彭 濤

(重慶郵電大學(xué)，通信與信息工程學(xué)院，重慶400065)

TD-LTE是以中國為主導(dǎo)、國際產(chǎn)業(yè)界共同推動的第四代移動通信標(biāo)準(zhǔn)，2012年1月18日，4G國際標(biāo)準(zhǔn)獲國際電聯(lián)無線通信全會審議通過，正式確定為LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced(IEEE 802.16m)，這也為TD-LTE產(chǎn)業(yè)取得了實現(xiàn)國際化的重要標(biāo)準(zhǔn)。在國內(nèi)，TD-LTE規(guī)模試驗第二階段試驗主要針對基于3GPP R9標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)設(shè)備和包含TD-SCDMA在內(nèi)的多模終端開展測試，重點驗證多模終端，多網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作的效果。由此可見TD-LTE多模終端將成為主流，也是我國未來下一代無線網(wǎng)絡(luò)的主要呈現(xiàn)方式。

然而，TD-LTE多模終端系統(tǒng)間的互操作對于多模終端的性能有著關(guān)鍵性的作用，多?；ゲ僮髦饕谋憩F(xiàn)為系統(tǒng)間的小區(qū)重選，小區(qū)重選不僅是終端重要的移動性功能，也是實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)互相兼容的重要方法。本文主要針對TD-LTE多模終端的跨系統(tǒng)的小區(qū)重選技術(shù)進行重點研究，根據(jù)重選準(zhǔn)則等來決定是否發(fā)起異系統(tǒng)的小區(qū)重選過程，針對不同的小區(qū)重選具體流程來描述其處理過程。

1 小區(qū)重選場景

小區(qū)重選分為系統(tǒng)內(nèi)重選和跨系統(tǒng)(int-RAT)重選。所謂的系統(tǒng)內(nèi)重選是指在一種無線接入技術(shù)(TD-LTETD-SCDMAGSM)內(nèi)同頻或異頻小區(qū)間的重選。而系統(tǒng)間的重選是指多種無線接入技術(shù)(TD-LTE和TD-SCDMAGSM等)間不同小區(qū)的重選。不同的系統(tǒng)中遵循的重選準(zhǔn)則不同，比如在TD-SCDMA系統(tǒng)下遵循TD-SCDMA的重選規(guī)律，在TD-LTE系統(tǒng)下則依據(jù)TD-LTE重選規(guī)律。

無線終端駐留到合適的小區(qū)，停留時間超過1 s后，就可以進行小區(qū)重選的過程。小區(qū)重選的最高宗旨就是最大程度地保證空閑模式下的終端駐留在合適的小區(qū)，即信號最好且優(yōu)先級最高的小區(qū)。根據(jù)服務(wù)小區(qū)是否可用，將空閑模式的小區(qū)重選場景分為以下兩種情況［1-2］:

1)更好的小區(qū)觸發(fā)。在空閑模式下，通過對服務(wù)小區(qū)和鄰小區(qū)的周期性測量，發(fā)現(xiàn)比服務(wù)小區(qū)更好的小區(qū)，則開啟重選定時器對更好的小區(qū)進行監(jiān)控，如果更好的小區(qū)在定時器超時之前一直好于服務(wù)小區(qū)，則觸發(fā)重選。由于此種場景下服務(wù)小區(qū)仍然可用，因此開啟定時器來評估鄰小區(qū)，可以更好地保證重選到一個好的小區(qū)。

2)時間觸發(fā)。一種是服務(wù)小區(qū)S值連續(xù)Nserv個DRX周期絕不滿足小區(qū)選擇S標(biāo)準(zhǔn)(DRX與Nserv關(guān)系如表1所示)，另外一種是通過讀取系統(tǒng)消息得知小區(qū)被禁止不能繼續(xù)駐留。這兩種情況下，服務(wù)小區(qū)都不可用，終端都會立即觸發(fā)重選，盡快尋找一個好的小區(qū)駐留下來。

