TD-SCDMA到TD-LTE跨系統(tǒng)小區(qū)重選仿真研究

作者：時間：2012-07-17 來源：網(wǎng)絡(luò)

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本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/154408.htm

小區(qū)重選是一種終端行為，通常是終端主動發(fā)起的用戶遷移。終端根據(jù)當前的測量結(jié)果和網(wǎng)絡(luò)側(cè)配置的門限值，依據(jù)重選判決準則來判定是否發(fā)起小區(qū)重選過程。小區(qū)重選不僅是終端重要的移動性功能，也是實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)相互兼容的重要方法。小區(qū)重選分為系統(tǒng)內(nèi)重選和跨系統(tǒng)(int- RAT)重選。

TD- LTE 作為 TD- SCDMA 技術(shù)未來的演進方向，為保證網(wǎng)絡(luò)演進的平滑過渡，同時支持 TD- SCDMA 和TD- LTE 的雙模終端(如數(shù)據(jù)卡等)成為必然。這種雙模終端的跨系統(tǒng)小區(qū)重選分為 TD- SCDMA 重選到 TD- LTE和 TD- LTE 重選到 TD- SCDMA兩種不同的過程。前者遵循 TD- SCDMA 重選規(guī)律，后者則依據(jù) TD- LTE 重選原理。

關(guān)于小區(qū)重選算法有 R 準則和基于優(yōu)先級重選準則等。目前 TD- SCDMA商用終端的小區(qū)重選算法遵循 R 準則，而 TD- LTE 終端重選判決算法則是基于優(yōu)先級概念的小區(qū)重選。

本文通過仿真分析發(fā)現(xiàn)，在兩種網(wǎng)絡(luò)共站址的環(huán)境下 R 準則并不適用于 TD- SCDMA 到 TD- LTE 跨系統(tǒng)重選過程。結(jié)果表明 TD- SCDMA和 TD- LTE 雙模終端如果遵循 R 重選準則進行跨系統(tǒng)小區(qū)重選，則會產(chǎn)生“乒乓效應(yīng)”。這樣不僅使得用戶無法正常通信，而且會極大地增加網(wǎng)絡(luò)側(cè)信令負擔。另外采用 R 重選準則后，大大降低了雙模終端用戶駐留在 TD- LTE 網(wǎng)絡(luò)的比例。因此本文針對性提出兩種解決方案，一種是在R 準則基礎(chǔ)上進行部分修改，另外一種則是引入基于優(yōu)先級的重選準則。通過仿真數(shù)據(jù)表明，這兩種方案都很好地解決了 R 重選準則所帶來的弊端。相比較而言，引入優(yōu)先級概念的重選判決算法在實現(xiàn)手段上更加靈活簡便，且應(yīng)用范圍更廣，更加適用于TD- LTE 網(wǎng)絡(luò)和其他多制式網(wǎng)絡(luò)共存的特點。但缺點是對 TD- SCDMA網(wǎng)絡(luò)側(cè)改動較大，給網(wǎng)絡(luò)升級帶來一定困難。且增加了雙模終端測量的概率，進而增大了終端硬件的功耗。

1 TD- S CDMA 到 TD- LTE 跨系統(tǒng)重選問題分析

1.1 TD-SCDMA 和 TD-LTE 重選準則的特點

目前 TD- SCDMA 商用終端重選所遵循的準則通常也被稱之為 R 準則。此準則的特點是基于目標小區(qū)和服務(wù)小區(qū)信號差值的比較，終端觸發(fā)測量后，如果目標小區(qū)的信號值比服務(wù)小區(qū)好于一定門限值，則觸發(fā)重選。

TD- LTE 制式終端跨系統(tǒng)重選則采用基于優(yōu)先級的重選準則。簡單來說終端觸發(fā)測量后，對于高優(yōu)先級的目標小區(qū)來說，只要其信號值好于一定門限，就會觸發(fā)重選。

