一种确定为终端提供通信服务的节点组的方法及装置与流程

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种确定为终端提供通信服务的节点组的方法及装置。

背景技术：

在未来的网络中，传统的大功率宏基站与大量部署的低功率小基站组成了超密集异构网络，这是解决未来无线移动通信数据速率需求问题的一种很有前景的选择。在超密集网络中，由于接入点覆盖面积减小及接入点动态变化(如开启或关闭)，使得用户即使在低速移动甚至静止的情况下都要进行频繁的切换。

目前，基站是小区的控制和数据中心，负责覆盖范围内信号处理和移动性管理等，当用户移动或周围网络环境变化时，用户要频繁感知网络环境及基站信号以触发切换操作，严重影响了用户移动体验。

现有技术的不足在于：目前还没有方案能够在终端移动时，能够有效的解决用户在不同接入点间的频繁切换的问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种确定为终端提供通信服务的节点组的方法及装置，用以解决在终端移动时，用户在不同接入点间频繁切换的问题。

本发明实施例中提供了一种确定为终端提供通信服务的节点组的方法，包括：

确定为终端提供通信服务的节点组；

在确定终端移动和/或终端的无线通信环境发生变化时，更新所述节点组成员。

较佳地，所述节点组的成员节点是根据终端接收的各节点的参考信号强度和/或各节点针对该终端产生的通信协作增益来确定的。

较佳地，根据终端接收的各节点的参考信号强度和/或针对该终端产生的通信协作增益确定所述节点组的成员节点，包括：

在初始确定为终端提供通信服务的节点组时，根据终端接收的各节点的参考信号强度确定候选协作节点集合；

在所述候选协作节点集合的节点中，根据各节点针对该终端产生的通信协作增益确定节点组的成员节点。

较佳地，更新所述节点组成员，包括：

若可以为终端提供通信服务的节点在所述候选协作节点集合的节点中，根据各节点针对该终端产生的通信协作增益更新节点组的成员节点；

若可以为终端提供通信服务的节点不在所述候选协作节点集合的节点中，在根据终端接收的各节点的参考信号强度更新所述候选协作节点集合后，根据各节点针对该终端产生的通信协作增益更新节点组的成员节点。

较佳地，各节点针对该终端产生的通信协作增益是根据增加节点后终端接收信号的信干噪比与增加节点前的终端接收信号的信干噪比之差来确定的。

本发明实施例中还提供了一种确定为终端提供通信服务的节点组的装置，包括：

节点组确定模块，用于确定为终端提供通信服务的节点组；

检测模块，用于确定终端移动和/或终端的无线通信环境是否发生变化；

节点组确定模块进一步用于在确定终端移动和/或终端的无线通信环境发生变化时，更新所述节点组成员。

较佳地，节点组确定模块进一步用于根据终端接收的各节点的参考信号强度和/或各节点针对该终端产生的通信协作增益来确定所述节点组的成员节点。

较佳地，节点组确定模块进一步用于在根据终端接收的各节点的参考信号强度和/或针对该终端产生的通信协作增益确定所述节点组的成员节点时，在初始确定为终端提供通信服务的节点组时，根据终端接收的各节点的参考信号强度确定候选协作节点集合；在所述候选协作节点集合的节点中，根据各节点针对该终端产生的通信协作增益确定节点组的成员节点。

较佳地，节点组确定模块进一步用于在更新所述节点组成员时，若可以为终端提供通信服务的节点在所述候选协作节点集合的节点中，根据各节点针对该终端产生的通信协作增益更新节点组的成员节点；若可以为终端提供通信服务的节点不在所述候选协作节点集合的节点中，在根据终端接收的各节点的参考信号强度更新所述候选协作节点集合后，根据各节点针对该终端产生的通信协作增益更新节点组的成员节点。

较佳地，节点组确定模块进一步用于根据增加节点后终端接收信号的信干噪比与增加节点前的终端接收信号的信干噪比之差来确定各节点针对该终端产生的通信协作增益。

本发明有益效果如下：

在本发明实施例提供的技术方案中，由于在确定终端移动和/或终端的无线通信环境发生变化时，即更新所述节点组成员，当用户移动或周围网络环境变化，自动更新APG成员节点，使得APG组能够跟随用户迁移，使用户与新接入点自动建立连接，达到无缝切换体验，达到以用户为中心的移动性管理效果。