表1 DRX與Nserv的關(guān)系

2 重選準(zhǔn)則及流程

2.1 LTE重選準(zhǔn)則

重選是為了選擇一個更好的小區(qū)，而更好的小區(qū)在協(xié)議上是有精確的定義的。對于LTE同頻小區(qū)及相等優(yōu)先級異頻小區(qū)、高優(yōu)先級及低優(yōu)先級小區(qū)分別有不同的重選準(zhǔn)則。

同頻及等優(yōu)先級異頻的重選R準(zhǔn)則:Rs=Qmeas，s+QHyst和Rn=Qmeas，n-Qoffset。其參數(shù)含義如表2所示。

表2 重選R準(zhǔn)則的參數(shù)說明

高優(yōu)先級小區(qū)需要滿足以下條件的重選準(zhǔn)則:1)小區(qū)S值滿足Snonservingcell，x＞Threshx，high;2)在服務(wù)小區(qū)至少駐留1 s。其中，Snonservingcell，x是指高優(yōu)先級異頻小區(qū)的S值，Threshx，high指高優(yōu)先級小區(qū)重選門限值。

對于低優(yōu)先級異頻小區(qū)重選準(zhǔn)則如下:1)高優(yōu)先級異頻小區(qū)不滿足上述標(biāo)準(zhǔn);2)同頻和等優(yōu)先級異頻小區(qū)不滿足重選R準(zhǔn)則;3)低優(yōu)先級小區(qū)的S值Sservingcell＜ThreshServing，Low;4)低優(yōu)先級小區(qū)的S值Snonservingcell，x＞Threshx，Low;5)至少在服務(wù)小區(qū)駐留1 s。其 中，ThreshServing，Low是指低優(yōu)先級小區(qū)重選時，服務(wù)小區(qū)需要滿足的重選門限值，Threshx，Low是指低優(yōu)先級小區(qū)重選門限值［3］。

2.2 系統(tǒng)間的重選準(zhǔn)則及流程

不同模式下的異系統(tǒng)間的小區(qū)重選比只在一個模式下系統(tǒng)內(nèi)的小區(qū)重選復(fù)雜得多，不但要對本系統(tǒng)內(nèi)的服務(wù)小區(qū)和鄰小區(qū)進行測量，又要對其他系統(tǒng)下的鄰小區(qū)進行測量，需要對不同模式的鄰小區(qū)有不同的鄰小區(qū)列表，并按優(yōu)先級的順序進行排列。

當(dāng)終端成功駐留一個小區(qū)后，就應(yīng)該對服務(wù)小區(qū)和鄰小區(qū)進行周期性測量。對于多個系統(tǒng)下的小區(qū)重選，需要將其他系統(tǒng)的小區(qū)配置成當(dāng)前系統(tǒng)的鄰小區(qū)，之后終端通過對本系統(tǒng)的服務(wù)小區(qū)、鄰小區(qū)以及其他系統(tǒng)的鄰小區(qū)進行測量，通過測量結(jié)果的上報來觸發(fā)小區(qū)重選的過程［4］。對于在系統(tǒng)間的小區(qū)重選，不同系統(tǒng)小區(qū)重選的準(zhǔn)則也有所不同。

2.2.1 TD-LTE與GGE的重選準(zhǔn)則

TD-LTE與GGE的重選準(zhǔn)則如下:

1)TD-LTE到GGE小區(qū)重選準(zhǔn)則。由于SIB7中沒有配置參數(shù)ThreshX-Q，因此，使用服務(wù)小區(qū)的RSRP值進行重選評估。對于高優(yōu)先級重選，重選目標(biāo)小區(qū)Srxlev＞Threshx，highp;對于低優(yōu)先級重選:服務(wù)小區(qū)Srxlev＜ThreshServing，Lowp，且目標(biāo)小區(qū)Srxlev＞Threshx，Lowp。(其中ThreshServing，Lowp在SIB3中配置，Threshx，highp與Threshx，Lowp來自SIB7，都是必選項)。

