TD-LTE/TD-SCDMA/GGE多模終端異系統重選技術的研究

彭 濤

(重慶郵電大學，通信與信息工程學院，重慶400065)

TD-LTE是以中國為主導、國際產業界共同推動的第四代移動通信標準，2012年1月18日，4G國際標準獲國際電聯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產業取得了實現國際化的重要標準。在國內，TD-LTE規模試驗第二階段試驗主要針對基于3GPP R9標準的系統設備和包含TD-SCDMA在內的多模終端開展測試，重點驗證多模終端，多網絡協同工作的效果。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絡的主要呈現方式。

然而，TD-LTE多模終端系統間的互操作對于多模終端的性能有著關鍵性的作用，多模互操作主要的表現為系統間的小區重選，小區重選不僅是終端重要的移動性功能，也是實現不同網絡互相兼容的重要方法。本文主要針對TD-LTE多模終端的跨系統的小區重選技術進行重點研究，根據重選準則等來決定是否發起異系統的小區重選過程，針對不同的小區重選具體流程來描述其處理過程。

1 小區重選場景

小區重選分為系統內重選和跨系統(int-RAT)重選。所謂的系統內重選是指在一種無線接入技術(TD-LTETD-SCDMAGSM)內同頻或異頻小區間的重選。而系統間的重選是指多種無線接入技術(TD-LTE和TD-SCDMAGSM等)間不同小區的重選。不同的系統中遵循的重選準則不同，比如在TD-SCDMA系統下遵循TD-SCDMA的重選規律，在TD-LTE系統下則依據TD-LTE重選規律。

無線終端駐留到合適的小區，停留時間超過1 s后，就可以進行小區重選的過程。小區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，即信號最好且優先級最高的小區。根據服務小區是否可用，將空閑模式的小區重選場景分為以下兩種情況［1-2］:

1)更好的小區觸發。在空閑模式下，通過對服務小區和鄰小區的周期性測量，發現比服務小區更好的小區，則開啟重選定時器對更好的小區進行監控，如果更好的小區在定時器超時之前一直好于服務小區，則觸發重選。由于此種場景下服務小區仍然可用，因此開啟定時器來評估鄰小區，可以更好地保證重選到一個好的小區。

2)時間觸發。一種是服務小區S值連續Nserv個DRX周期絕不滿足小區選擇S標準(DRX與Nserv關系如表1所示)，另外一種是通過讀取系統消息得知小區被禁止不能繼續駐留。這兩種情況下，服務小區都不可用，終端都會立即觸發重選，盡快尋找一個好的小區駐留下來。

表1 DRX與Nserv的關系

2 重選準則及流程

2.1 LTE重選準則

重選是為了選擇一個更好的小區，而更好的小區在協議上是有精確的定義的。對于LTE同頻小區及相等優先級異頻小區、高優先級及低優先級小區分別有不同的重選準則。

同頻及等優先級異頻的重選R準則:Rs=Qmeas，s+QHyst和Rn=Qmeas，n-Qoffset。其參數含義如表2所示。

表2 重選R準則的參數說明

高優先級小區需要滿足以下條件的重選準則:1)小區S值滿足Snonservingcell，x＞Threshx，high;2)在服務小區至少駐留1 s。其中，Snonservingcell，x是指高優先級異頻小區的S值，Threshx，high指高優先級小區重選門限值。

對于低優先級異頻小區重選準則如下:1)高優先級異頻小區不滿足上述標準;2)同頻和等優先級異頻小區不滿足重選R準則;3)低優先級小區的S值Sservingcell＜ThreshServing，Low;4)低優先級小區的S值Snonservingcell，x＞Threshx，Low;5)至少在服務小區駐留1 s。其 中，ThreshServing，Low是指低優先級小區重選時，服務小區需要滿足的重選門限值，Threshx，Low是指低優先級小區重選門限值［3］。

2.2 系統間的重選準則及流程

不同模式下的異系統間的小區重選比只在一個模式下系統內的小區重選復雜得多，不但要對本系統內的服務小區和鄰小區進行測量，又要對其他系統下的鄰小區進行測量，需要對不同模式的鄰小區有不同的鄰小區列表，并按優先級的順序進行排列。

當終端成功駐留一個小區后，就應該對服務小區和鄰小區進行周期性測量。對于多個系統下的小區重選，需要將其他系統的小區配置成當前系統的鄰小區，之后終端通過對本系統的服務小區、鄰小區以及其他系統的鄰小區進行測量，通過測量結果的上報來觸發小區重選的過程［4］。對于在系統間的小區重選，不同系統小區重選的準則也有所不同。

2.2.1 TD-LTE與GGE的重選準則

TD-LTE與GGE的重選準則如下:

1)TD-LTE到GGE小區重選準則。由于SIB7中沒有配置參數ThreshX-Q，因此，使用服務小區的RSRP值進行重選評估。對于高優先級重選，重選目標小區Srxlev＞Threshx，highp;對于低優先級重選:服務小區Srxlev＜ThreshServing，Lowp，且目標小區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小區重選準則。在GGE的IDLE MODE/PACKET IDLE MODE/PACKET TRANSFER MODE下，只有基于優先級的GGE到TD-LTE的自動重選過程。如果UE支持TD-LTE(E-UTRAN)，那么UE應支持對所有支持RAT的優先級重選。配置了TD-LTE鄰小區頻點時，網絡就應當提供這些頻點對應的優先級信息，只要網絡提供有效的優先級信息(包含priorty和threshold兩個參數)，且UE支持優先級重選算法，就是用基于優先級的重選［5］。

