CN108366389B - Lte网络中基于有效带宽和信号质量的自适应切换方法 - Google Patents

Lte网络中基于有效带宽和信号质量的自适应切换方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种LTE网络中基于有效带宽和信号质量的自适应切换方法，将小区剩余可用数据无线承载DRB数量考虑进小区重选择标准中，综合考虑有效带宽和信号质量重选择更佳小区，将基于无线质量的切换和基于负载情况的切换融合起来，使得在分配网络资源时更加合理，从而用户更加有效地接入最佳小区，该方法能更优先快速地找到合适的最佳小区，有效减少重选择判断流程的次数，增加网络效益。

Description

LTE网络中基于有效带宽和信号质量的自适应切换方法
技术领域
本发明是一种LTE网络中基于有效带宽和信号质量的自适应切换方法，属于通信技术领域。
背景技术
在LTE网络中，当存在多个共频和同优先级频率小区时，小区重选择未考虑有效带宽的影响，找到的未必是最佳小区，由此会增加重选择判断流程的次数。所以强调小区重选择优先级判断标准的全面合理性是至关重要的。
在连接模式下的E-UTRAN(演进的UMTS陆地无线接入网)内切换是终端辅助网络控制的切换。切换主要分成切换准备、切换执行和切换完成3个部分，其中基站eNB包括以下几种切换：
a.基于无线质量的切换
通常进行此类切换的原因是：UE的测量报告显示出存在比当前服务小区信道质量更好的邻小区。
b.基于无线接入技术覆盖的切换
此类切换是在用户(UE)丢失当前无线接入技术(RAT)覆盖从而连接到其他RAT的情况下产生的。例如，一个UE远离了城市区域从而丢失当前RAT覆盖，网络就会切换到UE检测到的质量次好的RAT，如通用移动通信系统(UMTS)或者全球移动通信系统(GSM)。
c.基于负载情况的切换
此类切换用于当一个给定小区过载时，尽量平衡属于同一操作者的不同RAT间的负载状况。例如，如果当一个TD-LTE小区非常拥挤，一些用户就需要转移到相邻TD-LTE小区或是相邻UMTS小区中。
而在LTE网络UE侧不同小区的切换过程中，当用户接收的信号质量变差而不满足要求，或者发现潜在更佳小区时，会根据绝对优先重选标准选择最佳小区，如果不同小区的频率相同或者频率优先级相同，则根据相同频率和相同优先级的频率间小区重选择标准，优先选择排名最高小区判断接入。
演进的UMTS陆地无线接入网(E-UTRAN)频率间和RAT间小区重选标准(绝对优先重选标准)：
1、若在窄带物联网(NB-IoT)频率间小区进行重选时，应按照相同频率和相同优先级的频率间小区重选择标准进行优先级排序。
2、如果系统信息块类型3中提供了threshServingLowQ，并且UE驻留在当前服务小区1秒以上时，如果在时间间隔TreselectionRAT期间，具有较高优先级的EUTRAN，UTRANFDD RAT或者频率的小区满足Squal>ThreshX,HighQ，或者优先级较高的UTRAN TDD，GERAN，CDMA2000RAT或者频率的小区满足Srxlev>ThreshX,HighP时：则重新选择比服务频率优先级高的E-UTRAN频率或RAT间频率上的小区。
否则，如果在时间间隔TreselectionRAT期间，具有较高优先级RAT/频率的小区满足Srxlev>ThreshX，HighP；并且UE驻留在当前服务小区1秒以上时：则重新选择比服务频率优先级高的E-UTRAN频率或RAT间频率上的小区。
3、在同等优先级E-UTRAN频率上小区进行重选时，应按照同频小区重选标准进行优先级排序。
4、如果系统信息块类型3中提供了threshServingLowQ，并且UE驻留在当前服务小区1秒以上时，如果在一个时间间隔TreselectionRAT期间，服务小区满足Squall<ThreshServing,LowQ，并且低优先级EUTRAN或UTRAN FDD RAT/频率的小区满足Squal>ThreshX,LowQ，或者优先级较低的UTRAN TDD，GERAN或CDMA2000RAT/频率的小区满足Srxlev>ThreshX,LowP时：则重新选择比服务频率优先级低的E-UTRAN频率或RAT间频率上的小区。
