本發(fā)明屬于無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性管理領(lǐng)域，涉及超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)切換，尤其涉及一種面向終端節(jié)能的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)切換選擇方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展以及移動(dòng)終端的普及，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流量呈現(xiàn)指數(shù)增長的趨勢，如何滿足用戶高速增長的數(shù)據(jù)流量需求，已成為電信運(yùn)營商所面臨的最大挑戰(zhàn)之一。

異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生，其能夠進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量，一定程度上滿足了用戶需求。異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)是指在宏基站覆蓋的范圍內(nèi)，引入其他通信方式，有針對性地加強(qiáng)特定區(qū)域的覆蓋，形成兩層覆蓋的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，與通過小區(qū)分裂提升頻譜利用率相比，異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)建網(wǎng)靈活，維護(hù)成本低廉，因而受到了廣泛的關(guān)注。異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的形式豐富多樣，既包括了引入基于蜂窩通信制式的小型站點(diǎn)，如中繼站點(diǎn)、微微蜂窩站點(diǎn)和家庭基站等；也包括其他通信制式的加強(qiáng)覆蓋，如無線局域網(wǎng)，Ad hoc網(wǎng)絡(luò)和用戶直連通信等。在第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的愿景中，尤其采用超密集異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，利用其靈活的網(wǎng)絡(luò)部署和高效的頻譜復(fù)用，進(jìn)一步提升了通信系統(tǒng)容量。

雖然超密集異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)解決了未來網(wǎng)絡(luò)的容量需求，但因此形成覆蓋范圍大面積減小的蜂窩小區(qū)，勢必將帶來更為頻繁的小區(qū)切換，增大用戶掉線的概率，降低通信系統(tǒng)的服務(wù)能力；另一方面，高密度部署的接入節(jié)點(diǎn)將大幅度地增加同頻干擾。從終端側(cè)看，當(dāng)上行信道受到來自鄰用戶的干擾增強(qiáng)時(shí)，終端將被迫增大其發(fā)射功率來滿足上行信道的信噪比，增大終端發(fā)射功率勢必將消耗終端很大一部分電量。另外，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)切換選擇方法，多依據(jù)3GPP推薦的切換算法，僅僅使用候選基站的信號強(qiáng)度作為小區(qū)切換選擇的決策屬性，選取候選基站中信號強(qiáng)度最大的基站作為切換目標(biāo)基站，并未對終端能耗進(jìn)行考量，未能實(shí)現(xiàn)終端節(jié)能。為了保證移動(dòng)終端的使用時(shí)間和待機(jī)時(shí)間，在終端通信中采用節(jié)能技術(shù)顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服上述不足，本發(fā)明提供一種面向終端節(jié)能的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)切換選擇方法及系統(tǒng)，能夠較小同頻干擾，降低用戶掉線的概率，在保證通信服務(wù)質(zhì)量的前提下降低終端能耗。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種面向終端節(jié)能的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)切換選擇方法，應(yīng)用在未來超密集異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，降低終端通信過程中產(chǎn)生的能耗，步驟包括：

1)終端根據(jù)測量規(guī)則對服務(wù)基站以及鄰基站的信號強(qiáng)度進(jìn)行測量，當(dāng)切換觸發(fā)事件發(fā)生時(shí)，向服務(wù)基站上報(bào)測量報(bào)告，該測量報(bào)告包括候選基站的信號強(qiáng)度；

2)服務(wù)基站向鄰基站請求獲取候選基站的發(fā)射功率以及干擾噪聲功率；

3)根據(jù)預(yù)先設(shè)置的信道最低信干噪比、所述候選基站的信號強(qiáng)度以及候選基站的發(fā)射功率和干擾噪聲功率，得到連接候選基站的終端發(fā)射功率；

4)根據(jù)含上述終端發(fā)射功率的切換策略，從候選基站中選出目標(biāo)切換基站。

進(jìn)一步地，所述測量規(guī)則來自于服務(wù)基站，當(dāng)服務(wù)基站啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行配置。

