CN102761887B - 获得ue移动状态的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种获得空闲状态的用户设备(UE)移动状态的方法，包括如下步骤：A、将小区按照覆盖范围大小进行分类，并确定UE在每两个小区类型之间进行小区重选对应的加权因子；B、当发生小区重选时，UE根据候选小区和服务小区的类型，查询得到对应加权因子；C、UE将已发生的小区重选的加权因子进行累加得到小区重选次数，并根据所述小区重选次数确定UE移动状态。本发明还提供了获得连接状态的UE移动状态的方法。本发明方案可以更为准确地获取异构网中UE的移动状态。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及微基站技术领域，尤其涉及一种获得用户设备(UE)移动状态的方法。
背景技术
3GPP长期演进(Long Term Evolution，LTE)项目是近年来3GPP启动的最大的新技术研发项目，这种以正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，OFDM)和多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)为核心的技术可以被看作“准4G”技术。为了满足IMT-Advanced(4G)的各种需求指标，3GPP又开展了LTE技术后续演进的研究，即LTE-Advanced。
LTE和LTE-Advanced系统中的一个关键问题是移动性管理。根据UE所处的状态不同，移动性管理有不同的内容。在LTE和LTE-Advanced系统中，UE有两种状态：RRC_IDLE(以下简称空闲状态)和RRC_CONNECTED(以下简称连接状态)。对于空闲状态下的UE，移动性管理指的是小区重选；对于连接状态下的UE，移动性管理指的是小区切换。
小区重选是UE自主的行为，即UE根据对各小区的信道质量测量结果以及重选参数，选择满足小区重选条件的服务小区。小区重选原理示意图如图1所示。如果候选小区的信道质量测量值大于(门限值+Qhyst)，且持续时间大于TreselectionRAT则将该候选小区作为服务小区；如果服务小区的信道质量测量值小于(门限值-Qhyst)，且持续时间大于TreselectionRAT则将该服务小区重新作为候选小区，重选其他小区作为服务小区。
切换是网络决策/UE辅助的行为，即UE向网络侧上报各小区的信道质量测量结果以及切换参数，网络侧根据切换算法控制UE是否发生切换。以A3事件为例，小区切换的原理示意图如图2所示。如果邻小区的信道质量测量值超过服务小区信道质量测量值(Qhyst+offset)，且持续时间大于timeToTrigger则UE触发测量上报。网络侧根据UE上报的各小区的信道质量，可以将UE的服务小区切换到邻小区。
UE初始接入网络的时候，网络会给UE配置一系列的小区重选和切换参数，然后UE根据自己的移动状态对小区重选或切换参数进行调整。所以，无论是对处于空闲状态的UE还是处于连接状态的UE，UE的移动状态对移动性管理的性能都有一定影响。
UE的移动状态通常分成三种：常速移动状态、中速移动状态和高速移动状态。现有技术中，确定UE的移动状态的方式为：在空闲状态下，根据一定时间内UE发生小区重选的次数来确定UE的移动状态；在连接状态下，根据一定时间内UE发生切换的次数来确定UE的移动状态，下面进行详细说明。
(1)空闲状态
如果在TCRmax时间内，UE发生小区重选的次数满足公式(1)，那么UE处于中速移动状态：
NCR_M＜小区重选次数≤NCR_H (1)
如果在TCRmax时间内，UE发生小区重选的次数满足公式(2)，那么UE处于高速移动状态：
小区重选次数＞NCR_H (2)
如果在TCRmaxHyst时间内，UE发生小区重选的次数既不满足公式(1)也不满足公式(2)(即UE发生小区重选的次数＜NCR_M)，那么UE处于常速移动状态。
