CN102905284A - 一种异构网中ue移动状态判定的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种异构网中UE移动状态判定的方法，包括如下步骤：A、获取小区的区域扩张偏移值；B、根据所述区域扩展偏移值重新定义小区尺寸；C、根据源小区尺寸和目标小区尺寸确定小区选择/重选次数的加权因子；D、根据所确定的小区选择/重选次数的加权因子确定切换次数，并据此判断UE的移动状态。本发明可以避免移动状态估计失真带来的对小区重选及切换性能的影响。

Description

一种异构网中UE移动状态判定的方法

技术领域

本发明涉及移动通信异构网技术，尤其涉及一种异构网中UE移动状态判定的方法。

背景技术

异构网指宏小区下部署了很多微小区，如RRH，pico eNB，HeNB，以及中继节点(relay node)。其中，macro cell+pico cell/relay cell部署下通常会应用区域扩张(range expansion)技术，以实现与宏小区之间的负载均衡。如图1所示，Range expansion指的是为了减轻宏基站(macro eNB)的负载，使用区别于传统接入的参考信号接收强度(RSRP)门限。具体来说，UE在判断接入宏小区或微小区时，会在来自微小区的信号强度RSRP micro上增加一个偏置(bias)值，如果RSRP_micro+bias≥RSRP_macro，为UE选择接入微小区，其中bias是个正数偏移量(offset)。否则，接入宏小区。

异构网的引入带来了一些新的挑战，比如异构网下的移动性管理问题。异构网下的移动性管理主要指移动状态判定，这关系到小区选择/重选及切换等过程。在异构网的场景下，如何进行有效的移动性管理是一个值得深究的问题。在LTE-Advanced系统中，UE有两种状态：无线资源控制空闲状态(RRC_IDLE)(以下简称为空闲状态(IDLE))和无线资源控制连接状态(RRC_CONNECTED)(以下简称为连接状态(CONNECTED))。对不同的状态，移动性管理有不同的内容。对于IDLE状态下的UE，移动性管理主要涉及到小区重选；对于CONNECTED状态下的UE，移动性管理主要涉及到切换。不同的移动状态需要对小区重选或切换参数进行调整。所以，无论是对处于IDLE状态的UE还是处于CONNECTED状态的，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，在IDLE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CONNECTED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，具体说明如下。

对于IDLE态的UE，如果在T_CRmax时间内，UE发生小区重选的次数满足条件N_{CR_M}＜切换次数≤N_{CR_H}，那么UE处于中速移动状态；如果在T_CRmax时间内，UE发生小区重选的次数满足条件切换次数＞N_{CR_H}，那么UE处于高速移动状态；如果在T_CRmaxHyst时间内，UE发生小区重选的次数不满足上述条件，那么UE处于常速移动状态。其中第一门限N_{CR_M}、第二门限N_{CR_H}、T_CRmax和T_CrmaxHyst为小区广播消息中包含的参数。UE移动状态的判定会影响小区重选时一些测量上报参数的设置，如果这些参数设置过大，会导致UE重选不及时；相反，会导致重选不必要的频繁。

对于CONNECTED态的UE，移动状态根据一定时间内UE发生切换的次数来确定，具体说明如下。如果在T_CRmax时间内，UE发生切换的次数满足条件N_{CR_M}＜切换次数≤N_{CR_H}，那么UE处于中速移动状态；如果在T_CRmax时间内，UE发生切换的次数满足条件切换次数＞N_{CR_H}，那么UE处于高速移动状态；如果在T_CRmaxHyst时间内，UE发生切换的次数不满足上述条件，那么UE处于常速移动状态。其中N_{CR_M}、N_{CR_H}、T_CRmax和T_CrmaxHyst为系统参数，与IDLE状态下确定UE移动状态时使用的参数相同。同样，UE移动状态的判定会影响小区切换时一些测量上报参数的设置，如果这些参数设置过大，会导致UE切换不及时；相反，会导致切换乒乓效应及切换失败。

现有技术的同构网络中，宏小区覆盖范围大小相当，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。但是在异构网中，取决于小区类型，不同小区的覆盖范围大小会有很大差异，并且pico cell/femto cell/Relay cell的覆盖与宏小区的覆盖经常重叠。因此在异构网下直接应用原有的移动状态判定方法会导致很多问题。

在异构网下，UE侧需要联合小区类型来决定其切换次数或修改切换门限值，从而准确地判定或修正其移动状态。因为移动状态的判定影响其切换时使用的时间触发机制(time to trigger)，如果因为异构网下微小区覆盖范围小，切换次数多影响了对其移动状态的准确判断，会导致在宏小区切换时作出错误的timeto trigger的选择。

