摘 "要： 載波聚合技術是LTE?A中的關鍵技術，與LTE系統(tǒng)中基站僅支持單一的載波切換相比，LTE?A中需要支持多載波的功能，因此需要一種可以支持多載波切換的方法。從RRC協(xié)議的角度出發(fā)，提出一種支持切換方案，通過在切換過程中釋放源輔小區(qū)，并在切換完成后根據(jù)情況重新建立輔小區(qū)的方法，實現(xiàn)了帶有載波聚合功能的切換，并且給出載波聚合下切換詳細設計流程。最后在實際環(huán)境中對此流程進行驗證，給出測試結果，實現(xiàn)了帶有載波聚合功能的切換。

關鍵詞： 載波聚合; RRC; 輔小區(qū); 切換

中圖分類號： TN911?34 " " " " " " " " " 文獻標識碼： A " " " " " " " " " " " " " "文章編號： 1004?373X（2015）06?0013?03

Design scheme of switching method based on carrier aggregation

CUI Zhe?fang1， 2， MA Sai1， 2

（1. Wuhan Research Institute of Post and Telecommunications， Wuhan 430074， China;

2. Beijing Northern Fiber Home Technologies Co.， Ltd.， Beijing 100085， China）

Abstract： The carriers aggregation is a key technology for LTE?advanced （LTE?A） system. The multiple carrier function needs to be supported in LTE?A system， which is different from the base station in LTE system which only supports single carrier switching， so a switching system which can support multiple carrier switching is needed. a scheme to support switching is proposed in this paper， according to RRC protocol. The carrier switching with carrier aggregation was realized by releasing the source SCell in the process of switching and setting up a new SCell after the switching completion. The detailed design technological process in the case of carrier aggregation is offered. The practical validation result is given.

Keywords： carrier aggregation; RRC; SCell; switching

隨著通信業(yè)務的不斷發(fā)展，人們對業(yè)務傳輸速率的要求越來越高。3GPP以IMT?Advaced需求為基準在LTE的基礎上發(fā)展了LTE?Advanced，其目的是滿足日益增長的業(yè)務需求與應用，并且對LTE后向兼容。LTE?A要求在低移動性下峰值速率達到1 Gb/s，高移動性下峰值速率達到100 Mb/s。為此，提出了載波聚合技術以支持帶寬的需求[1]。載波聚合指的是將多個離散或者非離散的載波（CC）擴展成載波系統(tǒng)，以滿足用戶傳輸?shù)膸捫枨蟆Ｔ贚TE中，基站僅支持單一的小區(qū)切換，但在LTE?A中，如果終端支持載波聚合，基站在切換過程中也要支持載波聚合技術。因此LTE?A系統(tǒng)需要解決切換機制以支持載波聚合并滿足后向兼容[2]。

1 "載波聚合下切換分析

為了支持載波聚合，LTE?A的協(xié)議中增加了輔小區(qū)（SCell）[3]這一概念。在載波聚合中，主小區(qū)用來定義為在連接建立時初始配置的小區(qū)，UE受主小區(qū)（PCell）控制[4]，輔小區(qū)只為其提供業(yè)務。其中主小區(qū)對應的頻率定義為主分量載波（PCC），輔小區(qū)對應的頻率為輔分量載波（SCC）。一個UE可以配置一個主小區(qū)和若干個輔小區(qū)。LTE?A中，協(xié)議規(guī)定使用RRC連接重配過程來實現(xiàn)對輔小區(qū)的管理[5]。RRC層協(xié)議在RRC重配置消息中增加了與輔小區(qū)（SCell）相關的消息結構，主要包括輔小區(qū)的增加、修改、刪除，以及相關的配置參數(shù)等。當基站根據(jù)當前情況需要對SCell的進行改變時，直接向UE下發(fā)重配消息，UE根據(jù)重配消息中包含的信令進行輔小區(qū)管理。LTE?A中也增加了對輔小區(qū)的測量管理，在LTE中，UE僅需要針對單個服務小區(qū)來測量，包括服務小區(qū)的測量，頻內小區(qū)測量以及頻間小區(qū)測量。而對于LTE?A，UE需要支持多個服務小區(qū)，即一個PCell和多個SCell。為了幫助目的基站選擇合適的輔小區(qū)，UE測量上報中還增加了字段measResultBestNeighCell，引入UE將除當前主服務小區(qū)外的每個服務頻點上的最好小區(qū)上報的機制。由reportAddNeighMeas來控制，當reportAddNeighMeas為SETUP時，UE上報此項。R10協(xié)議中增加了A6事件，即檢測和上報同SCell在同一頻點上的更好的小區(qū)，用于輔小區(qū)的同頻測量。輔小區(qū)（Scell）的管理涉及到的測量事件為：

SCell 增加： 如果A4事件配置給非服務頻點并且能進行載波聚合的小區(qū)，它觸發(fā)的測量報告能用于發(fā)現(xiàn)該頻點上可能的新的輔小區(qū)候選對象。

SCell修改：輔小區(qū)的修改包括同頻小區(qū)替換和異頻小區(qū)替換，其中利用新增的A6事件來發(fā)現(xiàn)同一個頻點的更好的小區(qū)，即同頻替換。

