TD—LTE终端空闲态驻留优化研究

郑势+康守强+薛锐+王喆+李阳

【摘 要】如何保证TD-LTE终端尽可能长时间驻留在TD-LTE网络，减少终端从2G、3G返回TD-LTE网络的时延，是当前TD-LTE网络优化的重点。主要研究如何优化空闲态参数设置，以提升TD-LTE终端空闲状态的驻留能力。通过应用空闲态参数调整策略，多款主流TD-LTE终端更易驻留，返回时延缩短6～10s。

【关键词】TD-LTE终端 驻留 重选 互操作 时延

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2014）-20-

Research on Idle Resident Optimization of TD-LTE Terminal

ZHENG Shi1， KANG Shou-qiang2， XUE Rui1， WANG Zhe1， LI Yang1

（1. China Mobile Group Heilongjiang Co.， Ltd.， Harbin 150028， China；

2. College of Electrical and Electronic Engineering， Harbin University of Science and Technology， Harbin 150080， China）

[Abstract] The TD-LTE network optimization focuses on how to keep TD-LTE terminal staying in TD-LTE network with more time and how to reduce the time delay of terminal from 2G or 3G to 4G network. The main research focuses on how to optimize the idle parameter settings in order to enhance the resident ability of TD-LTE terminal in idle state. By applying parameter adjustment policy in idle state， a lot of popular TD-LTE terminals are more likely to reside and the return delay shortens 6～10s.

[Key words]TD-LTE terminal resident reselection interoperability time delay

1 引言

4G频段高、穿透损耗大导致深度覆盖不足，当4G弱覆盖时终端需要重选至2G/3G。如何确保TD-LTE终端数据连接空闲态时尽可能驻留在TD-LTE网络，避免不必要的2G/3G重选和互操作，这对于提升4G用户感受至关重要[1]。目前TD-LTE终端主要类型有3类：双待手机类型1、双待手机类型2和CSFB（Circuit Switched Fallback，电路域回落）手机。商用TD-LTE终端大部分都支持中国移动GSM（以下简称2G）、TD-SCDMA（以下简称3G）、TD-LTE（以下简称4G）网络重选[2-4]。TD-LTE终端频繁的2G/3G重选将使耗电增加、终端发热、应用程序异常，空闲态网络图标非4G严重影响用户体验。笔者结合TD-LTE网络实践优化经验，研究TD-LTE终端空闲状态下，提升TD-LTE终端驻留能力以及缩短2G/3G重选返回时延的参数设置方法。

2 TD-LTE终端空闲态驻留

研究方法基于2G爱立信设备、3G华为设备、4G华为设备，提升TD-LTE终端空闲态驻留参数设置方法对于其他机型也同样适用。现网4G重选优先级6、3G重选优先级4、2G重选优先级2，TD-LTE终端会尝试驻留在优先级高的小区。

2.1 TD-LTE终端驻留能力优化

当4G服务小区信号低于门限，TD-LTE终端会启动异频和异系统的测量，此时需要满足：在小区重选时间T内4G服务小区低于门限，同时2G或3G邻区高于门限，终端才会执行重选。

按照表1中典型4G重选3G参数设置值，4G服务小区RSRP小于-90dBm或RSRQ小于-14dB启动测量；4G小区信号强度RSRP小于-120dBm且3G邻区PCCPCH RSCP信号强度大于-98dBm，重选至3G邻区。

表1 4G重选3G参数表

参数名称 网络设置 单位

4G小区重选优先级 6

3G频点重选优先级 4

异系统测量启动门限 19 2dB

最低接收电平 -64 2dBm

异系统RSRQ测量启动门限 4 dB

重选小区最小接收信号质量 -18 dB

服务频点低优先级重选门限 4 2dB

3G频点低优先级重选门限 10 2dB

3G最低接收电平 -58 2dBm

3G小区重选时间（1～7s） 1 s

按照表2中典型4G重选2G参数设置值，4G服务小区RSRP小于-90dBm或RSRQ小于-14dB启动测量；4G小区信号强度RSRP小于-120dBm且2G邻区BCCH RxLev信号强度大于-101dBm，重选至2G邻区。

