【文章內(nèi)容簡介】 FER 都有一定的目標(biāo)值，當(dāng)實(shí)際接收的 FER 高于目標(biāo)值時(shí)，基站就需要提高內(nèi)環(huán)門限，以增加移動(dòng)臺(tái)的反向發(fā)射功率；反之，當(dāng)實(shí)際接收的 FER 低于目標(biāo)值時(shí)，基站就適當(dāng)降低內(nèi)環(huán)門限，以降低移動(dòng)臺(tái)的反向發(fā)射功率。最后，在基站和移動(dòng)臺(tái)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(dòng)臺(tái)以盡可能低的功率發(fā)射信號(hào)，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(dòng)臺(tái) 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(dòng)臺(tái)門限值 軟切換 1. 導(dǎo)頻集 “導(dǎo)頻信號(hào)” 可用一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)序列偏置和一個(gè)載頻標(biāo)明，一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)集的所有導(dǎo)頻信號(hào)具有相同的 CDMA 載頻。移動(dòng)臺(tái)搜索導(dǎo)頻信號(hào)以探測現(xiàn)有的 CDMA 信道，并測量它們的強(qiáng)度，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)探測了一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)具有足夠的強(qiáng)度，但并不與任何分配給它的前向業(yè)務(wù)信道相聯(lián)系時(shí)，它就發(fā)送一條導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度測量消息至基站，基站分配一條前向業(yè)務(wù)信道給移動(dòng)臺(tái)，并指示移動(dòng)臺(tái)開始切換。業(yè)務(wù)狀態(tài)下，相對于移動(dòng)臺(tái)來說，在某一載頻下，所有不同偏置的導(dǎo)頻信號(hào)被分類為如下集合： 有效導(dǎo)頻信號(hào)集： 所有與移動(dòng)臺(tái)的前向業(yè)務(wù)信道相聯(lián)系的導(dǎo)頻信號(hào)。 候選導(dǎo)頻信號(hào)集： 當(dāng)前不在有效導(dǎo)頻信號(hào)集里，但是已經(jīng)具有足夠的強(qiáng)度，能被成功解調(diào)的導(dǎo)頻信號(hào)。 相鄰導(dǎo)頻信號(hào)集： 由于強(qiáng)度不夠，當(dāng)前不在有效導(dǎo)頻信號(hào)集或候選導(dǎo)頻信號(hào)集內(nèi)，但是可能會(huì)成為有效集或候選集的導(dǎo)頻信號(hào)。 剩余導(dǎo)頻信號(hào)集： 在當(dāng)前 CDMA 載頻上，當(dāng)前系統(tǒng)里的所有可能的導(dǎo)頻信號(hào)集合（ PILOT_INCs 的整數(shù)倍），但不包括在相鄰導(dǎo)頻信號(hào)集，候選導(dǎo)頻信號(hào)集和有效導(dǎo)頻信號(hào)集里的導(dǎo)頻信號(hào)。 圖 1 17 軟切換的導(dǎo)頻集 2. 軟切換 （ 1）軟切換的概念 所謂軟切換就是當(dāng)移動(dòng)臺(tái)需要跟一個(gè)新的基站通信時(shí)，并不先中斷與原基站的聯(lián)系 。軟切換是 CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)所特有的， 以往的系統(tǒng)所進(jìn)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(shí)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(jìn)行，它在兩個(gè)基站覆蓋區(qū)的交界處起到了業(yè)務(wù)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(diǎn) FDMA、 TDMA 系統(tǒng)中廣泛采用硬切換技術(shù) ，當(dāng)硬切換發(fā)生時(shí)，因?yàn)樵九c新基的載波頻率不同，移動(dòng)臺(tái)必須在接收新基站的信號(hào)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(dòng)臺(tái)不能立即得到與新基站之間的鏈路，會(huì)中斷通信。另外，當(dāng)硬切換區(qū)域面積狹窄時(shí)，會(huì)出現(xiàn)新基站與原基站之間來回切換的 “乒乓效 應(yīng) ”，影響業(yè)務(wù)信道的傳輸。