WCDMA系統(tǒng)有效提高切換成功率的方法

WCDMA作為3G的主流技術(shù)，在全球移動(dòng)市場(chǎng)中被日益地推廣商用，其市場(chǎng)前景非常廣闊，估計(jì)到2010年用戶數(shù)將達(dá)到3.7億。在實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中，存在一些問(wèn)題。如在空中接口質(zhì)量較差的情況下，信道類型切換的成功率只有90％左右，而且大部分的失敗發(fā)生在信道切換的暫態(tài)過(guò)程中。經(jīng)過(guò)分析和改進(jìn)之后，實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，信道切換的成功率提高到了98%，得到了顯著的改善。

1WCDMA系統(tǒng)無(wú)線接口協(xié)議簡(jiǎn)介

WCDMA無(wú)線接口是指移動(dòng)終端(UE)與無(wú)線接入網(wǎng)(UTRAN)之間的協(xié)議接口，用來(lái)建立、重新配置和釋放無(wú)線承載業(yè)務(wù)的。共分為3個(gè)協(xié)議層[1]：物理層(L1)、數(shù)據(jù)鏈路層(L2)和網(wǎng)絡(luò)層(L3)，如圖1所示。數(shù)據(jù)鏈路層包含了媒體接入控制(MAC)協(xié)議層、無(wú)線鏈路控制(RLC)協(xié)議層以及與業(yè)務(wù)相關(guān)的分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議(PDCP)層、廣播組播控制(BMC)協(xié)議[2]。從協(xié)議角度來(lái)看，這些協(xié)議層都是為了實(shí)現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)，屬于用戶平面。網(wǎng)絡(luò)層主要是無(wú)線資源控制(RRC)層，屬于控制平面。

無(wú)線空中接口的RRC協(xié)議層存在于UTRAN的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)和UE之中，但其實(shí)現(xiàn)的功能有所不同。如RRC層在RNC中還包括[3]：碼分配、鑒權(quán)控制、信道釋放、負(fù)載控制、功率控制、切換控制等等。本文主要描述RRC層在進(jìn)行信道改變或者切換控制中的一種實(shí)現(xiàn)方法。

無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路(RLC)協(xié)議為用戶和控制數(shù)據(jù)提供分段和重傳服務(wù)[4]。每個(gè)RLC實(shí)體由RRC配置，并且以3種模式之一進(jìn)行操作：透明模式(TM)、非確認(rèn)模式(UM)和確認(rèn)模式(AM)。AM傳輸方式以一套較復(fù)雜的自動(dòng)重傳請(qǐng)求(ARQ)機(jī)制提供高可靠的數(shù)據(jù)傳輸，并且使高層可以通過(guò)對(duì)AM 實(shí)體參數(shù)的不同配置獲得更高級(jí)別的QoS控制。主要的實(shí)現(xiàn)方法是接收方根據(jù)發(fā)送方的請(qǐng)求或配置周期性向發(fā)送方上報(bào)狀態(tài)報(bào)告，發(fā)送方接收到這些狀態(tài)報(bào)告后，就可以有選擇的發(fā)送丟失的協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)，或者繼續(xù)發(fā)送后面的PDU。這樣就實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高可靠傳輸。

MAC層的主要功能有[5]：邏輯信道到傳輸信道的映射、根據(jù)瞬時(shí)源速率為每個(gè)傳輸信道選擇合適的傳輸格式、優(yōu)先級(jí)調(diào)度、復(fù)用和解復(fù)用、業(yè)務(wù)流量監(jiān)視、根據(jù)上層指示進(jìn)行信道類型的切換等。傳輸信道類型的切換協(xié)議描述的是MAC層在收到RRC命令后執(zhí)行的公共傳輸信道和專用傳輸信道之間的切換。本文針對(duì)具體信道類型切換中的問(wèn)題提出了一種更加優(yōu)化的方法。