進(jìn)一步地，所述測量報(bào)告還包括候選基站所在頻段的干擾噪聲功率。

進(jìn)一步地，服務(wù)基站向鄰基站請求獲取候選基站的發(fā)射功率以及干擾噪聲功率的方法是，通過修改X2AP協(xié)議中RESOURCE STATUS相關(guān)信令的Report Characteristics字段，從基站接口獲取。

進(jìn)一步地，所述基站之間通過X2接口進(jìn)行通信。

進(jìn)一步地，所述切換策略所含參數(shù)還包括候選基站下行信道的信干噪比和基站負(fù)載。

進(jìn)一步地，所述預(yù)先設(shè)置的信道最低信干噪比為3dB，當(dāng)高于該值時(shí)，接收端才能調(diào)解出正確的信號。

本發(fā)明還提供一種面向終端節(jié)能的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)切換選擇系統(tǒng)，包括：切換參數(shù)管理單元、終端測量單元、鄰基站狀態(tài)信息管理單元、基站切換執(zhí)行單元以及移動(dòng)管理單元，其中，

切換參數(shù)管理單元：負(fù)責(zé)切換相關(guān)參數(shù)的配置與初始化；

終端測量單元：連接于上述切換參數(shù)管理單元，負(fù)責(zé)測量服務(wù)基站以及鄰基站的相關(guān)狀態(tài)參數(shù)；

基站切換執(zhí)行單元：連接于上述終端測量單元，負(fù)責(zé)篩選目標(biāo)切換基站；

鄰基站狀態(tài)信息管理單元：連接于上述基站切換執(zhí)行單元，負(fù)責(zé)管理鄰基站的狀態(tài)信息；

移動(dòng)管理單元：連接于上述基站切換執(zhí)行單元，負(fù)責(zé)將終端切換至目標(biāo)切換基站。

進(jìn)一步地，基站與終端建立初始連接時(shí)，將切換相關(guān)參數(shù)發(fā)送給終端測量單元。

進(jìn)一步地，所述基站切換執(zhí)行單元包括互相連接的通信接口模塊、切換決策屬性計(jì)算模塊以及目標(biāo)切換基站篩選模塊，其中，

通信接口模塊：負(fù)責(zé)單元之間的通信；

切換決策屬性計(jì)算模塊：負(fù)責(zé)計(jì)算終端發(fā)射功率；

目標(biāo)切換基站篩選模塊：負(fù)責(zé)目標(biāo)基站的篩選。

進(jìn)一步地，所述鄰基站的狀態(tài)信息包括鄰基站的發(fā)射功率以及鄰基站檢測到的干擾噪聲功率。

本發(fā)明的有益效果是，利用服務(wù)基站X2接口獲得的候選基站狀態(tài)信息，并結(jié)合終端上報(bào)的測量報(bào)告來衡量終端發(fā)射功率。同時(shí)采用終端發(fā)射功率作為切換決策的一個(gè)評判指標(biāo)，對候選小區(qū)進(jìn)行評價(jià)，優(yōu)先選擇終端發(fā)射功率較小的小區(qū)接入。本發(fā)明根據(jù)預(yù)先設(shè)置的最低信干噪比能有效降低用戶的掉線概率，保證良好的通信服務(wù)質(zhì)量，在此前提下，降低了終端的發(fā)射功率，從而降低了終端能耗。本發(fā)明對目前的切換信令體系改動(dòng)較小，具有良好的兼容性。

附圖說明

圖1為一種面向終端節(jié)能的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)切換選擇方法的示意圖。

圖2為一種面向終端節(jié)能的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)切換選擇系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為切換執(zhí)行單元結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為實(shí)施例的一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖。

圖5為實(shí)施例的一種面向終端節(jié)能的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)切換選擇方法及系統(tǒng)的流程示意圖。

