度越高，則整體準(zhǔn)確度以及性能越高。本發(fā)明的原理可適用于對(duì)例如小區(qū)、一組小區(qū)和系統(tǒng)級(jí)的業(yè)務(wù)分配，也適用于例如分組、消息、話音突峰、呼叫和會(huì)話的分配。
本發(fā)明的原理還適用于接入系統(tǒng)內(nèi)的承載選擇。例如，在UMTS中，可在專用信道和公共信道上傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，例如高速下行鏈路分組接入(HSDPA)。承載的選擇則可根據(jù)承載的不同特性、按照本發(fā)明的原理來(lái)執(zhí)行。另外，可應(yīng)用本發(fā)明的原理，而與不同子系統(tǒng)的接入端口是否共存(即處于同一位置)無(wú)關(guān)。
再參照附圖，圖7A-F表示每個(gè)子系統(tǒng)以及組合的容量區(qū)域的六個(gè)實(shí)例。從各個(gè)組合容量區(qū)域上的某個(gè)點(diǎn)開(kāi)始，可沿著與子系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)分配對(duì)應(yīng)的向量，朝向相應(yīng)的原點(diǎn)。
圖7A-B所示的容量區(qū)域假定相同的兩個(gè)子系統(tǒng)。圖7A和7B的子系統(tǒng)701和子系統(tǒng)702具有線性容量區(qū)域；但是，子系統(tǒng)1和子系統(tǒng)2的容量區(qū)域具有不同斜率。組合容量區(qū)域703如圖7A所示，組合容量區(qū)域704如圖7B所示。圖7A和7B的容量區(qū)域的不同之處在于，在圖7A中，說(shuō)明了最佳業(yè)務(wù)分配的使用，而在圖7B中，則說(shuō)明了最壞情況分配的使用。
在圖7A中，由于d701/v701＜d702/v702始終保持為真，通過(guò)把盡可能多的語(yǔ)音用戶分配到子系統(tǒng)702以及把盡可能多的數(shù)據(jù)用戶分配到子系統(tǒng)1，找到最佳業(yè)務(wù)分配。換句話說(shuō)，語(yǔ)音用戶被盡可能多地分配到子系統(tǒng)702，因?yàn)樽酉到y(tǒng)702在處理語(yǔ)音用戶方面比子系統(tǒng)701更好。同樣，數(shù)據(jù)用戶被盡可能多地分配到子系統(tǒng)701，因?yàn)樽酉到y(tǒng)701在處理數(shù)據(jù)用戶方面更好。
在圖7B中，分配原理與圖7A中所示相反。在圖7B中，在成本最大的情況下分配用戶。比較圖7A與圖7B，可以看到，總系統(tǒng)容量區(qū)域703明顯地大于總系統(tǒng)容量區(qū)域703。例如，對(duì)于總語(yǔ)音負(fù)荷2，圖7A表示了數(shù)量為圖7B所示四倍的數(shù)據(jù)用戶的管理。
說(shuō)明圖7A與圖7B的容量區(qū)域之間差異的另一種方式如下從純數(shù)據(jù)端點(diǎn)開(kāi)始，在移去數(shù)據(jù)用戶的同時(shí)增加語(yǔ)音用戶，圖7A和7B可被標(biāo)識(shí)為在兩個(gè)系統(tǒng)的任一個(gè)中分配所有新的語(yǔ)音用戶。在圖7A中，語(yǔ)音用戶被添加到子系統(tǒng)702中，以移去的數(shù)據(jù)用戶來(lái)衡量，每個(gè)語(yǔ)音用戶具有較低成本；因而性能優(yōu)于圖7B。此外，圖7A與圖7B之間的差異直接取決于容量區(qū)域的斜率之差；大差異產(chǎn)生大增益，而相等斜率則不產(chǎn)生任何增益。
圖7A中還說(shuō)明了分配業(yè)務(wù)而在兩個(gè)子系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)相等業(yè)務(wù)混合的一種方案的性能。相等業(yè)務(wù)混合方案產(chǎn)生略帶凹狀的組合容量區(qū)域705。組合容量區(qū)域705的相等業(yè)務(wù)混合方案上的增益由各個(gè)容量區(qū)域的斜率的差異來(lái)決定。從7A中看到，對(duì)于線性容量區(qū)域，分配原理變得簡(jiǎn)單給定的業(yè)務(wù)應(yīng)該被盡可能多地引向在支持該業(yè)務(wù)時(shí)相對(duì)最佳的系統(tǒng)。因此，業(yè)務(wù)僅在系統(tǒng)之一中被混合，而另一個(gè)系統(tǒng)僅服務(wù)于一種用戶。
