CDMA2000網絡的關鍵技術——軟切換

2019-11-03 09:25:15

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供稿：網友

　　CDMA網絡切換的分類及其軟切換的特點

　　軟切換作為CDMA2000系統的關鍵技術之一，與業務資源管理、功率控制、信道管理等共同構成RRM子系統，它不僅和CDMA系統的網絡質量（通話質量、掉話性能等）有密切關系，與覆蓋、容量、干擾也有著復雜的關系，因此正確地理解CDMA網絡切換的概念，有助于網絡規劃與建設工作。

　　切換的基本概念是：當MS靠近原來服務小區的邊緣，將要進入另一個服務小區時，原基站與MS之間的鏈路將由新基站與MS之間的鏈路來取代的一個過程。

　　在CDMA網絡中，通話狀態下的切換按照MS與網絡之間連接建立釋放的情況以及頻率占用情況可以分為：硬切換、軟切換（小區間切換）、更軟切換（扇區間切換）、軟/更軟切換。

　　硬切換（hard handoff）：在切換過程中，MS與新的基站聯系前，先中斷與原基站的通信，再與新基站建立聯系。硬切換過程中有短暫的中斷，容易掉話。

發生硬切換的情況包括：

* 不同頻率之間的切換；

* 不同系統之間的切換（如：GSM網絡切換到CDMA網絡）；

* 不同BSC/MSC之間，并且兩者之間沒有軟切換通路（A3/A7）；

* 不同CDMA網絡運營商的基站或者扇區之間的切換；

* 幀偏移分配的變化。在切換過程中，新基站分配給MS的幀偏移必須和主基站分配的幀偏移一致，否則就要進行硬切換。

　　軟切換（soft handoff）：MS在兩個或多個基站的覆蓋邊緣區域進行切換過程中，在中斷與舊的小區的聯系之前，先用相同頻率建立與新的小區的聯系,MS同時接收多個基站（大多數情況下是兩個）的信號，幾個基站也同時接收MS的信號，直到滿足一定的條件后MS才切斷同原來基站的聯系，在切換過程中，MS同時與所有的候選基站保持業務信道的通信。

　　軟切換僅能用于具有相同頻率的CDMA信道之間。軟切換會帶來更好的話音質量，實現無縫切換、減少掉話可能，且有利于增加反向容量。

　　更軟切換（softrt handoff）：發生在同一基站具有相同頻率的不同扇區之間的切換，實際上是相同信道板上的導頻之間的切換。

　　軟/更軟切換：MS與一個小區的兩個扇區，以及另一個小區的扇區進行的通信，所需的資源包括：小區A和B之間的軟切換資源加上小區B內的更軟切換資源。

　　軟切換和更軟切換的區別在于：更軟切換發生在同一BTS里，MS同時向多個扇區發送相同的信息，分集信號在BTS做最大增益比合并；而軟切換發生在兩個BTS之間，MS同時向多個基站發送相同的信息，BTS內的聲碼器/選擇器都收到同一個幀的多個COPY，分集信號在BSC做選擇合并。

　　軟切換與硬切換相比有以下優點：＊在實現軟切換以后，切換引起掉話的概率大大降低，保證了通信的可靠性。＊軟切換能夠提供前向和反向業務信道的路徑分集，這樣在前向和反向鏈路上只需要較小的功率，就能夠獲得較大的分集增益，這意味著減低了CDMA系統的總干擾，提高了系統的平均容量。

