一种多层次蜂窝系统中移动终端的速度等级估计方法

摘要

本发明揭示一种多层次蜂窝系统中移动终端的速度等级估计方法，包括如下步骤：所述多层次蜂窝系统包括多种小区类型，移动终端在进入小区时，获取小区权重；当终端发生小区重选事件时，并且在设定的时间间隔内，累加原小区的小区权重到Ntotal；等时间间隔到期，比较Ntotal、NCR-M、NCR-H：若Ntotal的数值低于NCR-M，则移动终端的速度等级被判为低速；若Ntotal处于NCR-M和NCR-H之间，则判其为中速；若Ntotal高于NCR-H，则判其为高速。新间隔开始时，Ntotal清零。只在终端发生切换时累加小区权重，在终端发生切换和小区重选时都累加权重，来替代只在终端发生小区重选时累加权重，此方法同样适用。本发明利用系统中已有的信息，只添加小区权重，使系统中原有的终端速度估计方法的精确度得到了提高。

说明书

技术领域

本发明属于移动通讯技术领域，涉及一种移动终端的速度等级估计方法，尤其涉及一种多层次蜂窝系统中移动终端的速度等级估计方法。

背景技术

在现有蜂窝通信系统中，特别是针对移动鲁棒性自优化的研究场景[参见3GPP TR 36.902v1.1.0，2009.04]中，对于移动终端在发生切换或小区重选过程之前的速度等级侦测，显得尤为重要。过高速度的移动终端需要提早进行相应的切换或小区重选过程，而相对低速的移动终端却有更多的时间停留在原小区内。可见，移动鲁棒性的体现是切换或小区重选的参数设置应与终端的速度等级相适应。

在3GPP对LTE(Long Term Evolution)技术的定义和规范中，3GPP LTE TR36.331[参见3GPP TS 36.331v8.5.0，2009.03]和TR 36.304[参见3GPP TS 36.304v8.5.0，2009.03]文档引入了切换或小区重选参数与移动终端速度等级相适应的设置方法。其中关键的问题在于对移动终端速度等级的良好估计。LTE中定义了三种速度等级：低速、中速和高速。当移动终端处于待机状态(Idle)，在一定时间间隔(T_CRmax)内统计终端发生小区重选事件的次数N：若N的数值低于进入中速等级的小区重选事件发生次数的阈值N_CR-M，则判为低速；若处于N_CR-M和进入高速等级的小区重选事件发生次数的阈值N_CR-H之间，则判为中速；若高于N_CR-H则为高速。相应地，当移动终端处于激活状态(Active)，在一定时间间隔(T_HOmax)内统计的是切换事件发生的次数，判断速度等级的方法与上述类似。显然，这样的速度等级判别机制在移动终端运行在直线状态时，相对的精确度会比较高，而在终端频繁改变方向和速度时，精确度却不能保证。不过，对于高速或中速的移动终端而言，频繁改变方向和速度的可能性非常低，所以LTE采用这种简单的速度等级估计方法也未尝不可。划分移动终端速度等级之后，可以根据速度缩放准则(Speed Dependent Scaling Rules)[参见3GPP TS 36.304v8.5.0，2009.03]对小区重选和切换的相应移动性参数做相应调整，增加或者减少对应量，以提高移动性增益和保证移动鲁棒性增益。

此外，根据信号快衰落特性来精确估计移动终端的最大多普勒频移，从而估算出终端的精确速度，是终端速度精确估计的经典方法，在中国CN02810944.9、《移动通信中一种快速收敛的多普勒频偏估计方法》(华惊宇、滑翰、盛斌等，通信学报，2005，26(1)：136-141)等有详细的介绍。但考虑到实现其算法的复杂度以及实际移动切换时对速度估计的精度要求，这些精确估计方法在实际系统中并没有被标准化。

针对复杂和新型的网络环境，很多有别与宏小区(Macro eNB)的小区类型被广泛运用于无线移动通信系统中，例如微小区(Pico eNB)、各种形式的中继(Relay)，以及家庭小区(Home eNB)等等。由于覆盖范围的不同，对于同等速度下的移动终端，发生切换或小区重选事件的周期不一致，从而使得LTE中的估算移动终端的速度等级的最后结果产生偏差。网络环境越复杂，穿越小区类型越多样，产生的结果偏差就会越大。