在 CDMA 系統(tǒng)中提出的軟切換技術(shù)， 與硬切換技術(shù)相比，具有以下更好的 優(yōu)點(diǎn)： ? 軟切換發(fā)生時(shí)，移動(dòng)臺(tái)只有在取得了與新基站的鏈接之后，才會(huì)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(jìn)行過程中，移動(dòng)臺(tái)和基站均采用了分集接收的技術(shù)，有抵抗衰落的能力，不用過多增加移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率；同時(shí)，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(gè)基站能正確接收移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)就可以進(jìn)行正常的通信，由于通過反向功率控制，可以使移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率降至最小，這進(jìn)一步降低移動(dòng)臺(tái)對 其它用戶 的干擾 ，增加了系統(tǒng)反向容量。 ? 進(jìn)入軟切換區(qū)域的移動(dòng)臺(tái)即使不能立即得到與新基站 通信 的鏈路，也可以進(jìn)入切換等待的排隊(duì)隊(duì)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(jī)（ BTS）側(cè)， 不同扇區(qū)天線的接收信號(hào)對基站來說就相當(dāng)于不同的多徑分量， 由 RAKE 接收機(jī)進(jìn)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(hào)都送至選擇器，由選擇器選擇最好的一路，再進(jìn)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(jìn)行選擇合并，更軟切換不同分支信號(hào)在 BTS分集合并。 3. 硬切換 當(dāng)移動(dòng)臺(tái)從一個(gè)基站的覆蓋范圍移動(dòng)到另外一個(gè)基站的覆蓋范圍，通過切換移 動(dòng)臺(tái)保持與基站的通信。 硬切換 是在呼叫過程中，移動(dòng)臺(tái)先中斷與原基站的通信，再與目標(biāo)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(dǎo)頻強(qiáng)度測量報(bào)告和門限值的設(shè)置，基站可能指示移動(dòng)臺(tái)進(jìn)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€(gè)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(shè)備商、同一頻率間的硬切換； ? 不同設(shè)備商間的硬切換； ? 不同的設(shè)備商，同一個(gè)頻率上同一系統(tǒng)中的硬切換。 4. 軟切換的相關(guān)參數(shù) ? T_ADD： 導(dǎo)頻信號(hào)加入門限，如果移動(dòng)臺(tái)檢查相鄰導(dǎo)頻信號(hào)集或剩余導(dǎo)頻信號(hào)集中的某一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)的強(qiáng)度達(dá)到 T_ADD，移動(dòng)臺(tái)將把這一導(dǎo)頻信號(hào)加到候選導(dǎo)頻信號(hào)集中，并向基站發(fā)送導(dǎo)頻強(qiáng)度測量報(bào)告消息（ PSMM）。 ? T_DROP： 導(dǎo)頻信號(hào)去掉門限，移動(dòng)臺(tái)需要對在有效導(dǎo)頻信號(hào)集和候選導(dǎo)頻信號(hào)集里的 每一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)保留一個(gè)切換去掉定時(shí)器。每當(dāng)與之相對應(yīng)的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度小于 T_DROP時(shí)，移動(dòng)臺(tái)需要打開定時(shí)器。如果與之相對應(yīng)的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度超過 T_DROP，移動(dòng)臺(tái) 復(fù)位該定時(shí)器。如果達(dá)到 T_TDROP，移動(dòng)臺(tái)復(fù)位該定時(shí)器，并向基站發(fā)送 PSMM消息。如果 T_TDROP改變，移動(dòng)臺(tái)必須在 100ms內(nèi)開始使用新值。 ? T_TDROP：切換去掉定時(shí)器，若該定時(shí)器超時(shí)，若該定時(shí)器所對應(yīng)的導(dǎo)頻信號(hào)是有效導(dǎo)頻信號(hào)集的一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)，就發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度測量消息。