SRLTE終端關鍵技術研究

肖海，何平，付皓，劉兆元

（中國電信股份有限公司廣州研究院，廣東 廣州 510630）

1 引言

CDMA+LTE多模終端的語音解決方案，在SRLTE終端之前，主要有SVLTE和1xCSFB這2種類型。

SVLTE終端是一種輕耦合CDMA+LTE方案，主要商用于北美、中國等市場。其特征是CDMA與LTE模塊邏輯上相對獨立，分別負責與CDMA和LTE網絡通信的過程。此方案下網絡和終端的實現都較為簡單，終端側可通過簡單拼合CDMA和LTE模塊實現，而且在業務上CDMA語音和LTE數據業務可以并發，不足之處在于此方案本質是2個模塊的拼接，在功耗、體積和成本方面都不占優勢。此外方案對CDMA和LTE網絡沒有特別要求，兩網可以獨立，改造需求幾乎為零。SVLTE終端結構示意圖如圖1所示：

圖1 SVLTE終端結構示意圖

1xCSFB是3GPP和3GPP2標準所定義的一種網絡和終端都深度耦合的方案，主要商用于北美和日本市場，其特征是通過在CDMA和LTE網絡間增加轉接網元，實現在LTE網絡下下發1x系統的尋呼等消息，以便終端雙網注冊后，大部分時間只在LTE網下待機，如有業務再跳轉至1x網絡展開業務。此方案終端需要對CDMA和LTE進行深度耦合，物理上只需一路射頻分時實現兩網的通信業務，所以相對于SVLTE，此方案終端節省了硬件，在功耗、體積和成本上有一定優勢。但是此方案下LTE回退到1x的語音體驗并不優秀，而且給網絡帶來了新網元的建設以及相應調整的工作，網絡改造需求巨大。1xCSFB/SRLTE終端結構示意圖如圖2所示：

圖2 1xCSFB/SRLTE終端結構示意圖

由上分析可知，SVLTE和1xCSFB終端方案都不完美，業界一直在探尋一種技術和成本、網絡和終端都能兼顧的方案，SRLTE應運而生。SRLTE是一種CDMA+LTE網絡簡單調整、終端深度耦合的方案，SR是Single Radio的簡寫，即單射頻LTE解決方案，業界也有稱之為LTE和1x混合模式（LTE&1x Hybrid mode），目前SRLTE已有商用產品應用于北美市場。其特征在于終端通過時分方式實現在CDMA和LTE網絡的待機，雖然終端在業務并發能力、LTE數據性能方面存在一定影響，但終端節省了硬件、成本、功耗和體積，可以與1xCSFB終端共用硬件平臺，而且網絡側只需對若干參數和功能進行配置，沒有網元的增減要求，改造需求少。

2 終端工作原理

2.1 注冊和待機

（1）終端開機時模式的自動選擇

目前SRLTE終端本質上是一種雙待單通終端。因此SRLTE終端開機時，需要分別在CDMA和LTE網絡正常注冊，終端進入SRLTE模式的具體過程如下：

1）終端開機，各制式循環搜索，直到搜到一個網絡確認當前位置；

2）終端根據用戶卡及終端里的選網配置，確認當前位置可以使用LTE和CDMA網絡；

3）終端搜索到LTE網絡，可以通過查看LTE網絡下SIB8消息中的csfb-SupportForDualRxUEs和csfb-RegistrationParam1xRTT字段來決定工作模式：若csfb-RegistrationParam1xRTT=Ture，則終端工作于1xCSFB模式，若csfb-RegistrationParam1xRTT=False且csfb-SupportForDualRxUEs=Ture，則終端工作于SRLTE模式；