在公式(1)和(2)中，NCR_M、NCR_H、TCRmax和TCRmaxHyst都是小区广播消息中包含的参数。同时，在小区广播消息中包含两个信元sf-High和sf-Medium。其中，信元sf-High应用于高速移动状态，信元sf-Medium应用于中速移动状态。如果UE处于高速移动状态，那么Qhyst参数在初始值的基础上加上sf-High，TreselectionRAT参数在初始值的基础上乘以sf-High；如果UE处于中速移动状态，那么Qhyst参数在初始值的基础上加上sf-Medium，TreselectionRAT参数在初始值的基础上乘以sf-Medium；如果UE处于常速移动状态，不对参数Qhyst和TreselectionRAT进行任何调整。
可见，参数Qhyst和TreselectionRAT的设置直接影响到小区重选的性能。而参数Qhyst和TreselectionRAT的设置又与UE的移动状态息息相关，所以UE的移动状态影响到小区重选的性能，因此获得UE准确的移动状态是十分必要的。如果Qhyst或TreselectionRAT设置得过高，会造成UE小区重选不及时；如果Qhyst或TreselectionRAT设置得过低，UE频繁进行小区重选的复杂度提高。
(2)连接状态
如果在TCRmax时间内，UE发生切换的次数满足条件(3)，那么UE处于中速移动状态：
NCR_M＜切换次数≤NCR_H (3)
如果在TCRmax时间内，UE发生切换的次数满足条件(4)，那么UE处于高速移动状态：
切换次数＞NCR_H (4)
如果在TCRmaxHyst时间内，UE发生切换的次数既不满足条件(3)也不满足条件(4)，那么UE处于常速移动状态。
NCR_M、NCR_H、TCRmax和TCRmaxHyst等参数与空闲状态下确定UE移动状态时使用的参数相同。在小区的广播消息中还包含一个信元timeToTrigger，用于控制UE的测量上报。如果UE处于高速移动状态，那么Qhyst参数在初始值的基础上加上sf-High，timeToTrigger参数在初始值的基础上乘以sf-High；如果UE处于中速移动状态，那么Qhyst参数在初始值的基础上加上sf-Medium，timeToTrigger参数在初始值的基础上乘以sf-Medium；如果UE处于常速移动状态，不对参数Qhyst和timeToTrigger进行任何调整。
参数Qhyst和timeToTrigger的设置直接影响到切换的性能。而参数Qhyst和timeToTrigger的设置又与UE的移动状态息息相关，所以获得UE的准确移动状态是十分必要的。如果参数Qhyst或timeToTrigger设置得过大，会导致UE切换不及时；如果参数Qhyst或timeToTrigger设置得过小，会导致切换乒乓效应，并且频繁的切换还有可能造成切换失败。
在LTE-Advanced系统中，存在多种不同类型、具有不同覆盖范围的小区。有的小区用于扩展小区边缘或盲点的覆盖，有的小区用于提高热点地区的容量，有的小区用于为家庭用户提供更好的服务质量。不同类型的小区往往具有不同的发射功率和不同的回程链路类型。这种由具有不同发射功率、不同回程链路类型的小区构成的网络称为异构网。图3是一个典型的异构网场景，宏小区(Macro cell)305用于提供广域的覆盖；微小区(Pico cell)304和微小区306用于提高热点地区的容量，其中微小区304与宏小区305通过有线回程链路连接，而微小区306与核心网301通过有线回程链路连接；微微小区(Femto cell)303与因特网302连接，用于为个人用户提供更好的服务质量(Quality of Service，QoS)；中继小区(Relay)307与宏小区305通过无线回程链路连接，用于扩展小区边缘的覆盖或部署在不方便部署有线回程链路的地点。
异构网改变了传统网络的拓扑结构，系统中同时部署了这么多具有不同发射功率和覆盖范围的小区，使得网络部署更加灵活；微小区和微微小区的覆盖范围相对较小，可以更加方便地利用LTE-Advanced潜在的高频段频谱。但是，异构网也对系统设计带来了一些新的挑战。