现有的一些专利已经提出了联合小区类型等来决定其移动状态的判定，并探讨了判断UE移动状态的时候，有必要把小区的尺寸因素考虑进去。无论如何，涉及让UE获得每个小区的尺寸信息时，现有技术只考虑了利用诸如导频信号，CRS等传输功率的大小或在广播消息中携带小区类型的指示等，没有考虑rangeexpansion后bias值对pico cell/relay cell小区尺寸的影响。

事实上，因为偏移值可在一个较大范围内浮动，如0dB～16dB，偏移值选取的不同会导致pico cell/relay cell相对原有小区覆盖范围尺寸明显不同。微小区尺寸的明显不同会影响移动切换次数或小区选择/重选次数，因此导致移动状态估计失误。为了避免移动状态估计失误，更加准确地反映UE移动状态，我们需要研究不同微小区应用区域扩张技术后导致的尺寸变化所带来的影响。

发明内容

本发明提供了一种异构网中UE移动状态判定的方法，可以避免移动状态估计失真带来的对小区重选及切换性能的影响。

本发明实施例提出的一种异构网中UE移动状态判定的方法，包括如下步骤：

A、获取小区的区域扩张偏移值；

B、根据所述区域扩展偏移值重新定义小区尺寸；

C、根据源小区尺寸和目标小区尺寸确定小区选择/重选次数的加权因子；

D、根据所确定的小区选择/重选次数的加权因子确定切换次数，并据此判断UE的移动状态。

较佳地，步骤A为：通过广播信令中的系统信息或无线资源控制信令获取区域扩张偏移值。

较佳地，步骤B包括：

B1、通过广播信令获取小区级的导频信号CRS发射信号强度；

B2、根据小区的CRS发射信号强度以及区域扩张偏移值，计算出小区的尺寸。

较佳地，预先设定m个门限值，所述m个门限值将发射功率的取值范围分为m+1个取值区间，并设定每个取值区间对应的小区尺寸；

步骤B2包括：

将小区的CRS发射信号强度与区域扩张偏移值相加的结果落入的取值区间对应的小区尺寸作为重新定义的小区尺寸。

较佳地，预先定义每种小区类型对应的尺寸，步骤B包括：

UE从携带指示小区类型的信息的广播消息中获取小区类型，将预先定义的所述小区类型对应的尺寸加上区域扩张偏移值的值定义为修订后的尺寸。

较佳地，步骤C所确定的切换因子满足如下条件：

加权因子的取值区间是(0，1]；

如果目标小区尺寸小于源小区，则加权因子小于1；

源小区尺寸一定的情况下，目标小区的尺寸越小则加权因子也越小；

如果从源小区到目标小区再切换回到源小区，目标小区尺寸小于源小区尺寸，那么这两次切换的加权因子均小于1，并且第二次切换的加权因子大于第一次切换的加权因子。

较佳地，所述预先设定m个门限值的第一种方式包括：

令第一门限值t1等于CRS发射信号强度与区域扩张偏移值相加的结果的下限；

令第六门限值t6等于CRS发射信号强度与区域扩张偏移值相加的结果的上限；

根据推导第二至第五门限值t2、t3、t4和t5。

较佳地，所述预先设定m个门限值的第二种方式包括：

令第一门限值t1等于CRS发射信号强度与区域扩张偏移值相加的结果的下限；

令第六门限值t6等于CRS发射信号强度与区域扩张偏移值相加的结果的上限；

根据t1和t6以及非线性函数t_x′＝k×1gt_x得到对应的t₁′和t₆′，其中k为常数因子；

根据

推导t₂′，t₃′，t₄′和t₅′；

根据t_x′＝k×1gt_x得到相对应的第二至第五门限值t2、t3、t4和t5。

较佳地，所述预先设定m个门限值的第三种方式包括：

设定第三门限值Pt_th3等于CRS发射信号强度与区域扩张偏移值相加的结果的上限；

对于接收门限值Pr_th，计算第三门限值Pt_th3发射功率实际值所对应的距离d3；

将距离d3的三分之一作为d1，将d3的三分之二作为d2；

根据路损因子l和Pr_th以及公式P_r＝k×P_t/d^l计算d1和d2对应的传输功率作为第一门限Pt_th1和第二门限Pt_th2。

较佳地，所述预先设定m个门限值的第四种方式包括：

设定第三门限值Pt_th3等于CRS发射信号强度与区域扩张偏移值相加的结果的上限；

对于接收门限值Pr_th，计算第三门限值Pt_th3发射功率实际值所对应的距离d3；

根据 $S_1={\mathrm{\π}\×d}_1^2;S_2=\mathrm{\π}\×(d_2^2-d_1^2);S_3=\mathrm{\π}\×(d_3^2-d_2^2);$ 并且S₁＝S₂＝S₃计算出d1和d2；

