ＴＤ和ＧＳＭ互操作无线参数设置策略探讨

2009-06-23陆小鹿戈玲

移动通信 2009年9期

陆小鹿　戈　玲

【摘要】TD-GSM互操作对于TD网络优化非常重要，对于不同的设备厂商，不同的覆盖场景设置优化的参数策略，可以提升TD网络客户感知。文章探讨了当前网络情况下TD-GSM互操作重选和切换的流程和参数设计策略，并指出，随着网络覆盖和技术的发展，设置策略也需要动态调整。

【关键词】互操作参数策略重选切换

1 前言

中国移动TD网络发展迅速，在试点城市的多数主要干道上已经做到了连续覆盖，但是与GSM网络超过10年的建设规模比起来，在覆盖上依然有一定的差距。同时，TD频段传播能力不如GSM频段，表1是测试场得到的TD和2G系统传播损耗对比。可以看出，TD频段传播能力与900MHz相比还有一定差距，特别是在投射和绕射上的差距更大。这就导致了在未专门覆盖的桥洞、未建TD室内分布系统的室内环境中，TD的场强可能远低于GSM。实际测试也表明，在TD基站密集的区域，也存在一些TD弱覆盖“碎片”。

显然，依托现有GSM的覆盖优势，利用TD-GSM的互操作能让TD用户利用GSM信号享受“无缝覆盖”，是提升TD用户感知的重要一环。中国移动对TD-GSM互操作进行了大量的测试和探讨，其中，2008年在深圳TD网络开展了TD-GSM互操作无线侧参数设置研究，在TD-GSM互操作上积累了一些经验，本文将介绍深圳TD网络得到的一些经验和策略。

2 互操作功能简介

TD和GSM的互操作包括终端在TD和GSM之间的切换和重选，在实际网络中支持图1的5种TD-GSM互操作。目前GSM网的语音通话不能切换到TD网络，TD侧的视频电话也不能切换到GSM网络。

TD-GSM互操作是基于测量和判决的双向重选/切换，作为运营商可以通过设置参数来实现改善客户感知和控制用户流向的意图。TD-GSM互操作设计策路要考虑厂商的设备特性、区域TD和GSM的覆盖特性。前期功能测试表明，单一的策略会导致TD网络性能的大幅下降，客户感知也会受到明显影响。所以本次研究主要是探讨在各种场景下，采取何种策略，不同的设备采用怎样的参数配置，才能落实TD-GSM互操作参数配置的总体策略：兼顾用户感知和网络资源的利用。在这个总体策略指导下，我们开展了互操作参数设置的研究，包括TD到GSM重选流程和参数设置策略、GSM到TD重选流程和参数设置策略和TD到GSM切换流程和参数设置策略。

3 TD到GSM重选流程和参数策略

TD网络可以通过参数控制打开或关闭同频段测量、异频段测量、异系统测量等，从而控制跨频率、跨频段、跨系统的小区重选。涉及跨系统小区重选的核心参数是Ssearch,RAT，对于一个当前TD 服务小区，取其Srxlev作为Sx，则有以下判断准则：

◆如果Sx > Ssearch,RAT，UE 不进行跨系统的小区重选测量；

◆如果Sx <=Ssearch,RAT，UE 进行跨系统的小区重选测量；

◆如果服务小区没有设置Ssearch,RAT参数，则始终进行跨系统的小区重选测量。

显然通过控制Ssearch,RAT可以控制何时进行异系统小区重选的测试。

触发测量后，对于满足重选备选条件的小区，终端要根据测量结果对其进行排序，排序的R 准则计算如下：

◆Rs = Qmeas,s + Qhysts

◆Rn = Qmeas,n - Qoffsets,n - TOn * (1－ Ln)

其中：

TOn = TEMP_OFFSETn * W(PENALTY_TIMEn－Tn)

Ln = 0 if HCS_PRIOn = HCS_PRIOs

Ln = 1 if HCS_PRIOn <> HCS_PRIOs

W(x) = 0 for x < 0

W(x) = 1 for x >= 0

Qmeas 是一个接收质量衡量值，对于TDD 系统来说，该值由TDD 小区的P-CCPCH RSCP（接收信号码域功率）平均值获得，对于GSM 系统，该值由GSM 小区的接收信号电平平均值获得；

Qhysts 是服务小区的迟滞量，是为了适当提升服务小区的优先级；

Qoffset s,n 是小区n相对于服务小区的偏移，用于独立控制服务小区的各个邻小区的重选优先级，在偏移量的设置上，可以对GSM、TD邻小区配置不同的值，使终端倾向性的选择不同的无线接入网络；

TOn是临时偏移，用于在重选中添加临时偏移量，避免乒乓重选。

终端根据以上R准则获得的Rn和Rs比较，确认是否需要小区重选，如果相邻GSM小区的Rn值优于当前TD服务小区的Rs值并维持一定的时间Treselections，则进行小区重选，选择新的2G小区驻留，读它的广播消息，小区重选结束。如果位置区发生变化，则还需要进行位置更新流程。

