WCDMA系統(tǒng)的軟切換算法技術(shù)研究

...wd......wd......wd...摘要在CDMA系統(tǒng)中，作為無(wú)線通信的一項(xiàng)至關(guān)重要的技術(shù)，軟切換得到了越來(lái)越多的關(guān)注。在什么條件下執(zhí)行軟切換、采取哪一種軟切換策略、軟切換的性能如何等等問(wèn)題構(gòu)成了軟切換控制的核心問(wèn)題。WCDMA系統(tǒng)是當(dāng)今第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的主流標(biāo)準(zhǔn)之一，研究在該系統(tǒng)中的軟切換問(wèn)題具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。本文首先介紹了第三代移動(dòng)通信技術(shù)以及切換技術(shù)的一些前提背景知識(shí)；然后介紹了WCDMA系統(tǒng)的構(gòu)成。接下去討論了WCDMA系統(tǒng)的無(wú)線資源管理技術(shù)和切換技術(shù)，通過(guò)對(duì)幾種切換類型的比照，得出軟切換的優(yōu)勢(shì)所在。緊接著著重介紹了WCDMA的軟切換三個(gè)過(guò)程，測(cè)量、判決和執(zhí)行階段。在此前提下，提出了幾種不同的算法和不同的仿真模型，以及對(duì)系統(tǒng)性能指標(biāo)的衡量。然后論述了幾個(gè)重要的參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的不同影響，并給出了了最正確值，以進(jìn)一步優(yōu)化其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。最后對(duì)課題進(jìn)展了總結(jié)，并展望了未來(lái)的軟切換研究工作。關(guān)鍵詞：WCDMA軟切換算法仿真參數(shù)ABSTRACTAsoneofthecrucialtechnologiesforseamlesscommunicationinCDMAsystem,softhandoverhasbeenabsorbedmoreandmoreinvestigations.Whentocarryonsofthandover,whichsofthandoveralgorithmtobechosenandwhattheperformancesofsofthandoverarethekernelquestionsofthesofthandover.WCDMAisoneofthemainstreamstandardsofthe3Gcellularcommunicationsystems,theresearchanddevelopmentofsofthandoveralgorithminWCDMAsystemisanimportantissue.First，thispaperintroducesthepremisebackgroundknowledgeofthethirdgenerationmobilecommunicationtechnologyandswitchingtechnology，thenthecompositionoftheWCDMAsystemisintroduced，nextitdiscussestheradioresourcemanagementtechnologyandswitchingtechnologyoftheWCDMAsystem.AccordingtothecomparisonofSwitchseveraltypes，wecanseetheadvantagesofsoftswitching.ThenthispaperemphaticallyintroducesthethreeprossesofWCDMASoftswitch，Measurement,judgmentandimplementationphases.Inthiscontext,itgivesseveraldifferentalgorithmsanddifferentsimulationmodels,aswellasameasureofsystemperformanceindicators.Andthenthedifferenteffectsofseveralimportantparametersonsystemperformanceareintroduced.Inordertofurtheroptimizetheirnetworksystems，thebestvalueisgiven.Finally，someproblemsandsuggestionsareproposed.KEYWORDS:WCDMA；SoftSwitch；Algorithm；Simulation；Parameter目錄摘要IABSTRACTII目錄III第一章緒論11.1第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介11.2WCDMA的系統(tǒng)概述21.3課題的研究意義41.4論文構(gòu)造4第二章無(wú)線資源管理與切換技術(shù)52.1無(wú)線資源管理52.2切換簡(jiǎn)介62.3切換的分類72.3.1硬切換72.3.2軟切換82.4軟/硬切換的比擬9第三章WCDMA的軟切換研究103.1WCDMA系統(tǒng)中軟切換過(guò)程103.2仿真模型介紹113.2.1無(wú)線信道傳播模型113.2.2業(yè)務(wù)類型模型143.3WCDMA系統(tǒng)軟切換算法143.4WCDMA的軟切換算法仿真模型163.4.2無(wú)線信道傳輸模型173.4.4移動(dòng)模型183.5軟切換仿真性能的衡量183.6仿真結(jié)論18第四章軟切換參數(shù)影響和優(yōu)化194.1參數(shù)切換門限和參數(shù)Time_to_trigger194.1.1切換門限204.1.2參數(shù)Time_to_trigger204.1.3切換門限和參數(shù)Time_to_trigger204.2最大激活集數(shù)N的設(shè)置204.3權(quán)重系數(shù)W的設(shè)置214.4WCDMA軟切換的系統(tǒng)優(yōu)化22結(jié)論23致謝24參考文獻(xiàn)25第一章緒論1.1第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介從第一代模擬技術(shù)到第二代GSM和CDMA，再到今天被各國(guó)廣泛關(guān)注的3G〔第三代移動(dòng)通信〕，全球移動(dòng)通信開展一直牽動(dòng)著世界電信業(yè)的神經(jīng)中樞。3G從概念的提出，到今天逐步入實(shí)用化，期間走過(guò)了漫長(zhǎng)曲折的道路。第三代移動(dòng)通信技術(shù)的研究、開展和國(guó)際范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化早在第二代系統(tǒng)商用之時(shí)便已經(jīng)開場(chǎng)。1996年ITU〔國(guó)際電聯(lián)〕正式將1985年提出的FPLMT5〔未來(lái)公共陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)〕更名為ITM-2000，簡(jiǎn)稱3G,從此3G成為國(guó)際電聯(lián)ITU以及全球?qū)Φ谌苿?dòng)通信系統(tǒng)的總稱。