移动通信系统额外开销信道的管理方法及设备 本发明涉及移动通信系统，更具体地说，涉及基站额外开销信道的一种旨在提高和稳定码分多址(CDMA)系统性能的管理方法及其有关设备。
在目前的CDMA移动通信系统中，在基站收发信机子系统(BTS)的信道卡中工作的额外开销信道(例如，导频信道、同步信道、寻呼信道或接入信道)是预先分派从而固定工作的。通过前向CDMA信道寻呼移动站时，BTS通过特定数量(例如1个)预先分派的寻呼信道寻呼相应终端。在反向CDMA信道中，特定数量(例如1个)固定分派的接入信道用于移动站和BTS之间的连接。
然而，这种寻呼方法有下述缺点。在前向CDMA信道中，虽然寻呼当前位置确知的移动站时整个BTS上没有过载，但寻呼当前位置未确知的移动站时BTS的负荷却增加了。现在说明寻呼当前位置未确知的移动站时出现问题的原因。寻呼当前位置未确知的移动站时，进行了两种寻呼-主寻呼和辅助寻呼，主寻呼由BTS装置进行，辅助寻呼由若干BTS组成的区域或由LAI(位置区域标识)装置进行。若即使通过辅助寻呼也还是未能确知移动站地位置，则由MSC(移动交换中心)装置进行第三次寻呼广播。这样，BTS可能因业务增加而过载从而使系统不能运行。此外，即使在反向CDMA信道中，也会因移动站根据BTS的寻呼或登记号通过接入信道进行的原始业务的增加而产生大量业务，从而使有限的接入信道也过载，使移动终端与BTS之间的连接不稳定。
本发明的目的是提供一种旨在提高和稳定移动通信系统性能的管理BTS额外开销信道的方法及其有关设备。
本发明的另一个目的是提供一种通过事先预测前向链路与反向链路之间的负荷确定额外开销信道容量的方法及其有关设备。
本发明还有另一个目的，即提供一种通过事先预测额外开销信道在紧急情况下可能会出现的过载动态地分派无线资源的方法及其有关设备。
按照本发明的一个方面，本发明管理移动通信系统基站额外开销信道的方法包括下列步骤：计算基站的负荷；若计算出来的负荷达到某阈值，则给信道卡接口处理器发送附加的额外开销信道分配请求消息，并另外分配额外开销信道；若计算出来的负荷下降，则给信道卡接口处理器发送额外开销信道分配释放请求消息，并释放额外开销信道。
按照本发明的另一个方面，本发明管理移动通信系统基站额外开销信道的设备包括：一个负荷计算处理器，供计算基站的负荷用；一个存储装置，供存储与根据计算出的负荷的另行分配额外开销信道有关的资源；一个额外开销信道控制器，供计算出的负荷达某一阈值时给信道卡接口处理器发送另外的额外开销信道分配请求消息并分配另外的额外开销信道，计算出的负荷下降时给信道卡接口处理器发送额外信道分配释放请求消息并释放额外开销信道。
参看附图说明本发明的优选实施例可以更清楚理解本发明的上述目的和其它优点。附图中：
图1是基站收发信子系统(BTS)的方框图；
图2是本发明优选实施例前向业务寻呼信道负荷的示意图；
图3是本发明优选实施例反向业务接入信道负荷的示意图；
图4是本发明优选实施例额外开销信道管理设备的功能方框图。
在下面的说明中，那些可能会使本发明变得模糊的周知功能或结构，这里就不详加说明了。
本发明计算前向信道中在最坏情况下可能产生的最大业务量时考虑了产生移动站对移动站通话、移动站对陆地站的通话、陆地站对移动站的通话和正常通话时产生的消息位数。若系统负荷接近某阈值，就另外分配寻呼信道来处理系统负荷。此外，在反向信道中，增加接入信道是考虑到可能产生通话和正常通话时产生的业务量进行的，这样就可以处理系统突然产生的过载。
参看图1。基站收发机子系统(BTS)2与基站控制器(BSC)连接，包括BTS控制处理器(BCP)10、信道卡接口处理器(CIP)12和多个信道单元(CEO1…CEn)14-0，…14-n。
信号流①表示额外开销信道的另外分配请求消息的传输路径，②表示额外开销信道分配派释放消息的传输路径。
在因收信强度突然变化而衰减的移动通信的情况下，极其重要的一点是考虑前向链路与反向链路之间的负荷以便使系统有效运行。在本发明的优选实施例中，额外开销信道能维持前向链路负荷与反向链路负荷之间平衡的容量是根据作为空中接口技术规范的IS-95，IS-95A，J-STD-008和CAI技术规范按下述方式求出的。
(1)前向CDMA信道
假设建立了正常通话，总业务的负荷由BCP10根据空中接口技术规范IS-95，IS-95A和J-STD-008的消息格式计算。若此负荷接近某阈值，BCP10就给管理信道单元14-0，…14-n的CIP12发送额外开销信道另外分配请求消息。负荷是考虑到下列条件计算出来的。
假设前向CDMA信道中使用的消息如下。此消息是根据技术规范IS-95的。
(前向CDMA信道中使用的消息)
1.额外开销消息：752位
-假设移动站没有在接入信道消息中包括验证数据。