如图4所示，圆形区域401表示宏小区覆盖范围，圆形区域402表示微小区的覆盖范围，微小区的覆盖范围完全在宏小区覆盖范围之内。UE沿着图示的轨迹以由A点横穿微小区到达B点。按照现有协议中的内容，当UE进入微小区和离开微小区的时候，将伴随着服务小区的改变。服务小区改变对空闲状态的UE来说是小区重选，对连接状态的UE来说就是切换。而实际上，UE穿过微小区很有可能只经过很短的时间。在很短的时间里要进行频繁的小区重选，会提高UE的处理复杂度；在很短的时间里要进行频繁的切换，会带来大量的信令开销，还有可能导致切换失败，造成掉话。
可见，多种具有不同覆盖范围的小区的存在，使得现有协议中基于小区重选频率或切换频率确定UE移动状态的机制无法很好地应用于异构网场景中。因为无论是处于空闲状态还是连接状态，UE都没有考虑到小区的覆盖范围大小，这会对小区重选或切换性能造成不利的影响。
发明内容
本发明提供了获得UE移动状态的方法，考虑到小区的覆盖范围大小对重选频率或切换频率的影响，可以更为准确地获取UE移动状态。
本发明实施例提出了一种获得空闲状态的UE移动状态的方法，包括如下步骤：
A、将小区按照覆盖范围大小进行分类，并确定UE在每两个小区类型之间进行小区重选对应的加权因子；
B、当发生小区重选时，UE根据候选小区和服务小区的类型，查询得到对应加权因子；
C、UE将已发生的小区重选的加权因子进行累加得到小区重选次数，并根据所述小区重选次数确定UE移动状态。
本发明实施例还提出了一种获得连接状态的UE移动状态的方法，包括如下步骤：
a、将小区按照覆盖范围大小进行分类，并确定UE在每两个小区类型之间进行小区切换对应的加权因子；
b、当发生小区切换时，UE根据小区切换前后的服务小区的类型，查询得到对应加权因子；
c、UE将已发生的小区切换的加权因子进行累加得到小区切换次数，并根据所述小区切换次数确定UE移动状态。
本发明实施例还提出另一种获得连接状态的UE移动状态的方法，包括如下步骤：
当发生小区切换时，UE接收小区下发的携带切换类型因子的切换命令，获得所述小区切换的切换类型因子；
UE将已发生的小区切换对应的切换类型因子进行累加得到小区切换次数，并根据所述小区切换次数确定UE移动状态。
从以上技术方案可以看出，将小区按照覆盖范围大小进行分类，并确定UE在每两个小区类型之间进行小区重选或小区切换对应的加权因子；在进行小区重选次数或小区切换次数统计时，不是简单地在每次小区重选或小区切换后加1，而是将对应的加权因子加1，这样就在小区重选次数或小区切换次数中引入了小区覆盖范围的影响，从而能够相对准确地判断出UE的移动状态。
附图说明
图1为小区重选的原理示意图；
图2为小区切换的原理示意图；
图3为一个典型的异构网场景示意图；
图4为终端在异构网中的不同类型小区覆盖范围内移动的示意图；
图5a为本发明提出的获得空闲状态的UE移动状态的方法流程图；
图5b为本发明提出的获得连接状态的UE移动状态的方法流程图；
图6为本发明实施例一中用x个门限值划分小区类型的示意图。
具体实施方式
根据小区重选或切换的频率判断UE的移动状态在同构网下是合理的，因为各个小区的覆盖范围大小相当。但是根据前面对背景技术的介绍可知，在异构网下直接根据小区重选或切换的频率判断UE的移动状态则会存在种种问题。所以，判断UE移动状态的时候，有必要把小区的覆盖范围大小因素考虑进去。
本发明提出的获得空闲状态的UE移动状态的方法流程如图5a所示，包括如下步骤：
步骤501a：将小区按照覆盖范围大小进行分类，并确定UE在每两个小区类型之间进行小区重选对应的加权因子；
步骤502a：当发生小区重选时，UE根据候选小区和服务小区的类型，查询得到对应加权因子；
步骤503a：UE将已发生的小区重选的加权因子进行累加得到小区重选次数，并根据所述小区重选次数确定UE移动状态。
其中，根据所述小区重选次数确定UE移动状态可采用现有技术的方法。步骤503a包括：
UE接收小区的广播消息，获取第一门限值(NCR_M)、第二门限值(NCR_H)、第一统计时长(TCRmax)和第二统计时长(TCRmaxHyst)；
UE将到当前为止第一统计时长内发生的各次小区重选对应的加权因子相加，得到第一小区重选次数，将到当前为止第二统计时长内发生的各次小区重选对应的加权因子相加，得到第二小区重选次数；