圖6為實(shí)施例與依據(jù)3GPP推薦的切換算法的切換選擇方法仿真結(jié)果對比圖。

圖7為實(shí)施例的RESOURCE STATUS信令傳送示意圖。

圖8為實(shí)施例的獲取鄰基站的發(fā)射功率以及干擾噪聲功率的流程圖。

圖9為實(shí)施例的Report Characteristics字段示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖作詳細(xì)說明如下。需要說明的是，以下描述的具體實(shí)施例僅適用于闡述本發(fā)明，并不用以限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種面向終端節(jié)能的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)切換選擇方法，其步驟如圖1所示，包括：

步驟S1：終端測量并上傳測量報(bào)告：終端根據(jù)測量規(guī)則對服務(wù)基站以及鄰基站的信號強(qiáng)度進(jìn)行測量，當(dāng)切換觸發(fā)事件發(fā)生時(shí)，向服務(wù)基站上報(bào)測量報(bào)告，該測量報(bào)告包括候選基站的信號強(qiáng)度。

步驟S2：獲取候選基站狀態(tài)信息：服務(wù)基站向鄰基站請求獲取候選基站的發(fā)射功率以及干擾噪聲功率。

步驟S3：計(jì)算終端發(fā)射功率：根據(jù)預(yù)先設(shè)置的信道最低信干噪比、所述候選基站的信號強(qiáng)度以及候選基站的發(fā)射功率和干擾噪聲功率，計(jì)算連接候選基站的終端發(fā)射功率。當(dāng)信干噪比低于某個(gè)值時(shí)，接收端將無法解調(diào)出正確的信號，該值即為上述預(yù)先設(shè)置的信道最低信干噪比，該值可為3GPP推薦的3dB。

步驟S4：篩選目標(biāo)切換基站：以終端發(fā)射功率作為切換策略的參數(shù)之一，從候選基站中選出目標(biāo)切換基站。

相應(yīng)地，還提供一種面向終端節(jié)能的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)切換選擇系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

切換參數(shù)管理單元：負(fù)責(zé)切換相關(guān)參數(shù)的配置與初始化，所述參數(shù)包括切換觸發(fā)相關(guān)參數(shù)、測量規(guī)則。

終端測量單元：連接于上述切換參數(shù)管理單元，基站與終端建立初始連接時(shí)，將切換觸發(fā)相關(guān)參數(shù)以及測量規(guī)則發(fā)送給終端測量單元，根據(jù)測量規(guī)則，對服務(wù)基站以及鄰基站的相關(guān)狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行測量，生成測量報(bào)告，并發(fā)送給基站切換執(zhí)行單元。

基站切換執(zhí)行單元：連接于上述終端測量單元，負(fù)責(zé)上述測量報(bào)告的處理、候選基站決策屬性的計(jì)算以及目標(biāo)切換基站的篩選，根據(jù)篩選出的目標(biāo)切換基站生成切換請求，發(fā)送給移動(dòng)管理單元。

鄰基站狀態(tài)信息管理單元：連接于上述基站切換執(zhí)行單元，負(fù)責(zé)管理鄰基站的狀態(tài)信息，該狀態(tài)信息包括鄰基站的發(fā)射功率以及鄰基站檢測到的干擾噪聲功率。

移動(dòng)管理單元：連接于上述基站切換執(zhí)行單元，負(fù)責(zé)處理服務(wù)基站的切換請求，并將終端切換至目標(biāo)切換基站。

其中，基站切換執(zhí)行單元的構(gòu)造如圖3所示，由通信接口模塊、切換決策屬性計(jì)算模塊以及目標(biāo)切換基站篩選模塊三者相互連接組成：

通信接口模塊：負(fù)責(zé)與所述終端測量單元和移動(dòng)管理單元之間的通信。

切換決策屬性計(jì)算模塊：負(fù)責(zé)完成候選基站切換決策屬性的計(jì)算，根據(jù)終端測量單元發(fā)送的測量報(bào)告，以及鄰基站狀態(tài)信息管理模塊獲得候選基站狀態(tài)信息，計(jì)算終端發(fā)射功率。

