[发明专利]一种毫米波蜂窝系统小区切换判决方法

说明书

本发明属于无线通信技术领域，具体说的一种毫米波蜂窝系统小区切换判决方法。本发明的方法通过对于小区切换判决的优化，包括采用多种滤波器进行滤波，增加测量的切换参数的平稳性，减少由于测量信号的快速变化带来的频繁切换，从而改变移动用户在高低频混合组网中的用户体验。在判决算法的优化中，改变切换的触发时间，使得移动用户在需要进行小区切换的时候及时进行切换，与信道信息更好的毫米波基站进行传输，提供传输速度，增强用户体验。还有增加基于位置感知的切换判定，使用户切换到正确小区的可能性增加，从而降低频繁的小区切换。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及毫米波通信(Millimeter-Wave(mmWave)Communication)，波束选择技术，以及多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技术，具体的说是一种毫米波蜂窝系统小区切换判决方法。

背景技术

作为5G通信的关键技术，毫米波频段通信得到了广泛的关注。相比于传统的低频段通信，毫米波频段由于其波长较短，在覆盖范围和鲁棒性上具有劣势。因此，采用毫米波技术与传统LTE技术结合的混合组网方式成为下一代通信的热点内容。在混合组网系统中，小区切换作为移动用户的移动性管理中重要的组成部分，对用户体验的影响至关重要，因此如何提高移动用户的小区切换的效率，实现无缝切换显得十分重要。

为了增强毫米波通信的鲁棒性，可以采用LTE系统和5G毫米波系统相结合的方式。通过LTE系统的覆盖范围较好的特点，来弥补毫米波系统易受环境干扰的特性，而毫米波频段丰富的频段资源也能为用户需要的高速数据传输提供支持。这种4G LTE系统与5G毫米波系统组网的方式，被称为高低频混合组网。在高低频混合组网中，移动设备采用多连接的方式来增加系统健壮性。每一个移动设备(3GPP协议上的用户设备)与多个基站保持连接，包括5G毫米波基站和传统的4G基站。在一条通信链路被遮挡的时候，移动用户还可以寻找到其他的路径与基站连接。

在高低频混合组网系统中，由于移动用户同时与多个基站保持连接，则用户的小区切换的过程相较于传统的LTE的小区切换的难度将会大大增加。此外，小区切换作为用户移动性管理中重要的一部分，对用户的体验至关重要，也影响着移动网络的协议栈设计。因此，如何在高低频混合组网系统中实现效率更高、耗时更短的小区切换对于下一代移动通信来说是一个很大的挑战。

虽然在目前的3GPP蜂窝系统中提供了多种机制来保障用户在不同小区进行快速路径切换，但是都是在传统的LTE频段。对于毫米波频段，小区切换的特殊性主要有：

1、毫米波信道的易变性表明了任何毫米波信道的连接都有可能在极短的时间内发生变化，从而要求更加迅速的链路检测和路由规划。

2、由于较高的各向同性的路径损耗，毫米波信号需要以窄波束传输，通常需要采用较高维的天线阵列。在每一个毫米波的连接中，信道质量的检测必须要不断的动态扫描所有的天线方向，这样会极大的增加信道检测的时间。

3、5G通信采用毫米波信号的一个重要目的是实现较低的时延[10]，小于1ms。因此，小区切换算法需要将路径切换时候的中断控制在一个极小值。

1、高低频组网系统小区切换

毫米波通信是无线通信中一个比较新的领域，相对于现在通常采用的微波频段，它可以提供更高的带宽。但是毫米波通信由于波长短，覆盖范围较小，以及易受遮挡的特性，导致毫米波技术不能单独组网。

采用毫米波技术的典型场景是在LTE覆盖的热点区域采用毫米波基站进行传输，从而提高容量和传输速率。毫米波通信在传输时，采用较高的方向性波束，能够有效的提高毫米波基站的覆盖范围和避免基站之间的相互干扰。由于毫米波的传输特性，当处理毫米波频段的时候，小区切换算法较传统微波通信频段的切换算法具有更高的要求。随着5G时代的到来，毫米波通信的应用将会越来越广泛，但是由于毫米波通信的局限性，毫米波与LTE系统的混合组网将尤为必要。关于高低频混合组网中，可靠又高效的小区切换算法将成为未来研究的热点。