否则，如果在一段时间间隔TreselectionRAT期间，服务小区满足Srxlev<ThreshServing,LowP，并且低优先级RAT/频率的小区满足Srxlev>ThreshX,LowP，并且UE驻留在当前服务小区1秒以上时：则重新选择比服务频率优先级低的E-UTRAN频率或RAT间频率上的小区。
5、如果多个不同优先级的小区满足小区重选标准，则优先重新选择优先级较高的RAT/频率的小区。
6、在小区重选时，UE不考虑未满足小区选择标准S的UTRAN FDD小区。
7、对于cdma2000RAT，Srxlev等于-FLOOR(-2*10*log10*Ec/Io)，单位为0.5dB，Ec/Io是指从评估单元测得的值。对于cdma2000RAT，ThreshX,HighP和ThreshX,LowP等于系统信息中相应参数的信号值的-1倍。
在上述所有标准中，当UE处于中等或高移动性状态时，TreselectionRAT的值被缩放。如果不止一个小区满足上述标准，则UE应按如下方式重新选择一个小区：
如果最高优先级频率是E-UTRAN频率，则将最高优先级频率中按照同频率和相同优先级的频率间小区重选择标准排名最高的小区为最佳小区；
如果最高优先级频率来自另一个RAT，则将最高优先级频率中按照RAT标准的排名最高的小区为最佳小区。
如果UE支持基于Squal(RSRQ)的从由系统信息提供的所有其他用户支持的RAT到E-UTRAN的小区重选，则小区重选到另一个RAT时，应基于Squal标准，而对于基于Squal的小区重选参数，在系统信息中进行广播。否则，应根据Srxlev标准执行到另一个RAT的小区重选。
当UE处于增强的覆盖范围时，不管配置的频率优先级如何，应按照同频率和相同优先级的频率间小区重选择标准来进行同频和异频小区重选。
其中：
threshServingLowQ：这指定了当朝向较低优先级RAT/频率进行选择时UE在服务小区上使用的Squal阈值(以dB为单位)。
ThreshServing,LowP：这指定了当重选向较低优先级RAT/频率时，由UE在服务小区上使用的Srxlev阈值(以dB为单位)。
TreselectionRAT：这指定了小区重选计时器值。
ThreshX,HighQ：表示重选比当前服务频率更高优先级RAT/频率小区时，UE使用的Squal阈值(以dB为单位)。
ThreshX,HighP：表示重择比当前服务频率更高优先级RAT/频率小区时，由UE使用的Srxlev阈值(以dB为单位)。
ThreshX,LowQ：表示重选比当前服务频率更低优先级RAT/频率小区时，UE使用的Squal阈值(以dB为单位)。
ThreshX,LowP：表示重择比当前服务频率更低优先级RAT/频率小区时，由UE使用的Srxlev阈值(以dB为单位)。
Srxlev：小区选择RX(接收功率)水平值(dB)
Squal：小区选择质量值(dB)。
RB(无线承载)是UE与UTRAN之间L2向上层提供的业务,分为SRB和DRB。SRB是信令无线承载，用来承载控制面的控制消息；DRB是数据无线承载，用来传输用户面的数据。不同信道带宽对应的最大可用DRB数目不同。
