载波聚合场景下的切换策略研究

郑锦鹏 邓志勇 饶海

【摘 要】从载波聚合小区中各载波之间的工作机制出发，结合载波聚合多样化的布署场景，分析小区间切换原理，总结出载波聚合的切换策略。

【关键词】载波聚合 主小区 辅小区 切换策略

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.06.010 中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2016）06-0043-04

引用格式：郑锦鹏，邓志勇，饶海. 载波聚合场景下的切换策略研究[J]. 移动通信， 2016，40（6）： 43-46.

1 引言

LTE-Advanced（LTE-A）要求在低移动性下，下行峰值速率达到1Gbps，上行达到500Mbps，高移动性下峰值速率达到100Mbps。在频谱利用率无法显著提高的情况下，为了达到这样的峰值速率，3GPP在Release10（TR36.913）阶段引入了载波聚合（CA，Carrier Aggregation）技术，通过将多个连续或非连续的载波聚合成更大的带宽以获得速率的提升。

由于频谱资源的紧缺性，很难找到一段很大的带宽供LTE-A使用，载波聚合技术可以将多个不同的频段进行整合，能够灵活地使用连续或非连续的频谱，将带宽扩展到LTE-A要求的100MHz。CA UE最多可以聚合（发送/接收）5个分量载波，每载波最大为20MHz且分量载波与3GPP Release8相同，实现向下兼容。连续或非连续的频段聚合如图1所示：

载波聚合频段的多样性，决定了其小区之间切换的复杂性。不同频段的聚合小区之间需要交互信息，移动性触发涉及多种策略。切换对于用户感知影响较大，直接关联着掉线率、速率等指标。在载波聚合场景下的切换策略研究对于网络的优化有着重要意义。

2 CA测量相关事件

在载波聚合中，定义了PCC（Primary Component Carrier，主载波）和SCC（Secondary Component Carrier，辅载波），其分别又对应着PCell（Primary Cell，主服务小区）和SCell（Secondary Cell，辅小区）。主服务小区是指CA UE驻留的小区，而辅小区工作在SCC上，为CA UE提供更多的无线资源。小区之间主辅载波的切换以及辅载波的添加和去激活涉及的事件如下：

A2事件是指服务小区信号质量低于绝对门限；

A3事件是指PCell邻区的信号质量比PCell高；

A4事件是指邻区信号质量高于绝对门限；

A5事件是指PCell的信号质量低于绝对门限1，邻区信号质量高于绝对门限2；

A6事件是指SCell的同频邻区比SCell高一定门限，eNodeB可以通过A6事件在不改变PCell的情况下变更SCell。

3 CA载波间添加与激活机制

3.1 主载波的选择原则

空闲态CA终端和非CA终端均根据系统下发的频点优先级进行空闲驻留，优先驻留到高优先级的小区。若下发频点的优先级均相同，则随机驻留到某个小区。若UE驻留小区的频点非最高优先级频点，则会对其他优先级频点进行遍历，选择高优先级小区驻留。在业务态则会触发A4测量执行异频切换流程，切换到高优先级小区。CA空闲态驻留的小区即为该终端的主载波小区。工作于两个小区的CA终端只在主载波上建立一个RRC连接，辅载波上无RRC连接。PCell建立后不能去激活或删除，仅在切换时变更。

3.2 辅载波的添加和删除

辅载波的添加主要有两种方式：盲配置与基于测量的配置。

当SCell的盲配置开关打开时，eNodeB不需要下发针对该候选SCell频点的A4测量的配置消息，直接尝试通过RRC Connection Reconfiguration消息将该候选SCell配置成SCell。如果候选小区有多个，则随机选择其中一个进行盲配置尝试。

当SCell的盲配置开关关闭时，eNodeB采用基于A4测量事件的辅载波添加，eNodeB下发A4测量邻区，并根据CA UE上报候选辅载波频点的A4测量报告，通过RRC Connection Reconfiguration消息将其配置为该CA UE的SCell。

盲配置节省了控制信道资源，减少了空口信令，但也存在一定的风险。当主辅载波信号质量差异较大时，不基于测量事件的载波配置会带来网络性能的下降，如辅载波“乒乓”配置/去配置。

