一種基于用戶體驗質(zhì)量的小區(qū)選擇方案的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于用戶體驗質(zhì)量的小區(qū)選擇方案，包括以下步驟：首先用戶根據(jù)接收到的鄰近基站的參考信號計算對應(yīng)的接收信號功率值，并獲取對應(yīng)基站的偏置值，然后基于預(yù)置的QoE預(yù)測模型預(yù)測不同基站能夠提供的QoE值，最后根據(jù)給定的準則來選擇接入的小區(qū)并進行通信。對比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明方案可以根據(jù)用戶的QoE要求為用戶選擇合適的小區(qū)，從而滿足不同用戶對不同業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量要求，更加適用于混合型的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
【專利說明】一種基于用戶體驗質(zhì)量的小區(qū)選擇方案
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于用戶體驗質(zhì)量(QualityofExperience, QoE)的小區(qū)選擇方案，屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著移動用戶數(shù)的迅猛增長以及各種多媒體方式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求呈現(xiàn)出指數(shù)級增長，移動用戶對無線通信網(wǎng)絡(luò)所能提供的服務(wù)質(zhì)量有了更高的需求。然而由于傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的本身的局限性使其不能滿足現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展以及用戶需求，這使得新型無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的產(chǎn)生成為了必然需求，因此，引入低功率節(jié)點(Lower Power node,LP node)來改善頻譜資源的利用，即在整個宏小區(qū)內(nèi)部署低功率節(jié)點的混合型網(wǎng)絡(luò)，這種節(jié)點不僅相對成本較低，而且可以有效提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍并增強服務(wù)質(zhì)量。一般的部署環(huán)境都是在一個宏基站(Macro eNB)覆蓋邊緣處部署一個或多個低功率節(jié)點。典型的低功率節(jié)點有:中繼節(jié)點(Relay node)、微微基站(Pico eNB)和毫微微基站(Femto eNB)。低功率節(jié)點的主要作用就是分擔(dān)宏基站的負載量，同時增加小區(qū)的覆蓋范圍，為小區(qū)邊緣用戶提供更高的服務(wù)質(zhì)量。
[0003]低功率節(jié)點除發(fā)射功率不同外，它們在網(wǎng)絡(luò)中的地位與宏基站相同，并且信息的傳輸和處理方式也與宏基站沒有任何區(qū)別。此外，低功率節(jié)點的部署大大提高了系統(tǒng)頻譜效率，因而獲得了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。然而，傳統(tǒng)小區(qū)的形狀通常是固定的，如正六邊形蜂窩小區(qū)、圓形小區(qū)等，因此對通信技術(shù)的發(fā)展帶來了局限性。比如當基站發(fā)射功率較小時，小區(qū)的邊緣用戶接收到的信號較弱，若此時小區(qū)邊緣的視頻用戶較多，則用戶的通信質(zhì)量無法得到保證，這是因為視頻業(yè)務(wù)需要較多的無線資源來傳輸視頻流數(shù)據(jù)；而當基站發(fā)射功率較大時，會產(chǎn)生越區(qū)覆蓋，造成頻率干擾或引起錯誤的切換。因此，本發(fā)明引入了無定形小區(qū)的場景，即小區(qū)的形狀隨用戶數(shù)、業(yè)務(wù)類型及業(yè)務(wù)量的不同而發(fā)生變化。