ＴＤ－ＳＣＤＭＡ／ＧＳＭ異系統間小區重選的研究
2008-04-12 00:00:00楊文聰肖揚閆麗明
現代電子技術 2008年1期
摘 要：小區重選是移動終端能夠成功駐留在合適的小區并保證呼叫成功率的重要移動性功能，同樣也是不同無線通信系統間的主要互操作行為之一。本文對具有TD-SCDMA和GSM兩種無線接入技術的雙模終端進行異系統間小區重選的原理做了詳細的描述，重點對重選的前提，測量的觸發及重選的準則進行了分析，并給出了典型的流程圖。
關鍵詞：TD-SCDMA;GSM;異系統;小區重選;測量
中圖分類號：TN9295 文獻標識碼：A
文章編號：1004373X(2008)0104103
Study of Inter-system Cell Reselection between TD-SCDMA and GSM
YANG Wencong，XIAO Yang，YAN Liming
(Institute of Information Science，Beijing Jiaotong University，Beijing，100044，China)
Abstract：Cell reselection is an important mobility function，which may ensure UE camping on a suitable cell successfully and guarantee the call success rate.It is also one of main inter-operation behavior between different radio communication systems.This paper makes a detailed description on the theory of dual mode terminals，which support both TD-SCDMA and GSM radio access technology，making inter-system cell reselection between the two different systems and mainly focuses on the precondition of reselection，trigger of measurement，criteria of reselection，meanwhile typical process charts is also given out.
Keywords：TD-SCDMA;GSM;inter-system;cell reselection;measurement
1 引 言
TD-SDCMA作為一個由我國提出的3G標準，經過了相當長的一段艱苦歷程，終于走到了商用的前夕。考慮到當前GSM網絡全覆蓋、運營良好及新網絡建設周期性長、費用高等各方面因素，TD-SCDMA網絡建設必定是一個循序漸進的過程，也就是說在相當長的一段時間里，TD-SCDMA必然是局部覆蓋城區及熱點地區來提供3G服務，而現有的GSM網絡補充性地提供全覆蓋2G服務。
針對以上網絡建設的特殊性，僅僅支持TD-SCDMA一種無線接入技術(Radio Access Technology，RAT)的單模終端顯然不能滿足用戶及市場的需求，而同時支持TD-SCDMA和GSM兩種無線接入技術的雙模終端就自然而然地成為2G系統到3G系統平滑過渡的橋梁。在這段時間里，在有TD-SCDMA覆蓋的情況下，雙模終端可以為用戶提供豐富的3G服務；在沒有TD-SCDMA覆蓋的情況下，雙模終端可以自動切換到2G網絡，為用戶提供已有的2G服務。
雙模終端要想實現在TD-SCDMA網絡和GSM網絡間的互操作，就必須支持兩個系統間的小區重選和切換。小區重選是移動臺重要的移動性功能之一，主要是指已經成功駐留的移動臺，在空閑模式或CELL[CD#*2]FACH，CELL[CD#*2]PCH，URA[CD#*2]PCH幾種連接模式下，根據其對本小區和相鄰小區的測量結果，選擇并駐留到另一個更合適的小區的過程。小區重選包括系統內的重選和系統間的重選，所謂系統內的重選是指在一種無線接入技術(TD-SCDMA或GSM等)內同頻或異頻小區間的重選，而系統間的重選是指兩種無線接入技術(TD-SCDMA和GSM等)間不同小區的重選。小區重選可以說是一種終端行為，通常是終端主動發起的用戶遷移行為。重選的觸發和測量密不可分，可以說測量結果是是否觸發重選的主要判斷依據。
下面將分別詳細介紹TD-SCDMA到GSM及GSM到TD-SCDMA小區重選的原理。
