CN103415029A

CN103415029A - 一种异构网内移动性管理方法

Info

Publication number: CN103415029A
Application number: CN2013103815940A
Authority: CN
Inventors: 王蓉; 余翔; 张丽; 曾素华
Original assignee: Chongqing University of Post and Telecommunications
Current assignee: Chongqing University of Post and Telecommunications
Priority date: 2013-08-28
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2013-11-27

Abstract

本发明公开了一种异构网内移动性管理方法，属于移动通信技术领域。包括以下步骤：对用户移动终端的移动速度进行评估；源基站根据用户移动终端的移动速度和移动方向调整移动管理策略。在步骤二中，根据用户移动终端的移动速度和移动方向具体采用以下移动管理策略：由宏小区向微微小区高速运动的用户移动终端移动性管理策略；由微微小区向宏小区高速运动的用户移动终端移动性管理策略；由宏小区向微微小区低速运动的用户移动终端移动性管理策略；由微微小区向宏小区低速运动的用户移动终端移动性管理策略。本方法通过对用户移动终端的移动性进行检查，采用不同的移动性管理策略，在尽量减少传输资源损耗的前提下，提高了异构网络中移动切换执行的成功率。

Description

一种异构网内移动性管理方法

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种异构网内移动性管理方法。

背景技术

UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统）的长期演进（LTE），是一系列推动移动通信系统向前发展的最新进展。LTE技术允许运营商使用新的和更广泛的频谱，比3G网络具有更高的数据速率、更低的延迟和全IP构架。只部署宏小区的网络被称为同构网络，即使用相同的无线传输制式、使用统一的基站类型、网络拓扑结构规则、提供相同的覆盖、提供相似的业务和服务。宏基站位置的部署必须经过网络规划，从而最大限度的提高覆盖面和控制基站之间的干扰。然而，在人口密集的城市地区宏基站的部署变得日益困难，存在“高配置小区”、“高站”、“高比例直放站”等问题。

为了对宏小区的热点位置和网络覆盖缺失的地方进行补充，可在宏小区（Macro cell）覆盖范围内部署低功率的网络小区形成异构网络。异构网络由宏蜂窝、射频拉远(RemoteRadio Head,RRH)和低功率节点（Low Power Node,LPN）混合组网。其中，LPN包括微微基站(Pico)、家庭基站(Femto)和中继（Relay）。在宏蜂窝网中部署低功率节点等有效地卸载了宏基站的负载，提高了无线信号对盲区、小区边缘的覆盖，从而实现小区平均吞吐量及边缘用户性能的提升，达到更高的频谱资源利用率。

为了实现异构网络中潜在的覆盖和容量效益，运营商正面临着一些技术挑战：移动性管理、小区间干扰协调（ICIC）、回程供应。其中移动性管理特别重要。由于移动用户设备（userequipment，UE）在LPN的小覆盖区域间移动时可能会引发频率切换，大量的LPN的分布可能会增加移动性管理的复杂度。移动性能管理的一个重要的问题是切换失败和乒乓效应之间的权衡。高速移动的用户设备(UE)常发生切换失败，但在较小的触发时间(Time To Trigger，简称TTT)情况下得到了缓解。低速移动的UE常发生乒乓效应，但在较大的触发时间TTT下会得到缓解。因此，较小的触发时间TTT值会导致切换较早发生，增加乒乓效应的发生比率，而较大的触发时间TTT值会使切换发生的太晚，增加切换失败发生的比率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种异构网内移动性管理方法，该方法通过对用户移动终端的移动速度进行评估，采用区域扩展、配置小区的几乎空白帧或优化移动性参数来实现异构网内移动性的优化管理。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种异构网内移动性管理方法，包括以下步骤：步骤一：对用户移动终端的移动速度进行评估；步骤二：源基站根据用户移动终端的移动速度和移动方向调整移动管理策略。

进一步，在步骤二中，根据用户移动终端的移动速度和移动方向具体采用以下移动管理策略：由宏小区向微微小区高速运动的用户移动终端移动性管理策略；由微微小区向宏小区高速运动的用户移动终端移动性管理策略；由宏小区向微微小区低速运动的用户移动终端移动性管理策略；由微微小区向宏小区低速运动的用户移动终端移动性管理策略。