进一步的，由于APG成员节点选择的依据是协作增益最大化原则，因此能够提升了协作效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例中超密集网络架构示意图；

图2为本发明实施例中确定为终端提供通信服务的节点组的方法实施流程示意图；

图3为本发明实施例中确定APG实施流程示意图；

图4为本发明实施例中t0时刻新用户的初始APG示意图；

图5为本发明实施例中CCS内更新APG成员节点示意图；

图6为本发明实施例中用户移动到CCS覆盖范围外时更新APG成员节点示意图；

图7为本发明实施例中根据周围网络环境变化更新APG示意图；

图8为本发明实施例中确定为终端提供通信服务的节点组的装置结构示意图。

具体实施方式

发明人在发明过程中注意到：

在超密集部署网络中，密集部署的低功率无线AP(Access Point，接入点)大大提升了系统容量，但每个AP的覆盖半径大大减小，使得单个AP无法为移动用户提供所需的连续服务。同时，随着接入点类型多样化及用户移动复杂性的增加，原有的小区切换机制，不再能很好地适应未来的超密集网络环境。如何在用户的不同移动状态下和密集部署的网络环境中为用户提供有效的移动性支持，是提升用户通信服务质量的关键。

目前针对用户移动性支持问题上的研究技术，主要集中在以下两个方面：

(1)减少小区切换：为解决用户移动带来的切换问题，采用分组的办法将多个基站联合，将多个基站联合成一个虚拟的大基站，从而减少了切换次数，也有方案提出在5G系统中基于成簇的超密集小网络移动性管理方案。但其不足在于，目前基站分簇方法主要采用基于接收信号参考强度的静态分簇办法，并未考虑以用户为中心和协作点本身的性能问题，且簇结构随用户的移动而无法动态变化。

(2)提高切换成功率：为提高切换成功率，研究主要从两个方面进行改进：一是设法减少探测过程的时间开销；二是预测切换，并根据预测制定切换参数，保证切换成功率。但其不足在于，目前的移动切换改进方法，对移动预测算法具有很高的依赖性，且算法过于复杂，会导致切换时机决策不准确，难以实现无缝切换，更主要是，目前切换方法极少对未来超密部署环境下以用户为中心的无缝切换体验需求进行综合考虑。

针对超密集网络中接入点类型多样化和用户终端移动的复杂化，导致无法为用户移动提供有效的移动性支持问题。在本发明实施例提供的技术方案中引入以用户为中心的移动管理思想，依据协作增益和参考信号强度为接入网络的每个用户选择多个接入点动态组成服务APG(Access Point Group，接入点组)为其提供协作传输服务。当用户移动时，根据用户移动状态采用相应的更新策略对APG成员节点进行更新，使APG能跟随用户移动；用户不移动，而周围网络环境变化，例如，因成员组的成员关闭等情况而发生的网络环境变化等，根据用户需求采用相应的更新策略对APG成员节点进行更新，使APG能跟随用户移动，让用户始终感受到自己位于网络的覆盖中心，从而避免用户在不同接入点间的移动切换问题，让用户一直享受连续的稳定服务，达到以用户为中心的移动性管理效果。

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

首先对本发明实施例提供的技术方案的实施环境进行说明。

图1为超密集网络架构示意图，如图所示，网络结构中主要包括：与若干AP通过无线连接的若干终端(用户)、各AP与LSC(Local Service Center，本地服务中心)之间通过有线连接，LSC与NSC(Network Service Center，网络服务中心)之间通过IP网络相连。本发明实施例将要提供的技术方案至少可以在LSC上进行实施，则实施中，网络中的AP将会周期性检测用户并获取用户信息，AP与LSC交互用户信息，由LSC通知NSC分配用户APG的唯一标识APG_ID。通过LSC和AP协作，选择可以为终端提供协作传输服务的AP作为APG成员节点。本领域技术人员容易理解在通信过程中用户与终端的关系，也即，用户通过使用具体的硬件设备如UE(User Equipment，用户设备)等终端来与AP进行无线连接后获得通信服务。因此在实施说明过程中，会根据需要强调的内容不同，分别使用用户或者终端的称谓来进行说明。

