移動通信中的切換技術(shù)的分析研究及探討

目錄第一章 緒論11.1 課題研究的背景11.2 課題研究的目的和意義1第二章 切換技術(shù)的基本概念32.1 切換的定義及分類32.2 切換性能評價準則42.3 切換參數(shù)設(shè)置的重要性5第三章 各技術(shù)體制硬切換分析73.1 GSM中的硬切換73.2 WCDMA網(wǎng)絡中的硬切換73.3 CDMA網(wǎng)絡中的硬切換7第四章 WCDMA及CDMA2000中軟切換技術(shù)分析及比較94.1 WCDMA系統(tǒng)的軟切換技術(shù)94.1.1 WCDMA軟切換方式94.1.2 更軟切換104.2 CDMA2000中的軟切換技術(shù)114.3 WCDMA系統(tǒng)軟切換和CDMA2000系統(tǒng)軟切換的比較13第五章 TD-SCDMA中接力切換的發(fā)展和特點155.1 TD-SCDMA系統(tǒng)的硬切換155.1.1 基本原理155.1.2 切換具體過程175.2 TD-SCDMA系統(tǒng)的接力切換185.2.1 接力切換原理185.2.2 接力切換的技術(shù)基礎(chǔ)185.2.3 接力切換過程描述195.2.4 TD-SCDMA系統(tǒng)間切換215.2.5 接力切換特點225.3 接力切換信令流程和具體過程225.4 接力切換算法245.5 接力切換與其他體制中切換的比較25第六章 TD-SCDMA切換參數(shù)仿真分析266.1 TD-SCDMA系統(tǒng)天線參數(shù)仿真266.2 接力切換參數(shù)的分析研究及其仿真296.2.1 接力切換算法及其參數(shù)分析296.2.2 接力切換仿真及結(jié)果分析316.2.2.1 仿真環(huán)境316.2.2.2 切換參數(shù)的仿真結(jié)果及其分析選擇326.2.3 干擾仿真分析356.3 最終確定方案36結(jié)論38謝辭39參考文獻4038移動通信中的切換技術(shù)的分析研究及探討第一章 緒論1.1 課題研究的背景移動通信以其特有的靈活、便捷的優(yōu)點符合了現(xiàn)代社會人們對通信技術(shù)的要求，成為80年代中期以來發(fā)展最為迅速的通信方式1。移動通信技術(shù)經(jīng)歷了從模擬調(diào)制到數(shù)字調(diào)制技術(shù)的發(fā)展。第一代采用頻分多址（FDMA）模擬調(diào)制方式，其主要代表有美國的AMPS、英國的TACS、北歐的NMT等2。這種系統(tǒng)的主要缺點是頻譜利用率低，信令干擾話音業(yè)務。第二代蜂窩系統(tǒng)采用時分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）的數(shù)字調(diào)制方式，提高了系統(tǒng)容量，并采用獨立信道傳送信令，使系統(tǒng)性能大為改善。TDMA的兩個典型代表是北美的IS54系統(tǒng)和歐洲的GSM系統(tǒng)。TDMA方式的主要缺點是：（1）系統(tǒng)容量仍不理想；（2）和FDMA方式一樣，TDMA方式的越區(qū)切換性能仍不完善3。為克服FDMA和TDMA兩種多址方式的缺點，產(chǎn)生了即將試用的第三代移動通信技術(shù)CDMA(碼分多址)。隨著移動通信的發(fā)展，運營商和用戶對業(yè)務拓展的需求不斷增強，移動通信正在向著以CDMA為基礎(chǔ)，以寬帶化通信為特征的第三代3G技術(shù)發(fā)展。鑒于CDMA技術(shù)的優(yōu)越性，3G的三大主流標準CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA都是基于CDMA技術(shù)的。3G投入正式運營后，3G用戶將獲得寬帶多媒體和高速率數(shù)據(jù)的無線移動通信服務4。1.2 課題研究的目的和意義由于移動通信系統(tǒng)采用蜂窩結(jié)構(gòu)，所以，移動臺在跨越空間劃分的小區(qū)時，必然要進行切換，即完成移動臺到基站的空中接口的轉(zhuǎn)移。因此切換技術(shù)成為無線資源管理中的重要研究內(nèi)容之一。