對(duì)于至少一個(gè)凸?fàn)钊萘繀^(qū)域，情況變得不同，如圖7C所示。在表示子系統(tǒng)706和707的容量區(qū)域的圖7C中，可找到內(nèi)部最佳點(diǎn)。還表示了系統(tǒng)708的組合容量區(qū)域。系統(tǒng)708包括子系統(tǒng)706和707。為了達(dá)到最佳業(yè)務(wù)混合，業(yè)務(wù)應(yīng)該盡可能多地在子系統(tǒng)707(即具有凸?fàn)钊萘繀^(qū)域的子系統(tǒng))中混合。此外，業(yè)務(wù)混合應(yīng)該使得d706/v706＝d707/v707。子系統(tǒng)707中的混合業(yè)務(wù)的結(jié)果為業(yè)務(wù)還在子系統(tǒng)706(即具有線性容量區(qū)域的子系統(tǒng))中混合。因此，業(yè)務(wù)在兩個(gè)子系統(tǒng)706和707中混合。
圖7D說(shuō)明具有一個(gè)線性容量區(qū)域和一個(gè)凹狀容量區(qū)域的情況。子系統(tǒng)709的容量區(qū)域是線性的，而子系統(tǒng)710的容量區(qū)域則是凹狀的。還表示了系統(tǒng)711的組合容量區(qū)域。系統(tǒng)711包括子系統(tǒng)709和710。滿足d709/vd709＝d710/710的業(yè)務(wù)混合可見(jiàn)于圖7D。但是，在圖7D中，滿足d709/v709＝d710/v710的業(yè)務(wù)混合對(duì)應(yīng)于局部最小值。圖7D的最佳業(yè)務(wù)混合卻出現(xiàn)在子系統(tǒng)710的凹狀容量區(qū)域的端點(diǎn)。因此，業(yè)務(wù)從不在子系統(tǒng)710(即具有凹狀容量區(qū)域的子系統(tǒng))中混合。但是，仍然能夠?qū)崿F(xiàn)線性組合容量極限。圖7E和7F說(shuō)明與以上圖7A和圖7C相似的實(shí)例，但是針對(duì)三個(gè)、而不是兩個(gè)子系統(tǒng)。
可從圖7A-7F中得出的結(jié)論包括以下幾點(diǎn)1.對(duì)于線性容量區(qū)域，業(yè)務(wù)應(yīng)該盡可能多地分配到在支持它們方面相對(duì)來(lái)說(shuō)最佳的子系統(tǒng)。
2.業(yè)務(wù)通常應(yīng)該在具有凸?fàn)钊萘繀^(qū)域的子系統(tǒng)中混合。
3.業(yè)務(wù)通常不應(yīng)該在具有凹狀區(qū)域的子系統(tǒng)中混合。
根據(jù)本發(fā)明的原理通過(guò)采用負(fù)荷分擔(dān)策略可得到的增益取決于各個(gè)子系統(tǒng)容量區(qū)域的特性。子系統(tǒng)容量區(qū)域相互之間的差異越大，則可能的增益通常越高。
圖8A和8B說(shuō)明GSM/EDGE和WCDMA子系統(tǒng)的示范語(yǔ)音和萬(wàn)維網(wǎng)(WWW)容量區(qū)域。存在GSM/EDGE無(wú)線電接入網(wǎng)(GERAN)和WCDMA的混合語(yǔ)音和WWW子系統(tǒng)容量區(qū)域。圖8A表示其中所提供的業(yè)務(wù)為低質(zhì)量WWW和語(yǔ)音的WCDMA和GSM/EDGE的子系統(tǒng)容量區(qū)域。圖8B表示其中所提供的業(yè)務(wù)為高質(zhì)量WWW和語(yǔ)音的WCDMA和GSM/EDGE的容量區(qū)域。圖8A和圖8B均表示了組合容量區(qū)域。
