CN106856615A - 一种基站切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基站切换方法，属于移动通信技术领域。本发明提供的一种基站切换方法，通过用户预测每个候选基站的参考信号接收功率值，根据预测的参考信号接收功率值计算信干噪比，然后通过计算的信干燥比和基站的负载效用值以及预测到的参考信号接收功率值对候选基站进行筛选，用户选择低负载高吞吐量的基站作为切换的目标基站。本发明提供的一种基站切换方法，能够使用户切换到最合适的目标基站，有效地降低用户的切换次数，特别地降低了用户的乒乓切换率，提高用户的吞吐量。

Description

一种基站切换方法

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，特别涉及一种基站切换方法。

背景技术

随着新一代智能移动通信终端的日益普及和新业务的不断涌现，特别是大型实时3D游戏业务和高清视频业务等，使得用户对移动数据流量的需求越来越高，如今正面临未来十年近乎1000倍的数据通信量的爆炸式增长的挑战。为了面对这一挑战，网络中的小基站数量也随着不断增加，密集异构网络应运而生。密集异构网络就是在宏基站保证基本覆盖的情况下，针对网络热点地区进行网络扩容或者网络覆盖盲区进行网络补盲而大规模部署小基站(如micro，pico，femto)的一种密集网络架构。Femto是一种低功耗且覆盖范围小的基站，它一般用来提高室内环境的信号覆盖范围。在宏基站的覆盖区域中，接入点之间的距离达到10m甚至更小。为了更好的面对未来数据流量的挑战，与micro和pico基站相比，femto基站在密集异构网络的部署中更加有优势。

据估计，大约60％的语音业务和90％的数据业务发生在室内，这些数据表明未来将会在一个macro基站下部署大量的femto基站，虽然提升了网络的容量，但是也带来了大量的切换，特别是乒乓切换和掉话，降低了网络的吞吐量。因此，在密集femto的异构网络中，为了维持用户通信的连续性，切换技术一直是一个关键性因素，也一直是研究的热点。

发明人在实施本发明的过程中，发现现有的技术存在如下的缺陷：

现有的切换技术在切换过程中都是使用静态的参考信号接收功率(RSRP,Reference Signal Received Power)，而且要么就是只从用户的角度考虑切换参数，要么就是只从网络的角度考虑负载、带宽等参数，通过简单地调整切换参数来优化切换方案，而没有考虑到用户的移动性及信道的时变性对测量后的RSRP的影响，也没有从用户和网络二者的角度全面考虑切换技术。因此，密集femto异构网络需要更有效的切换技术方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基站切换方法，通过用户对RSRP预测和基于预测到的RSRP结合基站的负载来执行切换判定，使用户切换到最合适的目标基站，

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基站切换方法，包括以下步骤：

S1：用户预测每个候选基站的参考信号接收功率值(RSRP,Reference SignalReceived Power)；

S2：根据预测的参考信号接收功率值计算信干噪比(SINR，SignaltoInterferenceplusNoise Ratio)；

S3：对候选基站进行筛选；

S4：用户选择低负载高吞吐量的基站作为切换的目标基站。

进一步，所述S1具体包括以下步骤，

S101：用户测量参考信号接收功率；

S102：根据用户测量参考信号接收功率判定所述用户是否要执行切换；

S103：用户使用自适应最小二乘法预测每个候选基站的参考信号接收功率值。

进一步，所述S102具体为，

判断用户测量的参考信号接收功率值是否大于预定参考信号接收功率门限值，并且测量的参考信号接收功率值是否大于参考信号接收功率跟迟滞值之和，若是则执行切换，并跳转至S103；

若用户测量的参考信号接收功率值小于预定参考信号接收功率门限值，或测量的参考信号接收功率值小于参考信号接收功率跟迟滞值之和，则不执行切换，跳转至S101。

进一步，所述S103具体为，通过指数平滑滤波器对用户接收到的参考信号接收功率进行滤波，然后通过自适应预测系统对参考信号接收功率值进行预测。

进一步，所述自适应预测系统包括延时器、自适应滤波器、加法器和系统更新算法模块；

所述延时器，用于对指数平滑滤波后的参考信号接收功率进行抽样，生成样本向量[P_RSRP(n),P_RSRP(n-1),P_RSRP(n-2),...,P_RSRP(n-N)]，其中P_RSRP(n)为此时刻参考信号接收功率的样本；P_RSRP(n-N)为第N个时刻参考信号接收功率的样本；