切換技術(shù)是移動終端在眾多通信系統(tǒng)、移動小區(qū)之間建立可靠移動通信的基礎(chǔ)和重要技術(shù)，適用于移動終端在不同移動小區(qū)之間、不同頻率之間通信或者信號降低信道選擇等情況。在移動通信系統(tǒng)中，切換的目的有2種可能，一種是實現(xiàn)漫游，另一種是為了提高網(wǎng)絡服務質(zhì)量，即降低掉話率，降低擁塞率。切換參數(shù)的選擇將影響到網(wǎng)絡的性能和服務質(zhì)量。對于運營商來說，移動網(wǎng)絡的系統(tǒng)性能和服務質(zhì)量是非常重要的。運營商的競爭將是網(wǎng)絡質(zhì)量的競爭。因為優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡服務是建立在良好的網(wǎng)絡質(zhì)量之上的。網(wǎng)絡參數(shù)的分析和調(diào)整是網(wǎng)絡優(yōu)化工作的重要內(nèi)容之一，尤其對于網(wǎng)絡質(zhì)量和參數(shù)設(shè)置密切相關(guān)的碼分多址系統(tǒng)來說，切換控制參數(shù)僅僅是其中的一小部分，但卻是對網(wǎng)絡質(zhì)量影響很大的一部分。切換策略和控制參數(shù)的性能優(yōu)化將得到廣泛的重視。細致、完善的網(wǎng)絡優(yōu)化，可以充分降低全網(wǎng)的干擾水平，改善網(wǎng)絡性能，提高呼叫接通率，降低掉話率，提高網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)業(yè)務吞吐能力，提高網(wǎng)絡容量。如今所廣泛采用的第二代時分多址移動通信系統(tǒng)中，切換方式為硬切換，硬切換發(fā)生在使用不同載頻的相鄰小區(qū)間，在城區(qū)，小區(qū)面積較小，又由于頻分系統(tǒng)的特性，用戶在通信過程中由于移動而產(chǎn)生頻繁的硬切換是不可能避免的5。而硬切換是先中斷與原基站的聯(lián)系，調(diào)諧到新的頻率上，再與新基站取得聯(lián)系。屬于“先斷開后切換”，如在切換過程中受到干擾等因素的影響，很容易導致切換失敗，引起掉話；當硬切換區(qū)域面積狹窄時，會出現(xiàn)新基站與原基站之間來回切換的“乒乓效應”，影響業(yè)務信道的傳輸，進而影響網(wǎng)絡的性能和質(zhì)量。在第三代移動通信中，WCDMA和CDMA2000是碼分多址系統(tǒng)，在同頻小區(qū)間所采用的是軟切換。而我國唯一具有技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)的標準TD-SCDMA采用了創(chuàng)新的接力切換6。接力切換與軟切換的不同之處在于接力切換并不需要同時有多個基站為一個移動臺服務，因而克服了軟切換需要占用的信道資源比較多，信令復雜導致系統(tǒng)負荷加重，以及增加下行鏈路干擾等缺點。而與硬切換相比，接力切換克服了傳統(tǒng)硬切換掉話率較高、切換成功率較低的缺點。接力切換突出了切換成功率高和信道高利用率的優(yōu)點。但是，接力切換參數(shù)的設(shè)置同樣很重要，如果設(shè)置的不恰當則無法體現(xiàn)出接力切換的優(yōu)點，反而有可能會加重系統(tǒng)負擔、掉話、或者造成對其他小區(qū)的干擾增加等等問題，對網(wǎng)絡性能和質(zhì)量造成不好的影響。所以，本文通過仿真結(jié)合接力切換算法，說明各個參數(shù)對接力切換效果的影響，并根據(jù)仿真得出的數(shù)據(jù)分析從而選擇出最佳的切換參數(shù)方案。第二章 切換技術(shù)的基本概念2.1 切換的定義及分類所謂切換，是指當移動臺在通信過程中從一個基站覆蓋區(qū)移動到另一個基站覆蓋區(qū)，或者由于外界干擾造成通信質(zhì)量下降時，必須改變原有的信道而轉(zhuǎn)接到一條新的空閑信道上，以繼續(xù)保持通信的過程7。移動通信系統(tǒng)中的切換是為保證移動用戶通信的連續(xù)性或者基于網(wǎng)絡負荷和操作維護等原因，將用戶從當前的通信鏈路轉(zhuǎn)移到其他小區(qū)的過程。切換過程是無線資源管理功能中的重要一部分，是蜂窩系統(tǒng)所獨有的功能和關(guān)鍵特征，是保證服務質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。