根据4G现网测试结果表明，TD-LTE终端脱网时的RSRP为-125～-120dBm，因此重选判决门限设置为-122dBm。

2.2 终端2G到4G重选时延优化

2G到4G重选策略具体如下：endprint

（1）终端自主FR（Fast Return，快速回落）：终端在CSFB时保存占用的频段，挂断电话后返回4G。

（2）网络FR：语音释放后下发释放消息，携带4G的频点作为重定向频点。

（3）3G桥接重选：终端驻留2G，根据2G广播3G邻区信息返回3G，后根据3G广播的4G邻区信息返回4G。

（4）2G重选4G：终端驻留2G，根据2G广播的4G邻区信息，满足信号强度条件后直接重选回4G网络。TD-LTE终端从2G到4G重选时，TD-LTE终端需满足以下3个条件并保持5s（协议规定）重选到4G小区：

◆4G频点优先级高于2G服务小区；

◆手机解读SI2 Quater消息，提取4G频点进行扫描；

◆RSRP>-110dBm。

2G到4G重选关键参数如表3所示：

表3 2G到4G重选关键参数表

参数名称 网络设置 单位

2G小区优先级 0

4G频点绝对优先级 7

异系统重选时延 5 s

优先级高于2G的异系统门限 30 dB

4G最小接入电平 -140 dBm

根据测试结果，异系统重选时延5秒，协议已经固定，最小时延为5s，无法缩短，设置2G重选返回4G门限可以调整至-118dBm。

2.3 终端3G到4G重选时延优化

空闲态3G到4G重选流程如图1所示：

4G频率优先级高于3G服务小区，终端一直测量4G信号强度，重选判决时间间隔内，大于高优先级邻区重选判决门限，则终端重选回4G。

根据表4典型参数设置，TD-LTE终端处于3G网络，一直测量4G小区信号强度，当4G小区RSRP满足2s的时间高于-112dBm时重选返回4G。优化缩短3G到4G的重选时延，3G侧PS域用户永久在线检测定时器及重选判决时间间隔缩短，TD-LTE终端在3G网络可以尽快进入idle态。修改4G信号强度RSRP高于-118dBm，持续1s后重选回4G。

表4 3G到4G重选关键参数表

参数名称 网络设置 单位

3G小区优先级 4

4G频点绝对优先级 7

PS域用户永久在线检测定时器 10 s

高优先级邻区重选判决门限 -112 dBm

重选判决时间间隔 2 s

验证3G网络侧添加的4G测量频点数量与重选返回时间（看到4G图标）关系，网络参数设置：重选时间2s、异系统重选门限设置为-112dBm，测试结果如表5所示：

表5 3G测量频点数量返回时延

频点数 返回时延/s 业务状态

1 10～12 正常返回

2 13～18 正常返回

3 20～25 正常返回

4～5 30～90 部分返回

6 无法返回

3G向4G重选快慢与3G侧配置的4G频点数有关，配置4G的D/F频段3个频点需要20～25s，4～5个频点需要30～90s，6个频点时测试部分终端无法返回。小包心跳业务随4G智能终端安装软件数量增加而增加，TD-LTE终端重选至3G网络后很难保持在空闲态。TD-LTE终端在重选过程中，若有小包业务发起，如微信、QQ心跳包周期为15s左右，则终端需等待下一个空闲间隔才能重选返回4G，导致终端驻留3G难以返回4G。精简3G测量4G的频点数量，准确配置3G到4G的邻区关系，可以减少3G重选回4G的时长3～8s。

