【正文】 80　　　　　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(guò)切換移動(dòng)臺(tái)保持與基站的通信。硬切換是在呼叫過(guò)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(guò)程中，根據(jù)候選導(dǎo)頻強(qiáng)度測(cè)量報(bào)告和門(mén)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。可以在同一個(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(mén)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(cè)量報(bào)告消息（PSMM） 。? T_DROP：導(dǎo)頻信號(hào)去掉門(mén)限，移動(dòng)臺(tái)需要對(duì)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(duì)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(kāi)定時(shí)器。如果與之相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度超過(guò)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(kāi)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(duì)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(cè)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(mén)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(guò)此門(mén)限時(shí)，移動(dòng)臺(tái)發(fā)送一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量報(bào)告消17 / 80息。基站置這一字段為候選導(dǎo)頻信號(hào)集與有效導(dǎo)頻信號(hào)集比值的門(mén)限。? 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(duì)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(lái)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(duì)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(duì)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(guò)程對(duì)各種不同導(dǎo)頻集，手機(jī)采用不同的搜索策略。對(duì)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(duì)剩余集搜索最慢。整個(gè)導(dǎo)頻搜索的時(shí)間安排見(jiàn)下圖所示：圖 121 手機(jī)對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(zhǎng)。6. 軟切換的過(guò)程（1）IS－95 的軟切換過(guò)程18 / 80圖 122　IS－95 的軟切換過(guò)程? MS檢測(cè)到某個(gè)導(dǎo)頻強(qiáng)度超過(guò)T_ADD，發(fā)送導(dǎo)頻強(qiáng)度測(cè)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－2022 動(dòng)態(tài)軟切換過(guò)程IS20221X 的軟切換流程中，我們采用動(dòng)態(tài)門(mén)限，而非 IS95 中采用的絕對(duì)門(mén)限。IS2022 軟切換算法說(shuō)明：19 / 80圖 123　IS－2022 動(dòng)態(tài)軟切換過(guò)程? 導(dǎo)頻 P2 強(qiáng)度超過(guò) 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(guò) [(SOFT_SLOPE/8)10log10(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(guò)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(guò)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(kāi)來(lái)。將這些不同波束分別經(jīng)過(guò)不同的延遲線(xiàn)，對(duì)齊以及合并在一起，則可達(dá)到變害為利，把原來(lái)是干擾的信號(hào)變成有用信號(hào)組合在一起。20 / 80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(hù)都在同時(shí)共享的公共資源，而非給某個(gè)用戶(hù)單獨(dú)所有。無(wú)線(xiàn)信道是基于不同的擴(kuò)頻碼字來(lái)區(qū)分的，理論上來(lái)說(shuō)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(hù)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(hù)干擾及其他小區(qū)干擾。所以說(shuō)，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(guò)系統(tǒng)干擾緊密相連的。當(dāng)小區(qū)內(nèi)用戶(hù)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(hù)即使以最大發(fā)射功率發(fā)射信號(hào)，也無(wú)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(hù)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(duì)減小了。反之，當(dāng)小區(qū)用戶(hù)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(hù)將可以發(fā)射更小的功率來(lái)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(chēng)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(lái)說(shuō)明，在一個(gè)雞尾酒會(huì)上，來(lái)了很多客人，同時(shí)講話(huà)的人數(shù)越多，就越難聽(tīng)清對(duì)方的聲音。