專利名稱：基于自回歸模型預(yù)測的用戶切換觸發(fā)時(shí)間選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種在認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，用戶移動過程中的 切換觸發(fā)時(shí)間選擇方法，可用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)條件下用戶的切換觸發(fā)時(shí)間選擇。
背景技術(shù)：
近年來，無線通信行業(yè)得到了較大的發(fā)展，各種無線接入技術(shù)的涌現(xiàn)組成了一個(gè) 復(fù)雜的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。同時(shí)人們對無線業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量的要求也越來越高，希望能夠隨 時(shí)隨地的獲得網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。然而，由于不同接入網(wǎng)絡(luò)工作在不同的頻段，覆蓋的范圍大小也各 不相同，如WLAN網(wǎng)絡(luò)只覆蓋城市的某些熱點(diǎn)地區(qū)，WiMAX網(wǎng)絡(luò)只在城市的某些核心區(qū)域?qū)?現(xiàn)覆蓋，而GSM/GPRS蜂窩網(wǎng)絡(luò)則基本可以實(shí)現(xiàn)陸地區(qū)域的全部覆蓋。當(dāng)用戶移動出當(dāng)前網(wǎng) 絡(luò)覆蓋范圍時(shí)，終端必須將正在連接的鏈路切換到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中去，從而保證用戶正在進(jìn) 行的業(yè)務(wù)的連續(xù)性。切換選擇的觸發(fā)時(shí)間是否恰當(dāng)直接影響到用戶切換過程中所獲得的服 務(wù)質(zhì)量和切換的成敗與否。因此，如何為切換用戶選擇一個(gè)最佳的切換觸發(fā)時(shí)間就顯得極 為重要。切換觸發(fā)時(shí)間選擇與網(wǎng)絡(luò)覆蓋半徑、用戶移動速度、終端接收信號強(qiáng)度、切換類型 和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等密切相關(guān)。用戶的移動速度與終端接收信號強(qiáng)度直接影響到用戶切換過程中 的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，而不同切換類型和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)則導(dǎo)致切換的時(shí)間延遲不同。終端過早的觸發(fā)切 換，會導(dǎo)致當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)，同時(shí)也可能由于切換目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)尚未準(zhǔn)備好等原因?qū)?致切換失??；終端過晚觸發(fā)切換，會導(dǎo)致切換過程中用戶數(shù)據(jù)的丟失，造成業(yè)務(wù)不連續(xù)甚至 切換失敗等。在認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，用戶和基站都具有認(rèn)知功能。因此，最佳的切換觸發(fā) 時(shí)間選擇方法必須在充分發(fā)揮系統(tǒng)認(rèn)知功能的同時(shí)，綜合考慮網(wǎng)絡(luò)覆蓋半徑、用戶移動速 度、終端接收信號強(qiáng)度、切換類型和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等因素。目前，關(guān)于切換觸發(fā)時(shí)間選擇的研究基本可以分為基于門限方法和基于預(yù)測方 法兩類。在基于門限的方法中，終端首先設(shè)定一個(gè)稍大于其在當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中接收靈敏 度的信號強(qiáng)度門限。在用戶的移動過程中，終端周期性檢測其接收到當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的信 號強(qiáng)度，一旦發(fā)現(xiàn)該信號強(qiáng)度低于所設(shè)定的門限值時(shí)，就觸發(fā)切換過程。如S. Woon在 The 17th Annual IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications(PIMRC' 06)《Effective Link Triggers to Improve Handover Performance》一文中就提出了基于門限的切換觸發(fā)時(shí)間選擇方法。首先在理想信道下， 對以恒定參考速度移動的用戶的切換過程進(jìn)行理論分析后得到切換觸發(fā)的門限，然后推導(dǎo) 出以非參考速度移動的用戶的切換觸發(fā)門限。但是該方法在陰影衰落和信道狀況變化影 響下性能較差，不能夠找到最佳的切換觸發(fā)時(shí)間。同時(shí)針對用戶不同的移動速度而設(shè)定相 應(yīng)的切換觸發(fā)門限，導(dǎo)致算法適應(yīng)性較差，。研究者們后來又提出基于預(yù)測的方法，終端利 用接收到當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的信號強(qiáng)度信息預(yù)測未來信號強(qiáng)度的變化趨勢，從而確定到最佳的 切換觸發(fā)時(shí)間。如 Sang-Jo Yoo 在 Wireless personal communications,2010 《Timely Effective Handover Mechanism in Heterogeneous Wireless Networks》一文中就提出了一種基于最小均方LMS預(yù)測的切換觸發(fā)時(shí)間選擇方法。該方法首先對切換過程的時(shí)延進(jìn)行 估計(jì)，然后采用LMS算法預(yù)測終端接收到當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的信號強(qiáng)度，預(yù)測步長根據(jù)切換耗時(shí)估 計(jì)結(jié)果確定。但是該算法只考慮到了用戶終端接收到當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的信號強(qiáng)度信息，并沒 有考慮到切換目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的狀況。因而，該方法只能在一定程度上減小晚切換造成的影響，并 不能實(shí)現(xiàn)為用戶找到最佳的切換觸發(fā)時(shí)間的目標(biāo)。