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        基于罰函數(shù)的自適應(yīng)全半切換算法

        2014-07-09 11:14:57紀(jì)純妹許文輝
        移動(dòng)通信 2014年6期
        關(guān)鍵詞:話務(wù)量話務(wù)門限

        紀(jì)純妹 許文輝

        提出了一種全半速率自適應(yīng)切換的算法,基于話務(wù)情況,自適應(yīng)調(diào)整話務(wù)忙門限,實(shí)現(xiàn)全半速率占比動(dòng)態(tài)分配。該算法通過(guò)網(wǎng)絡(luò)選擇路損、轉(zhuǎn)換電平門限和質(zhì)量保護(hù)門限來(lái)保證質(zhì)量及容量,通過(guò)全半切換的統(tǒng)計(jì)、判決時(shí)間來(lái)避免乒乓切換和保證信道連續(xù)性,并最終歸結(jié)為約束優(yōu)化問(wèn)題,且利用罰函數(shù)法進(jìn)行求解。最后應(yīng)用于現(xiàn)網(wǎng)高話務(wù)量場(chǎng)景進(jìn)行功能驗(yàn)證。

        罰函數(shù) 自適應(yīng) 全半切換

        中圖分類號(hào):TN911.14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-1010(2014)-06-0077-04

        1 引言

        GSM、TD-SCDMA、WLAN、LTE四網(wǎng)在未來(lái)將長(zhǎng)期共存并互為補(bǔ)充,而GSM主要承載話音、短信業(yè)務(wù)等。隨著投資緊縮,如何利用現(xiàn)有資源為用戶提供更大的容量成為當(dāng)前GSM研究的重點(diǎn)。為了根據(jù)實(shí)時(shí)話務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)整小區(qū)全速率和半速率(以下簡(jiǎn)稱全半速率)占比,提升用戶語(yǔ)音感受,引入了全半速率切換技術(shù)。然而,傳統(tǒng)的全半速率占比調(diào)整方法[1]由人工根據(jù)過(guò)往話務(wù)進(jìn)行評(píng)估,既耗時(shí)又耗力。

        本文將考慮全半速率分配問(wèn)題,這個(gè)問(wèn)題一般被建模成網(wǎng)絡(luò)選擇路損受限等約束條件下的話務(wù)忙門限優(yōu)化問(wèn)題,因此可以用拉格朗日乘子法進(jìn)行求解[2]。將該算法應(yīng)用于現(xiàn)網(wǎng),以驗(yàn)證算法的有效性。

        2 系統(tǒng)模型

        全速率話音信道采用脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)編碼方式,半速率話音信道采用矢量和激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼方式。話務(wù)忙門限THRTCHBUSY0是用戶接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)分配全半速率信道的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)小區(qū)負(fù)荷低于話務(wù)忙門限,用戶接入/切入網(wǎng)絡(luò)時(shí)分配全速率信道;當(dāng)小區(qū)負(fù)荷高于話務(wù)忙門限,用戶質(zhì)量?jī)?yōu)于路損門限,則為用戶分配半速率信道。當(dāng)小區(qū)負(fù)荷高于全半切換負(fù)荷門限時(shí),網(wǎng)絡(luò)選擇路損最?。娖阶顑?yōu))的全速率用戶觸發(fā)全半切換,以降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和保證半速率用戶的質(zhì)量;在該過(guò)程中根據(jù)小區(qū)的實(shí)際負(fù)荷精確計(jì)算待切換的用戶個(gè)數(shù),以盡量降低半速率占比。當(dāng)小區(qū)負(fù)荷低于半全切換負(fù)荷門限時(shí),網(wǎng)絡(luò)根據(jù)信道位置選擇用戶觸發(fā)半全切換,以保證用戶的語(yǔ)音感受和PS信道連續(xù)性[3];在該過(guò)程中根據(jù)小區(qū)的實(shí)際負(fù)荷精確計(jì)算待切換的用戶個(gè)數(shù),以防止乒乓切換。

        針對(duì)實(shí)時(shí)接入用戶i的優(yōu)化目標(biāo)應(yīng)該是在保證用戶質(zhì)量的前提下,最小化系統(tǒng)的資源占用[4],其目標(biāo)函數(shù)如下:

        (1)

        為保證用戶話音質(zhì)量,需選擇路損最小即信號(hào)電平最好的用戶來(lái)分配半速率,可用式(2)表示:

