CN110381534B - 一种基于网络协作的小区选择方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于移动通信技术领域，具体涉及一种基于网络协作的小区选择方法及设备，所述方法包括根据宏小区和小小区的重叠区域内的每个用户从服务供应商获得的信道容量和用户支付给基站的价格计算用户设备的平均效用；选择用户设备的平均效用最大时所在的小小区作为候选小区，当确认候选小区后，用户设备向当原服务小区发送测量请求；原服务小区将测量报告发送给用户设备，用户设备检查候选小区的负载，若满足驻留条件，用户设备请求从原服务小区切换到候选小区；本发明与传统方法相比，75％以上的用户设备具有更好的吞吐量，整体系统性能提高5％，可以更好地将广泛应用于LTE/5G异构部署场景中。

Description

一种基于网络协作的小区选择方法及设备

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，具体涉及一种基于网络协作的小区选择方法及设备。

背景技术

目前有两种典型的LTE和5G NR的双连接部署场景，即同构部署网络场景的异构部署网络场景。针对异构部署场景，将5G gNB作为微微节点、毫微微节点、中继节点等添加到现有的LTE网络。这些节点引入额外的频域时域资源，从而提高小区频谱效率。这种异构部署可以提高小区边缘覆盖率以及用户的吞吐量，并通过在内部建筑物等覆盖漏洞中为用户提供服务来扩展覆盖范围。这种异构部署在小区选择、干扰消除和负载管理等方面引入了新的场景。为了在负载和用户吞吐量方面从异构部署中获得最大收益，我们需要优化这些因素。

传统的小区选择算法规定用户设备(User Equipment，UE)在相邻小区中选择具有最大的参考信号接收功率(Reference Signal Receiving Power，RSRP)和参考信号接收质量(Reference Signal Receiving Quality，RSRQ)的小区作为服务小区。该方法可以在LTE/5G同构部署场景下提供良好的小区选择。但是在LTE/5G异构部署场景下，由于宏小区和小小区之间的功率差异很大，这种方法是不合适的。另一种改进的小区区域扩展算法(Cell Range Expansion，CER)是通过向来自小小区的参考信号接收功率RSRP加一个偏移来增加小小区的覆盖范围，这使得扩展区域(Range Expansion，RE)内的用户设备不考虑小小区的负载而驻留到小小区，将降低系统性能。由于小小区提供相同的时域频域资源，因此选择合适数量的用户设备驻留在小小区可以显著提高系统性能。

发明内容

为了让用户设备具有更好的吞吐量，选择合适数量的用户设备驻留在小小区内，本发明提供一种网络协作高效小区选择方法及设备，所述方法具体包括以下方法：

S1、根据宏小区和小小区的重叠区域内的每个用户从服务供应商获得的信道容量和用户支付给基站的价格计算用户设备的平均效用；

用户设备根据测量得到的参考信号接收功率和参考信号接收质量值选择服务小区进行驻留；

S2、选择用户设备的平均效用最大时所在的小小区作为候选小区，当确认候选小区后，用户设备向当原服务小区发送测量请求；

S3、原服务小区将测量报告发送给用户设备，用户设备检查候选小区的负载，若满足驻留条件，用户设备请求从原服务小区切换到候选小区。

进一步的，所述用户设备的平均效用为表示为：

u_j,k＝R_j,k-P_j,k；

其中，u(k)为用户设备的平均效用；u_j,k用户类型j在区域i内选择基站k的效用；R_j,k为用户设备从服务供应商获得的容量的对数；P_j,k为用户设备支付给基站的价格；

为区域i内用户类型j的数量。

进一步的，用户设备从服务供应商获得的容量的对数R_j,k表示为：

其中，c_j,k为基站k提供给用户类型j的信道容量；

为在区域i内驻留在基站k的用户类型j所占的比例。

进一步的，用户设备支付给基站的价格P_j,k表示为：

其中，p_k为定价因子。

本发明还提供一种基于网络协作的高效小区选择设备，该装置安装在用户设备上，该装置包括候选小区确认模块、测量数据获取模块和小小区选择模块，其中：

所述候选小区确认模块用于获取获取用户设备在不同小区的平均效用，并选择平均效用最大的作为候选小区；

所述测量数据获取模块用于用户设备向当前所在的小区请求测量报告，并接收当前所在小区的发出的测量结果；

所述小小区选择模块用于根据测量结果判断是否将用户设备从当前所在小区切换到候选小区。

在本发明中，宏小区和小小区重叠区域内的用户设备，将基于从服务供应商获得的信道容量和支付给基站的价格来选择候选小区，平均效用最大的小区入选候选小区，再评估候选小区的负载情况；本发明方法相比传统的小区选择方法，75％以上的用户设备具有更好的吞吐量，整体系统性能提高了5％，本发明可以更好地将广泛应用于LTE/5G异构部署场景中。

