CN108933996B - 一种针对lte-v2x系统的联合切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种针对LTE‑V2X系统的联合切换方法，属于移动通信领域。该方法包括以下步骤：S1：车载用户UE1初始状态连接在源基站；S2：当UE1移动到满足触发蜂窝切换条件的区域时，源基站对UE1上报的移动方向进行判决；S3：当UE1满足步骤S2中的判决条件时，UE1对附近其他车载用户进行筛选，以组成联合切换SL用户对；S4：若出现满足步骤S3的联合切换SL用户对UE1‑UE2，则触发联合切换；否则，UE1执行单独切换；S5：联合切换SL用户对UE1‑UE2执行联合切换流程；S6：联合切换完成。本发明保证了在联合切换过程中SL链路的稳定性，减少网络信令开销，实现无缝切换。

Description

一种针对LTE-V2X系统的联合切换方法

技术领域

本发明属于移动通信领域，涉及LTE-V2X系统中的一种切换方法。

背景技术

随着移动通信的快速发展，网络连接设备和业务量的迅速增长，5G网络将会更加动态和密集部署以满足在大量设备场景下的数据速率快、延迟低、可靠性高等需求。5G的总体目标与LTE相比，每区域移动数据量增加1000倍、连接设备数量增加10～100倍、端对端延迟降低5倍等。车载用户具有快速移动性，随着网络更加密集地部署，车载用户在移动过程中的切换频率进一步增大。传统的基于信号强度等LTE切换策略不能很好满足V2X(Vehicleto Everything，车到一切)通信的切换需求。5G中引入了D2D(Device to Device，设备到设备)通信，Pro Se(Proximity Services，接近服务)技术能够在不依赖基站的情况下进行协调，直接发现并通过SL(Sidelink，副链接)与附近用户进行直接通信。V2X通过SL实现V2V通信不仅可大大减少传输时延，还可减轻网络负担等。SL技术在提升V2X通信性能方面将会起到至关重要的作用。

在LTE-V2X系统中，SL与蜂窝链接(Uplink、Downlink)共存，如图1所示，此时会额外导致干扰问题，从而严重影响SL以及蜂窝链接的链路质量。若车载用户处于小区边缘区域，上述干扰问题将会严重影响切换过程，导致额外的乒乓效应、切换成功率下降等问题。

目前，SL辅助切换方案得到了业界的关注。SL辅助切换方案思路如图2中的A图所示，当UE2满足切换条件时，通过SL链路控制，使UE2推迟从源基站(eNB1)切换到目标基站(eNB2)。但是在SL辅助切换过程中，如图2中的B图，若SL用户对(UE1-UE2)中的其中一个车载用户(UE2)先成功切换到目标基站，另一个车载用户(UE1)还未从源基站分离，此时，UE1与UE2之间的SL对将断开连接，从而将导致SL辅助切换失败。

在LTE-V2X系统中，现有的切换方案主要存在缺陷包括：

(1)车载用户切换过程中蜂窝链路及SL链路质量不高。LTE网络中，车载用户可以同时支持SL、UL、DL多种链接方式，其中SL复用UL的频谱资源。当车载用户处于小区边缘区域时，SL与UL之间存在严重的干扰问题，从而严重影响车载用户的蜂窝链路以及SL链路的质量。由于车载用户的移动性，在切换过程中若不考虑SL链路质量或车载用户移动方向等问题，也将会影响车载用户在切换过程中的性能。

(2)SL辅助切换过程中，SL链路易中断，辅助切换失败率较大。在SL辅助切换过程中，通过SL链路控制使SL用户对中的其中一个车载用户延迟切换到目标基站。因此，只有当目标基站的信号强度同时满足两个车载用户SL切换控制条件时，两个车载才能同时切换到目标基站。在此过程中，也可能出现SL对中的其中一个车载用户先成功切换到目标基站，此时，两车载用户之间的SL对将断开连接，从而将导致SL辅助切换失败。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种针对LTE-V2X系统的联合切换方法，用于解决车载用户切换过程中蜂窝链路及SL链路质量不高以及SL辅助切换过程中SL链路易中断问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种针对LTE-V2X系统的联合切换方法，该方法具体包括以下步骤：