另一方面，LTE中判别移动终端速度等级时，切换和小区重选的过程是相对独立的。在设定的时间间隔内，当发生多次切换的高速移动终端进入待机状态，由于其在此前只发生切换事件，未发生小区重选事件，统计时忽略了切换事件，会发生误判，影响小区重选的有效性；反之，亦然。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种多层次蜂窝系统中移动终端的速度等级估计方法，可显著提高终端速度等级估计的精确度。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种多层次蜂窝系统中移动终端的速度等级估计方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

所述多层次蜂窝系统包括多种小区类型，移动终端在进入小区时，获取小区权重；当终端发生小区重选事件时，并且在设定的时间间隔内，累加原小区的小区权重到N_total；每个小区的权重与其覆盖范围成正比；

等时间间隔到期，比较N_total、终端进入中速等级重选发生次数的阈值N_CR-M、终端进入高速等级的重选发生次数的阈值N_CR-H：若N_total的数值低于N_CR-M，则移动终端的速度等级被判为低速；若N_total处于N_CR-M和N_CR-H之间，则判其为中速；若N_total高于N_CR-H，则判其为高速。新间隔开始时，N_total清零。

作为本发明的一种优选方案，所述各小区的小区权重与小区类型一一对应；或者，所述各小区的小区权重与移动终端穿越小区的平均距离成正比；或者，所述各小区的小区权重与移动终端驻留小区的时间成正比。

作为本发明的一种优选方案，所述小区包括大型、中型、小型以及微型小区中的一种或多种；以其中一个小区m的权重为设定值，其他小区的权重根据其与小区m覆盖范围的比值确定。

作为本发明的一种优选方案，所述方法还包括：终端进入服务小区时，服务小区将小区类型告知终端。

一种多层次蜂窝系统中移动终端的速度等级估计方法，该方法包括如下步骤：

所述多层次蜂窝系统包括多种小区类型，移动终端在进入小区时，获取小区权重；当终端发生切换事件时，并且在设定的时间间隔内，累加原小区的小区权重到N_total′；

等时间间隔到期，比较N_total′、终端进入中速等级切换发生次数的阈值N_HO-M、终端进入高速等级的切换发生次数的阈值N_HO-H；若N_total′的数值低于N_HO-M，则移动终端的速度等级被判为低速；若N_total′处于N_HO-M和N_HO-H之间，则判其为中速；若N_total′高于N_HO-H，则判其为高速。新间隔开始时，N_total′清零。

作为本发明的一种优选方案，所述各小区的小区权重与小区类型一一对应；或者，所述各小区的小区权重与移动终端穿越小区的平均距离成正比；或者，所述各小区的小区权重与移动终端驻留小区的时间成正比。

作为本发明的一种优选方案，所述小区包括大型、中型、小型以及微型小区中的一种或多种；以其中一个小区m的权重为设定值，其他小区的权重根据其与小区m覆盖范围的比值确定。

一种多层次蜂窝系统中移动终端的速度等级估计方法，该方法包括如下步骤：

所述多层次蜂窝系统包括多种小区类型，移动终端在进入小区时，获取小区权重；当终端发生切换或小区重选事件时，并且在设定的时间间隔内，累加原小区的小区权重到N_total″；

等时间间隔到期，比较N_total″、终端进入中速等级切换及重选发生次数的阈值N_CR&HO-M、终端进入高速等级的切换及重选发生次数的阈值N_CR&HO-H；若N_total″的数值低于N_CR&HO-M，则移动终端的速度等级被判为低速；若N_total″处于N_CR&HO-M和N_CR&HO-H之间，则判其为中速；若N_total″高于N_CR&HO-H，则判其为高速。新间隔开始时，N_total″清零。

作为本发明的一种优选方案，所述各小区的小区权重与小区类型一一对应；或者，所述各小区的小区权重与移动终端穿越小区的平均距离成正比；或者，所述各小区的小区权重与移动终端驻留小区的时间成正比。

作为本发明的一种优选方案，所述小区包括大型、中型、小型以及微型小区中的一种或多种；以其中一个小区m的权重为设定值，其他小区的权重根据其与小区m覆盖范围的比值确定。