-毗邻列表数为16。
-系统参数消息：164位
-接入参数消息：152位
-毗邻列表消息：264位
-CDMA信道列表消息：72位
2.信道分配消息：136位
3.BS(基站)确认次序(BS-ACK-ORDER)消息：112位。
4.登记确认次序(REG-ACK-ORDER)消息：112位。
5.分时隙的寻呼消息：240位。
-假设每次以4800位/秒的速率寻呼5个移动台。
6.每分区的信道数：N＝20，24，28，32
7.平均通话时间：T＝90(秒)
8.阻塞概率B：B＝2％
9.提供的负荷A以下式(1)表示：
10.总用户数M可由(2)式求出：
11.每一用户繁忙时间的通话尝试次数：S＝1.50
12.每小时建立的通话次数：CSH＝M×S
13.通话通常出现的形式(和完成率)
-移动站对移动站：5％(50％)
-移动站对陆地站：65％(85％)
-陆地站对移动站：30％(50％)
14.寻呼信道数据率：9600bps，4800bps
15.寻呼信道处理性能：90％
16.假设登记号为10。登记是指移动站通知BTS自己的位置、状态、时隙周期和其它特征所进行的处理程序。
根据上述假设，前向CDMA信道中能产生的每小时额外开销信
道消息的总额外开销消息位TOHMB可用(3)式表示。其中“额外_消息_周期”为额外开销信道消息的传送周期，“额外_消息”为额外开销信道消息。
前向CDMA信道中信道分配消息能产生的每小时的总信道分配消息TCAMB可用(4)式求出：其中“Ch_Assign_Msg”为信道分配消息。
登记确认命令消息每小时能在前向CDMA信道中产生的总登记确认命令消息位TRAOMB可以(5)式表示：
×Registration_Ack_Order_Msg Bit (5)其中“Registration_Ack_Order_Msg”为每小时的登记确认命令消息。
前向CDMA信道中每小时BS确认命令消息能产生的总基站(BS)确认命令消息位TBAOMB可用(6)式求出：
其中“BS_Ack_Order_Msg”为每小时的BS确认命令消息。
前向CDMA信道中每小时能由分时隙寻呼消息产生的总的分时隙消息位TPMB可以(7)式表示：Slotted_Page_Msg Bit (7)
其中PMM为移动站对移动站通话概率，PML为移动站对陆地站通话概率，PLM为陆地站对移动站通话概率，PMME为移动站对移动站通话出错概率，PLME为陆地站对移动站通话出错概率，FMM建立100％移动站对移动站通话所需要的系数，FLM为建立100％陆地站对移动站通话所需要的系数，FGPE为第一组寻呼误差，SGP为第二组寻呼，Slotted_Page_Msg为每小时的分时隙寻呼消息。
前向CDMA信道中考虑到(3)，(4)，(5)，(6)和(7)式每小时所能产生的每小时总位TBPH如下：TBPH＝Overhead_Msg Bit+Ch_Assign_Msg Bit
+Reg_Ack_Order_Msg Bit+Bs_Ack_Order_Msg Bit
+Slotted_Page_Msg Bit
＝TOHMB+TCAMB+TRAOMB+TBAOMB+TSPMB (8)
根据前向CDMA信道中的寻呼信道数据率PCH_Data_Rate(9600位/秒，4800位/秒)，寻呼信道负荷PCH_LOAD可用(9)式求出：
其中“PCH_Pro_Performance”为寻呼信道处理特性。
(2)反向CDMA信道
若建立了正常通话，反向CDMA信道消息具有供原始业务用的原始消息，供响应自BTS来的寻呼的寻呼响应消息和供登记用的登记消息。接入信道数据率为4800位/秒。假设平均通话时间为90秒，接入信道处理性能为87％，每用户请求的登记次数为10次。所有与特定寻呼信道有关的接入信道有相同的时隙长度。一个终端给BTS传送消息之前，先确定接入信道的起点和长度。接入信道时隙包括接入信道前缀和接入信道封装部分。就是说，接入信道时隙为(3+MAX-CAP-SZ)+(1+PAM-SZ)(其中MAX-CAP-Sz为最大接入信道封装部分大小，PAM-SZ为接入信道前缀大小)。假设接入信道前缀大小为4，封装部分大小为1，则接入信道时隙大小为180毫秒。
根据上述假设，原始消息每小时能在反向CDMA信道中产生的负荷ORLD可用(10)式表示：
寻呼响应消息每小时能在反向CDMA信道中产生的负荷PRLD可按(11)式计算：
反向信道中每小时能产生的登记请求消息的负荷RQLD可用(12)式表示：
RQLD＝用户数×登记次数×FML (12)
考虑到以上(10)，(11)和(12)式，反向CDMA信道中每小时能产生的总负荷TLOAD如下：
TLOAD＝ORLD+PRLD+RQLD (13)
反向CDMA信道中的接入信道负荷ACH-LOAD可按(14)式求出：
