CN104581849A - 一种小区切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小区切换方法，属于无线通信技术领域。包括以下步骤：1)UE持续检测当前服务小区与相邻小区参考信号接收功率RSRP，并对RSRP进行数据平滑后判断是否满足切换触发条件，若满足，则触发时间TTT定时器开始计时，并执行步骤2)，否则继续检测RSRP；2)UE向当前服务小区发送预切换请求消息，当前服务小区根据接收的消息，确定UE预切换候选小区集；3)当前服务小区通知预切换候选小区执行预切换准备；4)若TTT失效时，UE检测到切换触发条件仍满足，则向当前服务小区发送切换指示；5)当前服务小区根据测量报告确定切换目标小区；6)当前服务小区通知切换目标小区执行切换。本方法可有效减少乒乓效应及切换时延，提高切换用户QoS体验。

Description

一种小区切换方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种小区切换方法。

背景技术

随着无线通信技术快速发展，各种智能终端呈现爆炸式的增长趋势，丰富多样的数据业务也不断涌现，用户高速率业务需要对传统蜂窝网络提出了严峻的挑战。异构蜂窝网络技术通过在传统宏蜂窝覆盖范围内，引入低功率节点，如中继站点、微微蜂窝站点和家庭基站等，有针对性地加强特定区域的覆盖，形成多层网络覆盖，可有效实现用户QoS保障，提升系统资源利用率。异构蜂窝网络中低功率节点部署不规则、覆盖范围存在较大差异等网络特性以及用户移动速度、业务需求特性各异等特性均对异构蜂窝网络的切换控制技术提出困难及挑战。

目前已有研究考虑异构蜂窝网络用户切换性能提升方案。如提案[3GPP TdocR2-132375.PerformanceAnalysis onEarlyHOPreparation andEarlyHO CMD.ZTE Corporation.2013]中提出一种预切换准备机制。当前服务小区在切换执行前向预切换候选小区发出预切换准备消息，通知预切换候选小区进行资源预留，从而有效减少切换失败概率，但该方案中未考虑如何选取预切换候选小区，可能造成非潜在切换候选小区执行预切换准备，导致小区信道资源浪费及较大信令开销。此外，现有研究中对于目标小区选择主要考虑用户接收信号强度，未考虑用户切换至目标小区后业务特性，可能导致用户QoS体验无法得到保障。因此，如何综合考虑用户切换成功率、切换候选小区及目标小区特性、用户QoS体验等多因素，设计高效切换方法成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种小区切换方法，该方法如下：

一种小区切换方法，包括以下步骤：

步骤一：用户设备(UE)持续检测当前服务小区与相邻小区参考信号接收功率RSRP，并对RSRP进行数据平滑后判断是否满足切换触发条件，若是，则启动触发时间(TTT)定时器，并执行步骤二，否则，继续检测RSRP；

步骤二：UE向当前服务小区发送预切换请求，其中包括自身状态及相邻小区状态；当前服务小区根据接收的消息，确定UE预切换候选小区集；

步骤三：当前服务小区通知预切换候选小区执行预切换准备；

步骤四：若TTT失效时，UE检测到切换触发条件仍满足，则向当前服务小区发送切换指示，其中包含当前小区及相邻小区测量报告；

步骤五：当前服务小区根据测量报告确定切换目标小区；

步骤六：当前服务小区通知切换目标小区执行切换。

进一步，在步骤一中，UE持续检测当前服务小区及相邻小区参考信号接收功率RSRP，将RSRP经由指数平均滤波器得到平滑后的参考信号接收功率RSRP^s(t)，所用滤波器模型如下式：

RSRP^s(t)＝kRSRP^r(t-1)+(1-k)RSRP^r(t)

其中，RSRP^s(t)表示t时刻滤波器输出值，RSRP^r(t)表示t时刻接收的参考信号接收功率，即滤波器输入值，k表示滤波器平滑参数。

进一步，切换触发条件为相邻小区与当前服务小区平滑后的RSRP差值高于触发门限值；若以表示当前服务小区平滑后的RSRP，以表示第i个相邻小区平滑后的RSRP，切换触发条件表示为：存在i，满足其中，RSRP_th为触发门限值。

