CN103188734B - 基于多因素决策的lte切换机制研究 - Google Patents

Abstract

本发明所得的基于多因素决策的LTE小区切换方法，从小区信号电平测量、小区资源分析入手、将用户终端速率变化和业务QCI等级的影响纳入考虑，提出全新的小区切换准则。本发明所得的基于多因素决策的LTE切换方法，综合考虑了目标小区的信号电平值、资源可利用度，以及用户的移动速率，所开展的业务优先级，可以选择合适的权重，进而选择负载最小或信号电平值最好的小区进行切换，保证业务的连续性，从而最大可能地提升客户满意度，并达到网络均衡的目的。

Description

基于多因素决策的LTE切换机制研究

技术领域

本发明涉及一种LTE小区切换的方法，尤其是一种基于综合考虑小区信号电平、资源负载、用户移动速度和业务等级等多因素的小区切换方法。

背景技术

LTE通过采用OFDM、SC-FDMA和MIMO等多种关键技术可以显著降低用户平面和控制平面的时延，其主要目标就是在该时延要求下提供无缝语音和多媒体接入服务。这个目标的实现需要从服务小区到目标小区的切换支持。由于eNB之间不存在宏分集，LTE中仅存在硬切换，同时又必须保证用户感知不会受到切换机制的影响，从而对切换算法提出了更高的要求。

与3G系统切换不同的是，在对链路监视和测量上，需要借助层一和层三的滤波，从而提高测量结果的稳定性。LTE协议定义了切换测量报告触发机制，包括A1、A2、A3、A4、A5、B1和B2事件，其中B1和B2事件主要用于异RAT(Radio Access Technology，无线接入技术)间的切换测量，LTE系统内切换主要使用A1、A2和A3事件。而A3最经常用于触发切换，反映了相邻/目标小区的信号质量。但目前的研究，包括自适应、基于准入控制、基于网络负载、基于用户分类等成果都比较片面地突出分析某类因素的影响，而不是综合考虑，在设定参数时采取不同的配置从而增加对系统的负担。同时，对于不同QoS的业务，也没有实施差异化的切换。为此，本发明所设计的切换方法，从小区信号质量、小区资源负载等因素出发，能够使LTE系统根据用户终端的移动状态、所使用的业务等级实施差异化的切换，进而提高业务的连续性，保证用户感知。

发明内容

本发明的目的是为了解决LTE网络差异化业务的切换问题，能够有效避免网络中小区切换导致的小区信号质量不稳定、负载不均衡问题。

为了达到上述目的，本发明所设计的基于多因素决策的LTE小区切换方法，包括小区信号电平测量，小区资源分析，业务等级分类，A3事件修正，权重优化等内容。

优选的方案包括以下步骤：

步骤1：小区信号电平测量

设置参数k₁，表示滤波因子，对于服务小区Cell_s和N个目标邻区

步骤1-1：计算

步骤1-2：计算Q_i＝(1-α)*Q_i-1+α*MQ_i{i＝s,t₁,t₂,…,t_N}，Q_i-1为前一次过滤后的测量结果，MQ_i表示来自物理层的测量值；

步骤2：小区资源分析

设置表示小区i可利用的RB块数，表示该小区的总RB资源块数，k₂为资源块利用因子，计算 $L_i=10*\log \left(\frac{R_{a_i}}{R_{T_i}*k_2}\right),\{i=s,t_1,t_2,...,t_N\};$

步骤3：业务等级分析

步骤3-1：对于不同等级的差异化业务，设置业务因子参数S_i，计算其中，m表示QCI规定的标准值个数，P_i表示切换涉及的第i种业务的QCI优先级；

步骤3-2：如果LTE切换涉及多种业务{j,…,k}，计算混合业务因子 $S_i=\frac{S_j+...+S_k}{k-j+1};$

步骤4：A3事件修正

A3事件M_n+O_fn+O_cn-Hys_base>M_s+O_fs+O_cs+Off表示相邻小区的信号质量比服务小区的信号质量好，从而触发切换；其中，M_n为相邻小区的测量结果，O_fn为相邻小区频率上的频率特定偏移量，O_cn为相邻小区的特定偏移量，M_s为服务小区的测量结果，O_fs为服务小区频率上的频率特定偏移量，O_cs为服务小区的特定偏移量，Hys_base为该事件的迟滞，Off为该事件的偏移参数；

步骤4-1：合并偏移量参数，得M_n+CIO_n-Hys_base>M_s+CIO_s；其中，CIO_n表示相邻小区的偏移参数，CIO_s表示服务小区的偏移参数；