进一步，所述由宏小区向微微小区高速运动的用户移动终端移动性管理策略具体包括：当用户移动终端由宏小区向微微小区高速运动时，采用区域扩展，在源小区或者目标小区移动性参数的当前值加上要修改的增量，以扩大切换范围；配置微微小区的几乎空白帧；减小触发时间TTT值，降低切换失败概率。

进一步，所述由微微小区向宏小区高速运动的用户移动终端移动性管理策略具体包括：配置宏小区的几乎空白帧；减小触发时间TTT值，降低切换失败概率。

进一步，所述由宏小区向微微小区低速运动的用户移动终端移动性管理策略具体包括：采用区域扩展，在源小区或者目标小区移动性参数的当前值加上要修改的增量，以扩大切换范围；增加触发时间TTT值，降低乒乓效应概率。

进一步，所述由微微小区向宏小区低速运动的用户移动终端移动性管理策略具体包括：配置宏小区的几乎空白帧；增加触发时间TTT值，降低乒乓效应的概率。

本发明的有益效果在于：本发明提供的异构网内移动性管理方法通过对用户移动终端的移动性进行检查，采用不同的移动性管理策略，在尽量减少传输资源损耗的前提下，提高了异构网络中移动切换执行的成功率。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为异构网络示意图；

图2为为宏小区和微微小区干扰协调方案图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

在本发明实施例中，基站(base station，BS)可以是与UE或其它通信站点，如中继站点等进行通信的站点，基站可以提供特定物理区域的通信覆盖。基站可以包括宏基站（eNB）和低功率节点(Low Power Node，LPN)，LPN也可以称为小基站或容量站。一般来说，宏基站的发射功率大于LPN的发射功率，宏基站的覆盖范围也可以大于容量站的覆盖范围。LPN也可以有多种类型，不同类型的LPN可以有不同的发射功率或覆盖范围。例如，LPN可以包括微基站(Micro Base Station，Micro BS)、微微基站(Pico Base Station，Pico BS)、家庭基站(Femto Base Station，Femto BS)、家庭演进基站(Home evolved NodeB，HeNB)等。在不同制式的网络系统中，都可以包括宏基站和LPN。在本发明实施例中，可以将宏基站覆盖的网络称为宏网络，将LPN覆盖的网络称为微网络。

在本发明实施例中，不同类型的基站可以对应不同类型的小区(cell)，基站可以支持一个或多个小区。术语“小区(cell)”可以为基站的覆盖区域，和/或基站子系统服务的覆盖区域，取决于该术语所使用的上下文。根据基站的不同类型，例如宏基站、微基站、微微基站、家庭基站等，可以有宏小区(Marco cell)、微小区(Micro cell)、微微小区(picocell)、毫微微小区(femtocell)，和/或其它类型的小区等小区类型的小区。

在本发明实施例中，UE可以分布于整个无线网络中。UE也可以称为终端(terminal)，移动台(mobile station)，用户单元等。UE可以为蜂窝电话，个人数字助理，无线调制解调器，无线通信设备，手持设备，无绳电话，无线本地环路台等。UE可以与宏基站或LPN等进行通信。

在异构网络中，异构网络实际拓扑结构和用户设备UE的移动的速度均会影响UE切换成功的概率。具体的，网络小区间距离越短，则小区边缘信号下降得越“陡”，在触发时间TTT结束前，UE在小区覆盖范围内快速运动，在切换完成前SINR（信噪比）快速恶化，导致切换失败。终端移动速度越快，则需要更快的完成执行过程，或者需要更早的开始执行过程。当采用区域扩展与eICIC技术，增加了网络小区的距离，切换失败的数目大大地减少了。对于高速移动的UE采用较小的TTT，切换失败得到缓解。但在区域扩展增加微微小区覆盖范围时，由衰落引起的小区选择振荡就会在大范围内发生，发生乒乓效应的数目就会提高。而对于低速移动的UE则需采用较大的TTT，以缓解乒乓效应。为此，本发明基于UE移动性状态的检测，将切换参数优化和eICIC结合起来，从而降低切换失败和乒乓效应的比率。