S1：车载用户UE1初始状态连接在源基站；

S2：当UE1移动到满足触发蜂窝切换条件的区域时，源基站对UE1上报的移动方向进行判决；

S3：当UE1满足步骤S2中的判决条件时，UE1对附近其他车载用户进行筛选，以组成联合切换SL用户对；

S4：若出现满足步骤S3的联合切换SL用户对UE1-UE2，则触发联合切换；否则，UE1执行单独切换；

S5：联合切换SL用户对UE1-UE2执行联合切换流程；

S6：联合切换完成。

进一步，所述步骤S2具体包括：移动方向判决依据为：车载用户UE1的移动速度与源基站的夹角θ的大小，即将θ>90°纳入为切换判决条件之一；其中，当θ>90°时，表示车载用户正远离基站；当θ<90°时，表示车载用户正靠近基站；θ的取值范围为0～180°；

所述移动方向判决条件为：UE1处于小区边缘区域，当满足蜂窝切换条件时，仅当UE1的移动速度与源基站的夹角θ>90°时，触发切换命令。

进一步，所述步骤S3具体包括：所述UE1附近车载用户的初始服务基站存在两种情况：一是，附近车载用户的初始服务基站是UE1的源基站；二是，附近UE的初始服务基站不是UE1初始连接的源基站；

当附近车载用户与UE1初始状态都连接在源基站时，UE1选择与其移动方向一致，且SL信号质量大于阈值的附近车载用户形成联合切换SL用户对；当附近车载用户初始状态不是连接在与UE1相同的源基站时，UE1选择连接在目标基站上，且SL信号质量大于阈值的附近车载用户形成联合切换SL用户对。

进一步，所述步骤S4中，所述联合切换SL用户对UE1-UE2中UE2的初始服务基站有两种情况：一是，UE2的初始服务基站是UE1的源基站；二是，UE2的初始服务基站是UE1的目标基站；其中，UE2表示将与UE1形成联合切换SL用户对的另一个车载用户。

进一步，所述步骤S5中，所述切换流程根据联合切换SL用户对的初始服务基站状况分为两种类型：第一类是联合切换SL用户对的两个车载用户初始服务基站都为源基站的切换信令流程；第二类是联合切换SL用户对中一个车载用户初始服务基站为源基站另一个为目标基站的切换信令流程。

进一步，所述第一类切换信令流程具体包括以下步骤：

步骤1：切换准备阶段，源基站完成与目标基站的切换准备；如图4中的step1-step6；

步骤2：触发联合切换，源基站向联合切换SL用户对UE1-UE2发送联合切换命令；如图4中的step7；

步骤3：联合切换SL用户对UE1-UE2收到联合切换命令之后，立刻建立/更新SL链路；且都与源基站分离；源基站将SN信息转发到目标基站；如图4中的step8-step9；

步骤4：一旦联合切换SL用户对UE1-UE2中的其中一个车载用户UE1成功接入到目标基站，该车载用户便可从目标基站接收/发送数据包，同时联合切换SL用户对中的另外一个车载用户UE2通过SL链路间接地与目标基站获取同步，直到目标基站满足其接入条件，完成该车载用户到目标基站的接入，联合切换完成。如图4中的step10-step13。

进一步，所述第二类切换信令流程具体包括以下步骤：

步骤1：切换准备阶段，源基站完成与目标基站的切换准备；如图5中的step1-step6；

步骤2：触发联合切换，源基站向连接在该基站上的联合切换SL用户对其中一个车载用户UE1发送联合切换命令，目标基站向另外一个车载用户UE2分配联合切换资源；如图5中的step7；

步骤3：连接在源基站上的联合切换SL用户对的车载用户UE1接收到联合切换命令消息后，立刻从源基站分离，并与连接在目标基站上的联合切换SL用户对的车载用户UE2建立/更新SL链路；如图5中的step8-step9；

步骤4：初始状态连接在源基站上的联合切换SL用户对的车载用户UE1通过SL间接地通过另一个车载用户UE2获取目标基站的同步，直到目标基站满足该车载用户的接入条件，完成该车载用户到目标基站的接入，联合切换完成。如图5中的step10-step12。

本发明的有益效果在于：在本发明所述方法中，当车载用户形成联合切换SL链路时，有两种情况：一是SL链路在源基站控制下建立完成，然后两个车载用户同时从源基站分离，最后完成切换；二是SL链路在目标基站控制下建立，原本需要切换的车载用户通过SL间接地获取到目标基站的同步信息，最后完成切换。以上两种情况都不会出现SL用户对中其中一个车载用户先成功切换到目标基站、另一个车载用户仍然连接在源基站上，从而导致SL链路中断的情况。从而可保证在联合切换过程中SL链路的稳定性，不易中断，提高切换成功率。同时，本发明利用SL链路控制两个车载用户，当联合切换SL用户对中的两个车载用户初始状态都连接在源基站时，通过联合切换方案可明显减少网络信令开销。车载用户通过SL可间接地获取目标基站的同步，实现无缝切换。