        (2)

        同時(shí)同個(gè)小區(qū)內(nèi),每個(gè)載波j最多分配2個(gè)用戶,可用式(3)表示:

        (3)

        為用戶分配的信道只有半速率信道和全速率信道兩種,可用式(4)表示:

        (4)

        網(wǎng)絡(luò)根據(jù)信道位置選擇用戶觸發(fā)全半/半全切換,以保證用戶感知和信道使用的連續(xù)性。總載波數(shù)可用式(5)表示:

        (5)

        同時(shí)為防止乒乓切換,用戶要進(jìn)行切換前需達(dá)到切換統(tǒng)計(jì)時(shí)間才進(jìn)入切換候選隊(duì)列,且切換持續(xù)時(shí)間必須達(dá)到設(shè)置值,即:

        Tcount≥Tcount0,Tlast≥Tlast0 (6)

        3 自適應(yīng)全半切換算法

        在滿足用戶通話質(zhì)量的前提下,為使小區(qū)內(nèi)占用的資源最少,可得到以下優(yōu)化問(wèn)題:

        Pi∈(1,1/2)

        將約束問(wèn)題放到目標(biāo)函數(shù)中,能使目標(biāo)函數(shù)成為一個(gè)罰函數(shù),可用式(7)所示:

        P(x,Mk)=f(x)+Mk{[min(0, g(x))]2} (7)

        則:

        g (8)

        其中,Mk是一個(gè)按一定步長(zhǎng)變化的相對(duì)大的數(shù)。

        因此,每次有新用戶接入時(shí),則按全半切換算法流程執(zhí)行全半速率信道的分配,如圖1所示。由于目標(biāo)函數(shù)可以歸結(jié)為一個(gè)罰函數(shù),因此能用各種最優(yōu)化方法來(lái)求解。本文所提出的問(wèn)題模型比較簡(jiǎn)單,可采用直接搜索的方法經(jīng)過(guò)若干次迭代搜索到最優(yōu)點(diǎn)。

        4 現(xiàn)網(wǎng)驗(yàn)證

        基于上文提出的系統(tǒng)模型,采用罰函數(shù)法進(jìn)行求解。由于在不同場(chǎng)景下無(wú)線信道資源使用情況不同,為最優(yōu)化進(jìn)行資源的使用,研究分場(chǎng)景進(jìn)行了細(xì)分。選擇現(xiàn)網(wǎng)中半速率話務(wù)量較高、半速率占比較大(接近或大于30%)的場(chǎng)景,根據(jù)每線話務(wù)量0.8前后和半速率占比達(dá)到30%前后分別選取了A、B小區(qū)進(jìn)行全半速率信道切換的驗(yàn)證。場(chǎng)景參數(shù)如表1所示:

        表1 場(chǎng)景參數(shù)

        場(chǎng)景 小區(qū) 半速率話務(wù)比/% 每線話務(wù)量

        場(chǎng)景一:半速率占比接近30%,每線話務(wù)量大于0.6 A 24.4 0.68

        場(chǎng)景二:半速率占比大于30%,每線話務(wù)量大于0.8 B 42.53 0.9

        試驗(yàn)后,場(chǎng)景一在TCH話務(wù)量保持不變的情況下,半速率話務(wù)比由功能開啟前的39.45%下降為5.16%(見(jiàn)圖2);場(chǎng)景二在TCH話務(wù)量保持不變的情況下,半速率話務(wù)比由功能開啟前的48.73%下降為17.37%(見(jiàn)圖3)。

        功能開啟后,上下行TBF建立成功率、下行HQI和干擾帶無(wú)明顯變化。在功能開啟后切換擁塞和CS搶占導(dǎo)致PS掉話次數(shù)有小幅上升,通過(guò)對(duì)參數(shù)進(jìn)行微調(diào)后,指標(biāo)趨于正常。如圖4所示。

        該算法實(shí)時(shí)對(duì)用戶負(fù)荷情況進(jìn)行判斷,檢測(cè)數(shù)據(jù)總量相對(duì)15分鐘統(tǒng)計(jì)少很多,不需要專門的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù),對(duì)系統(tǒng)負(fù)荷影響不大,且CPU負(fù)荷基本不變。

        5 結(jié)論

        由于載頻等無(wú)線資源是非常寶貴的[5],因此必須充分利用。歸結(jié)起來(lái),本文的目的就是通過(guò)采用拉格朗日乘子法進(jìn)行全半/半全速率分配,并應(yīng)用于現(xiàn)網(wǎng)。文中所提出的方法在保持話務(wù)量不變的情況下,能夠大大降低半速率比例,在實(shí)際應(yīng)用中可以作為參考。

        參考文獻(xiàn):

        [1] M Ivanovich, M Zukerman, P Fitzpatrick, et al. Channel Allocation Schemes for Full and Half Rate Connections in GSM[A]. Proc IEEE Int Conf Communications[C]. 1996: 1756-1760.

