CN104735730B - 一种适用于异构网络中目标基站的切换优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明请求保护一种适用于异构网络中目标基站的切换优化方法。主要由两部分构成，一是目标切换基站的优化选择，通过引入高效的代价函数，对用户在某个时刻接入到某基站所要付出的代价进行核算，不仅可以兼顾系统特性、用户需求和UE状态等条件，同时可以动态地调整代价函数中的权重因子，甚至对代价函数的定义进行修改，使之能够更好地适应异构无线网络中复杂多变的系统环境，满足用户多样化、个性化的业务需求。另一方面，针对于家庭基站，系统额外引入最大速度限制MSL这个阈值，使之可以有效阻止高速UE向家庭基站发起切换，减少掉话率的发生。本发明针对性的优化了异构网络的切换机制，从而平稳提升了切换系统的稳定性和可靠性。

Description

一种适用于异构网络中目标基站的切换优化方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，具体而言，涉及异构网络中目标切换基站的优化选择算法以及家庭基站的准入判决机制。
背景技术
通信技术己经进入4G大规模商用的时代，无论是TD-LTE和还是FDD-LTE技术的发展都己经相当成熟。然而，频率资源受限，导致通信系统向更高的频段过渡。由于电磁波通过墙壁或有金属镀膜的门窗时都要受到不同程度的衰减，特别是频率在2GHz以上的电磁波，通过建筑物墙壁的衰减更大，而现代通信系统的网络基本都工作在2GHz或更高的频段上，这就带来室内覆盖困难的问题。当宏基站的覆盖无法很好地满足优质语音和高速数据业务的QoS需求时，家庭基站技术应运而生。家庭基站以解决室内覆盖、边缘覆盖问题为核心，与此同时，其与宏基站之间覆盖半径，发射功率的显著差异，却带来切换质量下降，掉话率偏高等问题。
高效实用的切换选择算法和准入机制是解决上述问题的关键。目前关于此方面的研究己经在国内外普遍展开。在目标基站的切换选择方面，相关研究主要聚焦在实现复杂度低的硬判决机制之上，虽然其在特定的网络条件和业务需求下能够取得不错的性能，但是，由于这些硬判决策略都忽略了异构无线网络中系统状态的动态变化，以及不同用户在业务需求和UE状态等方面的差异性，所以无法在动态变化的系统条件下满足UE的个性化业务需求。另一方面，相关研究对于异构网络中家庭基站的准入机制并没有进行针对性的优化。由此，用户在异构网络间漫游的过程中，就有可能发生QoS水平的巨大波动，从而导致通信连接的中断。
针对上述情景，本发明公开了一种适用于异构网络中目标基站切换优化的软判决算法，同时引入家庭基站的准入判决机制。最终的目的是使家庭基站和宏基站间切换困难，无线掉话率高的问题得到有效解决。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种降低切换时UE掉话的发生概率、提升切换系统的稳定性和可靠性的适用于异构网络中目标基站的切换优化方法，本发明的技术方案如下：一种适用于异构网络中目标基站的切换优化方法，其包括以下步骤：
201、用户UE将邻近基站的测量结果经物理层平滑滤波后触发RRC无线资源控制测量报告，并向源基站发送，以作为切换算法的基本输入；
202、源基站收到RRC(无线资源控制)测量报告后，统计相邻基站的RSRP参考信号接收功率值以生成邻接表；
203、判别目标小区RSRP参考信号接收功率值是否满足A3事件，即：
Μtarg≥Μsour+CIOsour-targ+Ηyst_Α3/2
其中，Μtarg表示目标基站的导频测量质量，Μsour为源基站的导频测量质量，CIOsour-targ为目标基站之于源基站的小区特定偏置，Ηyst_Α3为A3事件迟滞。若满足，则说明该目标基站满足初步切换要求，转步骤204。否则，重回步骤202；
204、重复步骤203，将满足初步切换要求的目标基站统计出来并相继加入步骤202中建立的邻接表中；