附图说明

图1是本发明一种基于网络协作的小区选择方法的流程示意图；

图2是本发明一种基于网络协作的小区选择方法的异构部署场景；

图3是本发明针对不同数据速率的小区选择算法的用户平均吞吐量比较。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种基于网络协作的高效小区选择方法，如图1，包括：

S1、本发明采用六边形的19小区结构作为模拟系统，根据宏小区和小小区的重叠区域内的每个用户从服务供应商获得的信道容量和用户支付给基站的价格计算用户设备的平均效用；

S2、选择用户设备的平均效用最大时所在的小小区作为候选小区，当确认候选小区后，用户设备向当原服务小区发送测量请求；

S3、原服务小区将测量报告发送给用户设备，用户设备检查候选小区的负载，若满足驻留条件，用户设备请求从原服务小区切换到候选小区。

假设一个LTE/5G异构部署的场景，如图2，该网络由三扇区宏小区组成，每个扇区内至少分布40个用户设备，每个宏小区有一个以上的小小区，宏小区半径为500m，小小区半径为50m，宏小区与小小区间的功率差值为46dBm。

如图2，假设宏基站(Macro Base Station，MBS)的覆盖范围，即宏小区的范围为{A₁,A₂,A₃}，在宏小区覆盖范围内的两个小小区F₁、F₂，这两个小小区的覆盖区域分别为{A₁}、{A₂}，在这些覆盖范围内，存在注册用户U和未注册用户R，注册用户和未注册用户访问基站的权限不同，则用户类型j(j∈{U,R})用户在区域i(i∈{A₁,A₂,A₃})内选择基站k的效用u_j,k为：

u_j,k＝R_j,k-P_j,k；

用户设备从服务供应商获得的容量的对数R_j,k表示为：

用户设备支付给基站的价格P_j,k表示为：

其中，R_j,k为用户设备从服务供应商获得的容量的对数；P_j,k为用户设备支付给基站的价格；

为区域i内用户类型j的数量；p_k为定价因子；

为在区域i内驻留在基站k的用户类型j所占的比例。

用户设备选择平均效用最大的小区作为候选小区，用户设备切换到基站k(k∈{A₁,A₂,A₃})的平均效用为u(k)表示为：

用户设备将向原服务小区发送测量请求，原服务小区执行邻小区测量，并向用户设备发送测量报告；在接收到服务小区的测量报告后，判断当m个用户设备驻留在该候选小区的负载加上该用户设备的负载之后，是否小于该候选小区的负载阈值L_th，若小于，则用户设备将请求切换到该小小区；否则，用户设备继续驻留在原来的服务小区。

本发明还提供一种基于网络协作的高效小区选择设备，该设备安装在每个用户设备上，该设备包括候选小区确认模块、测量数据获取模块和小小区选择模块，其中：

所述候选小区确认模块用于获取获取用户设备在不同小区的平均效用，并选择平均效用最大的作为候选小区；

所述测量数据获取模块用于用户设备向当前所在的小区请求测量报告，并接收当前所在小区的发出的测量结果；

所述小小区选择模块用于根据测量结果判断是否将用户设备从当前所在小区切换到候选小区。

进一步的，候选小区确认模块包括数据存储器、用户设备的平均效用计算器和排序器，其中：

所述数据存储器用于保存用户设备支付给基站的价格目录和服务供应商提供的信道容量目录；

所述用户设备的平均效计算器用于根据用户设备支付给基站的价格目录和服务供应商提供的信道容量目录计算器用户设备在不同小小区的平均效用；

所述排序器用于根据用户设备在不同小小区的平均效用进行升序排序，并选取排序第一作为候选小区。

进一步的，小小区选择模块包括负载计算器和比较器，其中：

所述负载计算器用于计算候选小区的测量报告中候选小区的负载与用户设备的负载之和；

所述比较器用于比较候选小区的测量报告中候选小区的负载与用户设备的负载之和与候选小区的负载阈值，若候选小区的测量报告中候选小区的负载与用户设备的负载之和小于候选小区的负载阈值则将用户设备切换到该候选小区；否则不切换。