本发明的有益效果在于：本发明利用LTE系统中已有的信息，添加小区权重，使得系统中原有的终端速度估计方法的精确度得到了提高。且本发明同样也适用于其他类似的蜂窝通信系统。对移动终端速度等级的良好估计可以对蜂窝网络中的切换和小区重选过程中移动性参数进行相适应的配置，增加网络切换和小区重选的效率，避免典型的移动鲁棒性问题的发生。

原小区在广播控制信道中加入小区类型，通过广播方式告知进入的移动终端。这样，几乎不增加移动终端开销。而增加小区权重所带来的对移动终端速度等级判别的准确度提升是显而易见的。并且，切换事件和小区重选事件的合并统计，不仅避免了两种事件独立统计时的终端消耗，而且防止当移动终端状态突然转换状态时的事件统计遗漏导致的速度等级的误判，进一步提高速度等级判决的准确度。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为实施例五中多层次蜂窝通信系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一

本发明属于移动通信领域，尤其适用于多层次蜂窝的网络环境中。所谓多层次蜂窝网络是指包括家庭小区、微小区、热点覆盖小区，宏小区等各种蜂窝小区在某一区域内共存的蜂窝网络环境。具体而言，本发明可广泛应用于各种无线通信系统，如UMTS、LTE、LTE-A、Mobile WiMAX以及Mobile WiMAX II等系统。

本发明提供一种用于多层次蜂窝系统中移动终端的速度等级估计方法，包括在多层次蜂窝的网络环境中，根据发生切换或小区重选的原小区类型，在一定间隔内统计切换或小区重选事件次数时加入小区权重，从而评估移动终端的速度等级，用于对下次切换或小区重选的移动参数自优化，保证其移动鲁棒性。原小区可以通过广播控制信道(如加入MIB、SI等消息中)告知移动终端其小区类型。由于移动终端同等速度条件下，累计切换或小区重选事件的次数与平均穿越原小区距离成反比。本发明选定宏小区的小区权重为基准值，其他类型的小区权重是根据移动终端穿越该小区与宏小区的平均距离比值来确定。由于切换和小区重选都表征终端运动，可以将发生切换和小区重选事件的次数合并统计，整合为一套统一的速度等级判别和相关移动性参数的调整方案。该方案可以相对精确地估计移动终端的速度等级，据此调整的移动性参数可以很好地改善一些典型的移动鲁棒性自优化场景(“过迟切换”、“过早切换”、“不适合小区切换”等)的增益。

本发明本质上就是在多层次蜂窝网络环境中，在现有估计移动终端速度等级方法的基础上，结合多层次蜂窝的特性，在统计切换和小区重选事件次数时，加入发生事件原小区的小区权重，消除小区类型不一致对速度等级估计的影响，提高判别终端速度等级的准确度。并且，将相对独立的但都表征终端移动的切换事件和小区重选事件，合并考虑，防止一些“低速”或者“中速”误判。相比LTE中的现有方法，在小区类型越复杂，移动终端速度越快的网络环境中，本发明所带来的增益就越大。

在多层次蜂窝网络环境中，小区类型不同，覆盖范围的大小就会不一致，而这种不一致导致同等速度的移动终端会在现有规定方法中得出不一致的速度等级，所以增加发生切换和小区重选事件的小区权重尤为必要。

首先，移动终端需要知道原小区类型，这可以在终端进入原小区时，小区通过广播控制信道(如加入MIB、SI，Master Information Block、SystemInformation等消息中)告知终端。

其次，本发明小区权重的获得与小区的覆盖范围相关，即用终端穿越原小区的平均距离来衡量。可见，移动终端穿越小区覆盖范围的穿越周期跟平均距离成反比，即发生切换和小区重选事件次数的小区权重可以定义为与本小区平均穿越距离成线性关系的函数。举例来说，小区甲和乙发生切换和小区重选事件次数的小区权重之比为小区甲和乙的平均穿越距离之比。不失公平性，本发明选取宏小区的小区权重为基准值。

最后，小区重选是移动终端在待机状态下产生的选择更好服务小区的事件，而切换是在移动终端被激活的状态下产生的选择更好服务小区的事件，两者在一定程度上都表征了移动终端的移动性，都可以为判别终端速度等级提供依据。上述提到将这两者事件独立统计的方法会带来一些不必要的误判，影响小区重选和切换的效率。本发明在一定时间间隔内，当终端发生小区重选或切换时，逐个添加小区权重后累加，有效防止对移动终端速度等级的误判，以便系统及时调整移动性参数，与移动终端的速度相适应。