2 TD-SCDMA到GSM的小區重選
2.1 小區重選的前提
對于TD-SCDMA到GSM的小區重選有一個重要的前提條件，就是需要網絡將GSM小區配置成TD-SCDMA小區的一個相鄰小區。舉例說明，假定小區A是當前TD-SCDMA無線系統下的一個小區，小區B是GSM無線系統下的一個小區，要想實現UE從小區A到小區B的重選，需要在TD-SCDMA網絡端將GSM小區B配成小區A的一個相鄰小區。當UE在小區A開機后，UE會在該小區進行同步，同步成功后會讀取小區A的系統廣播消息并嘗試注冊。網絡會在系統信息塊(System Information Block，SIB)中將配置的GSM鄰小區的相關信息廣播給UE，具體包括GSM小區的小區ID，基站識別碼(BSIC)，BCCH絕對無線頻率信道號(Absolute Radio Frequency Channel Number，ARFCN)等信息。UE在收到相關GSM鄰小區的信息后就會在滿足一定條件的情況下對其進行測量。
2.2 測量的觸發
當UE成功駐留一個TD-SCDMA小區后，就有可能對其相鄰的GSM小區進行周期性測量，目的就是為小區重選做準備。測量是否觸發主要是由SsearchRAT和Sx共同決定。SsearchRAT是進行系統間測量的一個門限值，在SIB3中廣播；Sx是小區選擇接收信號功率等級值，由下面的公式計算得出：
的測量。如果SIB3中沒有廣播SsearchRAT參數的值，則需要始終周期性地對GSM鄰小區進行測量。
由此可見，只有在TD-SCDMA小區的接收功率小于一定門限值之后，也就是說信號質量變差到一定程度時，才會對相鄰的GSM小區進行測量。UE會根據測量結果做是否觸發小區重選的判斷，只有當小區重選準則滿足時才會真正觸發小區重選。
2.3 小區重選準則
對于小區重選，可以分為使用分層小區結構(Hierarchical Cell Structure，HCS)和不使用分層小區結構兩種情況，對于HCS的情況較為復雜，暫不做考慮。對于不使用HCS的情況，小區重選的判斷基于小區等級準則R。
小區等級準則R定義如下：
UE通過對所有相鄰小區(包括TD-SCDMA內部的同頻小區和異頻小區及GSM鄰小區)進行測量，分別計算出他們的Rn值，只有滿足以下3個條件，才會觸發TD-SCDMA小區到GSM小區的重選：
(1) GSM鄰小區滿足駐留條件，即Sx>0，Sx的計算與公式(1)類似，其中Qrxlevmeas是GSM小區的平均接收信號等級RLA[CD#*2]C/dBm，Qrxlevmin和UE[CD#*2]TXPWR[CD#*2]MAX[CD#*2]RACH等參數在SIB11中廣播；
(2) GSM鄰小區的等級Rn最高，且Rn>Rs并持續Treselections秒，其中s表示服務小區，n表示鄰小區，Treselections為小區重選遲滯時間，在SIB3中廣播。若在Treselections在超時前所監控的最好的GSM鄰小區發生變化，即Rn最高的小區發生變化，則應當重啟Treselections；
(3) UE在TD-SCDMA小區駐留時間超過1 s。
當以上準則滿足時，在UE觸發到GSM小區重選之前，UE應嘗試去讀取GSM小區的BSIC及SI3，以便確認目標小區是否是適合重選的小區，具體包括所屬的PLMN是否是已選PLMN(Selected PLMN)，歸屬PLMN(Home PLMN)或等價PLMN(Equivalent PLMN)及其所在位置區是否在“禁止位置區列表”中或者該小區已經被阻(bar)等信息。如果目標小區不屬于以上PLMN，或者存在于“禁止位置區列表”中， 或者已經被bar掉了，UE應立即停止向其的重選，否則立刻發起重選。當重選成功后，UE應立即在GSM小區上發起位置更新進行注冊，通知網絡其當前所處的位置區。
對于處于CELL[CD#*2]FACH，CELL[CD#*2]PCH或URA[CD#*2]PCH等狀態下的UE，小區重選的準則與空閑模式下的類似，只是小區重選滯后值應使用Qhysts，FACH和Qhysts，PCH，小區重選遲滯時間應使用Trselections，FACH和Trselections，PCH。
2.4 流程圖
圖1為從TD-SCDMA小區到GSM小區重選的簡單流程圖。示意圖以TD-SCDMA側RRC(無線資源控制層)，L1(物理傳輸層)，GSM側RRM(無線資源管理層)及兩種系統共用的MM(移動性管理層)為對象。
3 GSM到TD-SCDMA的小區重選
3.1 小區重選的前提