根据路损因子l和Pr_th以及公式P_r＝k×P_t/d^l计算d1和d2对应的传输功率作为第一门限Pt_th1和第二门限Pt_th2。

从以上技术方案可以看出，联合考虑微小区range expansion的偏移值来决定UE移动状态。基于该偏移值所修正的切换次数或小区选择/重选次数能够更加准确地反映UE的移动状态，从而避免移动状态估计失真带来的对小区重选及切换性能的影响。

附图说明

图1为现有技术中的微小区的区域扩张技术示意图；

图2为本发明实施例提出的异构网中UE移动状态判定的方法流程图；

图3为本发明实施例提出的第一种发射功率门限值的设置方式示意图；

图4为本发明实施例提出的第二种发射功率门限值的设置方式示意图；

图5为本发明实施例提出的第三种发射功率门限值的设置方式示意图；

图6为本发明实施例提出的第四种发射功率门限值的设置方式示意图；

图7为本发明实施例异构网中切换次数示意图。

具体实施方式

本发明方案的核心思想是：当决定UE移动状态时，根据微小区rangeexpansion的bias值修正切换次数或小区选择/重选次数的加权因子，从而更加准确地反映UE的移动状态判定。

本发明实施例提出的异构网中UE移动状态判定的方法流程如图2所示，包括如下步骤：

步骤201：获取微小区的区域扩张偏移值；

步骤202：根据所述区域扩展偏移值重新定义小区尺寸；

步骤203：根据源小区尺寸和目标小区尺寸确定小区选择/重选次数的加权因子；

步骤204：根据所确定的小区选择/重选次数的加权因子确定切换次数，并据此判断UE的移动状态。

步骤201所述获取区域扩张偏移值的方式可以有多种，以下仅举几例，本发明方案并不限于此。

获取区域扩张偏移值的方式可以通过广播信令或RRC信令。例如，可以通过广播信令中的系统信息获取区域扩张偏移值；或者，通过RRC信令获取区域扩张偏移值。具体方法如下：eNB在测量对象配置中的小区列表中针对每个小区增加一个消息体(IE)，用于指示该小区的区域扩张偏移值信息。该IE是可选的。

步骤202所述重新定义小区尺寸方式可以有多种，以下仅举几例，本发明方案并不限于此。

方式1：

根据现有协议，小区级的导频信号(Common Reference Signal，CRS)发射信号强度可以通过广播信令获取。对于同样发射功率的CRS，小区尺寸与区域扩张偏移值有一定的关系。通常BIAS越大，小区的尺寸越大；BIAS越小，小区的尺寸越小。因此，UE根据小区的CRS发射信号强度以及rangeexpansion的偏移值，可以计算出小区的尺寸。

方式2：

预先定义每种小区类型对应的尺寸。在广播消息中携带指示小区类型的信息，UE从广播消息中获取小区类型，将预先定义的小区类型对应的尺寸加上区域扩张偏移值的值定义为修订后的尺寸。

实际实现中，可以根据小区CRS+bias发射功率的大小不同，对小区归类。即设定若干个门限值，根据小区CRS+bias发射功率处于哪个区间，决定小区的尺寸。

具体门限值的划分方法有很多。

方法1：

对发射功率以dB为单位设定若干门限值，例如门限值作等分，如图3所示，对X轴取值范围作均分五等分，对应的相应X轴取值为门限值t1...t6。

具体计算过程如下：

步骤1：令t1等于(CRS+bias)发射功率dB值的下限；

步骤2：令t6等于(CRS+bias)发射功率dB值的上限；

步骤3：根据

推导t2，t3，t4，t5；

这样我们得到对发射功率实际值设定的门限值t1，t2，t3，t4，t5和t6。

本领域技术人员根据上述示例，可以自行推导出将X轴取值范围作m等分，对应的门限值为t(1)至t(m+1)，m可以根据实际需要取值。

方法2：

对发射功率以dB为单位设定若干门限值，依据一些非线性函数如对数函数等作相应的门限值划分，如图4所示，对Y轴取值范围作均分五等分，对应的相应X轴取值为门限值t1...t6。

