基于罰函數(shù)的自適應(yīng)全半切換算法

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)門限來保證質(zhì)量及容量，通過全半切換的統(tǒng)計(jì)、判決時(shí)間來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題，這個(gè)問題一般被建模成網(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)化問題：

Pi∈（1，1/2）

將約束問題放到目標(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)化方法來求解。本文所提出的問題模型比較簡(jiǎn)單，可采用直接搜索的方法經(jīng)過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%（見圖3）。

功能開啟后，上下行TBF建立成功率、下行HQI和干擾帶無明顯變化。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

由于載頻等無線資源是非常寶貴的[5]，因此必須充分利用。歸結(jié)起來，本文的目的就是通過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)門限來保證質(zhì)量及容量，通過全半切換的統(tǒng)計(jì)、判決時(shí)間來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題，這個(gè)問題一般被建模成網(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)化問題：

Pi∈（1，1/2）

將約束問題放到目標(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)化方法來求解。本文所提出的問題模型比較簡(jiǎn)單，可采用直接搜索的方法經(jīng)過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%（見圖3）。

功能開啟后，上下行TBF建立成功率、下行HQI和干擾帶無明顯變化。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

由于載頻等無線資源是非常寶貴的[5]，因此必須充分利用。歸結(jié)起來，本文的目的就是通過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)門限來保證質(zhì)量及容量，通過全半切換的統(tǒng)計(jì)、判決時(shí)間來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題，這個(gè)問題一般被建模成網(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)化問題：

Pi∈（1，1/2）

將約束問題放到目標(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)化方法來求解。本文所提出的問題模型比較簡(jiǎn)單，可采用直接搜索的方法經(jīng)過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%（見圖3）。

功能開啟后，上下行TBF建立成功率、下行HQI和干擾帶無明顯變化。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

由于載頻等無線資源是非常寶貴的[5]，因此必須充分利用。歸結(jié)起來，本文的目的就是通過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