王 瓊，陸紹干

（重慶郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院 重慶400065）

1 引言

為了滿足人們?nèi)找嫣岣叩耐ㄐ判枨螅?GPP提出了基于全I(xiàn)P化的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)架構(gòu)。TD-LTE作為TD-SCDMA演進(jìn)性技術(shù)，用戶數(shù)據(jù)速率、系統(tǒng)容量等相比TD-SCDMA有了很大的提高和改善，使得TD-LTE的商用化進(jìn)程向前推進(jìn)了一步[1]。作為全分組交換網(wǎng)絡(luò)的TD-LTE適用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，但不能提供高質(zhì)量的話音服務(wù)，因此業(yè)界提出了TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)多模單待的CSFB（電路域回落）話音業(yè)務(wù)解決方案[2]。3GPP明確要求，多模單待終端必須支持CSFB功能，因此成為首選的話音承載方式。

作為TD-LTE商業(yè)化進(jìn)程瓶頸的多模單待手持終端，不僅需要支持在TD-LTE、TD-SCDMA、GSM模式下能獨(dú)立通信，任何時(shí)刻只能工作在一種模式下；而且需要支持TD-LTE、TD-SCDMA、GSM(GPRS)系統(tǒng)間的互操作，包括系統(tǒng)間小區(qū)重選、重定向以及切換等[2]。為保證多模終端能夠在不同的網(wǎng)絡(luò)制式下駐留，從而獲得相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，一個(gè)重要的方法就是小區(qū)重選。小區(qū)重選不僅是實(shí)現(xiàn)多種制式網(wǎng)絡(luò)相互融合的重要手段，也是多模終端主要的移動(dòng)性功能。雖然多模單待終端的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成熟，但商用多模單待的終端產(chǎn)品并不多見，故本文重點(diǎn)對(duì)TD-LTE和TD-SCDMA之間的小區(qū)重選準(zhǔn)則以及相關(guān)過程進(jìn)行研究，對(duì)促進(jìn)多模單待終端系統(tǒng)間互操作的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。

2 小區(qū)重選概述

TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)多模單待手持終端具有接入TD-LTE、TD-SCDMA和GSM(GPRS)網(wǎng)絡(luò)的能力，但在使用TD-LTE接入時(shí)，無法進(jìn)行電路域業(yè)務(wù)。為了使終端在TD-LTE接入下能夠發(fā)起或接收話音的尋呼等CS業(yè)務(wù)，需要執(zhí)行TD-LTE、TD-SCDMA、GSM(GPRS)系統(tǒng)間的操作，主要包括小區(qū)重選與切換。

小區(qū)重選是指終端在空閑狀態(tài)下，為保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)而尋找通信狀況更優(yōu)的小區(qū)并正常駐留的過程，分為同頻（intra-frequency）、異頻（inter-frequency）和異系統(tǒng)（inter-RAT）重選3種，其中前兩者是系統(tǒng)內(nèi)的重選行為，后者是針對(duì)不同無線接入技術(shù)的重選行為。小區(qū)重選過程分為測(cè)量和重選準(zhǔn)則判定兩部分[3]。終端觸發(fā)物理層進(jìn)行測(cè)量的目的是為小區(qū)重選提供依據(jù)，而重選怎樣進(jìn)行，應(yīng)該選擇哪個(gè)小區(qū)，就需要依靠重選準(zhǔn)則來判定，UE通過重選準(zhǔn)則和測(cè)量結(jié)果對(duì)監(jiān)視的服務(wù)小區(qū)及鄰小區(qū)進(jìn)行評(píng)估，從而重選到一個(gè)更好的小區(qū)進(jìn)行駐留。

小區(qū)重選是為了使網(wǎng)絡(luò)提供更好的服務(wù)，所以在任意時(shí)刻UE都應(yīng)該駐留在一個(gè)合適的小區(qū)以便可以隨時(shí)成功地接入相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)。隨著用戶移動(dòng)或無線環(huán)境的變化，當(dāng)前駐留的服務(wù)小區(qū)不再適合提供接入服務(wù)，而本模式下也沒有可用的鄰小區(qū)，此時(shí)就需要通過異系統(tǒng)的小區(qū)重選使終端駐留在一個(gè)適合接入網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)上。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信號(hào)最好且優(yōu)先級(jí)最高的小區(qū)上。