进一步，在步骤二中，UE向当前服务小区发送的预切换请求消息包含自身状态及相邻小区状态，其中，UE自身状态包括UE当前移动速度及方向。

进一步，在步骤二中，当前服务小区根据UE自身状态及相邻小区状态，确定UE预切换候选小区集，具体包括：

1)当前服务小区根据UE移动速度判断是否执行切换，若UE速度V≤V_th，V_th为移动速度门限值，则可执行步骤2)；否则，当前服务小区终止为UE选择预切换候选小区；

2)当前服务小区根据UE上报的相邻小区与当前服务小区的RSRP差值对相邻小区进行第一次筛选，具体如下：将相邻小区与当前服务小区RSRP的差值与预先设定的ΔRSRP_th进行比较，若大于ΔRSRP_th，则该相邻小区可作为预切换候选小区；否则，该相邻小区不作为预切换候选小区；

3)当前服务小区根据UE移动方向与相邻小区之间的夹角对预切换候选小区进行第二次筛选，具体如下：以表示第i个切换候选小区基站和UE间连线与UE移动方向间夹角，若则确认该小区为用户预切换候选小区；若则该小区不作为预切换候选小区。经二次筛选后，可得UE预切换候选小区集。

进一步，在步骤三中，当前服务小区通知预切换候选小区执行预切换准备，具体包括：

1)当前服务小区向预切换候选小区发送预切换准备消息；

2)预切换候选小区接收到预切换准备消息，执行资源预留，并向当前服务小区发送预切换准备应答消息；

3)当前服务小区接收预切换准备应答消息，并向UE发送预切换请求应答消息。

进一步，在步骤五中，当前服务小区根据测量报告，确定切换目标小区，具体包括：

1)当前服务小区获取在UE处接收到的预切换候选小区平滑后的及预切换候选小区可用带宽B_i，1≤i≤N，其中，N为预切换候选小区数目；

2)当前服务小区根据UE预切换候选小区信息估计UE切换至预切换候选小区后的传输速率，以R_i标识UE切换至第i小区后的传输速率，可得

$R_i=B_i\log (1+\frac{{\mathrm{RSRP}}_i^s}{{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{N_i}{\mathrm{RSRP}}_{\mathrm{ij}}^s+{\mathrm{\σ}}^2})$

其中，为与第i个小区同频的第j个小区到达UE处的RSRP，N_i为与第i个小区同频的小区数目，σ²为噪声功率；当前服务小区选择对应传输速率最大的预切换候选小区作为切换目标小区，即：i^*＝argmaxR_i。

本发明的有益效果在于：

1)本发明可对UE接收的各小区参考信号接收功率RSRP进行更精确估计，减少数据突变对切换判决带来的影响，有效避免乒乓效应。

2)本发明中的预切换候选小区选择方法能够有效减少预切换准备小区数目，从而减少小区预留资源浪费，降低信令开销。

3)本发明中的目标小区选择方法，基于UE切换至目标小区后的传输速率选择目标小区，从而可有效保障切换UE的QoS体验。

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为异构蜂窝网络场景示意图；

图2为本发明所述方法的流程示意图。

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。

图1为异构蜂窝网络场景示意图，图中在一个宏蜂窝覆盖区域内存在7个低功率蜂窝小区，各低功率蜂窝小区不与宏蜂窝共享频段，其中，小区A、C和F共享频段f₁，小区B、E、G共享频段f₂，小区D独享频段f₃。UE在移动过程中，对宏蜂窝及低功率蜂窝小区的参考信号接收功率(RSRP)进行检测，若UE检测到满足切换触发条件，并间隔触发时间(TTT)之后，该条件仍满足，则执行切换。

