一种切换判决算法的制作方法

本发明涉及macrocell/femtocell两层网络切换技术领域，特别是涉及一种切换判决算法。

背景技术：

随着3G移动通信技术的快速发展和基于各种操作系统的智能终端设备的出现，移动业务占业务总量的比率正逐年攀升。蜂窝式移动通信所采用的宏蜂窝技术应用于3G业务时，由于室内覆盖的效果较差，存在大量的覆盖盲区，并且其网络容量有限，接通率较低，因此削弱了3G业务的使用效果。据统计，如今在各种移动业务中，有72％的业务是在室内进行应用的，所以提高3G网络的室内覆盖效果是3G网络成功运营的关键之一。为了解决移动数据业务激增的问题，通信工业界提出了毫微微蜂窝(femtocell)技术。femtocell技术是当前解决调整业务全范围覆盖尤其是室内覆盖的一项关键技术。对于移动运营商而言，使用femtocell可以极大地改善室内信号质量，顺利部署高速数据业务，降低网络投资，提供更好的固定移动业务融合。

femtocell的部署可谓是杂乱无章的，因为对于社区、学校、商场、写字楼甚至郊区，只要在任何地方用户有femtocell业务的需求，他们就可以购买femtocell设备安置于其所在的位置，没有规律可言，这与运营商能够统一规划宏基站的地点有着很大的不同。femtocell的覆盖范围非常小，当 用户移动时，发生切换的时间间隔可能会非常短，而有些设备只是暂时路过某femtocell覆盖区域，却因为其信号强度高而接入到该FAP当中，但是随即又断开连接，这样的切换非常频繁且没有必要。宏基站的发射功率(≈51dBm)和家庭基站的发射功率(≈20dBm)差别非常大，切换判决标准很难满足。特别地，当femtocell位于macrocell内部中心地带时，尽管其RSS足够强，但鉴于宏基站发射功率大，用户设备还是会优先选择宏基站为目标切换基站，从而导致macrocell资源拥塞以及femtocell资源利用率不高。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术macrocell/femtocell两层网络传统切换femtocell无线资源利用率低的缺陷，提供了一种切换判决算法，该算法将宏基站与目标基站的RSS结合起来，切换判决过程由宏基站的RSS和结合因子α来决定的自适应补偿的产生，从而进行一个更合理的比较，提高femtocell无线资源利用率。

本发明所要求解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

一种切换判决算法，包括以下步骤：

S1、令s_m[k]和s_f[k]分别表示k时刻宏基站和家庭基站对于某用户设备的RSS；

S2、假设用户设备以恒定的速度由macrocell按直线移动至femtocell覆盖区域，k表明该时刻用户设备的位置；发射功率分别记为P_m,tx和P_f,tx，路径损耗分别记为PL_m[k]和PL_f[k]；

S3、s_m[k]和s_f[k]可分别由下面的式子表达：

s_m[k]＝P_m,tx-PL_m[k]-u_m[k]，s_f[k]＝P_f,tx-PL_f[k]-u_f[k]，

u_m[k]和u_f[k]分别表示穿墙损耗、阴影效应、其他效应对宏基站或家庭基站的信号强度带来的损耗；

S4、将指数窗函数w[k]＝(1/d₁)exp(-kd_s/d₁)应用于s_m[k]和s_f[k]，其中d_s和d₁为两个相邻测算地点的距离和窗长度，此操作可用下式表示：${\stackrel{\‾}{s}}_m\left[k\right]=w\left[k\right]*s_m\left[k\right],{\stackrel{\‾}{s}}_f\left[k\right]=w\left[k\right]*s_f\left[k\right];$

S5、令其中α∈[0,1]为结合因子，反应了不同基站发射功率的不对称性；

S6、切换判决标准描述如下：

当时，或s_f，th时，用户设备与该femtocell连接；

当时，或时，用户设备仍然与macrocell连接。

进一步地，所述S5中α的最优值确定，

${\mathrm{\α}}^{*}=\arg \underset{\mathrm{\α}\∈\left[\mathrm{0,1}\right]}{\max }\frac{P_f[k_0+k_1]-P_f[k_0-k_1]}{2k_1}$

服从$P_m^c\left[k_0\right]=P_r\{M\left(k_0\right),{\stackrel{\‾}{s}}_f[k_0]>s_{f,\mathrm{th}}\}\<\mathrm{\ϵ},$其中，P_m[k]和P_f[k]分别表示k时刻用户设备被分配给宏基站和家庭基站的概率，M(k)和F(k)则分别对应相应的事件；k₀和k₁两个参数分别表示femtocell的边界和边缘距离，用来测量切换的执行的速度。

