[发明专利]在通信系统中确定用户需求

说明书

发明背景

技术领域

总的来说，本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种方法和系统，用于(i)确定或者估计无线通信系统中的当前通信量并预测无线通信系统中将来的通信量和(ii)根据确定的通信量有选择地增加资源。

相关技术

无线通信使得用户能够向各个地方发出呼叫并接收各个地方来的呼叫。无线通信提高了安全性、生产率并带来了方便，从而使多数无线网络发生了爆炸式的增长。满足这种爆炸式增长的需求非常困难、成本高昂。无线系统在部署以前就已经进行了很好的规划，以后还要根据用户的需求周期性地更新和扩展。

对繁忙通信和通信量增长的反应可以包括将有一个基站(BS)的一个小区分裂成有两个基站的两个小区。还可以包括在某个基站中增加资源，从而使这个基站能够同时为更多的用户提供服务。如果无线网络的扩展没有能够超前于需求，就会丢失潜在的税收，也许，跟顾客的关系会受到永久性的伤害。另一方面，如果扩展不必要地超出需求很多，资金就会白白地浪费，因为设备被永久地安装在那里，却没有得到充分的使用。

因此，如果无线服务提供商能够根据繁忙通信量和预测的用户需求增长(例如短期和长期最大收益)来扩展他们的网络那就比较好。如果无线服务提供商这样来扩展他们的网络，使得他们提供无线服务的能力随着繁忙的通信量的增长而增长，并且刚好比完全用光他们的扩展能力的用户需求增长要先一步，这样就会更好。可惜的是，这种正合时宜的扩展通常都需要确定繁忙时刻的通信量，还要针对整个无线通信网络和单个小区精确地确定用户的增长量。    

为了预测未来的通信量，传统的技术都是采用相关市场上记录下来的通信量数据基础之上的一种简单线性模型。这个模型对于满足运营商的需要并不合适，因为它很难估计单个小区中可能的增长函数。换句话说，由于采用了不够复杂的数学模型，对未来通信量的预计是不准确的。

简而言之，传统的无线通信系统在接入高峰期间对用户的需求估计不够准确，对未来的通信量增长估计不够准确。因此，无线服务提供商不能够以最佳的方式提供资源来满足用户需求。

发明简述

本发明的方法和系统对无线通信系统内资源的分配进行优化。这个无线通信系统包括划分成小区BS的一个区域，包括至少一个移动业务交换中心(MSC)，还包括多个移动台(MS)。随着用户需求的增长，无线通信系统中的一些资源能够随之增加(例如按比例地增加)。例如，这些资源可以在小区的级别上跟BS相关，或者在多个小区的级别上跟MSC相关(例如基于MSC连接的小区之间的用户需求的融合)。利用本发明能够正确地确定其规模的一个示例性的资源就是收发信机(TRX)。

在本发明的一个示例性实例中，当前连接的每个用户都分配一个TRX。因此，对于请求接入某个BS的每个用户，都有一个TRX。一方面，至少部分的在(i)平均通信量负荷或者通信量(TL)，(ii)接入请求被拒绝的次数和/或(iii)经验数据来确定本发明中试图接入这一个无线通信系统的用户的数量。

另一方面，本发明用一个增长公式或者统计观察结果预测未来的通信量。在第一种方法中，将一个简单的指数增长模型用于观察结果，它们中间的每一个都包括一个条目时间(time of entry)和一个对应的TL。在第二种方法中，将一个非线性优化模型应用于多个观察结果，其中每个观察条目(observation entry)都可以包括一个条目时间、一个平均TL、一个繁忙时刻TL和多个TRX。针对所关心的每一个小时，增长公式的唯一解中最好是至少有三个观察条目。利用了观察条目以后，将最小平方和Newton-Rapson迭代过程原理应用于这个唯一解。从而确定增长公式的三个关键系数。然后就可以将这个增长公式用于预测选定时刻的通信量。

再一方面，本发明中的资源是按照估计出来的拥挤的TL和预测的未来TL来分配的。这样，可以在给定的小区中确定TRX的规模，从而适应拥挤的通信量。还有，可以(在实际的用户需求以前)确定TRX的规模，从而能够在用户的增长导致拥挤之前调整未来的通信量。

本发明的一个重要技术优点是已经分配了所有的通信信道的时候，它能够估计拥挤时期可能的通信量。

本发明的另外一个重要技术优点是它在无线通信系统中小区的级别上提供一种格式化的方式来预测未来的通信量。

本发明还有一个重要的技术优点，那就是它能够在预测通信量的基础之上改善无线电频率的规划方式。

本发明的另外一个重要技术优点是它能够在通信量数据历史记录的基础之上以最优的方式利用网络资源。