所述自适应滤波器，用于对参考信号接收功率的向量跟自身的系数向量进行卷积运算，得到预测样本值

所述加法器，用于对预测系统输入的参考信号接收功率值和预测样本值进行加法运算，计算误差；

所述系统更新算法模块，作用于调整自适应滤波器的系数，实现下一时刻参考信号接收功率值的预测。

进一步，所述S2通过以下公式计算信干噪比，

其中，为用户跟第k个基站的估计信干噪比，为第k个基站的预测参考信号接收功率值，为来自其它共信道宏基站的干扰，为来自其它共信道小femto基站的干扰，N₀为噪声功率值。

进一步，所述S3具体包括以下步骤：

S301：根据基站的负载效用值对候选基站进行筛选；

S302：根据所计算的信干噪比值对候选基站进行筛选；

S303：根据预测的参考信号接收功率值对候选基站筛选。

进一步，所述S301具体包括，

计算用户j，基站k的负载效用值U_k,j；

将候选基站集合中的基站按照负载效用值进行逆序排序；

按照候选基站集合中基站的顺序判定基站的负载是否是中轻度负载；若判定基站的负载是重度负载，则将用户切换到负载效用值最大的基站；若判定基站的负载是中轻度负载，则将基站构成新的低负载候选基站集合，跳转至S302。

进一步，所述S302具体包括，

判定新的低负载候选基站集合中基站的信干噪比是否不满足掉话的条件；若候选基站满足掉话的条件，则用户切换到低负载且吞吐量最大的基站；若候选基站不满足掉话的条件，则低负载和不满足掉话条件的基站构成新的低负载低掉话率候选基站集合，跳转至S303。

进一步，所述S303具体包括，

判定新的低负载低掉话率候选基站集合中基站的用户预测参考信号接收功率值是否满足正常通信所需的参考信号接收功率值且满足不乒乓切换的条件；

若候选基站中的用户满足上述条件，则用户切换到低负载，低掉话率，低乒乓切换率且吞吐量最大的目标基站；若候选基站中用户不满足上述条件，则用户切换到低负载，低掉话率且吞吐量最大的目标基站。

本发明的有益效果在于：本发明提供的一种基站切换方法，通过用户预测到的RSRP,再结合网络端的负载来使用户切换到最合适的目标基站，从而来降低用户的切换次数，特别是乒乓切换，掉话率，提高用户的吞吐量和用户的应用感受。

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为本发明实施例的场景示意图；

图2为本发明所述基站切换方法的总流程示意图；

图3为预测RSRP流程示意图；

图4为RSRP预测系统示意图；

图5为对候选基站进行筛选的流程示意图。

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。

参见图1，为本发明实施例提供的基于参考信号接收功率预测和负载的切换方法的场景示意图。在本发明案例中，主要考虑在macro1基站的覆盖范围内密集部署femto的密集异构网络系统，而其它6个macrocell主要是起到对macrocell 1进行干扰的作用。

本发明提供的一种基站切换方法，通过用户对RSRP预测和基于预测到的RSRP结合基站的负载来执行切换判定，使用户切换到最合适的目标基站，从而降低用户的切换次数，特别是乒乓切换率，提高用户的吞吐量和用户应用体验，主要包括以下步骤：

S1：用户预测每个候选基站的参考信号接收功率值；

S2：根据预测的参考信号接收功率值计算信干噪比；

S3：对候选基站进行筛选；

S4：用户选择低负载高吞吐量的基站作为切换的目标基站。

参见图2，为本发明实施例中总切换流程示意图。包括：首先用户使用自适应最小二乘法预测每个候选基站(包括宏基站和小基站)的RSRP值，接着根据预测到的RSRP值，估计出未来相应的SINR，然后根据估计到的SINR值和基站的负载效用值以及预测到的RSRP值对候选基站进行筛选，最后用户选择低负载高吞吐量的基站作为切换的目标基站。

