【文章內(nèi)容簡介】 FER 都有一定的目標值，當實際接收的 FER 高于目標值時，基站就需要提高內(nèi)環(huán)門限，以增加移動臺的反向發(fā)射功率；反之，當實際接收的 FER 低于目標值時，基站就適當降低內(nèi)環(huán)門限，以降低移動臺的反向發(fā)射功率。最后，在基站和移動臺的共同作用下，使基站能夠在保證一定接收質(zhì)量的前提下，讓移動臺以盡可能低的功率發(fā)射信號，以減小對其它用戶的干擾，提高容量。反向閉環(huán)功控原理如下所示： 圖 116 反向閉環(huán)功控原理圖 FER移動臺 BTS B SC反向外環(huán)功率控制S igna l S trengt hM e a s ur e m e nt門限值or反向閉環(huán)功率控制移動臺門限值 軟切換 1. 導頻集 “導頻信號” 可用一個導頻信號序列偏置和一個載頻標明，一個導頻信號集的所有導頻信號具有相同的 CDMA 載頻。移動臺搜索導頻信號以探測現(xiàn)有的 CDMA 信道，并測量它們的強度，當移動臺探測了一個導頻信號具有足夠的強度，但并不與任何分配給它的前向業(yè)務信道相聯(lián)系時，它就發(fā)送一條導頻信號強度測量消息至基站，基站分配一條前向業(yè)務信道給移動臺，并指示移動臺開始切換。業(yè)務狀態(tài)下，相對于移動臺來說，在某一載頻下，所有不同偏置的導頻信號被分類為如下集合： 有效導頻信號集： 所有與移動臺的前向業(yè)務信道相聯(lián)系的導頻信號。 候選導頻信號集： 當前不在有效導頻信號集里，但是已經(jīng)具有足夠的強度，能被成功解調(diào)的導頻信號。 相鄰導頻信號集： 由于強度不夠，當前不在有效導頻信號集或候選導頻信號集內(nèi)，但是可能會成為有效集或候選集的導頻信號。 剩余導頻信號集： 在當前 CDMA 載頻上，當前系統(tǒng)里的所有可能的導頻信號集合（ PILOT_INCs 的整數(shù)倍），但不包括在相鄰導頻信號集，候選導頻信號集和有效導頻信號集里的導頻信號。 圖 1 17 軟切換的導頻集 2. 軟切換 （ 1）軟切換的概念 所謂軟切換就是當移動臺需要跟一個新的基站通信時，并不先中斷與原基站的聯(lián)系 。軟切換是 CDMA移動通信系統(tǒng)所特有的， 以往的系統(tǒng)所進行的都是硬切換，即先中斷與原基站的聯(lián)系，再在一指定時間內(nèi)與新基站取得聯(lián)系。軟切換只能在相同頻率的 CDMA信道間進行，它在兩個基站覆蓋區(qū)的交界處起到了業(yè)務信道的分集作用。 軟切換有以下幾種方式： ? 同一 BTS內(nèi)相同載頻不同扇區(qū)之間的切換，也就是通常說的更軟切換（ softer handoff）； ? 同一 BSC內(nèi)不同 BTS之間相同載頻的切換； ? 同一 MSC內(nèi)，不同 BSC的之間相同載頻的切換 。 （ 2）軟切換的優(yōu)點 FDMA、 TDMA 系統(tǒng)中廣泛采用硬切換技術 ，當硬切換發(fā)生時，因為原基站與新基的載波頻率不同，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 ， 往往由于在與原基站鏈路切斷后，移動臺不能立即得到與新基站之間的鏈路，會中斷通信。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)務信道的傳輸。在 CDMA 系統(tǒng)中提出的軟切換技術， 與硬切換技術相比，具有以下更好的 優(yōu)點： ? 