4）終端確定工作于SR LTE 模式后，在LTE 和CDMA網絡上分別完成系統注冊和位置更新等操作，進入雙網絡待機階段。

（2）終端待機時的兩網切換

終端系統待機通常要完成2大任務：第一是向網絡發送基于位置/時間等條件的更新消息；第二是周期性地監聽和回應網絡下發的尋呼消息。

前文已述，SRLTE終端通常配備單個發射信機Tx和2個接收信機Rx，目前階段，業界技術水平仍未實現1個Tx對雙系統信息的發送，也沒有實現2個Rx同一時刻分別調度到不同系統，所以雙系統的待機是通過時隙切換的方式完成的。雙系統時隙切換監聽尋呼如圖3所示：

圖3 雙系統時隙切換監聽尋呼

由于待機時需要發送信息的事件不多，且沒有嚴格的時刻要求，所以終端發射時隙沖突的可能性較低，而且終端本身也可進行適當規避，在此不做過多討論。

但是對于尋呼監聽事件，CDMA 和LTE 系統的時隙是可能存在沖突的，尋呼點沖突是一個必須要考慮的問題。比如CDMA的尋呼周期網絡設置為2.56s（SCI=1），LTE的尋呼周期網絡設置也為2.56s，雖然終端的特定尋呼點還需要用IMSI和HASH算法計算，但不管如何，都存在尋呼點沖突的可能性，而且如果發生了這種沖突，由于周期一樣，就會一直循環發生。

當前考慮到CDMA的尋呼代表語音呼叫，比LTE尋呼中的數據業務（非VoLTE業務）優先級高，所以終端給CDMA尋呼設計了一個“熔斷優先”機制，在尋呼周期沖突時，保證了大部分時間CDMA尋呼的優先。熔斷優先機制如圖4所示：

圖4 熔斷優先機制

2.2 語音業務

如果終端監聽到CDMA尋呼有語音呼入，則終端將進入語音業務狀態。SRLTE終端由于只能單通，進入語音業務之后，對LTE網絡將是一個離線狀態，為了使LTE網絡及時了解終端的狀態，規避一些網絡指標的惡化，以及保證語音電話過后終端能夠及時接續LTE網絡，終端和網絡共同引進了一種對LTE系統掛起的操作——ESR。

ESR是3GPP TS23.272附錄B.3定義的DualRxCSFB過程，具體流程如圖5所示。

SRLTE終端在具體實現時：

（1）ESR流程只在1x語音時使用，在1x短信、1x信令時不用給LTE發送ESR；

（2）若終端在LTE連接態直接發起ESR，終端在LTE空閑態，則終端選進入LTE連接態再發起ESR流程；

（3）終端發起ESR流程之后，應啟動定時器等待ESR的回應消息，如果在定時器時間內網絡沒有回應，終端也應離開LTE網絡，去1x網絡發起語音呼叫；

（4）終端語音呼叫結束后，應回到LTE網絡，接續LTE連接。

2.3 數據業務

圖5 空閑態ESR流程

SRLTE終端在LTE數據業務時最大的特征是要保持周期性對1x系統尋呼的監聽。具體實現方式是當1x尋呼時隙到來，終端應把Rx調度到1x系統進行尋呼監聽，當尋呼監聽結束再返回LTE網絡繼續進行LTE數據業務。

以上尋呼監聽過程會對LTE的數據性能產生一定影響，影響因素主要有以下3點：

（1）終端對2個Rx的調度屬于同步調度，每當1x尋呼時隙到來，2個Rx都將調度到1x系統，暫不支持1個Rx監聽1x尋呼，另一個Rx留在LTE繼續業務；

（2）每次1x尋呼的持續時長直接影響著LTE數據性能，如果1x網絡開啟了快速尋呼（QPCH）功能，理論上只需要20毫秒則可完成一次尋呼（不考慮切換時長），如果1x網絡未開啟QPCH只有PCH，則理論上需要80毫秒才可完成一次尋呼監聽；