這項(xiàng)工作的目的在于鼓勵(lì)合作，使各種相互競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)能在一個(gè)全球兼容的無(wú)線通信系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)融合[1]。3G網(wǎng)絡(luò)存在三大主流標(biāo)準(zhǔn)：一是WCDMA標(biāo)準(zhǔn)，也稱為“寬帶碼分多址接入〞，支持者主要是以GSM系統(tǒng)為主的歐洲廠商；二是CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)，也稱為“多載波碼分多址接入〞，由美國(guó)高通北美公司為主導(dǎo)提出，韓國(guó)現(xiàn)在稱為該標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)者；三是TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)，中文含義為“時(shí)分同步碼分多址接入〞。2009年1月7日，工業(yè)和信息化部為中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通發(fā)放三張第三代移動(dòng)通信〔3G〕牌照。其中，中國(guó)聯(lián)通獲得WCDMA牌照，中國(guó)移動(dòng)獲得TD-SCDMA牌照，中國(guó)電信獲得CDMA2000牌照，標(biāo)志著我國(guó)正式進(jìn)入第三代移動(dòng)通信時(shí)代。中國(guó)擁有世界上最大的GSM網(wǎng)絡(luò)，從國(guó)際上GSM開展演進(jìn)方向來(lái)看，WCDMA是最適合GSM網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)，這一技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)，獲得最大的規(guī)模效益，最終使廣闊的消費(fèi)者以最低的本錢享受3G服務(wù)[2]。1.2WCDMA的系統(tǒng)概述WCDMA是以第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM為根基進(jìn)展演進(jìn)的，所以WCDMA網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)根本保持著和GSM相似的網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)構(gòu)造，是由無(wú)線接入網(wǎng)〔UTRAN：UniversalTerrestrialRadioAccess〕，Iu接口〔InterfaceUnit，連接RAN與CN之間的標(biāo)準(zhǔn)接口〕和核心網(wǎng)(CN：CoreNetwork)三局部組成，見圖1-1，圖中NodeB相當(dāng)于GSM中的基站，UE〔UserEquipment〕表示移動(dòng)臺(tái)，GSN〔GigabyteSystemNetwork〕是千兆字節(jié)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，HLR〔HomeLocationRegister〕表示歸屬位置存放器，MSC〔MobileSwitchingCenter〕為移動(dòng)交換中心【[3][4]。〔一〕無(wú)線接入網(wǎng)〔UTRAN〕UTRAN包含一個(gè)或多個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)〔RNS：RadioNetworkSubsystem〕。每個(gè)RNS都是UTRAN內(nèi)的一個(gè)子網(wǎng)，它包含一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器〔RNC：RadioNetworkController〕、一個(gè)或者多個(gè)NodeB。RNC通過(guò)Iur〔InterfaceUnitRNC〕接口彼此互聯(lián)，而RNC和NodeB通過(guò)Iub〔InterfaceUnitRNCandNodeB〕接口相連。RNC是負(fù)責(zé)控制UTRAN無(wú)線資源的網(wǎng)絡(luò)元素，它與CN〔CoreNetwork〕相連。RNC包含支持不同NodeB之間宏分集的合并、拆分功能，對(duì)需要和移動(dòng)臺(tái)有信令連接的切換作出決定。RNS負(fù)責(zé)管理自身蜂窩所需的資源。對(duì)于用戶設(shè)備和UTRAN間的每個(gè)連接，都有一個(gè)RNS是服務(wù)RNS。NodeB的主要功能是進(jìn)展空中接口L1層處理〔信道編碼和交織、速率匹配、擴(kuò)頻等〕；它也執(zhí)行了一些根本的無(wú)線資源管理操作，比方內(nèi)環(huán)功率控制。在邏輯上，它對(duì)應(yīng)于GSM的基站?！捕矷u接口Iu接口將UTRAN連接至CN，它是一個(gè)開放接口，并且將系統(tǒng)分成專用于無(wú)線通信的UTRAN和負(fù)責(zé)處理交換、尋找路由和業(yè)務(wù)控制的CN兩局部。Iu接口有兩種類型，他們分別是用于將UTRAN連接至電路交換〔CS〕CN的Iu－CS接口和連接至分組交換〔PS〕CN的Iu－PS接口。〔三〕核心網(wǎng)〔CN〕WCDMA核心網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是在現(xiàn)有GSM/GPRS根基上開展起來(lái)的，依然沿用了目前GSM/GPRS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，對(duì)GSM有良好的繼承性。WCDMA核心網(wǎng)將GSM網(wǎng)絡(luò)中語(yǔ)音和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)處理節(jié)點(diǎn)〔MSC/GSN〕集成為支持語(yǔ)音數(shù)據(jù)一體化的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，具備如下特性：A．支持電路/分組交換業(yè)務(wù)、實(shí)時(shí)/非實(shí)時(shí)及自適應(yīng)流量控制業(yè)務(wù)；B．支持各種QoS需求和業(yè)務(wù)描述；C．支持用戶獲得各種通信業(yè)務(wù)，包括許多未定義的多媒體和高速率業(yè)務(wù)。〔四〕WCDMA的空中接口WCDMA的空中接口——Uu接口，支持和WCDMA移動(dòng)無(wú)線終端UE進(jìn)展通信，其特點(diǎn)如下：A．最高可達(dá)2Mbit/s的比特速率；B．根據(jù)不同的帶寬需求支持可變比特速率；C．支持不同服務(wù)質(zhì)量需求的業(yè)務(wù)，例如：語(yǔ)音、視頻和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)復(fù)用到一條單一的連接中；D．