TD—SCDMA多模终端出服务区技术的研究

摘要：出服务区技术是TD—SCDMA多模终端连接模式下移动性管理的重要内容之一，对出服务区过程的研究具有重要意义。针对此，首先对出服务区的相关过程进行分析，然后在此基础上对FACH/PCH状态下的出服务区流程进行设计。

0 引言

出服务区技术是TD—SCDMA多模终端在TD工作模式下，当UE在FACH或PCH状态下出现服务小区不可用情况后，终端对后续信令连接的保持、恢复或释放的处理过程。出服务区技术是连接模式下UE实现移动性管理的重要内容之一，如何高效地实现业务的连续性，以为用户提供无缝的应用服务，是设计TD—SCDMA多模终端的重要指标。本文主要针对TD—SCDMA多模终端的TD工作模式下的出服务区功能进行研究，首先介绍UE的基本工作模式，然后对出服务区的相关过程进行分析，最后对出服务区功能进行设计和实现。

1 UE的工作模式

终端从RRC信令连接的角度可以划分为两个基本的工作模式：空闲模式和连接模式。

(1)空闲模式：空闲状态下UE处于待机状态，UE与UTRAN之间无连接，UTRAN内没有此UE的任何信息，UE仅由非接入层标识符来定义;

(2)连接模式：当UE建立RRC连接之后，UE从空闲模式进入连接模式。在连接模式下有四种状态：CELL_DCH、CELL_FACH、URA_PCH和CELL_ PCH。这些状态定义了UE使用的物理信道种类、测量和移动性管理任务，以及发生状态转移时的动作。

连接模式下的状态划分及任务如下：

(1)CELL_DCH状态：在上行和下行给UE分配了一个专用物理信道，可以传输大量用户数据;

(2)CELL_FACH状态：没有给UE分配专用信道，UE连续监听一个下行FACH信道，可通过RACH或FACH信道传递少量的数据;

(3)CELL_PCH/URA_PCH状态：没有为UE分配专用信道，UE使用非连续接收(DRX)技术监听PICH和BCH，其区别在于范围不同，在这两种状态下无任何上行活动。

2 出服务区过程

在PCH或FACH状态下，测量发现当前服务区的S<0后，若在12/4.s内都没有找到合适的邻小区驻留，则表示终端已“出服务区”。在12/4 s的定时器超时之前，UE将启动对包括服务小区在内的所有邻小区的测量，并根据测量结果尝试驻留到合适的小区，以恢复资源，保持连接。在12/4 s的定时器超时之后，UE将启动盲搜过程，尝试驻留到任意的合适小区，若驻留成功，则保持连接;否则，UE将丢失覆盖，并释放连接。从服务小区的质量变差到最终的连接释放，根据UE处理方式的变化，可以对出服务区过程进行阶段划分。

2.1 PCH状态下出服务区过程分析

根据协议25.123中关于出服务区的相关描述，在PCH状态下从服务小区的质量变差到最终的连接释放，可以划分如下三个阶段，如图1所示。

阶段一：从检测到服务小区不可用到开启所有邻近小区的测量的NDRX周期。在本阶段，不调整测量范围，保持对服务小区的监控，目的是给服务小区NDRX周期的时间长度的机会以恢复信号;

阶段二：从开启所有邻近小区测量开始的12 s时间。本阶段，调整测量范围到所有邻近小区，尝试驻留所有可能正常驻留的邻近小区。目的是希望给予邻近小区以机会，尽快寻找到一个适合的邻近小区驻留，以恢复资源，保持连接;

阶段三：从开启盲搜到T307定时器超时。本阶段将尝试驻留的小区范围扩大到盲搜小区，希望能够从盲搜小区中寻找到一个适合小区驻留，以恢复资源，保持连接;否则，无法回服务区，释放连接。

2.2 FACH状态下出服务区过程分析

同PCH状态，根据协议25.123中关于出服务区的相关描述，在FACH状态下从服务小区的质量变差到最终的释放连接，可以划分如下三个阶段，如图2所示。

阶段一：从检测到服务小区S<0开始的5个测量周期(1 000 ms)。在本阶段，保持对服务小区的监控，目的是给予服务小区5个测量周期的时间长度的机会以恢复信号;

阶段二：从服务小区不可用开始的4 s时间。本阶段，开始尝试驻留所有可能正常驻留的邻近小区。目的是希望给予邻近小区以机会，尽快寻找到一个适合的邻近小区驻留，以恢复资源，保持连接;