205、从步骤204中建立的邻接表中选择代价函数值最小的目标基站发起切换，其中切换的代价函数式定义如下：
Cm＝ωp·ln(Pm)+ωb·ln(1/Bm)+ωs·ln(1/Sm)
其中，Pm表示用户UE在目标基站m中的功耗值，Bm表示目标基站m当前所能提供的可用带宽，Sm表示目标基站m中的SINR(信号与干扰加噪声比)水平，功耗Pm、可用带宽Bm、Sm三者所对应的权重因子分别表示为ωp、ωb和ωs，系统从邻接表中选择出代价最小的邻近基站作为目标基站后，UE将尝试向其发起切换，从而完成切换准备阶段；
206、依据基站覆盖半径值判决该目标基站是否为家庭基站，若是，转入步骤207；否则，说明该基站是宏基站，转至步骤208；
207、针对家庭基站，系统将发起额外的准入机制。判决UE的移动速度是否小于最大限制速度MSL，若是，转入步骤208；否则，将该基站从邻接表中清除，对邻接表中的其他基站重复执行上述205～207步骤，实现目标基站多重选择；
208、判决目标基站的剩余载荷水平能否满足UE所需载荷要求，若是，转入步骤209；否则，将该基站从邻接表中清除，对邻接表中的其他基站重复执行上述205～208步骤，实现目标基站的再次选择，至此，切换判决阶段完成；
209：UE向最终选择的目标基站发起切换，至此，完成用户向目标基站的整个切换过程。
进一步的，因家庭基站的覆盖半径在15m—35m之间，故可采用4Km/h为步骤207中MSL的基准阈值。
本发明的优点及有益效果如下：
在选择切换基站时，通过对用户在某个时刻接入到某基站所要付出的代价进行核算，系统不仅兼顾基站特性、用户需求和UE状态等条件，同时可以大幅缩短UE切换所需判决时间。另外，由于家庭基站的覆盖半径一般在10—20m，而UE的随机性和灵活性对切换系统适应性要求又非常高，所以很容易出现刚切换入该基站又立即要切换至下一个邻基站的问题。故在家庭基站的准入阶段，系统将强制要求UE的速度小于系统所设定的最大速度限制，从而避免高速UE向家庭基站发起切换。有效减少UE偶发性切换事件的发生；降低切换时UE掉话的发生概率；提升切换系统的稳定性和可靠性。
附图说明
图1是本发明所涉及的异构网络场景示意图；
图2本发明所涉及的切换方法流程图；
图3本发明所涉及的异构切换场景下关于UE掉话率的仿真效果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。
图1为本发明所示的UE在异构网络下的移动场景示意图，可以看到有用户需要发起异构切换。
图2所示为本发明的切换方法流程图，一种适用于异构网络中目标基站的切换优化算法，主要包括以下步骤：
201、用户UE将邻近基站的测量结果经物理层平滑滤波后触发RRC(无线资源控制)测量报告，并向源基站发送，以作为切换算法的基本输入；
202、源基站收到RRC(无线资源控制)测量报告后，统计相邻基站的RSRP(参考信号接收功率)值以生成邻接表；
203、判别目标小区RSRP(参考信号接收功率)值是否满足A3事件，即：
Μtarg≥Μsour+CIOsour-targ+Ηyst_Α3/2
其中，Μtarg表示目标基站的导频测量质量，Μsour为源基站的导频测量质量，CIOsour-targ为目标基站之于源基站的小区特定偏置，Ηyst_Α3为A3事件迟滞。若满足，则说明该目标基站满足初步切换要求，转步骤204。否则，重回步骤202；
204、重复步骤203，将满足初步切换要求的目标基站统计出来并相继加入步骤202中建立的邻接表中；
205、从步骤204中建立的邻接表中选择代价函数值最小的目标基站发起切换，其中切换的代价函数式定义如下：
Cm＝ωp·ln(Pm)+ωb·ln(1/Bm)+ωs·ln(1/Sm)
其中，Pm表示用户UE在目标基站m中的功耗值，Bm表示目标基站m当前所能提供的可用带宽，Sm表示目标基站m中的SINR(信号与干扰加噪声比)水平，功耗Pm、可用带宽Bm、Sm三者所对应的权重因子分别表示为ωp、ωb和ωs，系统从邻接表中选择出代价最小的邻近基站作为目标基站后，UE将尝试向其发起切换，从而完成切换准备阶段；
