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LTE系统中宏小区与femtocell的切换方法

作者:苏寒松 钱鑫 朱世兵 刘高华时间:2014-05-27来源:电子产品世界收藏
编者按:3GPP LTE系统中部署大量femtocell后,在宏小区与femtocell之间将会存在不必要的频繁切换,针对这些不必要的切换,提出一种自适应切换方法。根据用户的位置及切换请求将用户分为四类,对前两种类型用户进行自适应功率控制,第三种类型用户以CAC算法为基础,自适应选择HOM,进行不同HOM的CAC切换,第四种类型用户进行简单的标准切换即可。通过与CAC算法和标准切换算法进行仿真对比,仿真结果表明,该算法明显降低了掉话率,减少了不必要的切换,提高了用户的平均吞吐量。

  引言

本文引用地址:http://www.amcfsurvey.com/article/247461.htm

  在3GPP (Long Term Evolution, 长期演进)系统中,不断增加的高速数据业务需求以及不断上涨的用户数量,给宏基站带来与日俱增的负担和挑战。又因为系统工作在高频段,传播损耗和墙壁穿透损耗都较大,导致室内信号覆盖相对较差。根据日本NTT DoCoMo的调查表明,在宏小区中,超过2/3的数据业务和语音业务发生在室内场所[1],因此室内覆盖问题成为当前无线移动通信亟待解决的关键问题。为了缓解宏基站的负载及解决室内覆盖问题,(家庭基站)技术应运而生,给运营商们提供了一个新的平台。

  系统中大量部署,由于femtcoell的安装和用户位置的随意性,导致宏小区与之间的频繁切换问题尤为突出,成为亟待解决的技术挑战。

  针对切换问题,许多相应的切换方案被提出。文献[2]提出一种经典的 (Call Admission Control, 呼叫允许控制)算法,考虑了接收信号强度和SINR (signal to interference plus noise ratio,信干噪比) ,有效降低了不必要切换的次数和概率。文献[3]提出了一种考虑用户速度和SQ(Speed and Qos,服务质量)算法。将用户速度分为高速(>30km/h)、中速(15~30km/h)和低速(<15km/h)3个级别,并分情况执行切换。本文根据用户的位置和切换请求将用户进行分类,对不同类型用户进行不同处理,从而降低掉话率和减少不必要切换,提高吞吐量。

  1 切换过程

  3GPP TS36.300[4]协议中已经详细定义了宏基站之间切换的过程及信令流程,但femtocell与宏小区之间的信令流程还没正式定义,图1为目前研究比较认可的宏小区向femtocell切换信令流程[5]。其中各步骤简要介绍如下:1) 服务宏基站配置并触发用户进行测量,通过发送测量控制消息通知用户需要测量的参数;2) 用户将测量报告发送给服务宏基站;3) 服务宏基站根据测量报告做出切换判决;4) 服务宏基站向MME (mobility management entity, 移动管理实体)发送切换请求, MME再通过FGW (femtocell gate way, femtocell网关)将切换请求发给femtocell;5) 目标femtocell根据服务质量信息、CSG (closed subscriber group, 封闭用户组)鉴权信息等进行接入控制处理;6) 如果接纳该用户的请求,则发送切换响应给FGW,再经过MME发送到服务宏基站;7) 服务宏基站向用户发送RRC(Radio Resource Control,无线资源控制)切换信令;8) 用户执行切换,与原来的服务基站断开连接,与目标femtocell建立同步并接入,服务宏基站向目标femtocell发送与该用户相关的缓冲和传输包;9) 切换确认消息成功执行后,目标femtocell会向MME发送路径转换请求, MME再向S-GW (server gate way, 服务网关)发送用户面更新请求,S-GW转换下行路径信息,向MME发送用户面更新请求响应消息,再由MME向目标femtocell发送路径转换请求确认消息;10) 目标femtocell收到路径转换确认消息后,通过FGW、MME向服务宏基站发送释放资源响应;11) 服务宏基站释放相关无线控制资源后,目标femtocell就可以传输下行包数据,为用户提供服务。

  2 切换算法

  2.1 标准切换算法

  LTE标准硬切换算法只考虑 (Handover Margin,切换阈值)、TTT (Time to Trigger,触发时间)以及RSS (Received Signal Strength,接收信号强)三个因素,其中RSS用 RSRP (Reference Signal Receiving Power,参考信号接收功率)表示。如图2所示,当接收到的目标小区RSS大于源小区RSS与之和,即 ,并且持续时间TTT,则触发越区切换[6]。

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