軟切換發(fā)生時，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，通信中斷的概率大大降低 。 ? 軟切換進行過程中，移動臺和基站均采用了分集接收的技術，有抵抗衰落的能力，不用過多增加移動臺的發(fā)射功率；同時，基站宏分集接收保證在參與軟切換的基站中，只需要有一個基站能正確接收移動臺的信號就可以進行正常的通信，由于通過反向功率控制，可以使移動臺的發(fā)射功率降至最小，這進一步降低移動臺對 其它用戶 的干擾 ，增加了系統(tǒng)反向容量。 ? 進入軟切換區(qū)域的移動臺即使不能立即得到與新基站 通信 的鏈路，也可以進入切換等待的排隊隊列，從 而減少了系統(tǒng)的阻塞率 。 軟切換示意圖如下圖 118所示： 圖 118 軟切換示意圖 （ 3） 更軟切換 更軟切換是 指發(fā)生在同一基站下不同扇區(qū)之間的切換 。 在基站收發(fā)機（ BTS）側， 不同扇區(qū)天線的接收信號對基站來說就相當于不同的多徑分量， 由 RAKE 接收機進行 合 并后送至BSC，作為此基站的語音幀。而軟切換是由 BSC 完成的，將來自不同基站的信號都送至選擇器，由選擇器選擇最好的一路，再進行話音編解碼。 圖 119 更軟切換示意圖 軟切換和更軟切換的區(qū)別如下圖 120 所示： 圖 120 軟切換與更軟切換的區(qū)別 由圖可以看出，軟切換由 BSC 幀處理板進行選擇合并，更軟切換不同分支信號在 BTS分集合并。 3. 硬切換 當移動臺從一個基站的覆蓋范圍移動到另外一個基站的覆蓋范圍，通過切換移 動臺保持與基站的通信。 硬切換 是在呼叫過程中，移動臺先中斷與原基站的通信，再與目標基站取得聯(lián)系，發(fā)生在分配不同頻率或者不同的幀偏置的 CDMA信道之間的切換 。在呼叫過程中，根據(jù)候選導頻強度測量報告和門限值的設置，基站可能指示移動臺進行硬切換。硬切換可以發(fā)生在相鄰的基站集之間，不同的頻率配置之間，或是不同的幀偏置之間?？梢栽谕粋€小區(qū)的不同載波之間，也可以在不同小區(qū)的不同載波之間。 在 CDMA 中，有以下幾種發(fā)生硬切換的情況： ? 不同的頻率間的硬切換； ? 同一設備商、同一頻率間的硬切換； ? 不同設備商間的硬切換； ? 不同的設備商，同一個頻率上同一系統(tǒng)中的硬切換。 4. 軟切換的相關參數(shù) ? T_ADD： 導頻信號加入門限，如果移動臺檢查相鄰導頻信號集或剩余導頻信號集中的某一個導頻信號的強度達到 T_ADD，移動臺將把這一導頻信號加到候選導頻信號集中，并向基站發(fā)送導頻強度測量報告消息（ PSMM）。 ? T_DROP： 導頻信號去掉門限，移動臺需要對在有效導頻信號集和候選導頻信號集里的 每一個導頻信號保留一個切換去掉定時器。每當與之相對應的導頻信號強度小于 T_DROP時，移動臺需要打開定時器。如果與之相對應的導頻信號強度超過 T_DROP，移動臺 復位該定時器。如果達到 T_TDROP，移動臺復位該定時器，并向基站發(fā)送 PSMM消息。如果 T_TDROP改變，移動臺必須在 100ms內(nèi)開始使用新值。 ? T_TDROP：切換去掉定時器，若該定時器超時，若該定時器所對應的導頻信號是有效導頻信號集的一個導頻信號，就發(fā)送導頻信號強度測量消息。如果這一導頻信號是候選導頻信號集中的導頻信號，它將被移至相鄰導頻信號集。 ? T_COMP：有效導頻信號集與候選導頻信號集比較門限，當候選導頻信號集里的導頻信號強度比有效導頻信號集中的導頻信號超過此門限時，移動臺發(fā)送一個導頻信號強度測量報告消息?；局眠@一字段為候選導頻信號集與有效導頻信號集比值的門限，單位為。 ? SRCH_WIN_A：有效導頻信號集和候選導頻信號集搜索窗口大小，它對應于移動臺使用的有效導頻信號集和候選導頻信號集搜索窗口的大小。移動臺的搜索窗口以有效導引信號集中最早到來的可用導頻信號多徑成分為中心。 ? SRCH_WIN_N：相鄰導頻信號集搜索窗口大小，它對應于移動臺使用的相鄰導引信號集搜索窗口大小的值。移動臺應以導頻的 PN序列偏置為搜索窗口中心。 ? SRCH_WIN_R：剩余導頻信號集搜索窗口大小，它對應于移動臺使用的相鄰導頻信號集搜索窗口大小的值。移動臺應以導頻的 PN序列偏置為 搜索窗口中心，移動臺應僅搜索剩余導頻信號集中其導頻信號 PN序列偏置等于 PILOT_INCs整數(shù)倍的導頻信號。 ? 1X系統(tǒng)關于切換的參數(shù)還有以下三個：軟切換斜率、切換加截距、切換去截距。 5. 搜索過程 對各種不同導頻集，手機采用不同的搜索策略。對于激活集與候選集，采用的搜索頻度很高，相鄰集搜索頻度次之，對剩余集搜索最慢。整個導頻搜索的時間安排見下圖所示： 圖 121 手機對導頻信號的搜索時間安排 從上圖可以看出，在完成一次對全部激活集或候選集中的導頻搜索后，搜索一個相鄰集中的導頻信號。然后再一次完成激活集與候選集中所有導頻搜索后，搜索另一個相鄰集中的導頻信號。在完成對相鄰集中所有導頻信號搜索后，才搜索一個剩余集中的導頻信號。周而復始，完成對所有導頻集中的信號的搜索。 手機搜索能力有限，當搜索窗尺寸越大、導頻集中的導頻數(shù)越多時，遍歷導頻集中所有導頻的時間就越長。 6. 軟切換的過程 （ 1） IS－ 95 的軟切換過程 圖 122 IS－ 95 的軟切換過程 ? MS檢測到某個導頻強度超過 T_ADD，發(fā)送導頻強度測量消息 PSMM給 BS，并且將該導頻移到候選集中； ? BS發(fā)送切換指示消息； ? MS將該導頻轉(zhuǎn)移到有效導頻集中，并發(fā)送切換完成消息； ? 有效集中的某個導頻強度低于 T_DROP， MS啟動切換去定時器（ T_TDROP）； ? 切換去定時器超時，導頻強度仍然低于 T_DROP， MS發(fā)送 PSMM； ? BS發(fā)送切換指示消息； ? MS將該導頻從有效導頻集移到相鄰集中，并發(fā)送切換完成消息。 （ 2） IS－ 2020 動態(tài)軟切換過程 IS20201X 的軟切換流程中，我們采用動態(tài)門限，而非 IS95 中采用的絕對門限。 IS2020 軟切換算法說明： 圖 123 IS－ 2020 動態(tài)軟切換過程 ? 導頻 P2 強度超過 T_ADD， 移動臺把導頻移入候選集。 ? 導頻 P2 強度超過 [(SOFT_SLOPE/8) 10 log10(PS1) + ADD_INTERCEPT/2].移動臺發(fā)送 PSMM ? 移動臺收到 EHDM, GHDM 或 UHDM， 把導頻 P2 加入到有效集 , 并發(fā)送 HCM。 ? 導 頻 P1 強 度 降 低 到 低 于 [(SOFT_SLOPE/8) 10 log10(PS2)+DROP_INTERCEPT/2]，移動臺啟動切換去掉定時器 . ? 切換去掉定時器超時，移動臺發(fā)送 PSMM。 ? 移動臺收到 EHDM, GHDM 或 UHDM。把導頻 P1 送入候選集并發(fā)送 HCM。 ? 導頻 P1 強度降低到低于 T_DROP. 