专利名称：一种宏小区与家庭基站小区之间的切换优化方法
技术领域：
本发明涉及移动通信技术领域，更特别的，本发明是用于下一代移动通信系统 (LTE/LTE-Advanced)中eNodeB (演进型节点B)与Home eNodeB (家庭演进型节点B)之间 的一种切换优化方法。
背景技术：
随着第三代移动通信系统的广泛商用以及LTE (长期演进)标准的发布，第四代 移动通信系统的标准制定与也到了关键阶段，作为第四代移动通信中的主流技术，3GPP 主导制定的LTE-Advanced技术被寄予厚望，LTE-Advanced是LTE的演进，正式名称为 FurtherAdvancements for E-UTRA，它是 ITU-R 的 IMT-Advanced 征集的两大主流技术方案之一。在LTE-Advanced中，有效支持新频段和大带宽应用，峰值速率大幅提高，频谱效 率也有改进，带宽更宽，速率更快，与此同时，更好的网络覆盖成为重要的需求之一，根据国 内外的相关统计，3G时代70%的话音业务和90%的数据业务发生在室内，充分的室内覆盖 不但能够给用户提供更加便利的服务，而且更能节省运营商的固定资本投入费用，提高运 营商的收益。为了实现更好的室内网络覆盖和网络容量扩充，LTE-Advanced引进了 Home eNodeB (家庭演进型节点B，也称Femtocell、家庭基站、HeNB)，相对于LTE/LTE-Advanced 中的演进型节点B(eN0deB)，家庭基站体积小，发射功率较低，即插即用，方便用户安装和维 护，节省了运营商的运营成本，在不久的将来很可能会得到大规模的部署。目前很多跨国公 司及国内各大运营商、设备商都给予家庭基站的极大的关注。伴随着家庭基站的大规模部署，终端的移动性管理成为一个棘手的问题，特别是 当终端从LTE/LTE-Advanced的源宏小区向家庭基站小区移动的时候，会产生一个的切换 的必要性问题，比如高速状态下的用户可能不需要切换，由于家庭基站的覆盖范围有限，高 速用户的切换会导致两次没必要的切换，中等速度条件下实时用户与非实时用户的不必要 的切换策略可能会导致切换的失败、没有必要的切换、掉话率等一系列问题，低速用户可能 希望尽可能快的切换到家庭基站小区并尽可能长时间驻留；另外，家庭基站的功率较小，而 LTE/LTE-Advanced中的演进型节点B功率比较大，同时二者的容量也有较大差异，在切换 过程中如不考虑二者容量和功率的差异，可能会造成乒乓切换等，影响用户的服务质量，而 在目前的宏小区和家庭基站小区之间的切换中还没有应对不同用户速度和业务状态信息 以及考虑到二者容量和功率差异的切换方法。
发明内容
本发明旨在针对现有移动通信切换技术中没能很好解决的LTE/LTE-Advanced宏 小区与家庭基站小区之间切换的问题，提出了一种基于小区当前负载、用户速度和业务状 态信息的切换方法。为了实现上述目的，解决相应的技术问题，本发明通过以下技术方案来实现
步骤一源演进型节点B控制WTRU (无线发射/接收单元)按照事件触发、周期触 发或者周期性时间触发的方式向源演进型节点B发送终端的负载信息、速度信息和业务状 态fe息。步骤二 源演进型节点B接收到WTRU发送的参考信号接收强度或者参考信号接收 质量满足切换条件，源演进型节点B做出向家庭基站小区切换决定的时候，源演进型节点B 发送切换请求发送到家庭基站网关系统(或者其他家庭基站切换判决系统)，同时将WTRU 的速度和业务状态信息发送到家庭基站网关系统(或者其他家庭基站切换判决系统)，进 入下一步。步骤三判定家庭基站是否允许该用户接入，如果家庭基站采用的是CSG (封闭用 户组)模式，家庭基站网关系统首先判定该WTRU是否属于该封闭用户组或者家庭基站采用 的是否为开放接入模式，该WTRU属于该封闭用户组或者家庭基站采用的是开放接入模式 则进行下一步。步骤四根据当前LTE/LTE-Advanced源宏小区与家庭基站小区负载情况、WTRU的 速度状态和业务信息状态来判定是否进行切换。满足切换条件则WTRU从源宏小区切换到 目标基站小区，不满足则不执行切换。