基于协作多点传输的移动切换方法技术

本发明专利技术公开了一种基于协作多点传输的移动切换方法，主要解决现有技术在微小区密集分布的异构网络中，需要移动用户频繁切换的问题。其实现步骤是：(1)初始化移动用户首次检测到宏基站参考信号的时间和服务小区；(2)用户每隔时间T判断可检测小区集合是否为空集，当为空集时，结束移动切换，否则控制小区根据切换条件决策用户进行虚拟小区切换；(3)用户确定主小区，并向主小区上报全局信道状态信息；(4)主小区根据全局信道状态信息为用户搜索最优的虚拟小区进行切换，切换成功后，返回步骤(2)。本发明专利技术减少了用户移动过程中的切换次数，可应用于宏小区与微小区共存的异构无线网络环境的下行链路。

【技术实现步骤摘要】
基于协作多点传输的移动切换方法
本专利技术属于无线通信
，特别涉及一种用户的移动切换方法,可用于宏小区与微小区共存的异构无线网络下行链路。
技术介绍
为了满足用户日益增长的数据传输需求并且增加网络的总容量，尤其是改善热点、盲点区域用户的通信质量，运营商在传统的宏基站下部署了大量的低功率节点，如微小区、微微小区、家庭小区、中继节点等，这些低功率节点统称为微小区，这就形成了宏基站与微小区共存的异构网络。用户的移动切换是指用户在移动过程中，会从服务小区的覆盖范围移动到另一个小区的覆盖范围，此时服务小区通信质量下降，为了保证正常的通信，必须将用户从服务小区切换到当前能满足用户需求的其他小区内。联合协作多点传输技术CoMP-JP允许多个小区同时向单个用户发送数据，扩大了小区覆盖范围，同时将来自同频基站的干扰信号转换为有用信号，提高了边缘用户的数据速率，从而改善了整个网络的性能。异构网络的引入在带来益处的同时也给用户的移动性管理带来了很大的挑战。由于微小区的不规则部署，网络中会出现同一个区域多个微小区成簇现象，所以当移动用户经过密集微小区部署的区域时，很可能刚切换到一个小区后，然后又迅速的切换到其他小区中，导致速率不稳定，切换失败的问题，严重影响用户的通信质量。因此在异构网络中，如何设计移动切换方法来减少用户的切换次数，保证用户的通信质量成为了一个重要的研究问题。目前，大多数关于移动切换机制的研究只关注单个基站的切换。如，3GPPTS36.331规范中定义了七种切换准则，分别为A1、A2、A3、A4、A5、B1和B2。其中，A3准则是基于参考信号接收功率RSRP的切换准则，当满足条件：用户接收到来自目标小区的参考信号接收功率比服务小区的参考信号接收功率大于一个门限值—切换偏置HOM时，用户触发切换，如果在触发时间TTT内该条件一直满足，就将用户切换到目标小区。此种方法引入了切换偏置，可以避免不必要的切换，但是增加了切换时延容易出现掉话。而且在微小区密集分布的区域，这种方法会导致移动用户频繁切换。Cheng-ChungLin等在Asia-PacificConferenceonCommunications,2012《OntheperformanceofcapacityintegratedCoMPhandoveralgorithminLTE-Advanced》一文中提出了一种基于多点协作传输技术的切换算法。该文采用多点协作传输技术，由多个微小区协作为用户传输信息。该切换算法虽说提高了系统的容量，但却不能保证切换次数降到最低，而在微小区密集部署的区域，用户的频繁切换将严重影响到用户的通信质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提出一种基于多点传输技术的移动切换方法，以在保证用户最低速率的前提下，减少用户的切换次数，提高通信质量。本专利技术的技术方案是：在考虑用户最低速率需求的条件下，以最小化移动用户的切换次数为目标，建立数学模型；根据该数学模型，采用贪婪算法求解，将用户接入到服务路径最大的虚拟小区中进行信息的传输，以解决用户在移动过程中的频繁切换。