一种LTE‑A与LAA异系统中双连接技术切换的方法与流程

本发明涉及移动通信技术领域，涉及一种LTE-A与LAA异系统中双连接技术切换的方法。

背景技术：

随着业界高频技术的发展，LTE-A网络会逐渐发展成高密度的多层网络。这是目前无线通讯技术发展的一个主流趋势，也是国际上5G研究的一个热点。高密度的多层网络对基站之间的Backhaul在时延、流量和可靠性上提出了更高的要求。更重要的是，对运营商来说如此众多的Backhaul在工程安装和资金成本上也是严厉的考验，特别是对那些主要是通过租赁方式获得Backhaul的运营商来说。出于上述几个关键因素的考虑，在3GPP R12开始的Workshop上非理想后向回程(Non-ideal Backhaul)前提下的载波聚合被提到了3GPP的工作计划上，这个需求最终催生了双连接技术。

尽管双连接是从LTE-A系统本身发展出来的一种技术，但这种思想还可以应用到系统之间的双连接。移动互联网业务，特别是视频下载和观看，使得LTE-A网络的下行流量节节攀升。除了采用载波聚合和双连接这样提高LTE-A系统本身吞吐量的技术以外，另外的思路是旁路一定的流量到其他通讯系统中，而LAA可以说是最佳选择。LAA系统简单地说是在LTE-A系统上应用非授权频谱的技术(参见文献：The 3rd Generation Partnership Project(3GPP)RP-151045.New Work Item on Licensed-Assisted Access to Unlicensed Spectrum.06,2015)。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明所要解决的问题是：扩展LTE-A网络的工作频段，使其可以工作在非授权频段，构成LAA系统。然后分别配置MeNB和SeNB，在双连接切换流程中，分别对MeNB或SeNB的小区进行双连接切换，工作在双连接模式的UE在和MeNB的主小区保持连接的同时，根据SeNB中SCell的无线链路质量状态选择并添加到辅小区集合中。MeNB的主小区需要和UE保持RRC连接，提出了一种大幅降低频率资源获取成本，有效的分流网络负荷，减轻网络扩容压力，给运营商带来更全面的控制的LTE-A与LAA异系统中双连接技术切换的方法。本发明的技术方案如下：

一种LTE-A与LAA异系统中双连接技术切换的方法，其包括以下步骤：

101、构造LTE-A与LAA异系统，所述LTE-A系统适用于宏小区基站MeNB，LAA系统适用于微小区基站SeNB，当不满足异系统双连接切换启动条件时直接和宏小区基站MeNB进行数据交互，当满足异系统双连接切换启动条件时启动异系统双连接切换过程；宏小区基站MeNB开始为用户UE添加辅小区基站SeNB，在添加之前，宏小区基站MeNB需要开启测量过程，收集周围辅小区基站SeNB的信息；

102、UE根据测量配置进行相应的测量，然后向宏小区基站MeNB发送测量报告，MeNB根据UE上报的测量报告、UE的QoS信息及自身的负载水平对UE配置辅小区基站SeNB；

103、宏小区基站MeNB根据测量报告按信号强度对辅小区基站SeNB进行排序，选出信号强度最强的辅小区基站SeNB，宏小区MeNB向此辅小区基站SeNB发送添加SeNB请求；辅小区基站SeNB执行接纳控制算法，接受该请求；

104、辅小区基站SeNB向宏小区基站MeNB发送添加命令消息，消息中携带新分配给UE的新的无线网络临时标识，宏小区基站MeNB向UE发送RRC重配置命令，UE进行RRC重配后执行与辅小区基站SeNb同步过程，执行随机接入过程，完成与辅小区基站SeNB的同步，双连接切换过程完成。

进一步的，所述步骤101所述的异系统双连接切换启动条件包括：UE的接收信号强度、UE的业务QoS属性以及网络的无线资源使用情况。

进一步的，所述步骤收集周围辅小区基站SeNB的信息收集方式有两种，一种是设计成触发性的，另一种设计成周期性的，即MeNB会根据触发事件通过X2接口请求SeNB的信息或者SeNB周期地向MeNB上报其信息；