在圖8A和圖8B中，常?？色@得相當(dāng)線性的容量區(qū)域，這是在具有干擾平均的干擾限制條件下可以預(yù)期的。雖然是典型情況，但并非總是存在線性區(qū)域。在具有某種形式的阻塞或排隊(duì)的系統(tǒng)中，以及在最大容許干擾取決于業(yè)務(wù)混合的情況下，可能出現(xiàn)非線性容量區(qū)域。這些情況的實(shí)例包括具有1/3頻率再用的基于GERAN的系統(tǒng)，對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)，例如MR59語(yǔ)音承載變?yōu)樽枞拗频?；以及具有常?guī)和基于HSDPA的承載的WCDMA。
圖8A和8B所示的容量區(qū)域是在特定系統(tǒng)、無(wú)線電和業(yè)務(wù)量假設(shè)下得出的，因此可能不一定直接用于多路接入容量估計(jì)。但是，如果假定容量區(qū)域的形狀不會(huì)隨著不同假設(shè)而急劇變化，則圖8A和8B中的容量區(qū)域可在相同假設(shè)的情況下被重新縮放到適合單業(yè)務(wù)端點(diǎn)。只要系統(tǒng)保持為干擾限制的，則應(yīng)該產(chǎn)生相當(dāng)?shù)慕浦怠?br> 對(duì)于特定的語(yǔ)音業(yè)務(wù)、系統(tǒng)、無(wú)線電和業(yè)務(wù)量假設(shè)，WCDMA語(yǔ)音容量大約是GSM的2-3倍，從圖8A和8B中可以看出。此外，WCDMA WWW容量的范圍從大約等于GSM/EDGE WWW容量到等于該容量的七倍。WCDMA WWW容量與GSM/EDGE WWW容量的比值在很大程度上取決于用戶質(zhì)量要求。因此，在容量區(qū)域方面，此情況可如圖8A和8B所示。采用GSM/EDGE容量區(qū)域作為參考，可看到WCDMA WWW容量在很大程度上取決于用戶質(zhì)量要求。
對(duì)于低質(zhì)量要求，GSM/EDGE和WCDMA的WWW容量是相當(dāng)?shù)?，而?duì)于高質(zhì)量要求，這些容量明顯不同。對(duì)于低WWW要求，根據(jù)本發(fā)明的原理，WWW用戶應(yīng)該被盡可能多地放置在GSM/EDGE系統(tǒng)中，語(yǔ)音用戶盡可能放置在WCDMA系統(tǒng)中。但是，對(duì)于高WWW質(zhì)量要求，情況則相反，所以WWW用戶應(yīng)該被放置在WCDMA系統(tǒng)中，語(yǔ)音用戶放置在GSM/EDGE系統(tǒng)中。分開(kāi)分別如圖8A和圖8B所示的低質(zhì)量和高質(zhì)量情況的是門限WWW質(zhì)量要求，對(duì)于這種要求，容量區(qū)域具有相等斜率，組合容量不受子系統(tǒng)選擇的影響。上述結(jié)果可由以下事實(shí)來(lái)說(shuō)明與WCDMA相比，GSM/EDGE對(duì)于低質(zhì)量WWW業(yè)務(wù)較為有效，而GSM/EDGE對(duì)于高質(zhì)量業(yè)務(wù)則較差。
上述低質(zhì)量和高質(zhì)量WWW業(yè)務(wù)當(dāng)然也可與語(yǔ)音一起同時(shí)被提供，從而得到三業(yè)務(wù)系統(tǒng)。所得的示范三維容量區(qū)域如圖9A和9B所示。如二系統(tǒng)情況中一樣，業(yè)務(wù)被分配到其中業(yè)務(wù)成本在其它業(yè)務(wù)方面為最小的子系統(tǒng)中。在圖9A和9B中，高質(zhì)量WWW業(yè)務(wù)被盡可能多地映射到WCDMA。語(yǔ)音業(yè)務(wù)被映射到WCDMA，除非WCDMA為高質(zhì)量WWW業(yè)務(wù)而滿負(fù)荷。
數(shù)學(xué)推導(dǎo)下面描述雙業(yè)務(wù)兩路接入情況的最佳業(yè)務(wù)分配的推導(dǎo)。然后再描述雙業(yè)務(wù)兩路接入情況推導(dǎo)的結(jié)果如何能推廣到任意數(shù)量的業(yè)務(wù)和任意數(shù)量的子系統(tǒng)。在兩個(gè)系統(tǒng)雙業(yè)務(wù)的情況中找到最佳業(yè)務(wù)映射可按照以下所述來(lái)執(zhí)行。