阶段三：从开启盲搜到T307定时器超时。本阶段将尝试驻留的小区范围扩大到盲搜小区，希望能够从盲搜小区中寻找到一个适合小区驻留，以恢复资源，保持连接;否则，无法回服务区，释放连接。

3 出服务区过程流程设计

在出服务区功能设计过程中，将按照2.1和2.2所述，根据FACH/PCH状态下的阶段划分情况，分阶段实现FACFL/PCH状态下的出服务区功能，而在此过程中，各阶段的跃迁将通过定时器控制实现。

3.1 定时器设计

为实现对出服务区过程中各阶段跃迁的控制，将设计定时器t_serveCellInvalid和t_ncellInvalid分别对FACH状态下第一阶段和FACH /PCH状态下的第二阶段进行监控，定时器的基本信息如表1所示。

3.2 流程设计

3.2.1 PCH状态下流程设计

在PCH状态下，当服务小区的S<0后，UE在NDRX周期内持续监控服务小区，如果在此期间服务小区的质量恢复，则UE继续在当前小区驻留，并保持连接;否则，当服务小区不可用时，UE启动对包括其他模式小区在内的所有邻小区的测量，同时定时器t_ncellInvalid开启，如果上报的测量结果中存在S>0的邻小区，此时根据小区重选的优先级准则，分别构造三个模式(TDS/GGE/LTE)的候选小区列表。UE将首先尝试在TDS模式下的邻小区驻留，按照TDS下的候选小区列表依次尝试在这些小区上驻留，如果在某一TDS小区上成功驻留，将发起原因为小区重选的小区更新过程并恢复连接;否则，若UE无法在任意TDS小区上成功驻留，则依次尝试在LTE/GGE的候选小区上驻留，若成功在LTE/GGE小区上驻留，将去激活TDS模式;否则，若对所有的ITE/GGE小区重选均失败，则返回TDS模，若定时器t_ncellInvalid未超时，UE将继续对所有的邻小区进行测量，一旦发现满足条件的小区，立即发起重选过程，并尝试在这一小区上驻留，该流程如图3所示。

当定时器t_ncellInvalid时，若UE仍然无法找到合适的小区驻留，则认为UE出服务区，此时UE将发起盲搜过程，同时依次开启T305和T307定时器。如果在T307超时前，找到了合适的小区驻留，则在新的小区上发起原因为重新进入服务区的小区更新过程并恢复连接。如果T307超时仍找不到合适的小区驻留，则丢失覆盖，释放连接，并返回空闲。UE出服务区后丢失覆盖流程如图4所示。

3.2，2 FACH状态下流程设计

在FACH状态下，当服务小区的S<0后，定时器t_serveCellInvalid开启，并持续监控服务小区，如果在此期间服务小区的质量恢复，则UE继续在当前小区驻留，并保持连接;否则，当定时器t_serveCellInvalid超时后，UE启动对包括其他模式(FACH状态下不对LTE小区进行测量)小区在内的所有邻小区的测量，同时开启定时器t_ncellInvalid，根据测量结果，若邻小区中存在S>0的小区，此时根据小区重选的R准则，分别构造TDS/GGE模式下的候选小区列表。UE将首先尝试TDS模式下的邻小区驻留，按照TDS下的候选小区列表依次尝试在这些小区上驻留，如果在某一TDS小区上成功驻留，将发起依次原因为小区重选的小区更新过程并恢复连接;否则，若UE无法在任意TDS小区上成功驻留，则依次尝试在GGE的候选小区上驻留，若成功地在GGE小区上驻留，将去激活TDS模式;若对所有的GGE小区重选均失败，则返回TDS模，继续对所有的邻小区进行测量，一旦发现满足条件的小区，立即发起重选过程，并尝试在这一小区上驻留，该流程如图5所示。

当定时器t_ncellInvalid超时后，如果UE仍然无法找到合适的小区驻留，则UE出服务区，在FACH状态下，其后续处理与PCH状态下UE出服务区的处理相似，在此不再做详细描述。

4 结论

本文在TD_SCDMA和TD-LTE高层协议的基础上，对TD工作模式下出服务区技术进行研究，并重点对PCH和FACH状态下的出服务区功能进行了流程设计，在对本方案进行实现和测试后，可以看出它能很好地按照协议要求实现对信令连接的保持、恢复或释放的处理。