步骤4-2：对服务小区和每一个目标切换邻区，设置权重因子β，计算上式中的参数M_i＝β*Q_i+(1-β)*L_i；

步骤5：权重优化

步骤5-1：对于由于用户终端的移动速率带来的切换变化，计算： $\mathrm{Hys}=\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{Hys}}_{\mathrm{base}},v<v_{\mathrm{med}}\\ k_{\mathrm{med}}*{\mathrm{Hys}}_{\mathrm{base}},v_{\mathrm{med}}<v<v_{\mathrm{high}}\\ k_{\mathrm{high}}*{\mathrm{Hys}}_{\mathrm{base}},v>v_{\mathrm{high}}\end{array}\right.;$ 其中，k_med∈[0,1]表示终端速率为v_med时的中速迟滞调整因子，k_high∈[0,1]表示终端速率为v_high时的高速迟滞调整因子；

步骤5-2：对于不同QCI优先级业务带来的切换变化，利用步骤3中的业务因子，计算 ${\mathrm{Hys}}^{\&prime;}=\mathrm{Hys}*S_i=\left\{\begin{array}{c}{S}_i*{\mathrm{Hys}}_{\mathrm{base}},v<v_{\mathrm{med}}\\ S_i*k_{\mathrm{med}}*{\mathrm{Hys}}_{\mathrm{base}},v_{\mathrm{med}}<v<v_{\mathrm{high}}\\ S_i*k_{\mathrm{high}}*{\mathrm{Hys}}_{\mathrm{base}},v>v_{\mathrm{high}}\end{array}\right.;$

步骤5-3：将每个目标邻区与服务小区比较，核实β*Q_i+(1-β)*L_i+CIO_i-Hys′>β*Q_s+(1-β)*L_s+CIO_s条件，最终选择最优小区进行切换。

本发明所得的基于多因素决策的LTE切换方法，从小区信号电平测量，小区资源分析入手，将用户终端速率变化和业务QCI等级的影响纳入考虑，提出全新的小区切换准则。

本发明所得的基于多因素决策的LTE切换方法，综合考虑了目标小区的信号电平值、资源可利用度，以及用户的移动速率，所开展的业务优先级，可以选择合适的权重，进而选择负载最小或信号电平值最好的小区进行切换，保证业务的连续性，从而最大可能地提升客户满意度，并达到网络均衡的目的。

附图说明

图1基于多因素决策的LTE切换方法流程。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述，具体流程可详见图1。

实施例1：

本实例描述的基于多因素决策的LTE切换方法，包括小区信号电平测量，小区资源分析，业务等级分类，A3事件修正，权重优化等步骤。

步骤1：小区信号电平测量

设置参数k₁，表示滤波因子，对于服务小区Cell_s和N个目标邻区

步骤1-1：计算

步骤1-2：计算Q_i＝(1-α)*Q_i-1+α*MQ_i{i＝s,t₁,t₂,…,t_N}，Q_i-1为前一次过滤后的测量结果，MQ_i表示来自物理层的测量值；

步骤2：小区资源分析

设置表示小区i可利用的RB块数，表示该小区的总RB资源块数，k₂为资源块利用因子，计算 $L_i=10*\log \left(\frac{R_{a_i}}{R_{T_i}*k_2}\right),\{i=s,t_1,t_2,...,t_N\};$

步骤3：业务等级分析

步骤3-1：对于不同等级的差异化业务，设置业务因子参数S_i，计算其中，m表示QCI规定的标准值个数，P_i表示切换涉及的第i种业务的QCI优先级；

步骤3-2：如果LTE切换涉及多种业务{j,…,k}，计算混合业务因子 $S_i=\frac{S_j+...+S_k}{k-j+1};$

步骤4：A3事件修正

A3事件M_n+O_fn+O_cn-Hys_base>M_s+O_fs+O_cs+Off表示相邻小区的信号质量比服务小区的信号质量好，从而触发切换；其中，M_n为相邻小区的测量结果，O_fn为相邻小区频率上的频率特定偏移量，O_cn为相邻小区的特定偏移量，M_s为服务小区的测量结果，O_fs为服务小区频率上的频率特定偏移量，O_cs为服务小区的特定偏移量，Hys_base为该事件的迟滞，Off为该事件的偏移参数；