若給定兩個(gè)子系統(tǒng)的語(yǔ)音-數(shù)據(jù)容量區(qū)域d1(v1)和d2(v2)，對(duì)于總語(yǔ)音負(fù)荷v＝v1+v2，什么v1和v2使可維持的數(shù)據(jù)負(fù)荷d＝d1+d2最大？(根據(jù)優(yōu)化理論，d稱作目標(biāo)函數(shù)，v1和v2稱作控制變量。)對(duì)于固定的語(yǔ)音負(fù)荷v，d由下式給出d(v1，v2)＝d1(v1)+d2(v2)＝d1(v1)+d2(v-v1)，其中max(0，v-v2max)≤v1≤min(vi，v1max)為了使d最大，d對(duì)v1的導(dǎo)數(shù)推導(dǎo)如下∂∂v1d(v1,v2)=∂∂v1(d1(v1)+d2(v-v1))=∂∂v1(d1(v1))-∂v2(d2(v-v1))]]>因此，在v1*處存在零，使得∂∂v1(d1(v1*))=∂∂v2(d2(v-v1*))]]>找到的零斜率點(diǎn)是對(duì)應(yīng)于d的局部最大值還是最小值，分別取決于d的二階導(dǎo)數(shù)是小于還是大于零∂2∂v12d(v1*,v2)-∂2∂v12(d1(v1*))+∂2∂v22(d2(v-v1*))≠0]]>如果未找到一階導(dǎo)數(shù)的零點(diǎn)，則d的最大值存在于v1的極限值處如果∂vv1d(v1,v2)=∂∂v1(d1(v1))-∂∂v2(d2(v-v1))>0:]]>v*1＝max(v1)＝min(v，v1max)
如果∂∂v1d(v1,v2)=∂∂v1(d1(v1))-∂∂v2(d2(v-v1))<0:]]>v*1＝min(v1)＝max(0，v-v2max)為了求出d的全局最大值，必須比較所有局部最大值，其中包括v1的極限值。此外，為了求出業(yè)務(wù)混合的整個(gè)范圍中的最佳業(yè)務(wù)分配，從而計(jì)算組合容量區(qū)域，必須對(duì)所有總語(yǔ)音負(fù)荷v∈
重復(fù)上述一階和二階導(dǎo)數(shù)計(jì)算。最佳分擔(dān)點(diǎn)的特征在于，每個(gè)語(yǔ)音用戶的以數(shù)據(jù)用戶計(jì)的成本在兩個(gè)子系統(tǒng)中相等。這在直觀上是令人滿意的，因?yàn)槿绻闆r不是這樣，則可通過(guò)把數(shù)據(jù)用戶從成本更高的子系統(tǒng)中移動(dòng)到成本較低的子系統(tǒng)中來(lái)求出更好的解。
端點(diǎn)之間的最大值只有二階導(dǎo)數(shù)的總和大于零時(shí)才能求出，這直觀地表示，或者兩個(gè)子系統(tǒng)容量區(qū)域都為凸?fàn)?，或者其中一個(gè)凸出的程度超過(guò)另一個(gè)凹進(jìn)的程度。如果情況不是這樣，則在極值點(diǎn)找到最有效的負(fù)荷分擔(dān)；即，通過(guò)盡可能多地分開(kāi)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)用戶。從以上可以看出，如果每個(gè)語(yǔ)音用戶的成本在子系統(tǒng)1中比在子系統(tǒng)2中更少，則v1應(yīng)該最大，反之亦然。
上述雙業(yè)務(wù)優(yōu)化過(guò)程可以修改為適用于任意數(shù)量的業(yè)務(wù)。對(duì)于三種業(yè)務(wù)的情況，結(jié)果簡(jiǎn)述如下若給定兩個(gè)子系統(tǒng)的語(yǔ)音-數(shù)據(jù)-流容量區(qū)域d1(v1，s1)和d2(v2，s2)，對(duì)于總語(yǔ)音和流負(fù)荷v＝v1+v2以及s＝s1+s2，什么v1和v2以及s1和s2使可維持的數(shù)據(jù)負(fù)荷d＝d1+d2最大？(根據(jù)優(yōu)化理論，d稱作目標(biāo)函數(shù)，v1和v2以及s1和s2稱作控制變量。)對(duì)于固定的語(yǔ)音和流負(fù)荷v和s，d由下式給出d(v1，v2，s1，s2)＝d1(v1，s1)+d2(v2，s2)＝d1(v1，s1)+d2(v-v1，s-s1)為了使d最大，推導(dǎo)出d對(duì)v1和s1的偏導(dǎo)數(shù)∂∂v1d(v1,v2,s1,s2)=∂∂v1(d1(v1,s1))-∂∂v2(d2(v-v1,s-s1))]]>∂∂s1d(v1,v2,s1,s2)=∂∂s1(d1(v1,s2))-∂∂s2(d2(v-v1,s-s1))]]>因此，在v1*和s1*處存在零值，使得