滿足從對(duì)時(shí)延敏感的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)到比擬靈活的盡力而為型的分組數(shù)據(jù)的時(shí)延要求；E．支持10％的誤幀率到10-6的誤比特率的質(zhì)量要求；F．與第二代系統(tǒng)的共存以及支持為覆蓋范圍和負(fù)荷均衡而要在兩種系統(tǒng)之間進(jìn)展切換的功能；G．支持上、下行鏈路業(yè)務(wù)量不對(duì)稱的服務(wù)——如瀏覽網(wǎng)頁(yè)造成的下行鏈路負(fù)荷遠(yuǎn)大于上行鏈路負(fù)荷；F．高頻譜利用率；G．支持FDD〔FrequencyDivisionDuplex〕、TDD〔TimeDivisionDuplex〕兩種模式的共存。圖1-1WCDMA的系統(tǒng)構(gòu)造圖1.3課題的研究意義WCDMA技術(shù)繼承了第二代移動(dòng)通信體制GSM標(biāo)準(zhǔn)化程度高和開放性好的特點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展順利。WCDMA支持高數(shù)據(jù)傳輸〔慢速移動(dòng)時(shí)為384kbit/s，室內(nèi)走動(dòng)時(shí)為2Mbit/s〕和可變速傳輸。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，無(wú)線資源管理起著非常重要的作用，它主要負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)可以使用的所有無(wú)線資源進(jìn)展分配和管理，其核心問(wèn)題是在保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的前提下，提高頻譜利用率。在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，無(wú)線資源管理的內(nèi)容更加豐富，切換作為其中的重要組成局部，必須與其他接納控制、功率控制、負(fù)載控制和動(dòng)態(tài)信道分配等RRM算法協(xié)調(diào)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)做到整體優(yōu)化。WCDMA系統(tǒng)支持多種切換技術(shù)，其中軟切換是CDMA系統(tǒng)特有的，移動(dòng)臺(tái)與基站〔小區(qū)〕間的新連接在建設(shè)之前保持原有的舊連接，這種切換方式大大降低了由于硬切換時(shí)間間隙引起的掉話概率。1.4論文構(gòu)造本論文共分為5章：第一章，緒論，介紹課題的背景包括第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的開展，WCDMA系統(tǒng)的簡(jiǎn)介，以及該課題的研究意義。第二章，介紹無(wú)線資源管理技術(shù)和切換技術(shù)。著重介紹了無(wú)線資源管理技術(shù)的算法組成和切換的概念以及分類，最后比擬了軟/硬切換的優(yōu)缺點(diǎn)。，介紹WCDMA的軟切換過(guò)程。著重介紹了WCDMA軟切換的三個(gè)過(guò)程，仿真模型，以及典型的軟切換算法和性能指標(biāo)。，介紹軟切換參數(shù)影響和優(yōu)化。主要以參數(shù)切換門限和參數(shù)Time_to_trigger、最大激活集數(shù)N的設(shè)置、權(quán)重系數(shù)W的設(shè)置為重點(diǎn)，提出網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的問(wèn)題，進(jìn)一步提高系統(tǒng)效率和服務(wù)質(zhì)量。，對(duì)課題進(jìn)展了總結(jié)，并對(duì)未來(lái)的開展進(jìn)展了展望。第二章無(wú)線資源管理與切換技術(shù)2.1無(wú)線資源管理第三代移動(dòng)通信的無(wú)線資源管理技術(shù)是提高系統(tǒng)容量和系統(tǒng)穩(wěn)定性的根本技術(shù)，如圖2-1所示，WCDMA系統(tǒng)中的無(wú)線資源管理技術(shù)包括：功率控制，切換控制，負(fù)載控制和接納控制等技術(shù)。圖2-1WCDMA系統(tǒng)中的無(wú)線資源管理功能構(gòu)成和其典型分布功率控制技術(shù)是高容量CDMA系統(tǒng)設(shè)計(jì)的保障，一個(gè)典型的例子就是移動(dòng)臺(tái)到基站的鏈路上出現(xiàn)的遠(yuǎn)近效應(yīng)。在蜂窩系統(tǒng)中離基站近的移動(dòng)臺(tái)的路徑損耗比遠(yuǎn)方移動(dòng)臺(tái)的路徑損耗低。如果所有移動(dòng)臺(tái)都使用一樣的發(fā)射功率，處于近處的移動(dòng)臺(tái)必然要干擾遠(yuǎn)方的移動(dòng)臺(tái)的接入。再有，CDMA系統(tǒng)中的用戶共用一樣的頻帶，且各用戶的擴(kuò)頻碼之間存在著非理想的相關(guān)特性，用戶發(fā)射功率的大小將直接影響系統(tǒng)的總?cè)萘俊＿@就需要通過(guò)功率控制來(lái)解決這樣的問(wèn)題。功率控制確保了用戶間的干擾維持在最低水平上，同時(shí)提供用戶所要求的QoS；切換控制處理用戶跨小區(qū)移動(dòng)的情況；接納控制、負(fù)載控制和分組調(diào)度等完成保證服務(wù)質(zhì)量和不同比特速率、業(yè)務(wù)、質(zhì)量要求的情況下將系統(tǒng)的吞吐能力最大化。對(duì)無(wú)線系統(tǒng)而言，無(wú)線資源可以是頻率，可以是功率，還可以是時(shí)間、碼字，但是無(wú)論從哪個(gè)角度來(lái)看，以移動(dòng)通信為代表的無(wú)線通信系統(tǒng)都是資源受限的系統(tǒng)。如何高效地利用有限的無(wú)線資源滿足日益增長(zhǎng)的用戶數(shù)量和用戶需求是一個(gè)大問(wèn)題。對(duì)于WCDMA系統(tǒng)的研究是一個(gè)復(fù)雜且范圍廣泛的課題，無(wú)線資源管理是對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的空中接口資源進(jìn)展合理規(guī)劃和調(diào)度，以希望在有限的無(wú)線資源情況下，在保證一定的規(guī)劃覆蓋和服務(wù)質(zhì)量要求的前提下，接入盡可能多的用戶；同時(shí)，隨著多媒體業(yè)務(wù)需求的不斷增長(zhǎng)，大量高速的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將在通信中占據(jù)主導(dǎo)地位，無(wú)線資源管理還需要考慮這些新情況的出現(xiàn)，解決多種業(yè)務(wù)類型并存情況下的資源分配問(wèn)題。管理無(wú)線資源的算法可以分成兩大類，一是面向連接的無(wú)線資源管理算法；二是面向系統(tǒng)的無(wú)線資源管理算法。兩類算法的根本區(qū)別在于：觸發(fā)原因和產(chǎn)生結(jié)果面向的對(duì)象不同。