TD-SCDMA 到 TD-LTE跨系统小区重选仿真研究

小区重选是一种终端行为，通常是终端主动发起的用户迁移。终端根据当前的测量结果和网络侧配置的门限值，依据重选判决准则来判定是否发起小区重选过程。小区重选不仅是终端重要的移动性功能，也是实现不同网络相互兼容的重要方法。小区重选分为系统内重选和跨系统（int- RAT）重选。

TD- LTE 作为 TD- SCDMA 技术未来的演进方向，为保证网络演进的平滑过渡，同时支持 TD- SCDMA 和TD- LTE 的双模终端（如数据卡等）成为必然。这种双模终端的跨系统小区重选分为 TD- SCDMA 重选到 TD- LTE和 TD- LTE 重选到 TD- SCDMA两种不同的过程。前者遵循 TD- SCDMA 重选规律，后者则依据 TD- LTE 重选原理。

关于小区重选算法有 R 准则和基于优先级重选准则等。目前 TD- SCDMA商用终端的小区重选算法遵循 R 准则，而 TD- LTE 终端重选判决算法则是基于优先级概念的小区重选。

本文通过仿真分析发现，在两种网络共站址的环境下 R 准则并不适用于 TD- SCDMA 到 TD- LTE 跨系统重选过程。结果表明 TD- SCDMA和 TD- LTE 双模终端如果遵循 R 重选准则进行跨系统小区重选，则会产生"乒乓效应"。这样不仅使得用户无法正常通信，而且会极大地增加网络侧信令负担。另外采用 R 重选准则后，大大降低了双模终端用户驻留在 TD- LTE 网络的比例。因此本文针对性提出两种解决方案，一种是在R 准则基础上进行部分修改，另外一种则是引入基于优先级的重选准则。通过仿真数据表明，这两种方案都很好地解决了 R 重选准则所带来的弊端。相比较而言，引入优先级概念的重选判决算法在实现手段上更加灵活简便，且应用范围更广，更加适用于TD- LTE 网络和其他多制式网络共存的特点。但缺点是对 TD- SCDMA网络侧改动较大，给网络升级带来一定困难。且增加了双模终端测量的概率，进而增大了终端硬件的功耗。

1 TD- S CDMA 到 TD- LTE 跨系统重选问题分析

1.1 TD-SCDMA 和 TD-LTE 重选准则的特点

目前 TD- SCDMA 商用终端重选所遵循的准则通常也被称之为 R 准则。此准则的特点是基于目标小区和服务小区信号差值的比较，终端触发测量后，如果目标小区的信号值比服务小区好于一定门限值，则触发重选。

TD- LTE 制式终端跨系统重选则采用基于优先级的重选准则。简单来说终端触发测量后，对于高优先级的目标小区来说，只要其信号值好于一定门限，就会触发重选。

对于低优先级的目标小区而言，首先服务小区信号值低于一定门限，且目标小区的信号值高于一定门限，此时才会触发重选。由此看出此方法和TD- SCDMA 最大的不同在于：TD- LTE 的重选准则是绝对信号值的比较，而 TD- SCDMA的重选判决则是服务小区和目标小区的差值比较。

1.2 TD-SCDMA 和 TD-LTE 共站址环境下双模终端信号接收规律

在共站址（TD- SCDMA 和 TD- LTE）的小区环境下，对于静止或移动速度很低的双模终端来说，在一定时间内，其分别接收到的接收信号码功率（RSCP：Received Signal Code Power，接收信号码功率）和参考信号接收功率 （RSRP：Reference Signal Received Power）服从固定线性差值关系。