现有中国专利CN201310276166.1，公开了一种通信系统，具体公开了在所述蜂窝通信网络中，多个用户通信设备经由所述网络的小区的网络通信设备通信，所述方法包括所述网络通信设备：从用户通信设备接收与历史数据有关的数据，该历史数据与在空闲模式中时蜂窝通信网络的位置有关。这使得能够检查在BCH中向受影响小区提供的小区选择/重选择参数并且在必要时调整这些参数以减小小区和TA中至少一种之间的往复的可能性，但是其网络资源分配不合理，存在多次无效的重选择判断流程。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种LTE网络中基于有效带宽和信号质量的自适应切换方法，该方法通过在相同频率和相同优先级的频率间小区重选择标准中将RSRP的测量方法具体化，并加入剩余可用DRB数目(相当于可用有效带宽值)的影响，来实现本质上将基于无线质量切换和基于负载情况切换的融合，综合考虑网络各方面情况，使得在分配网络资源时更加合理，从而用户可以更加有效地接入最佳小区，避免多次无效的重选择判断流程。根据本发明基于有效带宽和信号质量的自适应切换方法，用户将优先选择排名最高的小区进行选择接入。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种LTE网络中基于有效带宽和信号质量的自适应切换方法，将小区剩余可用数据无线承载DRB数量考虑进小区重选择标准中，综合考虑有效带宽和信号质量重选择更佳小区，将基于无线质量的切换和基于负载情况的切换融合起来，使得在分配网络资源时更加合理，从而用户更加有效地接入最佳小区。
具体包括以下步骤：
步骤A、在监测周期内，如果用户测量上报一(如图3所示)中的测量报告满足重选择预切换条件，执行步骤B进行重选择预切换，否则继续网络监测；
步骤B、根据绝对优先重选标准选择最佳小区，执行步骤C；
步骤C、如果频率相同或者频率优先级相同的小区多于一个，根据基于有效带宽和信号质量的小区重选择标准，计算出排名最高小区，执行步骤D，否则，跳过C直接执行D；
基于有效带宽和信号质量的小区重选择公式计算服务小区和相邻小区的等级标准，公式如下：
Rs＝Qmeas,s+Qmaxinf*(Ns/Nmax)+QHyst-Qoffsettemp+Qoffsetscptm (1)
Rn＝Qmeas,n+Qmaxinf*(Nn/Nmax)-Qoffset-Qoffsettemp+Qoffsetscptm (2)
其中，Rs表示服务小区的小区等级标准，Qmeas,s表示在小区重选择时服务小区RSRP的测量值，Qmaxinf表示数据资源数量的最大影响值，Ns表示服务小区的可用数据资源数量，Nmax表示最大可用数据资源数量，Qhyst表示表示滞后值对排名标准的影响，Qoffsettemp表示这是对小区选择和重选择时的额外补偿，Qoffsetscptm表示在小区重选择时对应用SC-PTM服务的补偿；Rn表示相邻小区的小区等级标准，Qmeas,n表示在小区重选择时相邻小区RSRP的测量值，Nn表示相邻小区的可用数据资源数量，Qoffset表示两个小区之间的补偿或者对特定频率的补偿；
计算出的服务小区的小区等级标准Rs和相邻小区的小区等级标准Rn值越大，小区排名越高，优先选择排名最高的小区；如果频率相同或者频率优先级相同的小区只有一个，则直接优先选择这个小区，并将计算的最终结果通过测量上报二(如图3所示)上报给源基站eNB；
步骤D、优先判断最高小区是否受限，不受限则选择接入，受限则从待选列表里移除此小区，一次重选判断结束。
优选的：所述步骤A重选择预切换条件为信号质量低于门限值而不满足要求、或者检测到新的小区、或者更新了参数的小区。
优选的：所述步骤B根据绝对优先重选标准选择最佳小区的方法：源基站eNB向目标小区请求参数信息，再转发给用户，根据从源基站eNB收到的参数信息，包括无线接入技术RAT优先级以及其对应的频率优先级等，选择优先级最高的无线接入技术RAT，并在无线接入技术RAT中选择优先级最高的频率小区。
优选的：所述在小区重选择时服务小区RSRP的测量值Qmeas,s采用参考信号接收功率平均值
Figure BDA0001671669050000051
进行表示，
Figure BDA0001671669050000052
Figure BDA0001671669050000053
其中，
Figure BDA0001671669050000054
表示RSRP的平均测量结果，RSRP表示参考信号接收功率，RSRPn表示第n次测量的服务小区的参考信号接收功率，Cn表示第n次测量的RSRP的权重值，Pk是第k个载波的优先级。