图2为本发明提出的小区切换方法流程图。如图所示，本发明所述小区切换方法具体如下：

S1：当前服务小区为UE发送测量控制消息，UE通过测量控制消息进行测量参数配置，对当前服务小区和相邻小区进行周期性检测。

S2：UE检测切换触发条件是否满足。切换触发条件定义为：其中，表示当前服务小区平滑后的RSRP值，表示第i个相邻小区平滑后的RSRP值。UE采用指数平均滤波器得到平滑后的参考信号接收功率RSRP^s(t)，所用滤波器模型为：RSRP^s(t)＝kRSRP^r(t-1)+(1-k)RSRP^r(t)。若满足切换触发条件，UE向当前服务小区发送预切换请求消息，TTT计时器开始计时；否则，UE继续检测当前服务小区及相邻小区RSRP值。

S3：UE向当前服务小区发送预切换请求消息，其中包括UE自身移动速度及移动方向。当前服务小区根据UE移动状态进行预切换候选小区选择，具体选择过程为：(1)当前服务小区根据UE移动速度判断是否执行切换；若V≤V_th，则执行步骤(2)；否则，当前服务小区终止为UE选择预切换候选小区集；(2)当前服务小区根据UE上报的相邻小区与当前服务小区的RSRP差值对相邻小区进行初次筛选，筛选准则为：将相邻小区与当前服务小区RSRP差值与预先设定的门限值ΔRSRP_th进行比较，若大于ΔRSRP_th，则该相邻小区可作为预切换候选小区；否则，该相邻小区不作为预切换候选小区；(3)当前服务小区根据UE移动方向与相邻小区之间的夹角对预切换候选小区进行二次筛选，筛选准备为：以表示第i个切换候选小区基站和UE间连线与UE移动方向间夹角，若说明UE正在向邻近此小区方向移动，则确认该小区为UE预切换候选小区；若则说明UE正在远离此小区，该小区不作为预切换候选小区。经二次筛选可到UE预切换候选小区集。

S4：当前服务小区为UE进行预切换候选小区选择后向预切换候选小区发送预切换准备消息；预切换候选小区接收到预切换准备消息，执行资源预留，并向当前服务小区发送预切换准备应答消息，通知当前服务小区已切换准备就绪；当前服务小区接收到预切换准备应答后向UE发送预切换请求应答消息，通知UE预切换准备已完成。

S5：UE继续检测当前服务小区和相邻小区的RSRP值，若TTT计时器结束，切换触发条件仍满足，即则UE向当前服务小区发送切换指示消息。

S6：当前服务小区接收到切换指示后，以UE切换至目标小区后的传输速率为考虑因素进行目标小区选择，具体为：当前服务小区获取在UE处的预切换候选小区的值及预切换候选小区可用带宽B_i，1≤i≤N，其中，N为UE邻居小区数目；当前服务小区根据预切换候选小区信息估计UE切换至预切换候选小区后的传输速率，以R_i标识UE切换至第i个小区后传输速率，可得

$R_i=B_i\log (1+\frac{{\mathrm{RSRP}}_i^s}{{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{N_i}{\mathrm{RSRP}}_{\mathrm{ij}}^s+{\mathrm{\σ}}^2})$

其中，为与第i个小区同频的第j个小区基站到达UE处的RSRP，N_i为第i个小区同频小区数目，σ²为噪声功率；当前小区基站选择对应传输速率最大的候选切换小区作为切换目标小区，即：i^*＝argmaxR_i。

S7：当前服务小区向UE发送切换指示应答消息，并开始执行切换过程。切换过程结束后，当前服务小区向其他预切换候选小区发送资源释放消息，通知其他预切换候选小区释放切换预留资源。

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 (7)

1.一种小区切换方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：用户设备(UE)持续检测当前服务小区与相邻小区参考信号接收功率RSRP，并对RSRP进行数据平滑后判断是否满足切换触发条件，若是，则启动触发时间(TTT)定时器，并执行步骤二，否则，继续检测RSRP；