面向連接的無(wú)線資源管理算法由某個(gè)用戶的狀態(tài)變化觸發(fā)，產(chǎn)生的結(jié)果也只是對(duì)該用戶產(chǎn)生影響；而面向系統(tǒng)的無(wú)線資源管理算法由系統(tǒng)的狀態(tài)變換觸發(fā)，產(chǎn)生的結(jié)果也可能影響到系統(tǒng)內(nèi)的所有用戶。在無(wú)線資源管理算法中，功率控制、切換控制屬于面向連接的，接納控制、負(fù)載控制等屬于面向系統(tǒng)的，而速率控制、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)調(diào)度等算法則包括面向連接和面向系統(tǒng)的兩局部，需要兩局部相互配合才能夠?qū)崿F(xiàn)。2.2切換簡(jiǎn)介在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，對(duì)于正在通信中的移動(dòng)臺(tái)，當(dāng)它從一個(gè)基站的覆蓋區(qū)域移動(dòng)到另外一個(gè)基站的覆蓋區(qū)域時(shí)〔如圖2-2所示〕，為了保證通信的連續(xù)性，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)切換過(guò)程，將移動(dòng)臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)之間的通信鏈路從當(dāng)前基站轉(zhuǎn)移到新的基站，以保證用戶業(yè)務(wù)的連續(xù)傳輸。所謂切換〔Handover，HO〕，通常指移動(dòng)臺(tái)在通信期間，由于位置發(fā)生改變，而改變與網(wǎng)絡(luò)的連接關(guān)系的過(guò)程。圖2-2越區(qū)切換示意圖切換過(guò)程中，通信鏈路的轉(zhuǎn)移不能影響通話的進(jìn)展，必須平滑進(jìn)展，時(shí)間要求短，完全自動(dòng)進(jìn)展，用戶感覺不到切換的進(jìn)展。在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，小區(qū)覆蓋范圍越小，用戶的移動(dòng)速度越快，則切換的處理越頻繁。切換處理對(duì)于蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是非常重要的。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由多個(gè)小區(qū)構(gòu)成的，在不同的小區(qū)覆蓋區(qū)域之間的切換經(jīng)常發(fā)生。此外，進(jìn)展切換可以使移動(dòng)臺(tái)以最小的功率和信號(hào)最強(qiáng)的基站進(jìn)展通信，減少了移動(dòng)用戶的功率消耗。WCDMA系統(tǒng)是蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，當(dāng)用戶從一個(gè)小區(qū)移動(dòng)至另一個(gè)小區(qū)時(shí)，與其連接的小區(qū)將發(fā)生變換，執(zhí)行切換操作。同時(shí)在WCDMA系統(tǒng)中，切換類型較為豐富，根據(jù)不同的負(fù)載控制，覆蓋率要求和提供的服務(wù)質(zhì)量等條件，有不同的切換方案與之相對(duì)應(yīng)。2.3切換的分類根據(jù)切換發(fā)生時(shí)移動(dòng)臺(tái)與源基站和目標(biāo)基站連接方式的不同，切換根本可以分為硬切換〔HardHandover〕、軟切換〔SoftHandover〕、更軟切換〔SofterHandover〕等類型。2.3.1硬切換硬切換采取的是連接之前先斷開的方式，在與新的業(yè)務(wù)信道建設(shè)連接之前先斷開與舊的業(yè)務(wù)信道的連接。硬切換包括：在不同運(yùn)營(yíng)商的基站或扇區(qū)之間的切換、不同載波之間的切換、WCDMA與GSM之間的切換等。2.3.2軟切換軟切換指移動(dòng)臺(tái)在載波頻率一樣的基站覆蓋小區(qū)之間的信道切換。在軟切換過(guò)程中，移動(dòng)用戶可能同時(shí)與兩個(gè)或多個(gè)基站進(jìn)展通信，從一個(gè)基站到另一個(gè)基站的軟切換過(guò)程中，不需要改變收發(fā)頻率，沒有通信暫時(shí)中斷的現(xiàn)象。軟切換根據(jù)具體實(shí)現(xiàn)上的一些區(qū)別又細(xì)分成軟切換和更軟切換兩種類型。軟切換：在這種切換過(guò)程中，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)開場(chǎng)與一個(gè)新的基站聯(lián)系時(shí)，并不立即中斷與原來(lái)基站之間的通信，簡(jiǎn)言即“先連后斷〞。同硬切換類似，當(dāng)用戶在小區(qū)邊緣地區(qū)活動(dòng)時(shí)，由于是切換區(qū)域，也可能導(dǎo)致頻繁的軟切換操作，產(chǎn)生“乒乓效應(yīng)〞，但由于軟切換過(guò)程是先連后斷進(jìn)展，不管切換有多么頻繁，都很少會(huì)出現(xiàn)硬切換中頻繁掉話的現(xiàn)象；另外，在軟切換時(shí)采用分集接收，所以不需要提高發(fā)射功率就能保證或提升通話質(zhì)量。更軟切換：更軟切換是軟切換的一種特殊情況。這種切換形式發(fā)生在同一基站的具有一樣頻率的不同扇區(qū)之間。更軟切換是CDMA的特色，在基站的扇區(qū)之間同頻工作時(shí)可以方便地進(jìn)展。如以下列圖2-3所示，軟切換執(zhí)行過(guò)程中，當(dāng)用戶在小區(qū)邊緣地區(qū)活動(dòng)時(shí)，由于是切換區(qū)域，也可能導(dǎo)致頻繁的軟切換操作，產(chǎn)生“乒乓效應(yīng)〞，但由于軟切換過(guò)程是先連后斷進(jìn)展，不管切換有多么頻繁，都很少會(huì)出現(xiàn)硬切換中頻繁掉話的現(xiàn)象；另外，在軟切換時(shí)采用分集接收，所以不需要提高發(fā)射功率就能保證或提升通話質(zhì)量。圖2-3軟切換執(zhí)行過(guò)程示意圖如圖2-4所示，軟切換和更軟切換的區(qū)別在于：更軟切換發(fā)生在同一個(gè)Node-B范圍內(nèi)，分集信號(hào)在Node-B中做最大增益合并；而軟切換發(fā)生在兩個(gè)Node-B之間，分集信號(hào)在RNC中進(jìn)展合并處理。圖2-4軟切換和更軟切換2.4軟/硬切換的比擬硬切換采取的是連接之前先斷開的方式，它是時(shí)間離散的事件，通常當(dāng)呼叫從一個(gè)小區(qū)交換到另一個(gè)小區(qū)或者從一個(gè)載波交換到另一個(gè)載波時(shí)發(fā)生，它是一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)業(yè)務(wù)信道可用時(shí)發(fā)生的切換。軟切換是一種狀態(tài)，它是CDMA最值得討論的特性，由多個(gè)基站同時(shí)支持一個(gè)呼叫，軟切換不同于傳統(tǒng)的硬切換。硬切換與軟切換的主要區(qū)別為：硬切換是UE的無(wú)線鏈路先被去掉后被加上，軟切換是無(wú)線鏈路先被加上后再被去掉甚至只加上不去掉。