优选的：所述步骤D中，源基站eNB判断最高小区是否受限，如果受限，则从待选列表里移除此小区，并通知用户，用户将继续进入测量监视状态，否则通知目标基站eNB准备切换接入，当切换成功后，释放源基站eNB资源，一次重选判断结束。
本发明相比现有技术，具有以下有益效果：
在LTE同频和相同优先级的频率间小区重选择优先级排序过程中，本发明一方面将RSRP的测量计算方法具体化，另一方面在小区选择判断准则中加入剩余可用DRB数目的影响，本质上将基于无线质量的切换和基于负载情况的切换融合起来了，从而可以更加合理地分配网络资源，提高网络资源利用率，增加网络效益，特别是用户需求较大，用户较多时，能更优先快速地找到合适的最佳小区，减少多次重选择判断流程，节省更多时间。
附图说明
图1小区重选判断流程图，
图2超密集小区中用户移动轨迹图，
图3给出了成功找到最佳小区并切换成功的信令流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
一种LTE网络中基于有效带宽和信号质量的自适应切换方法，如图1-3所示，将小区剩余可用数据无线承载DRB数量考虑进小区重选择标准中，综合考虑有效带宽和信号质量重选择更佳小区，将基于无线质量的切换和基于负载情况的切换融合起来，使得在分配网络资源时更加合理，从而用户更加有效地接入最佳小区。在LTE网络中，当存在多个共频或同优先级频率小区时，小区重选择未考虑有效带宽的影响，找到的未必是最佳小区，由此会增加重选择判断流程的次数。同时提供给每个小区的网络资源是有限的，当用户接入小区时，如果发现所有带宽资源全部处于繁忙状态，则会出现拥塞现象，用户接入请求不成功，就会进入下一个重选择判断流程，为了在同频和相同优先级的频率间小区重选择过程中减少这种现象，可综合考虑多种因素，在判断重选择小区优先级时将小区剩余可用DRB数目考虑进小区重选择排序准则中。
具体包括以下步骤：
步骤A、在监测周期内，如果用户测量上报一(如图3所示)中的测量报告满足重选择预切换条件，执行步骤B进行重选择预切换，否则继续网络监测；重选择预切换条件为信号质量低于门限值而不满足要求、或者检测到新的小区、或者更新了参数的小区。
步骤B、根据绝对优先重选标准选择最佳小区，执行步骤C；
所述步骤B根据绝对优先重选标准选择最佳小区的方法：源基站eNB向目标小区请求参数信息，再转发给用户，根据从源基站eNB收到的参数信息，包括无线接入技术RAT优先级以及其对应的频率优先级等，选择优先级最高的无线接入技术RAT，并在无线接入技术RAT中选择优先级最高的频率小区。
当用户接收的信号质量变差而不满足要求，或者发现潜在更佳小区时，会根据绝对优先重选标准选择最佳小区，如果不同小区的频率相同或者频率优先级相同，eNB可通过系统信息向用户发送最大可用DRB数和已分配DRB数，用户可据此计算出剩余可用DRB数，并根据从eNB收到的其他必要参数以及用户测量到的各种必要参数，根据基于有效带宽和信号质量的小区重选择标准，计算出排名最高小区，并优先选择判断接入。
步骤C、如果频率相同或者频率优先级相同的小区多于一个，根据基于有效带宽和信号质量的小区重选择标准，计算出排名最高小区，执行步骤D，否则，跳过C直接执行D；
如果频率相同或者频率优先级相同的小区多于一个，则按照基于有效带宽和信号质量的小区重选择公式计算服务小区和相邻小区的等级标准，公式如下：
Rs＝Qmeas,s+Qmaxinf*(Ns/Nmax)+QHyst-Qoffsettemp+Qoffsetscptm (1)
Rn＝Qmeas,n+Qmaxinf*(Nn/Nmax)-Qoffset-Qoffsettemp+Qoffsetscptm (2)