2)GGE到TD-LTE小區(qū)重選準(zhǔn)則。在GGE的IDLE MODE/PACKET IDLE MODE/PACKET TRANSFER MODE下，只有基于優(yōu)先級的GGE到TD-LTE的自動重選過程。如果UE支持TD-LTE(E-UTRAN)，那么UE應(yīng)支持對所有支持RAT的優(yōu)先級重選。配置了TD-LTE鄰小區(qū)頻點時，網(wǎng)絡(luò)就應(yīng)當(dāng)提供這些頻點對應(yīng)的優(yōu)先級信息，只要網(wǎng)絡(luò)提供有效的優(yōu)先級信息(包含priorty和threshold兩個參數(shù))，且UE支持優(yōu)先級重選算法，就是用基于優(yōu)先級的重選［5］。

基于優(yōu)先級的重選準(zhǔn)則:按照下面的優(yōu)先順序依次檢查，滿足下列條件之一，就觸發(fā)IRAT重選:1)在T_reslection時間內(nèi)，存在滿足S_non-serving_XXX＞Thresh_XXX_high的高優(yōu)先級小區(qū)時，將滿足上述條件的小區(qū)按優(yōu)先級降序排列，相同優(yōu)先級的小區(qū)則按照S_non-serving_XXX從強到弱排序，重選滿足上述條件的第一個小區(qū)。2)在T_reslection時間內(nèi)服務(wù)小區(qū)和所有測量過的GSM鄰小區(qū)的S_GSM＜Thresh_GSM_low，且存在滿足S_non-serving_XXX＞ Thresh_XXX_low的低優(yōu)先級小區(qū)時，將滿足上述條件的小區(qū)按優(yōu)先級降序排列，相同優(yōu)先級的小區(qū)按照S_non-serving_XXX從強到弱排序;3)如果上述條件都不滿足，在T_reslection時間內(nèi)，服務(wù)小區(qū)和所有測量過的GSM鄰小區(qū)的S_GSM＜Thresh_GSM_low且存在滿足S_non-serving_XXX＞S_GSM(for the serving cell)+H_PRIO的inter-rat小區(qū)，將這些小區(qū)按S_non-serving_XXX的值降序排列。說明對于UTRAN小區(qū)S_non-serving_XXX=RSCPUTRAN_Qrxlevmin;對于E-UTRAN小區(qū)S_non-serving_XXX=RSRPE-UTRAN_Qrxlevmin;對于GSM小區(qū)，S_GSM=C1。

2.2.2 TD-LTE與GGE的重選流程

TD-LTE與GGE的重選流程具體如下:

1)TD-LTE到GGE的重選流程

終端駐留在TD-LTE小區(qū)模式下，根據(jù)異系統(tǒng)測量要求進行異系統(tǒng)的測量，并且物理層將結(jié)果上報給LTE的RRC，LTE的RRC將根據(jù)小區(qū)重選準(zhǔn)則進行小區(qū)重選判定，如果測量報告滿足重選到TD-SCDMA/GGE小區(qū)，則終端發(fā)起如圖1所示的小區(qū)重選流程，否則失敗。

圖1 TD-LTE到GGE的重選成功流程圖

如圖1所示，UE處于空閑模式下并駐留在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)下的小區(qū)，UE在收到小區(qū)重選消息后，ERRC向EMAC發(fā)送EMAC_IRAT_REQ請求，EMAC接收到請求后會給ERRC返回一個EMAC_IRAT_CNF原語進行確認。在ERRC接收到確認后，對MMC發(fā)送重選指示原語ERRC_IRAT_RESEL_START_IND，開始進入重選到GGE小區(qū)的過程，ERRC對GGE模式下的GRR模塊發(fā)送重選請求RR_RESEL_REQ_L，根據(jù)重選準(zhǔn)則進行小區(qū)重選，待成功重選到GGE小區(qū)后GRR會向ERRC模塊發(fā)送確認原語RR_RESEL_CNF_L，并對MMC發(fā)送RR_RAT_CHN_IND指示。最后在ERRC接收到確認原語RR_RESEL_CNF_L后，向MMC發(fā)送重選完成指示原語ERRC_IRAT_RESEL_COMPLETE_IND，從TD-LTE到GGE的整個重選流程成功完成。