硬切換過(guò)程中會(huì)先去掉原先所有無(wú)線鏈路，軟切換過(guò)程中原有無(wú)線鏈路保持。硬切換通過(guò)物理信道重配/傳輸信道重配/無(wú)線承載重配等消息完成，軟切換通過(guò)激活集更新消息完成。硬切換的成功率較低，對(duì)業(yè)務(wù)質(zhì)量有較大影響；軟切換成功率高，對(duì)業(yè)務(wù)質(zhì)量影響很小。第三章WCDMA的軟切換研究3.1WCDMA系統(tǒng)中軟切換過(guò)程通常，WCDMA系統(tǒng)中的軟切換過(guò)程劃分為以下三個(gè)步驟：無(wú)線測(cè)量〔包括測(cè)量濾波算法觸發(fā)測(cè)量報(bào)告〕、網(wǎng)絡(luò)判決〔軟切換算法〕、系統(tǒng)執(zhí)行。無(wú)線測(cè)量由UE和Node-B完成的；網(wǎng)絡(luò)判決在RNC中進(jìn)展；系統(tǒng)執(zhí)行在UE、Node-B和RNC共同協(xié)作下完成。軟切換執(zhí)行的階段示意圖如圖3-1所示：圖3-1軟切換執(zhí)行步驟在切換測(cè)量階段，移動(dòng)臺(tái)要測(cè)量下行鏈路的信號(hào)質(zhì)量、該移動(dòng)臺(tái)所屬的小區(qū)及臨近小區(qū)的信號(hào)能量；基站需要測(cè)量上行鏈路的信號(hào)質(zhì)量。測(cè)量結(jié)果被送到相關(guān)的RRC層。在切換判決階段，也稱為評(píng)估階段。測(cè)量結(jié)果與預(yù)定義的門限值進(jìn)展比擬，以決定是否執(zhí)行切換，同時(shí)要進(jìn)展接納控制，防止新的小區(qū)由于新用戶的參加而降低已有用戶的通信質(zhì)量。在執(zhí)行階段，移動(dòng)臺(tái)進(jìn)入軟切換狀態(tài)，RNC根據(jù)測(cè)量結(jié)果判決切換的目標(biāo)小區(qū)，并信令通知移動(dòng)臺(tái)完成切換，一個(gè)新基站或小區(qū)被參加、釋放或者替換。3.2仿真模型介紹在無(wú)線通信系統(tǒng)的仿真工作中，設(shè)定的系統(tǒng)環(huán)境和條件對(duì)于仿真的結(jié)果有很大的影響，在進(jìn)展軟切換算法仿真前，有必要對(duì)于仿真的無(wú)線信道傳播模型、接入業(yè)務(wù)模型等前提條件做一些討論。3.2.1無(wú)線信道傳播模型無(wú)線傳播的開放性、地理環(huán)境的復(fù)雜性和通信用戶的隨機(jī)移動(dòng)性，共同構(gòu)成了移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)，在傳播過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生三類不同的損耗和三種效應(yīng)?！?〕三種損耗路徑傳播損耗：指電磁波在宏觀大范圍〔即公里級(jí)〕空間傳播所產(chǎn)生的損耗，它反映了傳播在空間距離的接收信號(hào)電平的變化趨勢(shì)。大尺度衰落損耗〔陰影衰落〕：是由于在電波傳播路徑上受到建筑物及山丘等的阻擋所產(chǎn)生的陰影效應(yīng)而產(chǎn)生的損耗；反映了中等范圍內(nèi)數(shù)百波長(zhǎng)量級(jí)接收電平的均值變化而產(chǎn)生的損耗，一般遵從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，變化率比擬慢。小尺度衰落損耗：主要是由于多徑傳播而產(chǎn)生的衰落，反映微觀小范圍內(nèi)數(shù)十波長(zhǎng)量級(jí)接收電平的均值變化而產(chǎn)生的損耗，一般遵從瑞利分布或萊斯分布，其變化率比慢衰耗快，所以稱為小尺度衰落。它又可以細(xì)分為：空間選擇性衰落、頻率選擇性衰落、時(shí)間選擇性衰落；選擇性是指在不同的空間、頻率、時(shí)間，其衰落特性是不一樣的。〔2〕三種效應(yīng)陰影效應(yīng)：由于大型建筑物和其他物體的阻擋，在電報(bào)傳播的接收區(qū)域中產(chǎn)生傳播半盲區(qū)，類似于太陽(yáng)光受阻擋后產(chǎn)生的陰影。遠(yuǎn)近效應(yīng)：由于接收用戶的隨機(jī)移動(dòng)性，移動(dòng)用戶與基站間的距離也是在隨機(jī)變化的，假設(shè)各移動(dòng)用戶發(fā)射功率一樣，那么到達(dá)基站時(shí)的信號(hào)強(qiáng)弱將不同，離基站近者信號(hào)強(qiáng)，離基站遠(yuǎn)者信號(hào)弱。通信系統(tǒng)的非線性將進(jìn)一步加重信號(hào)強(qiáng)弱的不平衡性，出現(xiàn)強(qiáng)者更強(qiáng)，弱者更弱甚至以強(qiáng)壓弱的現(xiàn)象，并使弱者即離基站較遠(yuǎn)的用戶產(chǎn)生通信中斷的現(xiàn)象，此類現(xiàn)象稱為“遠(yuǎn)近效應(yīng)〞。多普勒效應(yīng)：是由于接收用戶處于高速移動(dòng)中，如車載通信時(shí)傳播頻率的擴(kuò)散而引起的，其擴(kuò)散程度和用戶運(yùn)動(dòng)速度成正比。這一現(xiàn)象只發(fā)生在高速〔≥70km/hr〕車載通信時(shí)，對(duì)于通常慢速移動(dòng)的步行和準(zhǔn)靜態(tài)的室內(nèi)通信不予考慮。下面是電波傳播損耗模型的根本表達(dá)式：〔3.1〕其中：為某時(shí)刻基站和用戶之間的距離矢量。表示由于電波傳播的彌散特性造成的路徑傳播損耗，n的典型值為3～5，反映了公里量級(jí)的空間距離內(nèi)，接收電平均值的變化趨勢(shì)。表示陰影效應(yīng)，由位于電波傳播路徑上的障礙物的阻擋而產(chǎn)生的損耗，反映了數(shù)百波長(zhǎng)內(nèi)接收電平均值的變化趨勢(shì)，為大尺度衰落。最后一項(xiàng)，反映了數(shù)十波長(zhǎng)內(nèi)，接收信號(hào)電平的均值變化趨勢(shì)，為小尺度衰落。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)〔EuropeanTelecommunicationStandardsInstitute：ETSI〕規(guī)定了UTRA系統(tǒng)中不同移動(dòng)測(cè)試環(huán)境下的參考傳播模型，這也是本章進(jìn)展仿真工作所使用的無(wú)線信道傳播模型。在介紹這些模型之前，先引入四個(gè)路徑損耗計(jì)算公式和一個(gè)自相關(guān)函數(shù)計(jì)算公式?！?.2〕式中：L——路徑損耗〔dB〕；R——發(fā)射天線和接收天線的距離〔m〕；n——路徑中的樓層數(shù)目；〔3.3〕式中：L——路徑損耗〔dB〕；R——基站和移動(dòng)臺(tái)之間的距離〔km〕；f——載波頻率〔MHz〕，在UMTS中f的值為2000MHz；〔3.4〕式中：L——路徑損耗〔dB〕；——參照平均屋脊水平高度測(cè)得的基站天線高度〔m〕，其有效范圍0～50；R——基站和移動(dòng)臺(tái)之間的距離〔km〕；f——載波頻率〔MHz〕；〔3.5〕式中：L——路徑損耗〔dB〕；R——基站和移動(dòng)臺(tái)之間的距離〔m〕；自相關(guān)函數(shù)：〔3.6〕式中：R——陰影衰落的標(biāo)準(zhǔn)化自相關(guān)函數(shù)〔無(wú)量綱〕；——移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)距離〔m〕；——陰影衰落的去相關(guān)距離〔m〕，它的取值依賴于環(huán)境；ETSI【18】規(guī)定的參考傳播模型具體內(nèi)容為：室內(nèi)辦公室環(huán)境〔IndoorOffice〕：基站和用戶皆位于室內(nèi)的情形。