∂∂v1(d1(v1*,s1*))=∂∂v2(d2(v-v1*,s-s1*))]]>∂∂s1(d1(v1*,s1*))=∂∂s2(d2(v-v1*,s-s1*))]]>零斜率點(diǎn)是對(duì)應(yīng)于d的局部最大值、最小值還是對(duì)應(yīng)于鞍點(diǎn)值取決于d的二階導(dǎo)數(shù)的特性。此外，如果未找到一階導(dǎo)數(shù)的共同零值，或者一階導(dǎo)數(shù)對(duì)應(yīng)于最小值，則d的最大值存在于v1的極限值處。注意，一階導(dǎo)數(shù)不再是單值的，而是流負(fù)荷的函數(shù)。還要注意，上述根據(jù)本發(fā)明的原理的圖形方案還可適用于三業(yè)務(wù)系統(tǒng)，只要子系統(tǒng)的數(shù)量限制為二。
給定子系統(tǒng)容量Cm(αm)，m＝1，...，M，對(duì)于總業(yè)務(wù)混合α，什么相對(duì)子系統(tǒng)業(yè)務(wù)分配βnm*(m＝1，...，M以及n＝1，...，N)使組合容量C^(α)最大？在分析上直接使C^(α)對(duì)于βnm最大是令人生厭的。在數(shù)字上，這可能容易通過(guò)例如梯度方法來(lái)完成。
為了簡(jiǎn)化分析，子系統(tǒng)容量首先以CNm＝fNm(C1m，...，CN-1m)的形式來(lái)表示。然后，業(yè)務(wù)1-N-1的組合容量、即C1、...、CN-1保持恒定，并導(dǎo)出使組合業(yè)務(wù)-N-容量C^N最大的業(yè)務(wù)分配C1m、...、CN-1m。已經(jīng)執(zhí)行這種優(yōu)化過(guò)程之后，可計(jì)算總業(yè)務(wù)混合和子系統(tǒng)業(yè)務(wù)分配的相應(yīng)值。通過(guò)對(duì)于業(yè)務(wù)1、...、N-1的容量范圍重復(fù)該過(guò)程，從而得到總業(yè)務(wù)混合與準(zhǔn)優(yōu)化相對(duì)子系統(tǒng)業(yè)務(wù)分配之間的完全映射。近似的組合業(yè)務(wù)-N-容量由下式給出C^N=Σm=1MCNm=Σm=1MfNm(C1m,...,CN-1m)]]>對(duì)于固定的組合容量C1，...CN-1，這些業(yè)務(wù)的第M子系統(tǒng)的容量隱含地由子系統(tǒng)1、...、M-1的容量給出CnM=Cn-Σk=1M-1Cnk.]]>利用這個(gè)等式，C^N變成C^N=Σm=1MfNm(C1m,...,CN-1m)=Σm=1M-1fNm(C1m,...,CN-1m)+fNM(C1M,...,CN-1M)|CnM=Cn-Σk=1M-1Cnk]]>為了使C^N最大，取對(duì)Cnm的偏導(dǎo)數(shù)
∂C^N∂Cnm=∂∂Cnm[Σm=1M-1fNm(C1m,...,CN-1m)]+∂∂Cnm[fNM(C1M,...,CN-1M)|CnM=Cn-Σk=1M-1Cnk]=]]>∂fNm∂Cnm(C1m,...,CN-1m)-∂fNM∂CnM(C1M,...,CN-1M)]]>對(duì)于n＝1，...N-1，m＝1，...，M-1在局部極值點(diǎn)，所有偏導(dǎo)數(shù)為零。因此，在子系統(tǒng)業(yè)務(wù)分配Cnm*處找到局部準(zhǔn)最佳值，使得所有子系統(tǒng)中關(guān)于業(yè)務(wù)n的偏導(dǎo)數(shù)等于子系統(tǒng)M中的相應(yīng)偏導(dǎo)數(shù)。此外，由于這適用于所有m∂fNm∂Cnm(C1m*,...,CN-1m*)=∂fNP∂CnP(C1P*,...,CN-1P*)∀p,]]>k和n＝1，...N-1因此，準(zhǔn)最佳業(yè)務(wù)分配的特征在于，關(guān)于所有業(yè)務(wù)的偏導(dǎo)數(shù)在所有子系統(tǒng)中相等。這些點(diǎn)是對(duì)應(yīng)于C^N的局部最大值、最小值還是對(duì)應(yīng)于鞍點(diǎn)值取決于二度偏導(dǎo)數(shù)∂2fNm|∂(Cnm)2]]>的特性。其它邊界點(diǎn)也必須被查找到并與內(nèi)部局部最大值進(jìn)行比較，然后才可建立全局最大值。
