基于LTE-A系统的面向用户等级能效CoMP切换方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于LTE‑A系统的面向用户等级能效CoMP切换方法，引入用户等级的概念，为需要切换的不同等级的用户选择最优协作集进行无缝切换，相较于传统CoMP方案，本方案能满足不同等级用户的个性化业务需求，因为高等级用户对QoS需求高，且在通信过程中对时延敏感，所以考虑在资源受限时优先为处于切换区域的高等级用户选择协作资源，从而保证高级用户的通信质量，提高切换成功率；用户在移动过程中不断的测量移动用户的位置和信号强度，采用以用户为中心动态选择协作簇满足用户通信需求。切换用户在移动过程为高等级切换用户动态调整协作簇来满足其通信需求，提高切换效率；此外，从能效的角度出发，在满足用户的通信需求的同时选择功耗最小的协作簇提高系统能效。

User oriented CoMP handover method based on LTE-A system

The invention relates to a user-level energy efficiency CoMP switching method based on LTE_A system. The concept of user level is introduced to seamlessly switch the optimal cooperative set for users of different levels who need to switch. Compared with the traditional CoMP scheme, the scheme can meet the personalized service requirements of users of different levels because of its high performance. Hierarchical users have a high demand for QoS and are sensitive to delay in the process of communication, so it is considered that when resources are limited, cooperative resources should be preferentially selected for high-level users in the handover area, so as to ensure the communication quality of high-level users and improve the handover success rate. The user strength is chosen as the center to select the cooperative cluster to meet the communication needs of users. The handoff user dynamically adjusts the cooperative cluster for the advanced handoff user in the mobile process to meet their communication needs and improve the handoff efficiency. In addition, from the point of view of energy efficiency, the cooperative cluster with the smallest power consumption is selected to meet the user's communication needs to improve the system energy efficiency.