本发明的有益效果：一种切换判决算法，该算法将宏基站与目标基站的RSS结合起来，切换判决过程由宏基站的RSS和结合因子α来决定的自适应补偿的产生，从而进行一个更合理的比较；通过有效地控制门限值大 小，就能够在切换过程中在宏基站和家庭基站之间做出更好的选择，以保证一定水平的服务质量；划定事件M(k₀)和提高femtocell无线资源利用率。

具体实施方式

一种切换判决算法，包括以下步骤：

S1、令s_m[k]和s_f[k]分别表示k时刻宏基站和家庭基站对于某用户设备的RSS；

S2、假设用户设备以恒定的速度由macrocell按直线移动至femtocell覆盖区域，k表明该时刻用户设备的位置；发射功率分别记为P_m,tx和P_f,tx，路径损耗分别记为PL_m[k]和PL_f[k]；

S3、s_m[k]和s_f[k]可分别由下面的式子表达：

s_m[k]＝P_m,tx-PL_m[k]-u_m[k]，s_f[k]＝P_f,tx-PL_f[k]-u_f[k]，

u_m[k]和u_f[k]分别表示穿墙损耗、阴影效应、其他效应对宏基站或家庭基站的信号强度带来的损耗；

S4、为防止RSS的急剧变化，将指数窗函数w[k]＝(1/d₁)exp(-kd_s/d₁)应用于s_m[k]和s_f[k]，其中d_s和d₁为两个相邻测算地点的距离和窗长度，此操作可用下式表示：${\stackrel{\‾}{s}}_m\left[k\right]=w\left[k\right]*s_m\left[k\right],{\stackrel{\‾}{s}}_f\left[k\right]=w\left[k\right]*s_f\left[k\right];$

S5、令其中α∈[0,1]为结合因子，反应了不同基站发射功率的不对称性；

S6、切换判决标准描述如下：

当时，或s_f，th时，用户设备与该femtocell连接；

当时，或时，用户设备仍然与macrocell连接。

切换判决的过程为由宏基站的RSS和结合因子α来决定的自适应补偿的产生，因此可以进行一个更合理的比较。除此之外，当来自家庭基站的RSS超过门限值s_f,th时，才应用于此。通过有效地控制门限值大小，就能够在切换过程中在宏基站和家庭基站之间做出更好的选择，以保证一定水平的服务质量。滞后余量仍是避免切换中不必要麻烦的一个重要元素，以上各情况下的滞后余量分别由Δ(F1)、Δ(F2)、Δ(M1)和Δ(M2)表示。

算法中最重要的一步就是给α确定一个合适的值。如果α的值定得过高，则该准则的条件将很容易满足，即使来自femtocell的RSS很低也是如此。确定α最优值的方法：

${\mathrm{\α}}^{*}=\arg \underset{\mathrm{\α}\∈\left[\mathrm{0,1}\right]}{\max }\frac{P_f[k_0+k_1]-P_f[k_0-k_1]}{2k_1}$

服从$P_m^c\left[k_0\right]=P_r\{M\left(k_0\right),{\stackrel{\‾}{s}}_f[k_0]>s_{f,\mathrm{th}}\}\<\mathrm{\ϵ},$其中，P_m[k]和P_f[k]分别表示k时刻用户设备被分配给宏基站和家庭基站的概率，M(k)和F(k)则分别对应相应的事件；k₀和k₁两个参数分别表示femtocell的边界和边缘距离，用来测量切换的执行速度。

因此，在的条件限制下，能够根据给出支持快速切换，或者仅造成很小时延的切换的最佳结合因子的值。由于当来自FAP的RSS超过门限值s_f,th时，该结合的过程才会启动，所以为了femtocell资源的高利用率，划定事件M(k₀) 和同时发生的概率是合理的。然而，即使在结合过程启动之后，系统仍要求RSS之间的比较，从而可以得到更好的切换选择。

一种切换判决算法，该算法将宏基站与目标基站的RSS结合起来，切换判决过程由宏基站的RSS和结合因子α来决定的自适应补偿的产生，从而进行一个更合理的比较；通过有效地控制门限值大小，就能够在切换过程中在宏基站和家庭基站之间做出更好的选择，以保证一定水平的服务质量；划定事件M(k₀)和提高femtocell无线资源利用率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。