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LTE系统切换过程中RRC信令可靠性的研究与改进


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)



L1fE的E.UTRAN架构和需求对其功能进行了扩展,包括

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

r />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

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)

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。
2.1切换流程

有很大的波动。因此,目前正在研发的I胍(10ng

tem

evnI“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(power 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。

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。TD.L1[IE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,

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E.UTR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。TD—L1陋无线综合测试仪表开

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鹤Ⅱ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

发”(No.2009殛03002瑚9)

万方数据

电信科学2m2簟攀5燧 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)
岛m=Inin(尸0,尸汁d×咒)

(2)

第i帧的PUSCH中的每个IIB(肚1)上的发射功率为:
(3)

由式(3),可以得到能够分配给用户的最大P舳的数
量为:

‰乏『;00r(1俨1吨一砷
则基站分配给UE的上行PRB一定不能超过^f。。 2.3功率受限

(4)

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
图l RRC连接重配置过程

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。

co㈣d竹命令(即“RRC c咖ecⅡ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
“RRC∞nn∞d帆recoll69Ilralion compJete”命令),表明切换过

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。rⅡ(transmission
石me

程完成。 2.2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,eⅣ0de B可以根据该UE 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 (HⅡ)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

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O
100 200 300

损值等计算。上行功控计算式为嘲:
(1) 肚lIlin(户。船lo×lg肘十a×儿拍。川∞) 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;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

3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(reference sigIlal

r佻eived

得,这相当于增大UE的最大传输功率.即UE的最大传输功 率提升为26 dBm,或者P0与默认的P0相比,减小3
dB。

power)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。

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 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 数值
lOMHz

5∞m
2 CHz

删6径慢衰落信遭
128.1+37.6lg,
8 dB

Po:[-50:一58ldBm
a:O.6

切换

Hv砒e№is:3
’几1:256

dB



A3消息大小.【l∞,200】bit
RSRP(dBm)

H0命令大小:300 bit HO完成大小:120 bit 控制消息McS:【QPsK l,3。QPsK l,6】 调度算法 正比公平调度+频率选择性调度

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 并得到仿真结果。

仿真结果及分析如图3所示。 图3显示了针对不同大小的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 0

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(p0Wer

09 O 8 07

—e—OPsK 1,6,A3 200 b“ —e—OPSK l/3、A3。200 bll




茎06 嚣¨ 篓04
03 02 O

纛隅蘖场
一目一QPsK 1/3.A3 lOO biI —?广b∞st、OPsK l/6,A3:200 blt 一直一boost、OPSK 1/3.A3 200 bIt —岽一b00stOPSK 1,6.A3 100 bIt 一豪一boosc.QPSK l,3,A3 100 bIt

l l F/,一/ I r.一_/f,’,

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l一’,E扣’/

一58

—57

—56

—55

一s4

—53

—52

—51

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b008ting)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

蹦dBm)
图3功率受限概率

三j麟
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。
● 2 O ∞的 O赡
O a

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绑定以及对控制信息的分割等。

参考文献
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.52

-51

.50

京:人民邮电出版社.2009
6 3GPP TS 36.213 VlO.1.O.Evolved Unive碍d T盱地s试aI Radio

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图4

A3测量报告成功概率

Acc嘲(E-I邢^)PhyBical

Layer

P晰砌ImB(蹦朗鸵10),加ll

Research

on

the ImproVement of Reliability of

RRC Signaling ill the HO in LTE System
Uu LiIIlin,Dong Ho唱cheng,Ij xiaowen

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RRC

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simul撕∞8how n蚍tIlis∞he眦c粕iⅡlpDove the∞rvice qIlality她d d增llser

experi蜘ce.

Key咖rds

RRM,RRC

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(收描日期:2012一03—15)

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: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 刘丽敏, 董宏成, 李小文, Liu Limin, Dong Hongcheng, Li Xiaowen 重庆邮电大学通信与信息工程学院 重庆 400065 电信科学 Telecommunications Science 2012,28(5)

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dxkx201205014.aspx


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