用戶終端在最初的小區(qū)與網(wǎng)絡實現(xiàn)連接之后，由于各種原因有可能離開這個小區(qū)的服務范圍。移動通信系統(tǒng)中的切換過程就是將用戶終端的連接切換到其他小區(qū)，從而使得通信服務不中斷。移動通信系統(tǒng)的主要功能是通過相應的測量報告及有關(guān)準則來維持通信鏈路的連接。切換技術(shù)因分類準則不同而不同，主要的分類方式如下：根據(jù)切換期間同時連接的基站數(shù)量，把切換技術(shù)分為硬切換、軟切換、更軟切換，以及在TD-SCDMA中提出了創(chuàng)新的接力切換8。（1） 硬切換硬切換是不同頻率的基站或小區(qū)之間的切換，在切換過程中，移動臺必須在一個指定時間內(nèi)，先中斷與原基站的聯(lián)系，調(diào)諧到新的頻率上，再與新基站取得聯(lián)系。因此，硬切換是“先斷開，后切換”。切換時，要在原話音信道上送切換指令，移動臺需要暫時停止通話，然后調(diào)諧到新的信道頻率上?，F(xiàn)有的GSM系統(tǒng)、CDMA系統(tǒng)以及3G系統(tǒng)都有使用硬切換方式。當切換發(fā)生時，因為原基站與新基站的載波頻率不同，移動臺必須在接收新基站的信號之前，中斷與原基站的通信，而當移動臺與原基站鏈路切斷后，卻往往不能立即得到與新基站之間的鏈路（GSM有200ms左右的中斷時間）9，因此硬切換在一定程度上會影響通信質(zhì)量。另外，如在中斷時間內(nèi)受到干擾或切換參數(shù)設(shè)置不合理等因素的影響，會導致切換失敗，引起掉話；當硬切換區(qū)域面積狹窄時，會出現(xiàn)新基站與原基站之間來回切換的“乒乓效應”，影響業(yè)務信道的傳輸。（2） 軟切換軟切換是同一頻率不同基站之間的切換，在切換過程中，移動臺同時與原基站和新基站都保持著通信鏈路，一直到進入新基站并測量到新基站的傳輸質(zhì)量滿足指標要求后，才斷開與原基站的連接10。因此，軟切換是“先切換，后斷開”，在切換過程中，移動臺并不中斷與原基站的聯(lián)系，真正實現(xiàn)了“無縫”切換?，F(xiàn)有的CDMA系統(tǒng)和3G中的WCDMA、CDMA2000系統(tǒng)都使用軟切換方式。移動臺只有在取得了與新基站的鏈接之后，才會中斷與原基站的聯(lián)系，因此在切換過程中沒有中斷也就不會影響通話質(zhì)量；軟切換由于是在頻率相同的基站間進行，在兩基站（或多基站）覆蓋區(qū)的交界處，移動臺同時與多個基站通信，起業(yè)務信道分集的作用，因而可大大減少切換造成的掉話。另外，由于軟切換中移動臺和基站均采用了分集接收技術(shù)，有抵抗衰落能力，同時通過反向功率控制，我們可使移動臺的發(fā)射功率降至最小，從而降低了移動臺對系統(tǒng)的干擾；進入軟切換區(qū)域的移動臺即使不能立即得到與新基站的鏈路，也可以進入切換等待的排列，從而減少了系統(tǒng)的阻塞率。（3） 更軟切換在CDMA系統(tǒng)中，移動臺在扇區(qū)化小區(qū)的同一小區(qū)的不同扇區(qū)之間進行的軟切換稱為更軟切換。這種切換是由BSC完成的，并不通知MSC。對于移動臺來說，不同的扇區(qū)天線相當于不同的多徑分量，被合并成一個話音幀送至選擇器，作為此基站的語音幀11。（4） 接力切換接力切換是在TD-SCDMA中提出的一種先進的切換技術(shù)，是介于硬切換和軟切換之間的一種新的切換方法。它利用精確的定位技術(shù)，在對移動臺的距離和方位進行定位的基礎(chǔ)上，根據(jù)移動臺方位和距離作為輔助信息，來判斷移動臺是否移動到了可進行切換的相鄰基站臨近區(qū)域。如果移動臺進入這個切換區(qū)，則RNC通知該基站作好切換的準備，從而實現(xiàn)快速、可靠和高效切換。這樣既節(jié)省信道資源、簡化信令、減少系統(tǒng)負荷，也適應不同頻率小區(qū)之間的切換。接力切換雖然在某種程度上與硬切換類似，同樣是在“先斷后連”的情況，但是由于其實現(xiàn)是以精確定位為前提，因而與硬切換相比，UE可以很迅速地切換到目標小區(qū)，降低了切換時延，減少了切換引起的掉話率。