切换判决过程中综合考虑切换涉及源宏小区及目标 家庭基站小区的负载情况，通过切换测量信息的处理来实现，LTE/LTE-Advanced源宏小区 与家庭基站小区负载情况与WTRU的参考信号接收强度或者参考信号接收质量结合起来作 为切换判决输入。步骤四中考虑源宏小区及目标家庭基站小区负载情况的切换，具体为切换判决输 入正比于源宏小区及目标家庭基站小区各自的参考信号强度或者参考信号质量，反比于源 宏小区及目标家庭基站小区各自的小区负载因子，正比于源宏小区及目标家庭基站小区各 自的最大负载容量。步骤五在上述技术方案中，家庭基站网关根据用户身份标识以及速度和业务状 态信息做出是否接受切换判决的决定。具体为把WTRU速度分为三类高速、中速和低速；把 WTRU业务状态分为两种实时业务和非实时业务。满足步骤四中的条件的情况下，高速实 时与高速非实时WTRU不切换，中速实时用户切换，中速非实时用户不切换，低速实时用户 与低速非实时用户切换。在步骤五中，WTRU速度也可简化分为两类高速和低速，此时高速用户不切换，低 速用户切换。从而减少没必要的切换，降低掉话率，实现LTE/LTE-Advanced宏小区和家庭 基站小区之间切换的优化。从以上技术方案可以看出，本发明的技术方案通过综合考虑基于LTE/ LTE-Advanced宏小区和家庭基站小区负载、用户的速度信息状态和业务信息状态辅助做出 切换判决。从而实现宏小区到家庭基站小区的切换优化。下面通过附图和具体实施例对本发明的技术方案进行进一步的阐述。
为了更加清晰的阐述本发明的实施例和现有的技术方案，下面将本发明的技术方 案说明附图和现有技术描述中用到的说明附图做简单的介绍，显而易见的，在不付出创造 性劳动的前提下，本领域普通技术人员可通过本附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一中基于网络负载、用户速度和业务状态的切换流程图；图2是本发明实施例二中基于网络负载、用户速度和业务状态的切换流程图；图3是本发明实施例三中基于网络负载、用户速度和业务状态的切换流程图。
具体实施例方式为使本发明的技术方案优势描述的更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的详细阐述，显然所描述的实施例只是本发明的部分实施例，而不是全部的 实施例，比如将本发明的实施例部署的位置移至MME或者家庭基站处。根据本发明的实施 例，本领域的普通技术人员在不经创造性劳动的基础上可以实现本发明的所有其他实施 例，都属于本发明的保护范围。 本发明的主要思想是，根据当前的LTE/LTE-Advanced宏小区和家庭基站小 区的网络负载情况、用户的速度状态信息和业务状态信息，来判定用户是否有必要从 LTE/LTE-Advanced宏小区切换到家庭基站小区，减少不必要的切换，从而优化从LTE/ LTE-Advanced宏小区到家庭基站小区的切换。下文所引用的“WTRU”属于但不局限于寻呼机、移动台、蜂窝电话、上网本、移动台、 固定或移动签约用户单元、个人数字助理(PDA)、计算机或者是其他能在无线环境下使用的 用户设备或终端。下文引用的术语“演进型节点B”则是包括但不属于eNodeB、基站、演进 型基站、站点控制器、节点B、接入点(Access Point)或者是其他任何能在无线环境中工作 的接口设备。图1是本发明实施例一的具体流程图，具体包括步骤101 演进型节点B接收到WTRU的测量信息及速度和业务状态信息的上报。该步骤中的业务状态信息可以由WTRU通过简单的标识符上报演进型节点B，WTRU 的速度状态信息可由GPS得到或者根据多普勒频移来估算出。步骤102 =WTRU测量的信号质量或者强度是否满足切换门限。考虑到家庭基站的功率较小，为了实现切换的公平性，本发明对WTRU上报的信号
