一種基于載波聚合的切換方法的設(shè)計(jì)方案

摘 "要： 載波聚合技術(shù)是LTE?A中的關(guān)鍵技術(shù)，與LTE系統(tǒng)中基站僅支持單一的載波切換相比，LTE?A中需要支持多載波的功能，因此需要一種可以支持多載波切換的方法。從RRC協(xié)議的角度出發(fā)，提出一種支持切換方案，通過(guò)在切換過(guò)程中釋放源輔小區(qū)，并在切換完成后根據(jù)情況重新建立輔小區(qū)的方法，實(shí)現(xiàn)了帶有載波聚合功能的切換，并且給出載波聚合下切換詳細(xì)設(shè)計(jì)流程。最后在實(shí)際環(huán)境中對(duì)此流程進(jìn)行驗(yàn)證，給出測(cè)試結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了帶有載波聚合功能的切換。

關(guān)鍵詞： 載波聚合; RRC; 輔小區(qū); 切換

中圖分類號(hào)： TN911?34 " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A " " " " " " " " " " " " " "文章編號(hào)： 1004?373X（2015）06?0013?03

Design scheme of switching method based on carrier aggregation

CUI Zhe?fang1， 2， MA Sai1， 2

（1. Wuhan Research Institute of Post and Telecommunications， Wuhan 430074， China;

2. Beijing Northern Fiber Home Technologies Co.， Ltd.， Beijing 100085， China）

Abstract： The carriers aggregation is a key technology for LTE?advanced （LTE?A） system. The multiple carrier function needs to be supported in LTE?A system， which is different from the base station in LTE system which only supports single carrier switching， so a switching system which can support multiple carrier switching is needed. a scheme to support switching is proposed in this paper， according to RRC protocol. The carrier switching with carrier aggregation was realized by releasing the source SCell in the process of switching and setting up a new SCell after the switching completion. The detailed design technological process in the case of carrier aggregation is offered. The practical validation result is given.

Keywords： carrier aggregation; RRC; SCell; switching

隨著通信業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)業(yè)務(wù)傳輸速率的要求越來(lái)越高。3GPP以IMT?Advaced需求為基準(zhǔn)在LTE的基礎(chǔ)上發(fā)展了LTE?Advanced，其目的是滿足日益增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求與應(yīng)用，并且對(duì)LTE后向兼容。LTE?A要求在低移動(dòng)性下峰值速率達(dá)到1 Gb/s，高移動(dòng)性下峰值速率達(dá)到100 Mb/s。為此，提出了載波聚合技術(shù)以支持帶寬的需求[1]。載波聚合指的是將多個(gè)離散或者非離散的載波（CC）擴(kuò)展成載波系統(tǒng)，以滿足用戶傳輸?shù)膸捫枨?。在LTE中，基站僅支持單一的小區(qū)切換，但在LTE?A中，如果終端支持載波聚合，基站在切換過(guò)程中也要支持載波聚合技術(shù)。因此LTE?A系統(tǒng)需要解決切換機(jī)制以支持載波聚合并滿足后向兼容[2]。

1 "載波聚合下切換分析

為了支持載波聚合，LTE?A的協(xié)議中增加了輔小區(qū)（SCell）[3]這一概念。在載波聚合中，主小區(qū)用來(lái)定義為在連接建立時(shí)初始配置的小區(qū)，UE受主小區(qū)（PCell）控制[4]，輔小區(qū)只為其提供業(yè)務(wù)。其中主小區(qū)對(duì)應(yīng)的頻率定義為主分量載波（PCC），輔小區(qū)對(duì)應(yīng)的頻率為輔分量載波（SCC）。一個(gè)UE可以配置一個(gè)主小區(qū)和若干個(gè)輔小區(qū)。LTE?A中，協(xié)議規(guī)定使用RRC連接重配過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輔小區(qū)的管理[5]。RRC層協(xié)議在RRC重配置消息中增加了與輔小區(qū)（SCell）相關(guān)的消息結(jié)構(gòu)，主要包括輔小區(qū)的增加、修改、刪除，以及相關(guān)的配置參數(shù)等。當(dāng)基站根據(jù)當(dāng)前情況需要對(duì)SCell的進(jìn)行改變時(shí)，直接向UE下發(fā)重配消息，UE根據(jù)重配消息中包含的信令進(jìn)行輔小區(qū)管理。LTE?A中也增加了對(duì)輔小區(qū)的測(cè)量管理，在LTE中，UE僅需要針對(duì)單個(gè)服務(wù)小區(qū)來(lái)測(cè)量，包括服務(wù)小區(qū)的測(cè)量，頻內(nèi)小區(qū)測(cè)量以及頻間小區(qū)測(cè)量。而對(duì)于LTE?A，UE需要支持多個(gè)服務(wù)小區(qū)，即一個(gè)PCell和多個(gè)SCell。為了幫助目的基站選擇合適的輔小區(qū)，UE測(cè)量上報(bào)中還增加了字段measResultBestNeighCell，引入U(xiǎn)E將除當(dāng)前主服務(wù)小區(qū)外的每個(gè)服務(wù)頻點(diǎn)上的最好小區(qū)上報(bào)的機(jī)制。由reportAddNeighMeas來(lái)控制，當(dāng)reportAddNeighMeas為SETUP時(shí)，UE上報(bào)此項(xiàng)。R10協(xié)議中增加了A6事件，即檢測(cè)和上報(bào)同SCell在同一頻點(diǎn)上的更好的小區(qū)，用于輔小區(qū)的同頻測(cè)量。輔小區(qū)（Scell）的管理涉及到的測(cè)量事件為：

