CN102932865B - 无线通信网络中用户设备的移动状态评估方法和设备 - Google Patents
无线通信网络中用户设备的移动状态评估方法和设备 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出一种在无线通信网络中用于辅助小区覆盖范围内的用户设备进行切换的方法。该方法包括：基站获得移动状态评估参数，以及，基站向用户设备发送包括所述移动状态评估参数的消息，以便由所述用户设备根据所述移动状态评估参数确定移动状态并适配实际移动速度。与UE自主评估方法相比，本发明提出的增强的UE移动状态评估机制具有高可靠性和移动鲁棒性。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信网络，具体涉及在无线通信网络中的切换或小区重选。
背景技术
为了满足数据服务的快速需求，运营商除了部署宏蜂窝外，还包括微微节点、毫微微节点、中继节点以及RRH(无线射频拉远)等所谓的“低传输功率节点”被引入以扩充网络覆盖和***性能。在这样的异构网络(HetNet)中，由于这些“低传输功率节点”的小覆盖范围，切换或者小区重选的机会变得非常多，对于高速用户设备(UE)来说尤其如此。由于不正确的配置会导致降低用户体验并浪费无线资源，进而引起切换失败、乒乓效应等，因而，在HetNet方案中配置最优移动参数更具有挑战性。
在小区重选(对处于RRC空闲状态的UE)或者切换(对处于RRC连接状态的UE)，UE将首先评估自己的移动状态，可表示为在某预定的持续时间内跨越的小区的数目。下面将描述普通的方法。每次小区变化时，UE可以将小区重选或者切换的次数增加一次。
如果在预定持续时间内计数值超过的高阈值，UE确定它处于高移动状态。如果在预定持续时间内计数值超过中间阈值但是未超过高阈值，UE确定它处于中速移动状态。否则，UE确定它处于一般移动状态。
基于移动状态评估，UE可以调节它的移动参数，例如，对于空闲UE通过增加偏置(offset)到滞后值(hysteresis value)或者对于连接的UE用一因子调节TimeToTrigger(触发时间)的比例以适配实际移动速度。
这里的offset是为了适配不同的移动性而调整的参数。例如，在常规的移动速度下，如果相邻小区的接受信号强度为-90dBm可以作为UE选择或切换的合适小区，但是UE在高移动性下的时间选择性衰落会恶化UE的接受性能，为此需要设置某种补偿机制，如offset设置为6dB；换言之，就是UE知道自己处于高速移动时，相邻小区的信号强度达到-84dBm(-90dBm+6dB)以上时才会选择或切换到此候选小区。Hysteresis value是为克服乒乓效应或者卸载吞吐量等目的所设置的参数，例如当前小区的信号强度为-90dBm，相邻小区为-85dBm，如设置Hysteresis value为10dB，则只有当相邻小区达到-80dBm才会启动切换；TimeToTrigger是指当所指定的时间内满足特定的条件(例如切换条件)，UE才会触发并将这个测量报告传递给eNB；如果高速UE在覆盖半径小的小区中运动时，有必要减小TimeToTrigger所指示的触发时间，否则切换未执行完毕，UE就会脱离本服务小区而造成切换的失败。
普通方法对于小区之间的大小差异相对较小的同构网络来说，工作起来比较有效。然而，在具有稠密部署的“低传输功率节点”的HetNet中，小区大小的变化会非常显著。当UE刚刚对小区改变的次数进行计数以确定移动状态并基于评估调整其移动参数，移动性能将变得不稳定甚至会有许多无线链路故障发生。图1给出了HetNet中当UE经过许多小型小区时UE移动性的例子。UE可能会不正确地评估它处于高速移动状态。并且它会按比例下调移动参数以适应高速移动性状态，例如更短的TimeToTrigger以使得切换过程更快。然而该不正确的评估会由于太早切换而导致切换失败，并且UE不得不与源小区执行无线链路恢复。在该过程中，甚至会不可预料地发生乒乓切换。