要觸發(fā)TD-LTE到TD-SCDMA的系統(tǒng)間小區(qū)重選，首先必須要在TD-LTE模式下開啟對(duì)TD-SCDMA小區(qū)的測(cè)量。觸發(fā)對(duì)TD-SCDMA小區(qū)的測(cè)量后，物理層周期性地向RRC上報(bào)測(cè)量結(jié)果，被測(cè)量小區(qū)的參考測(cè)量值必須滿足小區(qū)選擇的條件才可以重選，即Srxlev>0且Squal>0，具體計(jì)算如下：

其中，Srxlev為計(jì)算出的小區(qū)S值，該值將作為小區(qū)是否滿足小區(qū)重選條件的判斷標(biāo)準(zhǔn)；Qrxlevmeas為小區(qū)的RSRP測(cè)量值；Qrxlevmin為該小區(qū)正常駐留所要求的最小RSRP測(cè)量值；Qrxlevminoffset只有在進(jìn)行周期性高優(yōu)先級(jí)PLMN搜索時(shí)才使用；Pcompensation為UE在小區(qū)內(nèi)允許的最大上行發(fā)送功率PEMAX_H與UE各級(jí)自身能力規(guī)定的最大RF發(fā)送功率PPowerClass的差值同0比較的較大值。當(dāng)滿足重選準(zhǔn)則時(shí)，觸發(fā)系統(tǒng)間的小區(qū)重選[3]。

3 LTE異系統(tǒng)重選準(zhǔn)則

3.1 Threshsering,lowq存在

（1）TD-LTE到UTRA（即TD-SCDMA）高優(yōu)先級(jí)頻點(diǎn)小區(qū)的重選準(zhǔn)則

·在小區(qū)的重選評(píng)估時(shí)間內(nèi)，即在重選定時(shí)器t_ReselectionUTRA超 時(shí) 之 前，inter_RAT高 優(yōu) 先 級(jí)評(píng)估頻點(diǎn)下的小區(qū)S值一直保持Srxlev>Threshx,highp。

·UE駐留到當(dāng)前服務(wù)小區(qū)已超過1 s。

（2）TD-LTE到UTRA低優(yōu)先級(jí)頻點(diǎn)小區(qū)的重選準(zhǔn)則

·在重選定時(shí)器t_ReselectionUTRA之內(nèi)，服務(wù)小區(qū)一直保持SqualThreshx,lowp。

·UE駐留到當(dāng)前服務(wù)小區(qū)已超過1 s。

3.2 Threshsering,lowq不存在

（1）TD-LTE到TD-SCDMA高優(yōu)先級(jí)頻點(diǎn)下小區(qū)的重選準(zhǔn)則

·在重選定時(shí)器t_ReselectionUTRA之內(nèi)，高優(yōu)先級(jí)頻點(diǎn)小區(qū)一直保持Srxlev>Threshx,highp。

·UE駐留到當(dāng)前服務(wù)小區(qū)已超過1 s。

（2）TD-LTE到TD-SCDMA低優(yōu)先級(jí)頻點(diǎn)下小區(qū)的重選準(zhǔn)則

·在重選定時(shí)器t_ReselectionUTRA之內(nèi)，服務(wù)小區(qū)一直保持SrxlevThreshx,lowp。

·UE駐留到當(dāng)前服務(wù)小區(qū)已超過1 s。

如果多個(gè)不同優(yōu)先級(jí)下的小區(qū)都滿足小區(qū)重選準(zhǔn)則，那么優(yōu)先重選到高優(yōu)先級(jí)頻點(diǎn)下的小區(qū)，首先按照優(yōu)先級(jí)對(duì)滿足重選條件的小區(qū)進(jìn)行排序。

在TD-SCDMA系統(tǒng)中，如果高優(yōu)先級(jí)的頻點(diǎn)是TD-SCDMA下的一個(gè)頻點(diǎn)，并且此最高優(yōu)先級(jí)頻點(diǎn)下有幾個(gè)小區(qū)都滿足重選準(zhǔn)則，則這些小區(qū)按小區(qū)排序準(zhǔn)則（即R值）進(jìn)行排序，并且該小區(qū)要比服務(wù)小區(qū)RSRP好6 dB才能重選[3]。

