WCDMA小區(qū)重選參數(shù)優(yōu)化分析

黃艷福，付 智，周 銘（中訊郵電咨詢設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200050）

0 前言

在移動通信系統(tǒng)中，用戶移動終端（UE）會根據(jù)小區(qū)重選準(zhǔn)則，周期搜索當(dāng)前最優(yōu)小區(qū)駐留。這種周期重選機(jī)制能保證當(dāng)前終端駐留小區(qū)的信號強(qiáng)度和質(zhì)量，為了達(dá)到預(yù)期的呼叫建立性能，這也是必須的。反應(yīng)靈敏的小區(qū)重選機(jī)制能充分改善駐留小區(qū)的質(zhì)量，但其代價(jià)是頻繁的重選，導(dǎo)致終端待機(jī)時(shí)間縮短。小區(qū)重選準(zhǔn)則是基于網(wǎng)絡(luò)提供的參數(shù)。

本文從分析小區(qū)重選準(zhǔn)則入手，分析各個(gè)參數(shù)對重選的影響，提出目前較常用的優(yōu)化參數(shù)，并針對某些特定場景，對參數(shù)進(jìn)行了更進(jìn)一步的優(yōu)化。

1 小區(qū)重選過程

GSM系統(tǒng)提出了分層小區(qū)結(jié)構(gòu)（HCS）：快速移動的UE駐留在大覆蓋小區(qū)中，慢速移動的UE駐留在覆蓋小的小區(qū)中。UE通過在一定時(shí)間內(nèi)重選發(fā)生的次數(shù)判斷是否處于高速移動狀態(tài)。

雖然在3GPP標(biāo)準(zhǔn)中，WCDMA系統(tǒng)也支持HCS，但是在實(shí)際規(guī)劃中卻并不使用。因?yàn)樵S多WCDMA運(yùn)營商只有1~3個(gè)載波，而不像GSM那樣擁有很多的頻點(diǎn)，因此給大覆蓋小區(qū)單獨(dú)規(guī)劃1個(gè)載波，將會使系統(tǒng)容量顯著下降。假如在同一載波上使用HCS，又會使系統(tǒng)干擾明顯增加?；谝陨显蛟诜治鲂^(qū)重選標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將不考慮HCS。

在空閑模式下，UE成功駐留到某一個(gè)小區(qū)后，會以DRX方式工作：在每個(gè)DRX周期開始時(shí)，UE將被喚醒并監(jiān)測小區(qū)PICH，判斷是否有尋呼指示。UE根據(jù)當(dāng)前駐留小區(qū)CPICH Ec/No測量結(jié)果判斷是否觸發(fā)同頻、異頻或系統(tǒng)間測量。即：CPICH Ec/No低于Qqualmin+Sintrasearch時(shí)觸發(fā)同頻鄰小區(qū)測量；低于Qqualmin+Sin-tersearch時(shí)觸發(fā)異頻鄰小區(qū)測量；低于Qqualmin+SsearchRATGSM時(shí)觸發(fā)GSM鄰小區(qū)測量。然后根據(jù)R準(zhǔn)則對比駐留小區(qū)與測量鄰小區(qū)信號測量值，如式（1）和式（2）所示。

其中 Qmeas，s、Qmeas，n為當(dāng)前駐留 WCDMA 小區(qū)以及鄰小區(qū)信號測量值，對于WCDMA小區(qū)由系統(tǒng)消息指定為CPICH RSCP或是CPICH Ec/No，一般選擇Ec/No；對于GSM小區(qū)，一般為接收信號電平平均值RxLA。

如果在Treselection時(shí)間內(nèi)某個(gè)最大鄰小區(qū)的R值一直大于當(dāng)前駐留小區(qū)的 R 值，即：Rn＞Rs，Qmeas，n-Qmeas，s＞Qhyst+Qoffset，n，該鄰小區(qū)信號測量值大于當(dāng)前駐留小區(qū)的信號測量值至少Q(mào)hyst+Qoffset，UE就會重選到這個(gè)新小區(qū)。

2 重選參數(shù)分析

2.1 CPICH Ec/No和CPICH RSCP

CPICH Ec/No和CPICH RSCP測量值。對于WCDMA同頻小區(qū)或異頻小區(qū)重選過程，R準(zhǔn)則中測量度量值為CPICH Ec/No或CPICH RSCP，由系統(tǒng)消息指定；對于GSM鄰小區(qū)，R準(zhǔn)則中測量值為RxLA。