进一步的，所述步骤103的SeNB请求消息中携带UE的主小区物理层ID、UE的无线网络临时标识、UE的待分流的E-RAB上下文、UE的能力以及KeNB*表示。

进一步的，步骤104在UE进行双连接模式通信过程中，辅小区基站SeNB控制的小区的资源状态是时刻在变的，当UE是移动时，则UE所测量的信号强度也在时刻发生变化，在SeNB所控制的辅小区SCell不满足UE的通信的需求或者辅小区SCell配置出现变化时，宏小区基站MeNB需要为UE修改辅小区SCell；修改SeNB的辅小区SCell包括：宏小区基站MeNB触发和辅小区基站SeNB触发两种。

进一步的，当宏小区基站MeNB触发修改辅小区SCell时，宏小区基站MeNB根据测量报告判断是否需要更改SeNB的SCell，在变更SCell时，SeNB会根据其控制的其他小区的信息判断是否存在合适的SCell配置给所述UE，如果存在SeNB会将新的辅小区SCell添加到UE服务小区中并移除之前的SCell。

进一步的，当辅小区基站SeNB触发修改辅小区SCell时，在结束双连接模式通信或者变更辅小区基站SeNB的时候，需要将待变更的辅小区基站SeNB所有小区释放掉，待变更的辅小区基站SeNB释放可以由宏小区基站MeNB触发也可以是变更后的辅小区基站SeNB触发。

本发明的优点及有益效果如下：

本发明专利适用于LTE-A系统应对流媒体内容、实时视频和24小时全天候联网的环境，利用非授权频段拥有丰富的频谱资源，扩展LTE-A网络的工作频段，使其可以工作在非授权频段，构成LAA系统。然后LTE-A与LAA异系统中使用双连接技术切换，LAA系统分担大部分LTE-A系统的网络流量，避免多用户同时大流量传输带来的网络压力。通过异系统间双连接切换技术，可以旁路一定的流量到LAA通讯系统中，大幅降低频率资源获取成本，有效的分流网络负荷，减轻网络扩容压力，给运营商带来更全面的控制。

附图说明

图1是本发明提供优选实施例图1(a)为本发明中LTE-A系统模型图；

图1(b)为本发明中LAA系统模型图；

图2为本发明中LTE-A与LAA系统双连接切换模型图；

图3(a)为本发明中LTE系统与LAA系统双连接切换场景图；

图3(b)为本发明中SeNB添加流程示意图；

图3(c)为本发明中MeNB触发SeNB SCell修改流程方案示意图；

图3(d)为本发明中SeNB触发SeNB SCell修改流程方案示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。

本发明的技术方案如下：

本发明所述的LTE-A与LAA异系统中双连接技术切换流程方法，具体包括：在异系统双连接技术切换流程中，搭建macro-cell eNB小区和small-cell eNB#1、small-cell eNB#2小区，在macro-cell eNB小区中采用LTE-A系统网络；small-cell eNB#1、small-cell eNB#2小区同时采用LAA系统网络，在双连接切换流程中，分别将这些小区作为MeNB(宏小区基站)或SeNB(微小区基站)进行双连接切换，工作在双连接模式的UE在和宏小区macro-cell保持连接的同时，而根据辅小区SCell的无线链路质量状态选择并添加到辅小区集合中。macro-cell作为MeNB的小区，需要和UE保持RRC连接。

LTE系统中包含一个主小区，实现LTE协议栈和物理层全部功能，用户平面协议包含分组数据汇聚协议层(PDCP)，无线链路控制层(RLC)，媒体接入控制层(MAC)，层和物理层(PHY)四个子层；控制平面协议栈包括非接入层(NAS)，无线资源控制层(RRC)，PDCP层，RLC层，MAC层，PHY层。图1(a)为LTE-A系统模型图。

LAA系统中需要包含主小区和辅小区，聚合一个主小区(Pcell)和一个或者多个辅小区(Scell)。主小区工作在授权频段，主要用于发送重要信息，管理服务质量等；辅小区工作在非授权频段，机会主义地提高数据传输速率。辅小区可以配置为仅支持下行或者同时支持上下行，图1(b)为支持上下行的情况。

以下结合附图和具体实例对本发明的实施作具体描述。

移动性事件配置:

A2：服务小区比门限差 A3邻小区比服务小区好

A4：邻小区比门限好 A6邻小区比辅服务小区好

图3(a)中终端在macro-cell eNB覆盖范围下穿过small-cell eNB#1和small-cell eNB#2，终端初始和macro-cell保持RRC连接，即此时MeNB为macro-cell eNB。在A点，根据事件A4为UE添加small-cell eNB#1。UE到达B点，根据A3事件，UE从macro-cell eNB切换到small-cell eNB#1,此时MeNB变为small-cell eNB#1。在B1点，small-cell eNB#1为UE添加合适的SeNB，例如macro-cell eNB。到达C点，如果SeNB不能满足通信需求，满足A2事件，可以释放SeNB。过D点之后，MeNB(small-cell eNB#1)可以再次为UE添加SeNB。到达E点，执行A3切换，UE从small-cell eNB#1切换到macro-cell eNB，此时MeNB变为macro-cell eNB。在E1点，MeNB为UE添加SeNB，例如small-cell eNB#1。在F点处，根据事件A6，MeNB修改UE的SeNB，释放small-cell eNB#1，添加small-cell eNB#2。可以看出，双连接区域位于C1和C2之间的small-cell eNB边缘环形区域和C2和C3之间的small-cell eNB覆盖下的环形区域内。以上是依据信号强度对终端在移动过程中的添加、修改、释放和MeNB切换进行的分析。下面对添加、修改和释放的具体流程进行研究。

考虑到UE的接收信号强度、UE的业务QoS属性以及网络的无线资源使用情况等，网络会决定工作在RRC连接态的UE是否开启双连接模式。若UE开启双连接模式，首先网络会为UE配置添加小小区操作。

一种SeNB添加过程方案如图3(b)所示。

步骤0:MeNB在为UE添加SeNB之前，MeNB会收集周围SeNB的一些信息，如SeNB开关状态、SeNB的负载水平等。收集可以是设计成触发性的，也可以设计周期性的，即MeNB会根据事件通过X2接口请求SeNB的信息或者SeNB周期地向MeNB上报其信息。

步骤1:UE根据测量配置进行测量，并向MeNB发送测量报告。

步骤2:MeNB根据UE上报的测量报告、UE的QoS信息及自身的负载水平决定对UE配置SeNB。

步骤3:MeNB根据测量报告按信号强度对SeNB进行排序，选出信号强度最强的SeNB，MeNB通过接口X2向此SeNB发送添加SeNB请求。请求消息中携带UE的主小区物理层ID、UE的无线网络临时标识、UE的待分流的E-RAB上下文、UE的能力以及KeNB*等。

步骤4:SeNB执行接纳控制算法，接受请求。

步骤5:SeNB向MeNB发送添加命令消息，消息中携带新分配给UE的新的无线网络临时标识，可以携带专用随机接入前导码等。

步骤6:MeNB向UE发送RRC重配置命令，UE进行RRC重配后执行与SeNb同步过程，执行随机接入过程，完成与SeNB的同步。

为了提高添加的成功率并减小时延，可以优化上述过程3，MeNB同时向满足信号强度的SeNB发送添加请求，如图所示。

在UE进行双连接模式通信过程中，SeNB控制的小区的资源状态是时刻在变的，并且如果UE是移动的，则UE所测量的信号强度也在时刻发生变化。在SeNB所控制的SCell不满足UE的通信的需求或者SCell配置出现变化时，MeNB需要为UE修改SCell。

修改SeNB SCell可以是MeNB触发的，也可以是SeNB触发的。

图3(c)为MeNB触发修改SeNB SCell流程方案。

MeNB根据测量报告判断是否需要更改SeNB的SCell，在变更SCell时，SeNB会根据其控制的其他小区的信息判断是否存在合适的SCell配置给所述UE，如果存在SeNB会将新的SCell添加到UE服务小区中并移除之前的SCell。

图3(d)为SeNB触发修改SeNB SCell流程方案。

在结束双连接模式通信或者变更SeNB的时候，需要将SeNB的所有小区释放掉。SeNB释放可以是MeNB触发也可以是SeNB触发，流程的设计可以类似于SeNB的修改过程。

本方法的工作原理是：

从LTE-A系统本身发展出来双连接技术不能满足大流量网络负荷的缺点，将LTE频谱扩展到非授权频段，部署LAA系统，在异系统双连接切换环境中，搭建macro-cell eNB小区和small-cell eNB#1、small-cell eNB#2小区，在macro-cell eNB小区中采用LTE-A系统网络；small-cell eNB#1、small-cell eNB#2小区同时采用LAA系统网络，在满足异系统间双连接切换条件下，进行异系统间的双连接切换，将LTE-A系统中数据流量旁路到其他通讯系统中。

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。