下面将结合本发明实施例附图对总流程图进行详细地介绍。

参见图3，为本发明实施例提供的预测RSRP流程示意图，具体介绍如下。

S101：用户测量参考信号接收功率RSRP。

具体地，用户在每个传输时间间隔内测量RSRP，每10ms测量一次，共测量20次，一共200ms,然后对20次测量的RSRP取平均值得到每个传输时间间隔内测量到的RSRP。

S102：根据用户测量参考信号接收功率判定用户是否要执行切换；

如果测量的RSRP大于预定RSRP门限值，并且RSRP大于服务基站的RSRP跟迟滞值之和，判定用户要执行切换，则执行S102，用户使用自适应最小二乘法预测每个候选基站(包括宏基站和小基站)的RSRP值，。

其中RSRP门限值和迟滞值分别为：确保用户能够跟基站正常通信的最小值和服务基站的偏置值。

如果RSRP不大于RSRP门限值或者RSRP不大于服务基站的RSRP跟迟滞值之和，则判定用户不需要执行切换，返回S101。

S103：RSRP预测，通过指数平滑滤波器对用户接收到的参考信号接收功率进行滤波，然后通过自适应预测系统对参考信号接收功率值进行预测。

参见图4，为RSRP预测系统示意图。自适应预测系统包括延时器、自适应滤波器、加法器和系统更新算法模块。

延时器，用于对平滑滤波后的RSRP进行抽样观察，生成样本向量

[P_RSRP(n),P_RSRP(n-1),P_RSRP(n-2),...,P_RSRP(n-N)]，

其中，P_RSRP(n)为此时刻RSRP的样本，P_RSRP(n-N)为第N个时刻RSRP的样本。

自适应滤波器，用于对RSRP的向量跟自身的系数向量进行卷积运算，得到预测样本值

加法器，用于对预测系统输入的RSRP值和预测样本值进行加法运算，计算误差。

系统更新算法，用于通过该算法使误差尽量小，再联合预测系统输入的RSRP生成一个系统校正因子，该校正因子反作用于自适应滤波器来调整自适应滤波器的系数，从而来实现下一时刻RSRP的预测。

RSRP预测完以后，执行步骤S2，对未来的SINR进行评估。

用户跟相应基站的估计信干噪比为：

其中，为用户跟第k个基站的估计信干噪比，为第k个基站的预测RSRP，为来自其它共信道宏基站的干扰，为来自其它共信道小femto基站的干扰，N₀为噪声功率值。

参见图5，为本发明实施例中对候选基站进行筛选流程示意图，具体地，包括以下步骤：

S301：根据基站的负载效用值对候选基站进行筛选；

判定基站的负载是否是中轻度负载。具体地，根据基站的负载效用值对候选基站进行筛选，具体包括：

首先计算效用值U_k,j，

其中U_k,j为：对于用户j，基站k的负载效用值。

然后将候选基站集合中的基站按照负载效用值进行逆序排序，

最后按照候选基站集合中基站的顺序判定基站的负载是否是中轻度负载。

若判定基站的负载是重度负载，则将用户切换到负载效用值最大的基站。

若判定基站的负载是中轻度负载，则将基站构成新的低负载候选基站集合，继续判定低负载候选基站集合中的基站是否满足其它条件，跳转至S302。

S302：根据估计SINR值对候选基站进行筛选，包括：

判定低负载候选基站中基站的估计SINR是否不满足掉话的条件，

若判定候选基站满足掉话的条件，则用户切换到低负载且吞吐量最大的基站。

若判定候选基站不满足掉话的条件，则低负载和不满足掉话条件的基站构成新的低负载低掉话率候选基站集合，然后再判定用户是否满足RSRP的条件，跳转至S303。

S303：根据预测RSRP值对候选基站筛选，包括：

判定低负载低掉话率的候选基站中基站的用户预测RSRP值是否满足正常通信所需的RSRP值且满足不乒乓切换的条件，

若判定低负载低掉话率的候选基站中所述用户满足上述的条件，则用户切换到低负载低掉话率低乒乓切换率且吞吐量最大的目标基站。

若判定低负载低掉话率的候选基站中所述用户不满足上述的条件，则用户切换到低负载、低掉话率且吞吐量最大的目标基站。

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做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种基站切换方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1：用户预测每个候选基站的参考信号接收功率值；