小區(qū)面積小，發(fā)射功率低，路徑損耗多由墻、地板以及金屬構(gòu)造造成是這類環(huán)境的特征。路徑損耗遵從式(3.2)；陰影衰落的標(biāo)準(zhǔn)偏差為12dB，去相關(guān)距離為5m；快衰落特性服從萊斯分布或瑞利分布。室外到室內(nèi)和徒步環(huán)境〔Outdoortoindoorandpedestrian〕：基站位于室外且天線位置較低，用戶位于室內(nèi)或室外的情形。小區(qū)面積小和發(fā)射功率低是這類環(huán)境的特征。路徑損耗遵從式(3.3)〔僅適用于非視距傳播的情況〕；陰影衰落的標(biāo)準(zhǔn)偏差為：室外10dB、室內(nèi)12dB，去相關(guān)距離為5m；建筑物穿透損耗平均值為12dB，其標(biāo)準(zhǔn)偏差為8dB；瑞利和/或萊斯衰落率根據(jù)步速而定，但同時(shí)也偶爾出現(xiàn)由移動(dòng)車輛的反射造成的更快速的衰落。車載環(huán)境〔Vehicular〕：較大的小區(qū)面積和較高的發(fā)射功率是這類環(huán)境的特點(diǎn)，路徑損耗遵從式(3.4)〔僅適用于非視距傳播的情況〕；陰影衰落的的標(biāo)準(zhǔn)偏差為10dB；快衰落分布一般為行駛車輛導(dǎo)致的瑞利分布，瑞利衰落率根據(jù)車速而定，固定終端采用較低的衰落率是比擬適宜的。如果取f=2000MHz，=15m則式(3.4)可簡(jiǎn)化為(3.5)?；旌闲^(qū)環(huán)境〔Mixed〕：實(shí)際情況網(wǎng)絡(luò)工作環(huán)境往往比擬復(fù)雜，在一個(gè)地理區(qū)域中，可能既存在宏小區(qū)中的車載環(huán)境，也存在微小區(qū)下的室外到室內(nèi)和徒步環(huán)境，這時(shí)就要考慮使用混合小區(qū)環(huán)境，區(qū)別處理高速用戶和低速用戶的情況。3.2.2業(yè)務(wù)類型模型語(yǔ)音業(yè)務(wù)2.視頻業(yè)務(wù)3.互動(dòng)業(yè)務(wù)3.3WCDMA系統(tǒng)軟切換算法軟切換算法的研究主要集中在軟切換執(zhí)行的判決階段，合理確定執(zhí)行軟切換執(zhí)行的條件是個(gè)關(guān)鍵。實(shí)際使用中的軟切換算法主要是基于不同的軟切換門限策略。軟切換算法是和一組判決控制門限相聯(lián)系的，它們分別是參加門限Th_ADD、刪除門限Th_DROP以及刪除滯后時(shí)間門限T_tDROP。歸納軟切換執(zhí)行判決條件就是：如果接收到的新基站信號(hào)強(qiáng)度大于Th_ADD，則將新基站參加激活集；當(dāng)激活集中的基站信號(hào)強(qiáng)度小于Th_DROP，且持續(xù)了T_tDROP時(shí)間以上，則將此基站從激活集中刪除。參與條件判決的是移動(dòng)臺(tái)上報(bào)的測(cè)量信號(hào)值，測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度可以用下式來(lái)表示，其中N為接收到的新基站數(shù)目：〔3.7〕在WCDMA系統(tǒng)中，測(cè)量信號(hào)量一般選取CPICH信道的RSCP值〔接收信號(hào)碼功率〕或CPICH信道信噪比EC/I0〔碼元能量和噪聲頻譜密度之比〕。測(cè)量過(guò)程瞬時(shí)接收到第i基站導(dǎo)頻信道的RSCP可以用下式來(lái)表示：〔3.8〕測(cè)量過(guò)程瞬時(shí)接收到第i基站導(dǎo)頻信道的EC/I0可以用〔3.9〕來(lái)表示〔3.9〕其中：RSSI－表示信道帶寬內(nèi)的總寬帶接收功率(3.10)(3.11)公式中參數(shù)說(shuō)明如下：Pp、Pt—導(dǎo)頻信道和業(yè)務(wù)信道的發(fā)射功率大小W—WCDMA系統(tǒng)切普速率，為3.84McpsIsc、Ioc—分別指代來(lái)自第i基站的干擾和其余基站的干擾Li、ξi—路徑衰落和第i基站的陰影效應(yīng)Ni—第i小區(qū)中的用戶數(shù)目η—正交系數(shù)。由于導(dǎo)頻信道和業(yè)務(wù)信道間的非理想正交性會(huì)帶來(lái)小區(qū)內(nèi)干擾n—熱噪聲根據(jù)不同的門限確定策略，得到不同的軟切換算法：靜態(tài)門限算法：算法中門限Th_ADD和Th_DROP都預(yù)先設(shè)定為固定值，在軟切換執(zhí)行前后不會(huì)改變。動(dòng)態(tài)參加門限算法：門限設(shè)定為Th_ADD=max{PMAX,Th_DROP}，而Th_DROP預(yù)先設(shè)定為固定值。只有當(dāng)新接收基站的信號(hào)強(qiáng)度大于PMAX〔PMAX表示為測(cè)定時(shí)刻激活集中最強(qiáng)基站信號(hào)〕，才將其參加到激活集中，這樣可以保證用戶總是和信號(hào)最強(qiáng)的基站保持著聯(lián)系。Th_ADD門限的下限設(shè)定為Th_DROP可以保證門限Th_ADD總是大于Th_DROP。動(dòng)態(tài)門限算法〔UTRA軟切換算法〕：Th_ADD、Th_DROP均為動(dòng)態(tài)變化值：Th_ADD=Best_Ss+Hyst_ADDHyst_ADD=-As_Th+As_Th_Hyst〔3.12〕Th_DROP=Best_Ss+Hyst_DROPHyst_DROP=-As_Th–As_Th_Hyst〔3.13〕Th_REP=Worst_Old_Ss+Hyst_REPHyst_REP=-As_Rep_Hyst〔3.14〕Hyst_ADD的典型參數(shù)值為1～3dB，Hyst_DROP的典型參數(shù)值為2～5dB.在軟切換執(zhí)行的過(guò)程，激活集中Best_Ss、Worst_Old_Ss會(huì)持續(xù)的進(jìn)展改變，算法判決門限也隨之動(dòng)態(tài)的進(jìn)展調(diào)整。3.4WCDMA的軟切換算法仿真模型3.4.1小區(qū)模型小區(qū)布局構(gòu)造如圖3-2所示，所有的小區(qū)均為正六邊形，每19個(gè)小區(qū)由一個(gè)中心小區(qū)、第一環(huán)小區(qū)和第二環(huán)小區(qū)組成〔第一環(huán)有6個(gè)小區(qū)，第二環(huán)有12個(gè)小區(qū)〕。設(shè)小區(qū)半徑為R，基站位于小區(qū)的中央，每小區(qū)負(fù)荷均勻分布。設(shè)小區(qū)1內(nèi)某一移動(dòng)臺(tái)MS，與BS1間距離為r1，與間距離為，與B,BS2間連線的的夾角為。則當(dāng)2≤i≤7時(shí)，有，其中D=R當(dāng)i=8，10，12，……，18時(shí)，，其中D=2R當(dāng)i=9，11，13，……，19時(shí)，，其中D=3R圖3-2小區(qū)構(gòu)造示意圖3.4.2無(wú)線信道傳輸模型假定快衰落可以通過(guò)RAKE接收得到有效抑制，則傳輸損耗由路徑損耗和陰影衰落組成。