2.2 DRX周期

DRX為UE在空閑模式下被尋呼的時(shí)間周期，一般支持0.64、1.28、2.56和5.12 s 4種參數(shù)值。由于5.12 s的尋呼間隔時(shí)間過長，極端情況下UE需要等待5.12 s才能響應(yīng)尋呼指示，平均響應(yīng)時(shí)間也有2.56 s，因此不考慮該參數(shù)值。對于DRX分別為0.64、1.28和2.56 s時(shí)，鄰小區(qū)測量時(shí)間間隔最長分別為1.28、1.28 和 2.56 s［1］。

因此，當(dāng)DRX取1.28 s時(shí)，由于DRX周期延長，UE喚醒頻率降低，待機(jī)時(shí)間將較DRX取0.64 s延長20%~25%，并且由于測量最長間隔沒有變化，因此對駐留小區(qū)質(zhì)量不會帶來較大的影響。當(dāng)DRX由從1.28 s增加到2.56 s時(shí)，待機(jī)時(shí)間也將延長25%左右，并且測量時(shí)間間隔也相應(yīng)增加了，對駐留小區(qū)信道條件的變化響應(yīng)也將會有一定的延時(shí)。

因此，一般情況下，建議DRX取值1.28 s。

2.3 測量觸發(fā)值

測量觸發(fā)值（同頻、異頻以及GSM鄰小區(qū)）應(yīng)設(shè)為駐留小區(qū)的質(zhì)量開始惡化，應(yīng)該進(jìn)行小區(qū)重選時(shí)啟動測量。中國聯(lián)通測量規(guī)范將WCDMA小區(qū)覆蓋率定義為CPICH Ec/No≥-12 dB，考慮預(yù)留同頻重選2~3 dB富余量后，建議同頻測量觸發(fā)值Qqualmin+Sintrasearch=-10 dB。

異頻或異系統(tǒng)小區(qū)重選大部分參數(shù)是和同頻小區(qū)重選相同的，由于異頻或異系統(tǒng)小區(qū)重選延遲較大，因此應(yīng)盡量減少該類型重選的發(fā)生，將重選觸發(fā)值設(shè)置得比同頻測量觸發(fā)值小一些，并且優(yōu)先異頻小區(qū)重選，最后異系統(tǒng)小區(qū)重選：Qqualmin+Sintersearch=-12 dB，Qqualmin+SsearchRATGSM=-14 dB。

對于最小CPICH Ec/No即Qqualmin，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取定為-16 dB。

2.4 Treselection

Treselection為小區(qū)重選定時(shí)器值，取值范圍為0~31 s。為了防止由于信號波動引起的UE重選，一般取定Treselection為1~2個(gè)測量周期。Treselection過大會造成重選延遲增大，降低駐留小區(qū)信號質(zhì)量。一般情況DRX周期為1.28 s，因此建議Treselection為 1 s。

2.5 Qhyst和Qoffset

Qhyst（滯后值）。對于GSM小區(qū)或測量度量值為CPICH RSCP的WCDMA小區(qū)，使用Qhyst1；對于測量度量值為CPICH Ec/No的WCDMA小區(qū)，使用Qhyst2。取值范圍為0~40 dB。

Qoffset（鄰小區(qū)與當(dāng)前駐留小區(qū)之間偏移）。對于GSM小區(qū)或測量度量值為CPICH RSCP的WCDMA小區(qū)，使用Qoffset1；對于測量度量值為CPICH Ec/No的WCDMA小區(qū)，使用Qoffset2。取值范圍為-50~50 dB。

在小區(qū)重選中，只有在Treselection時(shí)間內(nèi)某個(gè)鄰小區(qū)測量值一直比當(dāng)前駐留小區(qū)的高至少Q(mào)hyst+Qoffset，UE才會重選到這個(gè)新小區(qū)，并且Qhyst+Qoffset與Treselection相互關(guān)聯(lián)，共同影響小區(qū)重選。

在Treselection參數(shù)取定時(shí)， 增加Qhyst和Qoffset的值總能降低重選概率，從而延長待機(jī)時(shí)間。當(dāng)然過高的Qhyst和Qoffset雖然可以延長待機(jī)時(shí)間，但同時(shí)會降低駐留小區(qū)的質(zhì)量。因此在Treselection取1 s時(shí)，Qhyst+Qoffset取3 dB。

綜合以上，一般情況下小區(qū)重選參數(shù)取值如表1所示。

表1 小區(qū)重選參數(shù)取值

3 特殊場景分析

3.1 室內(nèi)

對于WCDMA覆蓋較完善的室內(nèi)情況，室內(nèi)覆蓋主小區(qū)的CPICH Ec/No和CPICH RSCP會明顯優(yōu)于室外宏站小區(qū)，并且信號穩(wěn)定，變化不大。

