TD-LTE單卡多模雙待終端技術方案

1 引言

　　由于TD-LTE采用全IP化的網絡體系，只有PS域，可提供高速的數據業務，但對語音業務的支持考慮不足；相比較而言，傳統的TD-SCDMA/GSM網絡已經成熟，可提供高質量的語音業務支持。而且TD-LTE的網絡建設遵循漸進的過程，為保證語音業務的連續性，需要具備TD-LTE與傳統TD-SCDMA/GSM（GPRS）網絡間進行業務轉換的能力。同時，為保證TD-LTE能夠良好地為大家所認可，TD-LTE手機提供良好的話音業務也變得很迫切和重要。有鑒于此，根據終端形態不同，業界提出了兩種不同的TD-LTE初期語音解決方案：CSFB方案和雙待機方案，無論哪種方案，語音業務均由現有的2G/3G網絡提供。CSFB方案以數據業務優先，工作在TD-LTE模式，發起語音業務時觸發終端轉換到2G/3G模式工作。而雙待機方案能夠在TD-LTE和2G/3G網絡下同時待機，提供及時的數據和語音業務支持，獲得更好的用戶體驗。

　　2 單卡多模雙待方案技術架構

　　2.1 終端芯片組成

　　TD-LTE/TD-SCDMA/GSM（GPRS）多模雙待機手持終端是由支持TD-LTE的終端芯片，和支持GSM（GPRS）/TD-SCDMA的終端芯片共同組成的。其中，支持GSM（GPRS）/ TD-SCDMA的終端芯片為多模單待終端芯片，同一時間只工作在GSM（GPRS）模式或TD-SCDMA模式，支持TD-SCDMA HSPA功能；支持TD-LTE的終端芯片既可以是單模芯片，也可以是TD-LTE多模芯片，但僅工作在TD-LTE模式。

　　2.2 技術架構及特性

　　TD-LTE/TD-SCDMA/GSM（GPRS）多模雙待手持終端根據業務類型自動選擇不同的通信模塊：語音業務選擇注冊/建立在

　　GSM（GPRS）/TD-SCDMA雙模單待模塊，數據業務優先選擇注冊/建立在TD-LTE模塊，若多模雙待手持終端離開TD-LTE覆蓋區，或TD-LTE模式無法提供正常數據業務支持，則選擇在GSM（GPRS）/TD-SCDMA雙模單待模塊注冊/建立/重建數據業務。系統架構如圖1所示。

圖1 TD-LTE/TD-SCDMA/GSM（GPRS）單卡多模雙待技術架構

　　此多模雙待終端的（U）SIM卡與普通單模終端相同，雙待的兩個模式依據各自的流程操作同一（U）SIM卡的相應參數區。當兩個模式同時操作（U）SIM卡時，終端控制兩個模塊順序操作，避免沖突。當一個模式操作某參數區時，若該參數區為兩個模式共享參數區，終端能夠控制一個模式的操作不影響另一模式下的數據。

　　TD-LTE/TD-SCDMA/GSM（GPRS）多模雙待手持終端能夠支持GSM（GPRS）/TD-SCDMA和TD-LTE模式分別獨立通信和同時通信。

　　3 多模雙待終端模式選擇過程

　　3.1 開機選網和注冊過程

　　終端開機后，同時啟動TD-SCDMA/GSM（GPRS）和TD-LTE兩個模式分別搜索網絡。

　　（1）TD-SCDMA/GSM（GPRS）模式的開機選網和注冊流程與現在的TD-SCDMA/GSM（GPRS）雙模單待終端一致，終端優先選擇TD-SCDMA網絡，若TD-SCDMA無法提供服務，按普通雙模單待終端流程選擇GSM網絡，正常駐留后，發起CS域注冊流程，完成后進入TD-SCDMA/GSM（GPRS）待機狀態（見圖2）。

圖2 TD-LTE/TD-SCDMA/GSM（GPRS）單卡多模雙待開機流程

　　（2）TD-LTE模式的開機選網流程與單模TD-LTE終端搜網機制一致，選擇合適的TD-LTE小區正常駐留后，發起PS域注冊流程，完成后進入TD-LTE待機狀態。

　　PS和CS域注冊完成后，終端在TD-SCDMA/GSM（GPRS）模式和TD-LTE模式同時待機，并分別依據TD-SCDMA/GSM（GPRS）雙模單待終端和TD-LTE終端的技術規范，完成兩種模式空閑狀態下的移動性管理。

　　3.2 TD-LTE丟失覆蓋過程

　　當處于空閑狀態的終端離開TD-LTE網絡覆蓋區，或TD-LTE網絡無法提供正常PS域業務支撐時，終端將分組域轉移到正在待機的TD-SCDMA/GSM（GPRS）網絡下注冊。同時，終端控制TD-LTE模式進入慢搜索狀態，或在判斷TD-LTE無網絡或異常情況下關閉TD-LTE模塊。

　　因多模雙待終端兩個模式同時工作，耗電比普通單待機終端高，且此時PS域業務可以在TD-SCDMA/GSM（GPRS）上進行，TD-LTE模式關閉后或進入慢搜索狀態后，可以利用TD-SCDMA/GSM（GPRS）模式下獲取的TD-LTE鄰區信息來重新喚醒TD-LTE模塊進行搜索，這樣可以及時地發現LTE的覆蓋區域同時又能夠避免在無覆蓋區無謂的搜索，可以達到省電和提高服務質量的雙重目的。

　　3.3 終端業務建立過程

　　終端發起業務時首先判斷該業務屬于CS還是PS域，選擇在相應PS或CS域注冊成功的通信模式上發起業務建立。

　　在雙待機或TD-SCDMA單待機狀態（TD-LTE丟失覆蓋）下，終端支持CS和PS域業務的并發建立/通話過程。在GSM單待機狀態（TD-LTE/TD-SCDMA丟失覆蓋）下，終端對CS和PS域并發業務的支持取決于終端和網絡是否支持雙傳輸模式（DTM）。