其具体步骤包括如下：(1)系统初始化：假设系统中小区集合为Λ＝{1,2,...,l,...,M}，其中l是小区集合Λ中的任意一个小区，当l＝M时，表示宏小区，当l≠M时，表示微小区，小区l的基站每隔检测时间T发送参考信号，小区l可分配的协作多点传输子信道集合为小区l可分配的非协作多点传输子信道集合为(2)初始化移动用户n首次检测到宏小区M基站参考信号的时间t＝0，并将移动用户n在t时刻可检测到参考信号的小区集合Ω(t)中参考信号接收功率最大的小区初始化为服务小区(3)移动用户n将自己与当前服务小区基站间的信道状态信息上报给服务小区(4)移动用户n以速率v移动，在t'＝t+T时刻移动用户n将可检测到参考信号的小区集合记为Ω(t')，当可检测的小区集合Ω(t')为空集，则结束移动切换，反之，执行步骤(5)；(5)在t'时刻，根据服务小区的类型确定控制小区：如果服务小区为单个小区，则控制小区为服务小区如果服务小区为多个小区组成的协作簇，则控制小区为服务小区的主小区；(6)控制小区判断移动用户n是否需要进行小区切换：如果满足信干噪比条件:则执行步骤(7)，否则,移动用户继续接入到服务小区用t表示当前时刻t'，即t＝t'，并返回步骤(4)，其中，为移动用户n接收到服务小区基站的信干噪比，SINRth表示用户正常通信的信干噪比门限值，其取值为1.27，Δ表示切换偏置，其取值为101/2；(7)移动用户n将可检测小区集合Ω(t')中参考信号接收功率最大的小区定义为主小区k(t'),并将全局信道状态信息矩阵Hn(t')上报给主小区k(t')，即：其中|Ω(t')|为可检测小区集合Ω(t')中小区数目，Hn,j(t')为t'时刻用户n与集合Ω(t')中第j小区基站间的Zt×Zr大小的信道矩阵，Zt为可检测小区集合Ω(t')中每个小区基站配有的发射天线数目，Zr为移动用户n配有的接收天线数目；(8)在t'时刻，主小区k(t')根据移动用户n上报的全局信道状态信息矩阵Hn(t')构造候选虚拟小区集合：(8a)主小区k(t')从可检测小区集合Ω(t')中选出候选小区集合Φ(t')，并根据候选小区集合Φ(t')构造只有一个小区组成的候选单一虚拟小区集合Πn(t')；(8b)主小区k(t')先根据候选小区集合Φ(t')构造候选协作小区集合Γn(t')，再根据候选协作小区集合Γn(t')构造由多个小区组成的候选协作簇虚拟小区集合Sn(t')；(8c)主小区k(t')构建候选虚拟小区集合：βn(t')＝Πn(t')∪Sn(t')；(9)在t'时刻，主小区k(t')从候选虚拟小区集合βn(t')中选出最优的虚拟小区：(9a)主小区k(t')从候选虚拟小区集合βn(t')中选出满足信干噪比条件：的集合Qn(t')，如果集合Qn(t')不为空集，执行步骤(9b)，否则，移动用户n继续接入当前的服务小区，用t表示当前时刻t'，即t＝t'，并返回步骤(4),其中表示用户接收到候选虚拟小区λn基站的信干噪比；(9b)主小区k(t')从集合Qn(t')中选出服务路径最大的虚拟小区并切换到虚拟小区中进行信息的传输，用来记录当前的服务小区，即用t表示当前时刻t'，即t＝t'，并返回步骤(4)。本专利技术由于将用户接入到服务路径最大的虚拟小区，能为用户服务更长的时间，不仅有效的减少了用户在移动过程中的切换次数，而且保证了用户的最低速率需求。附图说明图1为本专利技术的应用场景图；图2为本专利技术的实施流程图；图3为本专利技术的仿真场景图；图4为本专利技术与现有技术随用户数变化的切换次数对比图。具体实施方式以下参照附图，对本专利技术的技术方案和效果做进一步描述：参照图1，本专利技术的应用场景为部署了一个宏小区M和若干个微小区的系统，微小区在宏小区覆盖范围内，热点区域和盲点区域会密集的部署微小区，形成了微小区簇。