基于優先級的重選準則:按照下面的優先順序依次檢查，滿足下列條件之一，就觸發IRAT重選:1)在T_reslection時間內，存在滿足S_non-serving_XXX＞Thresh_XXX_high的高優先級小區時，將滿足上述條件的小區按優先級降序排列，相同優先級的小區則按照S_non-serving_XXX從強到弱排序，重選滿足上述條件的第一個小區。2)在T_reslection時間內服務小區和所有測量過的GSM鄰小區的S_GSM＜Thresh_GSM_low，且存在滿足S_non-serving_XXX＞ Thresh_XXX_low的低優先級小區時，將滿足上述條件的小區按優先級降序排列，相同優先級的小區按照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，服務小區和所有測量過的GSM鄰小區的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，將這些小區按S_non-serving_XXX的值降序排列。說明對于UTRAN小區S_non-serving_XXX=RSCPUTRAN_Qrxlevmin;對于E-UTRAN小區S_non-serving_XXX=RSRPE-UTRAN_Qrxlevmin;對于GSM小區，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小區模式下，根據異系統測量要求進行異系統的測量，并且物理層將結果上報給LTE的RRC，LTE的RRC將根據小區重選準則進行小區重選判定，如果測量報告滿足重選到TD-SCDMA/GGE小區，則終端發起如圖1所示的小區重選流程，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網絡下的小區，UE在收到小區重選消息后，ERRC向EMAC發送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發送重選指示原語ERRC_IRAT_RESEL_START_IND，開始進入重選到GGE小區的過程，ERRC對GGE模式下的GRR模塊發送重選請求RR_RESEL_REQ_L，根據重選準則進行小區重選，待成功重選到GGE小區后GRR會向ERRC模塊發送確認原語RR_RESEL_CNF_L，并對MMC發送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小區模式下，根據異系統測量要求進行異系統的測量，并且物理層將結果進行上報，根據小區重選準則進行小區重選判定，如果測量報告滿足重選到TD-LTE小區。在GGE模式下，重選到TD-LTE小區時，GRR與L1G進行測量請求的交互MPH_EUTRAN_MEAS_XXX，然后GRR與RLC和GMM也必須發生相應的SUSPEND原語交互，待L1G收到DEACTIVITE的確認原語后，開始小區的重選流程，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的重選準則

TD-LTE與TD-SCDMA的重選準則如下:

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

圖2 GGE到TD-LTE的重選成功流程圖

重選至高優先級TD-SCDMA小區準則:(1)如果網絡配置了ThreshX-Q，需要滿足目標小區在TreselectionRAT時間內Squal＞ThreshX，highQ;TD-SCDMA小區也可以計算Squal，其計算公式與TD-LTE一致。(2)如果網絡沒有配置ThreshX-Q，需要滿足目標小區在TreselectionRAT時間內Srxlev＞ThreshX，highP。

重選至低優先級TD-SCDMA小區準則:(1)如果網絡配置了ThreshX-Q，需要滿足在TreselectionRAT時間內，服務小 區Squal＜Threshserving，lowQ且目標小區Squal＞ThreshX，lowQ;(2)如果網絡沒有配置ThreshX-Q，需要滿足在TreselectionRAT時間內服務小區Srxlev＜ Threshserving，lowP且目標小區Srxlev＞ThreshX，lowP。

上述準則中，對于SIB6中的ThreshX-Q是否存在的判斷:如果SIB3中配置了Threshserving，lowQ，則網絡一定配置了ThreshX-Q;Squal=Qqualmeas-Qqualmin-Qqualminoffset;Srxlev=Qrxlevmeas–(Qrxlevmin+Qrxlevminoff)-Pcompensation。

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

基于優先級的重選:高優先級小區Treselection時間內高優先級小區的SrxlevnonServingCell，x大于Threshx，high;和服務小區優先級相同的inter-frequency小區，Treselection時間內SrxlevServingCell小于Threshserving，low且該inter-frequency小區SrxlevnonServingCell，x大于Threshx，low;低優先級小區，Treselection時間內服務小區的SrxlevServingCell小于Threshserving，low且低優先級小區的SrxlevnonServingCell，x大于Threshx，low。

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

TD-SCDMA與GGE的重選準則具體為:

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

2)GGE到TD-SCDMA的重選。該部分基于優先級的重選準則與GGE到TD-LTE準則類似，在此不再詳述。而對于基于信號排序的重選準則(僅用于網絡沒有配置RAT優先級的重選):在5 s內如果TD-SCDMA小區的RSCP值大于TDD_Qoffset時即可觸發重選。并且在15 s內UE執行過重選的話，TDD_Qoffset應加5 dB(重選門限的補償值)，另外UE從TD-SCDMA重選到GGE后的5 s內不能再次執行GGE到TD-SCDMA的小區重選［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

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

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

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

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

［4］劉麗利，曹型兵.LTE終端空閑模式下的小區重選分析［J］.電視技術，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.