LTE测量与切换

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LTE测量与切换1     测量过程

测量过程主要包括以下三个步骤：

测量配置：由eNB通过RRCConnectionReconfigurtion消息携带的measConfig信元将测量配置消息通知给UE，即下发测量控制。

测量执行：UE会对当前服务小区进行测量，并根据RRCConnectionReconfigurtion消息中的s-Measure信元来判断是否需要执行对相邻小区的测量。

测量报告：测量报告触发方式分为周期性和事件触发。当满足测量报告条件时，UE将测量结果填入MeasurementReport消息，发送给eNB。

1.1   测量配置

测量配置主要由eNB通过RRCConnectionReconfigurtion消息携带的measConfig信元将测量配置消息通知给UE，包含UE需要测量的对象、小区列表、报告方式、测量标识、事件参数等。

当测量条件改变时，eNB通知UE新的测量条件。

1.1.1RRCConnectionReconfigurtion消息

• 触发条件：eNB向UE发起/修改/删除测量。
• 发送网元：（eNB）处理：将测量配置填项填入RRCConnectionReconfigurtion消息中的measConfig信元。
• 接收网元（UE）处理：UE侧维护一个测量配置数据库VarMeasConfig，在VarMeasConfig中，每个measId对应一个measObjectId和一个reportConfigId。其中，measId是数据库测量配置条目索引；measObjectId是测量对象标识，对应一个测量对象配置项；reportConfigId是测量报告标识，对应一个测量报告配置项。此外还包含了与measId无关的公共配置项quantityConfig、测量量配置、s-Measure和服务小区质量门限控制等。
  
  

Measurement objects（测量对象）：UE测量的对象如下

• 对于频率内和频率间的测量，测量对象是一个单一的E-UTRA承载频率。与该承载频率相关的，E-UTRAN可以配置一系列的特定频偏的小区和黑名单小区。黑名单小区在事件评估或者测量报告中不被考虑。
• 对于不同RAT间的UTRA测量，测量对象为在一个单一UTRA承载频率上的小区集。
• 对于不同RAT间的GERAN测量，测量对象为一个GERAN承载频率集。
  
  

Reporting configurtions（报告配置）：

• 报告标准：该标准触发UE发送一条测量报告。这可以是周期性的或者是单一事件的描述。
• 报告格式：在测量报告中UE包含的量以及相关的信息（例如报告小区的数量）。
  
  

Measurement identities（测量标识）：每一个测量ID对应着一个测量对象和一个报告配置。对多个测量ID来说可能是对应着多个测量对象和同一个报告配置，也可能是对应这一个测量对象和多个报告配置。

Quantity configurations（测量量配置）：定义了测量量和用于所有事件评估和相关测量报告类型。每个测量量可以配置一个滤波器。

Measurement gaps（测量间隔）：UE可以用于在异频实施测量的时间（针对异频测量）。定义了MGRP（Measurement Gap Repetition Period）和MGL（Measurement Gap Length）。

s-Measure：服务小区质量门限控制。如果没有配置s-Measure或者配置了s-Measure但是服务小区的RSRP低于这个值，那么UE会执行相关测量 。

1.2   测量执行

UE测量可分为RRC_IDLE状态下和RRC_CONNECTED状态下的测量。

• RRC_IDLE状态下的测量：用于小区重选；
• RRC_CONNECTED状态下的测量：用于切换。
  
  

UE可以进行以下类型的测量：

• 同频测量：在服务小区的下行载频上进行测量，包括：RSRP、RSRQ、Pthloss等。
• 异频测量：在不同于服务小区的下行载频上进行测量，包括RSRP、RSRQ、Pthloss等。
• Inter-RAT测量：PCCPCH RSCP、CPICH RSCP、CPICH Ec/No、GSM Carrier RSSI、BSIC Identification、BSIC Reconfirmation等
  
  

按照UE的测量量不同可分为RSRP和RSRQ。

1.3   测量报告

    满足测量报告条件时，通过事件报告eUTRAN。内容包括：测量ID、服务小区的测量结果（RSRP和RSRQ的测量值）、邻小区的测量结果（可选）。

测量报告方式：按时触发类型，分为周期性和事件触发。

• 周期性触发：按照eNB设定的报告间隔与总次数周期性发送
  
  

• reportStrongestCells ：报告最强小区
• reportCGI ：上报全球小区标识
  
  

• 事件触发：满足报告条件时，发送测量报告
  
  

1.3.1系统内测量事件

    系统内测量事件采用Ax来标识，系统内事件的报告各类：

• eventA1：服务小区质量高于一个绝对门限（serving > threshold）。用于关闭正在进行的频间测量，在RRC控制下去掉激活测量间隙（gap）
  
  

事件进入条件：Ms - Hys > Thresh

事件离开条件：Ms + Hys < Thresh

其中：

Ms：为服务小区的测量结果，没有计算任何小区各自的偏置如果测量的是RSRP则单位为dBm，如果是RSRQ则单位为dB。

Hys：为此事件的滞后参数。单位为dB。取值范围（0-30），实际值=取值*0.5dB

Thresh：为此事件的门限参数。单位同Ms一样

• eventA2：服务小区质量低于一个绝对门限（serving < threshold）。用于打开频间测量，在RRC控制下激活测量间隙（gap）。
  
  

事件进入条件：Ms + Hys < Thresh

事件离开条件：Ms - Hys > Thresh

• eventA3：邻小区比服务小区质量高于一个门限（Neighbour > Serving + Offset），用于频内/频间的基于覆盖的切换。
  
  