        [2] Dou Ni, Fangjiong Chen, Cunmei Ji. Lagrange Multiplier Based Fair Resource Allocation for MIMO-OFDMA Systems[A]. Proceedings of the 2009 International Conference on Networks Security, Wireless Commnunications and Trusted Computeing[C]. 2009: 218-221.

        [3] J Penttinen, F D Calabrese, D Valerdi. Prediction Model for the GSM Dual Half Rate Gain in a Noise-limited Environment Based on Field Measurements and Simulations[A]. Computers and Communications[C]. 2011: 597-602.

        [4] 趙清利,紀(jì)純妹. 多小區(qū)OFDMA系統(tǒng)基于改進(jìn)PSA的資源分配算法[J]. 電訊技術(shù), 2011(7): 133-137.

        [5] 張彤. 利用半速率技術(shù)解決突發(fā)話務(wù)頻發(fā)小區(qū)的話務(wù)擁塞[J]. 蘇州大學(xué)學(xué)報(bào): 工科版, 2005(2): 70-72.★endprint

        提出了一種全半速率自適應(yīng)切換的算法,基于話務(wù)情況,自適應(yīng)調(diào)整話務(wù)忙門限,實(shí)現(xiàn)全半速率占比動(dòng)態(tài)分配。該算法通過(guò)網(wǎng)絡(luò)選擇路損、轉(zhuǎn)換電平門限和質(zhì)量保護(hù)門限來(lái)保證質(zhì)量及容量,通過(guò)全半切換的統(tǒng)計(jì)、判決時(shí)間來(lái)避免乒乓切換和保證信道連續(xù)性,并最終歸結(jié)為約束優(yōu)化問(wèn)題,且利用罰函數(shù)法進(jìn)行求解。最后應(yīng)用于現(xiàn)網(wǎng)高話務(wù)量場(chǎng)景進(jìn)行功能驗(yàn)證。

        罰函數(shù) 自適應(yīng) 全半切換

        中圖分類號(hào):TN911.14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-1010(2014)-06-0077-04

        1 引言

        GSM、TD-SCDMA、WLAN、LTE四網(wǎng)在未來(lái)將長(zhǎng)期共存并互為補(bǔ)充,而GSM主要承載話音、短信業(yè)務(wù)等。隨著投資緊縮,如何利用現(xiàn)有資源為用戶提供更大的容量成為當(dāng)前GSM研究的重點(diǎn)。為了根據(jù)實(shí)時(shí)話務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)整小區(qū)全速率和半速率(以下簡(jiǎn)稱全半速率)占比,提升用戶語(yǔ)音感受,引入了全半速率切換技術(shù)。然而,傳統(tǒng)的全半速率占比調(diào)整方法[1]由人工根據(jù)過(guò)往話務(wù)進(jìn)行評(píng)估,既耗時(shí)又耗力。

        本文將考慮全半速率分配問(wèn)題,這個(gè)問(wèn)題一般被建模成網(wǎng)絡(luò)選擇路損受限等約束條件下的話務(wù)忙門限優(yōu)化問(wèn)題,因此可以用拉格朗日乘子法進(jìn)行求解[2]。將該算法應(yīng)用于現(xiàn)網(wǎng),以驗(yàn)證算法的有效性。