2)GGE到TD-LTE的重選流程

UE駐留在GGE小區(qū)模式下，根據(jù)異系統(tǒng)測量要求進行異系統(tǒng)的測量，并且物理層將結(jié)果進行上報，根據(jù)小區(qū)重選準(zhǔn)則進行小區(qū)重選判定，如果測量報告滿足重選到TD-LTE小區(qū)。在GGE模式下，重選到TD-LTE小區(qū)時，GRR與L1G進行測量請求的交互MPH_EUTRAN_MEAS_XXX，然后GRR與RLC和GMM也必須發(fā)生相應(yīng)的SUSPEND原語交互，待L1G收到DEACTIVITE的確認原語后，開始小區(qū)的重選流程，其過程與TD-LTE到GGE的重選流程類似，如圖2所示。

2.2.3 TD-LTE與TD-SCDMA的重選準(zhǔn)則

TD-LTE與TD-SCDMA的重選準(zhǔn)則如下:

1)TD-LTE到TD-SCDMA的重選。UE只對配置了重選優(yōu)先級的小區(qū)進行測量和重選評估，TD-SCDMA小區(qū)的重選優(yōu)先級范圍是0～7，0為最低優(yōu)先級，7為最高優(yōu)先級(TD-SCDMA小區(qū)的配置在SIB6中廣播)。

圖2 GGE到TD-LTE的重選成功流程圖

重選至高優(yōu)先級TD-SCDMA小區(qū)準(zhǔn)則:(1)如果網(wǎng)絡(luò)配置了ThreshX-Q，需要滿足目標(biāo)小區(qū)在TreselectionRAT時間內(nèi)Squal＞ThreshX，highQ;TD-SCDMA小區(qū)也可以計算Squal，其計算公式與TD-LTE一致。(2)如果網(wǎng)絡(luò)沒有配置ThreshX-Q，需要滿足目標(biāo)小區(qū)在TreselectionRAT時間內(nèi)Srxlev＞ThreshX，highP。

重選至低優(yōu)先級TD-SCDMA小區(qū)準(zhǔn)則:(1)如果網(wǎng)絡(luò)配置了ThreshX-Q，需要滿足在TreselectionRAT時間內(nèi)，服務(wù)小 區(qū)Squal＜Threshserving，lowQ且目標(biāo)小區(qū)Squal＞ThreshX，lowQ;(2)如果網(wǎng)絡(luò)沒有配置ThreshX-Q，需要滿足在TreselectionRAT時間內(nèi)服務(wù)小區(qū)Srxlev＜ Threshserving，lowP且目標(biāo)小區(qū)Srxlev＞ThreshX，lowP。

上述準(zhǔn)則中，對于SIB6中的ThreshX-Q是否存在的判斷:如果SIB3中配置了Threshserving，lowQ，則網(wǎng)絡(luò)一定配置了ThreshX-Q;Squal=Qqualmeas-Qqualmin-Qqualminoffset;Srxlev=Qrxlevmeas–(Qrxlevmin+Qrxlevminoff)-Pcompensation。

2)TD-SCDMA到TD-LTE的重選分為基于優(yōu)先級的重選和基于測量值排序的重選(非優(yōu)先級重選)，二者都要根據(jù)測量值進行處理，基于測量值排序的重選準(zhǔn)則沒有對小區(qū)指定優(yōu)先級信息，只根據(jù)鄰小區(qū)的信號強度進行重選判決，優(yōu)先級重選準(zhǔn)則中在測量的基礎(chǔ)上還要區(qū)分不同優(yōu)先級的小區(qū)。對于沒有配置完整優(yōu)先級的信息(priority和threshold)的異頻頻點，不考慮對其重選，對于沒有配置完整的優(yōu)先級的信息(priority和threshold)的IRAT頻點，不考慮重選［6］。

基于優(yōu)先級的重選:高優(yōu)先級小區(qū)Treselection時間內(nèi)高優(yōu)先級小區(qū)的SrxlevnonServingCell，x大于Threshx，high;和服務(wù)小區(qū)優(yōu)先級相同的inter-frequency小區(qū)，Treselection時間內(nèi)SrxlevServingCell小于Threshserving，low且該inter-frequency小區(qū)SrxlevnonServingCell，x大于Threshx，low;低優(yōu)先級小區(qū)，Treselection時間內(nèi)服務(wù)小區(qū)的SrxlevServingCell小于Threshserving，low且低優(yōu)先級小區(qū)的SrxlevnonServingCell，x大于Threshx，low。