图2为确定为终端提供通信服务的节点组的方法实施流程示意图，如图所示，可以包括：

步骤201、确定为终端提供通信服务的节点组；

步骤202、在确定终端移动和/或终端的无线通信环境发生变化时，更新所述节点组成员。

实施中，节点组的成员节点可以是根据终端接收的各节点的参考信号强度和/或各节点针对该终端产生的通信协作增益来确定的。

具体实施中，对于参考信号强度，至少有一种实施方式可以如下：为缩小APG成员节点AP搜索范围，减少计算复杂度，可以根据用户接收参考信号强度越大的邻居AP，其干扰越大的原则，选择M个参考信号强度最大的AP组成候选协作节点集合中的候选节点，然后再从候选协作节点集合中确定节点组。

需要说明的是，用其它参数来确定CCS的成员节点也是可以的，例如：用户与基站间的路径损耗等参数。对于CCS的确定，并不一定完全是出于技术的考虑，可能出于其他一些要求或者需求，而用某个、或者某些参数来确定CCS，实施例中CCS的目的在于提供一个选择出节点组的成员节点的集合，CCS的使用在下面实施例中还会给出，例如：针对可以为终端提供通信服务的节点是否在CCS的节点中，提供不同的实施方式等；因此，在实施中以参考信号强度为例，是由于参考信号强度这一参数效果好、也容易实施；但是，用其它的参数也是可以的，参考信号强度仅用于教导本领域技术人员具体如何实施本发明，但不意味仅能使用参考信号强度这一参数，实施过程中可以结合实践需要来确定相应的参数。

对于通信协作增益，各节点针对该终端产生的通信协作增益可以是根据增加节点后终端接收信号的信干噪比与增加节点前的终端接收信号的信干噪比之差来确定的。

具体实施中，协作服务增益可以：

假设当前为用户u提供协作传输服务的APG为APGu，用户u接收信号的SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio，信号与干扰和噪声比，简称：信干噪比)为当APGu外接入点AP n加入APGu后，SINR变为那么AP n参与协作传输服务的的协作服务增益可表示为：

显然，当协作服务增益为正时，增益增加，有益终端信号传输。具体实施中，为了便于获得需要的增益效果等，可以将增益设置门限，只有CCS中增益大于该门限值的AP才将其加入APG，下面具体实施例中还会进行说明。

在步骤202的实施中，在确定终端移动和/或终端的无线通信环境发生变化时，至少可以通过周期检测用户这一方式。

具体的，网络中的AP可以周期性检测用户并获取用户信息，如果检测到的用户为新接入网络的用户，AP与LSC交互用户信息，由LSC通知NSC分配用户APG的唯一标识APG_ID。通过LSC和AP协作，选择可以为用户UE提供协作传输服务的AP作为APG成员节点，具体初始APG的产生下面将进行说明。如果不是新用户，根据用户移动情况，执行APG成员更新操作。

对于步骤201中的节点组，对每一时刻的终端来说都是存在的，只需在确定终端移动和/或终端的无线通信环境发生变化时，更新所述节点组成员即可，这是容易理解的，因此下面主要说明的是初始节点组的产生的实施。

实施中，根据终端接收的各节点的参考信号强度和/或各节点针对该终端产生的通信协作增益确定所述节点组的成员节点，可以包括：

在初始确定为终端提供通信服务的节点组时，根据终端接收的各节点的参考信号强度确定候选协作节点集合；

在所述候选协作节点集合的节点中，根据各节点针对该终端产生的通信协作增益确定节点组的成员节点。

建立初始服务节点组APG具体可以如下：

由LSC依据节点协作增益最大化的原则选择为新用户提供协作传输服务的AP作为初始服务节点组APG的成员节点。

为缩小APG成员节点AP搜索范围，减少计算复杂度，根据用户接收参考信号强度越大的邻居AP，其干扰越大的原则，选择M个参考信号强度最大的AP组成候选协作节点集合。下面以用户u为例，给出建立初始服务节点组APGu的方式：

1、用户u进入超密集网络覆盖范围，由网络服务器为用户u分配APG唯一标识(APG_ID_u),并置APGu为空；

2、选择M个参考信号最大的AP，组成CCS(Candidated Coordinated Set，候选协作节点集合)。

3、计算并比较CCS内各AP与用户u间的SINR，将SINR最大的AP n作为APGu的初始成员节点，即：

APG_u＝{n},AP_n＝max{r_u,n,n∈CCS} (公式2)

4、更新CCS＝CCS\{n}，设置协作服务增益门限β，根据协作服务增益计算公式1计算APGu外其余AP的协作服务增益，将协作服务增益最大的且大于β的AP n'添加到APGu中，即：