UE将第一小区重选次数与所述第一门限值和第二门限值进行比较，如果第一小区重选次数大于第一门限值且小于或等于第二门限值，则UE处于中速移动状态；如果第一小区重选次数大于第二门限值，则UE处于高速运动状态；如果是其他情况，判断第二小区重选次数是否小于第一门限值，若是，则UE处于常速运动状态。
本发明提出的获得连接状态的UE移动状态的方法流程如图5b所示，包括如下步骤：
步骤501b：将小区按照覆盖范围大小进行分类，并确定UE在每两个小区类型之间进行小区切换对应的加权因子；
步骤502b：当发生小区切换时，UE根据小区切换前后的服务小区的类型，查询得到对应加权因子。
步骤503b：UE将已发生的小区切换的加权因子进行累加得到小区切换次数，并根据所述小区切换次数确定UE移动状态。
本步骤可以采用现有技术方案确定，包括：
UE接收小区的广播消息，获取第一门限值、第二门限值、第一统计时长和第二统计时长；
UE将到当前为止第一统计时长内发生的各次小区切换对应的加权因子相加，得到第一小区切换次数，将到当前为止第二统计时长内发生的各次小区切换对应的加权因子相加，得到第二小区切换次数；
UE将第一小区切换次数与所述第一门限值和第二门限值进行比较，如果第一小区切换次数大于第一门限值且小于或等于第二门限值，则UE处于中速移动状态；如果第一小区切换次数大于第二门限值，则UE处于高速运动状态；如果是其他情况，判断第二小区切换次数是否小于第一门限值，若是，则UE处于常速运动状态。
根据背景技术部分的分析可知，在异构网中，发生小区重选或小区切换的可能性要远大于同构网。本发明方案是针对异构网的特点，适当减小小区重选次数或小区且次数的统计值，因此加权因子应该是一个小于或等于1的数。
为使本发明技术方案的特点以及有益效果更加清楚，以下通过具体实施例对本发明技术方案进行详细阐述。
本发明实施例一是利用现有协议中小区广播消息携带的信息使处于空闲状态和连接状态的UE都能够获得小区的覆盖范围大小信息，这样对协议的改动最小。在现有协议中，每个小区都要广播小区级的导频信号(CommonReference Signal，CRS)强度，CRS强度用于计算下行链路路径损耗。UE根据小区的CRS发射信号强度以及实际的导频接收信号强度，可以计算出链路上的路径损耗值。在一般情况下，小区的CRS发射功率与小区的覆盖范围大小有一定的关系：通常CRS发射功率越大，小区的覆盖范围大小越大；CRS发射功率越小，小区的覆盖范围大小越小。根据小区CRS发射功率的大小不同，可以将小区分为不同的类型。因此，可以设定一些按照覆盖范围大小对小区进行分类的准则。例如，可以定义若干个门限值，将CRS发射功率按照大小归类到不同的区间，认为处于不同区间的小区的覆盖范围大小不同。当然，门限值越多，归类就越精细。但是，门限值的数量会影响高广播消息的开销。如图6所示，预先定义x个信号强度门限值T1＜T2＜...＜Tx，所述x信号强度门限值将小区的导频信号CRS强度划分出x+1个信号强度区间，每个信号强度区间对应一类小区覆盖范围大小。那么小区的种类就是x+1。由于要分别定义每两个小区类型之间进行小区重选对应的加权因子，加权因子的总数量是x*(x+1)/2。小区切换的加权因子可以和小区重选的加权因子相同或不相同。在实际网络应用中，需要在精度和系统开销之间取得折中。
当前协议中，CRS的功率只能取一些特定的值。如表1所示，对所有CRS强度的可能取值(P1、P2、......Pn)进行分组，认为处于同一组的小区具有相似的覆盖范围大小。同样地，也需要分别对每两个小区类型之间进行小区重选或切换对应的加权因子进行定义，服务小区通过广播消息通知给UE。
| 小区类型1 | 小区类型2 | ... |
| P1，P2 | P3 | ... |
表1
获得了小区的覆盖范围大小信息之后，UE在计算小区重选或切换次数的时候，将服务小区和候选小区的覆盖范围大小考虑进去。
以三个小区类型(类型1，类型2，类型3)为例，类型1小区和类型2小区之间进行小区重选或切换对应的加权因子是a1，类型2小区和类型3小区之间进行小区重选或切换对应的加权因子是a2。当小区重选或切换发生在类型1小区和类型2小区之间的时候，小区重选或切换计数不是增加1，而是增加对应的加权因子a1；当小区重选或切换发生在类型2小区和类型3小区之间的时候，小区重选或切换计数不是增加1，而是增加对应的加权因子a2。这样计算出来的UE移动状态能够相对准确地反映出UE实际的移动状态。假设在TCRmax时间内UE经过了n次小区重选或切换，第i次小区重选或切换对应的加权因子是ai，那么总的小区重选或切换的次数为：
