《电子技术应用》

WCDMA小区重选参数优化分析

来源:c114中国通信网 作者:黄艳福 付智 周铭
2011/6/16 12:03:57
 

0 前言

在移动通信系统中,用户移动终端(UE)会根据小区重选准则,周期搜索当前最优小区驻留。这种周期重选机制能保证当前终端驻留小区的信号强度和质量,为了达到预期的呼叫建立性能,这也是必须的。反应灵敏的小区重选机制能充分改善驻留小区的质量,但其代价是频繁的重选,导致终端待机时间缩短。小区重选准则是基于网络提供的参数。

本文从分析小区重选准则入手,分析各个参数对重选的影响,提出目前较常用的优化参数,并针对某些特定场景,对参数进行了更进一步的优化。

1 小区重选过程

GSM系统提出了分层小区结构(HCS):快速移动的UE驻留在大覆盖小区中,慢速移动的UE驻留在覆盖小的小区中。UE通过在一定时间内重选发生的次数判断是否处于高速移动状态。

虽然在3GPP标准中,WCDMA系统也支持HCS,但是在实际规划中却并不使用。因为许多WCDMA运营商只有1~3个载波,而不像GSM那样拥有很多的频点,因此给大覆盖小区单独规划1个载波,将会使系统容量显著下降。假如在同一载波上使用HCS,又会使系统干扰明显增加。基于以上原因在分析小区重选标准时,将不考虑HCS。

在空闲模式下,UE成功驻留到某一个小区后,会以DRX方式工作:在每个DRX周期开始时,UE将被唤醒并监测小区PICH,判断是否有寻呼指示。UE根据当前驻留小区CPICH Ec/No测量结果判断是否触发同频、异频或系统间测量。即:CPICH Ec/No低于Qqualmin+Sintrasearch时触发同频邻小区测量;低于Qqualmin+Sintersearch时触发异频邻小区测量;低于Qqualmin+Ssearch RATGSM时触发GSM邻小区测量。然后根据R准则对比驻留小区与测量邻小区信号测量值,如式(1)和式(2)所示。

Rs=Qmeas,s+Qhyst        (1)
       Rn=Qmeas,s-Qoffset,n           (2)

其中Qmeas,s、Qmeas,n为当前驻留WCDMA小区以及邻小区信号测量值,对于WCDMA小区由系统消息指定为CPICH RSCP或是CPICH Ec/No,一般选择Ec/No;对于GSM小区,一般为接收信号电平平均值RxLA。

如果在Treselection时间内某个最大邻小区的R值一直大于当前驻留小区的R值,即:Rn>Rs,Qmeas,n-Qmeas,s>Qhyst+Qoffset,n,该邻小区信号测量值大于当前驻留小区的信号测量值至少Qhyst+Qoffset,UE就会重选到这个新小区。

2 重选参数分析

2.1 CPICH Ec/No和CPICH RSCP

CPICH Ec/No和CPICH RSCP测量值。对于WCDMA同频小区或异频小区重选过程,R准则中测量度量值为CPICH Ec/No或CPICH RSCP,由系统消息指定;对于GSM邻小区,R准则中测量值为RxLA。

2.2 DRX周期

DRX为UE在空闲模式下被寻呼的时间周期,一般支持0.64、1.28、2.56和5.12 s 4种参数值。由于5.12s的寻呼间隔时间过长,极端情况下UE需要等待5.12s才能响应寻呼指示,平均响应时间也有2.56s,因此不考虑该参数值。对于DRX分别为0.64、1.28和2.56 s时,邻小区测量时间间隔最长分别为1.28、1.28和2.56 s[1]。

因此,当DRX取1.28s时,由于DRX周期延长,UE唤醒频率降低,待机时间将较DRX取0.64s延长20%~25%,并且由于测量最长间隔没有变化,因此对驻留小区质量不会带来较大的影响。当DRX由从1.28s增加到2.56s时,待机时间也将延长25%左右,并且测量时间间隔也相应增加了,对驻留小区信道条件的变化响应也将会有一定的延时。

因此,一般情况下,建议DRX取值1.28s。

2.3 测量触发值

测量触发值(同频、异频以及GSM邻小区)应设为驻留小区的质量开始恶化,应该进行小区重选时启动测量。中国联通测量规范将WCDMA小区覆盖率定义为CPICH Ec/No≥-12dB,考虑预留同频重选2~3dB富余量后,建议同频测量触发值Qqualmin+Sintrasearch=-10dB。