APG_u＝APGu∪{n'},n'＝max{μ_u,n',n'∈Ω}andμ_u,n'＞β (公式3)

5、当CCS为空，APGu初始化结束；否则，返回上一步骤。

下面对APG的更新实施进行说明。

实施中，在更新所述节点组成员时，可以包括：

若可以为终端提供通信服务的节点在所述候选协作节点集合的节点中，根据各节点针对该终端产生的通信协作增益更新节点组的成员节点；

若可以为终端提供通信服务的节点不在所述候选协作节点集合的节点中，在根据终端接收的各节点的参考信号强度更新所述候选协作节点集合后，根据各节点针对该终端产生的通信协作增益更新节点组的成员节点。

具体实施中，用户移动会产生用户位置的更新，导致用户与无线接入点间的SINR和参考信号强度发生改变，因此需要更新APG的成员节点。虽然静止的用户不会发生位置的改变，但由于周围用户的移动或无线接入点的开启关闭，导致其周围无线网络环境的改变，因此，也应更新APG成员节点。综上可知，APG成员更新分为两种情形：

1、针对移动用户的APG成员更新。

根据用户的移动范围，又可以分成以下两种情形：

(1)用户在CCS内各AP间移动。

当用户u在CCS内各AP间移动时，计算CCS内除APGu成员节点外其余AP的协作服务增益，若AP n的协作服务增益满足下面的CCS内APG更新条件：

μ_u,n＞β,n＝max{μ_u,n,n∈CCS\APG_u} (公式4)

将AP n添加到APGu中，即APG_u＝APGu∪{n}。同时更新CCS＝CCS\{n}。如果CCS内还存在满足“CCS内APG更新条件”的AP，将这些AP也添加到APGu中。

(2)用户移动到CCS覆盖范围外。

当用户u移动到CCS外某一AP覆盖范围，CCS外APG更新过程如下：

a、如果CCS外某AP j的参考信号强度大于CCS内参考信号强度最小的AP i，则用AP j替换掉AP i。若AP i为APGu内成员节点，则从APGu中删除，即：APGu＝APGu\{i}。

b、执行完，执行用户在CCS内移动时的APGu更新。

2.针对网络环境变化的APG成员更新。

当用户u周围的网络环境变化(如AP新开启或关闭)，而位置为发生改变时，重新检测用户u与周围AP间的无线环境，根据CCS集更新条件，先执行CCS更新操作，然后根据上述CCS内APG更新条件进行APGu更新。

下面再以实例进行说明。实例是以用户为中心的移动性支持方法应用到超密集部署的通信网络中，参照图3所示的示意图，来说明移动性支持的实现过程。

图3为确定APG实施流程示意图，如图所示，包括：

步骤301、开始；

步骤302、周期性检测用户；

步骤303、判断是否是新用户接入网络，是则转入步骤304，否则转入步骤305；

步骤304、建立新用户初始APG，转入步骤310；

步骤305、判断用户是否移动，是则转入步骤307，否则转入步骤306；

步骤306、根据周围网络环境变化更新APG，转入步骤310；

步骤307、判断是否是在CCS内移动，是则转入步骤309，否则转入步骤308；

步骤308、CCS间APG更新，转入步骤310；

步骤309、CCS内APG更新，转入步骤310；

步骤310、结束。

实施例1

本例将说明建立新用户初始服务节点组APG的实施。

图4为t0时刻新用户的初始APG示意图，如图所示，在单位调度时间t0，用户u1接入网络，用户u1周围有多个AP节点检测到用户u1，并与LSC交互用户u1信息，由LSC通知NSC为用户u1分配APG标识APG_ID-u。假设初始候选协作节点集CCS＝{AP1,AP2,AP3,AP4}，根据上述的初始服务节点组APG建立方案，建立用户u1的初始服务节点组APGu1。结果为：初始服务节点组APGu1＝{AP1,AP2}，具体如图4中的虚线小圆圈所示。

实施例2

本例为更新APG成员节点的实施。

在单位调度时间t1，根据用户u1是否移动及移动范围情况，分三种情况给出APGu1的更新实例。

1、图5为CCS内更新APG成员节点示意图，如图所示，假设在t1时刻，用户u1移动位置从t0时刻的位置Loc0移动到位置Loc1，仍在CCS覆盖范围内，按照针对移动用户的APG成员更新情形中的用户在CCS内移动时APG更新方案，CCS保持不变，而APGu1更新为：APGu1＝{AP1,AP2,AP4}，具体如图5中的虚线小圆圈的变化所示。