2.2 切換性能評價準則移動通信系統(tǒng)中，切換性能評價準則如下：1、阻塞率阻塞率是指在一個小區(qū)內(nèi)，由于業(yè)務量過大，信道數(shù)不夠引起的新發(fā)起呼叫不能被接入。2、掉話率掉話率指的是移動用戶信號電平小于信號電平門限時間超過切換計時器門限，而未能在給定時間內(nèi)完成到新小區(qū)切換而引起通話被切斷。掉話率=掉話用戶數(shù)/總用戶數(shù)3、切換成功率切換成功率是指執(zhí)行切換的用戶能順利與目標小區(qū)建立連接，從而維持通信不中斷。切換成功率=切換成功的用戶/執(zhí)行切換的用戶4、低服務質(zhì)量率低服務質(zhì)量用戶是指用戶非掉話情況下，信號電平大于目標信號電平的時間/通話總時間5%的用戶低服務質(zhì)量率=低服務質(zhì)量用戶數(shù)/總用戶數(shù)5、服務滿意率服務滿意用戶是指：信號電平大于目標信號電平的時間/通話總時間95%的用戶滿意率=滿意用戶數(shù)/總用戶數(shù)接力切換是介于硬切換和軟切換之間的一種新的切換方法。傳統(tǒng)硬切換掉話率較高、切換成功率較低。接力切換與軟切換都具有較高的切換成功率、較低的掉話率以及較小的上行干擾等優(yōu)點。2.3 切換參數(shù)設(shè)置的重要性切換過程的優(yōu)化設(shè)計對于任何一個蜂窩通信系統(tǒng)都是十分重要的。因為從網(wǎng)絡效率的角度出發(fā)，當用戶終端處于不適合的服務小區(qū)進行通信時，不僅會影響自身的通信質(zhì)量，同時也將增加整個網(wǎng)絡的負荷，甚至增大對其他用戶的干擾。移動用戶應當使用網(wǎng)絡中最優(yōu)化的通信鏈路與相應的基站建立連接。切換參數(shù)設(shè)置是網(wǎng)絡規(guī)劃和優(yōu)化工作中的重要課題，調(diào)整和控制切換及其參數(shù)是網(wǎng)絡規(guī)劃和優(yōu)化的一項重要內(nèi)容。移動臺的運動或附近環(huán)境的變化，導致了由衰落、障礙物和干擾引起的信號變化，這是啟動切換的主要原因。切換用來保證無線資源在移動環(huán)境發(fā)生改變時的連續(xù)性。切換過程必須快速準確，目標小區(qū)的選擇必須是最佳的。切換成功率在服務質(zhì)量測量中被認為是一個敏感的指標，這關(guān)系到對用戶提供的服務質(zhì)量（QoS）。在呼叫的接通率和呼叫的掉話率（呼叫在通話過程中被中斷）兩項QoS指標中，掉話率明顯的比呼叫拒絕更受到用戶的關(guān)注。因此，切換的好壞直接決定了用戶對一個網(wǎng)絡的評價。隨著我國移動通信的高速發(fā)展，移動網(wǎng)絡的系統(tǒng)性能和服務質(zhì)量顯的尤為重要。運營商之間的競爭主要是網(wǎng)絡質(zhì)量的競爭。要提高網(wǎng)絡的系統(tǒng)性能和服務質(zhì)量，就要做好網(wǎng)絡的規(guī)劃和優(yōu)化工作。一個細致、完善、考慮充分的網(wǎng)絡規(guī)劃，可以在充分利用網(wǎng)絡投資的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)網(wǎng)絡性能的最優(yōu)化、容量的最大化、最有效的投入/產(chǎn)出，為未來的發(fā)展留有空間。而網(wǎng)絡優(yōu)化工作，對網(wǎng)絡性能的改善和容量的提高，作用尤為明顯。細致、完善的網(wǎng)絡優(yōu)化，可以充分降低全網(wǎng)的干擾水平，改善網(wǎng)絡性能，提高呼叫接通率，減少業(yè)務中斷，提高網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)業(yè)務吞吐能力，優(yōu)化全網(wǎng)軟切換率，提高網(wǎng)絡容量。在目前的形勢下，提高品牌競爭力的主要手段就是加強網(wǎng)絡規(guī)劃和優(yōu)化工作。第三章 各技術(shù)體制硬切換分析硬切換是在業(yè)務信道使用過程中，由于跨越邊界，空中接口在短時間內(nèi)先斷開再重新連接的過程。3.1 GSM中的硬切換在GSM網(wǎng)絡中，相鄰小區(qū)使用不同的載頻，用戶在移動過程中穿越小區(qū)邊界，進入鄰小區(qū)，它要通過頻點轉(zhuǎn)換實現(xiàn)小區(qū)間的接力。