4 小區(qū)重選流程設(shè)計(jì)

（1）小區(qū)列表設(shè)計(jì)

鄰小區(qū)列表：為了控制簡(jiǎn)單，對(duì)于TD-SCDMA的小區(qū)，重新定義鄰小區(qū)列表以保存LTE系統(tǒng)消息6和7廣播的小區(qū)及盲檢到的小區(qū)。TD-LTE保持目前的鄰小區(qū)列表a_errc_nCellFreqp[maxFreq+1]。

重選列表的組裝：不同模式，分不同列表組裝小區(qū)，TD-LTE保持目前的列表。對(duì)于TD-SCDMA重新定義重選列表以保存不同優(yōu)先級(jí)的小區(qū)，高優(yōu)先級(jí)的小區(qū)排在前面，小區(qū)按照S值從大到小排列。

（2）TD-LTE服務(wù)小區(qū)不可用時(shí)的控制原則

TD-LTE服務(wù)小區(qū)不可用，發(fā)起inter_RAT重選（前提是TD-LTE小區(qū)都不適合駐留），控制原則如下。

重選目標(biāo)小區(qū)：?jiǎn)我荒Ｊ降男^(qū)，優(yōu)先選擇TD-SCDMA的小區(qū)，從TD-SCDMA的小區(qū)列表中選擇最好的前16個(gè)（可能少于16），組裝進(jìn)URRC_RESEL_REQ。

重選失敗：重選前服務(wù)小區(qū)不可用且所有鄰近的TD-LTE都不可用，所以一旦inter_RAT的重選失敗，將無法回到原來的TD-LTE服務(wù)小區(qū)，此時(shí)RRC判斷當(dāng)前剩余的模式是否有可用的鄰小區(qū)，如果有則啟動(dòng)剩余模式的小區(qū)重選，否則回到TD-LTE進(jìn)行盲搜。

（3）TD-LTE服務(wù)小區(qū)可用時(shí)的控制原則

TD-LTE服務(wù)小區(qū)可用，發(fā)起berrer小區(qū)的inter_RAT重選，控制原則如下。

重選目標(biāo)小區(qū)：一個(gè)小區(qū)，用重選定時(shí)器監(jiān)控TD-SCDMA小區(qū)列表中最好的小區(qū)。

TD-LTE模式下鄰近小區(qū)的監(jiān)控方式：本模式下鄰近小區(qū)的監(jiān)控方式不發(fā)生變化，仍然采用計(jì)數(shù)器的方式，當(dāng)重選定時(shí)器長(zhǎng)度不是DRX周期的整數(shù)倍時(shí)，開啟尾部定時(shí)器；對(duì)于TD-SCDMA小區(qū)的監(jiān)控，獨(dú)立設(shè)計(jì)t_errc_iratTdCell，僅監(jiān)控最強(qiáng)的TD-SCDMA小區(qū)（所有TD-SCDMA小區(qū)中最強(qiáng)的，且BSIC verify成功），該定時(shí)器為尾部定時(shí)器，仍采用計(jì)數(shù)器的方式。

對(duì)于IRAT小區(qū)的重選評(píng)估控制：3個(gè)模式分別使用一個(gè)重選定時(shí)器監(jiān)控，RRC控制優(yōu)先級(jí)，選擇重選優(yōu)先級(jí)更高且S值最大的小區(qū)。哪個(gè)模式下的定時(shí)器先超時(shí)，就重選到那個(gè)模式下的小區(qū)。與目前LTE單模的控制靠近，對(duì)所有滿足重選準(zhǔn)則的小區(qū)使用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。在不同模式場(chǎng)景下，需要處理不同的定時(shí)器：t_errc_reselection、t_errc_iratTdCell。其中一個(gè)定時(shí)器超時(shí)時(shí)，關(guān)閉另一個(gè)定時(shí)器。對(duì)于IRAT重選定時(shí)器，哪個(gè)定時(shí)器先超時(shí)，就選擇哪個(gè)模式的小區(qū)。