其中，Rs表示服务小区的小区等级标准，Qmeas,s表示在小区重选择时服务小区RSRP的测量值，Qmaxinf表示数据资源数量(实质相当于有效带宽)的最大影响值，Ns表示服务小区的可用数据资源数量，Nmax表示最大可用数据资源数量，Qhyst表示表示滞后值对排名标准的影响，Qoffsettemp表示这是对小区选择和重选择时的额外补偿，短暂用在RRC连接建立失败的时候，Qoffsetscptm表示在小区重选择时对应用SC-PTM服务的补偿；Rn表示相邻小区的小区等级标准，Qmeas,n表示在小区重选择时相邻小区RSRP的测量值，Nn表示相邻小区的可用数据资源数量，Qoffset表示两个小区之间的补偿或者对特定频率的补偿；
小区对应的每个载波RSRP计算根据具体情形选择具体计算模型(例如根据具体的损耗模型，收发信号强度和具体的天线参数进行计算)，再将各个RSRP值进行加权平均计算，得出最后的测量值，对应的加权值根据各个载波的优先级值得出。因此所述在小区重选择时服务小区RSRP的测量值Qmeas,s采用参考信号接收功率平均值
Figure BDA0001671669050000071
进行表示，
Figure BDA0001671669050000072
Figure BDA0001671669050000073
其中，
Figure BDA0001671669050000074
表示RSRP的平均测量结果，RSRP表示参考信号接收功率，RSRPn表示第n次测量的服务小区的参考信号接收功率，Cn表示第n次测量的RSRP的权重值，Pk是第k个载波的优先级。
计算出的服务小区的小区等级标准Rs和相邻小区的小区等级标准Rn值越大，小区排名越高，优先选择排名最高的小区；如果频率相同或者频率优先级相同的小区只有一个，则直接优先选择这个小区，并将计算的最终结果通过测量上报二(如图3所示)上报给源基站eNB；
步骤D、优先判断最高小区是否受限，不受限则选择接入，受限则从待选列表里移除此小区，一次重选判断结束。
其中，源基站eNB判断最高小区是否受限，如果受限(小区处于拥塞或者保留状态)，则从待选列表里移除此小区，并通知用户，用户将继续进入测量监视状态，否则通知目标基站eNB准备切换接入，当切换成功后，释放源基站eNB资源，一次重选判断结束。
例如LTE有1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz等带宽之分，对应的最大可用资源数量为6、15、25、50、75和100等。相同配比下20M的时候支持的速率最大。不同网络情况下小区对应的剩余可用DRB数目一般不同，在考虑共频和相同优先级的频率间小区重选择排序时，可加入剩余DRB数目的影响。
在中移测试要求中：
极好点：RSRP>-85dBm；SINR>25
好点：RSRP＝-85～-95dBm；SINR:16-25
中点：RSRP＝-95～-105dBm；SINR:11-15
差点：RSRP＝-105～-115dBm；SIN:3-10
极差点：RSRP<-115dB；SINR<3
这里RSRP是10dBm一个等级，所以为了让它们能在一个等级内用各自最大有效带宽来进行综合比较，折中后是将资源数目对计算公式的影响控制在0～5dBm。如果对应的最大可用带宽是20M,一般情况下可用最大DRB数为100个，则此时对应参数可如下取值：Nmax＝100，Qmaxinf＝5dBm，Ns和Nn由实际测量值决定。正如图2中所示，虽然用户最后离相邻eNB1最近，但若相邻eNB2可用DRB数远多于相邻eNB1可用DRB数，则可能相邻eNB2成为最佳小区。
本发明将小区剩余可用数据无线承载(DRB)数量考虑进小区重选择标准中，综合考虑有效带宽和信号质量重选择更佳小区，本质上将基于无线质量的切换和基于负载情况的切换融合起来，可以在LTE无线接入网共频和同优先级频率间小区重选择接入中得到广泛应用。该方法能更优先快速地找到合适的最佳小区，有效减少重选择判断流程的次数，增加网络效益。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种LTE网络中基于有效带宽和信号质量的自适应切换方法，其特征在于：将小区剩余可用数据无线承载DRB数量考虑进小区重选择标准中，综合考虑有效带宽和信号质量重选择更佳小区，将基于无线质量的切换和基于负载情况的切换融合起来，使得在分配网络资源时更加合理，从而用户更加有效地接入最佳小区；包括以下步骤：