在现有技术方案中，还不能在HetNet中解决不稳定的UE移动状态评估问题。一种直接的解决方案是基于UE侧的蜂窝网络定位方法。基于变化的位置，UE可以评估其移动状态并相应地校正其移动状态。然而，定位方法会涉及经由无线接口以及核心网络的许多信令传输。并且如果定位方法与UE相关，会造成UE电池消耗。最后，评估UE速度的定位方法可能并不适用于空闲UE。
由于HetNet中显著变化的小区大小，通过纯粹地对切换或小区选择的次数进行计来评估移动状态是不可靠的。下文中，将提出具有高可靠性的改进机制以实现移动鲁棒性能。
发明内容
本发明的基本思想在于，在服务小区的辅助下，UE考虑变化中的小区大小用于移动状态评估。特别是，服务小区可以向UE通知关于小区大小和/或小区类型有关的信息。基于此，UE可以校正它的移动状态评估并且调整它的移动参数以适配实际移动状态。
服务小区可以通过若干种方法向UE通知关于小区大小和/或小区类型有关的信息用于移动状态评估。
基于以上认识，本发明提出了一种在无线通信网络中用于辅助小区覆盖范围内的用户设备进行切换的方法，该方法包括：基站获得移动状态评估参数，以及，基站向用户设备发送包括所述移动状态评估参数的消息，以便由所述用户设备根据所述移动状态评估参数确定移动状态并适配实际移动速度。
根据本发明的优选实施例，移动状态评估参数是下列中的一个：移动状态评估因子a，a＝(0，1]，小区半径，小区发射功率，以及小区的物理ID，即PCI值。
根据本发明的实施例，如果移动状态评估参数是移动状态评估因子a，则用下式增加切换或小区重选的次数Fn＝Fn-1+a·1，其中，Fn是在当前服务小区内的切换或小区重选的校正的数量，Fn-1是上一个服务小区内的切换或小区选择的数量。
根据本发明的实施例，对应于小区半径或小区类型对PCI值进行范围划分。
根据本发明的实施例，如果移动状态评估参数是小区半径、小区发射功率或者PCI值，则将该移动状态评估参数映射到一比例值，并按照比例值增加切换或小区重选的次数。
根据本发明的实施例，基站获得移动状态评估参数包括从与相邻基站的交互中获得移动状态评估参数或者从操作维护控制节点OMC获得移动状态评估参数。
本发明还提出一种用于在无线通信网络中辅助小区覆盖范围内的用户设备进行切换的基站，所述基站包括：用于获得移动状态评估参数的装置，以及，向用户设备发送包括所述移动状态评估参数的消息的装置，其中，所述移动状态评估参数将由所述用户设备使用以确定移动状态并适配实际移动速度。
根据本发明的实施例，用于获得移动状态评估参数的装置进一步被配置为从与相邻基站的交互中获得移动状态评估参数或者从操作维护控制节点OMC获得移动状态评估参数。
根据本发明的实施例，所述无线通信网络是GSM、WCDMA、LTE、CDMA、CDMA2000、WiMAX网络之一。
本发明还提出一种在无线通信网络中借助于小区覆盖范围内的基站进行切换的用户设备，该用户设备包括：用于根据基站提供的移动状态评估参数调整切换或小区重选次数的装置，以及，用于确定移动状态并适配实际移动速度的装置。
与UE自主评估方法相比，本发明提出的解决方案具有以下优点：
高可靠性：服务小区通知小区类型/小区大小相关信息用于可靠移动状态评估。
移动鲁棒性：切换故障或者切换乒乓现象显著避免。
附图说明
下面将参照附图说明本发明的示例性实施例。在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的技术特征。
图1示出HetNet中当UE经过许多小型小区时的例子
图2是根据本发明的实施例中UE根据移动状态评估因子来改善UE移动状态评估的流程图；
图3是根据本发明的实施例中，PCI范围划分实例；以及
图4是根据本发明的实施例中，基站和用户设备的功能框图。
