[发明专利]实现载波负荷均衡的方法、终端、设备及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种实现载波负荷均衡的方法、终端、设备及系统。

背景技术

在无线通信系统中，终端常采用基于竞争的随机接入方式实现反向接入。由于反向接入信道是单一共享信道，而且每个终端设备可以根据自己的意愿随机发起接入的过程，因而若有两个或两个以上的终端设备同时发送接入信息，空间接口的上行信号会相互干扰，会导致接收端无法正确识别各发端信号，这种情况被称为随机接入的碰撞。解决碰撞的方式是退避一段时间后再发起接入尝试，直到成功接入或达到接入尝试允许的最大次数为止。发生这种碰撞会延长终端接入的时间，导致终端额外耗电和降低用户体验，并给网络带来更高的接入信道负荷并降低平均随机接入性能。因此需要实现各个载波上的负荷平衡，以避免某个载波接入的终端数量较多带来严重延时、耗电的情况。

在采用3GPP2空间接口技术的小区中，在扇区中有多个载频的情况下，为了平衡各个载波的前向公共控制信道之间的负荷以及各载波的反向随机接入信道之间的负荷，处于空闲状态下的多个终端，必须通过某一映射算法将自己映射到某个前向载波上，之后终端驻留在该前向载波上。该映射算法即信道选择算法，能够保证大量终端均匀分布在各前向载波上，且终端和网络侧都支持该映射算法，因此通过终端和网络侧分别采用映射算法进行信道选择(由于该技术中每个载波有一个信道，因而选择了相应的前向载波也就选择了相应的信道)后，终端和网络侧对于终端映射和驻留到哪个前向载波的结果一致。之后，终端从该驻留的前向载波的前向信道接收下行信息，并在相应载波(即前向载波对应的反向载波)的反向信道发送上行信息。具体的，映射算法是用各终端的特征值作为种子，再用hash算法将各终端映射到该扇区所有的前向信道上。

对于前向载波数大于反向载波数的情况，采用上述方法映射前向载波，导致各反向载波负荷不均衡。由于传统的人与人(H2H)通信中信息主要位于网络，即下行的通信量远大于上行，因此现有协议仅支持前向载波数大于反向载波数。如3GPP2的多载波EVDO rev.B的空口规范支持扇区中前向载波数与反向载波数不一致的情况。假设网络侧在开销消息中广播的前向载波和反向载波的对应关系如图8A所示，前向载波的数量大于反向载波的数量，前向载波f0与反向载波f0对应，前向载波f1与反向载波f1对应，前向载波f2、前向载波f3均与反向载波f2对应。当某一终端通过hash算法得出自己应该且已驻留在前向载波f1或前向载波f0上，因此，若该终端发起随机接入，则在对应的反向载波f1或反向载波f0上发起接入。当该终端经hash算法得出自己应该且已驻留在前向载波f2上，若该终端发起随机接入，则在对应的反向载波f2上发起接入。当该终端经hash算法得出自己应该且已驻留在前向载波f3上，若该终端发起随机接入，则在对应的反向载波f2上发起接入。当在4个前向载波上均匀分布了多个终端时，从统计概率角度来看，3个反向载波上的随机接入负载是不均匀的，显然反向载波f2上的负载要高于反向载波f0和反向载波f1。即反向载波f2上的随机接入的平均拥堵情况比反向载波f0和反向载波f1上要严重，即无法实现小区内各反向载波(即随机接入信道)之间的负荷均衡。

虽然目前尚未出现反向载波数大于前向载波数的情况，但是随着信息技术的迅速发展，上行信息量远大于下行信息量。如新兴的物联网(或称M2M或称MTC)通信场景中，一个或者多个网元之间进行的网络通讯如交通控制与管理、工厂监控、远程抄表等不需要人为参与。基于蜂窝无线通信的物联网利用现有的蜂窝无线网络来连接各种智能终端，实现各种业务的传送。参与M2M通信的潜在终端数量非常庞大，虽然每一个终端的交互流量可能非常小，但是交互可能是随机的和突发的。随着M2M应用的迅速普及，同一个小区会有数量巨大的M2M终端，虽然M2M通信的数据量在绝大多数的情况下要远小于H2H通信，但是在某些需要大量M2M设备同时接入的场景，随机接入资源是无法满足需求，甚至影响H2H正常接入。如智能电网中基于自动抄表的电力调度业务，大量的碰撞使得接入时延超出接受范围，影响了其它正常业务。即使M2M业务独立组网，也可能由于大量设备同时接入发生随机接入信道严重拥堵的现象。M2M通信中信息位于终端，因此从无线通信上下行方向的角度上讲，上行的通信次数和信息量远远大于下行。在此场景下，上行的随机接入信道的性能成为系统性能的瓶颈，反向载波的数量势必将会扩增，并大于前向载波的数量(如图8B所示)。这种情况下对于各反向载波之间的负荷均衡的要求更高。

因此，目前急需一种方法以解决上述前向载波数与反向载波数不相等的情况下，各反向载波之间的负荷不均衡问题。

发明内容