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(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)未來的演進(jìn)方向，為保證網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的平滑過渡，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(huì)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(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(jí)概念的重選判決算法在實(shí)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(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(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。簡單來說終端觸發(fā)測量后，對(duì)于高優(yōu)先級(jí)的目標(biāo)小區(qū)來說，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說，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)帶來的衰落對(duì)于同一個(gè)雙模終端來說，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(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 終端一旦開啟對(duì) 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(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(duì)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(huì)開啟對(duì) 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(gè)問題，從 TD- LTE 的覆蓋角度看，一般情況下，離基站近的一個(gè)圓形區(qū)域信號(hào)覆蓋是比較理想的。因此對(duì)于運(yùn)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(yàn)高速數(shù)據(jù)服務(wù)帶來的便利。在共站址的情況下，對(duì)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(gè)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(shí)TD- LTE 足夠好。

（2）對(duì)于在區(qū)域 B 的 TD- SCDMA 用戶，由于此時(shí) TD- SCDMA 網(wǎng)絡(luò)低于一定門限值，此時(shí)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(duì)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(shí) 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(huì)對(duì)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(shí)，即當(dāng)區(qū)域 C 不變時(shí)，由于程序默認(rèn)整個(gè)小區(qū)等概率用戶撒點(diǎn)，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(duì)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(duì) 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(duì)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(gè)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(shí)，服務(wù)小區(qū)的測量值接收信號(hào)碼功率（RSCP：Received Signal Code Power） 低于表 3 中所對(duì)應(yīng)的電平值時(shí)，則觸發(fā)對(duì)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(shí)，服務(wù)小區(qū)的測量值接收信號(hào)碼功率高于表 3 中所對(duì)應(yīng)的電平值時(shí)，觸發(fā)對(duì)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(shí)，則當(dāng) RSCP 低于 - 82 dBm 時(shí)，發(fā)起對(duì)目標(biāo)小區(qū) TD- LTE 的測量；設(shè)置 Qsearch 為 11 時(shí)，則當(dāng) RSCP 高于 - 86 dBm時(shí)，觸發(fā)測量。

當(dāng) Qsearch 為 7 時(shí)，終端對(duì) TD- LTE 小區(qū)始終做周期性測量；當(dāng) Qsearch 為 15 時(shí)，終端不開啟對(duì)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(duì)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(hào)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(shí) TD- LTE信號(hào)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(duì)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(huì)發(fā)生“乒乓效應(yīng)”。

需要注意的是，這種情況有個(gè)負(fù)面影響。那就是TD- SCDMA 用戶信號(hào)越差，則越不可能發(fā)生重選。因此針對(duì)這一特點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)設(shè)置 TD- SCDMA 基站功率盡量大，保證對(duì) 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(huì)觸發(fā)測量。對(duì)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(diǎn)是一定程度減少終端測量的概率，但是會(huì)對(duì) TD- LTE 駐留比帶來一定程度上的減少；

當(dāng) Qsearch 取值為 7 時(shí)，則終端始終對(duì) TD- LTE進(jìn)行測量，這樣的效果正好和上述情況相反；

另外對(duì)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(duì) 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(jí)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(jí)的重選判決，對(duì)于 TD- SCDMA和其他制式跨系統(tǒng)重選時(shí)，遵循優(yōu)先級(jí)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(duì)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(jí)高于 TD- SCDMA，則對(duì)于駐留在 TD- SCDMA 小區(qū)的用戶，會(huì)周期性對(duì) 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(duì)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(hào)值高于某個(gè)絕對(duì)門限值時(shí)，則觸發(fā)重選。因此 TD- LTE 的駐留比也有本質(zhì)提升。

對(duì)于區(qū)域 C 的 TD- SCDMA 用戶，雖然始終周期性對(duì) TD- LTE 進(jìn)行測量，但由于此時(shí) TD- LTE 的信號(hào)值并沒有達(dá)到駐留標(biāo)準(zhǔn)，因此此時(shí) TD- SCDMA用戶并不會(huì)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(duì)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(duì)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(shí)，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(shí)，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(duì)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(shí)，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(shí)，此時(shí)最大駐留比為0.971。

對(duì)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(jí)的服務(wù)小區(qū)，需要始終周期性對(duì)高優(yōu)先級(jí)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(shí)，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(hào)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(jià)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(jí)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(jí)的跨系統(tǒng)重選算法體系得到了統(tǒng)一，對(duì)于跨系統(tǒng)的重選都支持包含優(yōu)先級(jí)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(diǎn)，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(hào)的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)問題并提出兩種應(yīng)對(duì)方案。最后將這兩種新方案進(jìn)行優(yōu)劣對(duì)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(duì)現(xiàn)有 TD- SCMDA 網(wǎng)絡(luò)做出升級(jí)。如何保證對(duì)現(xiàn)有 TD- SCMDA終端的兼容性，是運(yùn)營商不得不解決的一個(gè)問題。另外依據(jù)新的重選準(zhǔn)則，針對(duì)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(yùn)營商在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時(shí)所面臨的一個(gè)難點(diǎn)。