如果這一導(dǎo)頻信號(hào)是候選導(dǎo)頻信號(hào)集中的導(dǎo)頻信號(hào)，它將被移至相鄰導(dǎo)頻信號(hào)集。 ? T_COMP：有效導(dǎo)頻信號(hào)集與候選導(dǎo)頻信號(hào)集比較門限，當(dāng)候選導(dǎo)頻信號(hào)集里的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度比有效導(dǎo)頻信號(hào)集中的導(dǎo)頻信號(hào)超過此門限時(shí)，移動(dòng)臺(tái)發(fā)送一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度測量報(bào)告消息?；局眠@一字段為候選導(dǎo)頻信號(hào)集與有效導(dǎo)頻信號(hào)集比值的門限，單位為。 ? SRCH_WIN_A：有效導(dǎo)頻信號(hào)集和候選導(dǎo)頻信號(hào)集搜索窗口大小，它對應(yīng)于移動(dòng)臺(tái)使用的有效導(dǎo)頻信號(hào)集和候選導(dǎo)頻信號(hào)集搜索窗口的大小。移動(dòng)臺(tái)的搜索窗口以有效導(dǎo)引信號(hào)集中最早到來的可用導(dǎo)頻信號(hào)多徑成分為中心。 ? SRCH_WIN_N：相鄰導(dǎo)頻信號(hào)集搜索窗口大小，它對應(yīng)于移動(dòng)臺(tái)使用的相鄰導(dǎo)引信號(hào)集搜索窗口大小的值。移動(dòng)臺(tái)應(yīng)以導(dǎo)頻的 PN序列偏置為搜索窗口中心。 ? SRCH_WIN_R：剩余導(dǎo)頻信號(hào)集搜索窗口大小，它對應(yīng)于移動(dòng)臺(tái)使用的相鄰導(dǎo)頻信號(hào)集搜索窗口大小的值。移動(dòng)臺(tái)應(yīng)以導(dǎo)頻的 PN序列偏置為 搜索窗口中心，移動(dòng)臺(tái)應(yīng)僅搜索剩余導(dǎo)頻信號(hào)集中其導(dǎo)頻信號(hào) PN序列偏置等于 PILOT_INCs整數(shù)倍的導(dǎo)頻信號(hào)。 ? 1X系統(tǒng)關(guān)于切換的參數(shù)還有以下三個(gè)：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(dǎo)頻集，手機(jī)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(gè)導(dǎo)頻搜索的時(shí)間安排見下圖所示： 圖 121 手機(jī)對導(dǎo)頻信號(hào)的搜索時(shí)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(dǎo)頻搜索后，搜索一個(gè)相鄰集中的導(dǎo)頻信號(hào)。然后再一次完成激活集與候選集中所有導(dǎo)頻搜索后，搜索另一個(gè)相鄰集中的導(dǎo)頻信號(hào)。在完成對相鄰集中所有導(dǎo)頻信號(hào)搜索后，才搜索一個(gè)剩余集中的導(dǎo)頻信號(hào)。周而復(fù)始，完成對所有導(dǎo)頻集中的信號(hào)的搜索。 手機(jī)搜索能力有限，當(dāng)搜索窗尺寸越大、導(dǎo)頻集中的導(dǎo)頻數(shù)越多時(shí)，遍歷導(dǎo)頻集中所有導(dǎo)頻的時(shí)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(gè)導(dǎo)頻強(qiáng)度超過 T_ADD，發(fā)送導(dǎo)頻強(qiáng)度測量消息 PSMM給 BS，并且將該導(dǎo)頻移到候選集中； ? BS發(fā)送切換指示消息； ? MS將該導(dǎo)頻轉(zhuǎn)移到有效導(dǎo)頻集中，并發(fā)送切換完成消息； ? 有效集中的某個(gè)導(dǎo)頻強(qiáng)度低于 T_DROP， MS啟動(dòng)切換去定時(shí)器（ T_TDROP）； ? 切換去定時(shí)器超時(shí)，導(dǎo)頻強(qiáng)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(dǎo)頻從有效導(dǎo)頻集移到相鄰集中，并發(fā)送切換完成消息。 （ 2） IS－ 2020 動(dòng)態(tài)軟切換過程 IS20201X 的軟切換流程中，我們采用動(dòng)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(dòng)態(tài)軟切換過程 ? 導(dǎo)頻 P2 強(qiáng)度超過 T_ADD， 移動(dòng)臺(tái)把導(dǎo)頻移入候選集。 ? 導(dǎo)頻 P2 強(qiáng)度超過 [(SOFT_SLOPE/8) 10 log10(PS1) + ADD_INTERCEPT/2].