已經(jīng)確定準(zhǔn)最佳子系統(tǒng)業(yè)務(wù)分配Cnm*以及所得Cn*和C*之后，一對(duì)總業(yè)務(wù)混合和準(zhǔn)最佳相對(duì)子系統(tǒng)業(yè)務(wù)分配可方便地由下式來(lái)計(jì)算βnm*=Cnm*Cn*]]>通過(guò)對(duì)于業(yè)務(wù)1、...、N-1的容量范圍重復(fù)該過(guò)程，得到總業(yè)務(wù)混合與準(zhǔn)最佳子系統(tǒng)業(yè)務(wù)分配之間的完全映射。還可根據(jù)本發(fā)明的原理應(yīng)用隨機(jī)查找機(jī)制。這些機(jī)制嘗試不同組合，直到例如求出可接受的解為止。
雖然已經(jīng)在附圖以及在以上詳細(xì)說(shuō)明中說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施例，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例，而是能夠有許多重新配置、修改和替換，只要沒(méi)有背離以下權(quán)利要求所定義的發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種在包括多個(gè)子系統(tǒng)并提供多個(gè)業(yè)務(wù)的多路接入通信系統(tǒng)中分配用戶的方法，所述方法包括確定多個(gè)容量區(qū)域，所述多個(gè)容量區(qū)域中的每個(gè)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)子系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)；根據(jù)所述已確定的多個(gè)容量區(qū)域來(lái)確定組合容量區(qū)域；以及利用來(lái)自所述已確定的組合容量區(qū)域的信息在所述多個(gè)子系統(tǒng)之中分配至少一個(gè)用戶。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定所述多個(gè)容量區(qū)域的所述步驟包括對(duì)于所述多個(gè)子系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)中的所述多個(gè)業(yè)務(wù)之中的用戶的固定混合，確定所述子系統(tǒng)中的所述多個(gè)業(yè)務(wù)全部達(dá)到可接受質(zhì)量時(shí)的所述子系統(tǒng)的最大合計(jì)負(fù)荷；以及對(duì)所述子系統(tǒng)中的所述多個(gè)業(yè)務(wù)之中的用戶的一系列可能混合重復(fù)所述確定最大合計(jì)負(fù)荷的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定所述組合容量區(qū)域的所述步驟包括相加所述已確定的多個(gè)容量區(qū)域。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)已確定的容量區(qū)域中的每個(gè)是線性的。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，分配所述至少一個(gè)用戶的所述步驟基于所述已確定的線性容量區(qū)域中每一個(gè)的斜率。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分配步驟包括響應(yīng)預(yù)定的觸發(fā)而計(jì)算總業(yè)務(wù)混合；確定所述多個(gè)子系統(tǒng)中每一個(gè)的最佳業(yè)務(wù)混合；計(jì)算在所述預(yù)定的觸發(fā)之前每個(gè)業(yè)務(wù)和子系統(tǒng)的相對(duì)負(fù)荷；以及確定相對(duì)最少負(fù)荷的子系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述分配步驟包括在所述相對(duì)最少負(fù)荷的子系統(tǒng)中分配新到達(dá)者；以及其中所述預(yù)定觸發(fā)是所述新到達(dá)者。