前向CDMA信道业务的分析结果列于下面的表1中。下面的表1按寻呼信道数据率示出了假设按IS-95消息格式进行正常通话时的负荷。
表1 N A 总寻 呼位 信道 分配位 登记确 认位 基站确 认位 额外开 销位 分时隙 寻呼位 LD4800 (％) LD9600 (％) 20 13.2 27997.2 71808 394240 453376 2115000 6719328 62.7 31.4 24 16.6 35208.6 90304 495787 570155 2115000 8450064 75.4 37.7 28 20.2 42844.2 109888 603307 673803 2115000 10282608 88.8 44.4 32 23.7 50.267.7 128928 707840 814016 2115000 12064248 101.8 50.9
表1中，N为业务信道数，A为所提供的负荷。总寻呼位、信道分配位、登记确认位、基站确认位、额外开销位、分时隙寻呼位都是各消息产生的比特。LD4800(％)是4800bps寻呼信道数据率的负荷，LD9600(％)是9600bps寻呼信道数据率的负荷。
图2按表1中所示数据示出了寻呼信道的负荷。表1和图2中所示的结果是根据IS-95消息格式且考虑到主寻呼和辅助寻呼示出的。在一般的CDMA系统中，主寻呼是由小区单元进行的。位置未确知的不合理移动台由MSC的单元寻呼。主寻呼寻呼不到的移动站由LAI装置寻呼。寻呼不合理类型移动站时，考虑到处在MSC边界的BTS，对279个分区寻呼。至于辅助寻呼，考虑到连接到BSC的BTS，对10个BTS即30个分区进行寻呼。考虑到主寻呼和辅助寻呼时，若寻呼信道数据率为4800bps(LD4800)且若业务信道数N为20，则负荷超过82％。若业务信道数N为24，则负荷超过100％。因此，若负荷达到某阈值(负荷的80-85％)，BCP10就给CIP12发送寻呼信道分配消息，如①所示。若负荷下降至阈值或低于阈值，BCP10就给CIP12发送寻呼信道分配释放消息，如②所示，以便释放所分配的额外开销信道。这样，负荷就分散开，从而使系统稳定运行。
反向CDMA信道业务的分析结果列于表2中。下面的表2按寻呼信道数据率示出了假设根据IS-95消息格式进行正常通话时的负荷。
表2 N A M CHS Orig 寻呼 响应 登记 请求 总数 接入负 载荷(％) 20 13.2 352 5282 434.28 277.2 4048 4759.5 29.7 24 16.6 443 664 546.14 348.6 5091 7985.41 37.4 28 20.2 539 808 664.58 424.2 6195 7283.4 45.5 32 23.7 632 948 779.73 497.7 7268 8545.4 53.4
上面的表2中，N为业务信道数，A为所提供的负荷，M用户总数，CHS为每小时建立通话的次数，0rig为原始消息产生的位数，Page Resp.为寻呼响应消息产生的位数，R.Reguest为登记请求消息产生的位数，Total为反向信道每小时所能产生的总位数。
图3按表2中示出的数据示出了接入信道的负荷。表2和图3中所示的结果是按IS-95消息格式示出的。在反向CDMA信道中，若接入信道负载接近阈值，BCP10就给CIP12发送接入信道分配消息(①)和接入信道释放消息(②)。阈值最好为计算负荷的80-85％。
图4示出了图2所示BCP10中的额外开销信道管理设备。额外开销信道管理设备包括负荷计算处理器20、存储装置30和额外开销信道控制器40。负荷计算处理器20计算整BTS的负荷。存储装置30存储与基于负荷计算处理器20计算出的负荷另外进行的额外开销信道分配有关的资源。额外开销信道控制器40控制额外开销信道。举例说，额外开销信道控制器40在负荷下降时识别并释放另外分配的额外开销信道。更具体地说，若BTS2的负荷接近阈值(计算负荷的80-85％)，BCP10的额外开销信道控制器40就通过CIP12给信道单元14-0，…，14-n发送额外开销信道分配(寻呼信道和接入信道)分配消息(①)。若BTS2的负荷降低到阈值或阈值以下，BCP10的额外信道控制器40就通过CIP12给信道单元14-0，…，14-n发送额外信道的分配释放消息(②)。
综上所述，若系统因业务增加而过载，就分配额外信道(寻呼信道和接入信道)。若负荷正常，则释放额外信道的分配。这样就有效管理无线电资源，提高了系统的稳定性。
上面已就本发明认为是最佳的实施例举例说明，但本技术领域的行家们都知道，在不脱离本发明在所附权利要求书中所述的范围的前提下是可以对上述实施例进行种种更改和修改并用等效元件代替相应的元件的。