一种基于载波聚合的切换方法的设计方案

摘 要： 载波聚合技术是LTE?A中的关键技术，与LTE系统中基站仅支持单一的载波切换相比，LTE?A中需要支持多载波的功能，因此需要一种可以支持多载波切换的方法。从RRC协议的角度出发，提出一种支持切换方案，通过在切换过程中释放源辅小区，并在切换完成后根据情况重新建立辅小区的方法，实现了带有载波聚合功能的切换，并且给出载波聚合下切换详细设计流程。最后在实际环境中对此流程进行验证，给出测试结果，实现了带有载波聚合功能的切换。

关键词： 载波聚合; RRC; 辅小区; 切换

Design scheme of switching method based on carrier aggregation

（1. Wuhan Research Institute of Post and Telecommunications， Wuhan 430074， China;

2. Beijing Northern Fiber Home Technologies Co.， Ltd.， Beijing 100085， China）

Abstract： The carriers aggregation is a key technology for LTE?advanced （LTE?A） system. The multiple carrier function needs to be supported in LTE?A system， which is different from the base station in LTE system which only supports single carrier switching， so a switching system which can support multiple carrier switching is needed. a scheme to support switching is proposed in this paper， according to RRC protocol. The carrier switching with carrier aggregation was realized by releasing the source SCell in the process of switching and setting up a new SCell after the switching completion. The detailed design technological process in the case of carrier aggregation is offered. The practical validation result is given.

Keywords： carrier aggregation; RRC; SCell; switching

1 载波聚合下切换分析

为了支持载波聚合，LTE?A的协议中增加了辅小区（SCell）[3]这一概念。在载波聚合中，主小区用来定义为在连接建立时初始配置的小区，UE受主小区（PCell）控制[4]，辅小区只为其提供业务。其中主小区对应的频率定义为主分量载波（PCC），辅小区对应的频率为辅分量载波（SCC）。一个UE可以配置一个主小区和若干个辅小区。LTE?A中，协议规定使用RRC连接重配过程来实现对辅小区的管理[5]。RRC层协议在RRC重配置消息中增加了与辅小区（SCell）相关的消息结构，主要包括辅小区的增加、修改、删除，以及相关的配置参数等。当基站根据当前情况需要对SCell的进行改变时，直接向UE下发重配消息，UE根据重配消息中包含的信令进行辅小区管理。LTE?A中也增加了对辅小区的测量管理，在LTE中，UE仅需要针对单个服务小区来测量，包括服务小区的测量，频内小区测量以及频间小区测量。而对于LTE?A，UE需要支持多个服务小区，即一个PCell和多个SCell。为了帮助目的基站选择合适的辅小区，UE测量上报中还增加了字段measResultBestNeighCell，引入UE将除当前主服务小区外的每个服务频点上的最好小区上报的机制。由reportAddNeighMeas来控制，当reportAddNeighMeas为SETUP时，UE上报此项。R10协议中增加了A6事件，即检测和上报同SCell在同一频点上的更好的小区，用于辅小区的同频测量。辅小区（Scell）的管理涉及到的测量事件为： SCell 增加： 如果A4事件配置给非服务频点并且能进行载波聚合的小区，它触发的测量报告能用于发现该频点上可能的新的辅小区候选对象。

SCell修改：辅小区的修改包括同频小区替换和异频小区替换，其中利用新增的A6事件来发现同一个频点的更好的小区，即同频替换。

Scell释放： 如果A2配置给服务频点，它触发的测量报告能用于去激活甚至释放对应的辅小区。

SCell激活：如果A1事件配置给服务频点，它触发的测量报告能用于激活对应的SCell，因为此时该SCell的信号质量足够好。

SCell去激活： 同样，A2事件能用于去激活正在使用的SCell。

载波聚合小区的变化主要分为两种场景：主小区不变，辅小区改变;主小区改变。通过之前的分析，当主小区不变，仅改变辅小区的状态时，RRC层只需要在下发的重配消息中增加相应的信令。而由于协议允许基站给UE的主、辅小区配置不同的传输模式、CSI上报、ACK/NACK反馈等物理层参数，这样UE在载波聚合的每个服务小区都会有不同物理层配置。因此在对本地进行参数配置时，需要增加了辅小区参数配置的接口，包括辅小区的增加、修改和删除。MAC层将基站给的配置参数存放在临时内存中，当切换成功时将配置固定保存。物理层配置消息则由MAC层来转发。