步骤4-1：合并偏移量参数，得M_n+CIO_n-Hys_base>M_s+CIO_s；其中，CIO_n表示相邻小区的偏移参数，CIO_s表示服务小区的偏移参数；

步骤4-2：对服务小区和每一个目标切换邻区，设置权重因子β，计算上式中的参数M_i＝β*Q_i+(1-β)*L_i；

步骤5：权重优化

步骤5-1：对于由于用户终端的移动速率带来的切换变化，计算： $\mathrm{Hys}=\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{Hys}}_{\mathrm{base}},v<v_{\mathrm{med}}\\ k_{\mathrm{med}}*{\mathrm{Hys}}_{\mathrm{base}},v_{\mathrm{med}}<v<v_{\mathrm{high}}\\ k_{\mathrm{high}}*{\mathrm{Hys}}_{\mathrm{base}},v>v_{\mathrm{high}}\end{array}\right.;$ 其中，k_med∈[0,1]表示终端速率为v_med时的中速迟滞调整因子，k_high∈[0,1]表示终端速率为v_high时的高速迟滞调整因子；

步骤5-2：对于不同QCI优先级业务带来的切换变化，利用步骤3中的业务因子，计算 ${\mathrm{Hys}}^{\&prime;}=\mathrm{Hys}*S_i=\left\{\begin{array}{c}{S}_i*{\mathrm{Hys}}_{\mathrm{base}},v<v_{\mathrm{med}}\\ S_i*k_{\mathrm{med}}*{\mathrm{Hys}}_{\mathrm{base}},v_{\mathrm{med}}<v<v_{\mathrm{high}}\\ S_i*k_{\mathrm{high}}*{\mathrm{Hys}}_{\mathrm{base}},v>v_{\mathrm{high}}\end{array}\right.;$

步骤5-3：将每个目标邻区与服务小区比较，核实β*Q_i+(1-β)*L_i+CIO_i-Hys′>β*Q_s+(1-β)*L_s+CIO_s条件，最终选择最优小区进行切换。

下面以TD-LTE同频小区间切换为例进行具体说明；假设目标小区数量N＝5，切换时终端正以80km/h的速度开展在线流媒体的会话类视频业务(QCI＝2)。典型系统参数数据如表2所示，服务小区和目标邻小区的配置参数如表3所示；

步骤1：小区信号电平测量

步骤1-1：计算 $\mathrm{\&alpha;}=\frac{1}{2^{k_1/4}}=0.35;$

步骤1-2：计算每个小区Q_i＝(1-α)*Q_i-1+α*M_I，得到Q＝{Q_{Cell_S},Q_{Cell_T1},Q_{Cell_T2},…,Q_CellT5}＝{-106.19,-81.85,-96.85,-112.55,-94.55,-89.48}dbm；

步骤2：小区资源分析

计算各小区的资源可利用度 $L_i=10*\log \left(\frac{R_{a_i}}{R_{T_i}*k_2}\right),\{i=s,t_1,t_2,...,t_N\},$ 得到L＝{L_{Cell_S},L_{Cell_T1},L_{Cell_T2},…,L_CellT5}＝{-2.73,-0.97,-0.51,-5.74,-4.49,-2.06}dB；

步骤3：业务等级分析

由于是单种业务，计算业务因子参数

步骤4：A3事件修正

根据上面的过程参数数据，简化并合并偏移量参数，得M_n-Hys>M_s；根据权重因子β，得到：

$M=\frac{Q+L}{2}=\{M_{\mathrm{Cell}\_S},M_{\mathrm{Cell}\_T1},M_{\mathrm{Cell}\_T2},...,M_{{\mathrm{Cell}}_{T5}}\}=$

$\{-54.46,-41.41,-48.68,-59.15,-49.52,-45.77\};$

步骤5：权重优化

步骤5-1：对80km/h的用户终端的迟滞系数修正为： $\mathrm{Hys}=\{{\mathrm{Hys}}_{{\mathrm{Cell}}_{T1}},{\mathrm{Hys}}_{{\mathrm{Cell}}_{T2}},...,{\mathrm{Hys}}_{{\mathrm{Cell}}_{T5}}\}=\left\{\mathrm{0.03,7.03,5.03,9.03,1.03}\right\};$

步骤5-2：再对QCI＝2的会话类视频业务进行迟滞修正，计算Hys′＝{Hys*S_i}＝{S_i*k_med*Hys_base}＝{-3.49,3.51,1.51,5.51,-2.49}；