具体实施方式
以下分别给出了应用本发明的基本思想改善UE移动状态评估的实施例。值得注意的是，虽然本文以LTE网络中的基站eNB和用户设备UE为例来说明本发明的方法和装置，然而这并不是限制性的。对于本领域技术人员而言，在本发明公开的基础上，将本发明的基本思想和精神运用于GSM/WCDMA，CDMA/CDMA2000和WiMAX等网络，同样可以实现增强的移动状态评估而改善相应网络内的小区切换。因此，本发明在GSM/WCDMA/LTE，CDMA/CDMA2000和WiMAX等网络中具有普遍的适用性。
1.移动状态评估因子
在该方法中，服务小区发送移动状态评估因子a以辅助UE移动状态评估。该因子可以隐含地标识服务小区大小或小区类型。a的取值范围为(0，1]，典型地由当前服务小区从诸如操作维护控制OMC节点的网络实体获得或者在与其他小区的交互中获得。
当UE接收移动因子时，它将相应地校正移动状态评估。例如，当按照以下等式进行移动状态评估时，UE将通过评估因子增加切换或小区重选的次数。
Fn＝Fn-1+a·1 (1)
其中Fn是在当前服务小区内的切换或小区重选的校正的数量，Fn-1是上一个服务小区内的切换或小区选择的数量，a是发送的评估因子。
如果UE没有接收移动因子，它将接着进行普通的移动状态评估过程，即将切换或小区重选的次数增加1。
Fn＝Fn-1+1 (2)
基于所计的数量，UE确定自己处于哪一种移动状态(高速，中速，普通)并根据UE速度调节移动参数。
可以通过小区公共的或者UE专用的消息向UE指示评估因子。
如图2的流程图所示，在步骤201中，判断UE是否接收到小区特定移动状态评估参数。
如果UE未接收到小区特定移动状态评估参数，即步骤201的否分支，则UE将在步骤202中继续一般评估过程，即即按照以上等式(2)，将切换或小区重选的次数增加1。
如果UE接收小区特定移动状态评估参数，假设在该例子中接收的是移动状态因子a，则继续步骤207，UE将按照上述的等式(1)将切换或小区重选数量增加校正的数量，以改善移动状态评估。
基于所计的数量，在步骤211中，UE确定它处于哪种状态(高速，中速，普通)并调整移动参数以适配UE速度。其中，UE可以通过以下方式调节它的移动参数，例如，对于空闲UE通过增加偏置到滞后值或者对于连接的UE用一因子调节TimeToTrigger(触发时间)的比例以适配实际移动速度，当然，UE也可以通过调节其他任何可以适配实际移动速度的移动参数以实现本发明的目的。
2.小区大小/功率通知
在该方法中，服务小区可以向UE通知小区大小或小区功率。基于该信息，UE可以自主地校正切换或小区重选的数量。
(1)小区大小方法：
服务小区可以明确地将其小区大小标识符发送给UE以进行移动状态评估，小区大小可以是{大，中，小，非常小}中的一个。当UE接收该通知时，它将对切换或者小区重选的次数用一比例值进行调整或者增加偏置量。按比例调整的规则可以留给UE按照合适的算法进行。表格1给出了小区半径和比例值的映射表。在该表中，比例值分别取1、0.5、0.25和0.125四个等级。对于本领域技术人员而言，很容易理解，在其他情况下，可以采用更少或者更多的比例值。
| 小区半径 | 大 | 中 | 小 | 非常小 |
| 比例值 | 1 | 0.5 | 0.25 | 0.125 |
表1
(2)小区功率方法：
服务小区将其小区发射功率发送到UE以进行移动状态评估，这提供了更准确但是非直接的小区大小测量。例如，较大小区发射功率对应于较大小区大小。基于该消息UE可以按专用的算法校正其移动状态评估。与表格1相类似，一种可能的实施方式是定义具有小区发射功率变量的函数(或表格)以获得如移动状态评估因子方法中类似于a的比例值。
当UE获知小区发射功率时，它将按照合适的算法执行按比例缩放。例如，在上表中，替代小区大小，小区发射功率和(0，1]范围内的比例值间的映射关系可以用于校正UE的速度。