這便是一個典型的硬切換。如果該切換過程足夠快，用戶就感受不到它的影響。在城區(qū)，小區(qū)面積較小，用戶在通信過程中的移動，由于頻分系統(tǒng)的特性，頻繁的硬切換是不可能避免的，控制硬切換是GSM網(wǎng)絡優(yōu)化的重要課題之一。GSM技術(shù)采用基于移動臺測量輔助切換（MAHO）的方法，移動臺在間隙式的收發(fā)空閑時間中，按照系統(tǒng)的指令測量鄰小區(qū)控制信道的信號強度（控制信道發(fā)射功率不變），并上報給系統(tǒng)。一旦硬切換被觸發(fā)，系統(tǒng)便可以根據(jù)這些測量結(jié)果確定最佳目標小區(qū)，并實施硬切換，因而硬切換的成功率有較好的保障12。3.2 WCDMA網(wǎng)絡中的硬切換WCDMA網(wǎng)絡使用同一頻點，用戶在網(wǎng)絡中移動只是經(jīng)歷軟切換，但是，在WCDMA網(wǎng)絡覆蓋的邊緣和多載頻邊緣的情況下，硬切換仍不可避免。WCDMA對硬切換的處理也是其很重要的技術(shù)特點，由于硬切換涉及空中接口的重新連接，因此，它的成功率較軟切換差。WCDMA中引入了基于壓縮模式測量的硬切換算法。所謂壓縮模式就是在連續(xù)發(fā)射模式中擠出一定的時間空隙用以測量，這時的傳輸已不再是連續(xù)發(fā)射模式。對實時業(yè)務通常使用的是降低擴頻因子的方式，幀被壓縮以產(chǎn)生時間空隙，這時該幀的擴頻因子便降低了一半，相應的擴頻增益也就減少了一半，解調(diào)該幀的能量要相應的升高，因而影響系統(tǒng)的容量。3.3 CDMA網(wǎng)絡中的硬切換CDMA技術(shù)特點是連續(xù)的低功率發(fā)射，移動臺沒有空閑時間進行測量，它的硬切換通常是盲切換，即不借助對目標切換小區(qū)信號強度測量，根據(jù)切換邊界的小區(qū)關(guān)系，通過數(shù)據(jù)庫配置指定固定的目標小區(qū)。由于無線環(huán)境的復雜性，指定的目標小區(qū)在一些情況下可能不是最佳目標小區(qū)，這時很可能造成切換失敗。針對這種情況，CDMA也有下列幾種方法改進硬切換的成功率。（1）在可能的硬切換目標小區(qū)安裝只發(fā)射導頻信號的發(fā)射機，這使得移動臺的搜索器可以測量這些同頻點的導頻信號，并上報給系統(tǒng)，系統(tǒng)可以根據(jù)測量結(jié)果確定最佳目標小區(qū)。（2）載頻間的邊界，通過參數(shù)控制縮小第二載頻的服務區(qū)，使得連接在第二載頻的移動臺在到達邊界前，先通過頻間盲切換轉(zhuǎn)移到第一載頻，接下來便是在第一載頻上進行軟切換。兩個載頻的覆蓋一般是匹配的，但在第二載頻的邊界區(qū)有意縮小其服務范圍，目的是使盲切換發(fā)生在較安全的小區(qū)內(nèi)部，而不是邊界，從而提高成功率。這其實減少了第二載頻邊界小區(qū)的業(yè)務吸收能力，是犧牲容量換取切換成功率的做法。第四章 WCDMA及CDMA2000中軟切換技術(shù)分析及比較WCDMA和CDMA2000系統(tǒng)使用了軟切換技術(shù)，這是FDMA和TDMA系統(tǒng)所不具備的。軟切換可以有效的提高切換的可靠性，大大減少切換過程中的掉話率。同時，軟切換提供分集，從而提高了通信的質(zhì)量，增加了系統(tǒng)的容量。4.1 WCDMA系統(tǒng)的軟切換技術(shù)4.1.1 WCDMA軟切換方式WCDMA系統(tǒng)中的軟切換策略如圖4-1所示，圖中的各個參數(shù)解釋如下： 圖4-1 WCDMA系統(tǒng)中的軟切換策略(1)AS_TH：宏分集門限值（即報告范圍） (2)AS_TH_Hyst：宏分集門限滯后(3)AS_Rep_Hyst：代替滯后 (4)T：觸發(fā)時間圖4-1中，假設(shè)初始時導頻P1位于激活集中，導頻P2和P3均未加入激活集，則軟切換策略如下：（1）如果在T期間，導頻Ec/Io與導頻P2的差值持續(xù)小于（AS_TH）（AS_TH_Hyst）的值，并且激活集未滿，則應將原不在激活集的導頻P2加入激活集，此事件稱為事件1A13。（2）如果在T期間，激活集已滿，且候選集的最佳導頻Ec/Io與激活集中最差導頻Ec/Io的差值持續(xù)超過AS_Rep_Hyst的值，則將激活集中的最差導頻去掉，將候選集中的最佳導頻加入激活集，此事件稱為事件1C13。