S2：根据预测的参考信号接收功率值计算信干噪比；

S3：对候选基站进行筛选；

S4：用户选择低负载高吞吐量的基站作为切换的目标基站。

2.根据权利要求1所述的一种基站切换方法，其特征在于：所述S1具体包括以下步骤，

S101：用户测量参考信号接收功率；

S102：根据用户测量参考信号接收功率判定所述用户是否要执行切换；

S103：用户使用自适应最小二乘法预测每个候选基站的参考信号接收功率值。

3.根据权利要求2所述的一种基站切换方法，其特征在于：所述S102具体为，判断用户测量的参考信号接收功率值是否大于预定参考信号接收功率门限值，并且测量的参考信号接收功率值是否大于参考信号接收功率跟迟滞值之和，若是则执行切换，并跳转至S103；若用户测量的参考信号接收功率值小于预定参考信号接收功率门限值，或测量的参考信号接收功率值小于参考信号接收功率跟迟滞值之和，则不执行切换，跳转至S101。

4.根据权利要求2或3所述的一种基站切换方法，其特征在于：所述S103具体为，通过指数平滑滤波器对用户接收到的参考信号接收功率进行滤波，然后通过自适应预测系统对参考信号接收功率值进行预测。

5.根据权利要求4所述的一种基站切换方法，其特征在于：所述自适应预测系统包括延时器、自适应滤波器、加法器和系统更新算法模块；

所述延时器，用于对指数平滑滤波后的参考信号接收功率进行抽样，生成样本向量[P_RSRP(n),P_RSRP(n-1),P_RSRP(n-2),...,P_RSRP(n-N)]，其中P_RSRP(n)为此时刻参考信号接收功率的样本；P_RSRP(n-N)为第N个时刻参考信号接收功率的样本；

所述自适应滤波器，用于对参考信号接收功率的向量跟自身的系数向量进行卷积运算，得到预测样本值

所述加法器，用于对预测系统输入的参考信号接收功率值和预测样本值进行加法运算，计算误差；

所述系统更新算法模块，作用于调整自适应滤波器的系数，实现下一时刻参考信号接收功率值的预测。

6.根据权利要求1所述的一种基站切换方法，其特征在于：所述S2通过以下公式计算信干噪比，

${\hat{R}}_k==\frac{{\hat{P}}_{RSRP,k}^{*}}{I_m^k+I_f^k+N_0}$

其中，为用户跟第k个基站的估计信干噪比，为第k个基站的预测参考信号接收功率值，为来自其它共信道宏基站的干扰，为来自其它共信道小femto基站的干扰，N₀为噪声功率值。

7.根据权利要求1所述的一种基站切换方法，其特征在于：所述S3具体包括以下步骤：

S301：根据基站的负载效用值对候选基站进行筛选；

S302：根据所计算的信干噪比值对候选基站进行筛选；

S303：根据预测的参考信号接收功率值对候选基站筛选。

8.根据权利要求7所述的一种基站切换方法，其特征在于：所述S301具体包括，

计算用户j，基站k的负载效用值U_k,j；

将候选基站集合中的基站按照负载效用值进行逆序排序；

按照候选基站集合中基站的顺序判定基站的负载是否是中轻度负载；若判定基站的负载是重度负载，则将用户切换到负载效用值最大的基站；若判定基站的负载是中轻度负载，则将基站构成新的低负载候选基站集合，跳转至S302。

9.根据权利要求7所述的一种基站切换方法，其特征在于：所述S302具体包括，

判定新的低负载候选基站集合中基站的信干噪比是否不满足掉话的条件；若候选基站满足掉话的条件，则用户切换到低负载且吞吐量最大的基站；若候选基站不满足掉话的条件，则低负载和不满足掉话条件的基站构成新的低负载低掉话率候选基站集合，跳转至S303。

10.根据权利要求7所述的一种基站切换方法，其特征在于：所述S303具体包括，

判定新的低负载低掉话率候选基站集合中基站的用户预测参考信号接收功率值是否满足正常通信所需的参考信号接收功率值且满足不乒乓切换的条件；

若候选基站中的用户满足上述条件，则用户切换到低负载，低掉话率，低乒乓切换率且吞吐量最大的目标基站；若候选基站中用户不满足上述条件，则用户切换到低负载，低掉话率且吞吐量最大的目标基站。