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SL与蜂窝链接之间存在干扰的场景图；

图2为SL辅助切换场景图；

图3为本发明所述联合切换方法流程图；

图4为联合切换信令图(一)；

图5为联合切换信令图(二)。

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。

本发明涉及LTE-V2X系统中的切换方案，公开了一种应用于车载用户的切换的方法。本发明通过将SL辅助切换方案与LTE切换方案相结合，以达到优化SL辅助切换过程中SL链路易中断问题以及提升车载用户切换过程中链路质量的目的，从而提升LTE-V2X系统中车载用户的切换性能。首先，将车载用户的移动方向纳入切换判决条件。当UE满足触发蜂窝切换条件时，对UE的移动方向进行判决，仅当UE的移动方向正远离基站，方可触发切换，可降低乒乓效应。其次，利用SL技术实现联合切换，其中对执行联合切换的SL链路的链路质量进行筛选，以保证联合切换过程中链路的可靠性。在本发明所述方法中，当车载用户形成联合切换SL链路时，有两种情况：一是SL链路在源基站控制下建立完成，然后两个车载用户同时从源基站分离，最后完成切换；二是SL链路在目标基站控制下建立，原本需要切换的车载用户通过SL间接地获取到目标基站的同步信息，最后完成切换。以上两种情况都不会出现SL用户对中其中一个车载用户先成功切换到目标基站、另一个车载用户仍然连接在源基站上，从而导致SL链路中断的情况。从而可保证在联合切换过程中SL链路的稳定性，不易中断，提高切换成功率。同时，本发明利用SL链路控制两个车载用户，当联合切换SL用户对中的两个车载用户初始状态都连接在源基站时，通过联合切换方案可明显减少网络信令开销。车载用户通过SL可间接地获取目标基站的同步，实现无缝切换。

如图3所示，本发明所述联合切换方法的具体实施步骤如下：

步骤一：车载用户(UE1)初始状态连接在源基站；

在切换场景中，车载用户(UE1)附近往往会存在很多其他的车载用户。那么UE1便可能与附近的其他车载用户形成SL链路对。

步骤二：当UE1移动到满足触发蜂窝切换条件的区域时，源基站对UE1上报的移动方向进行判决。移动方向判决依据为：UE1的移动速度与源基站的夹角θ的大小，即将θ>90°纳入为切换判决条件之一；

此时，UE1处于小区边缘区域，当满足蜂窝切换条件时，仅当UE1的移动速度与源基站的夹角θ>90°时，方可触发切换命令。其中，θ>90°时，表示UE1正远离基站；θ<90°时，表示UE正靠近基站。θ的取值范围为0～180°。

步骤三：当UE1满足以上切换判决条件时，UE1对附近其他车载用户进行筛选，以组成联合切换SL链路对；

此时，UE1附近车载用户的初始服务基站存在两种情况。一是，附近车载用户的初始服务基站是UE1的源基站；二是，附近UE的初始服务基站不是UE1初始连接的源基站。

当附近车载用户与UE1初始状态都连接在源基站时，UE1选择与其移动方向一致、SL信号质量大于阈值的附近车载用户形成联合切换SL用户对；当附近车载用户初始状态不是连接在与UE1相同的源基站时，UE1选择连接在目标基站上、SL信号质量大于阈值的附近车载用户形成联合切换SL用户对。下文将与UE1形成联合切换SL用户对的另一个车载用户用UE2表示。

步骤四：若出现满足步骤三的联合切换SL用户对(UE1-UE2)，则触发联合切换；否则，UE1执行单独切换。

此时，联合切换SL用户对中UE2的初始服务基站有两种情况。一是，UE2的初始服务基站是UE1的源基站；二是，UE2的初始服务基站是UE1的目标基站。

步骤五：联合切换SL用户对(UE1-UE2)执行联合切换流程；

联合切换流程根据UE2的初始服务基站的情况，分为两种类型的联合切换流程，如图4、图5所示。图4为UE2初始服务基站是UE1的源基站时的联合切换信令图。触发联合切换后，源基站向联合切换SL用户对(UE1-UE2)发送联合切换命令；UE1、UE2收到联合切换命令消息之后，立刻建立/更新SL链路；且UE1、UE2从源基站分离。一旦SL用户对里的其中一个UE(如UE1)成功接入到目标基站，该UE便可从目标基站接收/发送数据包，同时另外一个UE(如UE2)通过SL链路间接地与目标基站获取同步，直到目标基站满足UE2的接入条件，完成UE2到目标基站的接入。图5为UE2初始服务基站是UE1的目标基站时的联合切换信令图。触发联合切换后，源基站向UE1发送联合切换命令；目标基站向UE2分配联合切换的资源。用户UE1收到联合切换命令消息之后，立刻从源基站分离，并与UE2建立SL链路。UE1通过SL间接地获取目标基站的同步，直到目标基站满足UE1的接入条件，完成UE1到目标基站的接入。