目標(biāo)切換基站篩選模塊：主要完成目標(biāo)基站的篩選，并生成切換請求，由通信接口模塊發(fā)送給移動(dòng)管理單元。

結(jié)合上述方法及系統(tǒng)，現(xiàn)提供一應(yīng)用于具體情況的實(shí)施例，主要面向宏基站與微基站的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖4所示，在宏基站Macro BS覆蓋范圍內(nèi)，部署微微基站Pico BS低功率節(jié)點(diǎn)，形成多層次的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，鄰基站之間通過X2接口進(jìn)行通信。在本實(shí)施例中，切換策略所含參數(shù)除了包括終端發(fā)射功率外，還包括候選基站下行信道的信干噪比，根據(jù)此二者進(jìn)行衡量篩選。其流程如圖5所示，包括：

步驟101：切換參數(shù)管理單元配置與初始化。在每個(gè)基站設(shè)置一切換參數(shù)管理單元，在基站啟動(dòng)時(shí)配置相關(guān)參數(shù)，其中，該參數(shù)主要包括切換觸發(fā)相關(guān)參數(shù)、測量規(guī)則等，該測量規(guī)則需要終端匯報(bào)服務(wù)基站和鄰基站的信號強(qiáng)度測量值，以及終端檢測到的鄰基站所在頻段的干擾噪聲功率。

步驟102：服務(wù)基站的切換參數(shù)管理單元向終端測量單元發(fā)送切換觸發(fā)相關(guān)參數(shù)以及測量規(guī)則。

步驟103：終端測量單元根據(jù)所述測量規(guī)則對服務(wù)基站以及鄰基站的信號強(qiáng)度進(jìn)行測量。當(dāng)切換觸發(fā)事件發(fā)生時(shí)，終端測量單元將測量報(bào)告上報(bào)至服務(wù)基站的切換執(zhí)行單元，其中，測量報(bào)告中包括候選基站的信號強(qiáng)度RSRP_dl(c)以及候選基站所在頻段的干擾噪聲功率I_tot(u)。

步驟104：計(jì)算候選基站下行信道的信干噪比。切換決策屬性計(jì)算模塊通過通信接口模塊接收到測量報(bào)告后，計(jì)算候選基站下行信道的信干噪比：

${\mathrm{SINR}}_{dl}=\frac{{\mathrm{RSRR}}_{dl}\left(c\right)}{I_{tot}\left(u\right)}$

步驟105：計(jì)算終端連接候選基站的發(fā)射功率。切換決策屬性計(jì)算模塊通過通信接口模塊，讀取鄰基站狀態(tài)信息管理單元中的候選基站狀態(tài)信息，獲取候選基站的發(fā)射功率P_c(c)以及干擾噪聲功率I_tot(u)，并計(jì)算連接候選基站的終端發(fā)射功率，取單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)射功率平均值作為平均發(fā)射功率，該終端發(fā)射功率計(jì)算公式為：

$P_u\left(c\right)=\frac{P_c\left(c\right)\·{\mathrm{SINR}}_{th}\·I_{tot}\left(c\right)}{{\mathrm{RSRP}}_{dl}\left(c\right)}$

其中，SINR_th為通信過程中的最低信干噪比門限值，在切換參數(shù)管理單元中預(yù)先設(shè)置，當(dāng)?shù)陀陂T限值時(shí)，接收端將無法解調(diào)出正確的信號，該門限值的設(shè)置可參照3GPP推薦的3dB。

