CN101459877B - 一种单频网的区域选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单频网的区域选择方法，包括：MCE根据反馈比例，eNB根据所述反馈比例对接收业务的UE数目进行统计并反馈给MCE；MCE将接收到的所有反馈中的接收该业务的UE总数除以反馈的eNB数，得到小区平均用户数；MCE确定小区平均用户数小于根据不同传输方式的频谱效率限定的阈值；MCE查找单频网区域内接收该业务的UE数目低于小区平均用户数的eNB，确定反馈比例等于1后，根据eNB的位置来决定单频网区域的调整方式，通知需要调整的eNB。通过应用本发明，使得不需要所有eNB定时统计其接收某业务的UE数量，节省了上行信道资源，减少了需要进入活动状态的UE数量，降低了UE能耗。

Description

一种单频网的区域选择方法 

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，更具体地，本发明涉及一种单频网的区域选择方法。 

背景技术

在蜂窝移动通信系统中提供广播多播业务已经成为无线通信发展的一个重要趋势。例如，宽带无线城域网协议IEEE802.16中的MBS(多播广播服务)，3GPP Release 6中的MBMS(多媒体广播多播服务)就是这些主流的宽带无线移动通信标准中专门定义的支持广播多播服务的机制。目前的这些机制中，主要采取点到多点(PTM)的单小区传输方式，通过相同的无线资源为多个用户传输相同的业务，而不是为每个用户单独分配资源进行业务的传输，从而可以有效地利用无线资源。但在PTM的方式中，频谱效率是由信道质量最差的用户所决定的，例如小区边缘的用户，限制了频谱效率的进一步提高。 

针对该问题，3GPP的长期演进计划(Long Term Evolution，LTE)项目中提出了增强的MBMS机制，即增强型的多媒体广播多播服务(E-MBMS)，它不仅支持单小区PTM方式，还支持一种新的广播多播业务传输方式：单频网(Single Frequency Network，SFN)方式。所谓单频网方式，即一组物理上相邻的小区，使用相同的无线时频资源、相同的调制编码方式来承载同一个广播多播服务。该方式的优势是：一个处于单频网区域内的用户在接收广播多播服务时会发现，该服务的信号变得更好；同时，终端在同一个SFN区域内的不同小区间移动将没有性能损失，整个SFN区域在接收广播多播服务的终端如一个巨大的小区，在整个大区域内的信号都很好而不用担心离基站太远。 

为支持SFN方式，LTE在其网络逻辑架构中加入了多小区协调实体(MCE)， 以进行SFN的管理。加入MCE后，LTE中MBMS的逻辑架构如图1所示。各实体分别为：BM-SC(广播多播业务中心)，广播多播数据的发送中心；E-MBMSGW(增强型的多媒体广播多播服务网关)，将广播多播数据从BM-SC分发到eNB；MCE，在SFN传输模式下，统一管理SFN区域中的eNB用于传输特定广播多播服务的无线资源；eNB(基站)，负责一个小区中所有移动终端的通信；UE(移动终端)。 

进行单频网传输，需要有一定的机制进行单频网区域的选择，确定选择哪些相邻小区组成SFN区域，同步传输MBMS数据；SFN区域形成后，随着该区域内服务接收情况及无线资源使用情况的变化，对现有的SFN区域进行裁剪、扩张或拆分。目前，在SFN区域选择方面已有的解决方案主要包括以下两类： 

1)、通过操作维护中心(O&M)为MBMS业务进行SFN区域的选择，无论业务的接受情况如何变化，SFN区域保持不变。例如，O&M为业务1确定的区域为A1，为业务2确定的区域为A2。在业务1和业务2传输过程中，无论区域内业务接受情况如何变化，区域A1和A2保持不变。这种方法简单易行，但会造成无线资源利用率的降低。若在一段时间内，A1中只有少数小区的UE在接收业务1，但由于A1不能调整，因此A1中全部小区都在传输业务1，从而造成资源的浪费。 