步骤六：联合切换完成。

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 (6)

1.一种针对LTE-V2X系统的联合切换方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

S1：车载用户UE1初始状态连接在源基站；

S2：当UE1移动到满足触发蜂窝切换条件的区域时，源基站对UE1上报的移动方向进行判决；

S3：当UE1满足步骤S2中的判决条件时，UE1对附近其他车载用户进行筛选，以组成联合切换副链接（Sidelink，SL）用户对；

S4：若出现满足步骤S3的联合切换SL用户对UE1-UE2，则触发联合切换；否则，UE1执行单独切换；

所述联合切换SL用户对UE1-UE2中UE2的初始服务基站有两种情况：一是，UE2的初始服务基站是UE1的源基站；二是，UE2的初始服务基站是UE1的目标基站；其中，UE2表示将与UE1形成联合切换SL用户对的另一个车载用户；

S5：联合切换SL用户对UE1-UE2执行联合切换流程；

S6：联合切换完成。

2.根据权利要求1所述的一种针对LTE-V2X系统的联合切换方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：移动方向判决依据为：车载用户UE1的移动速度与源基站的夹角θ的大小，即将θ>90°纳入为切换判决条件之一；其中，当θ>90°时，表示车载用户正远离基站；当θ<90°时，表示车载用户正靠近基站；

所述移动方向判决条件为：UE1处于小区边缘区域，当满足蜂窝切换条件时，仅当UE1的移动速度与源基站的夹角θ>90°时，触发切换命令。

3.根据权利要求1所述的一种针对LTE-V2X系统的联合切换方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：所述UE1附近车载用户的初始服务基站存在两种情况：一是，附近车载用户的初始服务基站是UE1的源基站；二是，附近UE的初始服务基站不是UE1初始连接的源基站；

当附近车载用户与UE1初始状态都连接在源基站时，UE1选择与其移动方向一致，且SL信号质量大于阈值的附近车载用户形成联合切换SL用户对；当附近车载用户初始状态不是连接在与UE1相同的源基站时，UE1选择连接在目标基站上，且SL信号质量大于阈值的附近车载用户形成联合切换SL用户对。

4.根据权利要求1所述的一种针对LTE-V2X系统的联合切换方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述切换流程根据联合切换SL用户对的初始服务基站状况分为两种类型：第一类是联合切换SL用户对的两个车载用户初始服务基站都为源基站的切换信令流程；第二类是联合切换SL用户对中一个车载用户初始服务基站为源基站另一个为目标基站的切换信令流程。

5.根据权利要求4所述的一种针对LTE-V2X系统的联合切换方法，其特征在于，所述第一类切换信令流程具体包括以下步骤：

步骤1：切换准备阶段，源基站完成与目标基站的切换准备；

步骤2：触发联合切换，源基站向联合切换SL用户对UE1-UE2发送联合切换命令；

步骤3：联合切换SL用户对UE1-UE2收到联合切换命令之后，立刻建立/更新SL链路；且都与源基站分离；源基站将SN信息转发到目标基站；

步骤4：一旦联合切换SL用户对UE1-UE2中的其中一个车载用户UE1成功接入到目标基站，该车载用户便可从目标基站接收/发送数据包，同时联合切换SL用户对中的另外一个车载用户UE2通过SL链路间接地与目标基站获取同步，直到目标基站满足其接入条件，完成该车载用户到目标基站的接入，联合切换完成。

6.根据权利要求4所述的一种针对LTE-V2X系统的联合切换方法，其特征在于，所述第二类切换信令流程具体包括以下步骤：

步骤1：切换准备阶段，源基站完成与目标基站的切换准备；

步骤2：触发联合切换，源基站向连接在该基站上的联合切换SL用户对其中一个车载用户UE1发送联合切换命令，目标基站向另外一个车载用户UE2分配联合切换资源；

步骤3：连接在源基站上的联合切换SL用户对的车载用户UE1接收到联合切换命令消息后，立刻从源基站分离，并与连接在目标基站上的联合切换SL用户对的车载用户UE2建立/更新SL链路；

步骤4：初始状态连接在源基站上的联合切换SL用户对的车载用户UE1通过SL间接地通过另一个车载用户UE2获取目标基站的同步，直到目标基站满足该车载用户的接入条件，完成该车载用户到目标基站的接入，联合切换完成。

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