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基于接入概率的LTE小區(qū)重選優(yōu)化算法分析

來源：電子技術(shù)應(yīng)用2012年第9期

鄭立, 沈政, 董志遠(yuǎn)

杭州電子科技大學(xué), 浙江杭州 310018

摘要： 在3G網(wǎng)絡(luò)中，UE（用戶設(shè)備）在建立RRC（無線資源控制）連接之前會(huì)進(jìn)行接入等級(jí)檢查。在一些具有低接入概率的小區(qū)中，UE可能會(huì)由于低接入概率而嘗試多次接入服務(wù)小區(qū)，從而導(dǎo)致較高的失敗連接次數(shù)和更長(zhǎng)的接入延遲。提出一種基于接入概率的小區(qū)重選優(yōu)化算法對(duì)于小區(qū)重選R準(zhǔn)則算法進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而使處于服務(wù)小區(qū)內(nèi)低接入概率的UE更容易重選到高接入概率的鄰小區(qū)，并通過建模和仿真分析了算法的性能；結(jié)合接入概率對(duì)小區(qū)重選中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了分析，提出合適的參數(shù)設(shè)置。

關(guān)鍵詞： 小區(qū)重選接入等級(jí) 接入概率參數(shù)優(yōu)化

中圖分類號(hào)： TN929.5
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
文章編號(hào)： 0258-7998(2012)09-0103-04

Analysis of LTE cell reselection algorithm optimization based on access probability

Zheng Li, Shen Zheng, Dong Zhiyuan

Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018， China

Abstract： In 3G network, AC(Access Class) check is performed by UEs before initiating a RRC connection. In some cells with low access probability, UEs may try many times to access the serving cell due to low access probability which results in higher connection failure and longer access delay. Therefore, we propose a better algorithm based on access probability to optimize former cell reselection R criteria, so that the UEs in serving cell with low access probability shall be more likely to reselect a cell with higher access probability. The proposed methods are analyzed in a simplified model and computer simulation is used to evaluate the performance. Then, we use the access probability to evaluate the proper hysteresis parameter setting.

Key words : cell reselection；access class(AC)；access probability；parameter optimization

在3G網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)UE駐留到LTE系統(tǒng)中的某一個(gè)小區(qū)后，它就需要不斷地對(duì)當(dāng)前服務(wù)小區(qū)和鄰近小區(qū)的信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)小區(qū)的質(zhì)量滿足規(guī)定的要求時(shí)，UE端就會(huì)通過小區(qū)重選任務(wù)從當(dāng)前服務(wù)小區(qū)重選到質(zhì)量更好的目標(biāo)小區(qū)。小區(qū)重選是一種終端行為，通常是終端主動(dòng)發(fā)起的用戶遷移。終端根據(jù)當(dāng)前的測(cè)量結(jié)果和網(wǎng)絡(luò)側(cè)配置的門限值，依據(jù)重選判決準(zhǔn)則來判定是否發(fā)起小區(qū)重選過程[1]。小區(qū)重選不僅是終端重要的移動(dòng)性功能，也是實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)相互兼容的重要方法。小區(qū)重選分為系統(tǒng)內(nèi)重選和跨系統(tǒng)重選，本文主要關(guān)注系統(tǒng)內(nèi)的小區(qū)重選情況。

當(dāng)UE處于空閑狀態(tài)時(shí)會(huì)檢查AC-BarringInfo，之后才會(huì)發(fā)送RRC連接請(qǐng)求[2]。此消息包含在SIB2（系統(tǒng)信息塊2）中，通過BCH（廣播信道）傳播，它包含了一系列的接入概率和不同接入等級(jí)的接入延遲。UE在獲得SIB2后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)0~1之間的隨機(jī)值，通過與存儲(chǔ)在USIM（通用用戶識(shí)別模塊）中的接入概率比較決定是否發(fā)送RRC連接請(qǐng)求。可以看出，接入概率的值限制了UE建立RRC連接的數(shù)量，其同樣影響UE所在服務(wù)小區(qū)進(jìn)行小區(qū)重選時(shí)的成功概率。因此，只有采用合適的重選方法使終端選擇高接入概率的小區(qū)才能保證用戶能夠得到更加穩(wěn)定的服務(wù)。本文就是在現(xiàn)有的小區(qū)重選算法基礎(chǔ)上提出接入概率這一概念，通過將接入概率引入重選算法對(duì)現(xiàn)有算法進(jìn)行優(yōu)化，提高終端接入鄰小區(qū)的成功概率以使用戶得到更好的服務(wù)體驗(yàn)。