一般的，从信号覆盖的角度考虑损耗，快衰落带来的影响忽略不计。路径损耗和阴影衰落对终端的信号接收产生主要影响。终端天线接收处的信号功率值服从公式（1）：

接收功率 = 基站有效发射功率 + 天线增益 - 路径损耗 - 阴影衰落 - 穿透损耗 （1）

公式（1）中：天线增益为相对空间位置和频率的函数，路径损耗为距离和频率的函数，阴影衰落呈对数正态分布，穿透损耗与室内建筑物理材料和频率有关。

对于双模终端而言，由于本身终端的特性，如两种通信制式共用一个硬件单元，共处一个地理位置等，且 TD- SCDMA 和 TD- LTE 占用频率相近，因此天线增益相近。而对于路损模型都是采用适用于2 GHz 的 Cost231- Hata 模型，则二者的路损相等。阴影效应带来的衰落对于同一个双模终端来说，对不同制式的信号损耗非常相近，差别足够小到忽略不计。穿透损耗则对于终端静止在一个不变的通信环境下是固定不变的。因此根据公式（1）得知终端接收到的 RSCP 和 RSRP 服从线性关系。

通过仿真也证实这一结论。当这两种制式都不做对边缘用户的优化时，设 TD- LTE 的全带宽（10MHz） 的发射功率为 46 dBm，TD- SCDMA 全带宽（1.28 MHz）发射功率为 33 dBm，双模终端接收信号电平值概率分布如图 1 所示。

图 1 双模终端接收信号 CDF 图

在此基站功率配置下，对于静止的双模终端，接收到不同网络的信号值关系服从公式（2）：

RSCP- RSRP=9.2 dB （2）

1.3 共站址环境下 R 重选准则问题分析

驻留在 TD- SCDMA网络的双模终端，开启测量后，当 TD- LTE 小区和 TD- SCDMA 小区的信号差值高于一定门限时，则发生跨系统重选。而在共站址环境下，这两种网络的信号差值固定不变，为保证终端能够驻留到 TD- LTE，网络侧配置门限必须满足重选标准，否则终端始终无法驻留到 TD- LTE。而当门限满足重选标准时，造成的后果是 TD- SCDMA 终端一旦开启对 TD- LTE 的测量，则必定发生重选，并驻留到 TD- LTE 小区上去。这样会导致恶劣的连锁反应。下面以图 2 为例进行分析。

图 2 共站址小区门限参数划分区域图

假设 TD- SCDMA 覆盖全小区，TD- LTE 覆盖小区中心部分；区域 A 边界是划分 TD- SCDMA 是否触发对 TD- LTE 测量的分水岭，区域 B 的外边界是划分 TD- LTE 满足是否驻留要求的分水岭。

表 1 共站址小区 TD-SCDMA 用户行为表

（1）对于在区域 A 的 TD- SCDMA 用户，由于网络环境和重选参数配置的原因，使得这些双模终端并不会开启对 TD- LTE 的测量，因此也无从发起跨系统重选。这样带来一个问题，从 TD- LTE 的覆盖角度看，一般情况下，离基站近的一个圆形区域信号覆盖是比较理想的。因此对于运营商来说，在 TD- LTE网络的初期规划中，希望用户在保证服务质量的情况下，优先驻留到 TD- LTE，让用户去体验高速数据服务带来的便利。在共站址的情况下，对于TD- SCDMA 的 R 准则来说，无论重选参数怎么样设置，总存在一个或大或小的圆形区域，使得TD- SCDMA 无 法 重 选 到 TD- LTE， 尽 管 此 时TD- LTE 足够好。

（2）对于在区域 B 的 TD- SCDMA 用户，由于此时 TD- SCDMA 网络低于一定门限值，此时开启测量，并根据重选准则稳定驻留到 TD- LTE 网络上。

（3）对于区域 C 的 TD- SCDMA 用户，终端根据网络状况开启测量，并重选到 TD- LTE 网络上去。但由于此时 TD- LTE 并不满足驻留标准，接着双模终端又从 TD- LTE 重选回 TD- SCDMA。这样带来的结果是终端始终在这两种网络制式做"乒乓"似的重选，根本无法正常通信，并且也会对网络增加无谓的负担。

如表 2 所示，通过仿真数据分析发现：当TD- LTE 满足驻留的最低门限值设定为 - 90 dBm时，即当区域 C 不变时，由于程序默认整个小区等概率用户撒点，因此区域 C 的用户比例保持不变，稳定在总用户数 32.4%的比例，且 TD- LTE 用户驻留比最高极限值无线趋近于 1- 32.4%=67.6%。

表 2 R 重选准则在共站址环境下用户驻留比例

作者：张凯 来志京 田云飞 来源：现代电信科技