3 4G空闲态驻留策略和效果

3.1 空闲态参数调整

2G/3G/4G系统间空闲态参数调整如图2所示：

图2 2G/3G/4G系统间空闲态参数调整

（1）将异系统测量启动门限设置小于-110dBm，启动重选测量。

（2）3G到4G重选关键参数：重选判决时间间隔缩短至1s。

（3）3G侧分场景PS域用户永久在线检测定时器设置，缩短时延3～5s。

（4）优化减少3G侧4G频点配置，准确配置邻区关系。

（5）4G小区重选至2G/3G门限，重选门限由-120dBm调整为-122dBm，减小4G重选至2G/3G的概率。

（6）终端在2G/3G一直测量4G，重选4G判决门限由-112dBm调整为-118dBm，使终端更容易重选回4G。

3.2 TD-LTE回落关键参数

针对TD-LTE网络覆盖初期，回落关键参数取值建议如表6所示：

表6 TD-LTE回落关键参数取值

参数名称 网络设置 单位

异系统测量启动门限 9 2dB

最低接收电平 -64 2dBm

服务频点低优先级重选门限 4 2dB

PS域用户永久在线检测定时器 5 s

高优先级邻区重选判决门限 -118 dBm

3G侧配置4G频点数量 3 个

优先级高于2G的异系统门限 22 dB

3.3 4G返回时延缩短效果

通过信令跟踪获取不同TD-LTE终端的空闲态返回时延。其中，三星Note2、三星Note3、iPhone 5s（港版A1530）、华为D2、HTC 8088、索尼M35T等终端空闲态重选回4G网络时延缩短6～10s，提升效果明显，具体如表7所示：

表7 4G返回时延缩短

4G终端品牌 3G到4G重选时延缩短/s

三星Note2 10～12

三星Note3 10～12

iPhone 5s/5c 6～8

华为D2 14～16

HTC 8088 8～10

索尼M35T 10～12

4 结束语

TD-LTE终端处于空闲态时，终端显示非4G网络标识严重影响用户体验，因此需研究如何通过实施空闲态参数调整策略来增强TD-LTE终端驻留，避免TD-LTE终端过早重选至2G/3G网络。通过利于TD-LTE终端驻留的参数策略，使TD-LTE终端尽快重选回4G网络，本文研究内容和方法对于提升TD-LTE用户体验具有重要的意义。

参考文献：

[1] 沈嘉，索士强，全海洋，等. 3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2008.

[2] 张同须. LTE现状及未来发展综述[J]. 电信工程技术与标准化， 2010（11）： 1-6.

[3] 刘爱力. 中国移动：做强TD产业 完善业务应用模式[J]. 世界电信， 2013（3）： 19.

[4] 魏人迎，裴皎，金标. TD-LTE商用初期业务部署策略[J]. 电信技术， 2012（7）： 16-18.

[5] 曹晶，岑曙炜，张真桢. TD-LTE与TD-SCDMA重选互操作的实现[J]. 移动通信， 2014（3）： 38-41.

作者简介

郑势：硕士毕业于哈尔滨理工大学，现任中国移动通信集团黑龙江有限公司网络管理部优化工程师，中国移动集团3G、4G优化专家。

康守强：博士毕业于白俄罗斯国立大学，现任哈尔滨理工大学副教授、硕士生导师，主要研究方向为非平稳信号处理技术。

薛锐：毕业于哈尔滨工业大学，现任中国移动通信集团黑龙江有限公司网络管理部无线优化专家。endprint

（1）终端自主FR（Fast Return，快速回落）：终端在CSFB时保存占用的频段，挂断电话后返回4G。

（2）网络FR：语音释放后下发释放消息，携带4G的频点作为重定向频点。

（3）3G桥接重选：终端驻留2G，根据2G广播3G邻区信息返回3G，后根据3G广播的4G邻区信息返回4G。

（4）2G重选4G：终端驻留2G，根据2G广播的4G邻区信息，满足信号强度条件后直接重选回4G网络。TD-LTE终端从2G到4G重选时，TD-LTE终端需满足以下3个条件并保持5s（协议规定）重选到4G小区：