步骤5-3：对目标邻区计算修正后的M′_n＝{M_n-Hys′}＝{-37.92,-52.19,-60.66,-55.03,-43.28}dBm，而服务小区M′_{Cell_S}＝M_{Cell_S}＝-54.46dBm；

然后寻找满足M′_n>M′_{Cell_S}的候选目标小区：{Cell_T1,Cell_T2,Cell_T5}，根据修正后测量值的大小选择最优小区Cell_T1进行切换。

其中，实施例中提及的表1、2、3如下：

表1

表2

参数	名称	参数取值
			k1	滤波因子	6
K2	资源利用因子	0.75
			m	QCI规定的标准值个数	9
β	权重因子	0.5
			vmed	终端中速临界值	60km/h
vhigh	终端高速临界值	100km/h
			kmed	中速因子	0.8

khigh

高速因子

0.6

表3

Claims (1)

1.一种基于多因素决策的LTE小区切换方法，其特征是包括以下步骤：

步骤1：小区信号电平测量

设置参数k₁，表示滤波因子，对于服务小区Cell_s和N个目标邻区

步骤1-1：计算

步骤1-2：计算Q_i＝(1-α)*Q_i-1+α*MQ_i{i＝s,t₁,t₂,…,t_N}，Q_i-1为前一次过滤后的测量结果，MQ_i表示来自物理层的测量值；

步骤2：小区资源分析

设置表示小区i可利用的RB块数，表示该小区的总RB资源块数，k₂为资源块利用因子，计算 $L_i=10*\log \left(\frac{R_{a_i}}{R_{T_i}*k_2}\right)\{i=s,t_1,t_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,t_N\};$

步骤3：业务等级分析

步骤3-1：对于不同等级的差异化业务，设置业务因子参数S_i，计算 其中，m表示QCI规定的标准值个数，P_i表示切换涉及的第i种业务的QCI优先级；

步骤3-2：如果LTE切换涉及多种业务{j,…,k}，计算混合业务因子

步骤4：A3事件修正

A3事件M_n+O_fn+O_cn-Hys_base>M_s+O_fs+O_cs+Off表示相邻小区的信号质量比服务小区的信号质量好，从而触发切换；其中，M_n为相邻小区的测量结果，O_fn为相邻小区频率上的频率特定偏移量，O_cn为相邻小区的特定偏移量，M_s为服务小区的测量结果，O_fs为服务小区频率上的频率特定偏移量，O_cs为服务小区的特定偏移量，Hys_base为该事件的迟滞，Off为该事件的偏移参数；

步骤4-1：合并偏移量参数，得M_n+CIO_n-Hys_base>M_s+CIO_s；其中，CIO_n表示修改后的相邻小区的偏移参数，CIO_s表示修改后的服务小区的偏移参数；

步骤4-2：对服务小区和每一个目标切换邻区，设置权重因子β，计算上式中的参数M_i＝β*Q_i+(1-β)*L_i；

步骤5：权重优化

步骤5-1：对于由于用户终端的移动速率带来的切换变化，计算： $\mathrm{Hys}=\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{Hys}}_{\mathrm{base}},v<v_{\mathrm{med}}\\ k_{\mathrm{med}}*{\mathrm{Hys}}_{\mathrm{base}},v_{\mathrm{med}}<v<v_{\mathrm{high}}\\ k_{\mathrm{high}}*{\mathrm{Hys}}_{\mathrm{base}},v>v_{\mathrm{high}}\end{array}\right.;$ 其中，k_med∈[0,1]表示终端速率为v_med时的中速迟滞调整因子，k_high∈[0,1]表示终端速率为v_high时的高速迟滞调整因子；

步骤5-2：对于不同QCI优先级业务带来的切换变化，利用步骤3中的业务因子，计算 ${\mathrm{Hys}}^{\&prime;}=\mathrm{Hys}*S_i=\left\{\begin{array}{c}{S}_i*{\mathrm{Hys}}_{\mathrm{base}},v<v_{\mathrm{med}}\\ S_i*k_{\mathrm{med}}*{\mathrm{Hys}}_{\mathrm{base}},v_{\mathrm{med}}<v<v_{\mathrm{high}}\\ S_i*k_{\mathrm{high}}*{\mathrm{Hys}}_{\mathrm{base}},v>v_{\mathrm{high}}\end{array}\right.;$

步骤5-3：将每个目标邻区与服务小区比较，核实β*Q_i+(1-β)*L_i+CIO_i-Hys′>β*Q_s+(1-β)*L_s+CIO_s条件，最终选择最优小区进行切换。