例如，圖4-1中的導頻P3代替激活集中的導頻P1就屬于這種情況。（3）如果在T期間，激活集中最佳導頻的Ec/Io與激活集中某個導頻的Ec/Io的差值持續(xù)大于（AS_TH）+（AS_TH_Hyst）的值，則該導頻應從激活集中去掉，此事件稱為事件1B13。例如，圖4-1中的導頻P3被從激活集中刪除就是這種情況。軟切換帶來的宏分集增益提高了系統(tǒng)的性能，降低了掉話率和系統(tǒng)干擾。4.1.2 更軟切換如果UE處于一個基站下的不同小區(qū)，這時的軟切換稱為更軟切換。如圖42中所示，其中左右兩個圖形分別展示軟切換和更軟切換。左邊所示的是涉及不同基站的軟切換，右邊所示的是涉及同一個基站不同扇區(qū)之間的更軟切換。軟切換和更軟切換是相對系統(tǒng)而言的，在系統(tǒng)中實現(xiàn)方式不同，對于UE，兩者并無差別。更軟切換涉及的小區(qū)處于同一基站之下，切換相關(guān)的信號處理在同一個信道單元內(nèi)完成，不消耗基站額外的信道單元。更軟切換的宏分集處理以最大比合并的方式在基站完成，而軟切換的宏分集處理在RNC完成，即RNC從lub（跨RNC情形）接口收到的幀中，根據(jù)質(zhì)量標準進行選擇合并。軟切換和更軟切換均消耗基站的下行功率和OVSF碼資源，帶來下行干擾，降低容量。在上行軟切換和更軟切換總是改善接收，增加容量。圖4-2 軟切換及更軟切換4.2 CDMA2000中的軟切換技術(shù)cdma2000系統(tǒng)中的軟切換方案采用了動態(tài)門限，如圖4-3所示。圖4-3 cdma2000軟切換方案如圖4-3所示，在執(zhí)行軟切換的過程中除了使用固定門限T_ADD和T_TDROP外，還使用了動態(tài)門限（也即相對門限）T1和T2。其中T1是動態(tài)加入門限，表達式為：T1=（soft_slope/8）10lg（P1） + ADD_INTERCEPT/2 13（4-1）式中，P1是與激活集中所有導頻的強度有關(guān)的量；ADD_INTERCEPT是計算導頻加入激活集時的動態(tài)門限的一個參數(shù)，是可調(diào)的系統(tǒng)參數(shù)；soft_slop是移動臺的一個斜率參數(shù)，用來計算導頻加入激活集時的動態(tài)門限。T2為動態(tài)去掉門限，表達式為：T2=（soft_slope/8）10lg（P2） + DROP_INTERCEPT/2 13（4-2）式中，P2是與激活集中所有導頻的強度有關(guān)的量；DROP_INTERCEPT是計算導頻從激活集去掉時的動態(tài)門限的參數(shù)，是可調(diào)的系統(tǒng)參數(shù)，與ADD_INTERCEPT相對應。圖4-3中軟切換過程簡述如下：（1）導頻P2超過T_ADD，但尚未達到動態(tài)門限T1時，移動臺將P2加入候選集。（2）導頻P2超過動態(tài)門限T1時，移動臺發(fā)送導頻強度測量消息PSMM向基站報告；（3）移動臺收到來自基站的切換指示消息HDM后，將P2加入激活集，然后向基站發(fā)送切換完成消息HCM。（4）當導頻P1低于動態(tài)門限T2時，移動臺啟動切換去掉定時器T_TDROP。（5）當切換去掉定時器T_TDROP超時，移動臺向基站發(fā)送導頻測量消息PSMM。（6）移動臺收到來自基站的切換指示消息HDM后，將導頻P1移入候選集，并發(fā)送切換完成消息HCM。（7）當導頻P1低于T_TDROP時，移動臺啟動切換去掉定時器T_TDROP。（8）當切換去掉定時器T_TDROP超時，移動臺將P1移入相鄰集。cdma2000的軟切換采用了動態(tài)門限來控制導頻加入激活集和從激活集去掉的過程。同時，在切換完成后，圖4-3將導頻轉(zhuǎn)入候選集。這可以避免移動臺在小區(qū)邊緣時過于頻繁的來往切換（稱為“乒乓效應”），在一定程度上減少系統(tǒng)軟切換消息交互的負荷，提高服務質(zhì)量和系統(tǒng)可靠性。4.3 WCDMA系統(tǒng)軟切換和CDMA2000系統(tǒng)軟切換的比較CDMA2000的軟切換是采用導頻Ec/Io的絕對值作為激活集門限。