该设备在按照前述的一种基于网络协作的高效小区选择方法进行工作，达到为用户设备选择合适的服务小区。

如图3，从针对不同数据速率的不同小区选择方案的整体系统性能，可以看出与本发明方法与传统RSRP算法相比，本发明的高效小区选择方法的整体系统性能得到改善；并且在本发明方法中，有75％的用户设备的平均用户吞吐量高于500Kbps，而传统的小区选择方法为52％；本发明的方法在整体系统性能也得到一定的提高和改善，在小小区中提供更好的负载平衡。

上述系统实施例中涉及的实施方式，可以参考方法实施例的实施方式。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于网络协作的高效小区选择方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据宏小区和小小区的重叠区域内的每个用户从服务供应商获得的信道容量和用户支付给基站的价格计算用户设备的平均效用；所述用户设备的平均效用表示为：

u_j,k＝R_j,k-P_j,k；

其中，u(k)为用户设备的平均效用；u_j,k用户类型j在区域i内选择基站k的效用；R_j,k为用户设备从服务供应商获得的容量的对数；P_j,k为用户设备支付给基站的价格；

为区域i内用户类型j的数量；

所述用户设备从服务供应商获得的容量的对数R_j,k表示为：

其中，c_j,k为基站k提供给用户类型j的信道容量；

为在区域i内驻留在基站k的用户类型j所占的比例，

为区域i内用户类型j的数量；

所述用户设备支付给基站的价格P_j,k表示为：

其中，p_k为定价因子；

为在区域i内驻留在基站k的用户类型j所占的比例，

为区域i内用户类型j的数量；

S2、选择用户设备的平均效用最大时所在的小小区作为候选小区，当确认候选小区后，用户设备向当前原服务小区发送测量请求；

S3、原服务小区将测量报告发送给用户设备，用户设备检查候选小区的负载，若满足驻留条件，用户设备请求从原服务小区切换到候选小区。

2.根据权利要求1所述的一种基于网络协作的高效小区选择方法，其特征在于，步骤S3具体包括：在接收到服务小区的测量报告后，判断已经驻留在该候选小区上的用户设备的负载之和加上该用户设备的负载之后，是否小于该候选小区的负载阈值L_th，若小于负载阈值L_th，则用户设备将请求切换到该小小区，否则，用户设备继续驻留在原来的服务小区。

3.一种基于网络协作的高效小区选择设备，其特征在于，该设备安装在用户设备上，该设备包括候选小区确认模块、测量数据获取模块和小小区选择模块，其中：

候选小区确认模块用于获取用户设备在不同小区的平均效用，并选择平均效用最大的作为候选小区；用户设备的平均效用表示为：

u_j,k＝R_j,k-P_j,k；

其中，u(k)为用户设备的平均效用；u_j,k用户类型j在区域i内选择基站k的效用；R_j,k为用户设备从服务供应商获得的容量的对数；P_j,k为用户设备支付给基站的价格；

为区域i内用户类型j的数量；

所述用户设备从服务供应商获得的容量的对数R_j,k表示为：

其中，c_j,k为基站k提供给用户类型j的信道容量；

为在区域i内驻留在基站k的用户类型j所占的比例，

为区域i内用户类型j的数量；

所述用户设备支付给基站的价格P_j,k表示为：

其中，p_k为定价因子；

为在区域i内驻留在基站k的用户类型j所占的比例，

为区域i内用户类型j的数量；

测量数据获取模块用于用户设备向当前所在的小区请求测量报告，并接收当前所在小区的发出的测量结果；

小小区选择模块用于根据测量结果判断是否将用户设备从当前所在小区切换到候选小区。

4.根据权利要求3所述的一种基于网络协作的高效小区选择设备，其特征在于，候选小区确认模块包括数据存储器、用户设备的平均效用计算器和排序器，其中：

所述数据存储器用于保存用户设备支付给基站的价格目录和服务供应商提供的信道容量目录；

所述用户设备的平均效用计算器用于根据用户设备支付给基站的价格目录和服务供应商提供的信道容量目录计算器用户设备在不同小小区的平均效用；

所述排序器用于根据用户设备在不同小小区的平均效用进行升序排序，并选取排序第一作为候选小区。

5.根据权利要求3所述的一种基于网络协作的高效小区选择设备，其特征在于，小小区选择模块包括负载计算器和比较器，其中：

所述负载计算器用于计算候选小区的测量报告中候选小区的负载与用户设备的负载之和；

所述比较器用于比较候选小区的测量报告中候选小区的负载与用户设备的负载之和与候选小区的负载阈值，若候选小区的测量报告中候选小区的负载与用户设备的负载之和小于候选小区的负载阈值则将用户设备切换到该候选小区；否则不切换。

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