原小区在广播控制信道中加入小区类型，通过广播方式告知进入的移动终端。这样，几乎不增加移动终端开销。而增加小区权重所带来的对移动终端速度等级判别的准确度提升是显而易见的。并且，切换事件和小区重选事件的合并统计，不仅避免了两种事件独立统计时的终端消耗，而且防止在统计时间间隔内，移动终端状态突然转换时的事件统计遗漏导致的速度等级的误判，进一步提高速度等级判决的准确度。本发明简单的流程图如图1所示。

实施例二

本实施例中，移动终端的速度等级估计方法可在任意类型的小区中运用。本实施例在终端发生小区重选事件时累加小区权重。

本实施例的多层次蜂窝系统中移动终端的速度等级估计方法，该方法包括如下步骤：

所述多层次蜂窝系统包括多种小区类型，移动终端在进入小区时，获取小区权重；当终端发生小区重选事件时，并且在设定的时间间隔内，累加原小区的小区权重到N_total；每个小区的权重与其覆盖范围成正比。新间隔开始时，N_total为零。此后，每经过一次重选，N_total加上该小区的权重。

等时间间隔到期，比较N_total、终端进入中速等级重选发生次数的阈值N_CR-M、终端进入高速等级的重选发生次数的阈值N_CR-H：若N_total的数值低于N_CR-M，则移动终端的速度等级被判为低速；若N_total处于N_CR-M和N_CR-H之间，则判其为中速；若N_total高于N_CR-H，则判其为高速。新间隔开始时，N_total清零。

实施例三

本实施例中，移动终端的速度等级估计方法可在任意类型的小区中运用。本实施例在终端发生切换事件时累加小区权重。

本实施例的多层次蜂窝系统中移动终端的速度等级估计方法，该方法包括如下步骤：

所述多层次蜂窝系统包括多种小区类型，移动终端在进入小区时，获取小区权重；当终端发生切换事件时，并且在设定的时间间隔内，累加原小区的小区权重到N_total′。新间隔开始时，N_total′为零。此后，每经过一次切换，N_total′加上该小区的权重。

等时间间隔到期，比较N_total′、终端进入中速等级切换发生次数的阈值N_HO-M、终端进入高速等级的切换发生次数的阈值N_HO-H；若N_total′的数值低于N_HO-M，则移动终端的速度等级被判为低速；若N_total′处于N_HO-M和N_HO-H之间，则判其为中速；若N_total′高于N_HO-H，则判其为高速。新间隔开始时，N_total′清零。

实施例四

本实施例中，移动终端的速度等级估计方法可在任意类型的小区中运用。本实施例终端发生切换或小区重选时都累加小区权重。

本实施例的多层次蜂窝系统中移动终端的速度等级估计方法包括如下步骤：

所述多层次蜂窝系统包括多种小区类型，移动终端在进入小区时，获取小区权重；当终端发生切换或小区重选事件时，并且在设定的时间间隔内，累加原小区的小区权重到N_total″。新间隔开始时，N_total″为零。此后，每经过一次切换或重选，N_total″加上该小区的权重。

等时间间隔到期，比较N_total″、终端进入中速等级切换及重选发生次数的阈值N_CR&HO-M、终端进入高速等级的切换及重选发生次数的阈值N_CR&HO-H；若N_total″的数值低于N_CR&HO-M，则移动终端的速度等级被判为低速；若N_total″处于N_CR&HO-M和N_CR&HO-H之间，则判其为中速；若N_total″高于N_CR&HO-H，则判其为高速。新间隔开始时，N_total″清零。

实施例五

本发明包括添加切换和小区重选事件次数的小区权重、权重参数的定义和存储，以及包含权重参数在内的判别移动终端速度等级时相应参数的调整。下面将结合图2详细说明本实施例。

图2是用于实现本发明实施例的多层次蜂窝通信系统的示意结构框图。该无线通信系统包括宏小区、微小区、家庭小区、移动管理实体/网关。本发明实施例并不局限于图例网络和结构。

如图2所示的多层次蜂窝网络中，有三种形式的小区，分别是宏小区、微小区和家庭小区。小区在设置移动终端小区重选和切换等移动性参数时，需要考虑移动终端的速度等级。在3GPP LTE TR36.331文档中，移动终端的速度等级被定义为三种：低速、中速和高速。针对每种速度等级会有一种相应的小区重选和切换参数的调整方式，从而达到移动性增益最大化，保证终端移动鲁棒性。

