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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
郑 立, 沈 政, 董志远
杭州电子科技大学, 浙江 杭州 310018
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。
中圖分類號： TN929.5
文獻標識碼： A
文章編號： 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網絡中，當UE駐留到LTE系統(tǒng)中的某一個小區(qū)后，它就需要不斷地對當前服務小區(qū)和鄰近小區(qū)的信號質量進行測量。當發(fā)現目標小區(qū)的質量滿足規(guī)定的要求時，UE端就會通過小區(qū)重選任務從當前服務小區(qū)重選到質量更好的目標小區(qū)。小區(qū)重選是一種終端行為，通常是終端主動發(fā)起的用戶遷移。終端根據當前的測量結果和網絡側配置的門限值，依據重選判決準則來判定是否發(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性功能，也是實現不同網絡相互兼容的重要方法。小區(qū)重選分為系統(tǒng)內重選和跨系統(tǒng)重選，本文主要關注系統(tǒng)內的小區(qū)重選情況。

    當UE處于空閑狀態(tài)時會檢查AC-BarringInfo，之后才會發(fā)送RRC連接請求[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的接入延遲。UE在獲得SIB2后會產生一個0~1之間的隨機值，通過與存儲在USIM（通用用戶識別模塊）中的接入概率比較決定是否發(fā)送RRC連接請求?？梢钥闯?，接入概率的值限制了UE建立RRC連接的數量，其同樣影響UE所在服務小區(qū)進行小區(qū)重選時的成功概率。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。本文就是在現有的小區(qū)重選算法基礎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現有算法進行優(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體驗。




3.2 結果分析
    通過圖3的仿真結果可以看出，算法1在鄰節(jié)點的接入概率大于服務小區(qū)的接入概率時其成功接入概率較原來的算法有了一定的提高；但是當其鄰節(jié)點的接入概率小于服務小區(qū)的接入概率時，由于其接入到服務質量更差的小區(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同時考慮了服務小區(qū)和鄰小區(qū)的接入概率，所以不管其鄰居節(jié)點的接入概率是否大于服務小區(qū),它的性能較原有算法都有了提高。

3.3 參數Qs對于接入概率的影響

 


    這部分分析滯后參數Qs對于接入概率的影響,如圖4。令鄰節(jié)點的接入概率pn分別為0.25、0.55。其余參數的設置如表1，Qs的取值從1~13，間隔為1。從仿真結果可以看出，當pn<ps時，隨著Qs的增加，成功接入概率逐漸增加；當pn>ps時，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準則可知，增加滯后值Qs會提高服務小區(qū)的等級參數Rs，同時降低鄰小區(qū)的等級參數Rn，如此就會降低終端觸發(fā)小區(qū)重選的可能性，使之更加趨向于停留在原服務小區(qū)。當鄰小區(qū)的接入概率小于服務小區(qū)時，應增大滯后參數使終端盡量停留在原小區(qū)，防止用戶重選到質量更差的鄰小區(qū)；而當鄰小區(qū)的接入概率大于服務小區(qū)時，應使參數Qs盡可能地小，從而使終端能更好的重選到高服務質量的鄰小區(qū)，享受更好的服務體驗。這正好與仿真結果相吻合?？梢钥闯觯斷徯^(qū)接入概率大于服務小區(qū)時，為了增加小區(qū)重選的成功接入概率,應使滯后參數Qs盡可能地小。但是由于現實中存在多種不同的無線接入技術(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為3 dB，其中Qhyst,s為2 dB，Qoffset,s,n為1 dB。這會導致通信質量產生1 dB左右的損耗，對此可以通過使用不同的Treselection定時器來彌補[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備進行小區(qū)重選時選擇低接入概率的小區(qū)，通過降低服務小區(qū)的等級參數Rs使終端更傾向于選擇那些高接入概率的鄰小區(qū)。當鄰小區(qū)的接入概率比原小區(qū)更低時，通過降低Rn避免了重選到低接入概率的鄰小區(qū)。此外，對參數Qs對接入概率的影響進行了分析，結合本文提出的改進算法提出了合適的參數設置。仿真結果證實了本文的改進算法有效地提高了成功接入概率，改善了用戶的服務體驗。
參考文獻
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[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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