[发明专利]超密集网络中基于协同基站分簇的无缝切换方法

摘要

本发明涉及一种超密集网络中基于协同基站分簇的无缝切换方法。首先对超密集部署的小基站进行协同分簇；进行重叠分簇，以获得重叠簇节点；当用户在簇内移动时，采用服务基站组动态自更新方法，完成用户簇内切换需求；当用户进行跨簇移动时，采用切换预警机制，提前进行切换预处理，以减少切换准备时间，然后执行切换过程，最终完成无缝切换。本发明以协同基站分簇和切换预警为切入点，根据移动用户的移动情况：簇内移动、簇间移动，采用不同的切换策略，进行高效的小区切换，减小切换延迟、降低切换失败率，提升用户无缝切换体验。

主权项

1.一种超密集网络中基于协同基站分簇的无缝切换方法，包括：步骤a，首先对超密集部署的小基站进行协同分簇；协同分簇的具体过程如下：在实际通信中，基站i和基站j对应服务的两个用户ui和uj，若基站i来自用户uj的干扰分量越大，基站i越想和j协同合作；假设DoC(i,j)表示基站i到基站j的协同度，则可以用基站间相互协同合作给双方带来的信号干噪比增益来衡量，即：其中表示基站i与j合作时的接受信噪比；为基站i与j非合作时的接受信噪比；DoC(i,j)越大，基站i与j合作的期望值越大；同理，可用DoC(j,i)来表示基站j与i合作的期望值；将高密度家庭基站网络中合作期望较大的基站划分到同一簇内；设Ω为网络中随机部署的N个小基站组成的集合，ψi为基站i的一跳邻区列表中基站组成的集合，|ψi|为基站i的一跳邻区列表的度，Pi表示基站i接受的信号功率强度总和；协同基站分簇过程如下：a)为每个基站i建立一跳邻区列表ψi，并计算出该站的邻区列表的度|ψi|；b)从Ω中选出满足条件i^*＝argmax|ψ_i|的基站i^*作为基站簇C1的簇头节点，同时作为该簇的控制中心，如果存在多个满足条件的基站，则从中选择满足条件的基站i^*'作为簇头节点；c)若ψi不为空，则从ψi中选出满足式(1)的基站j作为C1的簇成员；否则，直接进入步骤d)；d)从集合中Ω去簇C1中的基站，即Ω'＝Ω‑C1，更新计算集合Ω'中的|ψ_i'|和e)重复步骤a)‑d)，直至Ω为空；步骤b，进行重叠分簇，以获得重叠簇节点；重叠分簇的具体过程如下：移动用户ui从基站簇C1向目标基站簇C2移动时，重叠簇节点c2i将是最先感应到用户ui存在的基站，这也意味着移动用户ui即将要从C1切换到C2，采用重叠分簇方法，进行重叠分簇，获得重叠簇节点；对于孤立分簇的情况，利用分簇的边界节点向它所属分簇以外的一跳邻居节点发送查询请求，若相邻分簇的边界节点接收到查询请求，则存在两个或两个以上的边界节点互为邻居节点，根据邻居节点将两个相邻的基站分簇进行边界融合，同时将互为邻居的边界节点作为重叠簇节点；步骤c，当用户在簇内移动时，采用服务基站组动态自更新方法，完成用户簇内切换需求；当用户进行跨簇移动时，采用切换预警机制，提前进行切换预处理，以减少切换准备时间，然后执行切换过程，最终完成无缝切换；簇内切换策略的具体过程如下：用户在簇内移动时，根据用户接收到的信号功率及服务基站的负荷等信息，选择满足条件的基站作为用户的初始服务基站组，随着用户的移动，动态的选择满足用户当前服务需求的基站，加入到动态服务基站组中，并删除不满足服务需求的基站，以更好的利用资源为用户服务，使用户感觉一直处在一个虚拟大基站的中心，而用户不需要进行控制面切换；服务基站组(SS)动态选择过程具体如下：a)计算用户ui接收到基站簇C1中的各个基站的信号功率，并按照大小进行排序；b)簇头节点C1^L选择信号功率值较大的且未超过负载阈值的K个基站作为用户u_i的初始服务基站组c)随着用户u_i的移动，将里的基站c1ⁱ与其相邻基站c1^j相比较，若信号功率强度小于c1^j，则把c1^j加入到中，并删除c1ⁱ；簇间切换策略的具体过程如下：①触发切换预警的条件基站簇C1中的用户ui移动时，当C2和C1中的重叠簇节点c2i感应到ui，即ui处在c2i的信号覆盖范围内(用ui∈C2i表示)，如果能够判定ui是向c2i所在的目标基础簇C2覆盖范围移动，启动切换预警，为簇间切换做准备；因此，重叠簇节点c2i感应到ui，且判定ui向C2移动，是触发切换预警的条件；触发切换预警的条件可表示为：②簇间切换步骤a)用户ui在跨簇移动过程中，检测用户ui的移动情况，若满足式(2)，启动切换预警，启动预切换，执行步骤b)‑c)，否则认为用户ui在簇内移动，继续执行簇内切换策略；b)用户ui向源基站簇C1发送消息，消息中含目标基站簇C2的标识，告知其可能移动到C2；c)C1收到消息后，由C1中的簇头节点C1L向C2的簇头节点C2L发送预切换请求(PRQ)；C2中的簇头节点C2L收到PRQ后，为用户ui预留切换资源；d)满足切换执行条件时，由C1中的簇头节点C1L向C2的簇头节点C2L发送切换请求(RQ)；e)簇头节点C2L收到RQ后，根据预留切换资源情况，向C1L发送回复确认请求Ack；f)簇头节点C1L收到Ack后，进行切换执行。