定義無(wú)線信道的傳播損耗模型為：〔3.15〕其中，μ為路徑損耗指數(shù)，典型取值為4；表示陰影衰落，是服從均值為0，方差為σ的高斯分布，與距離無(wú)關(guān)，σ典型取值為8dB-10dB。當(dāng)損耗單位為dB時(shí)，傳播模型可以表示為：〔3.16〕其中，第i〔i=1，2，……〕個(gè)基站的陰影衰落ζ可以表示為：其中其中對(duì)所有i〔1-19〕，j〔1-19〕，〔3.17〕〔3.18〕〔3.19〕因此對(duì)于基站i和j的損耗的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)方差為：〔3.20〕3.4.3業(yè)務(wù)模型設(shè)新呼叫到達(dá)過(guò)程是一個(gè)服從均值為6的泊松過(guò)程，其概率密度函數(shù)其中λ=6，i=0,1，2，...〔3.21〕并且新呼叫在小區(qū)內(nèi)均勻到達(dá)，其持續(xù)時(shí)間服從均值為120s的指數(shù)分布。其概率密度函數(shù)為：〔3.22〕其中t≥0，λ=，則每個(gè)用戶的業(yè)務(wù)量可以表示為：Tuser===200mErLang其中AHT〔AverageHoldTime〕表示“平均占用時(shí)間〞。3.4.4移動(dòng)模型設(shè)移動(dòng)用戶初始的運(yùn)動(dòng)速度v是一個(gè)隨機(jī)變量，并且0≤v≤16m/s，它服從均值為6，方差為10的高斯分布。假定移動(dòng)用戶每30s改變一次運(yùn)動(dòng)速度，并且新的速度與原來(lái)的運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)。新的運(yùn)動(dòng)速度如下所示：〔3.23〕其中，為前一狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)速度，χ服從均值為1的瑞利分布，0<ρ<1，ρ越大，前后狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)越大，當(dāng)ρ=1時(shí)，運(yùn)動(dòng)速度不變，而ρ=0時(shí)，新的運(yùn)動(dòng)速度與原運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)。當(dāng)用戶發(fā)起一個(gè)呼叫時(shí)，其初始的運(yùn)動(dòng)方向也是一個(gè)隨機(jī)變量，在[0,2π]內(nèi)均勻分布，并且每隔30s以0.2的概率改變一次運(yùn)動(dòng)方向，每次改變的運(yùn)動(dòng)方向都與前次的運(yùn)動(dòng)方向相關(guān)，并且服從以原方向值為均值，方差為的高斯分布。3.5軟切換仿真性能的衡量使用下面的指標(biāo)來(lái)衡量軟切換算法的性能：中斷概率〔PO〕：正在通信中的用戶其接收信號(hào)RSCP值低于業(yè)務(wù)質(zhì)量要求門限值的概率。在仿真過(guò)程中這樣處理，當(dāng)系統(tǒng)中某用戶其總接收導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度比在小區(qū)邊沿區(qū)域平均接收信號(hào)強(qiáng)度低6dBm時(shí)即認(rèn)為出現(xiàn)中斷現(xiàn)象；然后，在每個(gè)小區(qū)內(nèi)統(tǒng)計(jì)使用內(nèi)兩層小區(qū)的PO平均值作為整個(gè)系統(tǒng)中斷概率平均激活集數(shù)目〔MASN〕：一定時(shí)間中，一個(gè)用戶激活集的平均數(shù)目，對(duì)應(yīng)用戶移動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)的平均專用信道開銷。這個(gè)指標(biāo)可以反映出軟切換算法在執(zhí)行的過(guò)程中占用系統(tǒng)資源的情況。激活集更新速率〔ASUR〕：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)一個(gè)用戶平均改變激活集的次數(shù)。激活集更新速率對(duì)應(yīng)用戶移動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)的瞬時(shí)信令開銷；速率越高，說(shuō)明相互間信令通信越頻繁，系統(tǒng)信令負(fù)載也就越高。在仿真中，統(tǒng)計(jì)一定時(shí)間內(nèi)對(duì)激活集的操作次數(shù)，包括激活集參加、刪除等操作。3.6仿真結(jié)論1)一樣的仿真條件下，靜態(tài)門限算法下的平均激活集數(shù)量和中斷概率比其余算法的都要高；動(dòng)態(tài)門限算法下的平均激活集數(shù)量和中斷概率是三種算法中最低的，但該算法的激活集更新速率相對(duì)于其他算法要高許多，這意味著其信令交互負(fù)載比其他算法要大。動(dòng)態(tài)參加門限算法的各項(xiàng)性能在各算法中居中。2)在實(shí)際的應(yīng)用中，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)時(shí)的運(yùn)行情況合理的調(diào)整軟切換控制算法：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)負(fù)載較高時(shí)，選取MASN指標(biāo)低的算法，以留出空余信道提供應(yīng)新接入用戶使用；而在業(yè)務(wù)負(fù)載低的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下，相對(duì)高的MASN指標(biāo)是可以承受的，此時(shí)可以考慮提高服務(wù)質(zhì)量，PO指標(biāo)低的算法是選擇的對(duì)象，如動(dòng)態(tài)門限的軟切換算法；而當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中信令負(fù)載成為性能的瓶頸時(shí)，ASUR指標(biāo)則成為算法選擇的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)中選擇ASUR低的算法，如動(dòng)態(tài)參加門限算法，以降低信令負(fù)載的強(qiáng)度。第四章軟切換參數(shù)影響和優(yōu)化4.1參數(shù)切換門限和參數(shù)Time_to_triggerUE用參數(shù)切換門限Reportrange1A來(lái)確定是否觸發(fā)事件1A的報(bào)告。這個(gè)門限是相對(duì)于激活集中最正確小區(qū)的CPICH/值。當(dāng)最正確小區(qū)與被監(jiān)視的小區(qū)的CPICH/差值小于這個(gè)門限時(shí)，并持續(xù)地待在該范圍內(nèi)的時(shí)間必須大于Time_to_trigger〔1A〕，UE才會(huì)向RNC發(fā)送測(cè)量報(bào)告，要求將該小區(qū)參加激活集中〔Event1A〕。