具体计算过程如下：

设定非线性函数t_x′＝k×1gt_x，其中k为常数因子；

步骤如下：

步骤1：令t1等于(CRS+bias)发射功率dB值的下限；

步骤2：令t6等于(CRS+bias)发射功率dB值的上限；

步骤3：根据t1和t6得到对应的t₁′和t₆′；

步骤4：根据

推导t₂′，t₃′，t₄′和t₅′；

步骤5：根据t_x′＝k×1gt_x得到相对应的t₂，t₃，t₄和t₅；

这样我们得到对发射功率实际值设定的门限值t1，t2，t3，t4，t5和t6。

方法3：

对发射功率实际值设定若干门限值，例如对相对应的距离d等距离划分；如图5所示，对相对应的距离d三等分，d1，d2，d3为划分的门限值所对应的距离值，这里d₂＝2×d₁；d₃＝3×d₁；不同的距离所对应的发射功率实际值即为门限值；

具体计算过程如下：

用Pt表示传输功率，Pr表示接收信号强度，

我们有P_r＝k×P_t/d^l；其中，1为路损因子，是与距离相关的函数；k是与天线因素相关的因子，可视为常数；

步骤如下：

步骤1：首先我们有Pt_th3等于(CRS+bias)发射功率实际值的上限；

步骤2：对于接收门限值Pr_th，我们计算Pt_th3发射功率实际值所对应的距离即d3；

步骤3：根据d3推导d1和d2；

步骤4：依据d1和d2及相应的路损因子和Pr_th，计算对应的传输功率Pt_th1和Pt_th2；

这样我们得到对发射功率实际值设定的门限值Pt_th1，Pt_th2和Pt_th3；

此外，如果对发射功率实际值设定的最低门限值有要求的话，可以在相对应的距离值上设置相应的起始点；

方法4：

对发射功率实际值设定若干门限值，例如对相对应的覆盖面积等面积划分；如图6所示，对相对应的覆盖面积S三等分，d1，d2，d3为划分的门限值所对应的距离值，S1，S2，S3为划分的门限值所对应的覆盖面积值，这里

并且

依据等覆盖面积得到的不同距离所对应的发射功率实际值即为门限值；

具体计算过程如下：

用Pt表示传输功率，Pr表示接收信号强度，

我们有P_r＝k×P_t/d^l，其中，1为路损，是与距离相关的函数；k是与天线因素相关的因子，可视为常数；

步骤如下：

步骤1：Pt_th3等于(CRS+bias)发射功率实际值的上限；

步骤2：对于接收门限值Pr_th，计算Pt_th3发射功率实际值所对应的距离即d3；

步骤3：根据总面积

可以推导出

步骤4：根据S1推导出d1；

步骤5：根据S2推导出d2；

步骤6：依据d1和d2及相应的路损因子和Pr_th，计算对应的传输功率Pt_th1和Pt_th2；

这样我们得到对发射功率实际值设定的门限值Pt_th1，Pt_th2和Pt_th3；

同上所述，如果对发射功率实际值设定的最低门限值有要求的话，可以在相对应的距离值上设置相应的起始点。

步骤203所述根据源小区尺寸和目标小区尺寸确定小区选择/重选次数的加权因子的方式如下：

当前协议中，CRS的功率只能取一些特定的值，如24dB，30dB和37dB。偏移值可在一个较大范围内浮动，如0dB～16dB。根据小区CRS+bias发射功率的大小决定小区尺寸后，对不同尺寸的小区间进行的小区重选和切换，需要定义相应的加权因子。可以分别对每两个小区类型之间进行小区重选和切换对应的加权因子进行定义。

具体加权因子值的选取为根据大量仿真评估得出的经验值。加权因子与小区尺寸有关，并且服从如下规律：

加权因子的取值区间是(0，1]；

如果目标小区尺寸小于源小区，则加权因子小于1；

源小区尺寸一定的情况下，目标小区的尺寸越小则加权因子也越小；

如果从源小区到目标小区再切换回到源小区，目标小区尺寸小于源小区尺寸，那么这两次切换的加权因子均小于1，并且第二次切换的加权因子大于第一次切换的加权因子。

举例说明，如图7所示，在异构网中移动的UE第一次从宏小区切换到微小区A，第二次切换回宏小区，第三次从宏小区切换到微小区B，这一期间的切换次数统计不是3，而是加权后的切换次数。该加权值取决于依据源小区与目标小区各自的尺寸信息所定义的小区类型。用k1，k2，k3表示三次切换依次对应的加权因子。如果目标小区尺寸小于源小区，所增加的切换次数一定是一个小于1的值，即加权因子k1小于1。如果接下来的目标小区尺寸大于本次服务小区，那么加权因子k2大于上次切换的加权因子k1。对从同一源小区切换到不同尺寸的目标小区，尺寸小的目标小区对应的切换加权因子相应地减小。假设这里小区尺寸信息为宏小区＞微小区A＞微小区B，则k3＜k1＜k2＜1。这样，区别于传统的统计切换次数的方法，如果一个移动UE在T_CRmax时间在异构网下经历了N次切换，统计出来的切换次数k1+k2+k3+...+kN可能小于N。

