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(dāng)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(zhǔn)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(jìn)方向，為保證網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)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(zhǔn)則和基于優(yōu)先級重選準(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(zhǔn)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(zhǔn)則進(jìn)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(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)先級的重選準(zhǔn)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(zhǔn)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(jìn)而增大了終端硬件的功耗,。
1 TD- S CDMA 到 TD- LTE 跨系統(tǒng)重選問題分析
1.1 TD-SCDMA 和 TD-LTE 重選準(zhǔn)則的特點
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)則的特點是基于目標(biāo)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(biāo)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(zhǔn)則,。簡單來說終端觸發(fā)測量后,，對于高優(yōu)先級的目標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(zhǔn)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(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(dāng)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(zhǔn)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(dāng) 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(biāo)準(zhǔn)，否則終端始終無法駐留到 TD- LTE,。而當(dāng)門限滿足重選標(biāo)準(zhǔn)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(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 TD- LTE 測量的分水嶺,，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
（1）對于在區(qū)域 A 的 TD- SCDMA 用戶，由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和重選參數(shù)配置的原因,，使得這些雙模終端并不會開啟對 TD- LTE 的測量,，因此也無從發(fā)起跨系統(tǒng)重選。這樣帶來一個問題,，從 TD- LTE 的覆蓋角度看,，一般情況下，離基站近的一個圓形區(qū)域信號覆蓋是比較理想的,。因此對于運營商來說,，在 TD- LTE網(wǎng)絡(luò)的初期規(guī)劃中，希望用戶在保證服務(wù)質(zhì)量的情況下,，優(yōu)先駐留到 TD- LTE,，讓用戶去體驗高速數(shù)據(jù)服務(wù)帶來的便利。在共站址的情況下,，對于TD- SCDMA 的 R 準(zhǔn)則來說,，無論重選參數(shù)怎么樣設(shè)置，總存在一個或大或小的圓形區(qū)域,，使得TD- SCDMA 無 法 重 選 到 TD- LTE,， 盡 管此 時TD- LTE 足夠好。
（2）對于在區(qū)域 B 的 TD- SCDMA 用戶,，由于此時 TD- SCDMA 網(wǎng)絡(luò)低于一定門限值,，此時開啟測量，并根據(jù)重選準(zhǔn)則穩(wěn)定駐留到 TD- LTE 網(wǎng)絡(luò)上,。
（3）對于區(qū)域 C 的 TD- SCDMA 用戶,，終端根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況開啟測量，并重選到 TD- LTE 網(wǎng)絡(luò)上去,。但由于此時 TD- LTE 并不滿足駐留標(biāo)準(zhǔn),，接著雙模終端又從 TD- LTE 重選回 TD- SCDMA,。這樣帶來的結(jié)果是終端始終在這兩種網(wǎng)絡(luò)制式做“乒乓”似的重選，根本無法正常通信,，并且也會對網(wǎng)絡(luò)增加無謂的負(fù)擔(dān),。