重選失敗：由于服務(wù)小區(qū)可用，因此首先返回原小區(qū)嘗試駐留。如果駐留失敗，則判斷原模式下是否存在鄰小區(qū)，如果有，則首先對(duì)這些小區(qū)進(jìn)行測(cè)量，選擇最好的小區(qū)駐留；否則，此時(shí)相當(dāng)于服務(wù)小區(qū)不可用的重選，應(yīng)使用服務(wù)小區(qū)不可用的設(shè)計(jì)原則考慮重選。

當(dāng)某個(gè)目標(biāo)小區(qū)被拒絕掉時(shí)，RRC需要根據(jù)拒絕原因維護(hù)一個(gè)被bar的小區(qū)列表，控制一定時(shí)間段內(nèi)（300 s）不再對(duì)該小區(qū)進(jìn)行嘗試。而對(duì)于TD-SCDMA，需重新定義bar列表，用來保存TD-SCDMA小區(qū)。對(duì)于TD-SCDMA返回LTE失敗，被bar的長(zhǎng)度由TD-SCDMA制定。對(duì)于還未讀取系統(tǒng)消息就失敗的小區(qū)，在TD-LTE要對(duì)該小區(qū)進(jìn)行懲罰，禁止一段時(shí)間內(nèi)重選到該小區(qū)。

5 TD-LTE到TD-SCDMA重選成功

5.1 服務(wù)小區(qū)可用

此場(chǎng)景IRAT的前提是：TD-SCDMA模式下存在比服務(wù)小區(qū)好，且滿足IRAT重選準(zhǔn)則的小區(qū)的重選定時(shí)器超時(shí)（只攜帶1個(gè)TD-SCDMA目標(biāo)小區(qū)），詳細(xì)流程如圖1所示。

圖1流程詳細(xì)說明如下。

IDL/LIM狀態(tài)的LRRC通過接收LMAC上報(bào)的測(cè)量結(jié)果，發(fā)現(xiàn)滿足重選條件的TD-SCDMA小區(qū)，開啟重選定時(shí)器對(duì)TD-SCDMA小區(qū)進(jìn)行監(jiān)控，定時(shí)器t_errc_iratTdCell超時(shí)后，觸發(fā)TD-LTE到TD-SCDMA的IRAT重選。首先去激活LMAC，跳轉(zhuǎn)到wait狀態(tài)，等待LMAC的去激活證實(shí)信號(hào)。收到去激活證實(shí)信號(hào)后，LRRC向NAS指示開始進(jìn)行IRAT小區(qū)重選，并將目標(biāo)小區(qū)組裝進(jìn)SRRC_RESEL_REQ，SRRC收到攜帶目標(biāo)的小區(qū)原語后，進(jìn)行TD-SCDMA單模下的小區(qū)重選過程。小區(qū)重選成功后，SRRC給LRRC回復(fù)重選成功的證實(shí)信號(hào)。LRRC最后到達(dá)inactive狀態(tài)。

5.2 服務(wù)小區(qū)不可用

此場(chǎng)景IRAT重選的前提是：原模式下沒有可用的鄰小區(qū)用于重選，TD-SCDMA優(yōu)先級(jí)高于GSM(GPRS)，而且存在TD-SCDMA鄰小區(qū)列表。這些小區(qū)都當(dāng)作目標(biāo)小區(qū)（最多16個(gè)），并在其中一個(gè)TD-SCDMA目標(biāo)小區(qū)正常駐留即重選成功。詳細(xì)流程如圖2所示。