2)、为了达到较高的资源利用率和灵活性，提出SFN区域的动态选择方法。该方法根据接收某业务的UE的分布来进行SFN区域的选择，并随着UE的移动，动态地进行SFN区域的裁剪、拆分和合并。例如，当UE不断移动时，UE可能慢慢的分布在当前SFN区域的两个不相邻的区域中，此时，该方法将进行SFN区域的拆分，与此相对的是SFN区域的合并；如果SFN区域中的一个边界小区没有UE接收该业务，则将该小区从SFN区域中去除，从而缩小了SFN区域。该方法需要了解SFN区域所包含的每个小区中的UE分布情况，反馈量很大，而且SFN区域若变化太快，将带来管理上的高复杂性。而且在这种动态方法中，UE的移动对SFN区域选择的影响很大。实际上，接收某业务的UE在一个区域内的分布，至少在一定时间内将稳定于某一水平。如果由于某个小区暂时没有接收某业务的UE而进行SFN区域的调整，并且该小区可能马上就有接收该业务的UE进入，这将会带来不必要的开销。 

发明内容

为克服现有单频网区域选择中灵活性差或者信息反馈大并且复杂性高的缺陷，本发明提出一种单频网的区域选择方法。 

根据本发明的一个方面，提出了一种单频网的区域选择方法，包括： 

步骤10)、eNB根据MCE确定的反馈比例对接收某业务的UE数目进行统计并反馈给MCE； 

步骤20)、MCE将接收到的所有反馈中的接收该业务的UE总数除以反馈对应的eNB数，得到小区平均用户数； 

步骤30)、MCE确定小区平均用户数小于根据不同传输方式的频谱效率限定的阀值； 

步骤40)、MCE查找单频网区域内接收该业务的UE数目小于小区平均用户数的eNB数，确定反馈比例等于1后，根据eNB的位置来确定单频网区域的调整方式，发送消息给需要调整的eNB。 

其中，步骤10)还包括：MCE根据其所控制的所有eNB统计本小区内接收该业务的UE数目，选择包含小区数最多且小区平均用户数大于根据不同传输方式的频谱效率限定的阀值的区域作为单频网的初始区域。 

其中，步骤10)还包括：MCE将反馈比例发送给单频网区域中的所有eNB，eNB确定产生的随机数小于反馈比例后，对本小区内接收该业务的UE数目进行统计并反馈给MCE，所述反馈给MCE的统计结果消息包括消息类型指示、eNB标志、MBMS业务标志、UE数目。 

其中，步骤10)还包括：MCE随机选择出占单频网区域中eNB总数的比例为反馈比例的eNB，发送反馈请求消息，所述eNB收到该消息后对本小区内接收该业务的UE数目进行统计并反馈给MCE，所述反馈请求消息主要包括消息类型指示、单频网标志、MBMS业务标志。 

其中，步骤10)中，MCE根据反馈基站数目和负载能力确定反馈比例，反馈比例的初值可以取大于0小于1的任何数，也可以根据上次使用的反馈比例来确定。 

其中，步骤10)中，eNB记录自己最近一次统计UE数目的时间，若eNB收 到MCE要求其反馈UE数目的请求的时间与最近一次统计UE数目的时间差小于一定阀值，eNB将最近一次统计的UE数目反馈给MCE。 

其中，步骤20)还包括：若平均用户数大于一定的阀值，可以扩大单频网区域，收集所有或部分与该单频网相邻的eNB中接收该业务的UE数目，计算小区中的平均用户数，确定将这些小区合并到单频网中。 

其中，步骤30)还包括：如果反馈比例小于1，增大反馈比例，若反馈比例大于1，将反馈比例设为1；返回步骤10)重新统计UE；所述阀值为所述传输方式下小区中平均用户数的临界值，通常取2或3。 

其中，步骤40)中，所述发送的消息包括消息类型指示、单频网标志、调整动作；其中，调整动作包括退出、加入和单频网标志改变。 

其中，步骤10)还包括：MCE把本次已经反馈过的eNB进行标志，从未进行反馈的eNB中随机选取出N1个eNB进行反馈，其中，SFN区域内的小区数乘以反馈比例再减去上次统计的eNB个数N得到N1。 