不僅有兩個系統(tǒng)可設(shè)的固定門限參數(shù):T_ADD和T_DROP，還使用了動態(tài)門限（也即相對門限）T1和T2。前者決定是否把新成員加入激活集，后者決定是否把現(xiàn)有激活集成員刪除。此外還有一個時間馳豫參數(shù)T_TDROP，其作用是避免乒乓效應。WCDMA的軟切換算法相對窄帶CDMA來說作了適當?shù)母倪M，采用導頻Ec/Io的相對值作為激活集的門限。所謂相對值是指以激活集中最強導頻作為參考的激活集門限，以導頻與最強導頻的相對差值作為判定準則。同樣有兩個系統(tǒng)可設(shè)的門限參數(shù)：LegAdditionDelta和LegDroppingDelta,前者決定是否把新成員加入激活集，后者決定是否把現(xiàn)有激活集成員刪除，外加一個激活集大小控制參數(shù)：MaxActiveSetSize。因為軟切換參數(shù)是系統(tǒng)參數(shù)，激活集絕對值門限的算法對于均勻負載的系統(tǒng)，在負載達到或接近涉及目標時，系統(tǒng)軟切換的比例是合理的；但對于負載較低或非均勻網(wǎng)絡，其切換比例會偏高，這是CDMA實際網(wǎng)絡中遇到的普遍現(xiàn)象。一個初期的CDMA網(wǎng)絡的軟切換比例和同一網(wǎng)絡達到負載成熟期時的軟切換比例可能有相當?shù)牟顒e。網(wǎng)絡初期負載較低，下行導頻Ec/Io覆蓋較大，小區(qū)重疊也大。因為系統(tǒng)干擾水平較低，絕對值作為激活集門限的條件容易被滿足，軟切換比例自然就高。隨著網(wǎng)絡負載趨近涉及目標，系統(tǒng)干擾水平大大升高，小區(qū)下行導頻Ec/Io覆蓋收縮，軟切換比例便回落到涉及目標。而WCDMA采用了下行導頻Ec/Io相對值作為激活集門限，其軟切換比例不會明顯隨負載變化而變化。需要注意的是，這并不意味著系統(tǒng)干擾水平?jīng)]有隨負載變化。其實，系統(tǒng)干擾水平及小區(qū)下行導頻Ec/Io覆蓋收縮跟CDMA一樣在變化，只不過有些小區(qū)被相對值激活集門限擋在門外而已。另外，實際網(wǎng)絡的負載幾乎都是非均勻，WCDMA的相對值激活集門限軟切換算法在這種情況下更有利于軟切換控制，實際網(wǎng)絡的測量結(jié)果也證實了這一點。第五章 TD-SCDMA中接力切換的發(fā)展和特點在TD-SCDMA系統(tǒng)中采用了硬切換和接力切換技術(shù)。當硬切換發(fā)生時，移動臺必須在接收新基站的信號之前，中斷與原基站的通信。往往由于在與基站鏈路切斷后，移動臺不能立即得到與新基站之間的鏈路，使通信中斷。另外，當硬切換區(qū)域面積狹窄時，會出現(xiàn)新基站與原基站之間來回切換的“乒乓效應”，影響業(yè)務的傳輸。TD-SCDMA系統(tǒng)提出了接力切換的概念，它不同于傳統(tǒng)意義上的硬切換和軟切換，是一種嶄新的切換技術(shù)，主要原理是基于同步碼分多址（SCDMA）技術(shù)和智能天線技術(shù)的結(jié)合。在移動系統(tǒng)中，對于移動用戶的準確定位一直是追求的目標，而TD-SCDMA可以利用對天線陣列和同步碼分多址技術(shù)中碼片周期的精確測定，得出用戶的大體方位，在手機輔助下，服務的基站根據(jù)周圍的空中傳播條件和信號質(zhì)量，要求移動終端切換到信號更好的基站。接力切換可以對整個基站的容量進行動態(tài)的優(yōu)化分配，也可以實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的切換。5.1 TD-SCDMA系統(tǒng)的硬切換5.1.1 基本原理在TD-SCDMA系統(tǒng)中，其硬切換機制參考了現(xiàn)有的GSM的切換機制，即移動臺輔助切換方式。主要知道思想是切換的測量和處理等功能分散到各個移動設(shè)備中，即由移動臺來測量本基站和周圍基站的信號強度，把測量結(jié)果報告給RNC進行分析和處理，從而做出有關(guān)切換的決策。在實際切換過程中，需要加入一定的時間延遲和信號強度冗余來補償因為傳播條件的復雜性、信息處理速度和能力的限制、命令傳遞的時間延遲等原因造成的誤差，減少不必要的切換，避免“乒乓效應”的出現(xiàn)。