SCell 增加： 如果A4事件配置給非服務(wù)頻點(diǎn)并且能進(jìn)行載波聚合的小區(qū)，它觸發(fā)的測(cè)量報(bào)告能用于發(fā)現(xiàn)該頻點(diǎn)上可能的新的輔小區(qū)候選對(duì)象。

SCell修改：輔小區(qū)的修改包括同頻小區(qū)替換和異頻小區(qū)替換，其中利用新增的A6事件來(lái)發(fā)現(xiàn)同一個(gè)頻點(diǎn)的更好的小區(qū)，即同頻替換。

Scell釋放： 如果A2配置給服務(wù)頻點(diǎn)，它觸發(fā)的測(cè)量報(bào)告能用于去激活甚至釋放對(duì)應(yīng)的輔小區(qū)。

SCell激活：如果A1事件配置給服務(wù)頻點(diǎn)，它觸發(fā)的測(cè)量報(bào)告能用于激活對(duì)應(yīng)的SCell，因?yàn)榇藭r(shí)該SCell的信號(hào)質(zhì)量足夠好。

SCell去激活： 同樣，A2事件能用于去激活正在使用的SCell。

載波聚合小區(qū)的變化主要分為兩種場(chǎng)景：主小區(qū)不變，輔小區(qū)改變;主小區(qū)改變。通過(guò)之前的分析，當(dāng)主小區(qū)不變，僅改變輔小區(qū)的狀態(tài)時(shí)，RRC層只需要在下發(fā)的重配消息中增加相應(yīng)的信令。而由于協(xié)議允許基站給UE的主、輔小區(qū)配置不同的傳輸模式、CSI上報(bào)、ACK/NACK反饋等物理層參數(shù)，這樣UE在載波聚合的每個(gè)服務(wù)小區(qū)都會(huì)有不同物理層配置。因此在對(duì)本地進(jìn)行參數(shù)配置時(shí)，需要增加了輔小區(qū)參數(shù)配置的接口，包括輔小區(qū)的增加、修改和刪除。MAC層將基站給的配置參數(shù)存放在臨時(shí)內(nèi)存中，當(dāng)切換成功時(shí)將配置固定保存。物理層配置消息則由MAC層來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)。

主小區(qū)的改變需要通過(guò)切換來(lái)完成。在原有的切換過(guò)程中，LTE規(guī)定了目的小區(qū)決定無(wú)線配置并通過(guò)切換命令通知UE，這個(gè)原則同樣適用于載波聚合，切換命令可以包含用于目的小區(qū)的SCell配置。如果UE收到的切換命令帶SCell配置，UE將配置這些小區(qū)，但是將這些小區(qū)置于去激活狀態(tài)，直到收到目的小區(qū)MAC下發(fā)的SCell激活命令為止。

LTE?A在切換準(zhǔn)備命令中（HandoverPreparationInformation）包含了源SCell列表，目的基站在發(fā)給UE的切換命令中同時(shí)也包含了源輔小區(qū)的參數(shù)，UE將根據(jù)配置釋放這些小區(qū)的配置。

2 "載波聚合下的切換流程

根據(jù)以上分析，具體切換流程如下：

（1） RRC給UE下發(fā)測(cè)量控制信息。測(cè)量范圍包含了所有服務(wù)小區(qū)和服務(wù)小區(qū)的鄰區(qū)。

（2） UE觸發(fā)測(cè)量報(bào)告，進(jìn)行測(cè)量上報(bào)。

（3） 源基站收到測(cè)量上報(bào)后，RRM根據(jù)觸發(fā)事件判定切換類型，之后基站根據(jù)RRM信息，與UE測(cè)量上報(bào)決定觸發(fā)切換。源基站收到觸發(fā)切換的指令后，獲取鄰區(qū)目標(biāo)鄰區(qū)資源信息，判斷是是否符合切換要求。