以某辦公樓室內(nèi)覆蓋測試信號為例，共計(jì)測試101個(gè)點(diǎn)，信號分布如表2和表3所示。

表2 CPICH Ec/No分檔統(tǒng)計(jì)

表3 CPICH RSCP分檔統(tǒng)計(jì)

由表2和表3可以看出98%的CPICH Ec/No大于-5 dB，97%的CPICH RSCP大于-75 dB?？紤]人移動對UE接收CPICH Ec/No帶來的2~3 dB的衰減，移動時(shí)CPICH Ec/No大于-8 dB。

因此，在室內(nèi)WCDMA覆蓋較好的情況，UE一般不會觸發(fā)小區(qū)重選測量（同頻、異頻和系統(tǒng)間），此時(shí)可以考慮將DRX周期調(diào)整為2.56 s，UE待機(jī)時(shí)間將會延長25%，對UE駐留小區(qū)信號質(zhì)量也不會產(chǎn)生影響，唯一有影響的將是UE響應(yīng)尋呼平均時(shí)間變?yōu)?.28 s，最長為2.56 s。

3.2 雙載波覆蓋區(qū)域

對于UE處于雙載波覆蓋區(qū)域以及覆蓋邊緣時(shí)，需要考慮異頻小區(qū)重選。異頻小區(qū)重選主要有2個(gè)目的。

a）當(dāng)UE離開雙載波覆蓋區(qū)域時(shí)，必須重選到第一載波。

b）當(dāng)?shù)谝惠d波負(fù)載過大導(dǎo)致Ec/No下降，會觸發(fā)UE重選到第二載波。

以上海聯(lián)通WCDMA網(wǎng)絡(luò)雙載波區(qū)域?yàn)槔?，第一載波以承擔(dān)語音及部分HSPA業(yè)務(wù)為主，第二載波主要分擔(dān)HSPA業(yè)務(wù)，如圖1和圖2所示。

圖1 雙載頻語音業(yè)務(wù)分擔(dān)示意

圖2 雙載頻HDPA業(yè)務(wù)分擔(dān)示意

在建網(wǎng)初期，由于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載普遍不高，可以考慮UE空閑模式下駐留在第一載波，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和用戶業(yè)務(wù)類型，通過RRC連接重定向以及異頻切換的方法，使UE駐留在第二載波。

異頻小區(qū)重選的大部分參數(shù)和同頻小區(qū)重選共享的參數(shù)，只有重選測量門限值是不同的（同頻小區(qū)重選是Sintrasearch，異頻小區(qū)重選是Sintersearch）。 由于異頻小區(qū)重選延遲比同頻小區(qū)重選延遲大，在這種情況下應(yīng)該盡量減少異頻小區(qū)重選的發(fā)生，調(diào)低異頻重選測量門限值，甚至低于異系統(tǒng)重選測量門限值。

4 結(jié)束語

本文對在空閑模式下UE重選過程進(jìn)行了分析，并針對UE待機(jī)時(shí)間以及重選的影響對各個(gè)參數(shù)進(jìn)行了探討，提出了一般情況下重選優(yōu)化參數(shù)，并針對室內(nèi)、雙載波覆蓋區(qū)域特殊環(huán)境下對小區(qū)重選參數(shù)進(jìn)行了進(jìn)一步的討論。

WCDMA小區(qū)重選的衡量標(biāo)準(zhǔn)與具體部署和運(yùn)營商的發(fā)展策略有關(guān)，為了獲得最佳的性能，重選參數(shù)還要根據(jù)具體的環(huán)境進(jìn)行微調(diào)，甚至是逐小區(qū)微調(diào)。

［1］3GPP TS 25.133 Requirements for Support of Radio Resource Management （FDD）［S/OL］. ［2011-02-21］.http://www.mumor.org/public/background/25133-510.doc.

［2］3GPP TS 25.304 UE Procedures in Idle Mode and Procedures for Cell Reselection in Connected Mode ［S/OL］. ［2011-02-21］.http://www.quintillion.co.jp/3GPP/Specs/25304-850.pdf.

［3］3GPP TS 25.331 Radio Resource Control（RRC）；protocol specification［S/OL］. ［2011-02-21］.http://www.5ibzw.com/bbs/viewthread.php?tid=58940.

［4］Flore D，Brunner C，Grilli F，et al.Cell reselection parameter optimization in UMTS[C].[2011-05-25].http://sciencestage.com/d/4715841/cell-reselection-parameter-optimization-in-umts.html.

［5］Garavaglia A，Brunner C,Flore D，et al.Inter-System Cell Reselection Parameter Optimization in UMTS[C].[2011-05-25].http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=1651721.