此外，現(xiàn)有切換觸發(fā)時(shí)間選擇方法都沒有考慮到網(wǎng)絡(luò)覆蓋狀況變化情況下的切換 觸發(fā)時(shí)間選擇問題，導(dǎo)致方法的適應(yīng)性較差，在當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)與切換目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的重疊覆蓋 區(qū)域較小時(shí)，用戶的切換失敗概率較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有切換觸發(fā)時(shí)間選擇方法的不足，提出一種基于自回歸模型預(yù) 測的用戶切換觸發(fā)時(shí)間選擇方法，以降低用戶的切換失敗概率，實(shí)現(xiàn)為切換用戶選擇最佳 切換觸發(fā)時(shí)間的目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵在于利用自回歸AR模型對終端接收到當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和切 換目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的信號強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測，并利用預(yù)測結(jié)果確定最佳的切換觸發(fā)時(shí)間。具體實(shí)現(xiàn)步 驟包括如下(1)用戶發(fā)起切換請求，終端開始監(jiān)測其接收到切換目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的信號強(qiáng)度，直到該 信號強(qiáng)度值大于設(shè)定的預(yù)測門限時(shí)為止；(2)終端利用自回歸模型對其接收到切換目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的信號強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測，確定用 戶觸發(fā)切換時(shí)間的最早界限T1 ；(3)終端利用自回歸模型對其接收到當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的信號強(qiáng)度進(jìn)行如下迭代預(yù) 測，確定用戶觸發(fā)切換時(shí)間的最晚界限T2 (3a)設(shè)定用戶終端在當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中的接收靈敏度Pnth ；(3b)在1\時(shí)刻開始，用戶終端WTsamp為周期對當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的信號強(qiáng)度進(jìn)行采 樣，得到采樣序列\(zhòng) (η)；(3c)對采樣序列進(jìn)行加權(quán)平滑處理，得到平滑后的信號強(qiáng)度序列yp(n)
權(quán)利要求
1.一種基于自回歸模型預(yù)測的用戶切換觸發(fā)時(shí)間選擇方法，包括如下步驟(1)用戶發(fā)起切換請求，終端開始監(jiān)測其接收到切換目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的信號強(qiáng)度，直到該信號 強(qiáng)度值大于設(shè)定的預(yù)測門限時(shí)為止；(2)終端利用自回歸模型對其接收到切換目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的信號強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測，確定用戶觸 發(fā)切換時(shí)間的最早界限T1;(3)終端利用自回歸模型對其接收到當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的信號強(qiáng)度進(jìn)行如下迭代預(yù)測，確 定用戶觸發(fā)切換時(shí)間的最晚界限T2 (3a)設(shè)定用戶終端在當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中的接收靈敏度PMth;(3b)在T1時(shí)刻開始，用戶終端以Tsamp為周期對當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的信號強(qiáng)度進(jìn)行采樣，得 到采樣序列\(zhòng) (η)；(3c)對采樣序列\(zhòng)(η)進(jìn)行加權(quán)平滑處理，得到平滑后的信號強(qiáng)度序列yp(η)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自回歸模型預(yù)測的用戶切換觸發(fā)時(shí)間選擇方法，其中步 驟( 所述的利用自回歸模型預(yù)測用戶終端接收切換目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的信號強(qiáng)度，按如下步驟進(jìn) 行(2a)設(shè)定用戶終端在切換目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中的接收靈敏度P' rxth；(2b)根據(jù)切換時(shí)延估計(jì)值Th和終端的信號強(qiáng)度采樣周期Tsamp，確定進(jìn)行信號強(qiáng)度預(yù)測的步長
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于自回歸模型預(yù)測的用戶切換觸發(fā)時(shí)間選擇方法。主要解決現(xiàn)有方法中用戶過早或過晚觸發(fā)切換導(dǎo)致切換失敗的問題。其實(shí)現(xiàn)過程是用戶發(fā)起切換請求，終端開始監(jiān)測其接收到切換目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的信號強(qiáng)度；終端利用AR模型對其接收切換目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的信號強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測，確定用戶觸發(fā)切換時(shí)間的最早界限T1；終端利用AR模型對其接收當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的信號強(qiáng)度進(jìn)行迭代預(yù)測，確定用戶觸發(fā)切換時(shí)間的最晚界限T2；根據(jù)預(yù)測得到的切換觸發(fā)時(shí)間最早界限T1和最晚界限T2，確定出最佳切換觸發(fā)時(shí)間T；用戶在最佳切換觸發(fā)時(shí)間T開始執(zhí)行切換流程。本發(fā)明能夠?yàn)橛脩羟袚Q選擇最佳的觸發(fā)時(shí)間，有效的降低切換失敗概率，可用于移動用戶在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行切換的觸發(fā)時(shí)間選擇。
文檔編號H04W36/14GK102088748SQ201010614879
公開日2011年6月8日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者侯蓉暉, 劉勤, 李建東, 李紅艷, 李釗, 趙林靖, 閆繼壘 申請人:西安電子科技大學(xué)