（3）LTE系統對于終端短時間（40～100毫秒左右）離開網絡的數據調度方式直接影響著數據性能，比如在離開期間，終端速率可能會被快速調低，待返回時需要一定時間恢復到正常速率，終端速率被調低的原因一方面是由于短時間內誤碼率上升，另一方面也可能是由于1x監聽時隙時不能及時上報CQI數值所引起的網絡調度調整。

ESR返回流程如圖6所示。

3 對網絡的關鍵要求

3.1 QPCH功能

圖6 ESR返回流程

QPCH（Quick Paging Channel，快速尋呼信道）是CDMA網絡尋呼信道的一種，與PCH（Paging Channel，尋呼信道）相比，每個尋呼周期讓終端接收信息的時間可以更短（時長比為20毫秒vs80毫秒），因此有助于提高SRLTE終端的LTE數據性能，并提高所有在CDMA網內終端的待機時間。此功能需要對1x網絡中的BSC網元進行QPCH功能調整。

3.2 ESR功能

如上文所述，SRLTE終端采用單射頻硬件方案，終端在LTE激活或者空閑態下會周期性地離開LTE系統，去1x系統監聽尋呼，當終端收到1x語音尋呼后，會進行語音呼叫。3GPP TS23.272規定當收到1x系統語音尋呼后、發送1x語音尋呼消息前，終端應返LTE系統，通知LTE系統暫停、臨時掛起正在進行的數據傳輸。這樣好處是：1）可以避免終端在1x語音通話期間浪費不必要的LTE系統資源；2）可以使終端在結束1x語音通話后恢復之前被臨時掛起的LTE數據業務。

由于終端是通過發送Extended Service Request消息來通知、觸發LTE系統暫停和掛起數據傳輸整個流程的，因此稱該過程為ESR過程。根據規范規定，支持ESR過程的LTE各網元應滿足以下要求。

（1）eNB

對SystemInformationBlockType8消息要求：該消息應該包括參數csfb-SupportForDualRxUEs，并且不應包含參數csfb-RegistrationParam1xRTT。

當收到來自攜帶MME的，并攜帶CS Fallback Indicator指示的Context modification Request消息后，應釋放該用戶資源，并通知MME釋放結果。

（2）MME

當收到單射頻終端發送的Extended Service Request消息后，應向Node B發送Context modification Request消息，該消息中攜帶CS Fallback Indicator指示。

當收到Node B發送的成功地將CSFB終端資源釋放的消息后，應發送S1 Suspend Notification消息給S-GW和P-GW。同時應將該用戶的上下文狀態設置為“臨時掛起”。

（3）SGW/PGW

當收到來自MME的A1 Suspend Notification消息后，應發送Suspend Acknowledge確認消息，同時將該用戶標記為“臨時掛起”。當有后續發給該用戶的下行數據到達S-G W/PDNGW 的時候，S-G W/P-GW會緩存該用戶數據，而不會繼續下發。

3.3 C-DRX功能

對于UE而言，基于包的數據流通常是突發性的，在沒有數據傳輸的時候，可以通過關閉UE的接收電路來降低功耗，從而提升電池使用時間。這就是DRX（Discontinuous Reception，不連續接收）的由來。C-DRX的基本機制是為處于RRC_CONNEC TED態的UE配置一個DRX cycle。DRX cycle由“On Duration”和“Opportunity for DRX”組成：在“On Duration”的時間內，UE監聽并接收PDCCH（激活期）；在“Opportunity for DRX”時間內，UE不接收下行信道的數據以節省功耗（休眠期）。

表1主要介紹了與C-DRX相關各種網絡配置的建議參考值：

表1 C-DRX相關配置

4 結束語

SRLTE作為一種區別于SVLTE和1xCSFB的LTE終端語音解決方案，通過一定的性能代價，獲得了終端成本、功耗、硬件和體積、網絡改造量等多方面的優勢，是CDMA+LTE多模終端的重要實現形式之一。

目前終端規范、研發、測試都已就緒，隨著SRLTE終端的上市，可以對其在實網下的功能性能影響進行進一步的研究。

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