1、研究与开发LTE系统切换过程中RRC信令可靠性的研究与改进刘丽敏。董宏成李小文(重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065)1 引言现有的蜂窝移动通信系统f如3G系统1提供的数据速率在小区中心和小区边缘有很大的差异不仅影响整个系统的容量，还使不同位置上的服务质量(qualiIy of se“ice)有很大的波动。因此，目前正在研发的I胍(10ng temevnI“on】系统将提高小区边缘性能作为主要的需求指标之一l”。而小区边缘地带由于低SINR、高路径损耗的特点，经常造成切换。与切换相关信令的可靠性传输对提高小区边缘性能非常重要。本文将从上行功率控制(以下简称功控)造成的功率受限(pow
2、er limi诅lion)人手，提高与切换相关的RRC信令传输的可靠性，从而提高小区边缘性能。2相关过程无线资源管理fRRMl功能涉及分配和维护无线链路通信，由无线接入网完成。在L1陋的EUTR丸N系统中，RRM功能的定义参考了3C系统RRM的基本功能。并基于国家科技萤大专项基金资助项目。TDL1陋无线综合测试仪表开发”(No2009殛03002瑚9)L1fE的EUTRAN架构和需求对其功能进行了扩展，包括无线承载控制(RBC)、无限接纳控制(RAC)、连接移动性控制(CMC)、动态资源分配(DRA)、小区间干扰协调(ICIC)和负载均衡(LB】。m系统中所进行的无线资源管理既包括对单小区无线
3、资源的管理。还包括对多小区无线资源的管理。本文重点介绍连接移动性控制中在连接模式下的切换决策和小区间干扰协调的功控机制闯。21切换流程RRM功能中的连接移动性控制(CMC)在连接模式下，支持无线连接移动性基于UE与eN0de B的测量结果进行切换决策。切换的相关流程如图I所示。TDL1IE系统中采用硬切换。首先，根据系统消息所规定的测量上报准则，UE发送“me舳u舢enl陀p0眦”信息给源eNode B。例如：当邻小区比服务小区好时，就会触发事件A314】，当事件A3的条件得到满足时就会发送测量报告到源eN0de B。源eNode B判断是否需要进行切换。若进行切换则源eN0de B基于“me
4、鹤陀ment形Dor【”和RRM算法为UE确定目标基站，并将UE的上下文(UE context)信息随切换请求一起发送到目标基站。UE收到源基站“H0万方数据电信科学2m2簟攀5燧图l RRC连接重配置过程cod竹命令(即“RRC c咖ec衄rec叫iguration”命令)后开始准备切换，当UE向目标基站返回“H0 co血肋喻令(即“RRCnnd帆recoll69Ilralion compJete”命令)，表明切换过程完成。22上行功率控制小区间干扰协调的功控机制与单纯的小区功控是不同的。单纯的小区功控只用于路损补偿当一个UE的上行信道质量下降(如处于小区边缘)时，e0de B可以根据该UE
5、的需要加大其发射功率。但每个小区都一味地提高小区边缘UE的发射功率，反而会由于小区间干扰的增加造成系统总容量的下降。因此。从整个系统总容量最大化的角度考虑相邻eNode B之间通过X2接口传送高干扰指示(H)和过载指示(0I)来调度PRB嘲。L1匝系统采用慢功控的方式，UE的发射功率通过eN0de B发送慢功控指令(如PsD)和通过下行IIs测量路损值等计算。上行功控计算式为嘲：肚lIlin(户。船lolg肘十a儿拍。川) (1)其中，P为UE的发射功率；为UE的最大发射功率，为固定值，取决于UE的等级；P0为小区特定或UE特定的参数；膨为分配给UE上行RB的数量；d是小区特定的路损补偿系数；
6、凡是UE测量下行路损值；k是由RRC层指定的针对某个特定的MCS的参数；厶是小区特定的发射功率控制(响璐mit p州er conlml，即lc)闭环修正系数，其中f表示子帧序号；函数m)由高层给出。基站可以通过信令控制UE是否根据所选的MCS计算k的值，如果不计算则其值为O。这里采用开环功率控制，将Msc(modeIIlation姐d codiIlg scher眦)的参数。与闭环功控相关的参数0都设为0，则式(1)变为：降min(只。J尸抖lo)(Ig肌n咒) (2)第i帧的PUSCH中的每个IIB(肚1)上的发射功率为：岛m=Inin(尸0，尸汁d咒) (3)由式(3)，可以得到能够分配给用