206、依据基站覆盖半径值判决该目标基站是否为家庭基站，若是，转入步骤207；否则，说明该基站是宏基站，转至步骤208；
207、针对家庭基站，系统将发起额外的准入机制。判决UE的移动速度是否小于最大限制速度MSL，若是，转入步骤208；否则，将该基站从邻接表中清除，对邻接表中的其他基站重复执行上述205～207步骤，实现目标基站多重选择；
208、判决目标基站的剩余载荷水平能否满足UE所需载荷要求，若是，转入步骤209；否则，将该基站从邻接表中清除，对邻接表中的其他基站重复执行上述205～208步骤，实现目标基站的再次选择，至此，切换判决阶段完成；
209：UE向最终选择的目标基站发起切换，至此，完成用户向目标基站的整个切换过程。
图3为使用本发明所进行的实验仿真图。从中可以看到，较之于传统算法16.5％的掉话率，本发明算法的掉话率持续稳定在13.2％左右，掉话率的表现显著优化了20％，有效解决了异构网络场景下用户掉话率过高等问题，提升了切换系统的可靠性和稳定性。
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (2)

1.一种适用于异构网络中目标基站的切换优化方法，其特征在于：包括以下步骤：
201、用户UE将邻近基站的测量结果经物理层平滑滤波后触发RRC无线资源控制测量报告，并向源基站发送，以作为切换算法的基本输入；
202、源基站收到RRC无线资源控制测量报告后，统计相邻基站的RSRP参考信号接收功率值，将满足初步切换要求的目标基站生成邻接表；
203、判别目标小区RSRP参考信号接收功率值是否满足A3事件，即：
Μtarg≥Μsour+CIOsour-targ+Hyst_Α3/2
其中，Μtarg表示目标基站的导频测量质量，Μsour为源基站的导频测量质量，CIOsour-targ为目标基站之于源基站的小区特定偏置，Hyst_Α3为A3事件迟滞，若满足，则说明该目标基站满足初步切换要求，转步骤204，否则，重回步骤202；
204、重复步骤203，将满足初步切换要求的目标基站统计出来并相继加入步骤202中建立的邻接表中；
205、从步骤204中建立的邻接表中选择代价函数值最小的目标基站发起切换，其中切换的代价函数式定义如下：
Cm＝ωp·ln(Pm)+ωb·ln(1/Bm)+ωs·ln(1/Sm)
其中，Pm表示用户UE在目标基站m中的功耗值，Bm表示目标基站m当前所能提供的可用带宽，Sm表示目标基站m中的SINR信号与干扰加噪声比水平，功耗Pm、可用带宽Bm、Sm三者所对应的权重因子分别表示为ωp、ωb和ωs，系统从邻接表中选择出代价最小的邻近基站作为目标基站后，UE将尝试向其发起切换，从而完成切换准备阶段；
206、依据基站覆盖半径值判决该目标基站是否为家庭基站，若是，转入步骤207；否则，说明该基站是宏基站，转至步骤208；
207、针对家庭基站，系统将发起额外的准入机制，判决UE的移动速度是否小于最大限制速度MSL，若是，转入步骤208；否则，将该基站从邻接表中清除，对邻接表中的其他基站重复执行上述205～207步骤，实现目标基站多重选择；
208、判决目标基站的剩余载荷水平能否满足UE所需载荷要求，若是，转入步骤209；否则，将该基站从邻接表中清除，对邻接表中的其他基站重复执行上述205～208步骤，实现目标基站的再次选择，至此，切换判决阶段完成；
209：UE向最终选择的目标基站发起切换，至此，完成用户向目标基站的整个切换过程。
2.根据权利要求1所述的适用于异构网络中目标基站的切换优化方法，其特征在于：因家庭基站的覆盖半径在15m—35m之间，故可采用4Km/h为步骤207中MSL的基准阈值。
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