一种TD LTE与FDD LTE混合组网负载均衡方法

摘要

本发明涉及一种TD？LTE与FDD？LTE混合组网负载均衡方法，属于移动通信技术领域。在该方法中，eNB不断周期性地监测各小区的负载状况，当发现小区负载>超载门限时，触发负载均衡算法；按照接收小区SINR值生成边缘UE列表UE_list，采用双层小区法生成目标小区列表Cell_list，根据A4事件判断邻区是否为UE的可切换邻小区，与Cell_list取交集，再选取综合负载最小值小区进行切换。本方法综合考虑了邻小区的负载，同时，有效避免了乒乓切换，实现了负载的转移，提高了系统资源利用率；节省了系统资源，提高了负载均衡的效率。

说明书

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种TDLTE与FDDLTE混合组网负载均衡方法。

背景技术

随着4G商用在全球的快速开展，LTE混合组网已成为当前运营商4G组网形态之一。随着我 国2013年12月向三大运营商颁发TDLTE商用牌照和2014年向中国电信和中国联通颁发FDDLTE 试验牌照，FDDLTE系统和TDLTE系统的混合组网也已正式启动，LTE混合组网成为我国运营 商4G主要组网方式之一，在未来4G发展中将发挥重要的作用。

运营商未来的业务需求是不断变化的，对非对称频谱的定位和使用方式也不应过早固化。 TDLTE作为非对称频谱的最佳技术方案，保留其独立组网能力，即便对于以FDDLTE为主的运营 商，仍然是最具灵活性的选择。将TDLTE“弱化”为“半功能”技术，虽然短期内似乎可以简 化其TDLTE/FDD混合网络结构，长远看也不一定符合以FDDLTE为主的运营商的自身利益。由此 可见TDLTE/FDD融合组网策略和技术的研究对整个LTE产业健康发展的重要性。

运营商同时运营WLAN、TDLTE/FDDLTE多张移动网络时，为了更加充分且均衡的利用各网 络的资源，必须动态且快速均衡各网络的负载，这样才能尽可能提升用户感受，提升运营商 竞争力。因此多网间的负载均衡对运营商是非常重要的。

LTER9版本引入了SON的负载均衡功能，该功能可在互操作功能成熟的基础上进一步优化 网络感知，也是现阶段重要的融合思路。它可以有效应对相邻小区之间本地业务负载不均衡 的问题，从而提升全系统的容量并降低拥塞。异厂商间负荷均衡，主要用于解决异厂商混合 组网场景中同覆盖小区载波之间负荷不均衡的问题，同时提升无线资源利用率，避免业务集 中于某个制式小区，负荷过重引起的用户感知降低。

LTE网络是双模同覆盖的网络，全网以FDDLTE为主，在绝大部分热点区域采用TDLTE和FDD LTE双制式同覆盖的模式。若要在不增加硬件的条件下提高系统吞吐量、扩充网络容量，则需 要开通异制式双载波协作。利用负载均衡切换用户，将单载波上的用户分流到同覆盖的异制 式载波上，使双载波利用率达到平衡，共同承担在网业务，最终提升用户感知。

负载均衡在2G或3G等现有网络中已有使用，但采用的是静态方式。传统方式是通过在配 置移动性参数时考虑业务密度实现均衡效果，主要包括在网络规划阶段配置或在后续的运行 阶段手工优化。在某些情况下可采用半静态机制，通过OAM系统优化移动性参数，减少人工介 入。然而这些方法具有迟滞特性，不能对业务的动态变化做出反应。

LTE系统的负载均衡应能够动态做出反应，要求或部分要求一种分布式架构，判决实体位 于eNB，以便获知业务改变、无线信道和当前用户满意度信息。其目的是通过调整切换/重选 参数，以便在小区超载的情况下实现扇区间重新分布流量，最终达到提高系统集群效率的目 标，并在保持或者提高质量的同时增大系统的容量，并减少网络的维护和人为干预。

由于UE业务进入服务小区具有随机性和时变性的特点，从而会引发小区业务分布的不均 衡，使无线通信系统存在热点小区和非热点小区，热点小区的业务量偏大，终端用户不能得 到满意的服务，当超载小区有新UE进入小区时就会发生阻塞，用户体验差；而业务量不高的 邻居小区，资源利用率确处于较低的水平，导致了全网的资源利用率下降。