所以，切換門限和參數(shù)Time_to_trigger在軟切換中是聯(lián)合應(yīng)用的。UE用參數(shù)切換門限Reportrange1B來(lái)確定是否觸發(fā)事件1B的報(bào)告。這個(gè)門限是相對(duì)于激活集中最正確小區(qū)的CPICH/值。當(dāng)激活集中的最正確小區(qū)與最差小區(qū)的CPICH/差值大于這個(gè)門限時(shí)，并持續(xù)地待在該范圍內(nèi)的時(shí)間必須大于Time_to_trigger〔1B〕，UE才會(huì)向RNC發(fā)送測(cè)量報(bào)告，要求將該小區(qū)移出激活集中〔Event1B〕。4.1.1切換門限切換門限如果設(shè)置的越大，軟切換區(qū)域、開銷以及軟切換因子〔正常軟切換比例在30%—40%〕將相對(duì)的增加，新小區(qū)較容易參加激活集，這樣在下行鏈路上會(huì)消耗更多的發(fā)射功率，使得下行容量減少，對(duì)于PS業(yè)務(wù)來(lái)講，其吞吐量減少。但是，在上行鏈路方面，軟切換提供更多的分集增益，這有助于降低UE的發(fā)射功率，提高通信質(zhì)量。反之，如果切換門限設(shè)置過(guò)低，則新小區(qū)難以參加激活集，小區(qū)之間的干擾增加，發(fā)生軟切換的概率將減少，使軟切換開銷減少，上行宏分集增益減少，處于下行最大發(fā)射功率的UE數(shù)較多，上行吞吐量也將相應(yīng)降低。4.1.2參數(shù)Time_to_trigger如果參數(shù)Time_to_trigger設(shè)置太長(zhǎng)，將造成軟切換的延誤。如果參數(shù)Time_to_trigger設(shè)置太短，則會(huì)導(dǎo)致切換很容易發(fā)生，過(guò)多增加信令負(fù)荷。4.1.3切換門限和參數(shù)Time_to_trigger當(dāng)切換門限參數(shù)Reportrange1A和Reportrange1B設(shè)置的過(guò)于接近，小于一個(gè)滯后系數(shù)時(shí)，那么會(huì)導(dǎo)致頻繁的切換〔乒乓效應(yīng)〕。同時(shí)，由于信令開銷的增加也會(huì)影響系統(tǒng)容量。軟切換區(qū)域越大，軟切換的開銷也就越大，對(duì)系統(tǒng)硬件的要求也相應(yīng)增加，這樣增加了系統(tǒng)發(fā)生硬件阻塞的可能性，Iub口上的傳輸負(fù)荷和信令負(fù)荷同時(shí)也增加了。而對(duì)上行來(lái)說(shuō)，增大軟切換開銷不會(huì)導(dǎo)致什么問(wèn)題，它反而有利于終端降低發(fā)射功率。降低軟切換開銷可能會(huì)降低上行鏈路的宏分集增益，因此終端需要增加發(fā)射功率，會(huì)減小上行鏈路的覆蓋范圍。在進(jìn)展網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)這些參數(shù)來(lái)到達(dá)改善軟切換性能的目的。例如，為了增加軟切換，可以增大切換門限參數(shù)Reportrange1A的值，降低軟切換可以增加Time_to_trigger1A或者降低門限參數(shù)的值。總而言之，增加軟切換開銷有利于提高上行鏈路性能，而降低軟切換開銷有助于減少下行鏈路的功率開銷。對(duì)系統(tǒng)而言，存在一個(gè)折中的最正確值，使得軟切換效果更好。4.2最大激活集數(shù)N的設(shè)置激活集最大數(shù)目N指的是在軟切換過(guò)程中允許與移動(dòng)臺(tái)建設(shè)連接的最大基站數(shù)目。N越大，UE可以連接的小區(qū)數(shù)越多，移動(dòng)臺(tái)收到的信號(hào)能量就越高，但這也勢(shì)必會(huì)增加對(duì)其他移動(dòng)臺(tái)的干擾增加，并且也會(huì)增加系統(tǒng)的開銷。圖4-1最大激活集數(shù)N對(duì)系統(tǒng)的影響軟切換要求最大激活集數(shù)N大于等于2，上圖反響了最大激活集數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響。從圖中可以看出，當(dāng)N從2變化到7時(shí)，系統(tǒng)性能在3時(shí)到達(dá)最正確。當(dāng)N等于2時(shí)，相對(duì)捕獲率太低，不能充分表達(dá)軟切換帶來(lái)的增益，而當(dāng)N從3增加到4時(shí)，相對(duì)捕獲率增加緩慢，而平均激活集數(shù)增長(zhǎng)幅度相對(duì)較大，所以此時(shí)服務(wù)質(zhì)量的提高不能彌補(bǔ)系統(tǒng)無(wú)線資源的消耗。而當(dāng)N大于4已經(jīng)沒有什么意義，因?yàn)槠骄せ罴瘮?shù)和相對(duì)捕獲率都幾乎不再改變。因此最大激活集數(shù)N的典型值為3.4.3權(quán)重系數(shù)W的設(shè)置權(quán)重系數(shù)W這個(gè)參數(shù)反響了現(xiàn)有激活集中最正確導(dǎo)頻和所有導(dǎo)頻對(duì)進(jìn)入和離開激活集導(dǎo)頻門檻影響的權(quán)重關(guān)系。W越大，最正確導(dǎo)頻的影響越小，所有導(dǎo)頻的影響越大，進(jìn)入或者離開激活集的難度也就越大。圖4-2W對(duì)系統(tǒng)性能的影響從圖中可以看出，隨著權(quán)重系數(shù)W的增加，平均激活集數(shù)和相對(duì)捕獲率都相對(duì)遞減，所以W主要是用于對(duì)軟切換比例進(jìn)展控制，希望軟切換比例高一些，W設(shè)的小一些，反之則設(shè)的大一些。W的典型取值為0.8--1.在WCDMA系統(tǒng)中，切換時(shí)必不可少的過(guò)程，而切換參數(shù)的設(shè)置對(duì)系統(tǒng)性能的好壞有很大影響。4.4WCDMA軟切換的系統(tǒng)優(yōu)化由于軟切換對(duì)系統(tǒng)容量和性能具有重大的影響，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中適宜的軟切換算法設(shè)計(jì)是其中最大的難點(diǎn)和挑戰(zhàn)。某種條件下的軟切換觸發(fā)是由不同基站下的不同參數(shù)決定的，這使得具體軟切換算法的設(shè)計(jì)和參數(shù)優(yōu)化變得更加復(fù)雜【5】。切換中需要注意的問(wèn)題如下：控制好切換比例保證切換成功率，防止掉話。盡量減少乒乓次數(shù)，以減少信令交互和資源消耗，從而降低掉話概率。結(jié)論在WCDMA系統(tǒng)中，軟切換作為一種重要的無(wú)線資源管理方法，其參數(shù)設(shè)置對(duì)于WCDMA系統(tǒng)至關(guān)重要，軟切換直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的性能。本論文主要就軟切換對(duì)系統(tǒng)性能的影響〔第三章的分析和論證〕和軟切換算法優(yōu)化〔第四章的分析和論證〕，方面進(jìn)展了研究，具體如下：1、論述了WCDMA系統(tǒng)無(wú)線資源管理技術(shù)，包括功率控制、切換控制，負(fù)荷控制和接入控制等技術(shù)。2、討論了WCDMA系統(tǒng)軟切換的不同種算法