要實現GSM到TD-SCDMA的小區重選，同樣需要將TD-SCDMA的小區配置成GSM小區的相鄰小區。當UE成功駐留在GSM小區后，會去讀取該小區的系統信息(System Information，SI)。網絡會在SI2quater和/或SI2ter中將配置的相鄰TD-SCDMA小區信息廣播給UE，具體包括小區的頻點，小區參數值及相關測量門限值。UE在收到相關小區信息后會將所有的相鄰TD-SCDMA的小區頻點保存到3G小區列表中(該列表最多可存96個3G小區)，并根據測量門限值發起對TD-SCDMA鄰小區的測量。
3.2 測量的觸發
UE對TD-SCDMA鄰小區的測量主要根據SI3廣播的測量門限參數Qsearch[CD#*2]I進行觸發。Qsearch[CD#*2]I的定義如表1所示。若Qsearch[CD#*2]I設置為0~6，則當GSM服務小區的平均接收信號等級RLA[CD#*2]C小于該門限時應觸發對TD-SCDMA鄰小區的測量；若Qsearch[CD#*2]I設置為8~14，則當RLA[CD#*2]C大于該門限時應觸發對TD-SCDMA鄰小區的測量；若Qsearch[CD#*2]I設置為7，則應始終對TD-SCDMA鄰小區進行測量而不考慮RLA[CD#*2]C的大小；若Qsearch[CD#*2]I設置為15，則始終不進行測量。
為了節省UE電池電量，對TD-SCDMA鄰小區的測量周期應小于對GSM服務小區測量的周期。
3.3 小區重選準則
UE從GSM到TD-SCDMA的小區重選準則為：當TD-SCDMA鄰小區P-CCPCH信道上測得的接收信號碼功率(RSCP)的值與GSM服務小區及所有GSM鄰小區的RLA[CD#*2]C值的差值均大于TDD[CD#*2]Qoffset并持續5 s以上，則立刻觸發系統間小區重選。該準則可由式(3)表示。
其中TDD[CD#*2]Qoffset是GSM服務小區與TD-SCDMA鄰小區之間的偏移量/dB，具體取值如表2所示，若TDD[CD#*2]Qoffset設置為0，則始終都觸發重選而不必考慮TD-SCDMA小區P-CCPCH上RSCP與GSM小區RLA[CD#*2]C的大小。
當UE滿足該準則，在觸發到TD-SCDMA鄰小區重選之前，UE應嘗試讀取目標小區的MIB，SIB1和SIB3，目的有兩個：其一，同樣是為了獲取目標小區是否是適合重選的小區，包括對PLMN，位置區等信息的考查；其二，是為了獲取Qrxlevmin，UE[CD#*2]TXPWR[CD#*2]MAX[CD#*2]RACH等相關參數，來判斷目標小區是否滿足Sx>0的條件。若SIB1和SIB3讀取成功，UE當且僅當以上兩條件均滿足的情況下，重選才會被立即觸發。若SIB1和SIB3未讀取成功，UE同樣應嘗試發起重選。當然，重選的成功率將不能保證，因為有可能目標小區已經被bar掉，或者由于當前GSM服務小區信號質量非常差，雖然滿足重選準則，但由于目標小區信號也不是很好，以至于Sx<0的情況發生。不論如何，當重選一旦成功，UE應立即主動發起位置更新進行注冊。
對于有多個TD-SCDMA鄰小區滿足重選準則時，UE應選擇RSCP值較高的小區嘗試發起小區重選。
3.4 流程圖
圖2為從GSM小區到TD-SCDMA小區重選的簡單流程圖。示意圖以GSM側RRM(無線資源管理層)，L1(物理傳輸層)，TD-SCDMA側RRC(無線資源控制層)及兩種系統共用的MM(移動性管理層)為對象。
4 結 語
TD-SCDMA商用在即，由于諸多因素的影響，TD-SCDMA與GSM兩張網絡將在相當長的一段時間內長期并存。這就要求雙模終端既能在TD-SCDMA網絡無覆蓋的地方無縫地重選到GSM網絡以保證業務的連續性，又能在有TD-SCDMA網絡覆蓋的地方無縫地從GSM網絡重選回TD小區以便為用戶提供高速的3G服務。由此可見，系統間的小區重選是在TD-SCDMA網絡與GSM網絡共存的情況下，既能為用戶盡可能地提供3G服務，又能保證呼叫成功率的重要手段之一。
參 考 文 獻
［1］3GPP TS 25.304 V.5.9.0 User Equipment(UE) Procedures in Idle Mode and Procedures for Cell Reselection in Connected Mode，2005.
［2］3GPP TS 05.08 V.8.23.0 Radio Subsystem Link Control，2005.
［3］3GPP TS 04.18 V.8.27.0 Radio Resource Control Protocol，2006.
注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”