◆4G频点优先级高于2G服务小区；

◆手机解读SI2 Quater消息，提取4G频点进行扫描；

◆RSRP>-110dBm。

2G到4G重选关键参数如表3所示：

表3 2G到4G重选关键参数表

参数名称 网络设置 单位

2G小区优先级 0

4G频点绝对优先级 7

异系统重选时延 5 s

优先级高于2G的异系统门限 30 dB

4G最小接入电平 -140 dBm

根据测试结果，异系统重选时延5秒，协议已经固定，最小时延为5s，无法缩短，设置2G重选返回4G门限可以调整至-118dBm。

2.3 终端3G到4G重选时延优化

空闲态3G到4G重选流程如图1所示：

4G频率优先级高于3G服务小区，终端一直测量4G信号强度，重选判决时间间隔内，大于高优先级邻区重选判决门限，则终端重选回4G。

根据表4典型参数设置，TD-LTE终端处于3G网络，一直测量4G小区信号强度，当4G小区RSRP满足2s的时间高于-112dBm时重选返回4G。优化缩短3G到4G的重选时延，3G侧PS域用户永久在线检测定时器及重选判决时间间隔缩短，TD-LTE终端在3G网络可以尽快进入idle态。修改4G信号强度RSRP高于-118dBm，持续1s后重选回4G。

表4 3G到4G重选关键参数表

参数名称 网络设置 单位

3G小区优先级 4

4G频点绝对优先级 7

PS域用户永久在线检测定时器 10 s

高优先级邻区重选判决门限 -112 dBm

重选判决时间间隔 2 s

验证3G网络侧添加的4G测量频点数量与重选返回时间（看到4G图标）关系，网络参数设置：重选时间2s、异系统重选门限设置为-112dBm，测试结果如表5所示：

表5 3G测量频点数量返回时延

频点数 返回时延/s 业务状态

1 10～12 正常返回

2 13～18 正常返回

3 20～25 正常返回

4～5 30～90 部分返回

6 无法返回

3G向4G重选快慢与3G侧配置的4G频点数有关，配置4G的D/F频段3个频点需要20～25s，4～5个频点需要30～90s，6个频点时测试部分终端无法返回。小包心跳业务随4G智能终端安装软件数量增加而增加，TD-LTE终端重选至3G网络后很难保持在空闲态。TD-LTE终端在重选过程中，若有小包业务发起，如微信、QQ心跳包周期为15s左右，则终端需等待下一个空闲间隔才能重选返回4G，导致终端驻留3G难以返回4G。精简3G测量4G的频点数量，准确配置3G到4G的邻区关系，可以减少3G重选回4G的时长3～8s。

3 4G空闲态驻留策略和效果

3.1 空闲态参数调整

2G/3G/4G系统间空闲态参数调整如图2所示：

图2 2G/3G/4G系统间空闲态参数调整

（1）将异系统测量启动门限设置小于-110dBm，启动重选测量。

（2）3G到4G重选关键参数：重选判决时间间隔缩短至1s。

（3）3G侧分场景PS域用户永久在线检测定时器设置，缩短时延3～5s。

（4）优化减少3G侧4G频点配置，准确配置邻区关系。

（5）4G小区重选至2G/3G门限，重选门限由-120dBm调整为-122dBm，减小4G重选至2G/3G的概率。

（6）终端在2G/3G一直测量4G，重选4G判决门限由-112dBm调整为-118dBm，使终端更容易重选回4G。

3.2 TD-LTE回落关键参数

针对TD-LTE网络覆盖初期，回落关键参数取值建议如表6所示：

表6 TD-LTE回落关键参数取值

参数名称 网络设置 单位

异系统测量启动门限 9 2dB

最低接收电平 -64 2dBm

服务频点低优先级重选门限 4 2dB

PS域用户永久在线检测定时器 5 s

高优先级邻区重选判决门限 -118 dBm

3G侧配置4G频点数量 3 个

优先级高于2G的异系统门限 22 dB

3.3 4G返回时延缩短效果

通过信令跟踪获取不同TD-LTE终端的空闲态返回时延。其中，三星Note2、三星Note3、iPhone 5s（港版A1530）、华为D2、HTC 8088、索尼M35T等终端空闲态重选回4G网络时延缩短6～10s，提升效果明显，具体如表7所示：

表7 4G返回时延缩短

4G终端品牌 3G到4G重选时延缩短/s

三星Note2 10～12

三星Note3 10～12

iPhone 5s/5c 6～8

华为D2 14～16

HTC 8088 8～10

索尼M35T 10～12

4 结束语

TD-LTE终端处于空闲态时，终端显示非4G网络标识严重影响用户体验，因此需研究如何通过实施空闲态参数调整策略来增强TD-LTE终端驻留，避免TD-LTE终端过早重选至2G/3G网络。通过利于TD-LTE终端驻留的参数策略，使TD-LTE终端尽快重选回4G网络，本文研究内容和方法对于提升TD-LTE用户体验具有重要的意义。

参考文献：

[1] 沈嘉，索士强，全海洋，等. 3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2008.