圖2流程詳細(xì)說明如下。

IDL/LIM狀態(tài)的LRRC通過接收LMAC上報(bào)的測(cè)量結(jié)果，發(fā)現(xiàn)服務(wù)小區(qū)的S值連續(xù)N個(gè)DRX周期都不滿足S準(zhǔn)則，此時(shí)服務(wù)小區(qū)不能駐留。LRRC搜集此時(shí)鄰小區(qū)列表中最好的TD-SCDMA小區(qū)，目的是重選到該小區(qū)，觸發(fā)TD-LTE到TD-SCDMA的IRAT重選。首先去激活LMAC，跳轉(zhuǎn)到wait狀態(tài)，等待LMAC的去激活證實(shí)信號(hào)。收到證實(shí)信號(hào)后，LRRC向NAS指示開始進(jìn)行IRAT小區(qū)重選，并將目標(biāo)小區(qū)組裝進(jìn)SRRC_RESEL_REQ，SRRC收到了攜帶目標(biāo)的小區(qū)原語后，進(jìn)行TD-SCDMA單模下的小區(qū)重選過程。小區(qū)重選成功后，SRRC給LRRC回復(fù)重選成功的證實(shí)信號(hào)。LRRC最后到達(dá)inactive狀態(tài)。

6 TD-LTE到TD-SCDMA服務(wù)小區(qū)不可用的重選成功的測(cè)試與驗(yàn)證

為了驗(yàn)證TD-LTE到TD-SCDMA服務(wù)小區(qū)不可用的重選成功的正確性，以SDL/TTCN為測(cè)試平臺(tái)，利用協(xié)仿真方式對(duì)TD-LTE到TD-SCDMA服務(wù)小區(qū)不可用的重選成功的過程進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。在TTCN中根據(jù)3GPP提供的一致性測(cè)試協(xié)議36.523[4]、TD-SCDMA模式下的RRC協(xié)議25.331[5]、LTE模式下的RRC協(xié)議36.331[3]編寫相應(yīng)的測(cè)試用例。詳細(xì)流程如圖3所示。

在SDL模擬的RRC狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)和信號(hào)收發(fā)過程與TTCN中編寫的測(cè)試?yán)艹晒幾g通過，生成可執(zhí)行文件后，通過SDL/TTCN協(xié)仿真方式對(duì)TD-LTE到TD-SCDMA服務(wù)小區(qū)不可用的重選成功的過程進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證，更正其中的bug，測(cè)試結(jié)果如圖4所示。限于篇幅，MSC圖只截取了重選成功的部分。

7 結(jié)束語

本文以3GPP的相關(guān)協(xié)議為依據(jù)，詳細(xì)闡述了TD-LTE到TD-SCDMA異系統(tǒng)間的小區(qū)重選準(zhǔn)則，并設(shè)計(jì)了TD-LTE到TD-SCDMA重選成功中的服務(wù)小區(qū)可用和服務(wù)小區(qū)不可用兩種場(chǎng)景的流程，測(cè)試驗(yàn)證其正確性。TD-LTE/TD-SCDMA系統(tǒng)間的互操作是保護(hù)運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有資源和提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的重要手段，而作為TD-LTE/TD-SCDMA系統(tǒng)間互操作重要組成部分的異系統(tǒng)小區(qū)選擇對(duì)實(shí)現(xiàn)異系統(tǒng)間網(wǎng)絡(luò)的融合具有重要的意義。

1 沈嘉,索士強(qiáng),全海洋等.3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:人民郵電出版社,2008

2 周維,徐德平,程日濤.TD-LTE與TD/2G互操作方案研究.移動(dòng)通信,2011(8A)

3 3GPP TS36.133 V10.1.0.3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network;Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA);Requirements for Support of Radio Resource Management,2010

4 3GPP TS 44.018 V9.5.0.3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group GSM/EDGE Radio Access Network;Mobile Radio Interface Layer 3 Specification;Radio Resource Control(RRC)Protocol,2010

5 3GPP TS 25.331 V10.7.0.3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network;Radio Resource Control(RRC);Protocol Specification,2012

6 3GPP TS36.304 V10.0.0.Technical Specification 3rd Generation Partnersip Project;Technical Specification Group Radio Access Network;Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA);User Equipment(UE)Procedures in Idle Mode,2010

7 3GPP TS 36.523-1 V8.5.0.User Equipment(UE)Conformance Specification;Part 1:Protocol Conformance Specification,2010

8 楊紅梅,李文宇,胡泊.TD-LTE電路域回落單待手持終端的技術(shù)實(shí)現(xiàn).電信網(wǎng)技術(shù),2011(8)

9 李小文,李貴勇,陳賢亮等.TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)、信令及實(shí)現(xiàn).北京:人民郵電出版社,2003