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述分配步驟包括確定所述多個(gè)子系統(tǒng)之中的相對(duì)負(fù)荷是否平衡；響應(yīng)所述相對(duì)負(fù)荷不平衡的確定，在所述多個(gè)子系統(tǒng)之中重新分配業(yè)務(wù)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分配步驟包括計(jì)算總業(yè)務(wù)混合；以及對(duì)于所述測(cè)量的總業(yè)務(wù)混合根據(jù)每個(gè)子系統(tǒng)的最佳業(yè)務(wù)混合在所述多個(gè)子系統(tǒng)之中分配用戶。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定所述組合容量區(qū)域的所述步驟包括鏡像反射所述多個(gè)已確定容量區(qū)域中的第一已確定容量區(qū)域；把所述反射的第一已確定容量區(qū)域的原點(diǎn)放置在與固定業(yè)務(wù)混合對(duì)應(yīng)的線上；把所述反射的第一已確定容量區(qū)域移動(dòng)到遠(yuǎn)離所述多個(gè)已確定容量區(qū)域的第二已確定容量區(qū)域的原點(diǎn)，同時(shí)仍然保持與所述第二已確定容量區(qū)域的重合點(diǎn)。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)業(yè)務(wù)在所述多個(gè)子系統(tǒng)中被盡可能多地混合。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)業(yè)務(wù)在所述多個(gè)子系統(tǒng)中被盡可能多地分離。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定步驟相對(duì)于所述通信系統(tǒng)的一個(gè)小區(qū)來(lái)執(zhí)行。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定步驟對(duì)屬于單一站點(diǎn)的多個(gè)小區(qū)來(lái)執(zhí)行。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定步驟對(duì)屬于單一基站的多個(gè)小區(qū)來(lái)執(zhí)行。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定步驟對(duì)多個(gè)小區(qū)來(lái)執(zhí)行。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分配步驟包括利用所述通信系統(tǒng)的多個(gè)用戶中的每個(gè)的獨(dú)立成本。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，用戶的獨(dú)立成本包括關(guān)于所述用戶填充所述多個(gè)容量區(qū)域中的至少一個(gè)容量區(qū)域的程度的量度。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述獨(dú)立用戶成本是基于包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)的度量相對(duì)資源成本、所需功率、干擾影響、與基站的距離、路徑增益、所需分組傳輸時(shí)間、信道質(zhì)量、信號(hào)干擾比、信道數(shù)量以及移動(dòng)臺(tái)速度。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于在所述分配步驟之后還包括確定第一子系統(tǒng)中的任何用戶是否比在第二子系統(tǒng)中的成本更低；確定所述第二子系統(tǒng)中的任何用戶是否比在所述第一子系統(tǒng)中的成本更低；使被識(shí)別為在所述第一子系統(tǒng)中成本更低的用戶與被識(shí)別為在所述第二子系統(tǒng)中成本更低的用戶組成對(duì)；以及在所述第一子系統(tǒng)與所述第二子系統(tǒng)之間交換所述成對(duì)用戶。
