本發(fā)明涉及macrocell/femtocell兩層網(wǎng)絡(luò)切換技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種切換判決算法。

背景技術(shù)：

隨著3G移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展和基于各種操作系統(tǒng)的智能終端設(shè)備的出現(xiàn)，移動(dòng)業(yè)務(wù)占業(yè)務(wù)總量的比率正逐年攀升。蜂窩式移動(dòng)通信所采用的宏蜂窩技術(shù)應(yīng)用于3G業(yè)務(wù)時(shí)，由于室內(nèi)覆蓋的效果較差，存在大量的覆蓋盲區(qū)，并且其網(wǎng)絡(luò)容量有限，接通率較低，因此削弱了3G業(yè)務(wù)的使用效果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，如今在各種移動(dòng)業(yè)務(wù)中，有72％的業(yè)務(wù)是在室內(nèi)進(jìn)行應(yīng)用的，所以提高3G網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)覆蓋效果是3G網(wǎng)絡(luò)成功運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵之一。為了解決移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)激增的問(wèn)題，通信工業(yè)界提出了毫微微蜂窩(femtocell)技術(shù)。femtocell技術(shù)是當(dāng)前解決調(diào)整業(yè)務(wù)全范圍覆蓋尤其是室內(nèi)覆蓋的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)于移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商而言，使用femtocell可以極大地改善室內(nèi)信號(hào)質(zhì)量，順利部署高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，降低網(wǎng)絡(luò)投資，提供更好的固定移動(dòng)業(yè)務(wù)融合。

femtocell的部署可謂是雜亂無(wú)章的，因?yàn)閷?duì)于社區(qū)、學(xué)校、商場(chǎng)、寫字樓甚至郊區(qū)，只要在任何地方用戶有femtocell業(yè)務(wù)的需求，他們就可以購(gòu)買femtocell設(shè)備安置于其所在的位置，沒(méi)有規(guī)律可言，這與運(yùn)營(yíng)商能夠統(tǒng)一規(guī)劃宏基站的地點(diǎn)有著很大的不同。femtocell的覆蓋范圍非常小，當(dāng) 用戶移動(dòng)時(shí)，發(fā)生切換的時(shí)間間隔可能會(huì)非常短，而有些設(shè)備只是暫時(shí)路過(guò)某femtocell覆蓋區(qū)域，卻因?yàn)槠湫盘?hào)強(qiáng)度高而接入到該FAP當(dāng)中，但是隨即又?jǐn)嚅_(kāi)連接，這樣的切換非常頻繁且沒(méi)有必要。宏基站的發(fā)射功率(≈51dBm)和家庭基站的發(fā)射功率(≈20dBm)差別非常大，切換判決標(biāo)準(zhǔn)很難滿足。特別地，當(dāng)femtocell位于macrocell內(nèi)部中心地帶時(shí)，盡管其RSS足夠強(qiáng)，但鑒于宏基站發(fā)射功率大，用戶設(shè)備還是會(huì)優(yōu)先選擇宏基站為目標(biāo)切換基站，從而導(dǎo)致macrocell資源擁塞以及femtocell資源利用率不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)macrocell/femtocell兩層網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)切換femtocell無(wú)線資源利用率低的缺陷，提供了一種切換判決算法，該算法將宏基站與目標(biāo)基站的RSS結(jié)合起來(lái)，切換判決過(guò)程由宏基站的RSS和結(jié)合因子α來(lái)決定的自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)漠a(chǎn)生，從而進(jìn)行一個(gè)更合理的比較，提高femtocell無(wú)線資源利用率。

本發(fā)明所要求解決的技術(shù)問(wèn)題可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種切換判決算法，包括以下步驟：

S1、令s_m[k]和s_f[k]分別表示k時(shí)刻宏基站和家庭基站對(duì)于某用戶設(shè)備的RSS；

S2、假設(shè)用戶設(shè)備以恒定的速度由macrocell按直線移動(dòng)至femtocell覆蓋區(qū)域，k表明該時(shí)刻用戶設(shè)備的位置；發(fā)射功率分別記為P_m,tx和P_f,tx，路徑損耗分別記為PL_m[k]和PL_f[k]；

S3、s_m[k]和s_f[k]可分別由下面的式子表達(dá)：

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]分別表示穿墻損耗、陰影效應(yīng)、其他效應(yīng)對(duì)宏基站或家庭基站的信號(hào)強(qiáng)度帶來(lái)的損耗；

S4、將指數(shù)窗函數(shù)w[k]＝(1/d₁)exp(-kd_s/d₁)應(yīng)用于s_m[k]和s_f[k]，其中d_s和d₁為兩個(gè)相鄰測(cè)算地點(diǎn)的距離和窗長(zhǎng)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]為結(jié)合因子，反應(yīng)了不同基站發(fā)射功率的不對(duì)稱性；

S6、切換判決標(biāo)準(zhǔn)描述如下：

當(dāng)時(shí)，或s_f，th時(shí)，用戶設(shè)備與該femtocell連接；

當(dāng)時(shí)，或時(shí)，用戶設(shè)備仍然與macrocell連接。

進(jìn)一步地，所述S5中α的最優(yōu)值確定，

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

服從$P_m^c\left[k_0\right]=P_r\{M\left(k_0\right),{\stackrel{\‾}{s}}_f[k_0]>s_{f,\mathrm{th}}\}\<\mathrm{\ϵ},$其中，P_m[k]和P_f[k]分別表示k時(shí)刻用戶設(shè)備被分配給宏基站和家庭基站的概率，M(k)和F(k)則分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)的事件；k₀和k₁兩個(gè)參數(shù)分別表示femtocell的邊界和邊緣距離，用來(lái)測(cè)量切換的執(zhí)行的速度。