步骤A、在监测周期内，如果用户测量上报一中的测量报告满足重选择预切换条件，执行步骤B进行重选择预切换，否则继续网络监测；
步骤B、根据绝对优先重选标准选择最佳小区，执行步骤C；
根据绝对优先重选标准选择最佳小区的方法：源基站eNB向目标小区请求参数信息，再转发给用户，根据从源基站eNB收到的参数信息，包括无线接入技术RAT优先级以及其对应的频率优先级，选择优先级最高的无线接入技术RAT，并在无线接入技术RAT中选择优先级最高的频率小区；
步骤C、如果频率相同或者频率优先级相同的小区多于一个，源基站eNB通过系统信息向用户发送最大可用数据无线承载DRB数和已分配数据无线承载DRB数，用户据此计算出剩余可用数据无线承载DRB数；根据基于有效带宽和信号质量的小区重选择标准，计算出排名最高小区，执行步骤D，否则，跳过C直接执行D；
基于有效带宽和信号质量的小区重选择公式计算服务小区和相邻小区的等级标准，公式如下：
Rs＝Qmeas,s+Qmaxinf*(Ns/Nmax)+QHyst-Qoffsettemp+Qoffsetscptm (1)
Rn＝Qmeas,n+Qmaxinf*(Nn/Nmax)-Qoffset-Qoffsettemp+Qoffsetscptm (2)
其中，Rs表示服务小区的小区等级标准，Qmeas,s表示在小区重选择时服务小区RSRP的测量值，Qmaxinf表示数据资源数量的最大影响值，Ns表示服务小区的可用数据资源数量，Nmax表示最大可用数据资源数量，QHyst表示滞后值对排名标准的影响，Qoffsettemp表示这是对小区选择和重选择时的额外补偿，Qoffsetscptm表示在小区重选择时对应用SC-PTM服务的补偿；Rn表示相邻小区的小区等级标准，Qmeas,n表示在小区重选择时相邻小区RSRP的测量值，Nn表示相邻小区的可用数据资源数量，Qoffset表示两个小区之间的补偿或者对特定频率的补偿；
计算出的服务小区的小区等级标准Rs和相邻小区的小区等级标准Rn值越大，小区排名越高，优先选择排名最高的小区；如果频率相同或者频率优先级相同的小区只有一个，则直接优先选择这个小区，并将计算的最终结果通过测量上报二上报给源基站eNB；
步骤D、优先判断最高小区是否受限，不受限则选择接入，受限则从待选列表里移除此小区，一次重选判断结束。
2.根据权利要求1所述LTE网络中基于有效带宽和信号质量的自适应切换方法，其特征在于：所述步骤A重选择预切换条件为信号质量低于门限值而不满足要求、或者检测到新的小区、或者小区更新了参数。
3.根据权利要求2所述LTE网络中基于有效带宽和信号质量的自适应切换方法，其特征在于：所述在小区重选择时服务小区RSRP的测量值Qmeas,s采用参考信号接收功率平均值
Figure FDA0002972050420000021
进行表示，
Figure FDA0002972050420000022
Figure FDA0002972050420000023
其中，
Figure FDA0002972050420000024
表示RSRP的平均测量结果，RSRP表示参考信号接收功率，RSRPn表示第n次测量的服务小区的参考信号接收功率，Cn表示第n次测量的RSRP的权重值，Pk是第k个载波的优先级。
4.根据权利要求3所述LTE网络中基于有效带宽和信号质量的自适应切换方法，其特征在于：所述步骤D中，源基站eNB判断最高小区是否受限，如果受限，则从待选列表里移除此小区，并通知用户，用户将继续进入测量监视状态，否则通知目标基站eNB准备切换接入，当切换成功后，释放源基站eNB资源，一次重选判断结束。
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