a1+a2+…ai+…+an (5)
然后，UE根据计算出来的小区重选或切换次数，按照现有协议中的机制，得出相应的移动状态。
不同小区的无线传播环境可能会有所不同，仅仅利用CRS功率信息判断小区覆盖范围大小有时不一定非常准确。本发明实施例二提出的方法是小区在广播消息中携带指示小区类型的信息，同时在小区广播消息中携带不同类型小区之间进行小区重选或切换对应的加权因子。以宏小区、微小区和微微小区为例，宏小区和微小区之间进行小区重选或切换对应的加权因子是b1，微小区和微微小区之间进行小区重选或切换对应的加权因子是b2。当小区重选或切换发生在宏区和微小区之间的时候，小区重选或切换计数不是增加1，而是增加对应的加权因子b1；当小区重选或切换发生在微区和微微小区之间的时候，小区重选或切换计数不是增加1，而是增加对应的加权因子b2。这样计算出来的UE移动状态能够相对准确地反映出UE实际的移动状态。假设在TCRmax时间内UE经过n次小区重选或切换，第i次小区重选或切换对应的加权因子是bi，那么总的小区重选或切换的次数为：
b1+b2+…+bi+…bn (6)
然后，UE根据计算出来的小区重选或切换次数，按照现有协议中的机制，得出移动状态信息。
| 小区类型1 | 小区类型2 | 小区类型3 | ... |
| Macro | Pico，Relay | Femto | ... |
表2
如果小区类型很多，那么网络需要广播每个小区的具体类型，如果小区类型很多，那么会增大广播信息的开销。为了降低广播信令配置开销，可以对小区的类型进行分组。一个具体的实施例如表2所示。在广播小区类型的时候，也不是每个小区广播自己的具体类型，而是广播所属的类型组。这样，只对类型组之间小区重选或切换定义一个加权因子。所述每一个小区类型可以对应一个具体的小区类型，例如宏小区、微小区、中继小区，如表2中的小区类型1和小区类型3；也可以包括多个具体小区类型，例如表2中的小区类型2微小区和中继小区属于同一小区类型。
本发明实施例一和实施例二对空闲状态的UE和连接状态的UE都适用，并且都是利用历史移动性信息获得UE的移动状态。
在LTE-Advanced系统中，UE配置了载波聚合(Carrier Aggregation，CA)后，主小区(Primary Cell，PCell)改变、辅小区(Secondary Cell，SCell)增加和辅小区释放过程也可以通过切换过程来实现。但是，在某些情况下，PCell改变、SCell增加或释放过程并不是由于UE的移动引起的，而是由其他原因造成的(比如负载均衡、无线传播环境的变化等)。如果判断UE移动状态的时候将这些非移动性原因造成的切换也考虑进去，对UE移动状态的判断就会很不准确。因此，如果需要对连接模式下的UE进一步进行优化，可以对每次的切换类型做进一步的考虑。
小区可以在切换命令中通知UE每次切换的类型。例如，如果UE发现切换是下列原因造成时，判断UE移动状态的时候可以不将本次切换计算在内。
●安全性密钥更新；
●CA中的某些特定场景下的PCell改变；
●SCell重配置。
实际上，不计算上述类型的切换，可以认为上述类型切换对应的加权因子是0。一种更为通用的方法对所有类型的切换都赋予一个切换类型因子。为了降低RRC信令配置开销，可以对换类型进行分类。对每类切换，只配置一套参数，多种切换共用相同的参数。一个具体的实施例如表3所示，注意这里没有完全列举出通信系统中所有切换的类型。
| 切换类型1 | 切换类型2 | 切换类型3 | ... |
| Inter-eNB切换 | Intra-eNB切换 | 密钥更新，PCell改变 | ... |
表3
本发明实施例三的方案可以单独使用，用于对连接状态进行增强，在统计切换次数的时候，将每次切换对应的切换类型因子累加作为切换次数。假设在TCRmax时间内UE经过n次切换，第i次切换对应的切换类型因子是ci，那么切换的总次数为：