以上这些参数中，服务小区参数在系统消息SIB3中5发送，邻小区参数在系统消息SIB11中发送。系统主要可以通过这些参数的设置，控制终端优选某个网络。现在不同厂家对各种参数的支持程度不同，根据现状，本文建议涉及使用Ssearch,RAT、Qhysts、Treselections三个参数，其余参数作为后期优化手段，在厂家协助下可做适当应用。

TD到2G重选的信令流程如图2所示：

参数需要结合TD-GSM互操作总体策略来设置，在TD网络建设初期，可以考虑通过2G网络来弥补TD覆盖的不足。所以当TD信号不能提供要求的服务质量时，就需要让TD用户重选到GSM网络。

根据3GPP规范，TD网络到GSM的重选是根据TD导频信号的场强来决定是否开启互操作测量的。显然，我们只要分析得到TD网络服务质量下降的信号场强，就可以决定这个门限。根据一般的厂家测试，TD网络的最低要求门限一般都在-103dBm左右。但是目前由于TD设备及实际干扰的情况，要满足服务的TD场强要比这个高。我们采用了拨测的方式来决定。测试中我们发现部分终端TD导频信号在-95dBm以下时，存在无法被叫的情况。所以，我们认为TD发展初期，Ssearch,RAT=-95dBm是一个比较合适的设置。

对于GSM网络的强度要求Qhysts，我们认为应该根据当地GSM网络情况确定。为了避免过于容易重选到GSM网络，我们认为Qhysts = 4dB，Treselections=2s比较合适，最终的参数组合如表2所示。

4 GSM到TD重选流程和参数策略

GSM的小区重选过程和TD类似，对于GSM和TD混合组网的场合，在GSM的系统消息中有一个广播参数Qsearch_I，其作用和TD系统中用于启动异系统测量的门限参数Ssearch,RAT类似，其定义和取值含义如表3所示：

可以通过Qsearch_I参数和目前服务GSM小区的平均接收信号电平RLA_C值的比较来控制，可实现总是进行异系统测量重选、从不进行异系统测量重选、或在一定电平值条件下进行跨系统测量重选。

当允许进行TD和GSM系统间重选时，BSC需依照协议44.018在BCCH广播消息SI2Quater和SACCH的MEASUREMENT INFORMATION消息（用于切换）中向手机发送TDD小区测量参数和相邻TDD小区信息列表。当同时存在FDD小区和TDD小区时，按照协议48.018，TDD小区列表在SI2Quater消息和MEASUREMENT INFORMATION消息中排在FDD小区的后面发送。

如果TD 小区重选列表包含了TD的频点信息，手机至少每5秒更新一次服务小区RLA_C和6个最强非服务2G小区的接收电平。终端重选到一个TD小区时，还必须满足以下条件并延续5秒。TDD_Offset的参数定义如表4所示：

TDD_Qoffset参数在系统消息中下发。当这些条件都满足时，终端就发起向TDD小区的重选，并驻留到TDD 小区，读取TDD小区的系统信息。当存在多个TDD小区满足以上条件时，终端选择RSCP值最大的TDD小区驻留。

所以，可以看到，通过控制Qsearch_I、TDD_Qoffset参数，即可控制2G向TD的重选。

2G重选到TD的信令流程如图3所示：

显然，GSM重选到TD网络支持多种策略，但基本是基于TD和GSM信号场强差来判断的。如果我们按照TD用户在能够满足质量需要的前提下尽量使用TD网络，参数的设置策略建议如表5所示：

这时，终端不断测量TD场强，只要RSCPTD-PGSM > X，（X是TDD_Offset对应dB值），就可以开始重选到TD的流程。但是如果X过大，考虑到GSM的传播能力较强，可能会导致用户难以重选到TD，所以我们一般都选择X<= -16dB。这样存在的风险在于，如果2G场强弱于-79dBm，且TD场强也弱于-95dBm时，有可能存在满足上面重选条件、而TD信号场强低于-95dBm的情况，这会导致以下两个问题：

（1）TD信号太弱，可能会重选网路失败，导致用户脱网。

（2）重选到TD后，由于TD信号低于-95dBm，结合会很快重选回GSM，形成乒乓重选。

所以，我们必须避免TD场强太弱的时候重选到TD，在无法确保TD场强的区域，采取下列参数组合是比较合适的，如表6所示。

这时候，由于我们要求PGSM >-78dBm时候才启动对TD网络的测量，当测量得到RSCPTD－PGSM >-16dBm时，就会启动重选到TD的流程。这样一来，就基本保证了TD场强大于-94dBm。TD信号较强能保证完成重选，也不容易形成乒乓重选。

但是，这样重选的设置也存在问题，即对GSM的场强要求过高。结合深圳本地路测表明，在道路上，部分区域GSM场强不满足条件，在无分布系统的室内信号更弱。某区域分别采用参数组合1和2试验，路测结论如表7所示：