LTE系统与以往系统最大的区别是采用了扁平化的网络结构，基站承担了更多与RRM相关 的工作，而这些工作原本由无线网络控制器负责。3GPP标准中提出当出现负载不均衡时，通 过调整小区重选/切换参数并结合切换机制，使用户从负载高的小区切换到负载低的小区，以 均衡各小区间负载，最终提升网络整体容量。

双层负载均衡算法的核心是目标邻小区的选择，它是通过计算得出全局负载最小邻小区， 并将其确定为目标邻小区，具体算法步骤如下：1)周期性监测各小区负载，如果小区负载超 过预设门限值，确定为源小区；2)根据综合负载最小值确定目标小区；3)当源小区和目标 小区的负载差值大于预设门限值时，触发负载均衡算法；4)根据效用函数，自动调整切换参 数，进行负载转移；5)当源小区负载小于超载门限时，结束负载均衡。该算法策略是将负载 转移到尽量少的邻小区，减少信令交互量，但却忽略了此方法对严重过载小区的影响，容易 增加收敛时间。此外，只要存在两个相邻小区之间的负载差值超过预设门限值，就发起负载 均衡过程，可能导致国语频繁的负载均衡处理，引起网络运行效率的下降。该算法负载均衡 结束的门限为负载均衡触发门限，即超载门限，很容易导致负载均衡算法短时间内的频繁触 发和对目标小区的多余资源不能有效利用。

基于无线资源管理的分布式移动负载均衡算法根据源小区和其邻小区的负载状态，动态 地调整无线资源管理(RRM)参数，不同的邻小区设置不同的无线资源管理(RRM)参数，负载 可以有效地转移到目标小区而不引起邻小区用户满意度的下降，具体算法步骤如下：1)锁定 超载小区和其邻小区，准备触发负载均衡程序；2)确定能够进行负载均衡切换的用户(降序 排列)和目标邻小区(按小区负载升序排列)；3)确定负载均衡所需的转移的负载量；4)根 据效用函数，选择1个UE切换；5)调整适当切换迟滞参数，并开始切换；6)更新源小区 和邻小区信息；7)如果仍然有用户需要切换进行负载均衡，返回4)，否则转向8)；8)解锁 超载小区和其邻小区。该算法使负载在邻小区的分配更加平均，同时考虑了邻小区负载和UE 的信道质量，但是信令开销相对较大；此外，该算法不管是否出现过载，各个小区之间一直 都要交换信息，增加了额外的开销；终端自身并不知道所在小区中其他终端的切换判决，可 能会导致同一个小区中不同终端之间发生切换竞争；切换判决条件简单，目标小区可能为重 载小区，引发二次切换；目标小区的选择也相对简单，在系统优化的过程中效率相对不高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种TDLTE与FDDLTE混合组网负载均衡方法，具 体包括以下技术方案：

一种TDLTE与FDDLTE混合组网负载均衡方法，在该方法中，eNB不断周期性地监测 各小区的负载状况，当发现小区负载>超载门限时，触发负载均衡算法；按照接收小区SINR 值生成边缘UE列表UE_list，采用双层小区法生成目标小区列表Cell_list，根据A4事件判断 邻区是否为UE的可切换邻小区，与Cell_list取交集，再选取综合负载最小值小区进行切换。

进一步，该方法具体包括以下步骤：

S1：eNB不断周期性地监测各小区的负载状况，当发现小区负载>超载门限时，触发负 载均衡算法；

S2：扫描边缘用户，生成UE_list，按照接收服务小区SINR值升序排列；

S3：选择负载低于阈值的邻区，生成Cell_list，按综合负载升序排列；

S4：选取UE_list列表中第一个UE，向eNB上报RSRP值以及邻区的RSRP值，生成一 个关于此UE的邻区列表；

S5：SINR_i表示当前服务小区的SINR值，SINR_j为j小区的SINR值，HD_ji为j基站向i 基站切换门限差值，如果符合A4事件，即SINR_i-SINR_j>HD_ji成立，则判断选择UE适合切换 至该小区，执行步骤S6，在列表中删除该UE；否则判断为不适合切换到该小区，在列表中 删除该UE，回到步骤S4；

S6：判断该UE所有适合切换的邻区列表是否与步骤S3选定的Cell_list有交集，如果有 交集，取其交集，生成适合该UE切换的邻区列表Handover_list；