移動(dòng)臺(tái)發(fā)送 PSMM ? 移動(dòng)臺(tái)收到 EHDM, GHDM 或 UHDM， 把導(dǎo)頻 P2 加入到有效集 , 并發(fā)送 HCM。 ? 導(dǎo) 頻 P1 強(qiáng) 度 降 低 到 低 于 [(SOFT_SLOPE/8) 10 log10(PS2)+DROP_INTERCEPT/2]，移動(dòng)臺(tái)啟動(dòng)切換去掉定時(shí)器 . ? 切換去掉定時(shí)器超時(shí)，移動(dòng)臺(tái)發(fā)送 PSMM。 ? 移動(dòng)臺(tái)收到 EHDM, GHDM 或 UHDM。把導(dǎo)頻 P1 送入候選集并發(fā)送 HCM。 ? 導(dǎo)頻 P1 強(qiáng)度降低到低于 T_DROP. 移動(dòng)臺(tái)啟動(dòng)切換去掉定時(shí)器 . ? 切換去掉定時(shí)器超時(shí)，移動(dòng)臺(tái)把導(dǎo)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(jī) 工作原理 如圖 124 所示， RAKE 接收機(jī)的基本原理是利用了空間分集技 術(shù)。發(fā)射機(jī)發(fā)出的擴(kuò)頻信號(hào)，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(dá)接收機(jī)時(shí)每個(gè)波束具有不同的延遲，形成多徑信號(hào)。如果不同路徑信號(hào)的延遲超過一個(gè)偽碼的碼片的時(shí)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(dá)到變害為利，把原來是干擾的信號(hào)變成有用信號(hào)組合在一起。 圖 124 RAKE 接收機(jī)原理示意圖 RAKE 接收機(jī)由搜索器（ Searcher）、解調(diào)器（ Finger）、合并器（ Combiner） 3 個(gè)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(guān)及互相關(guān)特性。 ? 解調(diào)器完成信號(hào)的解擴(kuò)、解調(diào)。解調(diào)器的個(gè)數(shù)決定了解調(diào)的路徑數(shù)，通常一個(gè) RAKE 接收機(jī)由 4 個(gè) Finger 組成，移動(dòng)臺(tái)由 3 個(gè) Finger 組成。 ? 合并器完成多個(gè)解調(diào)器輸出的信號(hào)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(hào)輸出到譯 ? 碼單元，進(jìn)行信道譯碼處理。 CDMA 呼吸效應(yīng) 1. 呼吸效應(yīng)的概念 在 CDMA 系統(tǒng)中，所有的頻率和時(shí)間是每個(gè)用戶都在同時(shí)共享的公共資源，而非給某個(gè)用戶單獨(dú)所有。無線信道是基于不同的擴(kuò)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(kuò)頻碼的數(shù)量，但實(shí)際的系統(tǒng)容量（實(shí)際可以分配的擴(kuò)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(kuò)頻碼并非理想正交而產(chǎn)生的多址干擾，同時(shí)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(gè)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(dāng)小區(qū)內(nèi)用戶數(shù)增多，也就是小區(qū)容量增大時(shí)，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(hào)，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(huì)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(dāng)小區(qū)用戶數(shù)目減少，也就是小區(qū)容量減小時(shí)，系統(tǒng)業(yè)務(wù)強(qiáng)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(jié)果導(dǎo)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(wù) 量 的變化而動(dòng)態(tài)變化的效應(yīng)稱之為“呼吸效應(yīng)”。 我們也可以利用 CDMA 系統(tǒng)中常提及的“雞尾酒會(huì)”的例子更加形象的來說明，在一個(gè)雞尾酒會(huì)上，來了很多客人，同時(shí)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(dāng)房間里的噪聲達(dá)到