如表 2 所示，通過仿真數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：當(dāng)TD- LTE 滿足駐留的最低門限值設(shè)定為 - 90 dBm時,，即當(dāng)區(qū)域 C 不變時，由于程序默認(rèn)整個小區(qū)等概率用戶撒點,，因此區(qū)域 C 的用戶比例保持不變,，穩(wěn)定在總用戶數(shù) 32.4%的比例，且 TD- LTE 用戶駐留比最高極限值無線趨近于 1- 32.4%=67.6%,。
表 2 R 重選準(zhǔn)則在共站址環(huán)境下用戶駐留比例
綜上分析 ,， 可以得知對于TD- SCDMA 和TD- LTE 雙模終端，在這兩種制式共站址的小區(qū)環(huán)境下,，TD- SCDMA 的 R 準(zhǔn)則并不適用?，F(xiàn)提出兩種解決方案。
2 解決方案
2.1 方案 1：對 R 重選測量準(zhǔn)則的改進(jìn)此方案只是修改 TD- SCDMA 到 TD- LTE 的重選準(zhǔn)則,，對于 TD- SCDMA 系統(tǒng)內(nèi)重選和與 GSM的跨系統(tǒng)重選不做修改,。具體分為測量準(zhǔn)則和判決準(zhǔn)則兩個部分。
（1）測量準(zhǔn)則
當(dāng)門限值 Qsearch 設(shè)置在（0~6）范圍內(nèi)時,，服務(wù)小區(qū)的測量值接收信號碼功率（RSCP：Received Signal Code Power） 低于表 3 中所對應(yīng)的電平值時,，則觸發(fā)對目標(biāo)小區(qū) TD- LTE 的測量。
當(dāng)門限值 Qsearch 設(shè)置在（8~14）范圍內(nèi)時,，服務(wù)小區(qū)的測量值接收信號碼功率高于表 3 中所對應(yīng)的電平值時,，觸發(fā)對目標(biāo)小區(qū) TD- LTE 的測量。
表 3 Qsearch 測量門限值設(shè)定表
如系統(tǒng)消息設(shè)置 Qsearch 為 4 時,，則當(dāng) RSCP 低于 - 82 dBm 時,，發(fā)起對目標(biāo)小區(qū) TD- LTE 的測量；設(shè)置 Qsearch 為 11 時,，則當(dāng) RSCP 高于 - 86 dBm時,，觸發(fā)測量。
當(dāng) Qsearch 為 7 時,，終端對 TD- LTE 小區(qū)始終做周期性測量,；當(dāng) Qsearch 為 15 時，終端不開啟對TD- LTE 的測量,。
（2）判決準(zhǔn)則
如表 4 所示,，當(dāng)終端測得目標(biāo)小區(qū)（TD- LTE）的RSRP 值大于等于門限參數(shù) Qoffset 超過 5s，則觸發(fā)重選過程,。其中 Qoffset 是 TD- LTE RSRP 的絕對值,。
表 4 重選門限值 Qoffset 的設(shè)置
此方案的應(yīng)用場景有以下幾種：
（1）場景 1：TD- LTE 和 TD- SCDMA共站址這種環(huán)境下,，Qsearch 設(shè)置范圍應(yīng)當(dāng)在（7- 14）。引發(fā)的結(jié)果是,，TD- SCDMA 信號越好,，越有可能觸發(fā)測量準(zhǔn)則。終端一旦觸發(fā)測量,，由于此時 TD- LTE信號也很好,，所以 TD- SCDMA用戶可以穩(wěn)定駐留到TD- LTE。
從 TD- LTE 用戶駐留比的提升相比較前 R 準(zhǔn)則有本質(zhì)的改善,。
另外對于此環(huán)境下的邊緣用戶來說,，終端根據(jù)測量準(zhǔn)則，并不觸發(fā)測量,，因此也不會發(fā)生“乒乓效應(yīng)”,。
需要注意的是，這種情況有個負(fù)面影響,。那就是TD- SCDMA 用戶信號越差,，則越不可能發(fā)生重選。因此針對這一特點,，應(yīng)當(dāng)設(shè)置 TD- SCDMA 基站功率盡量大,，保證對 TD- SCDMA用戶全小區(qū)覆蓋。
（2）場景 2：TD- LTE 和 TD- SCDMA 非共站址小區(qū)環(huán)境
這類小區(qū),，當(dāng) Qsearch 取值（0- 7）,，則 RSCP 低于 Qsearch 的值就會觸發(fā)測量。對于 RSCP 覆蓋好的區(qū)域,，減低其觸發(fā)測量的概率,。這種配置的優(yōu)點是一定程度減少終端測量的概率，但是會對 TD- LTE 駐留比帶來一定程度上的減少,；
當(dāng) Qsearch 取值為 7 時,，則終端始終對 TD- LTE進(jìn)行測量，這樣的效果正好和上述情況相反,；
另外對于某些特殊情況,，比如通過減 少TD- LTE 用戶駐留比來降低 TD- LTE 小區(qū)的負(fù)荷，可以設(shè)置 Qsearch=15,，這樣 TD- SCDMA 終端始終不對 TD- LTE 進(jìn)行測量,，從而降低終端從 TD- SCDMA重選到 TD- LTE 的概率，以此來達(dá)到減少 TD- LTE用戶的目的,。
2.2 方案 2：基于優(yōu)先級的跨系統(tǒng)重選判決