如果小區(qū)邊緣某一地區(qū)的視頻用戶的業(yè)務(wù)量增大，傳統(tǒng)的宏基站就無法滿足邊緣用戶的需求，這時可以開啟一個或多個LP node來滿足視頻用戶的需求，從而使邊緣視頻用戶直接與鄰近的LP node建立通信連接，而不再是接入到傳統(tǒng)宏基站中。因此，從整個網(wǎng)絡(luò)的覆蓋來看，宏小區(qū)的覆蓋形狀將不再是固定不變的，而是基于LP node的部署以及小區(qū)中用戶的狀態(tài)而動態(tài)調(diào)整的。無定形小區(qū)的設(shè)計使得通信系統(tǒng)具有更高的靈活性，更高的資源利用率，并且能為用戶提供更好的服務(wù)質(zhì)量。
[0004]為了更好服務(wù)邊緣用戶，除了宏基站還會根據(jù)需求在小區(qū)邊緣部署一些LP node,因此，小區(qū)邊緣的用戶需要根據(jù)一定的準則選擇最合適的基站進行通信。從常規(guī)的小區(qū)覆蓋方案來說，小區(qū)中用戶設(shè)備(User Equipment，UE)接收小區(qū)內(nèi)的所有基站的發(fā)射信號，對比選出最大接收信號功率(Signal Receive Power, SRP)所對應(yīng)的基站并與其進行通信，如在LTE中，UE通過對比參考信號接收功率(Reference Signal Receive Power, RSRP)指標選擇目標基站。然而一般情況下，宏基站的發(fā)射功率在5W到40W之間，而低功率節(jié)點的發(fā)射功率在250mW到2W之間，LP node的發(fā)射功率遠遠小于宏基站的發(fā)射功率。因此這一方案并不適合含有低功率節(jié)點的通信場景，主要原因是低功率節(jié)點本身的發(fā)射功率比宏基站小很多，即使用戶距離低功率節(jié)點很近，UE接收到宏基站的RSRP可能仍比低功率節(jié)點的高，這樣會導(dǎo)致大多數(shù)的用戶仍然接受宏基站的服務(wù)而拒絕低功率節(jié)點提供的服務(wù)，從而使得低功率節(jié)點失去作用。為解決這一問題，3GPP提出了一種解決方案，即在UE接收到的SRP值基礎(chǔ)上加入偏置值(bias)，然后再比較選出最大(SRP+bias)對應(yīng)的基站并與其通信。這里宏基站的bias為OdB，而低功率節(jié)點的bias為I到20dB。這一方案能夠有效的解決用戶無法接入低功率節(jié)點的問題。但是這兩種方案都僅從系統(tǒng)的負載角度來考慮，并沒有真正的考慮不同用戶不同業(yè)務(wù)對接收功率以及服務(wù)質(zhì)量的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有小區(qū)選擇方案中存在的問題，提出一種基于用戶QoE的小區(qū)選擇方案。該方案可以根據(jù)用戶對QoE的要求為用戶選擇合適的小區(qū)，從而滿足不同用戶對不同業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量要求，更加適用于混合型的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)。
[0007]—種基于用戶體驗質(zhì)量的小區(qū)選擇方案，包括以下內(nèi)容:
[0008]本發(fā)明所述的無定形小區(qū)場景如圖1所示，CN node表示控制節(jié)點,是一個功能實體，可與其它網(wǎng)兀合設(shè)，如Macro eNB、移動管理實體(Mobility Management Entity, MME)等。CN node主要負責(zé)根據(jù)一定的準則來設(shè)定LP node的工作狀態(tài)，即開啟狀態(tài)和睡眠狀態(tài)，若某一 LP node需要改變其現(xiàn)有狀態(tài)，CN node通知相應(yīng)的LP node執(zhí)行相關(guān)操作。LP node工作狀態(tài)的設(shè)定準則不在本
【發(fā)明內(nèi)容】
的范圍內(nèi)，因而此處不再贅述，僅將此無定形小區(qū)場景作為本發(fā)明實施例的應(yīng)用背景。圖中LP node有三種,分別是:Relay node、Femto node以及Pico eNB。在無定形小區(qū)場景中，當新的UE請求接入小區(qū)進行通信時，需要根據(jù)一定的準則選擇最合適的小區(qū)進行通信，本發(fā)明所述小區(qū)選擇準則包括以下步驟:
[0009]步驟1，UE計算相鄰幾個基站的接收信號功率值。
[0010]當一個UE需要接入到小區(qū)進行通信鏈接時，UE首先需要檢測全部的相鄰小區(qū)，執(zhí)行小區(qū)識別過程。然后UE根據(jù)接收到的參考信號(Reference Signal, RS)計算相鄰幾個基站能夠提供給該UE的無線信號強度，即接收功率值。該過程在UE的特定模塊進行，待計算完成后，UE存儲這些小區(qū)的信息及接收功率值，供后面小區(qū)選擇使用。
[0011]步驟2，UE/eNB設(shè)置接收功率的偏置值bias。
[0012]如前所述,宏基站的發(fā)射功率遠遠大于LP node的發(fā)射功率,若僅以最大接收功率值來選擇接入小區(qū)，則LP node將失去作用，也就是說即使UE距離宏基站比較遠，其最終還是會選擇接入到宏基站中。因此，需要通過設(shè)置功率偏置值bias來輔助UE進行接入小區(qū)選擇。這里bias值設(shè)置有兩種方案，一是每個eNB (這里eNB包括宏基站和低功率節(jié)點)設(shè)置自己的bias值，然后再通知UE，UE接收到bias值的信息后，與步驟I中的接收功率值存儲到相同模塊中。二是每個UE中記錄eNB的bias值列表，當進行小區(qū)選擇時可以直接使用，而不需要eNB再發(fā)送給UE，這種方法可以減小信令開銷。
[0013]步驟3，UE中建立不同業(yè)務(wù)的QoE預(yù)測模型。
[0014]QoE是指用戶對設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)，應(yīng)用或業(yè)務(wù)的質(zhì)量和性能(包括有效性和可用性等方面)的綜合主觀感受，它是從服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service, QoS)發(fā)展而來的。相比于傳統(tǒng)的評價標準QoS，QoE更能體現(xiàn)用戶的主觀感受，更適合于度量用戶對業(yè)務(wù)的質(zhì)量要求。由于不同用戶對不同業(yè)務(wù)的QoE要求不同，因此需要在每個UE中建立一個QoE模塊來存儲不同業(yè)務(wù)QoE的預(yù)測模型，用以選擇最合適的小區(qū)進行通信。目前常用的QoE評估模型有兩種，一種是基于平均意見得分(MeanOpinion Score,MOS)的評估,MOS的取值范圍為I~5，其中I為最差，5為最好。另一種是基于Sigmoid函數(shù)的評估模型，其取值范圍是O~1，其中I為最好,0為最差。基于Sigmoid函數(shù)的評估模型對不同業(yè)務(wù)具有統(tǒng)一的函數(shù)形式，但不同業(yè)務(wù)對應(yīng)不同的參數(shù)設(shè)置，而基于MOS的評估模型，雖然不同業(yè)務(wù)具有不同的函數(shù)形式，但是卻更能反映用戶的主觀體驗。兩種評估模型各有其優(yōu)勢和缺點，本發(fā)明對兩種評估模型同樣適用，運營商及設(shè)備商可根據(jù)自己的需求在UE中建立不同業(yè)務(wù)的QoE模型。當然，本步驟對其它QoE評估模型同樣適用。因此，該步驟工作可由運營商及設(shè)備商在UE出廠前將QoE模型預(yù)置到UE中。
[0015]步驟4，UE基于QoE預(yù)測模型預(yù)測不同基站能夠提供的QoE大小，并根據(jù)一定的準則來選擇接入的小區(qū)。
[0016]當UE請求某一業(yè)務(wù)時，其根據(jù)相鄰的幾個基站中所能提供的速率預(yù)測出用戶可達到的QoE值，然后根據(jù)(I)式選擇其中最合適的基站進行通信。這里，相鄰的幾個基站需要先測量其當前的負載量，如果負載超過一定門限值時，將不再為新接入的用戶進行服務(wù)，UE需要選擇次優(yōu)基站為其服務(wù)。(I)式表達了 UE選擇服務(wù)小區(qū)的準則，(2)為約束條件，其中i表示第i個基站；j表示第j個用戶；CellIDSOTVing(j)表示第j個用戶所選擇的服務(wù)小區(qū)號；QoEVu表示第i個基站能為第j個用戶提供的QoE大??；《為權(quán)重值，其作用是保證公式⑴中的QoEVij與SRPi^biasi在一定的可比范圍內(nèi)；Node_Load(CelIIDserving(j))為第j個用戶所選擇的服務(wù)小區(qū)當前負載量，Nloadtto表示所選服務(wù)小區(qū)的負載門限，31?^表示第j個用戶接收到第i個基站的功率，bias,表示第i個基站的偏置值。