[2] 张同须. LTE现状及未来发展综述[J]. 电信工程技术与标准化， 2010（11）： 1-6.

[3] 刘爱力. 中国移动：做强TD产业 完善业务应用模式[J]. 世界电信， 2013（3）： 19.

[4] 魏人迎，裴皎，金标. TD-LTE商用初期业务部署策略[J]. 电信技术， 2012（7）： 16-18.

[5] 曹晶，岑曙炜，张真桢. TD-LTE与TD-SCDMA重选互操作的实现[J]. 移动通信， 2014（3）： 38-41.

作者简介

郑势：硕士毕业于哈尔滨理工大学，现任中国移动通信集团黑龙江有限公司网络管理部优化工程师，中国移动集团3G、4G优化专家。

康守强：博士毕业于白俄罗斯国立大学，现任哈尔滨理工大学副教授、硕士生导师，主要研究方向为非平稳信号处理技术。

薛锐：毕业于哈尔滨工业大学，现任中国移动通信集团黑龙江有限公司网络管理部无线优化专家。endprint

（1）终端自主FR（Fast Return，快速回落）：终端在CSFB时保存占用的频段，挂断电话后返回4G。

（2）网络FR：语音释放后下发释放消息，携带4G的频点作为重定向频点。

（3）3G桥接重选：终端驻留2G，根据2G广播3G邻区信息返回3G，后根据3G广播的4G邻区信息返回4G。

（4）2G重选4G：终端驻留2G，根据2G广播的4G邻区信息，满足信号强度条件后直接重选回4G网络。TD-LTE终端从2G到4G重选时，TD-LTE终端需满足以下3个条件并保持5s（协议规定）重选到4G小区：

◆4G频点优先级高于2G服务小区；

◆手机解读SI2 Quater消息，提取4G频点进行扫描；

◆RSRP>-110dBm。

2G到4G重选关键参数如表3所示：

表3 2G到4G重选关键参数表

参数名称 网络设置 单位

2G小区优先级 0

4G频点绝对优先级 7

异系统重选时延 5 s

优先级高于2G的异系统门限 30 dB

4G最小接入电平 -140 dBm

根据测试结果，异系统重选时延5秒，协议已经固定，最小时延为5s，无法缩短，设置2G重选返回4G门限可以调整至-118dBm。

2.3 终端3G到4G重选时延优化

空闲态3G到4G重选流程如图1所示：

4G频率优先级高于3G服务小区，终端一直测量4G信号强度，重选判决时间间隔内，大于高优先级邻区重选判决门限，则终端重选回4G。

根据表4典型参数设置，TD-LTE终端处于3G网络，一直测量4G小区信号强度，当4G小区RSRP满足2s的时间高于-112dBm时重选返回4G。优化缩短3G到4G的重选时延，3G侧PS域用户永久在线检测定时器及重选判决时间间隔缩短，TD-LTE终端在3G网络可以尽快进入idle态。修改4G信号强度RSRP高于-118dBm，持续1s后重选回4G。

