《电子技术应用》

基于接入概率的LTE小区重选优化算法分析

来源:电子技术应用2012年第9期 作者:郑 立, 沈 政, 董志远
2012/11/14 16:31:14

摘  要: 在3G网络中,UE(用户设备)在建立RRC(无线资源控制)连接之前会进行接入等级检查。在一些具有低接入概率的小区中,UE可能会由于低接入概率而尝试多次接入服务小区,从而导致较高的失败连接次数和更长的接入延迟。提出一种基于接入概率的小区重选优化算法对于小区重选R准则算法进行优化,进而使处于服务小区内低接入概率的UE更容易重选到高接入概率的邻小区,并通过建模和仿真分析了算法的性能;结合接入概率对小区重选中的相关参数进行了分析,提出合适的参数设置。
关键词: 小区重选; 接入等级; 接入概率; 参数优化

    在3G网络中,当UE驻留到LTE系统中的某一个小区后,它就需要不断地对当前服务小区和邻近小区的信号质量进行测量。当发现目标小区的质量满足规定的要求时,UE端就会通过小区重选任务从当前服务小区重选到质量更好的目标小区。小区重选是一种终端行为,通常是终端主动发起的用户迁移。终端根据当前的测量结果和网络侧配置的门限值,依据重选判决准则来判定是否发起小区重选过程[1]。小区重选不仅是终端重要的移动性功能,也是实现不同网络相互兼容的重要方法。小区重选分为系统内重选和跨系统重选,本文主要关注系统内的小区重选情况。
    当UE处于空闲状态时会检查AC-BarringInfo,之后才会发送RRC连接请求[2]。此消息包含在SIB2(系统信息块2)中,通过BCH(广播信道)传播,它包含了一系列的接入概率和不同接入等级的接入延迟。UE在获得SIB2后会产生一个0~1之间的随机值,通过与存储在USIM(通用用户识别模块)中的接入概率比较决定是否发送RRC连接请求。可以看出,接入概率的值限制了UE建立RRC连接的数量,其同样影响UE所在服务小区进行小区重选时的成功概率。因此,只有采用合适的重选方法使终端选择高接入概率的小区才能保证用户能够得到更加稳定的服务。本文就是在现有的小区重选算法基础上提出接入概率这一概念,通过将接入概率引入重选算法对现有算法进行优化,提高终端接入邻小区的成功概率以使用户得到更好的服务体验。




3.2 结果分析
    通过图3的仿真结果可以看出,算法1在邻节点的接入概率大于服务小区的接入概率时其成功接入概率较原来的算法有了一定的提高;但是当其邻节点的接入概率小于服务小区的接入概率时,由于其接入到服务质量更差的小区,它的接入概率得不到保证,因而其成功接入概率小于原有算法。算法2同时考虑了服务小区和邻小区的接入概率,所以不管其邻居节点的接入概率是否大于服务小区,它的性能较原有算法都有了提高。

3.3 参数Qs对于接入概率的影响

 


    这部分分析滞后参数Qs对于接入概率的影响,如图4。令邻节点的接入概率pn分别为0.25、0.55。其余参数的设置如表1,Qs的取值从1~13,间隔为1。从仿真结果可以看出,当pn<ps时,随着Qs的增加,成功接入概率逐渐增加;当pn>ps时,随着Qs的增加,终端的成功接入概率逐渐降低。通过分析小区重选的R准则可知,增加滞后值Qs会提高服务小区的等级参数Rs,同时降低邻小区的等级参数Rn,如此就会降低终端触发小区重选的可能性,使之更加趋向于停留在原服务小区。当邻小区的接入概率小于服务小区时,应增大滞后参数使终端尽量停留在原小区,防止用户重选到质量更差的邻小区;而当邻小区的接入概率大于服务小区时,应使参数Qs尽可能地小,从而使终端能更好的重选到高服务质量的邻小区,享受更好的服务体验。这正好与仿真结果相吻合。可以看出,当邻小区接入概率大于服务小区时,为了增加小区重选的成功接入概率,应使滞后参数Qs尽可能地小。但是由于现实中存在多种不同的无线接入技术(RAT)[9]使得不同小区间总是存在迟滞,所以本文推荐滞后参数为3 dB,其中Qhyst,s为2 dB,Qoffset,s,n为1 dB。这会导致通信质量产生1 dB左右的损耗,对此可以通过使用不同的Treselection定时器来弥补[10]。

    本文提出了一种基于接入概率的小区重选优化算法,有效地避免了终端设备进行小区重选时选择低接入概率的小区,通过降低服务小区的等级参数Rs使终端更倾向于选择那些高接入概率的邻小区。当邻小区的接入概率比原小区更低时,通过降低Rn避免了重选到低接入概率的邻小区。此外,对参数Qs对接入概率的影响进行了分析,结合本文提出的改进算法提出了合适的参数设置。仿真结果证实了本文的改进算法有效地提高了成功接入概率,改善了用户的服务体验。
参考文献
[1] 3GPP TS 36.304 V9.0.0, 3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network [S]. Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA); User Equipment(UE) procedures in idle mode (2009).
[2] 3GPP TS 36.331 V9.0.0, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network[S].Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA); Radio Resource Control(RRC) Protocol specification (2009).
[3] Zhang Xunwei, Lin hui, Zhang Ming. 3GPP long term evolution: architecture and specification.Jan 2010:164-172.
[4] KOLEHMAINEN N, PUTTONEN J, HENTTONEN T. et al. Performance of idle mode mobility state detection schemes in evolved UTRAN[M]. Wireless Pervasive Computing (ISWPC), May 2010:584-588.
[5] Cao Xingbing, Liu Lili. Research of the RRC layer IDLE state in TD-LTE[C]. Educational and Information Technology (ICEIT), 2010:V3-349-V3-352.
[6] SESIA S, TOUFIK I, BAKER M, LTE-The UMTS long term evolution: from theory to practice[M]. Hoboken:John Wiley & Sons, Co.,Ltd., 2009.
[7] 3GPP TS 36.133 V9.0.0; Evolved universal terrestrial radio access(E-URTAN) requirements for support of radio resource management (2009) [S].
[8] Li Mingju, She Xiaoming, Chen Lan. Access probability aware cell reselection for load balancing[C]. Communications Technology and Applications, ICCTA 2009:106-109.
[9] 3GPP TS 36.300 v8.2.0, Technical Specification Group  Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio  Access(E-UTRA);Radio Resource Control(RRC)(2008)[S].
[10] FLORE D, BRUNNER C, GRILLI F,et al. Cell reselec-
      tion parameter optimization in UMTS[C]. in IEEE WCS, Sep 2005:50-53.

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