本發(fā)明的有益效果：一種切換判決算法，該算法將宏基站與目標(biāo)基站的RSS結(jié)合起來(lái)，切換判決過(guò)程由宏基站的RSS和結(jié)合因子α來(lái)決定的自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)漠a(chǎn)生，從而進(jìn)行一個(gè)更合理的比較；通過(guò)有效地控制門限值大 小，就能夠在切換過(guò)程中在宏基站和家庭基站之間做出更好的選擇，以保證一定水平的服務(wù)質(zhì)量；劃定事件M(k₀)和提高femtocell無(wú)線資源利用率。

具體實(shí)施方式

一種切換判決算法，包括以下步驟：

S1、令s_m[k]和s_f[k]分別表示k時(shí)刻宏基站和家庭基站對(duì)于某用戶設(shè)備的RSS；

S2、假設(shè)用戶設(shè)備以恒定的速度由macrocell按直線移動(dòng)至femtocell覆蓋區(qū)域，k表明該時(shí)刻用戶設(shè)備的位置；發(fā)射功率分別記為P_m,tx和P_f,tx，路徑損耗分別記為PL_m[k]和PL_f[k]；

S3、s_m[k]和s_f[k]可分別由下面的式子表達(dá)：

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]分別表示穿墻損耗、陰影效應(yīng)、其他效應(yīng)對(duì)宏基站或家庭基站的信號(hào)強(qiáng)度帶來(lái)的損耗；

S4、為防止RSS的急劇變化，將指數(shù)窗函數(shù)w[k]＝(1/d₁)exp(-kd_s/d₁)應(yīng)用于s_m[k]和s_f[k]，其中d_s和d₁為兩個(gè)相鄰測(cè)算地點(diǎn)的距離和窗長(zhǎng)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]為結(jié)合因子，反應(yīng)了不同基站發(fā)射功率的不對(duì)稱性；

S6、切換判決標(biāo)準(zhǔn)描述如下：

當(dāng)時(shí)，或s_f，th時(shí)，用戶設(shè)備與該femtocell連接；

當(dāng)時(shí)，或時(shí)，用戶設(shè)備仍然與macrocell連接。

切換判決的過(guò)程為由宏基站的RSS和結(jié)合因子α來(lái)決定的自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)漠a(chǎn)生，因此可以進(jìn)行一個(gè)更合理的比較。除此之外，當(dāng)來(lái)自家庭基站的RSS超過(guò)門限值s_f,th時(shí)，才應(yīng)用于此。通過(guò)有效地控制門限值大小，就能夠在切換過(guò)程中在宏基站和家庭基站之間做出更好的選擇，以保證一定水平的服務(wù)質(zhì)量。滯后余量仍是避免切換中不必要麻煩的一個(gè)重要元素，以上各情況下的滯后余量分別由Δ(F1)、Δ(F2)、Δ(M1)和Δ(M2)表示。

算法中最重要的一步就是給α確定一個(gè)合適的值。如果α的值定得過(guò)高，則該準(zhǔn)則的條件將很容易滿足，即使來(lái)自femtocell的RSS很低也是如此。確定α最優(yōu)值的方法：

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

服從$P_m^c\left[k_0\right]=P_r\{M\left(k_0\right),{\stackrel{\‾}{s}}_f[k_0]>s_{f,\mathrm{th}}\}\<\mathrm{\ϵ},$其中，P_m[k]和P_f[k]分別表示k時(shí)刻用戶設(shè)備被分配給宏基站和家庭基站的概率，M(k)和F(k)則分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)的事件；k₀和k₁兩個(gè)參數(shù)分別表示femtocell的邊界和邊緣距離，用來(lái)測(cè)量切換的執(zhí)行速度。

因此，在的條件限制下，能夠根據(jù)給出支持快速切換，或者僅造成很小時(shí)延的切換的最佳結(jié)合因子的值。由于當(dāng)來(lái)自FAP的RSS超過(guò)門限值s_f,th時(shí)，該結(jié)合的過(guò)程才會(huì)啟動(dòng)，所以為了femtocell資源的高利用率，劃定事件M(k₀) 和同時(shí)發(fā)生的概率是合理的。然而，即使在結(jié)合過(guò)程啟動(dòng)之后，系統(tǒng)仍要求RSS之間的比較，從而可以得到更好的切換選擇。

一種切換判決算法，該算法將宏基站與目標(biāo)基站的RSS結(jié)合起來(lái)，切換判決過(guò)程由宏基站的RSS和結(jié)合因子α來(lái)決定的自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)漠a(chǎn)生，從而進(jìn)行一個(gè)更合理的比較；通過(guò)有效地控制門限值大小，就能夠在切換過(guò)程中在宏基站和家庭基站之間做出更好的選擇，以保證一定水平的服務(wù)質(zhì)量；劃定事件M(k₀)和提高femtocell無(wú)線資源利用率。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等同物界定。