实施例1

本实施例描述如何实现高速运动的UE由宏小区向微微小区过渡的切换管理方法。

由于微微小区覆盖范围比较小，UE向微微小区切换时，可能由于在TTT计时结束前，由于UE的SINR快速恶化，导致切换失败。

传统的同构网小区选择算法是用户根据下行链路信号功率的强弱进行选择,接入提供最大功率RSRP或RSRQ信号的小区。其选择原则是

但在异构网络中，由于Macro和Pico基站之间等级严重不平衡,导致Pico基站的覆盖范围要远远小于Macro基站的覆盖范围，那么实际选择PNB的用户会小于期望，这容易造成eNB与PeNB之间的负载失衡。

因此在异构网络中可采用微微小区区域扩展（RE，Range Expansion）的方式，在微微小区的参考信号强度上加上一定的偏移值来增加其下行覆盖区域，适当提高其接入用户设备(UE)的能力。此时的选择原则是

{CellID}_{serving} = \arg \max_{i} {{RSRP}_{i} + bias} .

对于宏基站偏差值为0，对于微微基站偏差值为正值，这样即使UE接收到的微微基站的RSRP比宏基站低，仍然可以完成由宏小区向微微小区的切换。区域扩展方法能够有效平衡eNB与PeNB的负载,实现更好的系统性能。

在同信道部署的异构网络中，对于高速运动的MUE和较大的TTT，切换失败概率明显提高。由于TTT的限制，高速移动的MUE无法连接到微微小区，即使微微小区提供更好的链路质量，可能在完成切换前就出现了无线链路失败。

本实例是在范围扩展方案的基础上结合移动性参数优化（如采用较小的TTT）和增强型小区间干扰协调技术（eICIC）对高速移动的用户设备UE进行移动性管理。

为了减小Macro用户控制信道和数据信道受到的干扰，采用增强型小区间干扰协调技术（eICIC）将微微小区配置几乎空白子帧（ABSF,AlmostBlankSub-Frame），最大限度降低对MUE的干扰。如图2所示。

在ABSF子帧内，不传输控制信号和数据信号，仅传输参考信号，ABSF形式为半静态更新。第1个ABSF比特映射，称为ABSF形式，指示了ABSF子帧的完全集合，以便通过调度操作辅助接收eNodB的信息；第2个ABSF比特映射，称为测量子集，是第1个比特映射的子集，用于告知接收此位图的节点eNodeB需要配置受限的无线电链路监测（RLM）/无线资源管理（RRM）测量的子帧。

因此，在本实施例中宏网络可以通过资源调度算法将宏基站用户子帧与微微基站的ABSF子帧重叠，可以明显减轻不同基站之间的干扰，同时避免宏小区向微微小区的切换以及较强的切换干扰，因此无切换，此时切换失败和乒乓效应的概率均为0。

本实施例中的方法将是以微微小区释放一定资源（如图2中资源R_N-1和R_N）为前提，将带来传输资源的损耗。因此仅对高速移动的UE（e.g.>60km/h），分配微微小区ABSF子帧。

实施例2

本实施例描述如何实现高速移动的用户终端从微微小区向宏小区过渡的切换管理方法。

根据实施例1在异构网络中可采用微微小区区域扩展技术，导致切换触发事件发生的时间与无线电链路失败发生的时间间隔变小，在极端的情况下无线电链路失败先于切换触发事件发生，因此给从微微小区向宏小区切换管理带来了挑战。

图1为异构网络示意图，如图所示，在共同信道宏-微部署场景下的微微小区区域扩展用户设备UE受到来自宏基站的下行干扰，当宏基站和微微基站子帧对齐时，他们的控制信道和数据相互重叠，微微小区UE控制信道接收可能失败，从而导致传输失败。