        2 系統(tǒng)模型

        全速率話音信道采用脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)編碼方式,半速率話音信道采用矢量和激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼方式。話務(wù)忙門限THRTCHBUSY0是用戶接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)分配全半速率信道的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)小區(qū)負(fù)荷低于話務(wù)忙門限,用戶接入/切入網(wǎng)絡(luò)時(shí)分配全速率信道;當(dāng)小區(qū)負(fù)荷高于話務(wù)忙門限,用戶質(zhì)量?jī)?yōu)于路損門限,則為用戶分配半速率信道。當(dāng)小區(qū)負(fù)荷高于全半切換負(fù)荷門限時(shí),網(wǎng)絡(luò)選擇路損最小(電平最優(yōu))的全速率用戶觸發(fā)全半切換,以降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和保證半速率用戶的質(zhì)量;在該過(guò)程中根據(jù)小區(qū)的實(shí)際負(fù)荷精確計(jì)算待切換的用戶個(gè)數(shù),以盡量降低半速率占比。當(dāng)小區(qū)負(fù)荷低于半全切換負(fù)荷門限時(shí),網(wǎng)絡(luò)根據(jù)信道位置選擇用戶觸發(fā)半全切換,以保證用戶的語(yǔ)音感受和PS信道連續(xù)性[3];在該過(guò)程中根據(jù)小區(qū)的實(shí)際負(fù)荷精確計(jì)算待切換的用戶個(gè)數(shù),以防止乒乓切換。

        針對(duì)實(shí)時(shí)接入用戶i的優(yōu)化目標(biāo)應(yīng)該是在保證用戶質(zhì)量的前提下,最小化系統(tǒng)的資源占用[4],其目標(biāo)函數(shù)如下:

        (1)

        為保證用戶話音質(zhì)量,需選擇路損最小即信號(hào)電平最好的用戶來(lái)分配半速率,可用式(2)表示:

        (2)

        同時(shí)同個(gè)小區(qū)內(nèi),每個(gè)載波j最多分配2個(gè)用戶,可用式(3)表示:

        (3)

        為用戶分配的信道只有半速率信道和全速率信道兩種,可用式(4)表示:

        (4)

        網(wǎng)絡(luò)根據(jù)信道位置選擇用戶觸發(fā)全半/半全切換,以保證用戶感知和信道使用的連續(xù)性??傒d波數(shù)可用式(5)表示:

        (5)

        同時(shí)為防止乒乓切換,用戶要進(jìn)行切換前需達(dá)到切換統(tǒng)計(jì)時(shí)間才進(jìn)入切換候選隊(duì)列,且切換持續(xù)時(shí)間必須達(dá)到設(shè)置值,即:

        Tcount≥Tcount0,Tlast≥Tlast0 (6)

        3 自適應(yīng)全半切換算法

        在滿足用戶通話質(zhì)量的前提下,為使小區(qū)內(nèi)占用的資源最少,可得到以下優(yōu)化問(wèn)題:

        Pi∈(1,1/2)

        將約束問(wèn)題放到目標(biāo)函數(shù)中,能使目標(biāo)函數(shù)成為一個(gè)罰函數(shù),可用式(7)所示:

        P(x,Mk)=f(x)+Mk{[min(0, g(x))]2} (7)

        則:

        g (8)

        其中,Mk是一個(gè)按一定步長(zhǎng)變化的相對(duì)大的數(shù)。

        因此,每次有新用戶接入時(shí),則按全半切換算法流程執(zhí)行全半速率信道的分配,如圖1所示。由于目標(biāo)函數(shù)可以歸結(jié)為一個(gè)罰函數(shù),因此能用各種最優(yōu)化方法來(lái)求解。本文所提出的問(wèn)題模型比較簡(jiǎn)單,可采用直接搜索的方法經(jīng)過(guò)若干次迭代搜索到最優(yōu)點(diǎn)。

        4 現(xiàn)網(wǎng)驗(yàn)證

        基于上文提出的系統(tǒng)模型,采用罰函數(shù)法進(jìn)行求解。由于在不同場(chǎng)景下無(wú)線信道資源使用情況不同,為最優(yōu)化進(jìn)行資源的使用,研究分場(chǎng)景進(jìn)行了細(xì)分。選擇現(xiàn)網(wǎng)中半速率話務(wù)量較高、半速率占比較大(接近或大于30%)的場(chǎng)景,根據(jù)每線話務(wù)量0.8前后和半速率占比達(dá)到30%前后分別選取了A、B小區(qū)進(jìn)行全半速率信道切換的驗(yàn)證。場(chǎng)景參數(shù)如表1所示:

        表1 場(chǎng)景參數(shù)