2信道類型切換或硬切換流程存在的問(wèn)題

在WCDMA系統(tǒng)中，UTRAN的RRC層負(fù)責(zé)對(duì)無(wú)線資源的分配和管理，負(fù)責(zé)UE在無(wú)線接入側(cè)的移動(dòng)性管理工作[6]。當(dāng)UTRAN的RRC決定對(duì)UE進(jìn)行無(wú)線資源的配置或修改時(shí)，會(huì)相應(yīng)地先對(duì)NODE B和用戶面進(jìn)行同樣的配置或修改，最后通過(guò)用戶面的RLC、MAC將下行RRC消息如無(wú)線承載建立、無(wú)線承載的重配、物理信道重配等發(fā)送給UE[7]。在協(xié)議3GPP 25.331中上述消息中規(guī)定這些消息的發(fā)送要通過(guò)確認(rèn)模式無(wú)線鏈路控制(AM RLC)或非確認(rèn)模式無(wú)線鏈路控制(UM RLC)的專用控制信道(DCCH)進(jìn)行發(fā)送[8]。

如果使用AM RLC發(fā)送，UTRAN的RLC發(fā)送消息后需要等待UE RLC的ACK，確認(rèn)消息已經(jīng)被UE收到；UE的RRC 接收到消息后，根據(jù)UTRAN新的配置方式，在新配置上發(fā)送完成消息給UTRAN。新配置生效方式主要有兩種：在規(guī)定的時(shí)刻生效(同步生效)和立即生效。在同步生效方式中，UTRAN和UE在同一個(gè)時(shí)刻切換到新配置；在立即生效方式中，UE接收到完整的配置消息后立即切換到新配置，并發(fā)送配置生效完成消息，UTRAN收到完成消息后切換到新配置。如果配置生效的方式為立即生效，此時(shí)UTRAN在發(fā)送配置消息后發(fā)送數(shù)據(jù)有這樣一個(gè)特點(diǎn)，在舊配置上發(fā)送數(shù)據(jù)，可以在新、舊配置上都接收數(shù)據(jù)。

這種方式目前有兩種場(chǎng)景：一種是UE的RRC狀態(tài)在CELL FACH 狀態(tài)和CELL DCH狀態(tài)之間的信道類型的切換，另一種是硬切換[9]。

立即生效方式的流程是：RRC首先對(duì)用戶面進(jìn)行無(wú)線配置修改的預(yù)配置，然后發(fā)送配置消息給UE，UE在新配置上響應(yīng)完成消息，RRC收到后指示用戶面MAC層進(jìn)行切換。協(xié)議3GPP 25.321以及3GPP 25.331中也規(guī)定了MAC層的切換需要由RRC發(fā)起。但在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于空中接口的質(zhì)量問(wèn)題，如果UE在切換到新配置后RNC沒(méi)有接收到完成消息，而UE在發(fā)送完成消息的邏輯信道上隨后又發(fā)送一條其他消息，那么即使RNC收到了第二條消息，因?yàn)橄滦邪l(fā)送仍是舊配置，UE將沒(méi)法接收RNC發(fā)送的AM RLC狀態(tài)報(bào)告，導(dǎo)致UE一直不能重傳完成消息，最后流程失敗。

圖2介紹了專用信道(DCH)轉(zhuǎn)前向接入信道(FACH)狀態(tài)切換過(guò)程中失敗的一個(gè)例子。UE在DCH信道上接收到RNC的Rb配置消息后，立即切換生效，并在新配置FACH上發(fā)送RB配置完成消息。設(shè)此完成消息經(jīng)RLC處理后的PDU為RLC UL SN＝1，其中polling位為1，要求RNC響應(yīng)狀態(tài)報(bào)告；由于空中接口的質(zhì)量問(wèn)題，RNC沒(méi)有收到，UE緊接著發(fā)送了一條測(cè)量報(bào)告消息，其RLC PDU的RLC UL SN=2，同樣指示要求狀態(tài)報(bào)告；RNC的RLC收到后，在舊配置DCH向UE發(fā)送LIST狀態(tài)包，要求UE重傳UL SN=1，但因?yàn)閁E已經(jīng)切換到新配置FACH，就不能接收DCH上的這個(gè)狀態(tài)包。在等待UL SN=2的重傳定時(shí)器超時(shí)后，在RACH上重傳UL SN=2，RNC還是在DCH 上下發(fā)LIST，這樣RNC始終收不到UL SN=1的配置完成消息，RRC層等待定時(shí)器超時(shí)后流程失敗。