事件进入条件：Mn + Ofn + Ocn - Hys > Ms + Ofs + Ocs + Off

事件离开条件：Mn + Ofn + Ocn + Hys < Ms + Ofs + Ocs + Off

• eventA4：邻小区质量高于一个绝对门限。用于基于负荷的切换。可用于负载平衡，与移动到高优先级的小区重选相似。
  
  

事件进入条件：Mn + Ofn + Ocn - Hys > Thresh

事件离开条件：Mn + Ofn + Ocn + Hys < Thresh

• eventA5：服务小区质量低于一个绝对门限门限1（Serving<threshold1）并且邻小区质量高于一个绝对门限2（Serving>threshold2）。用于频内/频间的基于覆盖的切换。可用于负载平衡，与移动到低优先级的小区重选相似。
  
  

事件进入条件：Ms + Hys < Thresh1 & Mn + Ofn + Ocn - Hys >Threah2

事件离开条件：Ms - Hys > Thresh1 or Mn + Ofn + Ocn + Hys < Thresh2

1.3.2系统间测量事件

    异系统测量事件采用Bx来标识，事件报告种类：

• EventB1：邻小区比绝对门限好。用于测量高优先级的的RAT小区。
  
  

事件进入条件：Mn + Ofn - Hys > Thresh

事件离开条件：Mn + Ofn + Hys < Thresh

• EventB2：服务小区质量低于一个绝对门限门限1（Serving<threshold1）并且邻小区质量高于一个绝对门限2（Serving>threshold2）。用于相同或低优先级的RAT小区的测量。
  
  

事件进入条件：Mn + Hys < Thresh1 & Mn + Ofn - Hys >Thresh2

事件离开条件：Mn - Hys > Thresh1 or Mn + Ofn + Hys <Thresh2

1.3.3MeasurementReport消息

• 触发条件：当UE完成测量后，会依照测量报告配置对报告条件进行评估，当设定条件满足时，UE会将测量结果填入MeasurementReport消息，发送给eNB。
• 发送网元（UE）处理：测量后将measResultServCell 包含最好的相邻小区，直至数目达maxReportCells。 如果triggerType为“event”，或者purpose为“reportStrongestCells”，设置measResult包含reportConfig中reportQuantity指示的测量量，按triggerQuantity降序排列，也就是说最好的小区被包含在最前面。 如果purpose为“reportCGI”，包含含有所有已经成功获取的域的cgi-Info
• 接收网元（eNB）处理：获取测量结果。
  

2     切换过程

作为TD-SCDMA演进技术的TD-LTE系统，可以采用快速硬切换方法实现不同频段之间以及各系统间的切换，从而更好地实现地域覆盖和无缝切换，并且实现与现有3GPP和非3GPP的兼容。软切换由于设备复杂度高、定时难度大，会带来较高处理能力的需求，因而未被采用。核心网的设计也发生了相应的改变，增加了系统架构演进(SAE)和3GPP模块，实现了LTE系统与3GPP和非3GPP系统切换的兼容。

2.1   切换技术

切换过程都会被分为4个步骤：测量、上报、判决和执行。接收功率、误比特率和链路距离都能够作为测量标准从而进行理论上的估计和相应的处理。TD-LTE系统的切换是UE辅助的硬切换，他和FDD-LTE硬切换的最大区别在于：在TD-LTE中导频信号是在一个特殊的时隙上进行传输，而FDD-LTE系统中导频信道则占用一整个帧长度，所以基于导频信道的测量标准对于TD-LTE来说并不是那么精确。所以对于TD-LTE的测量，还需要结合信道质量、UE的位置和导频信号强度来进行。

在连接模式下的E-UTRAN内切换是终端辅助网络控制的切换。切换主要分成切换准备、切换执行和切换完成3个部分，这3个部分在文章的信令交互部分有详细的说明。其中eNB包括以下几种切换：

基于无线质量的切换：

通常进行此类切换的原因是：UE的测量报告显示出存在比当前服务小区信道质量更好的邻小区。

基于无线接入技术覆盖的切换：

此类切换是在UE丢失当前无线接入技术(RAT)覆盖从而连接到其他RAT的情况下产生的。例如，一个UE远离了城市区域从而丢失TD-LTE覆盖，网络就会切换到UE检测到的质量次好的RAT，如通用移动通信系统(UMTS)或者全球移动通信系统(GSM)。

基于负载情况的切换：

此类切换用于当一个给定小区过载时，尽量平衡属于同一操作者的不同RAT间的负载状况。例如，如果当一个TD-LTE小区非常拥挤，一些用户就需要转移到相邻TD-LTE小区或是相邻UMTS小区中。

2.2   切换2.2.1切换类型

LTE切换可分为以下几种类型：

• 系统内切换
  
  

• eNB内切换（intra-eNB）：同一个eNB下2个小区之间的切换；
• eNB间切换（inter-eNB）：X2切换、S1切换。不同eNB下的2个小区之间的切换；
  
  

• 系统间切换：E-UTRAN与其他系统之间的切换（inter-RAT）
  
  

2.2.2切换原则

• eNB选择信号最强（RSRP/RSRQ值最大）的小区作为目标小区；
• 如果目标小区同时存在S1和X2接口，则进行X2切换；
  
  

2.2.3切换方法：

采用了UE辅助网络控制的方法，分为测量à上报à判决à执行4个步骤。

2.3   切换流程

RRCConnectionReconfiguration这条消息是用来修改RRC连接配置的，主要内容包含测量配置（measConfig）、移动性控制（mobilityControlInfo）、无线资源管理（RBs、MAC层主要配置、物理信道配置）、NAS消息和鉴权配置。

切换命令为携带IE mobilityControlInfo 的RRCConnectionReconfiguration消息。