采用小区大小/小区功率方法的操作过程与图2中示出的移动状态评估因子方法类似，区别在于UE接收的参数是小区大小/小区功率而不是移动状态评估因子。因此，图2的流程进行到步骤205，即UE要进行小区半径或小区发射功率到一比例值的映射操作。
在下面的步骤209中，UE可以按照与等式(1)类似的方式将切换或小区重选数量增加校正的数量，以改善移动状态评估。在该例子中，比例值的取值为{0.125，0.25，0.5，1}。
基于所计的数量，在步骤211中，UE确定它处于哪种状态{高速，中速，普通}并调整移动参数以适配UE速度。其中，UE可以通过以下方式调节它的移动参数，例如，对于空闲UE通过增加偏置到滞后值或者对于连接的UE用一因子调节TimeToTrigger(触发时间)的比例以适配实际移动速度，当然，UE也可以通过调节其他任何可以适配实际移动速度的移动参数以实现本发明的目的。
3.PCI范围划分
PCI(物理小区ID)是在物理层上标记出不同的小区，目前LTE中定义了504个PCI，要求在足够大的空间隔离上使用，不至于使得UE收到来自于具有相同PCI的小区的信息。目前PCI值和小区大小没有任何关联性。
在本发明提出的PCI范围划分方法中，网络专门为小区的使用预留PCI值范围。PCI范围的划分可以取决于不同小区大小。例如，大覆盖范围小区可以使用高PCI值范围而小覆盖范围小区可以使用低PCI值范围。PCI范围划分信息被发送到UE。例如，将PCI 0-199分配给半径大于5公里的小区，PCI 200-399分配给半径为1至5公里的小区，
图3中示出一个PCI范围划分实例，其中低PCI值被分配给非常小的覆盖小区，而高PCI值被分配给大覆盖范围小区。基于该信息，UE可以识别其服务小区大小、类型并相应地校正它的切换或小区重选的数量。当UE与服务小区同步并识别PCI值时，它可以直接基于PCI范围划分信息，或者从PCI范围划分信息识别服务小区的小区大小或者小区类型，相应地校正UE移动状态。
采用PCI范围划分方法的操作过程与小区大小/小区功率方法类似，所不同的是，基站(例如，eNB)提供的移动状态评估参数是PCI值而不是小区大小/小区功率。因此，在步骤205中，需要进行将PCI值映射到比例值的操作。
图4是根据本发明的实施例中，基站(例如，eNB、NB等)和用户设备UE的功能框图。
根据本发明的基站和用户设备UE可以通过在现有技术的基础上做简单的功能修改。基站和用户设备UE的信令传递可以利用现有信令或者对现有信令添加新的消息元素，因此，在本发明公开的基础上，对于本领域技术人员而言，实现本发明的基站和用户设备UE并不存在特别的困难。
根据本发明的实施例，在基站401中，可以包括用于获得移动状态评估参数的装置11，以及向用户设备发送包括所述移动状态评估参数的消息的装置12，其中，所述移动状态评估参数将由所述用户设备使用以确定移动状态并适配实际移动速度。用于获得移动状态评估参数的装置11可以被配置为从与相邻基站的交互中获得移动状态评估参数或者从操作维护控制OMC节点获得移动状态评估参数，这些移动状态评估参数例如上文中提到的移动状态评估因子、小区半径、小区功率以及PCI值等等。向用户设备发送包括所述移动状态评估参数的消息的装置12可以通过现有的信令或者向现有信令添加新的消息元素，并在发送的消息中包括上述移动状态评估参数。
根据本发明的实施例，用户设备可以包括用于根据基站提供的移动状态评估参数调整切换或小区重选次数的装置21，以及，用于确定移动状态并适配实际移动速度的装置22。装置21在接收到移动状态评估参数的情况下，将直接或间接地根据移动状态评估参数例如采用公式Fn＝Fn-1+a·1来增加切换或小区重选的次数，其中，Fn是在当前服务小区内的切换或小区重选的校正的数量，Fn-1是上一个服务小区内的切换或小区选择的数量，在该等式中，a是移动状态评估因子。在其他情况下，通过映射操作取得的(0，1]范围内的比例值同样适用于该等式。例如，移动状态评估参数是小区半径、小区功率或者PCI值，则将该移动状态评估参数映射到一比例值，并按照比例值增加切换或小区重选的次数。装置22将根据切换/小区重选次数的校正值确定实际移动速度并调整移动参数以适配实际移动速度。
