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CN104796942A - 一种基于LTE-Advanced系统的随机接入过载控制方法 - Google Patents

一种基于LTE-Advanced系统的随机接入过载控制方法 Download PDF

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CN104796942A
CN104796942A CN201510192368.7A CN201510192368A CN104796942A CN 104796942 A CN104796942 A CN 104796942A CN 201510192368 A CN201510192368 A CN 201510192368A CN 104796942 A CN104796942 A CN 104796942A
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苏寒松
林木
刘高华
阿柔娜
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Tianjin University
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Tianjin University
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    • H04W28/0289—Congestion control
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种基于LTE-Advanced系统的随机接入过载控制方法，基站首先检测并估算用户数目，根据估算出的用户数目判断当前网络情况是否为重载；如果是重载情况，则增加一个随机接入时频资源进行随机接入，如果用户的随机数x小于门限值A，那么用户UE选择在第一个可用的随机接入资源发起随机接入；如果是轻载情况，如果用户产生的随机数y小于设置门限B则此用户进行接入，否则等待下一个随机接入机会到来再进行接入。与现有技术相比，本发明动态合理地控制接入到网络端的用户数，使网络端接入的负载始终保持在一定可接受范围之内，可以在网络有大量用户同时同频接入时打散用户，使用户尽快接入网络，极大改善了网络拥堵时系统随机接入的性能。