Scell釋放： 如果A2配置給服務頻點，它觸發(fā)的測量報告能用于去激活甚至釋放對應的輔小區(qū)。

SCell激活：如果A1事件配置給服務頻點，它觸發(fā)的測量報告能用于激活對應的SCell，因為此時該SCell的信號質量足夠好。

SCell去激活： 同樣，A2事件能用于去激活正在使用的SCell。

載波聚合小區(qū)的變化主要分為兩種場景：主小區(qū)不變，輔小區(qū)改變;主小區(qū)改變。通過之前的分析，當主小區(qū)不變，僅改變輔小區(qū)的狀態(tài)時，RRC層只需要在下發(fā)的重配消息中增加相應的信令。而由于協(xié)議允許基站給UE的主、輔小區(qū)配置不同的傳輸模式、CSI上報、ACK/NACK反饋等物理層參數(shù)，這樣UE在載波聚合的每個服務小區(qū)都會有不同物理層配置。因此在對本地進行參數(shù)配置時，需要增加了輔小區(qū)參數(shù)配置的接口，包括輔小區(qū)的增加、修改和刪除。MAC層將基站給的配置參數(shù)存放在臨時內存中，當切換成功時將配置固定保存。物理層配置消息則由MAC層來轉發(fā)。

主小區(qū)的改變需要通過切換來完成。在原有的切換過程中，LTE規(guī)定了目的小區(qū)決定無線配置并通過切換命令通知UE，這個原則同樣適用于載波聚合，切換命令可以包含用于目的小區(qū)的SCell配置。如果UE收到的切換命令帶SCell配置，UE將配置這些小區(qū)，但是將這些小區(qū)置于去激活狀態(tài)，直到收到目的小區(qū)MAC下發(fā)的SCell激活命令為止。

LTE?A在切換準備命令中（HandoverPreparationInformation）包含了源SCell列表，目的基站在發(fā)給UE的切換命令中同時也包含了源輔小區(qū)的參數(shù)，UE將根據(jù)配置釋放這些小區(qū)的配置。

2 "載波聚合下的切換流程

根據(jù)以上分析，具體切換流程如下：

（1） RRC給UE下發(fā)測量控制信息。測量范圍包含了所有服務小區(qū)和服務小區(qū)的鄰區(qū)。

（2） UE觸發(fā)測量報告，進行測量上報。

（3） 源基站收到測量上報后，RRM根據(jù)觸發(fā)事件判定切換類型，之后基站根據(jù)RRM信息，與UE測量上報決定觸發(fā)切換。源基站收到觸發(fā)切換的指令后，獲取鄰區(qū)目標鄰區(qū)資源信息，判斷是是否符合切換要求。

（4） 源基站向目標小區(qū)發(fā)送切換請求消息。在切換準備消息中包含了源基站輔小區(qū)列表的信息[6?7]。還包含了經(jīng)過源小區(qū)處理的UE上報測量信息，用于目的基站選擇合適小區(qū)。

（5） 目的基站收到切換請求，進行接納判決。首先進行資源審核，建立臨時節(jié)點。目的基站將切換命令發(fā)送給CC，CC給MAC層發(fā)送切換標識，MAC層進行資源審核并且分配新的RNTI，進行本地的E?RAB配置。審核完成后CC將分別對PDCP、MAC和PHY配置，并且進行GTP轉發(fā)隧道的配置。

（6） 當目標基站本地配置完成后將會返回切換請求確認消息。這個消息中包含透傳給UE的切換命令，命令中包含新的無線配置，變更的測量參數(shù)等。還包含有需要UE釋放的源輔小區(qū)列表。

（7） 源基站將切換命令（Handover Command）消息透傳給UE。這個消息中包括目標小區(qū)標識以及其他必要信息，還有需要UE釋放的源輔小區(qū)列表信息。

（8） UE根據(jù)重配消息中的配置釋放源輔小區(qū)。

（9） 源基站向目標基站發(fā)送狀態(tài)轉移消息。將PDCP序列號用和HFN狀態(tài)給目的小區(qū)。源小區(qū)開始向目標小區(qū)轉發(fā)上、下行數(shù)據(jù)。目標小區(qū)開始緩存來自源小區(qū)的數(shù)據(jù)直到重配完成。

（10） UE完成于目標小區(qū)同步后，向目標基站發(fā)送切換確認消息;此后，從源基站轉發(fā)過來的下行分組數(shù)據(jù)開始發(fā)給UE，UE開始上傳上行分組數(shù)據(jù)。

（11） 目標基站給源基站發(fā)送釋放UE上下文及資源的命令。

（12） 源基站釋放UE上下文，完成主小區(qū)切換。

（13）～（16） 切換完成之后，基站重新配置測量參數(shù)。根據(jù)測量觸發(fā)上報、觸發(fā)小區(qū)聚合能力決定建立輔小區(qū)。MAC層下發(fā)激活命令激活輔小區(qū)。切換流程見圖1。

3 "實驗結果及結果分析

用實際環(huán)境對以上流程進行了測試，圖2為測試組網(wǎng)。如圖2所示，其中基站為北方烽火TD?LTE基站，UE為Aeroflex的測試儀表TM500。

圖3為測試結果，從圖中可以看出PCC與SCC的資源狀態(tài)以及峰速?？梢钥吹絇CC與SCC的誤碼率均為0，SCC處于configured以及Activated的狀態(tài)。從UE的流量中可看出業(yè)務突然下降，這是由于切換轉發(fā)業(yè)務所致。之后峰速迅速恢復到到原有峰速的一半左右，這時由于此時只有主小區(qū)完成了切換進行業(yè)務交互。之后基站重新建立了輔小區(qū)，MAC層激活SCELL后，峰速回到原來水平。

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圖1 CA下切換流程圖

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圖2 測試組網(wǎng)圖

4 "結 "語

本文給出了一種LTE?A中帶有載波聚合功能的切換設計實現(xiàn)方案，對載波聚合下切換流程進行了研究，提出在切換過程中將輔小區(qū)釋放并在主小區(qū)切換完成后重新建立輔小區(qū)的方法，并給出切換流程以及配置參數(shù)分析。測試結果表明該設計方案可以實現(xiàn)在載波聚合場景下的切換。

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圖3 TM500截圖

參考文獻

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