S7：从Handover_list中选择综合负载最小的小区作为目标小区，将UE切换到该目标小 区。

进一步，在步骤S3中，选择负载低于阈值的邻区，生成Cell_list，按综合负载升序排列， 具体包括以下步骤：

1)当一个小区的负载超过预设阀值的时候，将它称为源小区，同时给它的所有邻小区发 送请求信息，其中包含负载的状态和环境负载的状态；

2)第一层小区收到源小区的请求后，检查自身负载状态，同时检测第二层小区的平均负 载，即环境负载；

3)第二层小区将查询和反馈它的负载信息，无论其超载与否；

4)第一层小区从第二层小区收到它的负载状态之后，第一层小区就包含了它的环境负载 状态，第一层小区将它的负载状态和环境负载状态反馈给源小区；

5)当源小区收到第一层小区的负载状态和环境负载状态后，源小区将会通过相应的函数 得出第一层小区的整体负载，这样就可以选出整体负载最小的目标小区。

本发明的有益效果在于：本发明提出的TDLTE与FDDLTE混合组网负载均衡方法能够 周期性的监测小区是否负载不均衡，同时采用双层小区选择法，综合考虑邻小区的负载；此 外，选择SINR_i-SINR_j>HD_ji的切换判决条件，将超负载小区边缘用户切换出去，有效避免了 乒乓切换；切换参数的变化，可以实现负载的转移，提高系统资源利用率；小区重选参数的 变化，可以提高转移用户接入目标邻小区的准确度，节省系统资源，提高了负载均衡的效率。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明所述方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本发明提出的TDLTE与FDDLTE混合组网负载均衡方法可以周期性的监测小区是否负 载不均衡，同时采用双层小区选择法，综合考虑邻小区的负载；选择SINR_i-SINR_j>HD_ji的切 换判决条件，将超负载小区边缘用户切换出去，又有效避免了乒乓切换。切换流程同时从侧 和基站侧考虑了切换的小区和用户的选择。既从基站侧考虑了的，避免了边缘用户切换后的 SINR值较差造成的掉话，RLF(无线接入失败)等情况，又从小区侧考虑了相邻第二层小区 的负载值，通过综合负载值优化了邻区列表，避免了重复的负载均衡过程以及频繁的负载均 衡操作。

图1为本发明所述方法的流程示意图，如图所示，本方法具体包括以下步骤：

S1：eNB不断周期性地监测各小区的负载状况，当发现小区负载>超载门限时，触发负 载均衡算法；

S2：扫描边缘用户，生成UE_list，按照接收服务小区SINR值升序排列；

S3：选择负载低于阈值的邻区，生成Cell_list，按综合负载升序排列；

在本步骤中，选择负载低于阈值的邻区，生成Cell_list，按综合负载升序排列，具体包括 以下步骤：

1)当一个小区的负载超过预设阀值的时候，将它称为源小区，同时给它的所有邻小区发 送请求信息，其中包含负载的状态和环境负载的状态；

2)第一层小区收到源小区的请求后，检查自身负载状态，同时检测第二层小区的平均负 载，即环境负载；

3)第二层小区将查询和反馈它的负载信息，无论其超载与否；

4)第一层小区从第二层小区收到它的负载状态之后，第一层小区就包含了它的环境负载 状态，第一层小区将它的负载状态和环境负载状态反馈给源小区；

5)当源小区收到第一层小区的负载状态和环境负载状态后，源小区将会通过相应的函数 得出第一层小区的整体负载，这样就可以选出整体负载最小的目标小区。

S4：选取UE_list列表中第一个UE，向eNB上报RSRP值以及邻区的RSRP值，生成一 个关于此UE的邻区列表；

S5：SINR_i表示当前服务小区的SINR值，SINR_j为j小区的SINR值，HD_ji为j基站向i 基站切换门限差值，如果符合A4事件，即SINR_i-SINR_j>HD_ji成立，则判断选择UE适合切换 至该小区，执行步骤S6，在列表中删除该UE；否则判断为不适合切换到该小区，在列表中 删除该UE，回到步骤S4；

S6：判断该UE所有适合切换的邻区列表是否与步骤S3选定的Cell_list有交集，如果有 交集，取其交集，生成适合该UE切换的邻区列表Handover_list；

S7：从Handover_list中选择综合负载最小的小区作为目标小区，将UE切换到该目标小 区。

S8：结束。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述 优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和 细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。