Description

一种基于LTE-Advanced系统的随机接入过载控制方法
技术领域
本发明涉及移动通信领域，具体讲，涉及一种适用于LTE-Advanced系统的随机接入过载控制方法。
背景技术
LTE-Advanced是LTE(Long Term Evolution)技术的演进版本。在该系统中，网络端和UE进行通信前必须首先建立连接，而UE与基站建立RRC连接是通过发起随机接入过程，随机接入过程可以使UE与基站保持上行同步。因此，随机接入过程将直接影响到该系统的性能。然而由于随机接入资源的有限性，当大量终端同时接入基站时，会造成网络拥塞，这会导致终端接入碰撞的概率增大，使随机接入成功率降低，同时导致随机接入传输时延增大。
现有技术中的LTE系统常用的改善随机接入性能的方法主要分为两种，第一种：退避算法，该技术通过对发生随机接入前导码碰撞的用户进行退避一段时间重新发送的方法减少随机接入碰撞概率，但是在网络负载较多时可能仍然无法避免过多的碰撞，导致用户长时间无法接入到网络；第二种：功率爬升，该技术通过对每个用户随机接入失败后提升一定功率的方法提高随机接入成功率，但是随机接入失败可能的原因并不一定是发射功率过小，无法正确解析随机接入前导码，也可能由于随机接入前导码碰撞导致，盲目提升发射功率可能会造成功率的浪费以及带来干扰等问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的问题，本发明提出了一种基于LTE-Advanced系统的随机接入过载控制方法，在网络拥堵环境下进行随机接入过载控制，对系统负载进行估算，根据网络负载情况动态调整随机接入的用户数，有效改善系统性能。
本发明提出了一种基于LTE-Advanced系统的随机接入过载控制方法，该方法包含以下步骤：
基站首先根据负载数量等级设置出对应的准入门限，用户发起随机接入请求后，基站检测并估算用户数目，根据估算出的用户数目判断当前网络情况是否为重载；
如果是重载情况，则增加一个随机接入时频资源进行随机接入，对于每个接入子帧设置一个门限值A；并且，由用户产生一个随机数x，根据门限值A选择一个随机接入时频资源进行随机接入，如果用户的随机数x小于门限值A，那么用户UE选择在第一个可用的随机接入资源发起随机接入；
如果是轻载情况，根据估算出的用户数目设置相应的门限值B，并通过系统消息广播发送给每个用户；并且，由用户产生一个随机数y，归一化均匀分布在(0～1)，如果用户产生的随机数y小于设置门限B则此用户进行接入，否则等待下一个随机接入机会到来再进行接入。
所述根据估算出的用户数目判断当前网络情况是否为重载的步骤，具体为：基站判断在每个子帧上的接入用户数，检测到的接入负荷大于预设的接入过载门限。
与现有技术相比，本发明对网络负载进行估算，动态合理地控制接入到网络端的用户数，使网络端接入的负载始终保持在一定可接受范围之内，可以在网络有大量用户同时同频接入时打散用户，使用户尽快接入网络，极大改善了网络拥堵时系统随机接入的性能，同时可以避免功率爬升造成的功率浪费以及干扰问题以及退避算法可能导致的用户长时间无法接入到网络等问题；本发明可以大大降低LTE-Advanced系统随机接入的平均时延，提高随机接入成功率，并降低了随机接入前导码的碰撞概率。
附图说明
图1为现有技术的LTE-Advanced系统的随机接入具体的流程图；
图2为常用随机接入资源频谱分配示意图；
图3为基站接收功率与负载关系图；
图4为本发明的基站侧过载控制算法流程图；
图5为用户侧过载控制算法流程图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施方式，进一步详述本发明的技术方案。
本发明主要包含两个部分的流程：基站侧和用户侧的过载控制方法，，根据此算法统计出随机接入平均时延，随机接入成功率，随机接入碰撞率。
图1是LTE-Advanced系统的随机接入流程示意图。其中左侧所示为LTE-Advanced系统小区内用户UE，右侧所示为LTE-Advanced系统该小区的基站eNB。
图2是本发明涉及的常用随机接入资源频谱分配示意图，基站分配一定随机接入资源(6RB)给用户；如果当前系统过载，基站多分配一定(新增6RB)的随机接入资源用以用户进行接入。
图3是基站接收功率与负载关系流程图，包括以下步骤：
步骤301：eNB设计时，设置一个总接收功率的最大量程Pm；
步骤302：根据设定的目标信噪比(由RRC信令给出)确定每个用户的期望接收功率Pe；
步骤303：测得基站侧真实的前导总接收功率为P，P与Pe的比值服从x2分布曲线，根据P与Pe的比值分布曲线确定用户数目。
图4是本发明中的基站侧的过载控制方法的流程图，包括以下步骤：
步骤401：由基站侧设置过载门限的等级，依据系统负载的不同设置不同的准入门限，具体设置如表1所示；
步骤402：由基站侧检测接受到的功率值依据图3估算出系统接入负荷；
步骤403：基站判断当前负载状况是否为重载，即：基站判断在每个子帧上的接入用户数，检测到的接入负荷大于预设的接入过载门限；
步骤404：如果是重载情况，那么基站侧需要调整随机接入资源分配方案，即在每一帧中增加一个子帧中的频率资源用以随机接入(该消息通过广播信息SIB2告知用户)，并设置每个可进行随机接入子帧的接入门限A；
步骤405：如果不是重载，说明此时小区的接入负荷太大，即形成了热点小区，那么根据表1中的接入负荷设置进行设置准入门限B；也就是说，基站仍按原方案进行随机接入资源分配；
步骤406：将子帧的接入门限A和准入门限B通过系统消息广播给每个终端用户，UE根据接收到的广播消息包含的子帧接入门限A与准入门限B选择在一个随机接入资源以一定的概率发起随机接入到基站。
表1、基站设定门限的对应表格；
用户数 准入门限
20 0.9
40 0.8
60 0.7
80 0.6
100 0.4
150 0.2
200以上 重载
图5是本发明的用户侧过载控制的流程图，包括以下步骤：
步骤501：UE接收携带子帧接入门限A的消息；如果消息中包含子帧接入门限A，说明是重载；
步骤502：UE产生随机数x，归一化均匀分布在0～1区间；
步骤503：将UE生成的随机数x与接入门限A进行比较；
步骤5041：如果x小于A，那么用户UE选择在第一个可用的随机接入资源发起随机接入；
步骤5042：相反，如果x大于或等于A，那么用户UE产生随机数大于A的用户则在第二个可用的随机接入资源发起随机接入，如果没有接收到接入门限A的消息，则直接跳转到步骤505；
步骤505：UE接收携带准入门限消息B；
步骤506：UE生成随机数y，归一化均匀分布在0～1区间；
步骤507：将UE生成的随机数y与接入门限B进行比较；
步骤5081：如果y小于B，则UE在此子帧发起随机接入；
步骤5082：如果y大于或等于B，则UE等待下一个随机接入机会到来再进行接入。

Claims (2)

1.一种基于LTE-Advanced系统的随机接入过载控制方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
基站首先根据负载数量等级设置出对应的准入门限，用户发起随机接入请求后，基站检测并估算用户数目，根据估算出的用户数目判断当前网络情况是否为重载；
如果是重载情况，则增加一个随机接入时频资源进行随机接入，对于每个接入子帧设置一个门限值A；并且，由用户产生一个随机数x，根据门限值A选择一个随机接入时频资源进行随机接入，如果用户的随机数x小于门限值A，那么用户UE选择在第一个可用的随机接入资源发起随机接入；
如果是轻载情况，根据估算出的用户数目设置相应的门限值B，并通过系统消息广播发送给每个用户；并且，由用户产生一个随机数y，归一化均匀分布在(0～1)，如果用户产生的随机数y小于设置门限B则此用户进行接入，否则等待下一个随机接入机会到来再进行接入。
2.如权利要求1所述的一种基于LTE-Advanced系统的随机接入过载控制方法，其特征在于，所述根据估算出的用户数目判断当前网络情况是否为重载的步骤，具体为：基站判断在每个子帧上的接入用户数，检测到的接入负荷大于预设的接入过载门限。
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