假设移动用户沿直线道路移动，如移动用户1和移动用户2，系统中有Nsta个静态用户，Nmov个移动用户，系统总带宽为B，系统会预留出αB的带宽专门用于协作多点传输用户的信道分配，其中0＜α＜1，剩余的(1-α)B带宽资源用于非协作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于协作多点传输的移动切换方法，包括如下步骤：(1)系统初始化：假设系统中小区集合为Λ＝{1,2,...,l,...,M}，其中l是小区集合Λ中的任意一个小区，当l＝M时，表示宏小区，当l≠M时，表示微小区，小区l的基站每隔检测时间T发送参考信号，小区l可分配的协作多点传输子信道集合为小区l可分配的非协作多点传输子信道集合为(2)初始化移动用户n首次检测到宏小区M基站参考信号的时间t＝0，并将移动用户n在t时刻可检测到参考信号的小区集合Ω(t)中参考信号接收功率最大的小区初始化为服务小区(3)移动用户n将自己与当前服务小区基站间的信道状态信息上报给服务小区(4)移动用户n以速率v移动，在t'＝t+T时刻移动用户n将可检测到参考信号的小区集合记为Ω(t')，当可检测的小区集合Ω(t')为空集，则结束移动切换，反之，执行步骤(5)；(5)在t'时刻，根据服务小区的类型确定控制小区：如果服务小区为单个小区，则控制小区为服务小区如果服务小区为多个小区组成的协作簇，则控制小区为服务小区的主小区；(6)控制小区判断移动用户n是否需要进行小区切换：如果满足信干噪比条件:则执行步骤(7)，否则,移动用户继续接入到服务小区用t表示当前时刻t'，即t＝t'，并返回步骤(4)，其中，为移动用户n接收到服务小区基站的信干噪比，SINRth表示用户正常通信的信干噪比门限值，其取值为1.27，Δ表示切换偏置，其取值为101/2；(7)移动用户n将可检测小区集合Ω(t')中参考信号接收功率最大的小区定义为主小区k(t'),并将全局信道状态信息矩阵Hn(t')上报给主小区k(t')，即：Hn(t')=[Hn,1T(t'),...,Hn,jT(t'),...,Hn,|Ω(t')|T(t')]T,]]>其中|Ω(t')|为可检测小区集合Ω(t')中小区数目，Hn,j(t')为t'时刻用户n与集合Ω(t')中第j小区基站间的Zt×Zr大小的信道矩阵，Zt为可检测小区集合Ω(t')中每个小区基站配有的发射天线数目，Zr为移动用户n配有的接收天线数目；(8)在t'时刻，主小区k(t')根据移动用户n上报的全局信道状态信息矩阵Hn(t')构造候选虚拟小区集合：(8a)主小区k(t')从可检测小区集合Ω(t')中选出候选小区集合Φ(t')，并根据候选小区集合Φ(t')构造只有一个小区组成的候选单一虚拟小区集合Πn(t')；(8b)主小区k(t')先根据候选小区集合Φ(t')构造候选协作小区集合Γn(t')，再根据候选协作小区集合Γn(t')构造由多个小区组成的候选协作簇虚拟小区集合Sn(t')；(8c)主小区k(t')构建候选虚拟小区集合：(9)在t'时刻，主小区k(t')从候选虚拟小区集合βn(t')中选出最优的虚拟小区：(9a)主小区k(t')从候选虚拟小区集合βn(t')中选出满足信干噪比条件：的集合Qn(t')，如果集合Qn(t')不为空集，执行步骤(9b)，否则，移动用户n继续接入当前的服务小区，用t表示当前时刻t'，即t＝t'，并返回步骤(4),其中表示用户接收到候选虚拟小区λn基站的信干噪比；(9b)主小区k(t')从集合Qn(t')中选出服务路径最大的虚拟小区并切换到虚拟小区中进行信息的传输，用来记录当前的服务小区，即用t表示当前时刻t'，即t＝t'，并返回步骤(4)。...