（4） 源基站向目標(biāo)小區(qū)發(fā)送切換請(qǐng)求消息。在切換準(zhǔn)備消息中包含了源基站輔小區(qū)列表的信息[6?7]。還包含了經(jīng)過(guò)源小區(qū)處理的UE上報(bào)測(cè)量信息，用于目的基站選擇合適小區(qū)。

（5） 目的基站收到切換請(qǐng)求，進(jìn)行接納判決。首先進(jìn)行資源審核，建立臨時(shí)節(jié)點(diǎn)。目的基站將切換命令發(fā)送給CC，CC給MAC層發(fā)送切換標(biāo)識(shí)，MAC層進(jìn)行資源審核并且分配新的RNTI，進(jìn)行本地的E?RAB配置。審核完成后CC將分別對(duì)PDCP、MAC和PHY配置，并且進(jìn)行GTP轉(zhuǎn)發(fā)隧道的配置。

（6） 當(dāng)目標(biāo)基站本地配置完成后將會(huì)返回切換請(qǐng)求確認(rèn)消息。這個(gè)消息中包含透?jìng)鹘oUE的切換命令，命令中包含新的無(wú)線配置，變更的測(cè)量參數(shù)等。還包含有需要UE釋放的源輔小區(qū)列表。

（7） 源基站將切換命令（Handover Command）消息透?jìng)鹘oUE。這個(gè)消息中包括目標(biāo)小區(qū)標(biāo)識(shí)以及其他必要信息，還有需要UE釋放的源輔小區(qū)列表信息。

（8） UE根據(jù)重配消息中的配置釋放源輔小區(qū)。

（9） 源基站向目標(biāo)基站發(fā)送狀態(tài)轉(zhuǎn)移消息。將PDCP序列號(hào)用和HFN狀態(tài)給目的小區(qū)。源小區(qū)開(kāi)始向目標(biāo)小區(qū)轉(zhuǎn)發(fā)上、下行數(shù)據(jù)。目標(biāo)小區(qū)開(kāi)始緩存來(lái)自源小區(qū)的數(shù)據(jù)直到重配完成。

（10） UE完成于目標(biāo)小區(qū)同步后，向目標(biāo)基站發(fā)送切換確認(rèn)消息;此后，從源基站轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)來(lái)的下行分組數(shù)據(jù)開(kāi)始發(fā)給UE，UE開(kāi)始上傳上行分組數(shù)據(jù)。

（11） 目標(biāo)基站給源基站發(fā)送釋放UE上下文及資源的命令。

（12） 源基站釋放UE上下文，完成主小區(qū)切換。

（13）～（16） 切換完成之后，基站重新配置測(cè)量參數(shù)。根據(jù)測(cè)量觸發(fā)上報(bào)、觸發(fā)小區(qū)聚合能力決定建立輔小區(qū)。MAC層下發(fā)激活命令激活輔小區(qū)。切換流程見(jiàn)圖1。

3 "實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)果分析

用實(shí)際環(huán)境對(duì)以上流程進(jìn)行了測(cè)試，圖2為測(cè)試組網(wǎng)。如圖2所示，其中基站為北方烽火TD?LTE基站，UE為Aeroflex的測(cè)試儀表TM500。

圖3為測(cè)試結(jié)果，從圖中可以看出PCC與SCC的資源狀態(tài)以及峰速。可以看到PCC與SCC的誤碼率均為0，SCC處于configured以及Activated的狀態(tài)。從UE的流量中可看出業(yè)務(wù)突然下降，這是由于切換轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)所致。之后峰速迅速恢復(fù)到到原有峰速的一半左右，這時(shí)由于此時(shí)只有主小區(qū)完成了切換進(jìn)行業(yè)務(wù)交互。之后基站重新建立了輔小區(qū)，MAC層激活SCELL后，峰速回到原來(lái)水平。

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圖1 CA下切換流程圖

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圖2 測(cè)試組網(wǎng)圖

4 "結(jié) "語(yǔ)

本文給出了一種LTE?A中帶有載波聚合功能的切換設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案，對(duì)載波聚合下切換流程進(jìn)行了研究，提出在切換過(guò)程中將輔小區(qū)釋放并在主小區(qū)切換完成后重新建立輔小區(qū)的方法，并給出切換流程以及配置參數(shù)分析。測(cè)試結(jié)果表明該設(shè)計(jì)方案可以實(shí)現(xiàn)在載波聚合場(chǎng)景下的切換。

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圖3 TM500截圖

參考文獻(xiàn)

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