        場(chǎng)景 小區(qū) 半速率話務(wù)比/% 每線話務(wù)量

        場(chǎng)景一:半速率占比接近30%,每線話務(wù)量大于0.6 A 24.4 0.68

        場(chǎng)景二:半速率占比大于30%,每線話務(wù)量大于0.8 B 42.53 0.9

        試驗(yàn)后,場(chǎng)景一在TCH話務(wù)量保持不變的情況下,半速率話務(wù)比由功能開啟前的39.45%下降為5.16%(見(jiàn)圖2);場(chǎng)景二在TCH話務(wù)量保持不變的情況下,半速率話務(wù)比由功能開啟前的48.73%下降為17.37%(見(jiàn)圖3)。

        功能開啟后,上下行TBF建立成功率、下行HQI和干擾帶無(wú)明顯變化。在功能開啟后切換擁塞和CS搶占導(dǎo)致PS掉話次數(shù)有小幅上升,通過(guò)對(duì)參數(shù)進(jìn)行微調(diào)后,指標(biāo)趨于正常。如圖4所示。

        該算法實(shí)時(shí)對(duì)用戶負(fù)荷情況進(jìn)行判斷,檢測(cè)數(shù)據(jù)總量相對(duì)15分鐘統(tǒng)計(jì)少很多,不需要專門的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù),對(duì)系統(tǒng)負(fù)荷影響不大,且CPU負(fù)荷基本不變。

        5 結(jié)論

        由于載頻等無(wú)線資源是非常寶貴的[5],因此必須充分利用。歸結(jié)起來(lái),本文的目的就是通過(guò)采用拉格朗日乘子法進(jìn)行全半/半全速率分配,并應(yīng)用于現(xiàn)網(wǎng)。文中所提出的方法在保持話務(wù)量不變的情況下,能夠大大降低半速率比例,在實(shí)際應(yīng)用中可以作為參考。

        參考文獻(xiàn):

        [1] M Ivanovich, M Zukerman, P Fitzpatrick, et al. Channel Allocation Schemes for Full and Half Rate Connections in GSM[A]. Proc IEEE Int Conf Communications[C]. 1996: 1756-1760.

        [2] Dou Ni, Fangjiong Chen, Cunmei Ji. Lagrange Multiplier Based Fair Resource Allocation for MIMO-OFDMA Systems[A]. Proceedings of the 2009 International Conference on Networks Security, Wireless Commnunications and Trusted Computeing[C]. 2009: 218-221.

        [3] J Penttinen, F D Calabrese, D Valerdi. Prediction Model for the GSM Dual Half Rate Gain in a Noise-limited Environment Based on Field Measurements and Simulations[A]. Computers and Communications[C]. 2011: 597-602.

        [4] 趙清利,紀(jì)純妹. 多小區(qū)OFDMA系統(tǒng)基于改進(jìn)PSA的資源分配算法[J]. 電訊技術(shù), 2011(7): 133-137.

        [5] 張彤. 利用半速率技術(shù)解決突發(fā)話務(wù)頻發(fā)小區(qū)的話務(wù)擁塞[J]. 蘇州大學(xué)學(xué)報(bào): 工科版, 2005(2): 70-72.★endprint

        提出了一種全半速率自適應(yīng)切換的算法,基于話務(wù)情況,自適應(yīng)調(diào)整話務(wù)忙門限,實(shí)現(xiàn)全半速率占比動(dòng)態(tài)分配。該算法通過(guò)網(wǎng)絡(luò)選擇路損、轉(zhuǎn)換電平門限和質(zhì)量保護(hù)門限來(lái)保證質(zhì)量及容量,通過(guò)全半切換的統(tǒng)計(jì)、判決時(shí)間來(lái)避免乒乓切換和保證信道連續(xù)性,并最終歸結(jié)為約束優(yōu)化問(wèn)題,且利用罰函數(shù)法進(jìn)行求解。最后應(yīng)用于現(xiàn)網(wǎng)高話務(wù)量場(chǎng)景進(jìn)行功能驗(yàn)證。

        罰函數(shù) 自適應(yīng) 全半切換

        中圖分類號(hào):TN911.14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-1010(2014)-06-0077-04