显然，参数2更能保证客户信号电平。但是会导致终端驻留GSM网络时间过长。这有可能导致影响部分TD高速业务的用户感知。所以我们我们建议在不同的区域结合实际情况，根据覆盖需求和客户要求，不断调整策略，因地制宜选择最合适的参数组合。

5 TD到GSM切换流程

切换的典型过程包括四个步骤阶段：测量控制—>测量报告－>切换判决—>切换执行。在测量控制阶段，网络通过发送测量控制消息告诉UE进行测量的参数。在测量报告阶段，UE向5网络发送测量报告消息。在切换判决阶段，网络根据测量报告做出是否进行切换的判断。在切换执行阶段，UE和网络走信令流程，并根据信令做出相应动作。

下面以常见的2D+3A事件来说明：

2D事件：当TD服务小区低于Quesd<=Tuesd+H3a / 2，且持续超过设置时长，则触发2D事件。触发2D事件后，就会触发对GSM信号的测量。其示例如图4所示：

当同时满足下面两个条件且持续超过设置时长，就会触发3A事件：

◆条件1：Quesd <= Tuesd + H3a / 2

◆条件1：MOtherRAT + CIOOther RAT >= TOther RAT + H3a / 2

3A事件示例如图5所示：

触发3A事件，则会启动切换流程：TD将根据上报的信息向GSM网络申请资源，分配成功后则下发切换信令给手机，完成切换。具体的网络信令流程略。

由于客户对切换的效果最敏感，所以我们进行了以下分析。

5.1 区分业务分析

切换分语音通话和数据业务通信两种，对于语音通话而言，使用TD网络和使用GSM网络对客户感知影响不大，以保证客户感知网络性能为首要目标。

对于一般场景下的语音业务切换，我们对比测试后，现网采用以下参数比较合适，如表8所示：

这里选择TUsed =-90dBm，与可能掉话的电平保持了5dBm~10dBm的预留量，即使在快速衰落环境下，仍能保证切换前TD信号可用，同时又不至于太高，从而避免了在有的连续覆盖区域中引入没必要的互操作。

对于数据业务通信而言，每次互操作切换的耗时较长，会导致TCP/IP包进入慢启动状态，严重影响通信速率。而客户对由TD信号变弱而导致的短时间速率变慢不敏感。所以，我们选择了下列参数组合，如表9所示：

TD场强门限降到了-95dBm，而迟滞时长设置较大，以减少频繁的互操作切换，尽量保持TD数据业务用户驻留在TD网络，以更好地体现出 TD数据业务承载的优势。

5.2 区分无线场景分析

由于语音通话中，客户对切换是否顺畅很敏感，而我们路测发现，TD-GSM语音切换从启动测量到完成切换一般都需要3~5秒（注：不是切换流程的耗时）。这比TD和GSM的系统内切换耗时要长很多。如果完成切换前原TD服务小区的信号衰落过快，客户会有明显的“质差断线”感觉。所以我们又根据无线信号衰落的速度进行了场景分析。经过细分，我们认为有以下常见场景，如表10所示：

其中，在UE接收场强衰落速度快的场景下，从测量到完成切换3~5秒的耗时是风险很大的。要减少耗时对切换的影响，可以采用以下调整：

（1）减少Treselections。从流程分析中我们可以看到，2D和3A都需要场强持续一段时间，而这个时长是可以通过Treselections设置的。缩短的Treselections能减少整个耗时。所以对于快速场景，我们建议缩短为640ms。为了避免Treselections过小导致误判，我们建议更小的设置值必须经过详细测试论证。

（2）由于互操作涉及两个网络，而且是基于UE的测试和判决能力的，整个流程的耗时难以大幅减少。要在TD信号过度衰落前完成切换，也可以通过提高门限来实现。我们建议在快速场景下，可以设置更高的TUsed，比如-85dBm。一旦提高门限，可能导致某些可以系统内切换转化为互操作切换，反而对客户感知不利。所以我们建议必须在详细测试论证的基础上，才提高TUsed的值。

5.3 小结

本节我们给出了切换的参数建议，我们建议对不同的业务设置不同的参数。同时，不同的场景对切换耗时要求不同，在UE接收场强快速衰落的场景下，可以通过适度减少Treselections和提高TUsed来解决。

6 总结

TD-GSM互操作涉及两个完全不同制式的网络，在技术上和实践应用中都需要不断探索和提高。我们结合深圳TD网络和GSM网络的覆盖情况，以及不同厂商的设备情况，开展了TD-GSM不同场景下互操作流程和参数设置策略的探讨，通过TD-GSM互操作提升TD客户感知的同时关注网络资源的利用。然而，实际网络情况非常多样化，简单的参数组合无法适应不同的场景需要，建议在实际优化工作中充分掌握当地TD和2G网络覆盖情况和用户行为，根据具体场景选择适合的策略和参数设置。同时，随着TD网络不断的发展，TD-GSM互操作策略也需要作出相应的优化调整。