移動臺啟動切換去掉定時器 . ? 切換去掉定時器超時，移動臺把導頻 P1 從候選集移入相鄰集 其中， SOFT_SLOPE表示軟切換斜率、 ADD_INTERCEPT表示切換加截距、 DROP_INTERCEPT表示切換去截距。 RAKE接收機 工作原理 如圖 124 所示， RAKE 接收機的基本原理是利用了空間分集技 術。發(fā)射機發(fā)出的擴頻信號，在傳輸過程中受到不同建筑物、山崗等各種障礙物的反射和折射，到達接收機時每個波束具有不同的延遲，形成多徑信號。如果不同路徑信號的延遲超過一個偽碼的碼片的時延，則在接收端可將不同的波束區(qū)別開來。將這些不同波束分別經(jīng)過不同的延遲線，對齊以及合并在一起，則可達到變害為利，把原來是干擾的信號變成有用信號組合在一起。 圖 124 RAKE 接收機原理示意圖 RAKE 接收機由搜索器（ Searcher）、解調(diào)器（ Finger）、合并器（ Combiner） 3 個模塊組成。 ? 搜索器完成路徑搜索，主要原 理是利用碼的自相關及互相關特性。 ? 解調(diào)器完成信號的解擴、解調(diào)。解調(diào)器的個數(shù)決定了解調(diào)的路徑數(shù)，通常一個 RAKE 接收機由 4 個 Finger 組成，移動臺由 3 個 Finger 組成。 ? 合并器完成多個解調(diào)器輸出的信號的合并處理，通用的合并算法有選擇式相加合并、等增益合并、最大比合并 3 種。合并后的信號輸出到譯 ? 碼單元，進行信道譯碼處理。 CDMA 呼吸效應 1. 呼吸效應的概念 在 CDMA 系統(tǒng)中，所有的頻率和時間是每個用戶都在同時共享的公共資源，而非給某個用戶單獨所有。無線信道是基于不同的擴頻碼字來區(qū)分的，理論上來說系統(tǒng)容量也就自然取決于碼字資源即擴頻碼的數(shù)量，但實際的系統(tǒng)容量（實際可以分配的擴頻碼數(shù)量），卻是受限于系統(tǒng)的自干擾，即不同用戶間由于擴頻碼并非理想正交而產(chǎn)生的多址干擾，同時包括本小區(qū)用戶干擾及其他小區(qū)干擾。所以說， CDMA 系統(tǒng)是一個干擾受限的系統(tǒng)，具有“軟”容量的特性。 在 CDMA 系統(tǒng)中，小區(qū)的容量和覆蓋是通過系統(tǒng)干擾緊密相連的。 當小區(qū)內(nèi)用戶數(shù)增多，也就是小區(qū)容量增大時，小區(qū)基站端接收到的干擾將增大，這就意味著在小區(qū)邊緣地區(qū)的用戶即使以最大發(fā)射功率發(fā)射信號，也無法保證自身與基站間的傳輸 QoS能夠得到保證，于是這些用戶將會切換到鄰近小區(qū)，也就意味著本小區(qū)的半徑即覆蓋范圍相對減小了。 反之，當小區(qū)用戶數(shù)目減少，也就是小區(qū)容量減小時，系統(tǒng)業(yè)務強度的降低使得基站接收的干擾功率水平降低，各用戶將可以發(fā)射更小的功率來維持與基站的連接，結果導致在小區(qū)內(nèi)可以容忍的最大路徑損耗增大，等效于小區(qū)半徑增加，覆蓋范圍增大。 以上所描述的小區(qū) 面積 隨著小區(qū)內(nèi) 業(yè)務 量 的變化而動態(tài)變化的效應稱之為“呼吸效應”。 我們也可以利用 CDMA 系統(tǒng)中常提及的“雞尾酒會”的例子更加形象的來說明，在一個雞尾酒會上，來了很多客人，同時講話的人數(shù)越多，就越難聽清對方的聲音。如果開始你還可以與在房間另一頭的客人交談，但是當房間里的噪聲達到