根据本发明的方法和相关设备在HetNet中解决了UE移动状态评估以实现移动鲁棒状态评估。其独特之处主要在于：
-考虑小区类型/小区大小信息以增强UE移动状态评估，并提出了多种可能方案来解决这一问题。
-可使用PCI范围划分以基于小区大小/小区类型分配PCI。
-该机制提出在eNB和UE之间进行一些信令交换以实现HetNet中的移动鲁棒性。这些信令很容易被检测到。
-在本发明中，提出了增强的UE移动状态评估机制，该机制对于HetNet中的移动性管理的可靠性和有效性是必要的。
本领域技术人员应当理解，以上参照附图进行的描述都是说明性的，而不是对本发明的范围的限制。在由权利要求限定的本发明的精神和范围内，本领域技术人员可以设想出各种修改和变体。
Claims (7)
1.一种在无线通信网络中用于辅助小区覆盖范围内的用户设备进行切换的方法，该方法包括：
基站从与相邻基站的交互中获得移动状态评估参数或者从操作维护控制节点OMC获得移动状态评估参数，以及，
基站向用户设备发送包括所述移动状态评估参数的消息，以便由所述用户设备根据所述移动状态评估参数确定移动状态并适配实际移动速度，
其中所述移动状态评估参数至少包括小区发射功率，
其中使用具有小区发射功率变量的函数来获得一比例值，并且根据小区发射功率到该比例值的映射关系来调整用户设备的移动速度。
2.根据权利要求1所述的方法，如果移动状态评估参数是移动状态评估因子a，则用下式增加切换或小区重选的次数Fn＝Fn-1+a·1，其中，Fn是在当前服务小区内的切换或小区重选的校正的数量，Fn-1是上一个服务小区内的切换或小区选择的数量。
3.如权利要求1所述的方法，其中，对应于小区半径或小区类型对PCI值进行范围划分。
4.根据权利要求1所述的方法，如果移动状态评估参数是小区半径、小区功率或者PCI值，则将该移动状态评估参数映射到一比例值，并按照比例值增加切换或小区重选的次数。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中所述无线通信网络是GSM、WCDMA、LTE、CDMA、CDMA2000、WiMAX网络之一。
6.一种在无线通信网络中用于辅助小区覆盖范围内的用户设备进行切换的基站，所述基站包括：
用于获得移动状态评估参数的装置，以及，
向用户设备发送包括所述移动状态评估参数的消息的装置，其中，所述移动状态评估参数将由所述用户设备使用以确定移动状态并适配实际移动速度，
其中用于获得移动状态评估参数的装置被配置为从与相邻基站的交互中获得移动状态评估参数或者从操作维护控制OMC节点获得移动状态评估参数，
其中所述移动状态评估参数至少包括小区发射功率，
其中使用具有小区发射功率变量的函数来获得一比例值，并且根据小区发射功率到该比例值的映射关系来调整用户设备的移动速度。
7.一种在无线通信网络中借助于小区覆盖范围内的基站进行切换的用户设备，该用户设备包括：用于根据基站提供的移动状态评估参数调整切换或小区重选次数的装置，以及，用于确定移动状态并适配实际移动速度的装置，
其中，所述移动状态评估参数是所述基站从与相邻基站的交互中获得的或者从操作维护控制节点OMC获得的，
其中所述移动状态评估参数至少包括小区发射功率，
其中使用具有小区发射功率变量的函数来获得一比例值，并且根据小区发射功率到该比例值的映射关系来调整用户设备的移动速度。
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