主小区的改变需要通过切换来完成。在原有的切换过程中，LTE规定了目的小区决定无线配置并通过切换命令通知UE，这个原则同样适用于载波聚合，切换命令可以包含用于目的小区的SCell配置。如果UE收到的切换命令带SCell配置，UE将配置这些小区，但是将这些小区置于去激活状态，直到收到目的小区MAC下发的SCell激活命令为止。

LTE?A在切换准备命令中（HandoverPreparationInformation）包含了源SCell列表，目的基站在发给UE的切换命令中同时也包含了源辅小区的参数，UE将根据配置释放这些小区的配置。

2 载波聚合下的切换流程

根据以上分析，具体切换流程如下：

（1） RRC给UE下发测量控制信息。测量范围包含了所有服务小区和服务小区的邻区。

（2） UE触发测量报告，进行测量上报。

（3） 源基站收到测量上报后，RRM根据触发事件判定切换类型，之后基站根据RRM信息，与UE测量上报决定触发切换。源基站收到触发切换的指令后，获取邻区目标邻区资源信息，判断是是否符合切换要求。

（4） 源基站向目标小区发送切换请求消息。在切换准备消息中包含了源基站辅小区列表的信息[6?7]。还包含了经过源小区处理的UE上报测量信息，用于目的基站选择合适小区。

（5） 目的基站收到切换请求，进行接纳判决。首先进行资源审核，建立临时节点。目的基站将切换命令发送给CC，CC给MAC层发送切换标识，MAC层进行资源审核并且分配新的RNTI，进行本地的E?RAB配置。审核完成后CC将分别对PDCP、MAC和PHY配置，并且进行GTP转发隧道的配置。

（6） 当目标基站本地配置完成后将会返回切换请求确认消息。这个消息中包含透传给UE的切换命令，命令中包含新的无线配置，变更的测量参数等。还包含有需要UE释放的源辅小区列表。

（7） 源基站将切换命令（Handover Command）消息透传给UE。这个消息中包括目标小区标识以及其他必要信息，还有需要UE释放的源辅小区列表信息。

（8） UE根据重配消息中的配置释放源辅小区。

（9） 源基站向目标基站发送状态转移消息。将PDCP序列号用和HFN状态给目的小区。源小区开始向目标小区转发上、下行数据。目标小区开始缓存来自源小区的数据直到重配完成。

（10） UE完成于目标小区同步后，向目标基站发送切换确认消息;此后，从源基站转发过来的下行分组数据开始发给UE，UE开始上传上行分组数据。

（11） 目标基站给源基站发送释放UE上下文及资源的命令。

（12） 源基站释放UE上下文，完成主小区切换。

（13）～（16） 切换完成之后，基站重新配置测量参数。根据测量触发上报、触发小区聚合能力决定建立辅小区。MAC层下发激活命令激活辅小区。切换流程见图1。

3 实验结果及结果分析

用实际环境对以上流程进行了测试，图2为测试组网。如图2所示，其中基站为北方烽火TD?LTE基站，UE为Aeroflex的测试仪表TM500。

图3为测试结果，从图中可以看出PCC与SCC的资源状态以及峰速。可以看到PCC与SCC的误码率均为0，SCC处于configured以及Activated的状态。从UE的流量中可看出业务突然下降，这是由于切换转发业务所致。之后峰速迅速恢复到到原有峰速的一半左右，这时由于此时只有主小区完成了切换进行业务交互。之后基站重新建立了辅小区，MAC层激活SCELL后，峰速回到原来水平。

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图1 CA下切换流程图

图2 测试组网图

4 结 语

本文给出了一种LTE?A中带有载波聚合功能的切换设计实现方案，对载波聚合下切换流程进行了研究，提出在切换过程中将辅小区释放并在主小区切换完成后重新建立辅小区的方法，并给出切换流程以及配置参数分析。测试结果表明该设计方案可以实现在载波聚合场景下的切换。 E：＼王芳＼现代电子技术201506＼现代电子技术15年38卷第6期＼Image＼10t3.tif

图3 TM500截图

参考文献

[4] 魏立尧，于翠波，勾学荣.LTE?A 载波聚合中的载波接入和切换管理策略研究[J].邮电设计技术，2013（9）：49?53.

[5] 王映民，孙韶辉.TD?LTE?Advanced移动通信系统设计[M].北京：人民邮电出版社，2012.

[8] 华凯，杨晓非.LTE安全算法的研究与实现[J].现代电子技术，2014，37（6）：78?80.