【技术实现步骤摘要】
基于LTE-A系统的面向用户等级能效CoMP切换方法
本专利技术涉及一种基于LTE-A系统的面向用户等级能效CoMP切换方法，属于电子通信

技术介绍
随着人们生活方式的改变，对通信的需求也在发生不断的变化。人们生活节奏的变快，使得发生在火车，地铁，高铁等具有高速移动属性的交通工具上的通信量逐年增加。处于这种高速交通工具上的高速移动终端相比较于不动或者低速终端，由于高速的影响，使其在通信的过程中面临这一系列的技术问题：如频繁的越区切换、多普勒频移以及多普勒导致的信道快速变化等，这些问题直接影响用户的通信服务质量。频繁的越区切换、多普勒效应等问题都会导致车地通信系统通信质量的下降，从而严重影响移动用户的通信体验。其中越区切换问题需要特别关注，目前LTE仅支持传统的硬切换方式，不仅切换时延较长，而且切换区处于两个小区的边界，受到阴影衰落、多径效应以及多普勒频偏的影响，接收信号质量降低，严重影响系统的切换成功率。基于此切换方式，高速移动场景下频繁的越区切换将带来频繁的掉话和数据中断，从而严重影响旅客的通信质量。因此，必须对现有的LTE硬切换机制进行优化，提高其越区切换的成功率。CoMP技术的定义是多个传输节点，通过分集或复用技术，使得地理位置上不同的传输节点同时服务于同一用户，从而抑制小区间干扰使得系统性能得到提升，是LTE_A系统为解决蜂窝小区中小区边缘用户干扰大、吞吐量低等问题而提出的。参与协作的多个传输点通常指不同的小区基站。当移动用户穿越小区切换区域时，会导致和当前基站通信质量急剧下降。然而此时相邻基站如果采用协作多点传输CoMP的多基站协同通信技术，则可以让当前小区的切换通信转化为相邻协作小区间的不切换通信。利用其协作通信的特点解决移动场景下的终端切换问题，旨在提升系统切换性能。但是以往的基于CoMP的切换策略，对所有用户都选用同样大小的协作集，也没有考虑用户的QoS需求。切换方案中没有考虑根据用户的业务种类，比如视频或者语音用户比数据用户的QoS需求要高，可以定义前者为高等级用户后者为低等级用户。总之，现有的切换方案不能满足不同等级用户的个性化通信需求，切换过程中部分用户的通信体验较差而且协作过程中固定协作簇大小没有考虑到用户QoS需求和系统能效这一重要指标。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于用户等级划分，在保证通信质量的同时，能够有效提高切换效率的基于LTE-A系统的面向用户等级能效CoMP切换方法。本专利技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术设计了一种基于LTE-A系统的面向用户等级能效CoMP切换方法，包括如下步骤：步骤A.实时监测各个移动通信终端的当前位置，以及各个移动通信终端所接收所属基站的信号强度，同时，计算获得各个移动通信终端的信道增益，并分别向所属小区上报全局信道状态信息；步骤B.按预设用户等级划分规则，基于各个移动通信终端的当前业务，分别针对各个移动通信终端进行用户等级划分，确认为高等级用户或低等级用户；步骤C.当移动通信终端的当前位置处于切换区域时，则开始进行切换准备，其中，根据该移动通信终端的信道增益进行基站排序，选择预设数量的最优基站作为该移动通信终端的候选协作基站集；同时当该移动通信终端所接收所属基站信号强度低于其当前业务通信的门限值，并且该信号强度持续预设时长T时，则该移动通信终端向所属基站发起切换请求；步骤D.分别针对各个小区，构建系统功耗模型；步骤E.针对系统功耗模型进行求解，获得切换用户的最优协作簇；步骤F.根据发起切换请求的移动通信终端的用户等级，伴随移动通信终端的移动，动态调整切换用户的最优协作簇；步骤G.分别针对各个发起切换请求的移动通信终端，判断移动通信终端是否出了切换区域，若出了切换区域，则进一步判断该移动通信终端所接收所属基站信号强度是否高于其当前业务通信的门限值，如果高于该门限值，且持续预设时长T时，则该移动通信终端退出协作集完成切换；若没有出切换区域，则不执行上述判断以及退出。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述步骤B中，按预设用户等级划分规则，基于各个移动通信终端的当前业务，分别针对各个移动通信终端进行用户等级划分，其中，当移动通信终端处于语音或视频业务时，则定义该移动通信终端为高等级用户；当移动通信终端处于数据业务时，则定义该移动通信终端为低等级用户。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述步骤D中，分别针对各个小区，构建系统功耗模型如下：其中，M表示小区的总数，m表示第m个小区，表示第m个小区中高等级用户集合，表示第m个小区中低等级用户集合，Nmk表示第m个小区基站针对用户k的协作簇大小，pmk表示第m个小区基站分配给用户k的发射功率，pm表示第m个小区基站的总发射功率，表示CoMP-JP模式下第m个小区内用户k的能耗，PTotal表示所用小区内所有用户的能耗，Lm表示第m个小区内的用户数，L表示各小区基站分别最多容纳的用户数,κm表示第m个小区内基站所服务的用户集，wmk表示单位范数的预编码向量，||wmk||2＝1。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述步骤D中，根据如下公式：获得CoMP-JP模式下第m个小区内用户k的能耗其中，表示CoMP-JP模式下第m个小区分配给用户k的发射功率，表示CoMP-JP模式下第m个小区用户k进行协作传输时额外消耗的功率，Cmk表示第m个小区用户k的协作簇。本专利技术所述一种基于LTE-A系统的面向用户等级能效CoMP切换方法，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术所设计基于LTE-A系统的面向用户等级能效CoMP切换方法，基于针对移动通信终端的用户等级划分，在切换过程中动态选择协作簇，能够满足不同等级用户的通信需求，针对时延敏感，且高QoS需求的高等级用户动态调整最优协作簇，保证其无缝切换且提高切换成功率，此外能够有效提高了系统能效。附图说明图1是CoMP联合传输原理图；图2是移动用户切换场景图；图3是以用户为中心的协作基站选择方案框图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。本专利技术涉及基于LTE-A系统的面向用户等级能效CoMP切换方法，该切换方案引入用户等级的概念，相比较于传统的CoMP方案能满足不同等级用户的个性化业务需求，高等级用户对QoS需求该且切换时延敏感，可以为处于切换区域的高级用户优先选择协作资源从而进行防止高级用户通信质量差甚至切换失败的情况发生。切换用户在移动过程中根据终端位置以及信号强度为其动态选择最优协作集进行无缝切换，提高切换效率，此外，该方案在选取协作簇的同时选择功耗最小的协作簇为切换用户服务。本专利技术所设计基于LTE-A系统的面向用户等级能效CoMP切换方法，在实际应用当中，具体包括如下步骤：步骤A.如图1所示，实时监测各个移动通信终端的当前位置，以及各个移动通信终端所接收所属基站的信号强度，同时，计算获得各个移动通信终端的信道增益，并分别向所属小区上报全局信道状态信息。步骤B.按预设用户等级划分规则，基于各个移动通信终端的当前业务，分别针对各个移动通信终端进行用户等级划分，其中，当移动通信终端处于语音或视频业务时，则定义该移动通信终端为高等级用户；当移动通信终端处于数据业务时，则定义该移动通信终端为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LTE‑A系统的面向用户等级能效CoMP切换方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤A.实时监测各个移动通信终端的当前位置，以及各个移动通信终端所接收所属基站的信号强度，同时，计算获得各个移动通信终端的信道增益，并分别向所属小区上报全局信道状态信息；步骤B.按预设用户等级划分规则，基于各个移动通信终端的当前业务，分别针对各个移动通信终端进行用户等级划分，确认为高等级用户或低等级用户；步骤C.当移动通信终端的当前位置处于切换区域时，则开始进行切换准备，其中，根据该移动通信终端的信道增益进行基站排序，选择预设数量的最优基站作为该移动通信终端的候选协作基站集；同时当该移动通信终端所接收所属基站信号强度低于其当前业务通信的门限值，并且该信号强度持续预设时长T时，则该移动通信终端向所属基站发起切换请求；步骤D.分别针对各个小区，构建系统功耗模型；步骤E.针对系统功耗模型进行求解，获得切换用户的最优协作簇；步骤F.根据发起切换请求的移动通信终端的用户等级，伴随移动通信终端的移动，动态调整切换用户的最优协作簇；步骤G.分别针对各个发起切换请求的移动通信终端，判断移动通信终端是否出了切换区域，若出了切换区域，则进一步判断该移动通信终端所接收所属基站信号强度是否高于其当前业务通信的门限值，如果高于该门限值，且持续预设时长T时，则该移动通信终端退出协作集完成切换；若没有出切换区域，则不执行上述判断以及退出。...

