TD-LTE/TD-SCDMA/GGE多模终端异系统重选技术的研究

彭 涛

(重庆邮电大学，通信与信息工程学院，重庆400065)

TD-LTE是以中国为主导、国际产业界共同推动的第四代移动通信标准，2012年1月18日，4G国际标准获国际电联无线通信全会审议通过，正式确定为LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced(IEEE 802.16m)，这也为TD-LTE产业取得了实现国际化的重要标准。在国内，TD-LTE规模试验第二阶段试验主要针对基于3GPP R9标准的系统设备和包含TD-SCDMA在内的多模终端开展测试，重点验证多模终端，多网络协同工作的效果。由此可见TD-LTE多模终端将成为主流，也是我国未来下一代无线网络的主要呈现方式。

然而，TD-LTE多模终端系统间的互操作对于多模终端的性能有着关键性的作用，多模互操作主要的表现为系统间的小区重选，小区重选不仅是终端重要的移动性功能，也是实现不同网络互相兼容的重要方法。本文主要针对TD-LTE多模终端的跨系统的小区重选技术进行重点研究，根据重选准则等来决定是否发起异系统的小区重选过程，针对不同的小区重选具体流程来描述其处理过程。

1 小区重选场景

小区重选分为系统内重选和跨系统(int-RAT)重选。所谓的系统内重选是指在一种无线接入技术(TD-LTETD-SCDMAGSM)内同频或异频小区间的重选。而系统间的重选是指多种无线接入技术(TD-LTE和TD-SCDMAGSM等)间不同小区的重选。不同的系统中遵循的重选准则不同，比如在TD-SCDMA系统下遵循TD-SCDMA的重选规律，在TD-LTE系统下则依据TD-LTE重选规律。

无线终端驻留到合适的小区，停留时间超过1 s后，就可以进行小区重选的过程。小区重选的最高宗旨就是最大程度地保证空闲模式下的终端驻留在合适的小区，即信号最好且优先级最高的小区。根据服务小区是否可用，将空闲模式的小区重选场景分为以下两种情况［1-2］:

1)更好的小区触发。在空闲模式下，通过对服务小区和邻小区的周期性测量，发现比服务小区更好的小区，则开启重选定时器对更好的小区进行监控，如果更好的小区在定时器超时之前一直好于服务小区，则触发重选。由于此种场景下服务小区仍然可用，因此开启定时器来评估邻小区，可以更好地保证重选到一个好的小区。

2)时间触发。一种是服务小区S值连续Nserv个DRX周期绝不满足小区选择S标准(DRX与Nserv关系如表1所示)，另外一种是通过读取系统消息得知小区被禁止不能继续驻留。这两种情况下，服务小区都不可用，终端都会立即触发重选，尽快寻找一个好的小区驻留下来。

表1 DRX与Nserv的关系

2 重选准则及流程

2.1 LTE重选准则

重选是为了选择一个更好的小区，而更好的小区在协议上是有精确的定义的。对于LTE同频小区及相等优先级异频小区、高优先级及低优先级小区分别有不同的重选准则。

同频及等优先级异频的重选R准则:Rs=Qmeas，s+QHyst和Rn=Qmeas，n-Qoffset。其参数含义如表2所示。

表2 重选R准则的参数说明

高优先级小区需要满足以下条件的重选准则:1)小区S值满足Snonservingcell，x＞Threshx，high;2)在服务小区至少驻留1 s。其中，Snonservingcell，x是指高优先级异频小区的S值，Threshx，high指高优先级小区重选门限值。

对于低优先级异频小区重选准则如下:1)高优先级异频小区不满足上述标准;2)同频和等优先级异频小区不满足重选R准则;3)低优先级小区的S值Sservingcell＜ThreshServing，Low;4)低优先级小区的S值Snonservingcell，x＞Threshx，Low;5)至少在服务小区驻留1 s。其 中，ThreshServing，Low是指低优先级小区重选时，服务小区需要满足的重选门限值，Threshx，Low是指低优先级小区重选门限值［3］。

2.2 系统间的重选准则及流程

不同模式下的异系统间的小区重选比只在一个模式下系统内的小区重选复杂得多，不但要对本系统内的服务小区和邻小区进行测量，又要对其他系统下的邻小区进行测量，需要对不同模式的邻小区有不同的邻小区列表，并按优先级的顺序进行排列。

当终端成功驻留一个小区后，就应该对服务小区和邻小区进行周期性测量。对于多个系统下的小区重选，需要将其他系统的小区配置成当前系统的邻小区，之后终端通过对本系统的服务小区、邻小区以及其他系统的邻小区进行测量，通过测量结果的上报来触发小区重选的过程［4］。对于在系统间的小区重选，不同系统小区重选的准则也有所不同。

2.2.1 TD-LTE与GGE的重选准则

TD-LTE与GGE的重选准则如下:

1)TD-LTE到GGE小区重选准则。由于SIB7中没有配置参数ThreshX-Q，因此，使用服务小区的RSRP值进行重选评估。对于高优先级重选，重选目标小区Srxlev＞Threshx，highp;对于低优先级重选:服务小区Srxlev＜ThreshServing，Lowp，且目标小区Srxlev＞Threshx，Lowp。(其中ThreshServing，Lowp在SIB3中配置，Threshx，highp与Threshx，Lowp来自SIB7，都是必选项)。

2)GGE到TD-LTE小区重选准则。在GGE的IDLE MODE/PACKET IDLE MODE/PACKET TRANSFER MODE下，只有基于优先级的GGE到TD-LTE的自动重选过程。如果UE支持TD-LTE(E-UTRAN)，那么UE应支持对所有支持RAT的优先级重选。配置了TD-LTE邻小区频点时，网络就应当提供这些频点对应的优先级信息，只要网络提供有效的优先级信息(包含priorty和threshold两个参数)，且UE支持优先级重选算法，就是用基于优先级的重选［5］。

基于优先级的重选准则:按照下面的优先顺序依次检查，满足下列条件之一，就触发IRAT重选:1)在T_reslection时间内，存在满足S_non-serving_XXX＞Thresh_XXX_high的高优先级小区时，将满足上述条件的小区按优先级降序排列，相同优先级的小区则按照S_non-serving_XXX从强到弱排序，重选满足上述条件的第一个小区。2)在T_reslection时间内服务小区和所有测量过的GSM邻小区的S_GSM＜Thresh_GSM_low，且存在满足S_non-serving_XXX＞ Thresh_XXX_low的低优先级小区时，将满足上述条件的小区按优先级降序排列，相同优先级的小区按照S_non-serving_XXX从强到弱排序;3)如果上述条件都不满足，在T_reslection时间内，服务小区和所有测量过的GSM邻小区的S_GSM＜Thresh_GSM_low且存在满足S_non-serving_XXX＞S_GSM(for the serving cell)+H_PRIO的inter-rat小区，将这些小区按S_non-serving_XXX的值降序排列。说明对于UTRAN小区S_non-serving_XXX=RSCPUTRAN_Qrxlevmin;对于E-UTRAN小区S_non-serving_XXX=RSRPE-UTRAN_Qrxlevmin;对于GSM小区，S_GSM=C1。

2.2.2 TD-LTE与GGE的重选流程

TD-LTE与GGE的重选流程具体如下:

1)TD-LTE到GGE的重选流程

终端驻留在TD-LTE小区模式下，根据异系统测量要求进行异系统的测量，并且物理层将结果上报给LTE的RRC，LTE的RRC将根据小区重选准则进行小区重选判定，如果测量报告满足重选到TD-SCDMA/GGE小区，则终端发起如图1所示的小区重选流程，否则失败。

图1 TD-LTE到GGE的重选成功流程图

如图1所示，UE处于空闲模式下并驻留在TD-LTE网络下的小区，UE在收到小区重选消息后，ERRC向EMAC发送EMAC_IRAT_REQ请求，EMAC接收到请求后会给ERRC返回一个EMAC_IRAT_CNF原语进行确认。在ERRC接收到确认后，对MMC发送重选指示原语ERRC_IRAT_RESEL_START_IND，开始进入重选到GGE小区的过程，ERRC对GGE模式下的GRR模块发送重选请求RR_RESEL_REQ_L，根据重选准则进行小区重选，待成功重选到GGE小区后GRR会向ERRC模块发送确认原语RR_RESEL_CNF_L，并对MMC发送RR_RAT_CHN_IND指示。最后在ERRC接收到确认原语RR_RESEL_CNF_L后，向MMC发送重选完成指示原语ERRC_IRAT_RESEL_COMPLETE_IND，从TD-LTE到GGE的整个重选流程成功完成。

2)GGE到TD-LTE的重选流程

UE驻留在GGE小区模式下，根据异系统测量要求进行异系统的测量，并且物理层将结果进行上报，根据小区重选准则进行小区重选判定，如果测量报告满足重选到TD-LTE小区。在GGE模式下，重选到TD-LTE小区时，GRR与L1G进行测量请求的交互MPH_EUTRAN_MEAS_XXX，然后GRR与RLC和GMM也必须发生相应的SUSPEND原语交互，待L1G收到DEACTIVITE的确认原语后，开始小区的重选流程，其过程与TD-LTE到GGE的重选流程类似，如图2所示。

2.2.3 TD-LTE与TD-SCDMA的重选准则

TD-LTE与TD-SCDMA的重选准则如下:

1)TD-LTE到TD-SCDMA的重选。UE只对配置了重选优先级的小区进行测量和重选评估，TD-SCDMA小区的重选优先级范围是0～7，0为最低优先级，7为最高优先级(TD-SCDMA小区的配置在SIB6中广播)。