        1 引言

        GSM、TD-SCDMA、WLAN、LTE四網(wǎng)在未來(lái)將長(zhǎng)期共存并互為補(bǔ)充,而GSM主要承載話音、短信業(yè)務(wù)等。隨著投資緊縮,如何利用現(xiàn)有資源為用戶提供更大的容量成為當(dāng)前GSM研究的重點(diǎn)。為了根據(jù)實(shí)時(shí)話務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)整小區(qū)全速率和半速率(以下簡(jiǎn)稱全半速率)占比,提升用戶語(yǔ)音感受,引入了全半速率切換技術(shù)。然而,傳統(tǒng)的全半速率占比調(diào)整方法[1]由人工根據(jù)過(guò)往話務(wù)進(jìn)行評(píng)估,既耗時(shí)又耗力。

        本文將考慮全半速率分配問(wèn)題,這個(gè)問(wèn)題一般被建模成網(wǎng)絡(luò)選擇路損受限等約束條件下的話務(wù)忙門限優(yōu)化問(wèn)題,因此可以用拉格朗日乘子法進(jìn)行求解[2]。將該算法應(yīng)用于現(xiàn)網(wǎng),以驗(yàn)證算法的有效性。

        2 系統(tǒng)模型

        全速率話音信道采用脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)編碼方式,半速率話音信道采用矢量和激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼方式。話務(wù)忙門限THRTCHBUSY0是用戶接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)分配全半速率信道的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)小區(qū)負(fù)荷低于話務(wù)忙門限,用戶接入/切入網(wǎng)絡(luò)時(shí)分配全速率信道;當(dāng)小區(qū)負(fù)荷高于話務(wù)忙門限,用戶質(zhì)量?jī)?yōu)于路損門限,則為用戶分配半速率信道。當(dāng)小區(qū)負(fù)荷高于全半切換負(fù)荷門限時(shí),網(wǎng)絡(luò)選擇路損最?。娖阶顑?yōu))的全速率用戶觸發(fā)全半切換,以降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和保證半速率用戶的質(zhì)量;在該過(guò)程中根據(jù)小區(qū)的實(shí)際負(fù)荷精確計(jì)算待切換的用戶個(gè)數(shù),以盡量降低半速率占比。當(dāng)小區(qū)負(fù)荷低于半全切換負(fù)荷門限時(shí),網(wǎng)絡(luò)根據(jù)信道位置選擇用戶觸發(fā)半全切換,以保證用戶的語(yǔ)音感受和PS信道連續(xù)性[3];在該過(guò)程中根據(jù)小區(qū)的實(shí)際負(fù)荷精確計(jì)算待切換的用戶個(gè)數(shù),以防止乒乓切換。

        針對(duì)實(shí)時(shí)接入用戶i的優(yōu)化目標(biāo)應(yīng)該是在保證用戶質(zhì)量的前提下,最小化系統(tǒng)的資源占用[4],其目標(biāo)函數(shù)如下:

        (1)

        為保證用戶話音質(zhì)量,需選擇路損最小即信號(hào)電平最好的用戶來(lái)分配半速率,可用式(2)表示:

        (2)

        同時(shí)同個(gè)小區(qū)內(nèi),每個(gè)載波j最多分配2個(gè)用戶,可用式(3)表示:

        (3)

        為用戶分配的信道只有半速率信道和全速率信道兩種,可用式(4)表示:

        (4)

        網(wǎng)絡(luò)根據(jù)信道位置選擇用戶觸發(fā)全半/半全切換,以保證用戶感知和信道使用的連續(xù)性??傒d波數(shù)可用式(5)表示:

        (5)

        同時(shí)為防止乒乓切換,用戶要進(jìn)行切換前需達(dá)到切換統(tǒng)計(jì)時(shí)間才進(jìn)入切換候選隊(duì)列,且切換持續(xù)時(shí)間必須達(dá)到設(shè)置值,即:

        Tcount≥Tcount0,Tlast≥Tlast0 (6)

        3 自適應(yīng)全半切換算法

        在滿足用戶通話質(zhì)量的前提下,為使小區(qū)內(nèi)占用的資源最少,可得到以下優(yōu)化問(wèn)題:

        Pi∈(1,1/2)

        將約束問(wèn)題放到目標(biāo)函數(shù)中,能使目標(biāo)函數(shù)成為一個(gè)罰函數(shù),可用式(7)所示:

        P(x,Mk)=f(x)+Mk{[min(0, g(x))]2} (7)

        則:

        g (8)