7、户的最大P舳的数量为：乏；00r(1俨1吨一砷 (4)则基站分配给UE的上行PRB一定不能超过f。23功率受限m系统应提供快速且可靠的切换过程。切换的可靠性与切换相关的参数直接相关，但与切换相关信令的可靠性传输也同样非常重要。比如，若相关消息没有快速且可靠地传输，切换有了时延，那么切换失败及无线链路失败的可能性就会提高。当式(4)中的脱。1时，终端就会被认为是功率受限。这里把功率受限的定义扩展一下，当比当前要分配的PRB小时UE就会被认为是功率受限。各个PRB的低功率传输会造成接收方的低S矾R、高BLER、重传次数的提高。小区边缘地带由于低SINR、高路径损耗的特点，经常造成切换。而高的路径损
8、耗使UE处于功率受限状态，给上行功控造成一定的挑战。为了减少时延不对RRC信令进行分割。即RRC信令被分配在一个。r(transmission石me inten，a1)中传输。而RRC信令所分配的长度则由消息的长度和采用的MCS所决定。A3消息所分配的资源见表l。可以发现PRB的分配在消息的可靠性及功率受限的概率之间寻求平衡。控制消息采用的调制编码方式越可靠。就越容易造成功率受限。表1控制信息分配大小A2报告或HO完成消息大小彻O100 200 3003切换过程中功率受限的分析切换过程中功率受限是造成上行控制信息遇到问题的主要原因。三习暖兰万方数据掰究与开发如图2显示了两条RSRP(refer
9、ence sigIlal r佻eivedpower)分布曲线。其中一条是周期性上报A3事件情况下UE的RSRP的累积分布函数另一条是在切换的情况下UE的脚的累积分数函数。由图2可以看出。在切换条件下，RSRP分布情况比周期性上报条件下差。也就是说在切换的条件下可能存在功率受限的情况，对消息的可靠性传输造成影响。RSRP(dBm)图2 RSI讲分布曲线下面分析可能造成功率受限的2个相关参数。Po，由式(3)可以得到R对上行传输功率有着直接的影响。控制信息的长度及采用的调制编码方式。由前面功率受限的分析可以得到，采用越高阶的MCS。功率越容易受限。下面将改变这两个相关参数以减小功率受限的概率并得到
10、仿真结果。4仿真与结果分析在切换过程中，RRC信令非常重要，而其功率的提高也有助于处于小区边缘的用户更好地完成切换过程。另一方面由事件而触发切换报告的用户一般很少，而由此提升的上行干扰不会对其他用户造成严重的干扰问题。相邻小区根据X2接口收到的HIl和0I。避开自己小区边缘UE也调度到这个PRB上。或尽量减小对这个PRB的干扰。因此由上文中造成功率受限的原因入手，结合小区间干扰协调机制，可以提出一种简单的功率提升(p0Werb008ting)机制，即增大与切换相关的上行信令的发射功率。本文中，与默认的发射功率相比增加3 dB。由式(3)可三j麟得，这相当于增大UE的最大传输功率即UE的最大传输
11、功率提升为26 dBm，或者P0与默认的P0相比，减小3 dB。本文的系统仿真主要从造成功率受限的两个相关参数进行分析，系统的仿真参数设置见表2。衰2仿真参数设置参数 数值带宽BS与BS距离载频信道模型路径损耗模型阴影衰落标准差功率控制切换调度算法lOMHz5m2 CHz删6径慢衰落信遭1281+376lg，8 dBPo：-50：一58ldBma：O6Hv砒eis：3 dB几1：256 mA3消息大小【l，200】bitH0命令大小：300 bitHO完成大小：120 bit控制消息McS：【QPsK l，3。QPsK l，6】正比公平调度+频率选择性调度仿真结果及分析如图3所示。图3显示了针
12、对不同大小的A3事件及不同的调制编码方式随着P0值的增大，功率受限概率的变化。由图3可见，随着R的增大，功率受限的概率也增大。这是由于P0直接影响每个PRB的发射功率。当最大发射功率及分配的资源大小不变时，R越大，功率受限的概率也越大。同1 009O 807茎06嚣篓040302OeOPsK 1，6，A3 200 b“ leOPSK l3、A3。200 bll l纛隅蘖场一目一QPsK 13A3 lOO biI l ，广bst、OPsK l6，A3：200 blt l F，一一直一boost、OPSK 13A3 200 bIt I ，一(7岽一b00stOPSK 1，6A3 100 bIt r
