采用TD-LTE新技术的单卡多模双待终端技术的实现与面临的挑战

1 引言

由于TD-LTE采用全IP化的网络体系，只有PS域，可提供高速的数据业务，但对语音业务的支持考虑不足；相比较而言，传统的TD-SCDMA/GSM网络已经成熟，可提供高质量的语音业务支持。而且TD-LTE的网络建设遵循渐进的过程，为保证语音业务的连续性，需要具备TD-LTE与传统TD-SCDMA/GSM（GPRS）网络间进行业务转换的能力。同时，为保证TD-LTE能够良好地为大家所认可，TD-LTE手机提供良好的话音业务也变得很迫切和重要。有鉴于此，根据终端形态不同，业界提出了两种不同的TD-LTE初期语音解决方案：CSFB方案和双待机方案，无论哪种方案，语音业务均由现有的2G/3G网络提供。CSFB方案以数据业务优先，工作在TD-LTE模式，发起语音业务时触发终端转换到2G/3G模式工作。而双待机方案能够在TD-LTE和2G/3G网络下同时待机，提供及时的数据和语音业务支持，获得更好的用户体验。

2 单卡多模双待方案技术架构

2.1 终端芯片组成

TD-LTE/TD-SCDMA/GSM（GPRS）多模双待机手持终端是由支持TD-LTE的终端芯片，和支持GSM（GPRS）/TD-SCDMA的终端芯片共同组成的。其中，支持GSM（GPRS）/ TD-SCDMA的终端芯片为多模单待终端芯片，同一时间只工作在GSM（GPRS）模式或TD-SCDMA模式，支持TD-SCDMA HSPA功能；支持TD-LTE的终端芯片既可以是单模芯片，也可以是TD-LTE多模芯片，但仅工作在TD-LTE模式。

2.2 技术架构及特性

TD-LTE/TD-SCDMA/GSM（GPRS）多模双待手持终端根据业务类型自动选择不同的通信模块：语音业务选择注册/建立在GSM（GPRS）/TD-SCDMA双模单待模块，数据业务优先选择注册/建立在TD-LTE模块，若多模双待手持终端离开TD-LTE覆盖区，或TD-LTE模式无法提供正常数据业务支持，则选择在GSM（GPRS）/TD-SCDMA双模单待模块注册/建立/重建数据业务。系统架构如图1所示。

此多模双待终端的（U）SIM卡与普通单模终端相同，双待的两个模式依据各自的流程操作同一（U）SIM卡的相应参数区。当两个模式同时操作（U）SIM卡时，终端控制两个模块顺序操作，避免冲突。当一个模式操作某参数区时，若该参数区为两个模式共享参数区，终端能够控制一个模式的操作不影响另一模式下的数据。

TD-LTE/TD-SCDMA/GSM（GPRS）多模双待手持终端能够支持GSM（GPRS）/TD-SCDMA和TD-LTE模式分别独立通信和同时通信。

3 多模双待终端模式选择过程

3.1 开机选网和注册过程

终端开机后，同时启动TD-SCDMA/GSM（GPRS）和TD-LTE两个模式分别搜索网络。

（1）TD-SCDMA/GSM（GPRS）模式的开机选网和注册流程与现在的TD-SCDMA/GSM（GPRS）双模单待终端一致，终端优先选择TD-SCDMA网络，若TD-SCDMA无法提供服务，按普通双模单待终端流程选择GSM网络，正常驻留后，发起CS域注册流程，完成后进入TD-SCDMA/GSM（GPRS）待机状态（见图2）。

（2）TD-LTE模式的开机选网流程与单模TD-LTE终端搜网机制一致，选择合适的TD-LTE小区正常驻留后，发起PS域注册流程，完成后进入TD-LTE待机状态。

PS和CS域注册完成后，终端在TD-SCDMA/GSM（GPRS）模式和TD-LTE模式同时待机，并分别依据TD-SCDMA/GSM（GPRS）双模单待终端和TD-LTE终端的技术规范，完成两种模式空闲状态下的移动性管理。

3.2 TD-LTE丢失覆盖过程

当处于空闲状态的终端离开TD-LTE网络覆盖区，或TD-LTE网络无法提供正常PS域业务支撑时，终端将分组域转移到正在待机的TD-SCDMA/GSM（GPRS）网络下注册。同时，终端控制TD-LTE模式进入慢搜索状态，或在判断TD-LTE无网络或异常情况下关闭TD-LTE模块。

因多模双待终端两个模式同时工作，耗电比普通单待机终端高，且此时PS域业务可以在TD-SCDMA/GSM（GPRS）上进行，TD-LTE模式关闭后或进入慢搜索状态后，可以利用TD-SCDMA/GSM（GPRS）模式下获取的TD-LTE邻区信息来重新唤醒TD-LTE模块进行搜索，这样可以及时地发现LTE的覆盖区域同时又能够避免在无覆盖区无谓的搜索，可以达到省电和提高服务质量的双重目的。