c1+c2+…+ci+…cn (7)
实施例三的方案也可以与实施例一和实施例二相结合使用，在统计切换次数的时候，将每次切换对应的加权因子与切换类型因子相乘后再累加作为切换次数。
例如，如果同时应用实施例一和实施例三，那么UE的切换次数计算方法为：
a1*c1+a2*c2+…+ai*ci+…ai*cn (8)
然后，UE根据计算出来的小区重选或切换次数，按照现有协议中的机制，得出移动状态信息。
本发明方案相对于现有技术，具有如下有益技术效果：
(1)UE根据小区广播的小区级的导频信号(Common ReferenceSignal，CRS)强度估计小区的覆盖范围大小。当UE根据小区重选或切换的频率判断移动状态的时候，考虑源服务小区和目标服务小区的类型(Macro小区、Pico小区、Femto小区，Relay小区等)对移动状态的影响，从而能够相对准确地判断出UE的移动状态。
(2)小区在广播消息中携带小区类型的指示。当UE根据小区重选或切换的频率判断移动状态的时候，考虑源服务小区和目标服务小区的类型对移动状态的影响，从而能够相对准确地判断出UE的移动状态。
(3)在小区发送的切换命令中携带引起切换的原因，当UE判断移动状态的时候，考虑不同切换原因对移动状态的影响，从而能够相对准确地判断出UE的移动状态。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (6)
1.一种获得连接状态的用户设备UE移动状态的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、将小区按照覆盖范围大小进行分类，并确定UE在每两个小区类型之间进行小区切换对应的加权因子；
b、当发生小区切换时，小区向UE发送携带切换类型因子的切换命令；UE根据小区切换前后的服务小区的类型，查询得到对应加权因子；
c、UE将已发生的小区切换的加权因子乘以相应的切换类型因子后再进行累加，得到小区切换次数，并根据所述小区切换次数确定UE移动状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c包括：
c1、UE接收小区的广播消息，获取第一门限值、第二门限值、第一统计时长和第二统计时长；
c2、UE将到当前为止第一统计时长内发生的各次小区切换对应的加权因子相加，得到第一小区切换次数，将到当前为止第二统计时长内发生的各次小区切换对应的加权因子相加，得到第二小区切换次数；
c3、UE将第一小区切换次数与所述第一门限值和第二门限值进行比较，如果第一小区切换次数大于第一门限值且小于或等于第二门限值，则UE处于中速移动状态；如果第一小区切换次数大于第二门限值，则UE处于高速运动状态；如果是其他情况，判断第二小区切换次数是否小于第一门限值，若是，则UE处于常速运动状态。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将小区按照覆盖范围大小进行分类包括：
预先定义x个信号强度门限值T1<T2<…<Tx，所述x个信号强度门限值将小区的导频信号CRS强度划分出x+1个信号强度区间，每个信号强度区间对应一类小区覆盖范围大小。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将小区按照覆盖范围大小进行分类包括：对所有CRS强度的可能取值进行分组，每个分组对应一类小区覆盖范围大小。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b之前，进一步包括：
UE接收携带小区类型指示信息以及不同类型小区间进行小区切换的加权因子的小区广播消息，从所述小区广播消息中获取小区类型信息以及不同类型小区间进行小区切换的加权因子。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若小区切换由安全性密钥更新、载波聚合中的特定场景下的主小区改变或辅小区重配置造成，则对应的切换类型因子为0。
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