【技术特征摘要】
1.一种基于LTE-A系统的面向用户等级能效CoMP切换方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤A.实时监测各个移动通信终端的当前位置，以及各个移动通信终端所接收所属基站的信号强度，同时，计算获得各个移动通信终端的信道增益，并分别向所属小区上报全局信道状态信息；步骤B.按预设用户等级划分规则，基于各个移动通信终端的当前业务，分别针对各个移动通信终端进行用户等级划分，确认为高等级用户或低等级用户；步骤C.当移动通信终端的当前位置处于切换区域时，则开始进行切换准备，其中，根据该移动通信终端的信道增益进行基站排序，选择预设数量的最优基站作为该移动通信终端的候选协作基站集；同时当该移动通信终端所接收所属基站信号强度低于其当前业务通信的门限值，并且该信号强度持续预设时长T时，则该移动通信终端向所属基站发起切换请求；步骤D.分别针对各个小区，构建系统功耗模型；步骤E.针对系统功耗模型进行求解，获得切换用户的最优协作簇；步骤F.根据发起切换请求的移动通信终端的用户等级，伴随移动通信终端的移动，动态调整切换用户的最优协作簇；步骤G.分别针对各个发起切换请求的移动通信终端，判断移动通信终端是否出了切换区域，若出了切换区域，则进一步判断该移动通信终端所接收所属基站信号强度是否高于其当前业务通信的门限值，如果高于该门限值，且持续预设时长T时，则该移动通信终端退出协作集完成切换；若没有出切换区域，则不执行上述判断以及退出。2.根据权利要求1所述的基于LTE-A系统的面向用...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡江燕，刘江春，贺丹，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11