通过应用本发明，使得不需要所有eNB定时统计其接收某业务的UE数量，从而节省了上行信道资源，减少了需要进入活动状态的UE数量，降低了UE能耗；并且根据小区平均用户数进行单频网区域的确定，与动态方法相比，反馈量和复杂度都有了很大降低，在实际系统中更加实用；通过合理地选择阀值，本发明可以保证单频网区域无线资源利用率达到系统要求的指标。 

附图说明

图1为支持单频网传输的蜂窝无线通信系统的示意图； 

图2为本发明实施例的MCE执行单频网区域更新的流程图； 

图3为本发明第一实施例的MCE统计单频网区域中接收某业务的小区平均用户数的流程图； 

图4为需要对单频网区域进行收缩的情景示意图； 

图5为需要对单频网区域进行拆分的情景示意图； 

图6为本发明第二实施例的MCE统计单频网区域中接收某业务的小区平均用户数的流程图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种单频网的区域选择方法进行详细描述。 

图2示出根据本发明的第一实施例的MCE执行单频网区域更新的流程图。当某业务需要传输时，E-MBMS GW将通知MCE，MCE首先确定初始的单频网区域。 

现有方法中，初始单频网区域可以由O&M提前配置，O&M将提前配置的结果通知MCE，MCE保存业务标志和单频网区域的对应关系。当业务开始传输时，MCE只需要根据业务标志便可以找到O&M为该业务配置的单频网区域。 

在本发明的另一个实施例中，确定初始单频网区域的方法包括：MCE发送反馈请求消息给其控制的所有eNB，要求eNB反馈其小区内的UE数目。eNB将统计本小区内接收该业务的UE数目并发送给MCE。MCE选择包含小区数最多的一个区域，而且该区域内小区平均用户数大于第一阀值(阈值的物理意义是采用SFN方式传输的小区中平均用户数的最小值)，将该区域作为单频网的初始区域。 

如图2所示，在业务传输过程中，MCE周期性地更新单频网区域。更新周期可以是预先配置的系统参数，例如1分钟、10分钟等。 

MCE确定反馈比例p的初值，其中，p的初值可以取大于0小于1的任何数。p的初值也可以根据上次更新时使用的p值来确定，例如等于上次取值的2/3；也可以直接使用默认值，例如0.5。反馈比例决定了需要进行统计和发送结果的基站数目，反馈比例越高，需要反馈的基站越多，系统负载越大。反馈比例等于1时，所有的基站都需要统计和发送结果。 

MCE使用反馈比例p统计目前单频网区域中小区平均用户数。图3示出本实施例的MCE统计单频网区域中接收并统计某业务的小区平均用户数的流程，如图3所示，包括： 

MCE通过反馈请求消息将反馈比例p发送给该单频网区域内所有的eNB。反馈请求消息主要包括的字段为消息类型指示、单频网标志、p值，还可以包括MBMS业务标志。 

eNB收到该消息后，生成一个0～1之间的随机数，若该随机数小于p，eNB将对本小区内接收该业务的UE数目进行统计，并将统计的数目发送给MCE；若该随机数不小于p，不执行任何操作。 

其中，eNB需要统计的UE包括所有接收该MBMS业务的UE，无论其处于空闲状态还是活动状态。统计方法可以采用目前已有的方法，例如3GPP TS25.346中定义的记数方法。若eNB发起一次统计，需要记录本次统计的时间。若eNB收到MCE的反馈请求消息的时间与最近一次统计UE数目的时间差不大于第二阀值(其物理含义是时间间隔，即eNB接收到反馈请求消息的时间与上一次统计接收某业务的UE数目的时间间隔不大于该值，则不需要重新统计接收某业务的UE数目。第二阀值可以是秒级、分级，不大于MCE的更新周期即可。第二阀值越小，统计结果约精确，但系统开销越大，因此可以根据系统不同的性能需求来确定。)，eNB将不发起统计，而是将最近一次统计的UE数目反馈给MCE。第二阀值可以取MCE更新单频网区域的周期。 

将统计的UE数目发送给MCE的消息主要包括的字段为消息类型指示、eNB的标志、MBMS业务标志、UE数目。 

MCE将接收到的所有反馈中的接收某业务的UE总数除以反馈的eNB个数，得到该单频网区域内的小区平均用户数。 

返回图2，MCE使用反馈比例p统计目前单频网区域中小区平均用户数之后，若小区平均用户数大于第一阀值，则保持单频网区域不变，本次更新结束；若该平均用户数小于第一阀值，且p等于1，执行下述步骤100，否则执行下述步骤200。 