为了减小微微小区用户控制信道和数据信道受到的干扰，宏小区配置几乎空白子帧ABSF，最大限度降低对微微小区服务UE的干扰，如图2所示。在微微基站用户处于宏基站的覆盖范围内时，可以通过资源调度算法将微微基站用户子帧与宏基站的ABSF子帧重叠，可以明显减轻不同基站之间的干扰。因此，在本实施例中通过移动性参数优化，如采用较小的TTT，和增强型小区间干扰协调技术（eICIC）对高速移动的用户设备UE进行移动性管理。

微网络通过资源调度算法将微基站用户子帧与宏基站的ABSF子帧重叠，可以明显减少不同基站之间的干扰，同时避免较强的微小区向宏小区切换的干扰，因此无切换，此时切换失败和乒乓效应的概率均为0。

本实施例中的方法将是以宏小区释放一定资源（如图2中资源R₃和R₄）为前提，是以牺牲宏基站的小部分吞吐量为代价。因此仅对高速移动的UE（e.g.>60km/h），分配宏小区ABSF子帧。

实施例3

本实施例描述如何实现低速移动的用户终端从宏小区向微微小区移动的切换管理方法。

对于低速运动的UE，在进行移动性管理时，由于乒乓效应比切换失败更为明显，因此仅采用区域扩展和移动性参数优化（如采用较大的TTT）方法相结合。

如实施例1中所述，采用微微小区区域扩展（RE，Range Expansion）的方式在微微小区的参考信号强度上加上一定的偏移值来增加其下行覆盖区域，适当提高其接入用户设备(UE)的能力。同时，采用较大的触发时间TTT，经过该触发时间既可以完成切换过程又可较好的避免乒乓效应。

实施例4

本实施例描述如何实现低速移动的用户终端从微微小区向宏小区移动的切换管理方法。

由于在异构网络中采用微微小区区域扩展技术，导致切换触发事件发生的时间与无线电链路失败发生的时间间隔变小，在极端的情况下无线电链路失败先于切换触发事件发生，因此给从微微小区向宏小区切换管理带来了挑战。

在微微小区低速运动的用户设备UE，仍需如实施例2中所述，需分配宏小区ABSF子帧，微微小区可在ABSF子帧资源中调度区域扩展的设备用户UE。同时，采用较大的触发时间TTT，较好地降低乒乓效应的影响。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种异构网内移动性管理方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：对用户移动终端的移动速度进行评估；步骤二：源基站根据用户移动终端的移动速度和移动方向调整移动管理策略。

2.根据权利要求1所述的一种异构网内移动性管理方法，其特征在于：在步骤二中，根据用户移动终端的移动速度和移动方向具体采用以下移动管理策略：由宏小区向微微小区高速运动的用户移动终端移动性管理策略；由微微小区向宏小区高速运动的用户移动终端移动性管理策略；由宏小区向微微小区低速运动的用户移动终端移动性管理策略；由微微小区向宏小区低速运动的用户移动终端移动性管理策略。

3.根据权利要求2所述的一种异构网内移动性管理方法，其特征在于：所述由宏小区向微微小区高速运动的用户移动终端移动性管理策略具体包括：当用户移动终端由宏小区向微微小区高速运动时，采用区域扩展，在源小区或者目标小区移动性参数的当前值加上要修改的增量，以扩大切换范围；配置微微小区的几乎空白帧；减小触发时间TTT值，降低切换失败概率。

4.根据权利要求2所述的一种异构网内移动性管理方法，其特征在于：所述由微微小区向宏小区高速运动的用户移动终端移动性管理策略具体包括：配置宏小区的几乎空白帧；减小触发时间TTT值，降低切换失败概率。

5.根据权利要求2所述的一种异构网内移动性管理方法，其特征在于：所述由宏小区向微微小区低速运动的用户移动终端移动性管理策略具体包括：采用区域扩展，在源小区或者目标小区移动性参数的当前值加上要修改的增量，以扩大切换范围；增加触发时间TTT值，降低乒乓效应概率。

6.根据权利要求2所述的一种异构网内移动性管理方法，其特征在于：所述由微微小区向宏小区低速运动的用户移动终端移动性管理策略具体包括：配置宏小区的几乎空白帧；增加触发时间TTT值，降低乒乓效应的概率。