對于低優(yōu)先級的目標小區(qū)而言，首先服務(wù)小區(qū)信號值低于一定門限，且目標小區(qū)的信號值高于一定門限，此時才會觸發(fā)重選。由此看出此方法和TD- SCDMA 最大的不同在于：TD- LTE 的重選準則是絕對信號值的比較，而 TD- SCDMA的重選判決則是服務(wù)小區(qū)和目標小區(qū)的差值比較。

1.2 TD-SCDMA 和 TD-LTE 共站址環(huán)境下雙模終端信號接收規(guī)律

在共站址(TD- SCDMA 和 TD- LTE)的小區(qū)環(huán)境下，對于靜止或移動速度很低的雙模終端來說，在一定時間內(nèi)，其分別接收到的接收信號碼功率(RSCP：Received Signal Code Power，接收信號碼功率)和參考信號接收功率 (RSRP：Reference Signal Received Power)服從固定線性差值關(guān)系。

一般的，從信號覆蓋的角度考慮損耗，快衰落帶來的影響忽略不計。路徑損耗和陰影衰落對終端的信號接收產(chǎn)生主要影響。終端天線接收處的信號功率值服從公式(1)：

接收功率 = 基站有效發(fā)射功率 + 天線增益 - 路徑損耗 - 陰影衰落 - 穿透損耗 (1)

公式(1)中：天線增益為相對空間位置和頻率的函數(shù)，路徑損耗為距離和頻率的函數(shù)，陰影衰落呈對數(shù)正態(tài)分布，穿透損耗與室內(nèi)建筑物理材料和頻率有關(guān)。

對于雙模終端而言，由于本身終端的特性，如兩種通信制式共用一個硬件單元，共處一個地理位置等，且 TD- SCDMA 和 TD- LTE 占用頻率相近，因此天線增益相近。而對于路損模型都是采用適用于2 GHz 的 Cost231- Hata 模型，則二者的路損相等。陰影效應(yīng)帶來的衰落對于同一個雙模終端來說，對不同制式的信號損耗非常相近，差別足夠小到忽略不計。穿透損耗則對于終端靜止在一個不變的通信環(huán)境下是固定不變的。因此根據(jù)公式(1)得知終端接收到的 RSCP 和 RSRP 服從線性關(guān)系。

通過仿真也證實這一結(jié)論。當這兩種制式都不做對邊緣用戶的優(yōu)化時，設(shè) TD- LTE 的全帶寬(10MHz) 的發(fā)射功率為 46 dBm，TD- SCDMA 全帶寬(1.28 MHz)發(fā)射功率為 33 dBm，雙模終端接收信號電平值概率分布如圖 1 所示。

圖 1 雙模終端接收信號 CDF 圖

在此基站功率配置下，對于靜止的雙模終端，接收到不同網(wǎng)絡(luò)的信號值關(guān)系服從公式(2)：

RSCP- RSRP=9.2 dB (2)

1.3 共站址環(huán)境下 R 重選準則問題分析

駐留在 TD- SCDMA網(wǎng)絡(luò)的雙模終端，開啟測量后，當 TD- LTE 小區(qū)和 TD- SCDMA 小區(qū)的信號差值高于一定門限時，則發(fā)生跨系統(tǒng)重選。而在共站址環(huán)境下，這兩種網(wǎng)絡(luò)的信號差值固定不變，為保證終端能夠駐留到 TD- LTE，網(wǎng)絡(luò)側(cè)配置門限必須滿足重選標準，否則終端始終無法駐留到 TD- LTE。而當門限滿足重選標準時，造成的后果是 TD- SCDMA 終端一旦開啟對 TD- LTE 的測量，則必定發(fā)生重選，并駐留到 TD- LTE 小區(qū)上去。這樣會導(dǎo)致惡劣的連鎖反應(yīng)。下面以圖 2 為例進行分析。