3.3 终端业务建立过程

终端发起业务时首先判断该业务属于CS还是PS域，选择在相应PS或CS域注册成功的通信模式上发起业务建立。

在双待机或TD-SCDMA单待机状态（TD-LTE丢失覆盖）下，终端支持CS和PS域业务的并发建立/通话过程。在GSM单待机状态（TD-LTE/TD-SCDMA丢失覆盖）下，终端对CS和PS域并发业务的支持取决于终端和网络是否支持双传输模式（DTM）。

3.4 终端菜单和人机界面显示

TD-LTE/TD-SCDMA/GSM（GPRS）多模双待手持数字移动终端的菜单中应包括模式选择菜单和开机默认模式菜单。其中，模式应至少包括多模双待模式，还可以包含TD-LTE单模模式，TD-SCDMA/GSM（GPRS）双模单待模式等。包含多种工作模式时，用户可任意选择工作模式并在不同的工作模式间切换。

此类型终端工作在多模双待模式时会分别显示当前的电路域和分组域的工作模式为何种无线接入技术及对应的信号强度。如PS在TD-LTE模式注册，CS在TD-SCDMA模式注册，待机状态下，界面示TD-LTE模式（L）及其信号强度RSRP并指明PS域工作在该模式下，同时显示TD-SCDMA模式（H）及其信号强度RSCP并指明CS域工作在该模式下。

4 多模双待终端业务过程

4.1 PS域数据业务

TD-LTE正常待机状态下，终端优先选择在TD-LTE模式上发起PS域数据业务。业务保持过程中，若TD-LTE网络覆盖不好或丢失覆盖，数据业务在TD-LTE模式上中断，终端应将PS域转移到TD-SCDMA/GSM（GPRS）双模单待模式上注册，成功后在该模式上重建PS域数据业务连接。同时，终端控制关闭TD-LTE模式或进入慢搜索状态（见图3）。

TD-SCDMA/GSM（GPRS）单待机状态（TD-LTE丢失覆盖或无法提供正常PS服务），终端选择在TD-SCDMA/GSM（GPRS）双模单待模式实现数据业务。业务保持过程中，若TD-LTE网络恢复正常覆盖或服务能力，终端应在现有网络完成业务或根据需要中断该数据业务连接，将PS域转移到TD-LTE模式上注册，成功后在TD-LTE模式上重建连接，恢复该数据业务。

4.2 CS域语音和短消息业务

因多模双待方案针对的TD-LTE网络目前不支持语音业务，所有CS域业务只能在TD-SCDMA/GSM（GPRS）双模单待模式上进行，业务流程及行为同普通双模单待终端。

4.3 CS域VP业务

终端发起VP业务时，判断此时CS注册的网络模式，若为TD-SCDMA，则在该模式上发起VP业务，若为GSM模式，则提示用户不支持该业务。

VP业务保持过程中，若TD-SCDMA覆盖不好无法支撑VP业务，则依据双模单待终端的行为方式，将VP业务回退为语音业务继续进行。

5 单卡多模双待技术面临的挑战

在终端技术实施方面，因采用单卡方案，（U）SIM卡部分与普通单模或双模单待终端相同，并且（U）SIM卡模块通常都已经具备冲突处理机制，可以防止出现两个模式同时访问（U）SIM的情况。双待机通信模块采用双芯片方案，各模式芯片本身较独立，不涉及主要芯片级的改动。

在网络改造方面，因目前网络系统架构CS域和PS域工作网元相互独立，能够实现以不同的业务域触发不同模式的待机和工作，不需对网元做复杂的升级或改造。

但此方案终端性能方面的表现很大程度上依赖于终端的具体实施，主要性能挑战在于以下几个方面：

（1）终端耗电性能

●双待机状态：两种模式同时与两个网络保持同步，除终端底电流外，两种模式的芯片和射频模块耗电叠加。

●PS或CS域单业务保持状态：一种模式进入通话状态，另一种模式保持待机，此时待机模块电流相对通话状态可忽略不计，耗电无明显增加。

●PS和CS域业务并发保持状态：两种模式同时工作与网络保持交互，通话电流为两种模式的叠加。

（2）终端射频性能

●双待机状态：两种工作模式按照各自的DRX周期非连续接收网络下行数据，两种模式在同一时刻接收数据的概率较低，干扰影响基本可忽略。

●PS或CS域单业务保持状态：一种模式连续接收/发送，另一种模式仅非连续接收网络下行数据，干扰影响不明显。

●PS和CS域业务并发保持状态：两种模式同时接收/发送数据，一方的发送会对另一方的接收产生干扰，影响解调性能，从而严重影响PS或CS的业务质量。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倍频干扰）时，因频段间隔窄，干扰影响不能忽视，需要通过计算和测试验证进行分析。

6 结束语

单卡多模双待机方案结合TD-LTE新技术和传统成熟2G/3G的网络覆盖优势，在提供高速数据业务的同时，提供高质量的语音业务，能够解决在TD-LTE的发展初期仅支持PS域业务的不足。多模双待终端是TD-LTE向全网IP发展过程中多样化TD-LTE终端形态中的一种，其在业务体验、网络改造和实施、产品可商用时间等方面具有较强的优势，在TD-LTE商用部署初期，尽早推动多模双待终端的实施和验证，有利于确保获得满意的用户体验。