        其中,Mk是一個(gè)按一定步長(zhǎng)變化的相對(duì)大的數(shù)。

        因此,每次有新用戶接入時(shí),則按全半切換算法流程執(zhí)行全半速率信道的分配,如圖1所示。由于目標(biāo)函數(shù)可以歸結(jié)為一個(gè)罰函數(shù),因此能用各種最優(yōu)化方法來(lái)求解。本文所提出的問(wèn)題模型比較簡(jiǎn)單,可采用直接搜索的方法經(jīng)過(guò)若干次迭代搜索到最優(yōu)點(diǎn)。

        4 現(xiàn)網(wǎng)驗(yàn)證

        基于上文提出的系統(tǒng)模型,采用罰函數(shù)法進(jìn)行求解。由于在不同場(chǎng)景下無(wú)線信道資源使用情況不同,為最優(yōu)化進(jìn)行資源的使用,研究分場(chǎng)景進(jìn)行了細(xì)分。選擇現(xiàn)網(wǎng)中半速率話務(wù)量較高、半速率占比較大(接近或大于30%)的場(chǎng)景,根據(jù)每線話務(wù)量0.8前后和半速率占比達(dá)到30%前后分別選取了A、B小區(qū)進(jìn)行全半速率信道切換的驗(yàn)證。場(chǎng)景參數(shù)如表1所示:

        表1 場(chǎng)景參數(shù)

        場(chǎng)景 小區(qū) 半速率話務(wù)比/% 每線話務(wù)量

        場(chǎng)景一:半速率占比接近30%,每線話務(wù)量大于0.6 A 24.4 0.68

        場(chǎng)景二:半速率占比大于30%,每線話務(wù)量大于0.8 B 42.53 0.9

        試驗(yàn)后,場(chǎng)景一在TCH話務(wù)量保持不變的情況下,半速率話務(wù)比由功能開啟前的39.45%下降為5.16%(見(jiàn)圖2);場(chǎng)景二在TCH話務(wù)量保持不變的情況下,半速率話務(wù)比由功能開啟前的48.73%下降為17.37%(見(jiàn)圖3)。

        功能開啟后,上下行TBF建立成功率、下行HQI和干擾帶無(wú)明顯變化。在功能開啟后切換擁塞和CS搶占導(dǎo)致PS掉話次數(shù)有小幅上升,通過(guò)對(duì)參數(shù)進(jìn)行微調(diào)后,指標(biāo)趨于正常。如圖4所示。

        該算法實(shí)時(shí)對(duì)用戶負(fù)荷情況進(jìn)行判斷,檢測(cè)數(shù)據(jù)總量相對(duì)15分鐘統(tǒng)計(jì)少很多,不需要專門的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù),對(duì)系統(tǒng)負(fù)荷影響不大,且CPU負(fù)荷基本不變。

        5 結(jié)論

        由于載頻等無(wú)線資源是非常寶貴的[5],因此必須充分利用。歸結(jié)起來(lái),本文的目的就是通過(guò)采用拉格朗日乘子法進(jìn)行全半/半全速率分配,并應(yīng)用于現(xiàn)網(wǎng)。文中所提出的方法在保持話務(wù)量不變的情況下,能夠大大降低半速率比例,在實(shí)際應(yīng)用中可以作為參考。

        參考文獻(xiàn):

        [1] M Ivanovich, M Zukerman, P Fitzpatrick, et al. Channel Allocation Schemes for Full and Half Rate Connections in GSM[A]. Proc IEEE Int Conf Communications[C]. 1996: 1756-1760.

        [2] Dou Ni, Fangjiong Chen, Cunmei Ji. Lagrange Multiplier Based Fair Resource Allocation for MIMO-OFDMA Systems[A]. Proceedings of the 2009 International Conference on Networks Security, Wireless Commnunications and Trusted Computeing[C]. 2009: 218-221.

        [3] J Penttinen, F D Calabrese, D Valerdi. Prediction Model for the GSM Dual Half Rate Gain in a Noise-limited Environment Based on Field Measurements and Simulations[A]. Computers and Communications[C]. 2011: 597-602.

        [4] 趙清利,紀(jì)純妹. 多小區(qū)OFDMA系統(tǒng)基于改進(jìn)PSA的資源分配算法[J]. 電訊技術(shù), 2011(7): 133-137.

        [5] 張彤. 利用半速率技術(shù)解決突發(fā)話務(wù)頻發(fā)小區(qū)的話務(wù)擁塞[J]. 蘇州大學(xué)學(xué)報(bào): 工科版, 2005(2): 70-72.★endprint

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