其中，第一阀值的选择方法是：对MBMS业务是采用SFN方式传输还是用单小区PTM的方式传输，主要判断准则就是频谱效率。3GPP中已经仿真给出不同传输方式的频谱效率比较。仿真结果表明，若单小区PTM方式支持自适应速率调整，则只有小区中接收某业务的平均用户数小于2-3个时，PTM方式的频谱效率才高于SFN方式，其他情况下均为SFN方式频谱效率高。若PTM方式不支持自适应速率调整，则它将使用最低效的调制编码方式，频谱效率也将始终低于SFN方式。因此，可以基于仿真结果，确定出第一阀值，即小区中平均用户数的临界值，例如2或3。 

此外，上述描述中，若小区平均用户数大于第一阀值将保持单频网区域不变，该策略也可以进行修改。可选的策略包括：MCE向所有或部分与该单频网相邻的eNB发送反馈请求消息，eNB接收到该消息后将对本小区内接收该业务的 UE数目进行统计，并将统计的数目发送给MCE。MCE计算单频网相邻区域中的小区平均用户数，若平均用户数大于第一阀值，则将这些相邻小区合并到单频网中，扩大单频网的区域，否则保持单频网区域不变。 

步骤100：检查该单频网区域内所有eNB中接收该业务的的UE数目，找到低于小区中平均用户数的eNB，根据eNB的位置来决定单频网区域的调整方式，例如拆分、收缩、取消等。若需要调整，则执行下述步骤300；不需要调整则保持单频网区域不变，本次更新结束。 

下面分别对收缩、拆分和取消的情况进行说明。图4和图5分别是需要进行收缩和拆分情况的示意图。图中的六边形表示小区，小正方形表示接收该MBMS业务的UE，除白色的小区外，其他小区均属于原单频网区域。在图4中，经过MCE对小区平均用户数的更新发现，画网格的小区中已没有UE在接收该业务，而且这些小区处于单频网区域的边缘，因此可以直接将单频网区域收缩，即通知网格小区退出单频网区域。在图5中，接收该业务的UE集中分布在了原单频网区域的两侧，中间的一些小区已经没有UE在接收该业务，即画网格的小区。此时可以通知网格小区推出单频网区域，原单频网区域拆分成了两个，其中一个需要使用新的单频网标志。此外，若原单频网区域大部分小区中接收该业务的UE数都小于第一阀值，则可以取消该单频网。 

步骤200：将反馈比例p乘以M，M的值可以等于第一阀值除以当前小区中平均用户数。之后，若p大于1，将p设为1，返回重新开始统计单频网区域中接收某业务的小区平均用户数来进行调整。 

步骤300：通知需要调整的eNB，例如通知其加入该单频网区域，或退出该单频网区域，或单频网标志改变。 

通知消息主要包括的字段为消息类型指示、单频网标志、调整动作。其中，调整动作包括退出、加入和单频网标志改变。若调整动作为加入，通知消息中还将包括MBMS业务标志以及为该业务分配的无线资源；若调整动作为单频网标志改变，通知消息中需要包含新的单频网标志。 

图6示出根据本发明第二实施例的MCE统计单频网区域中接收并统计某业务的小区平均用户数的流程。第二实施例与第一实施例的区别在于如何选择需要反馈UE数量的eNB方面。第一实施例是eNB在接收到反馈请消息后，根据p 值来决定是否反馈；而第二实施例是在MCE上确定需要反馈的eNB，直接通知这些eNB进行反馈。 

