載波聚合場景下的切換策略研究

鄭錦鵬 鄧志勇 饒海

【摘 要】從載波聚合小區中各載波之間的工作機制出發，結合載波聚合多樣化的布署場景，分析小區間切換原理，總結出載波聚合的切換策略。

【關鍵詞】載波聚合 主小區 輔小區 切換策略

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.06.010 中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1010（2016）06-0043-04

引用格式：鄭錦鵬，鄧志勇，饒海. 載波聚合場景下的切換策略研究[J]. 移動通信， 2016，40（6）： 43-46.

1 引言

LTE-Advanced（LTE-A）要求在低移動性下，下行峰值速率達到1Gbps，上行達到500Mbps，高移動性下峰值速率達到100Mbps。在頻譜利用率無法顯著提高的情況下，為了達到這樣的峰值速率，3GPP在Release10（TR36.913）階段引入了載波聚合（CA，Carrier Aggregation）技術，通過將多個連續或非連續的載波聚合成更大的帶寬以獲得速率的提升。

由于頻譜資源的緊缺性，很難找到一段很大的帶寬供LTE-A使用，載波聚合技術可以將多個不同的頻段進行整合，能夠靈活地使用連續或非連續的頻譜，將帶寬擴展到LTE-A要求的100MHz。CA UE最多可以聚合（發送/接收）5個分量載波，每載波最大為20MHz且分量載波與3GPP Release8相同，實現向下兼容。連續或非連續的頻段聚合如圖1所示：

載波聚合頻段的多樣性，決定了其小區之間切換的復雜性。不同頻段的聚合小區之間需要交互信息，移動性觸發涉及多種策略。切換對于用戶感知影響較大，直接關聯著掉線率、速率等指標。在載波聚合場景下的切換策略研究對于網絡的優化有著重要意義。

2 CA測量相關事件

在載波聚合中，定義了PCC（Primary Component Carrier，主載波）和SCC（Secondary Component Carrier，輔載波），其分別又對應著PCell（Primary Cell，主服務小區）和SCell（Secondary Cell，輔小區）。主服務小區是指CA UE駐留的小區，而輔小區工作在SCC上，為CA UE提供更多的無線資源。小區之間主輔載波的切換以及輔載波的添加和去激活涉及的事件如下：

A2事件是指服務小區信號質量低于絕對門限；

A3事件是指PCell鄰區的信號質量比PCell高；

A4事件是指鄰區信號質量高于絕對門限；

A5事件是指PCell的信號質量低于絕對門限1，鄰區信號質量高于絕對門限2；

A6事件是指SCell的同頻鄰區比SCell高一定門限，eNodeB可以通過A6事件在不改變PCell的情況下變更SCell。

3 CA載波間添加與激活機制

3.1 主載波的選擇原則

空閑態CA終端和非CA終端均根據系統下發的頻點優先級進行空閑駐留，優先駐留到高優先級的小區。若下發頻點的優先級均相同，則隨機駐留到某個小區。若UE駐留小區的頻點非最高優先級頻點，則會對其他優先級頻點進行遍歷，選擇高優先級小區駐留。在業務態則會觸發A4測量執行異頻切換流程，切換到高優先級小區。CA空閑態駐留的小區即為該終端的主載波小區。工作于兩個小區的CA終端只在主載波上建立一個RRC連接，輔載波上無RRC連接。PCell建立后不能去激活或刪除，僅在切換時變更。

3.2 輔載波的添加和刪除

輔載波的添加主要有兩種方式：盲配置與基于測量的配置。

當SCell的盲配置開關打開時，eNodeB不需要下發針對該候選SCell頻點的A4測量的配置消息，直接嘗試通過RRC Connection Reconfiguration消息將該候選SCell配置成SCell。如果候選小區有多個，則隨機選擇其中一個進行盲配置嘗試。

當SCell的盲配置開關關閉時，eNodeB采用基于A4測量事件的輔載波添加，eNodeB下發A4測量鄰區，并根據CA UE上報候選輔載波頻點的A4測量報告，通過RRC Connection Reconfiguration消息將其配置為該CA UE的SCell。

盲配置節省了控制信道資源，減少了空口信令，但也存在一定的風險。當主輔載波信號質量差異較大時，不基于測量事件的載波配置會帶來網絡性能的下降，如輔載波“乒乓”配置/去配置。