为了避免eNodeB在CA UE的SCell信道质量较差时，仍在SCell上进行资源调度，eNodeB会进行辅载波删除。目前主要采用A2事件实现，即基于信道质量测量。在实际配置中，CA A4的测量门限要低于CA A2的测量门限，避免CA UE添加辅载波之后就上报A2事件，立即删除辅载波。

3.3 辅载波的激活和去激活

若CA UE已配置了SCell，在做业务时，并不一定会激活辅载波。目前各厂家CA辅载波的激活和去激活有各自的实现算法，主要是基于业务量与信道质量。

辅载波的激活主要考虑的是当前业务的缓存情况，看是否会导致拥塞。若UE在主载波上获得的资源已满足当前的业务需求，则无须激活辅载波，以免造成资源的浪费。

辅载波的去激活主要考虑当前业务的缓存情况与信道质量。若业务缓存低于一定门限或者信道质量低于一定门限时，启动辅载波的去激活机制。

4 CA切换方案

4.1 带CA的切换

源小区在接收到切换命令时已配置了目标侧的辅载波，UE在切换过程中一直保持着CA的状态，切换后直接激活辅载波。该方案的切换时延较小，切换到目标小区后已配置好辅载波，能够在较短的时间内恢复到切换前的状态，但对终端的要求较高，需要终端支持A6事件的测量能力。下文将介绍基于A6的辅载波测量。

4.2 切换后盲配置SCC

eNodeB通过RRC Connection Reconfiguration消息将CA UE的SCell删除，UE回退到单载波状态，接入目标小区后盲配置辅载波。该方案的切换时延也较小，可以迅速回到切换前的速率水平。但盲配置没有测量信道质量，存在“乒乓”配置的风险，会影响用户感知。

4.3 基于测量的SCC配置

UE在切换时同样地将SCell删除，回退到单载波状态，接入到目标小区后根据A4测量结果添加辅载波。这个方案相较于前两个方案增加了异频测量时间和SCell配置时间，切换时延会增加。但切换后配置的SCell信号质量有保障，减少了“乒乓”配置的情况。

5 CA的切换场景及原理

5.1 主载波切换原理

在现网建设过程中，CA并非都是连片，插花现网导致主载波切换面临多种场景。这里主要讨论CA捆绑两个载波的情形，其他多载波的场景与双载场景类似。

（1）双载波到双载波切换原理

UE在切换前，先删除SCell，UE测量目标载波的RSRP（Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率）。若目标载波RSRP比源主载波高一定的门限，即满足A3事件，上报MR（Measurement Report）测量报告，执行同频切换。切换到目标主载波后，再配置辅载波。场景示意图如图2所示：

（2）单载波到双载波切换原理

UE测量目标载波的RSRP，若比源主载波RSRP高一定的门限，即满足A3事件，则执行切换。切换到目标主载波后，再配置辅载波。场景示意图如图3所示：

（3）双载波到单载波切换原理

载波聚合双载波到单载波切换有同频（主载波相同）和异频（主载波不相同）两种切换方式，主要看所处的无线环境下插花组网的情况。

同频切换场景，切换前后主载波是同频的。终端测量主载波参考信号强度（RSRP）满足A3事件（目标载波信号比源主载波信号高一定门限）后触发切换，在切换过程中先删掉辅载波，然后源主载波切换到目标主载波。场景示意图如图4所示：

异频切换场景，切换前后主载波所处载波不同。终端测量主载波的RSRP，若低于A2事件门限，终端上报A2事件启动异频测量，通过A3/A5事件触发异频切换。在切换过程中源侧先删掉辅载波，然后源主载波切换到目标主载波。场景示意图如图5所示：

5.2 辅载波切换原理

eNodeB对SCell下发A6测量配置。当CA UE测量SCell的同频邻区比当前SCell高一定门限时，上报SCell的A6测量报告。eNodeB通过RRC Connection Reconfiguration将该CA UE的源SCell删除，添加目标同频小区为SCell。场景示意图如图6所示：

6 结束语

多载波技术是在速率和容量需求的推动下应运而生的，其有效提升了频谱效率和资源利用率。离散化、差异化的频段捆绑带来了切换场景的多样性和复杂性。本文分析了载波聚合下各载波之间的工作机制，针对不同场景的CA切换策略进行研究，为今后CA的切换优化提供了很好的借鉴。

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