表4 3G到4G重选关键参数表

参数名称 网络设置 单位

3G小区优先级 4

4G频点绝对优先级 7

PS域用户永久在线检测定时器 10 s

高优先级邻区重选判决门限 -112 dBm

重选判决时间间隔 2 s

验证3G网络侧添加的4G测量频点数量与重选返回时间（看到4G图标）关系，网络参数设置：重选时间2s、异系统重选门限设置为-112dBm，测试结果如表5所示：

表5 3G测量频点数量返回时延

频点数 返回时延/s 业务状态

1 10～12 正常返回

2 13～18 正常返回

3 20～25 正常返回

4～5 30～90 部分返回

6 无法返回

3G向4G重选快慢与3G侧配置的4G频点数有关，配置4G的D/F频段3个频点需要20～25s，4～5个频点需要30～90s，6个频点时测试部分终端无法返回。小包心跳业务随4G智能终端安装软件数量增加而增加，TD-LTE终端重选至3G网络后很难保持在空闲态。TD-LTE终端在重选过程中，若有小包业务发起，如微信、QQ心跳包周期为15s左右，则终端需等待下一个空闲间隔才能重选返回4G，导致终端驻留3G难以返回4G。精简3G测量4G的频点数量，准确配置3G到4G的邻区关系，可以减少3G重选回4G的时长3～8s。

3 4G空闲态驻留策略和效果

3.1 空闲态参数调整

2G/3G/4G系统间空闲态参数调整如图2所示：

图2 2G/3G/4G系统间空闲态参数调整

（1）将异系统测量启动门限设置小于-110dBm，启动重选测量。

（2）3G到4G重选关键参数：重选判决时间间隔缩短至1s。

（3）3G侧分场景PS域用户永久在线检测定时器设置，缩短时延3～5s。

（4）优化减少3G侧4G频点配置，准确配置邻区关系。

（5）4G小区重选至2G/3G门限，重选门限由-120dBm调整为-122dBm，减小4G重选至2G/3G的概率。

（6）终端在2G/3G一直测量4G，重选4G判决门限由-112dBm调整为-118dBm，使终端更容易重选回4G。

3.2 TD-LTE回落关键参数

针对TD-LTE网络覆盖初期，回落关键参数取值建议如表6所示：

表6 TD-LTE回落关键参数取值

参数名称 网络设置 单位

异系统测量启动门限 9 2dB

最低接收电平 -64 2dBm

服务频点低优先级重选门限 4 2dB

PS域用户永久在线检测定时器 5 s

高优先级邻区重选判决门限 -118 dBm

3G侧配置4G频点数量 3 个

优先级高于2G的异系统门限 22 dB

3.3 4G返回时延缩短效果

通过信令跟踪获取不同TD-LTE终端的空闲态返回时延。其中，三星Note2、三星Note3、iPhone 5s（港版A1530）、华为D2、HTC 8088、索尼M35T等终端空闲态重选回4G网络时延缩短6～10s，提升效果明显，具体如表7所示：

表7 4G返回时延缩短

4G终端品牌 3G到4G重选时延缩短/s

三星Note2 10～12

三星Note3 10～12

iPhone 5s/5c 6～8

华为D2 14～16

HTC 8088 8～10

索尼M35T 10～12

4 结束语

TD-LTE终端处于空闲态时，终端显示非4G网络标识严重影响用户体验，因此需研究如何通过实施空闲态参数调整策略来增强TD-LTE终端驻留，避免TD-LTE终端过早重选至2G/3G网络。通过利于TD-LTE终端驻留的参数策略，使TD-LTE终端尽快重选回4G网络，本文研究内容和方法对于提升TD-LTE用户体验具有重要的意义。

参考文献：

[1] 沈嘉，索士强，全海洋，等. 3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2008.

[2] 张同须. LTE现状及未来发展综述[J]. 电信工程技术与标准化， 2010（11）： 1-6.

[3] 刘爱力. 中国移动：做强TD产业 完善业务应用模式[J]. 世界电信， 2013（3）： 19.

[4] 魏人迎，裴皎，金标. TD-LTE商用初期业务部署策略[J]. 电信技术， 2012（7）： 16-18.

[5] 曹晶，岑曙炜，张真桢. TD-LTE与TD-SCDMA重选互操作的实现[J]. 移动通信， 2014（3）： 38-41.

作者简介

郑势：硕士毕业于哈尔滨理工大学，现任中国移动通信集团黑龙江有限公司网络管理部优化工程师，中国移动集团3G、4G优化专家。

康守强：博士毕业于白俄罗斯国立大学，现任哈尔滨理工大学副教授、硕士生导师，主要研究方向为非平稳信号处理技术。

薛锐：毕业于哈尔滨工业大学，现任中国移动通信集团黑龙江有限公司网络管理部无线优化专家。endprint