UE根据如上所述计算出来的小区重选或切换次数，按照现有协议中判定属于常速，中速或高速的方法，修订相应的移动状态。上述方法对IDLE状态和CONNECTED状态都适用，都是基于现有技术，利用区域扩张偏移值修订小区尺寸信息，从而考虑小区尺寸对UE的移动状态判定的影响。

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 (10)

1.一种异构网中UE移动状态判定的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、获取小区的区域扩张偏移值；

B、根据所述区域扩展偏移值重新定义小区尺寸；

C、根据源小区尺寸和目标小区尺寸确定小区选择/重选次数的加权因子；

D、根据所确定的小区选择/重选次数的加权因子确定切换次数，并据此判断UE的移动状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A为：通过广播信令中的系统信息或无线资源控制信令获取区域扩张偏移值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B包括：

B1、通过广播信令获取小区级的导频信号CRS发射信号强度；

B2、根据小区的CRS发射信号强度以及区域扩张偏移值，计算出小区的尺寸。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，预先设定m个门限值，所述m个门限值将发射功率的取值范围分为m+1个取值区间，并设定每个取值区间对应的小区尺寸；

步骤B2包括：

将小区的CRS发射信号强度与区域扩张偏移值相加的结果落入的取值区间对应的小区尺寸作为重新定义的小区尺寸。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预先定义每种小区类型对应的尺寸，步骤B包括：

UE从携带指示小区类型的信息的广播消息中获取小区类型，将预先定义的所述小区类型对应的尺寸加上区域扩张偏移值的值定义为修订后的尺寸。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C所确定的切换因子满足如下条件：

加权因子的取值区间是(0，1]；

如果目标小区尺寸小于源小区，则加权因子小于1；

源小区尺寸一定的情况下，目标小区的尺寸越小则加权因子也越小；

如果从源小区到目标小区再切换回到源小区，目标小区尺寸小于源小区尺寸，那么这两次切换的加权因子均小于1，并且第二次切换的加权因子大于第一次切换的加权因子。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预先设定m个门限值包括：

令第一门限值t1等于CRS发射信号强度与区域扩张偏移值相加的结果的下限；

令第六门限值t6等于CRS发射信号强度与区域扩张偏移值相加的结果的上限；

根据

推导第二至第五门限值t2、t3、t4和t5。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预先设定m个门限值包括：

令第一门限值t1等于CRS发射信号强度与区域扩张偏移值相加的结果的下限；

令第六门限值t6等于CRS发射信号强度与区域扩张偏移值相加的结果的上限；

根据t1和t6以及非线性函数t_x′＝k×1gt_x得到对应的t₁′和t₆′，其中k为常数因子；

根据

推导t₂′，t₃′，t₄′和t₅′；

根据t_x′＝k×1gt_x得到相对应的第二至第五门限值t2、t3、t4和t5。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预先设定m个门限值包括：

设定第三门限值Pt_th3等于CRS发射信号强度与区域扩张偏移值相加的结果的上限；

对于接收门限值Pr_th，计算第三门限值Pt_th3发射功率实际值所对应的距离d3；

将距离d3的三分之一作为d1，将d3的三分之二作为d2；

根据路损因子l和Pr_th以及公式P_r＝k×P_t/d^l计算d1和d2对应的传输功率作为第一门限Pt_th1和第二门限Pt_th2。

10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预先设定m个门限值包括：

设定第三门限值Pt_th3等于CRS发射信号强度与区域扩张偏移值相加的结果的上限；

对于接收门限值Pr_th，计算第三门限值Pt_th3发射功率实际值所对应的距离d3；

根据 $S_1={\mathrm{\π}\×d}_1^2;S_2=\mathrm{\π}\×(d_2^2-d_1^2);S_3=\mathrm{\π}\×(d_3^2-d_2^2);$ 并且S₁＝S₂＝S₃计算出d1和d2；

根据路损因子l和Pr_th以及公式P_r＝k×P_t/d^l计算d1和d2对应的传输功率作为第一门限Pt_th1和第二门限Pt_th2。

Images