如图6所示，MCE使用反馈比例p统计目前单频网区域中小区平均用户数，统计步骤包括： 

MCE计算N值，N值等于SFN区域内的小区数乘以p值。MCE随机选取当前SFN区域内的N个eNB，并将反馈请求消息发送给选取出的这N个eNB。 

其中，p的初值选取方法同第一实施例，反馈请求消息主要包括的字段为消息类型指示、单频网标志，还可以包括MBMS业务标志。 

eNB收到该消息后，将对本小区内接收该业务的UE数目进行统计，并将统计的数目发送给MCE，其中统计方法和反馈方式与第一实施例相同。 

MCE将接收到的所有反馈中的UE总数除以反馈的eNB个数，得到该单频网区域内的小区平均用户数。 

若MCE统计出的小区平均用户数小于第一阀值，则需要将p值增大，重新进行统计。在本实施例中，可以进一步修改，以方便重新统计：MCE把选取出的需要反馈的eNB都进行标志。若需要重新统计，通过标志可以判断出已经反馈的eNB，MCE只需要从未进行反馈的eNB中随机选取出N1个eNB并通知其反馈即可。其中，N1的计算方法如下：SFN区域内的小区数乘以p值，减去上次统计的eNB个数N。当MCE的一次单频网区域更新完成后，将把所有的eNB标志清空，即表明所有的eNB均未反馈过。 

需要说明的是，以上方法不仅适用于单频网区域的周期性更新，可以应用于任何场景下的单频网选择，例如初始单频网区域的选择。 

最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。 

Claims (10)

1.一种单频网的区域选择方法，包括：

步骤10)、eNB根据MCE确定的反馈比例对接收某业务的UE数目进行统计并反馈给MCE；

步骤20)、MCE将接收到的所有反馈中的接收该业务的UE总数除以反馈对应的eNB数，得到小区平均用户数；

步骤30)、MCE确定小区平均用户数小于根据不同传输方式的频谱效率限定的阀值；

步骤40)、MCE查找单频网区域内接收该业务的UE数目小于小区平均用户数的eNB数，确定反馈比例等于1后，根据eNB的位置来确定单频网区域的调整方式，发送消息给需要调整的eNB。

2.权利要求1的方法，其中，步骤10)还包括：MCE根据其所控制的所有eNB统计本小区内接收该业务的UE数目，选择包含小区数最多且小区平均用户数大于根据不同传输方式的频谱效率限定的阀值的区域作为单频网的初始区域。

3.权利要求1的方法，其中，步骤10)还包括：MCE将反馈比例发送给单频网区域中的所有eNB，eNB确定产生的随机数小于反馈比例后，对本小区内接收该业务的UE数目进行统计并反馈给MCE，所述反馈给MCE的统计结果消息包括消息类型指示、eNB标志、MBMS业务标志、UE数目。

4.权利要求1的方法，其中，步骤10)还包括：MCE随机选择出占单频网区域中eNB总数的比例为反馈比例的eNB，发送反馈请求消息，所述eNB收到该消息后对本小区内接收该业务的UE数目进行统计并反馈给MCE，所述反馈请求消息主要包括消息类型指示、单频网标志、MBMS业务标志。

5.权利要求1的方法，其中，步骤10)中，MCE根据反馈基站数目和负载能力确定反馈比例，反馈比例的初值取大于0小于1的任何数或者根据上次使用的反馈比例来确定。

6.权利要求1的方法，其中，步骤10)中，eNB记录自己最近一次统计UE数目的时间，若eNB收到MCE要求其反馈UE数目的请求的时间与最近一次统计UE数目的时间差小于一定阀值，eNB将最近一次统计的UE数目反馈给MCE。

7.权利要求1的方法，其中，步骤20)还包括：若平均用户数大于一定的阀值，扩大单频网区域，收集所有或部分与该单频网相邻的eNB中接收该业务的UE数目，计算小区中的平均用户数，确定将这些小区合并到单频网中。

8.权利要求1的方法，其中，步骤30)还包括：如果反馈比例小于1，增大反馈比例，若反馈比例大于1，将反馈比例设为1；返回步骤10)重新统计UE；所述阀值为所述传输方式下小区中平均用户数的临界值，该阀值等于2或3。

9.权利要求1的方法，其中，步骤40)中，所述发送的消息包括消息类型指示、单频网标志、调整动作；其中，调整动作包括退出、加入和单频网标志改变。

10.权利要求4的方法，其中，步骤10)还包括：MCE把本次已经反馈过的eNB进行标志，从未进行反馈的eNB中随机选取出N1个eNB进行反馈，其中，SFN区域内的小区数乘以反馈比例再减去上次统计的eNB个数N得到N1。

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