【技术特征摘要】
1.一种基于协作多点传输的移动切换方法，包括如下步骤：(1)系统初始化：假设系统中小区集合为Λ＝{1,2,...,l,...,M}，其中l是小区集合Λ中的任意一个小区，当l＝M时，表示宏小区，当l≠M时，表示微小区，小区l的基站每隔检测时间T发送参考信号，小区l可分配的协作多点传输子信道集合为小区l可分配的非协作多点传输子信道集合为(2)初始化移动用户n首次检测到宏小区M基站参考信号的时间t＝0，并将移动用户n在t时刻可检测到参考信号的小区集合Ω(t)中参考信号接收功率最大的小区初始化为服务小区(3)移动用户n将自己与当前服务小区基站间的信道状态信息上报给服务小区(4)移动用户n以速率v移动，在t'＝t+T时刻移动用户n将可检测到参考信号的小区集合记为Ω(t')，当可检测的小区集合Ω(t')为空集，则结束移动切换，反之，执行步骤(5)；(5)在t'时刻，根据服务小区的类型确定控制小区：如果服务小区为单个小区，则控制小区为服务小区如果服务小区为多个小区组成的协作簇，则控制小区为服务小区的主小区；(6)控制小区判断移动用户n是否需要进行小区切换：如果满足信干噪比条件:则执行步骤(7)，否则,移动用户继续接入到服务小区用t表示当前时刻t'，即t＝t'，并返回步骤(4)，其中，SINRns(t')为移动用户n接收到服务小区基站的信干噪比，SINRth表示用户正常通信的信干噪比门限值，其取值为1.27，Δ表示切换偏置，其取值为101/2；(7)移动用户n将可检测小区集合Ω(t')中参考信号接收功率最大的小区定义为主小区k(t'),并将全局信道状态信息矩阵Hn(t')上报给主小区k(t')，即：其中|Ω(t')|为可检测小区集合Ω(t')中小区数目，Hn,j(t')为t'时刻用户n与集合Ω(t')中第j小区基站间的Zt×Zr大小的信道矩阵，Zt为可检测小区集合Ω(t')中每个小区基站配有的发射天线数目，Zr为移动用户n配有的接收天线数目；(8)在t'时刻，主小区k(t')根据移动用户n上报的全局信道状态信息矩阵Hn(t')构造候选虚拟小区集合：(8a)主小区k(t')从可检测小区集合Ω(t')中选出候选小区集合Φ(t')，并根据候选小区集合Φ(t')构造只有一个小区组成的候选单一虚拟小区集合Πn(t')；(8b)主小区k(t')先根据候选小区集合Φ(t')构造候选协作小区集合Γn(t')，再根据候选协作小区集合Γn(t')构造由多个小区组成的候选协作簇虚拟小区集合Sn(t')；(8c)主小区k(t')构建候选虚拟小区集合：βn(t')＝Πn(t')∪Sn(t')；(9)在t'时刻，主小区k(t')从候选虚拟小区集合βn(t')中选出最优的虚拟小区：(9a)主小区k(t')从候选虚拟小区集合βn(t')中选出满足信干噪比条件：的集合Qn(t')，如果集合Qn(t')不为空集，执行步骤(9b)，否则，移动用户n继续接入当前的服务小区，用t表示当前时刻t'，即t＝t'，并返回步骤(4),其中表示用户接收到候选虚拟小区λn基站的信干噪比；(9b)主小区k(t')从集合Qn(t')中选出服务路径最大的虚拟小区并切换到虚拟小区中进行信息的传输，用来记录当前的服务小区，即用t表示当前时刻t'，即t＝t'，并返回步骤(4)。2.根据权利要求1所述的基于协作多点传输的移动切换方法，其中所述步骤(3)中信道...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵林靖，张燕，张岗山，张顺，赵佳，李钊，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61