TD-SCDMA到TD-LTE跨系統(tǒng)小區(qū)重選仿真研究
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小區(qū)重選是一種終端行為，通常是終端主動(dòng)發(fā)起的用戶遷移。終端根據(jù)當(dāng)前的測(cè)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(zhǔn)則來(lái)判定是否發(fā)起小區(qū)重選過(guò)程。小區(qū)重選不僅是終端重要的移動(dòng)性功能，也是實(shí)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(lái)的演進(jìn)方向，為保證網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的平滑過(guò)渡，同時(shí)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(guò)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(zhǔn)則和基于優(yōu)先級(jí)重選準(zhǔn)則等。目前 TD- SCDMA商用終端的小區(qū)重選算法遵循 R 準(zhǔn)則，而 TD- LTE 終端重選判決算法則是基于優(yōu)先級(jí)概念的小區(qū)重選。
本文通過(guò)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(zhǔn)則并不適用于 TD- SCDMA 到 TD- LTE 跨系統(tǒng)重選過(guò)程。結(jié)果表明 TD- SCDMA和 TD- LTE 雙模終端如果遵循 R 重選準(zhǔn)則進(jìn)行跨系統(tǒng)小區(qū)重選，則會(huì)產(chǎn)生“乒乓效應(yīng)”。這樣不僅使得用戶無(wú)法正常通信，而且會(huì)極大地增加網(wǎng)絡(luò)側(cè)信令負(fù)擔(dān)。另外采用 R 重選準(zhǔn)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(duì)性提出兩種解決方案，一種是在R 準(zhǔn)則基礎(chǔ)上進(jìn)行部分修改，另外一種則是引入基于優(yōu)先級(jí)的重選準(zhǔn)則。通過(guò)仿真數(shù)據(jù)表明，這兩種方案都很好地解決了 R 重選準(zhǔn)則所帶來(lái)的弊端。相比較而言，引入優(yōu)先級(jí)概念的重選判決算法在實(shí)現(xiàn)手段上更加靈活簡(jiǎn)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(diǎn)。但缺點(diǎn)是對(duì) TD- SCDMA網(wǎng)絡(luò)側(cè)改動(dòng)較大，給網(wǎng)絡(luò)升級(jí)帶來(lái)一定困難。且增加了雙模終端測(cè)量的概率，進(jìn)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(wèn)題分析
1.1 TD-SCDMA 和 TD-LTE 重選準(zhǔn)則的特點(diǎn)
目前 TD- SCDMA 商用終端重選所遵循的準(zhǔn)則通常也被稱之為 R 準(zhǔn)則。此準(zhǔn)則的特點(diǎn)是基于目標(biāo)小區(qū)和服務(wù)小區(qū)信號(hào)差值的比較，終端觸發(fā)測(cè)量后，如果目標(biāo)小區(qū)的信號(hào)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(jí)的重選準(zhǔn)則。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)終端觸發(fā)測(cè)量后，對(duì)于高優(yōu)先級(jí)的目標(biāo)小區(qū)來(lái)說(shuō)，只要其信號(hào)值好于一定門限，就會(huì)觸發(fā)重選。
對(duì)于低優(yōu)先級(jí)的目標(biāo)小區(qū)而言，首先服務(wù)小區(qū)信號(hào)值低于一定門限，且目標(biāo)小區(qū)的信號(hào)值高于一定門限，此時(shí)才會(huì)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(zhǔn)則是絕對(duì)信號(hào)值的比較，而 TD- SCDMA的重選判決則是服務(wù)小區(qū)和目標(biāo)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(hào)接收規(guī)律
在共站址(TD- SCDMA 和 TD- LTE)的小區(qū)環(huán)境下，對(duì)于靜止或移動(dòng)速度很低的雙模終端來(lái)說(shuō)，在一定時(shí)間內(nèi)，其分別接收到的接收信號(hào)碼功率(RSCP：Received Signal Code Power，接收信號(hào)碼功率)和參考信號(hào)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(hào)覆蓋的角度考慮損耗，快衰落帶來(lái)的影響忽略不計(jì)。路徑損耗和陰影衰落對(duì)終端的信號(hào)接收產(chǎn)生主要影響。終端天線接收處的信號(hào)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(duì)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(duì)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(duì)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(gè)硬件單元，共處一個(gè)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(duì)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(lái)的衰落對(duì)于同一個(gè)雙模終端來(lái)說(shuō)，對(duì)不同制式的信號(hào)損耗非常相近，差別足夠小到忽略不計(jì)。穿透損耗則對(duì)于終端靜止在一個(gè)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(guò)仿真也證實(shí)這一結(jié)論。當(dāng)這兩種制式都不做對(duì)邊緣用戶的優(yōu)化時(shí)，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(hào)電平值概率分布如圖 1 所示。
圖 1 雙模終端接收信號(hào) CDF 圖
在此基站功率配置下，對(duì)于靜止的雙模終端，接收到不同網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)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(zhǔn)則問(wèn)題分析
駐留在 TD- SCDMA網(wǎng)絡(luò)的雙模終端，開(kāi)啟測(cè)量后，當(dāng) TD- LTE 小區(qū)和 TD- SCDMA 小區(qū)的信號(hào)差值高于一定門限時(shí)，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(hào)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(biāo)準(zhǔn)，否則終端始終無(wú)法駐留到 TD- LTE。而當(dāng)門限滿足重選標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，造成的后果是 TD- SCDMA 終端一旦開(kāi)啟對(duì) TD- LTE 的測(cè)量，則必定發(fā)生重選，并駐留到 TD- LTE 小區(qū)上去。這樣會(huì)導(dǎo)致惡劣的連鎖反應(yīng)。下面以圖 2 為例進(jìn)行分析。
圖 2 共站址小區(qū)門限參數(shù)劃分區(qū)域圖
假設(shè) TD- SCDMA 覆蓋全小區(qū)，TD- LTE 覆蓋小區(qū)中心部分;區(qū)域 A 邊界是劃分 TD- SCDMA 是否觸發(fā)對(duì) TD- LTE 測(cè)量的分水嶺，區(qū)域 B 的外邊界是劃分 TD- LTE 滿足是否駐留要求的分水嶺。
表 1 共站址小區(qū) TD-SCDMA 用戶行為表
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