13、一_f，一豪一booscQPSK l，3，A3 100 bIt l一，E扣一58 57 56 55 一s4 53 52 51 so蹦dBm)图3功率受限概率万方数据皇篁壁鲎垫!兰整墨墨燮时从图中可以看出控制信道采用的MCS方式越可靠。A3消息越大功率受限的可能性越大。因为这些参数会造成为A3测量报告分配的资源增大。在传输功率不变的情况下。功率受限的可能性会增大。从图中可以看出，采用功率提升机制的boosl曲线与提升前的机制比较可以得出功率受限的概率相对降低了20一30。图4显示了A3测量报告成功接收的概率。结合图3可以看出，功率受限的概率越低A3测量报告成功的概率越高。同时采用了功率提升机制的
14、boost曲线与提升前的曲线相比。A3报告成功的概率得到了提高。这说明采用功率提升机制，结合最优的MCS方式及资源大小可以提高服务质量，改善用户的体验。二，辜躐嬲粼i l、号一OPSK 1，6，A3 100 bit -、 副58 57 56 55 54 53 52 -51 50，“dBm)图4 A3测量报告成功概率5结束语本文分析了在L1哐系统中。功率受限降低了切换过程中信令传输的可靠性。接着从造成功率受限的原因人手，结合小区间干扰协调机制提出了一种简单的功率提升机制，降低了功率受限的概率。提高了RRC信令传输的可靠性。当然，要在L1E系统中实施，还存在要继续研究及完善的部分，如II，11绑定
15、以及对控制信息的分割等。参考文献1 3GPP TS 36300Evolved Unive璐al T既腭“al Radio Acc髓s(EI用A)锄d Evolved Unive瑚1 TerIe8埘al Ibldioooe蟠Net唧k(Eu耵iAN)ove棚嘶Ption(Rel脚e9)，2咖2 3cPP佰36133Evolved Ulliversal Terres扛i8l R且dio A嘲皿一Ul母R唧Ii删entsforSupportofRadi0Ile州舭e M删-gemenl(Rele8lO)，201l3 Pellg M“学即，w柚g WenboA bmwork h iIl瑚d舀吐吨删蜘删
16、帅聊脚瑚8咖衄l al鲥h船i|l 1DscDMA硝l咖IEEERadi0 C锄删nication Maga五脯，瑚5(6)4 3GPP TS 36331EvoIved Univ嘲l Tt盯嚣伍al R日db Ac髓皿一UTRA)R矗dio Resotll忱。枇ml嗍晰ocol Spi6叫i仰(Rele8Io)，20lO5沈嘉。索士强3GPP长期演进(L1：E)技术原理与系统设计北京：人民邮电出版社20096 3GPP TS 36213 VlO1OEvolved Unive碍d T盱地s试aI RadioAcc嘲(E-I邢)PhyBical Layer P晰砌ImB(蹦朗鸵10)，加llRes
17、earch on the ImproVement of Reliability ofRRC Signaling ill the HO in LTE SystemUu LiIIlin，Dong Ho唱cheng，Ij xiaowen(sch00l 0f comutlic撕on锄dmalion En舀nee如g，Chongq咄Ulliv哪畸of P鹪恒aIld Teleco蚴吼ie觚。璐，ch彻gqing 400065，Chi叫Absmlct III tllis anicIe，we舳aly翡the impact of power liit on tlle mliabiliIy of RRC 8i印
18、alillg iIl tlle Ho procedu陀in theUrE sys把mAs tlle rea80npower HIllit，we put fowaId a啪y to red眦e the prob如ilit)，of lim“ed p删er wllich c锄impmve ther“ability 0f RRC si印aJing，11le Desuhs 0f tlle simul撕8how n蚍tIlishe眦c粕ilpDove thervice qIlality她d d增llserexperi蜘ceKey咖rds RRM，RRC signali唱H0，州er limit (收描日期：2012一0315)的赡”鳄舛OOOaOO哥鼙霞镁职罂棚嚣n万方数据LTE系统切换过程中RRC信令可靠性的研究与改进作者： 刘丽敏， 董宏成， 李小文， Liu Limin， Dong Hongcheng， Li Xiaowen作者单位： 重庆邮电大学通信与信息工程学院 重庆 400065刊名： 电信科学英文刊名： Telecommunications Science年，卷(期)： 2012,28(5)本文链接：http:/
