LTE系统中宏小区与femtocell的切换方法
编者按：3GPP LTE系统中部署大量femtocell后，在宏小区与femtocell之间将会存在不必要的频繁切换，针对这些不必要的切换，提出一种自适应切换方法。根据用户的位置及切换请求将用户分为四类，对前两种类型用户进行自适应功率控制，第三种类型用户以CAC算法为基础，自适应选择HOM，进行不同HOM的CAC切换，第四种类型用户进行简单的标准切换即可。通过与CAC算法和标准切换算法进行仿真对比，仿真结果表明，该算法明显降低了掉话率，减少了不必要的切换，提高了用户的平均吞吐量。
本文采用Matlab对LTE系统进行系统级仿真，宏基站采用传统的蜂窝小区覆盖，采用环数为1的7基站三扇区结构，即中间一个基站，周围环绕6个基站。在7基站内设定仿真的ROI (Region of Interest， 有用区域)，根据用户总数比例在每个扇区随机撒入宏用户，如果用户超出ROI，则重新随机分配用户位置[8]。femtocell采用简单的单个随机部署，初始化功率100mW，即20dBm，覆盖半径20米，每个femtocell初始化接入四个用户，具体参数如表1所示。
对标准切换算法、CAC切换算法、本文所提方法分别进行仿真验证，并对仿真结果进行统计对比，结果如图7、图8所示。
图7为三种算法在4个阶段内的掉话率直方图，其中掉话率是掉话次数与切换次数的比值，每500个TTI统计一次掉话率。从直方图分布可以看出，标准切换算法中，各阶段的掉话率基本相同，变化不大;CAC算法中，掉话率在各阶段虽然都比标准切换算法低，但是各阶段也同样没有明显变化;而采用本文提出的算法时，随着仿真的进行，HOM的值会根据当前femtocell小区内的负载进行动态的调整，femtocell的发送功率也为达到最适合的覆盖而做动态的调整，因此掉话率有逐渐降低的趋势。并且从图中也可以看出，本文提出的算法的总体掉话率也明显比其他两种算法低。
图8为三种算法用户吞吐量的CDF (Cumulative Distribution Function， 累积分布函数)曲线图。从图中可知，本文算法、CAC算法、标准切换算法用户吞吐量高于1.5Mbps所占百分比分别为50%、25%、20%，用户吞吐量低于0.5Mbps所占百分比分别为5%、10%、10%，由此可知，本文算法有效控制了边缘用户的干扰，提高了边缘用户的吞吐量，同时提高了切换的成功率，从而提高了整体用户吞吐量，从图中平均吞吐量数值也可得出同样的结论，且可以看出本文算法比标准切换算法用户平均吞吐量提高了0.36Mbps。
4 结束语
本文针对宏小区与femtocell之间的不必要的频繁切换提出了自适应切换方法，所提出的自适应方法既包括自适应功率调整，也包括自适应选择HOM。与标准切换算法和CAC算法相比，由于自适应切换方法动态地调整HOM和femtocell的发射功率，因此掉话率随着仿真时间增加有降低的趋势，并且提高了用户平均吞吐量。
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