2、图6为用户移动到CCS覆盖范围外时更新APG成员节点示意图，如图所示，假设在t2时刻，用户u1移动位置从t1时刻的位置Loc1移动到位置Loc2，CCS覆盖范围外的AP(如AP6和AP7)检测到用户u1，按照针对移动用户的APG成员更新情形中的用户移动到CCS覆盖范围外时APG更新方案，CCS中的AP1和AP2节点分别被AP6和AP7替换，同时从APGu1中删除成员节点AP1和AP2，然后根据CSS内移动时APG更新方法，先更新CCS，然后对APG进行更新。APGu1更新为：APGu1＝{AP3,AP4,AP6}，具体如图6中的虚线小圆圈的变化所示。

3、图7为根据周围网络环境变化更新APG示意图，如图所示，假设在t3时刻，用户u位置Loc2未发生变化，而AP6节点关闭。按照针对网络环境变化的APG成员更新的APG更新方案，先执行CCS更新，然后更新APG。APGu1更新为：APGu1＝{AP3,AP4}，具体如图7中的虚线小圆圈的变化所示。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种确定为终端提供通信服务的节点组的装置，由于该装置解决问题的原理与一种确定为终端提供通信服务的节点组的方法相似，因此该装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

图8为确定为终端提供通信服务的节点组的装置结构示意图，如图所示，可以包括：

节点组确定模块801，用于确定为终端提供通信服务的节点组；

检测模块802，用于确定终端移动和/或终端的无线通信环境是否发生变化；

节点组确定模块801进一步用于在确定终端移动和/或终端的无线通信环境发生变化时，更新所述节点组成员。

实施中，节点组确定模块进一步用于根据终端接收的各节点的参考信号强度和/或各节点针对该终端产生的通信协作增益来确定所述节点组的成员节点。

实施中，节点组确定模块进一步用于在根据终端接收的各节点的参考信号强度和/或针对该终端产生的通信协作增益确定所述节点组的成员节点时，在初始确定为终端提供通信服务的节点组时，根据终端接收的各节点的参考信号强度确定候选协作节点集合；在所述候选协作节点集合的节点中，根据各节点针对该终端产生的通信协作增益确定节点组的成员节点。

实施中，节点组确定模块进一步用于在更新所述节点组成员时，若可以为终端提供通信服务的节点在所述候选协作节点集合的节点中，根据各节点针对该终端产生的通信协作增益更新节点组的成员节点；若可以为终端提供通信服务的节点不在所述候选协作节点集合的节点中，在根据终端接收的各节点的参考信号强度更新所述候选协作节点集合后，根据各节点针对该终端产生的通信协作增益更新节点组的成员节点。

实施中，节点组确定模块进一步用于根据增加节点后终端接收信号的信干噪比与增加节点前的终端接收信号的信干噪比之差来确定各节点针对该终端产生的通信协作增益。

为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。

综上所述，为提升用户服务质量，本发明实施例中提出动态组成服务节点组(APG)为用户提供协作传输服务，APG成员节点选择的依据是协作增益最大化原则。

当用户移动或周围网络环境变化，自动更新APG成员节点，使APG能够跟随用户变化，以达到以用户为中心的移动性管理效果。

进一步的，以用户为中心表现在：现有技术中，在分配APG时，是根据需要或者网络规划、网络优化等要求等将某几个AP分为一组后，对某一个区域的终端提供通信服务，换言之，现有技术中的APG不变，变化的是不同的进入APG服务范围的终端；与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案可以针对每个接入网络的用户都分配不同的节点组，这样使得节点组能够跟随用户移动而自动更新。

还通过判断用户的移动范围，实现针对移动用户的APG更新；通过检测用户与周围AP间的无线环境的变化，实现针对网络环境变化的APG更新。

相对于现有的基于接收信号参考强度的分簇办法，本发明实施例中提出的方案采用协作收益作为协作传输节点选择的依据，提升了协作效率。

本发明实施例中提出的方案，不但提升了用户服务质量，而且APG组能够跟随用户迁移，使用户与新接入点自动建立连接，达到无缝切换体验。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。