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種基于用戶體驗質(zhì)量的小區(qū)選擇方案，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、UE根據(jù)接收到的參考信號計算相鄰幾個基站能夠提供給該UE的接收信號功率值SRP ； 步驟二、UE獲取所有相鄰基站的接收功率的偏置值bias ； 步驟三、UE基于QoE預(yù)測模型預(yù)測所有相鄰基站能夠提供的用戶體驗質(zhì)量值QoE ； 步驟四、UE基于SRP、bias和QoE按照一定的準則選擇服務(wù)基站； 步驟五、UE與選擇的服務(wù)基站建立通信連接，進行通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于用戶體驗質(zhì)量的小區(qū)選擇方案，其特征在于，所述bias值的獲取方式可以采用下述兩種方式中的任何一種: 方式一、每個基站設(shè)置自己的bias值，然后通知給UE ； 方式二、每個UE中預(yù)置各類型基站的bias值列表，當進行小區(qū)選擇時直接使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于用戶體驗質(zhì)量的小區(qū)選擇方案，其特征在于，所述QoE預(yù)測模型可由運營商及設(shè)備商在UE投入使用前預(yù)存入UE設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于用戶體驗質(zhì)量的小區(qū)選擇方案，其特征在于，所述QoE預(yù)測模型可以采用基于MOS的評估模型或者基于Sigmoid函數(shù)的評估模型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于用戶體驗質(zhì)量的小區(qū)選擇方案，其特征在于，所述UE基于QoE預(yù)測模型預(yù)測所有相鄰基站能夠提供的用戶體驗質(zhì)量值QoE，由于通信參數(shù)如基站可分配給用戶的功率、傳輸帶寬、噪聲功率都是已知的，因而可以通過計算得到預(yù)測QoE所需的數(shù)據(jù)傳輸速率參數(shù)，進而得到QoE值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1一5所述的任意一種基于用戶體驗質(zhì)量的小區(qū)選擇方案，其特征在于，所述按照一定的準則選擇服務(wù)基站包括下述內(nèi)容: 首先，用戶按照公式SRPdbiasJ^Q0Ei計算所有相鄰基站的服務(wù)程度值，并對該值按照從大到小順序進行排序； 然后，最大的服務(wù)程度值對應(yīng)的基站作為預(yù)選服務(wù)基站根據(jù)約束條件Node_Load(CellIDserving) < Nloadthr判斷，如果當前負載超過閾值Nloadtto,則拒絕為當前用戶提供服務(wù)，當前用戶再選擇第二大的服務(wù)程度值對應(yīng)的基站作為預(yù)選服務(wù)基站繼續(xù)進行判斷，直到當前負載低于閾值Nloadtto，則當前的預(yù)選服務(wù)基站即為用戶選擇的服務(wù)基站； 其中SRPi表示接收的第i個基站的功率，biaSi表示第i個基站的偏置值，w表示權(quán)重，QoEi表示根據(jù)QoE預(yù)測模型預(yù)測出的第i個基站的QoE值，CellIDseiving表示當前用戶選擇的服務(wù)基站，Node_Load(CelIIDserving)表示當前用戶所選擇的服務(wù)基站的當前負載，Nloadtto表示當前用戶所選擇的服務(wù)基站的負載門限。
【文檔編號】H04W36/00GK104010315SQ201410264136
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】邢成文, 苑婷婷, 王妮煒, 費澤松, 匡鏡明 申請人:北京理工大學(xué)