　　3.4 終端菜單和人機界面顯示

　　TD-LTE/TD-SCDMA/GSM（GPRS）多模雙待手持數字移動終端的菜單中應包括模式選擇菜單和開機默認模式菜單。其中，模式應至少包括多模雙待模式，還可以包含TD-LTE單模模式，TD-SCDMA/GSM（GPRS）雙模單待模式等。包含多種工作模式時，用戶可任意選擇工作模式并在不同的工作模式間切換。

　　此類型終端工作在多模雙待模式時會分別顯示當前的電路域和分組域的工作模式為何種無線接入技術及對應的信號強度。如PS在TD-LTE模式注冊，CS在TD-SCDMA模式注冊，待機狀態下，界面示TD-LTE模式（L）及其信號強度RSRP并指明PS域工作在該模式下，同時顯示TD-SCDMA模式（H）及其信號強度RSCP并指明CS域工作在該模式下。

　　4 多模雙待終端業務過程

　　4.1 PS域數據業務

　　TD-LTE正常待機狀態下，終端優先選擇在TD-LTE模式上發起PS域數據業務。業務保持過程中，若TD-LTE網絡覆蓋不好或丟失覆蓋，數據業務在TD-LTE模式上中斷，終端應將PS域轉移到TD-SCDMA/GSM（GPRS）雙模單待模式上注冊，成功后在該模式上重建PS域數據業務連接。同時，終端控制關閉TD-LTE模式或進入慢搜索狀態（見圖3）。

圖3 TD-LTE/TD-SCDMA/GSM（GPRS）單卡多模雙待終端數據業務流程

　　TD-SCDMA/GSM（GPRS）單待機狀態（TD-LTE丟失覆蓋或無法提供正常PS服務），終端選擇在TD-SCDMA/GSM（GPRS）雙模單待模式實現數據業務。業務保持過程中，若TD-LTE網絡恢復正常覆蓋或服務能力，終端應在現有網絡完成業務或根據需要中斷該數據業務連接，將PS域轉移到TD-LTE模式上注冊，成功后在TD-LTE模式上重建連接，恢復該數據業務。

　　4.2 CS域語音和短消息業務

　　因多模雙待方案針對的TD-LTE網絡目前不支持語音業務，所有CS域業務只能在TD-SCDMA/GSM（GPRS）雙模單待模式上進行，業務流程及行為同普通雙模單待終端。

　　4.3 CS域VP業務

　　終端發起VP業務時，判斷此時CS注冊的網絡模式，若為TD-SCDMA，則在該模式上發起VP業務，若為GSM模式，則提示用戶不支持該業務。

　　VP業務保持過程中，若TD-SCDMA覆蓋不好無法支撐VP業務，則依據雙模單待終端的行為方式，將VP業務回退為語音業務繼續進行。

　　5 單卡多模雙待技術面臨的挑戰

　　在終端技術實施方面，因采用單卡方案，（U）SIM卡部分與普通單模或雙模單待終端相同，并且（U）SIM卡模塊通常都已經具備沖突處理機制，可以防止出現兩個模式同時訪問（U）SIM的情況。雙待機通信模塊采用雙芯片方案，各模式芯片本身較獨立，不涉及主要芯片級的改動。

　　在網絡改造方面，因目前網絡系統架構CS域和PS域工作網元相互獨立，能夠實現以不同的業務域觸發不同模式的待機和工作，不需對網元做復雜的升級或改造。

　　但此方案終端性能方面的表現很大程度上依賴于終端的具體實施，主要性能挑戰在于以下幾個方面：

　　（1）終端耗電性能

　　●雙待機狀態：兩種模式同時與兩個網絡保持同步，除終端底電流外，兩種模式的芯片和射頻模塊耗電疊加。

　　●PS或CS域單業務保持狀態：一種模式進入通話狀態，另一種模式保持待機，此時待機模塊電流相對通話狀態可忽略不計，耗電無明顯增加。

　　●PS和CS域業務并發保持狀態：兩種模式同時工作與網絡保持交互，通話電流為兩種模式的疊加。

　　（2）終端射頻性能

　　●雙待機狀態：兩種工作模式按照各自的DRX周期非連續接收網絡下行數據，兩種模式在同一時刻接收數據的概率較低，干擾影響基本可忽略。

　　●PS或CS域單業務保持狀態：一種模式連續接收/發送，另一種模式僅非連續接收網絡下行數據，干擾影響不明顯。

　　●PS和CS域業務并發保持狀態：兩種模式同時接收/發送數據，一方的發送會對另一方的接收產生干擾，影響解調性能，從而嚴重影響PS或CS的業務質量。尤其是TD-LTE模式工作在2.3GHz，而TD-SCDMA模式工作在2GHz或GSM工作在800MHz（3倍頻干擾）時，因頻段間隔窄，干擾影響不能忽視，需要通過計算和測試驗證進行分析。

　　6 結束語

　　單卡多模雙待機方案結合TD-LTE新技術和傳統成熟2G/3G的網絡覆蓋優勢，在提供高速數據業務的同時，提供高質量的語音業務，能夠解決在TD-LTE的發展初期僅支持PS域業務的不足。多模雙待終端是TD-LTE向全網IP發展過程中多樣化TD-LTE終端形態中的一種，其在業務體驗、網絡改造和實施、產品可商用時間等方面具有較強的優勢，在TD-LTE商用部署初期，盡早推動多模雙待終端的實施和驗證，有利于確保獲得滿意的用戶體驗。來源電信網技術)