强度和信号质量测量值采用以下的处理方法<formula>formula see original document page 6</formula>其中Mo的值是WTRU测量上报的家庭基站小区或者LTE/LTE-Advanced宏小区的 RSRP(参考信号接收功率)或者RSRQ(参考信号接收质量)的值，log(e*k+n)是家庭基 站小区和者LTE/LTE-Advanced源宏小区的负载因子，e是常数2. 7182818284590 (这里面 e可换成其他大于e的值)，η是驻留在家庭基站小区或者LTE/LTE-Advanced源宏小区的 WTRU数(也就是小区负载)，k是根据小区类型/规模的不同而设计的调节因子，N是LTE/ LTE-Advanced宏小区或者家庭基站小区的最大容量，G是调节因子。最后用于判决的是M，判定源宏小区的M值是否满足切换门限，满足进入下一步。步骤103 家庭基站是否为开放模式或者该WTRU属于封闭模式的用户白名单，如 果是则进行下一步。步骤104 该WTRU是否为高速用户(例如30千米每小时)且正在受理非实时业 务(比如下载业务)，则进入下一步。
步骤105 =WTRU从LTE/LTE_Advanced源宏小区切换到目标家庭基站小区。图2是本发明实施例二的具体流程图，具体包括步骤201 演进型节点B接收到WTRU的测量信息及速度和业务状态信息的上报。该步骤中的业务状态信息可以由WTRU通过简单的标识符上报演进型节点B，WTRU 的速度状态信息可由GPS得到或者根据多普勒频移来估算出。步骤202 =WTRU测量的信号质量或者强度是否满足切换门限。考虑到家庭基站的功率较小，为了实现切换的公平性，本发明对WTRU上报的信号 强度和信号质量测量值采用以下的处理方法
<formula>formula see original document page 7</formula>
log(e *k + n)其中Mo的值是WTRU测量上报的家庭基站小区或者LTE/LTE-Advanced宏小区的 RSRP(参考信号接收功率)或者RSRQ(参考信号接收质量)的值，log(e*k+n)是家庭基 站小区和者LTE/LTE-Advanced源宏小区的负载因子，e是常数2. 7182818284590 (这里面 e可换成其他大于e的值)，η是驻留在家庭基站小区或者LTE/LTE-Advanced源宏小区的 WTRU数(也就是小区负载)，k是根据小区类型/规模的不同而设计的调节因子，N是LTE/ LTE-Advanced宏小区或者家庭基站小区的最大容量，G是调节因子。最后用于判决的是M，判定源宏小区的M值是否满足切换门限，满足进入下一步。步骤203 家庭基站是否为开放模式或者该WTRU属于封闭模式的用户白名单，如 果是则进行下一步。步骤204:该WTRU是否为高速用户(例如30千米每小时，此门限可调)，则进入下步骤205 =WTRU从LTE/LTE-Advanced源宏小区切换到目标家庭基站小区。图3是本发明实施例三的具体流程图，具体包括步骤301 演进型节点B接收到WTRU的测量信息及速度和业务状态信息的上报。该步骤中的业务状态信息可以由WTRU通过简单的标识符上报演进型节点B，WTRU 的速度状态信息可由GPS得到或者根据多普勒频移来估算出。步骤302 =WTRU测量的信号质量或者强度是否满足切换门限。考虑到家庭基站的功率较小，为了实现切换的公平性，本发明对WTRU上报的信号 强度和信号质量测量值采用以下的处理方法M=--^-*N*G其中Mo的值是WTRU测量上报的家庭基站小区或者LTE/LTE-Advanced宏小区的 RSRP(参考信号接收功率)或者RSRQ(参考信号接收质量)的值，log(e*k+n)是家庭基 站小区和者LTE/LTE-Advanced源宏小区的负载因子，e是常数2. 7182818284590 (这里面 e可换成其他大于e的值)，η是驻留在家庭基站小区或者LTE/LTE-Advanced源宏小区的 WTRU数(也就是小区负载)，k是根据小区类型/规模的不同而设计的调节因子，N是LTE/ LTE-Advanced宏小区或者家庭基站小区的最大容量，G是调节因子。最后用于判决的是M，判定源宏小区的M值是否满足切换门限，满足进入下一步。步骤303 家庭基站是否为开放模式或者该WTRU属于封闭模式的用户白名单，如果是则进行下一步。步骤304:该WTRU是否为高速用户(例如30千米每小时，此门限可调)或者为中速(例如15千米每小时到30千米每小时，此门限可调)非实时用户，则进入下一步。步骤305 =WTRU从LTE/LTE_Advanced源宏小区切换到目标家庭基站小区。以上是对本发明实施例核心思想的具体说明而非限制，在具体的实施过程中可以 对本发明的方法做适当的改进，以适应具体情况的需要，本领域的普通技术人员可以参照 本发明实施例通过简单替换和修改，而不脱离本发明技术方案的范畴。