為了避免eNodeB在CA UE的SCell信道質量較差時，仍在SCell上進行資源調度，eNodeB會進行輔載波刪除。目前主要采用A2事件實現，即基于信道質量測量。在實際配置中，CA A4的測量門限要低于CA A2的測量門限，避免CA UE添加輔載波之后就上報A2事件，立即刪除輔載波。

3.3 輔載波的激活和去激活

若CA UE已配置了SCell，在做業務時，并不一定會激活輔載波。目前各廠家CA輔載波的激活和去激活有各自的實現算法，主要是基于業務量與信道質量。

輔載波的激活主要考慮的是當前業務的緩存情況，看是否會導致擁塞。若UE在主載波上獲得的資源已滿足當前的業務需求，則無須激活輔載波，以免造成資源的浪費。

輔載波的去激活主要考慮當前業務的緩存情況與信道質量。若業務緩存低于一定門限或者信道質量低于一定門限時，啟動輔載波的去激活機制。

4 CA切換方案

4.1 帶CA的切換

源小區在接收到切換命令時已配置了目標側的輔載波，UE在切換過程中一直保持著CA的狀態，切換后直接激活輔載波。該方案的切換時延較小，切換到目標小區后已配置好輔載波，能夠在較短的時間內恢復到切換前的狀態，但對終端的要求較高，需要終端支持A6事件的測量能力。下文將介紹基于A6的輔載波測量。

4.2 切換后盲配置SCC

eNodeB通過RRC Connection Reconfiguration消息將CA UE的SCell刪除，UE回退到單載波狀態，接入目標小區后盲配置輔載波。該方案的切換時延也較小，可以迅速回到切換前的速率水平。但盲配置沒有測量信道質量，存在“乒乓”配置的風險，會影響用戶感知。

4.3 基于測量的SCC配置

UE在切換時同樣地將SCell刪除，回退到單載波狀態，接入到目標小區后根據A4測量結果添加輔載波。這個方案相較于前兩個方案增加了異頻測量時間和SCell配置時間，切換時延會增加。但切換后配置的SCell信號質量有保障，減少了“乒乓”配置的情況。

5 CA的切換場景及原理

5.1 主載波切換原理

在現網建設過程中，CA并非都是連片，插花現網導致主載波切換面臨多種場景。這里主要討論CA捆綁兩個載波的情形，其他多載波的場景與雙載場景類似。

（1）雙載波到雙載波切換原理

UE在切換前，先刪除SCell，UE測量目標載波的RSRP（Reference Signal Receiving Power，參考信號接收功率）。若目標載波RSRP比源主載波高一定的門限，即滿足A3事件，上報MR（Measurement Report）測量報告，執行同頻切換。切換到目標主載波后，再配置輔載波。場景示意圖如圖2所示：

（2）單載波到雙載波切換原理

UE測量目標載波的RSRP，若比源主載波RSRP高一定的門限，即滿足A3事件，則執行切換。切換到目標主載波后，再配置輔載波。場景示意圖如圖3所示：

（3）雙載波到單載波切換原理

載波聚合雙載波到單載波切換有同頻（主載波相同）和異頻（主載波不相同）兩種切換方式，主要看所處的無線環境下插花組網的情況。

同頻切換場景，切換前后主載波是同頻的。終端測量主載波參考信號強度（RSRP）滿足A3事件（目標載波信號比源主載波信號高一定門限）后觸發切換，在切換過程中先刪掉輔載波，然后源主載波切換到目標主載波。場景示意圖如圖4所示：

異頻切換場景，切換前后主載波所處載波不同。終端測量主載波的RSRP，若低于A2事件門限，終端上報A2事件啟動異頻測量，通過A3/A5事件觸發異頻切換。在切換過程中源側先刪掉輔載波，然后源主載波切換到目標主載波。場景示意圖如圖5所示：

5.2 輔載波切換原理

eNodeB對SCell下發A6測量配置。當CA UE測量SCell的同頻鄰區比當前SCell高一定門限時，上報SCell的A6測量報告。eNodeB通過RRC Connection Reconfiguration將該CA UE的源SCell刪除，添加目標同頻小區為SCell。場景示意圖如圖6所示：

6 結束語

多載波技術是在速率和容量需求的推動下應運而生的，其有效提升了頻譜效率和資源利用率。離散化、差異化的頻段捆綁帶來了切換場景的多樣性和復雜性。本文分析了載波聚合下各載波之間的工作機制，針對不同場景的CA切換策略進行研究，為今后CA的切換優化提供了很好的借鑒。

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