基于信號排序的重選:對于同頻小區(qū)、不滿足優(yōu)先級準(zhǔn)則的inter-frequency小區(qū)和不滿足優(yōu)先級準(zhǔn)則的inter-rat小區(qū)，則使用基于信號排序的重選準(zhǔn)則。對于排好序的小區(qū)R最大者就是最好的小區(qū)，然后根據(jù)重選判決在Treselection時間內(nèi)滿足better cell條件，觸發(fā)重選。所有排好序的重選候選小區(qū)都必須滿足S＞0的基本條件。對于inter-frequency或者一個inter-rat系統(tǒng)，只要有一個頻點上配置了優(yōu)先級信息(參數(shù)priority和threshold)，inter-frequency或者一個inter-rat系統(tǒng)就應(yīng)該使用優(yōu)先級重選機制，否則使用基于信號排序的重選機制。

TD-LTE與TD-SCDMA之間的重選流程如3圖和圖4所示。

2.2.4 TD-SCDMA與GGE的重選準(zhǔn)則

TD-SCDMA與GGE的重選準(zhǔn)則具體為:

1)TD-SCDMA到GGE的重選。該重選準(zhǔn)則與TDSCDMA到TD-LTE的準(zhǔn)則類似，在此不再詳述。

2)GGE到TD-SCDMA的重選。該部分基于優(yōu)先級的重選準(zhǔn)則與GGE到TD-LTE準(zhǔn)則類似，在此不再詳述。而對于基于信號排序的重選準(zhǔn)則(僅用于網(wǎng)絡(luò)沒有配置RAT優(yōu)先級的重選):在5 s內(nèi)如果TD-SCDMA小區(qū)的RSCP值大于TDD_Qoffset時即可觸發(fā)重選。并且在15 s內(nèi)UE執(zhí)行過重選的話，TDD_Qoffset應(yīng)加5 dB(重選門限的補償值)，另外UE從TD-SCDMA重選到GGE后的5 s內(nèi)不能再次執(zhí)行GGE到TD-SCDMA的小區(qū)重選［7］。

TD-SCDMA到GGE的重選流程與本文所述的TDSCDMA到TD-LTE的重選流程類似，在此不再做詳細描述。而對于GGE到TD-SCDMA的重選流程如圖5所示。

圖5 GGE到TD-SCDMA的重選成功流程圖

3 小結(jié)

本文在LTE高層協(xié)議的基礎(chǔ)上，對TD-LTE、TD-SCDMA和GGE這3個模式之間小區(qū)重選進行研究，重點研究了不同模式之間的小區(qū)重選的準(zhǔn)則和具體的重選實現(xiàn)流程，在對該方案的實現(xiàn)和測試后，可以看出它既能夠很好地完成LTE高層協(xié)議所要求的異系統(tǒng)間的重選功能，也可很好地避免終端的乒乓效應(yīng)和冗余重選。

［1］程運，李貴勇.LTE終端小區(qū)初搜過程研究［J］.電視技術(shù)，2011，35(1):77-80.

［2］熊健翔，莫宏波，果敢，等.LTE小區(qū)重選準(zhǔn)則分析與研究［J］.電信網(wǎng)技術(shù)，2009(10):23-26.

［3］張凱，來志京.TD-LTE和GSM，TD-SCDMA重選準(zhǔn)則差異性研究［J］.電信網(wǎng)技術(shù)，2010(12):17-20.

［4］劉麗利，曹型兵.LTE終端空閑模式下的小區(qū)重選分析［J］.電視技術(shù)，2011，35(01):81-84.

［5］3GPP TS 25.304 V9.5.0，User equipment(UE)procedures in idle mode and procedures for cell reselection in connected mode［S］.2011.

［6］3GPP TS 23.401 V9.10.0，General packet radio service(GPRS)enhancements for evolved universal terrestrial radio access network(E-UTRAN)access［S］.2011.

［7］3GPP TS 36.304 V9.7.0，Evolved universal terrestrial radio access(EUTRA);user equipment(UE)procedures in idle mode［S］.2011.