此方案和 TD- LTE 重選準(zhǔn)則相同,，都是基于優(yōu)先級的重選判決，對于 TD- SCDMA和其他制式跨系統(tǒng)重選時,，遵循優(yōu)先級的重選準(zhǔn)則,，而 TD- SCDMA系統(tǒng)內(nèi)重選,，仍然采用 R 準(zhǔn)則。具體規(guī)則在此不做贅述,。
2.2.1 應(yīng)用場景
對于 TD- LTE 和 TD- SCDMA 共存（包括共站址和非共站址）的小區(qū)環(huán)境,，如果設(shè)置 TD- LTE 的優(yōu)先級高于 TD- SCDMA，則對于駐留在 TD- SCDMA 小區(qū)的用戶,，會周期性對 TD- LTE 小區(qū)進(jìn)行測量（如果存在的話）,，并根據(jù)測量結(jié)果，依據(jù)準(zhǔn)則判決是否發(fā)起重選,。
這樣對于圖 1 中區(qū)域 A 的 TD- SCDMA 用戶,，根據(jù)重選準(zhǔn)則判決，當(dāng) TD- LTE 的信號值高于某個絕對門限值時,，則觸發(fā)重選。因此 TD- LTE 的駐留比也有本質(zhì)提升,。
對于區(qū)域 C 的 TD- SCDMA 用戶,，雖然始終周期性對 TD- LTE 進(jìn)行測量，但由于此時 TD- LTE 的信號值并沒有達(dá)到駐留標(biāo)準(zhǔn),，因此此時 TD- SCDMA用戶并不會發(fā)生跨系統(tǒng)重選,。從而避免了“乒乓效應(yīng)”的發(fā)生。
2.3 方案 1 和方案 2 的優(yōu)劣分析
無論是方案 1 還是方案 2,，對于圖 2 區(qū)域 C 中的 TD- SCDMA 用戶來說都成功的解決了乒乓效應(yīng)的問題?，F(xiàn)通過仿真來對比方案 1 和方案 2 在TD- LTE 用戶駐留比和 TD- SCDMA 無效測量比例上的差異。
如表 5 和表 6 所示,，采用方案 1 時,，分別設(shè)置Qsearch 為 8、9,、10,、11、12 和 13,，以及 Qoffset 取值為- 78,、- 84、- 90,、- 96 和 - 102 dBm,，根據(jù)其不同的組合情況得出 TD- LTE 用戶占總用戶數(shù)的比例以及TD- SCDMA 始終在測量的用戶占 TD- SCDMA 總用戶數(shù)的比例。
表 5 方案 1TD-LTE 用戶駐留比
表 6 方案 1TD-SCDMA 無效測量的比例
如表 7 所示,，采用方案 2 時,，分別設(shè)置 TD- LTE最低駐留門限參數(shù)為 - 78、- 84,、- 90,、- 96 和 - 102dBm,，同樣得出 TD- LTE 用戶占總用戶數(shù)的比例以及 TD- SCDMA始終在測量的用戶占 TD- SCDMA 總用戶數(shù)的比例。
表 7 方案 2TD-LTE 用戶駐留測量比例
對比表 5 和表 7 可以看出,，在 TD- LTE 最低駐留門限相同的情況下,，采用方案 1 時，通過設(shè)置Qsearch 參數(shù),，其 TD- LTE 駐留比和方案 2 相同,。當(dāng)Qoffset 設(shè)置為 - 102 dBm 時，此時最大駐留比為0.971,。
對比表 6 和表 7,，在同樣的門限前提下，方案 1比方案 2 更有效地降低了 TD- SCDMA 無效測量的比例,。由于方案 2 中,，規(guī)定終端駐留在低優(yōu)先級的服務(wù)小區(qū)，需要始終周期性對高優(yōu)先級的目標(biāo)小區(qū)進(jìn)行測量,。因此凡是駐留在 TD- SCDMA網(wǎng)絡(luò)的終端,，總是在周期性測量。
另外值得注意的是,，方案 1 相比于方案 2 在提升 TD- LTE 駐留比時,，前者需要調(diào)整的參數(shù)更加復(fù)雜，并且依賴于不同小區(qū)環(huán)境下信號分布情況,。相比較而言方案 2 調(diào)控手段更加簡便靈活,，代價是對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(jìn)而增大了終端硬件的功耗。
2009 年 12 月,，3GPP 工作組最終采納方案 2,，即增加 TD- SCMDA 包含優(yōu)先級的重選判決。至此GSM,、TD- SCDMA 和 TD- LTE 的重選準(zhǔn)則中基于優(yōu)先級的跨系統(tǒng)重選算法體系得到了統(tǒng)一,，對于跨系統(tǒng)的重選都支持包含優(yōu)先級概念的重選。
3 結(jié)語
本文以 TD- SCMDA 和 TD- LTE 重選準(zhǔn)則的差異作為切入點,，通過分析 TD- SCDMA 和 TD- LTE 共站址小區(qū)環(huán)境下雙模終端接收信號的特點,，發(fā)現(xiàn)問題并提出兩種應(yīng)對方案。最后將這兩種新方案進(jìn)行優(yōu)劣對比,。
需要注意的是,，由于 TD- SCMDA 新重選準(zhǔn)則的引入，因此需要對現(xiàn)有 TD- SCMDA 網(wǎng)絡(luò)做出升級,。如何保證對現(xiàn)有 TD- SCMDA終端的兼容性,，是運營商不得不解決的一個問題,。另外依據(jù)新的重選準(zhǔn)則，針對不同的應(yīng)用場景和網(wǎng)優(yōu)目標(biāo),，如何正確配置相應(yīng)的門限參數(shù),，也是運營商在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時所面臨的一個難點。