　　CDMA網絡軟切換基本原理

　　要深入了解CDMA網絡的軟切換，就必須先介紹導頻、導頻集、切換參數和搜索窗口的概念。

　　導頻即導頻信道，在CDMA系統中利用導頻信道引導接入和切換信道，MS通過處理導頻信道來確認最強的信號部分。

　　CDMA系統使用m序列（短PN碼）對導頻信道進行調制，不同導頻之間PN碼時間偏置不同，兩個相鄰導頻之間的偏移為64個碼片，MS通過識別偏移來區分不同的基站。

　　CDMA系統中有4類導頻集合：有效導頻集、候選導頻集、相鄰導頻集、剩余導頻集。在一個導頻集合中，所有的導頻具有相同的頻率，只是它們的時間偏置不同。

1．有效導頻集（active set）：當前手機正在保持連接的業務信道所對應的導頻的集合。

2．候選導頻集（candidae set）：導頻信號強度足夠，手機可以成功解調，隨時可以接入。

3．相鄰導頻集（neighbor set）：當前不在有效或候選集里，但可能會進入候選集的導頻的集合

4．剩余導頻集（residual set）：包含當前系統中除了有效集、候選集、相鄰集外的所有可能的導頻。

　　CDMA2000系統中有4個重要的切換參數：T-ADD、T_DROP、T_COMP、T_TDROP。

　　T_ADD（導頻檢測門限）：當Ec/Io>T_ADD時，MS發送導頻強度測量消息（PSMM），將導頻由相鄰集加到候選集。

　　T_DROP（導頻丟棄門限）：當導頻的Ec/Io下降低于T_Drop觸發計數器T_TDrop；如果導頻Ec/Io超過T_Drop，計數器中止；計數器滿時導頻從激活集或候選集中去除到相鄰集。

　　T_TDROP（定時器衰減門限）：當導頻集和候選集中導頻降低時間超過了T_TDROP計數器，導頻將被去除到相鄰集；如果候選集滿了，但是有新的導頻滿足T_ADD要求需要增加，那么就去除一個最接近TT_DROP門限的導頻。在此過程中手機只向位于激活集中的導頻小區發送功率強度測量消息，在候選集中的導頻直接被去除到相鄰集中，不需要手機發送功率強度測量消息。

　　T_COMP（門限比較）：T-COMP參數控制導頻從候選集移動到激活集。如果候選集中某導頻的強度超過激活集中某個導頻的強度至少T-COMP×0.5dB，MS則將此導頻移入激活集中，并可能替換那個導頻。

　　在IS95A中使用的是靜態的門限（T_ADD，T_DROP），在IS95B和CDMA2000中使用的是動態門限，在不同的小區或不同的噪聲環境中，加入或刪除Active set中的小區導頻的絕對門限是與當前Active Set中最好和最弱導頻的信號強度相關的。如果當時Active Set里的導頻信號強度都很強，其他導頻要加入Active Set的要求也相對提高，而如果Active Set里的導頻信號強度都很弱，Active Set里的導頻要移出Active Set的要求也相對降低。

　　CDMA系統中，基站設置了三種類型的搜索窗口（PN偏置范圍），移動臺可以使用這些搜索窗口跟蹤導頻信號，在規定的時間偏移里搜索導頻信號的多徑分量：

* SRCH_WIN_A：有效導頻集和候選導頻集的搜索窗口；

* SRCH_WIN_N：相鄰導頻集的搜索窗口；

* SCRH_WIN_R：剩余導頻集的搜索窗口。

　　在軟切換過程中，MS連續不斷地跟蹤，并測量系統中所有導頻信號的強度。MS合并計算導頻的所有多徑分量的EC/IO來作為該導頻的強度，K是MS所能提供的解調單元數。

　　1．當該某個導頻信道的導頻強度EC/IO超過T_ADD時，MS認為此導頻的強度已經足夠大，能夠對其進行正確解調，MS就向原基站發送一條PSMM（導頻強度測量消息），同時將該導頻加入候選導頻集。

　　2．當導頻強度強度超過激活集中某個導頻的強度至少T-COMP×0.5dB時，基站向MS發送HDM，通知MS將該導頻加入有效導頻集。

　　3．當MS收到來自基站的切換指示消息，并且得到了一個新的業務信道后，導頻進入有效導頻集，同時MS向基站發送HCM，知基站自己已經根據指示開始對多個基站同時解調了。

　　4．隨著MS的移動，當兩個基站中某一方的導頻強度已經低T_TDROP，這時MS啟動T_TDROP，開始記時。（MS對在有效導頻集和候選導頻集里的每一個導頻保留一個T_TDROP）。

　　5．當T_TDROP記時終止時，（在此期間，其導頻強度應始終低于T_TDD，如果導頻強度回升到T_ADD之上，記時器將復位），MS向基站發送PSMM。

　　6．當基站接收到PSMM后，將此信息送至BSC，BSC再返回相應HDM，最后由基站再轉發給MS。

　　7．當MS收到來自基站的HDM后，MS將該導頻從有效導頻集移入相鄰導頻集，同時MS發送HCM，通知基站已經完成切換。此時MS只與目前有效導頻集內的導頻所代表的基站保持通信。

　　8．MS接收基站發送的NLUM，導頻進入剩余導頻集。總之，在軟切換作為CDMA系統特有的關鍵技術之一，對于提高通話質量、增加系統容量、減低系統干擾、降低系統的掉話率起著及其重要的作用，在CDMA系統中扮演著重要的角色。

----《通訊世界》