权利要求
一种切换处理方法，其特征在于包括以下步骤步骤1WTRU向源演进型节点B上报WTRU的速度信息和业务状态信息。步骤2源演进型节点B判断接收到的LTE/LTE-Advanced源宏小区与家庭基站小区信号强度或者信号质量与各自小区负载因子得到的切换判决输入是否满足切换条件，满足切换条件，则进行下一步。步骤3家庭基站是否允许WTRU接入，如果允许WTRU接入，则进入下一步。步骤4判定WTRU的速度状态和业务信息状态是否适合切换，适合则切换，进入下一步。步骤5WTRU从源宏小区切换到目标家庭基站小区。
2.根据权利要求1所述的切换处理方法，其特征在于所述步骤1中，WTRU向源演进型节点B上报消息中包括WTRU的速度信息和业务状态fn息ο
3.根据权利要求1所述的切换处理方法，其特征在于所述步骤2中，LTE/LTE-Advanced源宏小区与家庭基站小区负载情况与WTRU的参考 信号接收强度或者参考信号接收质量结合起来作为切换判决输入，源演进型节点B判断其 不满足切换条件，则返回步骤1 ；满足切换条件则进入步骤3。
4.根据权利要求3所述的切换处理方法，其特征在于LTE/LTE-Advanced源宏小区与家庭基站小区负载情况与WTRU的参考信号接收强度或 者参考信号接收质量结合起来作为切换判决输入的方法具体为切换判决输入正比于源宏小区及目标家庭基站小区各自的参考信号强度和参考信号 质量，反比于源宏小区及目标家庭基站小区各自的小区负载因子，正比于源宏小区及目标 家庭基站小区各自的最大负载容量。
5.根据权利要求4所述的切换处理方法，其特征在于LTE/LTE-Advanced源宏小区及目标家庭基站小区各自的小区负载因子具体为LTE/ LTE-Advanced源宏小区及目标家庭基站小区各自的小区负载(当前小区驻留WTRU数目) 或者为LTE/LTE-Advanced源宏小区及目标家庭基站小区各自的小区负载(当前小区驻留 WTRU数目)的表达式。
6.根据权利要求1所述的切换处理方法，其特征在于所述步骤3中，家庭基站是否允许WTRU接入的具体方法为，WTRU处于家庭基站的白名 单中，或者家庭基站采用的是开放模式，则返回步骤1。
7.根据权利要求1所述的切换处理方法，其特征在于所述步骤4具体为，判定WTRU的速度状态和业务状态是否适合切换的原则是，高速 WTRU不切换，中速非实时WTRU不切换，中速实时WTRU切换，低速WTRU切换。
8.根据权利要求7所述的切换处理方法，其特征在于判定WTRU的速度状态和业务状态是否适合切换的原则可以简化为，高速WTRU不切换， 低速WTRU切换，不考虑WTRU业务信息。
9.根据权利要求7所述的切换处理方法，其特征在于高速WTRU的界定取值范围在30千米每小时以上，中速WTRU的界定取值范围在15千 米每小时到30千米每小时之间，低速WTRU的速度取值范围在0到15千米每小时。
10.根据权利要求8所述的切换处理方法，其特征在于高速WTRU与低速WTRU的判定门限取值范围在15千米每小时到30千米每小时之间， 低于此门限为低速WTRU，高于此门限为高速WTRU。
全文摘要
本发明实施例涉及一种在下一代移动通信系统(LTE/LTE-Advanced)中Home eNodeB(家庭演进型节点B)与eNodeB(演进型节点B)之间切换优化方法。该方法包括eNodeB与HomeeNodeB获取无线发射/接收单元(WTRU)的速度信息和业务状态信息(实时业务还是非实时业务)，当测量结果低于门限值的时候，对所属该家庭基站的用户，综合考虑LTE/LTE-Advanced中宏小区与家庭基站小区的负载情况、无线发射接收/单元的速度和用户业务类型做出切换的判决。本发明实例可以优化终端在LTE/LTE-Advanced中宏小区和家庭基站小区之间的切换，提高切换成功率，减少不必要的切换。
文档编号H04W48/16GK101801049SQ20101003370
公开日2010年8月11日 申请日期2010年1月8日 优先权日2010年1月8日
发明者张海君, 温向明, 王波, 路兆铭, 郑伟 申请人:北京邮电大学