为了相对准确描绘终端速度等级，消除原小区类型对判别结果的误差，在一定时间间隔内统计切换和小区重选事件时，需要根据原小区的类型不同，添加小区权重。终端侧小区类型的获得是小区通过广播控制信道(如加入MIB、SI等消息中)告知的。例如，在原小区是宏小区、微小区和家庭小区时，小区权重可以定义为P_macro、P_pico和P_home。

本发明小区权重的获得与小区的覆盖范围相关，即用终端平均穿越原小区的距离来衡量。可见，移动终端穿越小区覆盖范围的穿越周期跟平均距离成反比，即发生切换和小区重选事件次数的小区权重可以定义为与本小区平均穿越距离成线性关系的函数。举例来说，小区甲和乙发生切换和小区重选事件次数的小区权重之比为小区甲和乙的平均穿越距离之比。不失公平性，本发明选取宏小区的小区权重为基准值。

结合图2中的网络实体，宏小区、微小区和家庭小区的平均穿越距离分别为d_macro、d_pico、d_home，不失一般性，不妨设P_macro＝1，则

P_pico＝P_macro*d_pico/d_macro＝d_pico/d_macro          (1)

P_home＝P_macro*d_home/d_macro＝d_home/d_macro          (2)

由于终端切换和小区重选都表征移动性，所以在判别终端速度等级时，并不区分切换统计时期和小区重选统计间隔，将两者合并统计。相应的判定参数如T_CRmax、N_CR-M、N_CR-H、T_HOmax、N_HO-M、N_HO-H修正为T_CR&HOmax、N_CR&HO-M、N_CR&HO-H。本实施例，统计切换和小区重选的次数之和。

其中：

T_CRmax：评估速度等级时统计小区重选事件的时间间隔；

N_CR-M：终端进入中速等级的小区重选事件发生次数的阈值；

N_CR-H：终端进入高速等级的小区重选事件发生次数的阈值；

T_HOmax：评估速度等级时统计切换事件的时间间隔；

N_HO-M：终端进入中速等级的切换事件发生次数的阈值；

N_HO-H：终端进入高速等级的切换事件发生次数的阈值；

T_CR&HOmax：修正后统计切换和小区重选事件的时间间隔；

N_CR&HO-M：修正后终端进入中速等级的切换和小区重选发生次数的阈值；

N_CR&HO-H：修正后终端进入高速等级的切换和小区重选发生次数的阈值；

在T_CR&HOmax时间内，若统计得到原小区是宏小区、微小区和家庭小区时发生的切换和小区重选次数之和分别是N_macro、N_pico、N_micro，则

N_total＝P_macro*N_macro+P_pico*N_pico+P_home*N_home         (3)

然后比较加权累加切换和小区重选事件次数之和N_total与N_CR&HO-M、N_CR&HO-H的大小。判别方法与3GPP LTE TR36.304中类似，即若N_total的数值低于N_CR&HO-M，则判为低速；若处于N_CR&HO-M和N_CR&HO-H之间，则判为中速；若高于N_CR&HO-H，则为高速。根据移动终端相对精确的速度估计，可以提高移动性增益，最大限度保证移动终端的移动鲁棒性。各种小区权重参数在小区和核心网侧进行维护。

实施例六

本实施例中，多层次蜂窝系统中移动终端的速度等级估计方法方法包括如下步骤：

1，终端进入时，服务小区将小区类型告知终端(如加入MIB、SI等消息中，通过广播控制信道告知)。

2，在一定时间间隔内统计切换和小区重选次数时，需要考虑发生切换和小区重选的原小区的类型，增加小区权重，消除小区类型不一致对判别移动终端速度等级的影响，提高准确度。

3，在衡量小区权重时，选择移动终端穿越原小区的平均距离作为依据。

4，小区权重值与小区平均穿越距离成正比，选择某种小区的小区权重为基准值，其他小区类型的小区权重值为该小区与基准小区的平均穿越距离之比。

5，在一定时间间隔统计事件时，将切换和小区重选事件合并统计，将原先相对独立的利用切换和小区重选次数的判别过程整合成一个统一的过程，修正相关判别参数，避免一些速度等级的误判。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。