21.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分配步驟包括利用經(jīng)偏置的用戶成本。
22.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述分配步驟包括在所述相對(duì)最小負(fù)荷的子系統(tǒng)中分配新到達(dá)者；其中所述預(yù)定的觸發(fā)是所述新到達(dá)者；確定所述多個(gè)子系統(tǒng)之中的相對(duì)負(fù)荷是否平衡；以及響應(yīng)所述相對(duì)負(fù)荷不平衡的確定，在所述多個(gè)子系統(tǒng)之中重新分配業(yè)務(wù)。
23.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述分配步驟包括利用所述通信系統(tǒng)的多個(gè)用戶中的每個(gè)的獨(dú)立成本；以及用戶的所述獨(dú)立成本包括關(guān)于所述用戶填充所述多個(gè)容量區(qū)域中的至少一個(gè)容量區(qū)域的程度的量度。
24.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述分配步驟包括利用所述通信系統(tǒng)的多個(gè)用戶中的每個(gè)的獨(dú)立成本；以及用戶的所述獨(dú)立成本包括關(guān)于所述用戶填充所述多個(gè)容量區(qū)域中的至少一個(gè)容量區(qū)域的程度的量度。
25.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述分配步驟包括利用所述通信系統(tǒng)的多個(gè)用戶中的每個(gè)的獨(dú)立成本；以及用戶的所述獨(dú)立成本包括關(guān)于所述用戶填充所述多個(gè)容量區(qū)域中的至少一個(gè)容量區(qū)域的程度的量度。
26.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述分配步驟包括利用所述通信系統(tǒng)的多個(gè)用戶中的每個(gè)的獨(dú)立成本；以及用戶的所述獨(dú)立成本包括關(guān)于所述用戶填充所述多個(gè)容量區(qū)域中的至少一個(gè)容量區(qū)域的程度的量度。
全文摘要
在包括多個(gè)多業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的無(wú)線通信系統(tǒng)中把給定業(yè)務(wù)的用戶根據(jù)無(wú)線通信系統(tǒng)的組合容量區(qū)域分配到子系統(tǒng)之一。根據(jù)多個(gè)多業(yè)務(wù)子系統(tǒng)中每個(gè)的容量區(qū)域來(lái)確定組合容量區(qū)域。多個(gè)多業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的容量區(qū)域采用作為第二業(yè)務(wù)的用戶的增加的函數(shù)的第一業(yè)務(wù)的用戶的相對(duì)減少來(lái)確定。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1647549SQ03808346
公開(kāi)日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2003年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月17日
發(fā)明者A·弗魯斯科, M·阿姆格倫, S·馬努斯森, A·西蒙斯森, P·馬格努斯森 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司