LTE系统中宏小区与femtocell的切换方法

II型用户功率调整如图6所示。在功率调整中，用事件A表示用户需发起不必要切换事件，用事件B表示用户发生掉话，在3GPP TS25.133[7]协议中规定，保证用户正常通信的SINR的最低门限值为-20dB，低于此值则用户会发生掉话。

自适应切换方法详细流程如下。

首先根据用户位置及切换请求将用户分为四类：I型用户，位于femtocell内，由femtocell提供服务的授权用户;II型用户，位于femtocell附近且相隔一定的距离，由宏基站提供服务的用户;III型用户，向femtocell发起切换请求且需要切换，由宏基站提供服务的用户，与II型用户有一定的区别;IV型用户，位于femtocell边缘内部，需发起切出femtocell的用户。对四类用户进行以下不同的处理。

a)如果是I型用户，则进行I型用户功率调整，如图4所示;

b)如果是II型用户，则进行II型用户功率调整，如图5所示;

c)如果是III型用户，首先判断用户是否是授权的用户，如果是，则降低触发机制，选择较小的HOM进行CAC切换;如果不是，则判断femtocell内服务的用户个数是否低于femtocell的最大负载门限值N，如果低于N，则适当降低HOM(此HOM比前述HOM要高)，降低切换难度，这样可以有效利用资源，提升用户服务质量，如果高于N，则适当提高HOM(此HOM在三者中最高)，增加切换难度，这样可以保证授权用户的优先权及服务质量;

d)如果是IV型用户，采用标准切换即可。

图5中I型用户功率调整流程如下。

由于用户信号强度较弱，用户发生掉话或femtocell会向宏基站发起切换请求，首先判断用户发起事件，对不同事件进行不同处理：

a)如果为用户发起事件A，则说明用户受宏基站干扰较大，应当增大femtocell的发射功率，使用户达到较好的信号强度;如果femtocell已到达最大发射功率而用户仍需要发起切换请求，则将用户按要求切换到信号较强的宏基站。

b)如果为用户发起事件B，则说明用户信号已不能维持正常通信，则尽量增大femtocell发射功率，使用户达到能够正常通信但仍需发起不必要切换请求，然后按事件A进行处理;如果femtocell已到达最大发射功率而用户仍需发起切换请求切换或掉话，则将用户按要求切换到信号较强的宏基站。

图6中II型用户功率调整流程如下。

由于femtocell的干扰信号较强，用户发生掉话或femtocell会收到来自宏基站的切换请求，首先判断用户发起事件，对不同事件进行不同处理。

a)如果为用户发起事件A，在考虑与自身服务用户信号强度平衡的条件下，降低femtocell的发射功率，降低对宏用户的干扰;如果femtocell已达较小发射功率而仍有切换请求，则将宏用户切入到信号较强的目标femtocell。

b)如果为用户发起事件B，宏用户由于信号较差而发生掉话，所以降低femtocell的发射功率，尽量使用户恢复正常通信但仍有切换请求;如果femtocell已达相对较小功率而宏用户仍需发起请求切换或掉话，则将宏用户切入到信号较强的目标femtocell。

3 仿真结果分析

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