图2 GGE到TD-LTE的重选成功流程图

重选至高优先级TD-SCDMA小区准则:(1)如果网络配置了ThreshX-Q，需要满足目标小区在TreselectionRAT时间内Squal＞ThreshX，highQ;TD-SCDMA小区也可以计算Squal，其计算公式与TD-LTE一致。(2)如果网络没有配置ThreshX-Q，需要满足目标小区在TreselectionRAT时间内Srxlev＞ThreshX，highP。

重选至低优先级TD-SCDMA小区准则:(1)如果网络配置了ThreshX-Q，需要满足在TreselectionRAT时间内，服务小 区Squal＜Threshserving，lowQ且目标小区Squal＞ThreshX，lowQ;(2)如果网络没有配置ThreshX-Q，需要满足在TreselectionRAT时间内服务小区Srxlev＜ Threshserving，lowP且目标小区Srxlev＞ThreshX，lowP。

上述准则中，对于SIB6中的ThreshX-Q是否存在的判断:如果SIB3中配置了Threshserving，lowQ，则网络一定配置了ThreshX-Q;Squal=Qqualmeas-Qqualmin-Qqualminoffset;Srxlev=Qrxlevmeas–(Qrxlevmin+Qrxlevminoff)-Pcompensation。

2)TD-SCDMA到TD-LTE的重选分为基于优先级的重选和基于测量值排序的重选(非优先级重选)，二者都要根据测量值进行处理，基于测量值排序的重选准则没有对小区指定优先级信息，只根据邻小区的信号强度进行重选判决，优先级重选准则中在测量的基础上还要区分不同优先级的小区。对于没有配置完整优先级的信息(priority和threshold)的异频频点，不考虑对其重选，对于没有配置完整的优先级的信息(priority和threshold)的IRAT频点，不考虑重选［6］。

基于优先级的重选:高优先级小区Treselection时间内高优先级小区的SrxlevnonServingCell，x大于Threshx，high;和服务小区优先级相同的inter-frequency小区，Treselection时间内SrxlevServingCell小于Threshserving，low且该inter-frequency小区SrxlevnonServingCell，x大于Threshx，low;低优先级小区，Treselection时间内服务小区的SrxlevServingCell小于Threshserving，low且低优先级小区的SrxlevnonServingCell，x大于Threshx，low。

基于信号排序的重选:对于同频小区、不满足优先级准则的inter-frequency小区和不满足优先级准则的inter-rat小区，则使用基于信号排序的重选准则。对于排好序的小区R最大者就是最好的小区，然后根据重选判决在Treselection时间内满足better cell条件，触发重选。所有排好序的重选候选小区都必须满足S＞0的基本条件。对于inter-frequency或者一个inter-rat系统，只要有一个频点上配置了优先级信息(参数priority和threshold)，inter-frequency或者一个inter-rat系统就应该使用优先级重选机制，否则使用基于信号排序的重选机制。

TD-LTE与TD-SCDMA之间的重选流程如3图和图4所示。

2.2.4 TD-SCDMA与GGE的重选准则

TD-SCDMA与GGE的重选准则具体为:

1)TD-SCDMA到GGE的重选。该重选准则与TDSCDMA到TD-LTE的准则类似，在此不再详述。

2)GGE到TD-SCDMA的重选。该部分基于优先级的重选准则与GGE到TD-LTE准则类似，在此不再详述。而对于基于信号排序的重选准则(仅用于网络没有配置RAT优先级的重选):在5 s内如果TD-SCDMA小区的RSCP值大于TDD_Qoffset时即可触发重选。并且在15 s内UE执行过重选的话，TDD_Qoffset应加5 dB(重选门限的补偿值)，另外UE从TD-SCDMA重选到GGE后的5 s内不能再次执行GGE到TD-SCDMA的小区重选［7］。

TD-SCDMA到GGE的重选流程与本文所述的TDSCDMA到TD-LTE的重选流程类似，在此不再做详细描述。而对于GGE到TD-SCDMA的重选流程如图5所示。

图5 GGE到TD-SCDMA的重选成功流程图

3 小结

本文在LTE高层协议的基础上，对TD-LTE、TD-SCDMA和GGE这3个模式之间小区重选进行研究，重点研究了不同模式之间的小区重选的准则和具体的重选实现流程，在对该方案的实现和测试后，可以看出它既能够很好地完成LTE高层协议所要求的异系统间的重选功能，也可很好地避免终端的乒乓效应和冗余重选。

［1］程运，李贵勇.LTE终端小区初搜过程研究［J］.电视技术，2011，35(1):77-80.

［2］熊健翔，莫宏波，果敢，等.LTE小区重选准则分析与研究［J］.电信网技术，2009(10):23-26.

［3］张凯，来志京.TD-LTE和GSM，TD-SCDMA重选准则差异性研究［J］.电信网技术，2010(12):17-20.

［4］刘丽利，曹型兵.LTE终端空闲模式下的小区重选分析［J］.电视技术，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.