异频或异系统小区重选大部分参数是和同频小区重选相同的,由于异频或异系统小区重选延迟较大,因此应尽量减少该类型重选的发生,将重选触发值设置得比同频测量触发值小一些,并且优先异频小区重选,最后异系统小区重选:Qqualmin+Sintersearch=-12dB,Qqualmin+Ssearch RATGSM=-14dB。

对于最小CPICH Ec/No即Qqualmin,可根据经验值取定为-16dB。

2.4 Treselection

Treselection为小区重选定时器值,取值范围为0~31s。为了防止由于信号波动引起的UE重选,一般取定Treselection为1~2个测量周期。Treselection过大会造成重选延迟增大,降低驻留小区信号质量。一般情况DRX周期为1.28s,因此建议Treselection为1s。

2.5 Qhyst和Qoffset

Qhyst(滞后值)。对于GSM小区或测量度量值为CPICH RSCP的WCDMA小区,使用Qhyst1;对于测量度量值为CPICH Ec/No的WCDMA小区,使用Qhyst2。取值范围为0~40dB。

Qoffset(邻小区与当前驻留小区之间偏移)。对于GSM小区或测量度量值为CPICH RSCP的WCDMA小区,使用Qoffset1;对于测量度量值为CPICH Ec/No的WCDMA小区,使用Qoffset2。取值范围为-50~50dB。

在小区重选中,只有在Treselection时间内某个邻小区测量值一直比当前驻留小区的高至少Qhyst+Qoffset,UE才会重选到这个新小区,并且Qhyst+Qoffset与Treselection相互关联,共同影响小区重选。

在Treselection参数取定时,增加Qhyst和Qoffset的值总能降低重选概率,从而延长待机时间。当然过高的Qhyst和Qoffset虽然可以延长待机时间,但同时会降低驻留小区的质量。因此在Treselection取1s时,Qhyst+Qoffset取3dB。

综合以上,一般情况下小区重选参数取值如表1所示。

WCDMA小区重选<a class=参数优化分析" src="http://files.chinaaet.com/images/20110616/aeef384e-0197-4319-a5c8-3e5e7c23b477.jpg" />

3 特殊场景分析

3.1 室内

对于WCDMA覆盖较完善的室内情况,室内覆盖主小区的CPICH Ec/No和CPICH RSCP会明显优于室外宏站小区,并且信号稳定,变化不大。

以某办公楼室内覆盖测试信号为例,共计测试101个点,信号分布如表2和表3所示。

WCDMA小区重选参数优化分析

WCDMA小区重选参数优化分析

由表2和表3可以看出98%的CPICH Ec/No大于-5dB,97%的CPICH RSCP大于-75 dB。考虑人移动对UE接收CPICH Ec/No带来的2~3dB的衰减,移动时CPICH Ec/No大于-8dB。

因此,在室内WCDMA覆盖较好的情况,UE一般不会触发小区重选测量(同频、异频和系统间),此时可以考虑将DRX周期调整为2.56s,UE待机时间将会延长25%,对UE驻留小区信号质量也不会产生影响,唯一有影响的将是UE响应寻呼平均时间变为1.28s,最长为2.56s。

3.2 双载波覆盖区域

对于UE处于双载波覆盖区域以及覆盖边缘时,需要考虑异频小区重选。异频小区重选主要有2个目的。

a) 当UE离开双载波覆盖区域时,必须重选到第一载波。

b) 当第一载波负载过大导致Ec/No下降,会触发UE重选到第二载波。

以上海联通WCDMA网络双载波区域为例,第一载波以承担语音及部分HSPA业务为主,第二载波主要分担HSPA业务,如图1和图2所示。

WCDMA小区重选参数优化分析

WCDMA小区重选参数优化分析

在建网初期,由于网络负载普遍不高,可以考虑UE空闲模式下驻留在第一载波,根据网络负载和用户业务类型,通过RRC连接重定向以及异频切换的方法,使UE驻留在第二载波。

异频小区重选的大部分参数和同频小区重选共享的参数,只有重选测量门限值是不同的(同频小区重选是Sintrasearch,异频小区重选是Sintersearch)。由于异频小区重选延迟比同频小区重选延迟大,在这种情况下应该尽量减少异频小区重选的发生,调低异频重选测量门限值,甚至低于异系统重选测量门限值。

4  结束语

本文对在空闲模式下UE重选过程进行了分析,并针对UE待机时间以及重选的影响对各个参数进行了探讨,提出了一般情况下重选优化参数,并针对室内、双载波覆盖区域特殊环境下对小区重选参数进行了进一步的讨论。

WCDMA小区重选的衡量标准与具体部署和运营商的发展策略有关,为了获得最佳的性能,重选参数还要根据具体的环境进行微调,甚至是逐小区微调。

参考文献:

[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.

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