同時針對TDD系統(tǒng)對干擾敏感的問題，只有當相鄰小區(qū)基站信號強度優(yōu)于本小區(qū)信號強度一定程度（即差值大于信號強度冗余），并且本小區(qū)信號強度小于某一特定門限值時，才啟動切換過程。硬切換測量算法的具體事件流程如圖5-1所示。 圖5-1 硬切換實現(xiàn)的實例基本算法觸發(fā)切換請求的依據(jù)是相對于切換儲備的信號功率：只有當相鄰小區(qū)n的平均接收功率值和切換儲備值的和，并且當前UE接受到的激活集小區(qū)信號強度低于給定門限值時，才能發(fā)起切換。如果符合下面準則將起動切換：RXLEV_DL/UL(n)RXLEV_DL/UL+hoMarginLev(n)/Qual(n) 14 (5-1) RxLev_DL/ULRSCP_DL_COMP 14 (5-3)這樣可以防止由于信號波動引起的在兩個小區(qū)之間的來回切換（乒乓效應）。同時僅允許移動臺在當前小區(qū)的信號低于規(guī)定門限RSCP_DL_DROP，并且新小區(qū)的信號強度高于當前小區(qū)給定的滯后余量時，才進行切換。接力切換的判決相對于軟切換來說要求比較嚴格，基于TD-SCDMA 系統(tǒng)的特點，進行接力切換的UE 上下行鏈路在與目標基站建立通信的時候分別斷開與原基站的連接，因此在滿足正常通信質(zhì)量的情況下，要盡可能降低系統(tǒng)的切換率， 表現(xiàn)在原服務小區(qū)的RSCP_DL_DROP門限在保證一定的掉話率的同時盡可能的接近小區(qū)邊緣的平均信號強度，而目標服務小區(qū)的RSCP_DL_ADD門限不能設(shè)置過高從而引起候選小區(qū)數(shù)量下降而導致掉話率過高，當然此門限亦不能過低從而失去設(shè)置此門限參數(shù)的意義。當系統(tǒng)判決進行切換后，系統(tǒng)可以執(zhí)行多種切換方式，如執(zhí)行小區(qū)內(nèi)切換、小區(qū)間切換、頻率內(nèi)切換、頻率間切換、系統(tǒng)內(nèi)切換、系統(tǒng)間切換等等。因為不同的切換方式有不同的切換性能和復雜性，如切換率、切換成功率、切換延時和網(wǎng)絡負荷等，一般按照小區(qū)內(nèi)、小區(qū)間、RNC內(nèi)、RNC間、系統(tǒng)內(nèi)、系統(tǒng)間的順序安排切換優(yōu)先級，可以減少接口間的信令交互，減輕RNC的處理負擔并加快切換的執(zhí)行過程。在執(zhí)行上述切換類型時，一般是頻內(nèi)切換的優(yōu)先級高于頻間切換的優(yōu)先級。5.5 接力切換與其他體制中切換的比較(1)在其他體制中發(fā)生切換時，Node B并不知道移動臺所處的準確位置及行進方向。RNC要通知所有Node B測量移動臺信號電平，而在TD-SCDMA中，Node B對信號電平的測量基于其當前位置，RNC根據(jù)其移動方向，只通知其最有可能靠近的Node B進行測量。(2)接力切換與軟切換一樣，目的是在與原小區(qū)保持通信的同時，與將切換到的小區(qū)預先建立起連接。但是為了減小切換時間，它的判決比軟切換更嚴格。如果當前小區(qū)業(yè)務質(zhì)量比較高，移動臺會加大對鄰近Node B信號電平的測量時間間隔，當本區(qū)業(yè)務質(zhì)量下降時，移動臺對鄰近Node B信號電平的測量間隔就會減小。因此，在TD-SCDMA中，有較強導頻信號的Node B并不一定是移動臺的業(yè)務服務Node B。但在WCDMA中，切換的發(fā)生總是以導頻信號強度為判決依據(jù)。第六章 TD-SCDMA切換參數(shù)仿真分析6.1 TD-SCDMA系統(tǒng)天線參數(shù)仿真對天線參數(shù)進行設(shè)置的目的是：選擇最優(yōu)化設(shè)置天線參數(shù)，最大程度發(fā)揮系統(tǒng)服務質(zhì)量，達到服務區(qū)內(nèi)最大程度的時間、地點的無線覆蓋，減少干擾，達到所要求的服務質(zhì)量，在滿足容量和服務質(zhì)量前提下，盡量減少系統(tǒng)設(shè)備單元，降低成本。天線參數(shù)選擇對接力切換的效果非常重要，選擇好壞直接決定覆蓋區(qū)的覆蓋范圍和接力切換區(qū)域大小。重要的天線參數(shù)包括：半功率波束寬度的選擇、天線增益的選擇、天線掛高選擇控制