步驟106：篩選目標(biāo)切換基站。目標(biāo)基站篩選模塊將步驟104得到的候選基站下行信道的信干噪比以及步驟105得到的終端發(fā)射功率作為切換決策的兩個(gè)評判標(biāo)準(zhǔn)，篩選出目標(biāo)切換基站，并生成切換請求，通過通信接口模塊發(fā)送給移動(dòng)管理單元。

步驟107：進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移以及終端接入等相關(guān)操作。

圖6為本實(shí)施例與依據(jù)3GPP推薦的切換算法的切換選擇方法的仿真結(jié)果對比圖，本實(shí)施例以使用終端每消耗1焦耳所傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)作為能效的評估標(biāo)準(zhǔn)?？v坐標(biāo)為終端能效(Mean UEEnergy Efficiency(bit/Joule))，橫坐標(biāo)為基站密度(Number ofsublayer-cells)，即一個(gè)宏基站覆蓋范圍中的微微基站的數(shù)量。EE-HO曲線為本發(fā)明的切換選擇方法的仿真結(jié)果曲線，SC-HO曲線為依據(jù)3GPP推薦的切換算法的切換選擇方法的仿真結(jié)果曲線。從圖中可以看出，隨著基站密度的增大，本實(shí)施例中的終端能效顯著高于依據(jù)3GPP推薦的切換算法的切換選擇方法，充分驗(yàn)證了本發(fā)明的終端節(jié)能有效性。

在本實(shí)施例中，提出一種獲取鄰基站發(fā)射功率以及干擾噪聲功率的實(shí)現(xiàn)方式。通過修改X2AP協(xié)議中RESOURCE STATUS相關(guān)信令的Report Characteristics字段，來實(shí)現(xiàn)服務(wù)基站通過X2接口獲取鄰基站的發(fā)射功率以及干擾噪聲功率，圖7為其信令傳送示意圖，圖8為其流程圖，該流程包括：

步驟201：服務(wù)基站向鄰基站發(fā)送RESOURCE STATUS REQUEST消息。其中，如圖9所示，RESOURCE STATUS REQUEST消息中Report Characteristics字段的前7個(gè)比特與3GPP TS 36.423所述一致，第8個(gè)比特與第9個(gè)比特均值為1(該字段共32比特，其他比特將被接收端忽略)，來請求鄰基站的發(fā)射功率以及干擾噪聲功率。

步驟202：鄰基站返回RESOURCE STATUS RESPONSE消息，其中包含REQUEST消息中所請求參數(shù)中可檢測返回的參數(shù)。在本實(shí)施例中，RESPONSE消息的Measurement Initiation Result字段中添加基站發(fā)射功率以及干擾噪聲功率，其余部分與3GPP TS 36.423所述一致。

步驟203：服務(wù)基站存儲(chǔ)鄰基站狀態(tài)信息，服務(wù)基站接收到RESPONSE消息后，讀取鄰基站狀態(tài)信息，并將其存儲(chǔ)至鄰基站狀態(tài)信息管理單元。

步驟204：鄰基站定期發(fā)送RESOURCE STATUS UPDATE消息。根據(jù)REQUEST消息中設(shè)定的報(bào)告頻率，鄰基站向服務(wù)基站定期發(fā)送RESOURCE STATUS UPDATE消息，其中包含步驟201中所請求的參數(shù)值。在本實(shí)施例中，UPDATE消息的Cell Measurement Result字段中添加基站發(fā)射功率以及干擾噪聲功率，其余部分與3GPP TS 36.423所述一致。

步驟205：服務(wù)基站更新鄰基站狀態(tài)信息。服務(wù)基站接收到UPDATE消息后，更新鄰基站狀態(tài)信息管理單元中的鄰基站狀態(tài)信息。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上描述的實(shí)施例是為了本發(fā)明的示例而給出的，僅用以闡述本發(fā)明的技術(shù)方案而不對其進(jìn)行限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以對本發(fā)明所闡述的實(shí)施例進(jìn)行改動(dòng)或者替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。