3.2 結(jié)果分析
通過圖3的仿真結(jié)果可以看出，算法1在鄰節(jié)點(diǎn)的接入概率大于服務(wù)小區(qū)的接入概率時(shí)其成功接入概率較原來的算法有了一定的提高；但是當(dāng)其鄰節(jié)點(diǎn)的接入概率小于服務(wù)小區(qū)的接入概率時(shí)，由于其接入到服務(wù)質(zhì)量更差的小區(qū)，它的接入概率得不到保證，因而其成功接入概率小于原有算法。算法2同時(shí)考慮了服務(wù)小區(qū)和鄰小區(qū)的接入概率，所以不管其鄰居節(jié)點(diǎn)的接入概率是否大于服務(wù)小區(qū),它的性能較原有算法都有了提高。

3.3 參數(shù)Qs對(duì)于接入概率的影響

這部分分析滯后參數(shù)Qs對(duì)于接入概率的影響,如圖4。令鄰節(jié)點(diǎn)的接入概率pn分別為0.25、0.55。其余參數(shù)的設(shè)置如表1，Qs的取值從1~13，間隔為1。從仿真結(jié)果可以看出，當(dāng)pn<ps時(shí)，隨著Qs的增加，成功接入概率逐漸增加；當(dāng)pn>ps時(shí)，隨著Qs的增加，終端的成功接入概率逐漸降低。通過分析小區(qū)重選的R準(zhǔn)則可知，增加滯后值Qs會(huì)提高服務(wù)小區(qū)的等級(jí)參數(shù)Rs，同時(shí)降低鄰小區(qū)的等級(jí)參數(shù)Rn，如此就會(huì)降低終端觸發(fā)小區(qū)重選的可能性，使之更加趨向于停留在原服務(wù)小區(qū)。當(dāng)鄰小區(qū)的接入概率小于服務(wù)小區(qū)時(shí)，應(yīng)增大滯后參數(shù)使終端盡量停留在原小區(qū)，防止用戶重選到質(zhì)量更差的鄰小區(qū)；而當(dāng)鄰小區(qū)的接入概率大于服務(wù)小區(qū)時(shí)，應(yīng)使參數(shù)Qs盡可能地小，從而使終端能更好的重選到高服務(wù)質(zhì)量的鄰小區(qū)，享受更好的服務(wù)體驗(yàn)。這正好與仿真結(jié)果相吻合。可以看出，當(dāng)鄰小區(qū)接入概率大于服務(wù)小區(qū)時(shí)，為了增加小區(qū)重選的成功接入概率,應(yīng)使滯后參數(shù)Qs盡可能地小。但是由于現(xiàn)實(shí)中存在多種不同的無線接入技術(shù)(RAT)[9]使得不同小區(qū)間總是存在遲滯，所以本文推薦滯后參數(shù)為3 dB，其中Qhyst,s為2 dB，Qoffset,s,n為1 dB。這會(huì)導(dǎo)致通信質(zhì)量產(chǎn)生1 dB左右的損耗，對(duì)此可以通過使用不同的Treselection定時(shí)器來彌補(bǔ)[10]。

本文提出了一種基于接入概率的小區(qū)重選優(yōu)化算法，有效地避免了終端設(shè)備進(jìn)行小區(qū)重選時(shí)選擇低接入概率的小區(qū)，通過降低服務(wù)小區(qū)的等級(jí)參數(shù)Rs使終端更傾向于選擇那些高接入概率的鄰小區(qū)。當(dāng)鄰小區(qū)的接入概率比原小區(qū)更低時(shí)，通過降低Rn避免了重選到低接入概率的鄰小區(qū)。此外，對(duì)參數(shù)Qs對(duì)接入概率的影響進(jìn)行了分析，結(jié)合本文提出的改進(jìn)算法提出了合適的參數(shù)設(shè)置。仿真結(jié)果證實(shí)了本文的改進(jìn)算法有效地提高了成功接入概率，改善了用戶的服務(wù)體驗(yàn)。
參考文獻(xiàn)
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