步骤二：UE向当前服务小区发送预切换请求，其中包括自身状态及相邻小区状态；当前服务小区根据接收的消息，确定UE预切换候选小区集；

步骤三：当前服务小区通知预切换候选小区执行预切换准备；

步骤四：若TTT失效时，UE检测到切换触发条件仍满足，则向当前服务小区发送切换指示，其中包含当前小区及相邻小区测量报告；

步骤五：当前服务小区根据测量报告确定切换目标小区；

步骤六：当前服务小区通知切换目标小区执行切换。

2.根据权利要求1所述的一种小区切换方法，其特征在于：在步骤一中，UE持续检测当前服务小区及相邻小区参考信号接收功率RSRP，将RSRP经由指数平均滤波器得到平滑后的参考信号接收功率RSRP^s(t)，所用滤波器模型如下式：

RSRP^s(t)＝kRSRP^r(t-1)+(1-k)RSRP^r(t)

其中，RSRP^s(t)表示t时刻滤波器输出值，RSRP^r(t)表示t时刻接收的参考信号接收功率，即滤波器输入值，k表示滤波器平滑参数。

3.根据权利要求2所述的一种小区切换方法，其特征在于：切换触发条件为相邻小区与当前服务小区平滑后的RSRP差值高于触发门限值；若以表示当前服务小区平滑后的RSRP，以表示第i个相邻小区平滑后的RSRP，切换触发条件表示为：存在i，满足其中，RSRP_th为触发门限值。

4.根据权利要求1所述的一种小区切换方法，其特征在于：在步骤二中，UE向当前服务小区发送的预切换请求消息包含自身状态及相邻小区状态，其中，UE自身状态包括UE当前移动速度及方向。

5.根据权利要求1所述的一种小区切换方法，其特征在于：在步骤二中，当前服务小区根据UE自身状态及相邻小区状态，确定UE预切换候选小区集，具体包括：

1)当前服务小区根据UE移动速度判断是否执行切换，若UE速度V≤V_th，V_th为移动速度门限值，则可执行步骤2)；否则，当前服务小区终止为UE选择预切换候选小区；

2)当前服务小区根据UE上报的相邻小区与当前服务小区的RSRP差值对相邻小区进行第一次筛选，具体如下：将相邻小区与当前服务小区RSRP的差值与预先设定的ΔRSRP_th进行比较，若大于ΔRSRP_th，则该相邻小区可作为预切换候选小区；否则，该相邻小区不作为预切换候选小区；

3)当前服务小区根据UE移动方向与相邻小区之间的夹角对预切换候选小区进行第二次筛选，具体如下：以表示第i个切换候选小区基站和UE间连线与UE移动方向间夹角，若则确认该小区为用户预切换候选小区；若则该小区不作为预切换候选小区。经二次筛选后，可得UE预切换候选小区集。

6.根据权利要求1所述的一种小区切换方法，其特征在于：在步骤三中，当前服务小区通知预切换候选小区执行预切换准备，具体包括：

1)当前服务小区向预切换候选小区发送预切换准备消息；

2)预切换候选小区接收到预切换准备消息，执行资源预留，并向当前服务小区发送预切换准备应答消息；

3)当前服务小区接收预切换准备应答消息，并向UE发送预切换请求应答消息。

7.根据权利要求1所述的一种小区切换方法，其特征在于：在步骤五中，当前服务小区根据测量报告，确定切换目标小区，具体包括：

1)当前服务小区获取在UE处接收到的预切换候选小区平滑后的及预切换候选小区可用带宽B_i，l≤i≤N，其中，N为预切换候选小区数目；

2)当前服务小区根据UE预切换候选小区信息估计UE切换至预切换候选小区后的传输速率，以R_i标识UE切换至第i小区后的传输速率，可得

$R_i=B_i\log (1+\frac{{\mathrm{RSRP}}_i^s}{{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{N_i}{\mathrm{RSRP}}_{\mathrm{ij}}^s+{\mathrm{\σ}}^2})$

其中，为与第i个小区同频的第j个小区到达UE处的RSRP，N_i为与第i个小区同频的小区数目，σ²为噪声功率；当前服务小区选择对应传输速率最大的预切换候选小区作为切换目标小区，即：i^*＝argmaxR_i。