如果開(kāi)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)到一定程度后，你就根本聽(tīng)不清對(duì)方的談話(huà)了，這就意味著談話(huà)區(qū)的半徑縮小了。圖 125 給出了呼吸效應(yīng)與覆蓋距離之間的關(guān)系。21 / 80圖 125　CDMA 系統(tǒng)單基站的呼吸效應(yīng)2. “呼吸效應(yīng) ”的危害以上我們解釋了“呼吸效應(yīng)”的含義，并詳細(xì)分析了造成“呼吸效應(yīng)”出現(xiàn)的原因即 CDMA系統(tǒng)的“軟”容量特性。接下來(lái)我們將分析一下由于小區(qū)的“呼吸效應(yīng)”所帶來(lái)的危害。圖 126　“呼吸效應(yīng)”示意圖如圖 126 所示，我們可以看出 “呼吸效應(yīng)”最大的危害是可能由于小區(qū)的收縮而形成“覆蓋漏洞”，即覆蓋盲區(qū)，這在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)是必須要注意到的問(wèn)題。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，運(yùn)營(yíng)商一般會(huì)采用“先覆蓋，后容量”的策略，即在建網(wǎng)初期先進(jìn)行薄容量的覆蓋，在后期再逐漸進(jìn)行擴(kuò)容。而 CDMA 系統(tǒng)的“呼吸效應(yīng)”使得這種策略很難再得以實(shí)施，如果在 CDMA 網(wǎng)絡(luò)建網(wǎng)初期也象 GSM一樣基于覆蓋建一層薄薄的網(wǎng)（低負(fù)荷） ，隨著容量的增加，基站間就會(huì)普遍的出現(xiàn)覆蓋漏洞。這時(shí)就不得不通過(guò)建一些新基站來(lái)彌補(bǔ)這些漏洞。但由于 CDMA 是一個(gè)干擾受限的系統(tǒng)，新基站增加的同時(shí)會(huì)對(duì)周?chē)編?lái)干擾，因此周?chē)镜娜萘恳簿拖鄳?yīng)降低。因此，CDMA 網(wǎng)絡(luò)中由于容量需求而增加新基站，并不能使網(wǎng)絡(luò)容量像 GSM 網(wǎng)絡(luò)一樣線(xiàn)性增長(zhǎng)，尤其是在城市密集區(qū)，基站間距本身就很小，這種現(xiàn)象也就更加嚴(yán)重。由此可以看出， “呼吸效應(yīng)”增大了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的復(fù)22 / 80雜性。23 / 80第 2 章 CDMA 的信道 IS95 信道先回顧一下 IS95 系統(tǒng)的前反向物理信道，如圖 2－1 所示，分為前向信道（FORWARD CHANNELS）和反向信道（REVERSE CHANNELS） 。前向信道（FORWARD CHANNELS）：? 導(dǎo)頻（PILOT）信道? 同步（SYNC）信道? 尋呼（PAGING）信道? 業(yè)務(wù)（TRAFFIC）信道反向信道（REVERSE 　CHANNELS）：? 接入（ACCESS）信道? 業(yè)務(wù)(TRAFFIC)信道　　　　　　　　圖 21　IS95 系統(tǒng)前反向物理信道 反向 CDMA 信道反向 CDMA 信道由接入信道和反向業(yè)務(wù)信道組成。這些信道采用直接序列擴(kuò)頻的 CDMA 技術(shù)共用于同一 CDMA 頻率。在這一反向 CDMA 信道上，基站和用戶(hù)使用不同的長(zhǎng)碼掩碼區(qū)分每一個(gè)接入信道和反向業(yè)務(wù)信道。當(dāng)長(zhǎng)碼掩碼輸入長(zhǎng)碼發(fā)生器時(shí)，會(huì)產(chǎn)生唯一的用戶(hù)長(zhǎng)碼序列，其長(zhǎng)度為 2421。對(duì)于接入信道，不同基站或同一基站的不同接入信道使用不同的長(zhǎng)碼掩碼，而同一基站的同一接入信道用戶(hù)使用的長(zhǎng)碼掩碼則是一致的。進(jìn)入業(yè)務(wù)信道以后，不同的用戶(hù)使用不同的長(zhǎng)碼掩碼，也就是不同的用戶(hù)使用不同的相位偏置。反向 CDMA 信道的數(shù)據(jù)傳輸以 20ms 為一幀，所有的數(shù)據(jù)在發(fā)送之前均要經(jīng)過(guò)卷積編碼、塊交織、64 階正交調(diào)制、直接序列擴(kuò)頻以及基帶濾波。接入信道和業(yè)務(wù)信道調(diào)制的區(qū)別在于：接入信道調(diào)制不經(jīng)過(guò)最初的“增加幀指示比特”和“數(shù)據(jù)突發(fā)隨機(jī)化”這兩個(gè)步驟，也就是說(shuō)，反向接入信道調(diào)制中沒(méi)有加 CRC 校驗(yàn)比特，而且接入信道的發(fā)送速率是固定的 4800bit/s，而反向業(yè)務(wù)信道選擇不同的速率發(fā)送。反向業(yè)務(wù)信道支持 9600、4800、2400、1200bit/s 的可變數(shù)據(jù)速率。但是反向業(yè)務(wù)信道只對(duì) 9600bit/s 和 4800bit/s 兩種速率使用 CRC 校驗(yàn)。24 / 803. 反向接入信道移動(dòng)臺(tái)使用反向接入信道的功能包括：? 發(fā)起同基站的通信、? 響應(yīng)基站發(fā)來(lái)的尋呼信道消息? 進(jìn)行系統(tǒng)注冊(cè)? 在沒(méi)有業(yè)務(wù)時(shí)接入系統(tǒng)和對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)情況的回應(yīng)接入信道傳輸?shù)氖且粋€(gè)經(jīng)過(guò)編碼、交織以及調(diào)制的擴(kuò)頻信號(hào)。接入信道由其共用長(zhǎng)碼掩碼唯一識(shí)別。移動(dòng)臺(tái)在接入信道上發(fā)送信息的速率固定為 4800bit/s。接入信道幀長(zhǎng)度為 20ms。僅當(dāng)系統(tǒng)時(shí)間是 20ms 的整數(shù)倍時(shí)，接入信道幀才可能開(kāi)始。一個(gè)尋呼信道最多可對(duì)應(yīng) 32 個(gè)反向 CDMA 接入信道，標(biāo)號(hào)從 0 至 31。對(duì)于每一個(gè)尋呼信道，至少應(yīng)有一個(gè)反向接入信道與之對(duì)應(yīng)，每個(gè)接入信道都應(yīng)與一個(gè)尋呼信道相關(guān)聯(lián)。在移動(dòng)臺(tái)剛剛進(jìn)入接入信道時(shí)，首先發(fā)送一個(gè)接入信道前綴，它的幀由 96 全零組成，也是以4800bit/s 的速率發(fā)射。發(fā)射接入信道前綴是為了幫助基站捕獲移動(dòng)臺(tái)的接入信道消息。圖 22　反向接入信道生成結(jié)構(gòu)圖4. 反向業(yè)務(wù)信道反向業(yè)務(wù)信道是用來(lái)在建立呼叫期間傳輸用戶(hù)信息和信令信息。移動(dòng)臺(tái)在反向業(yè)務(wù)信道上以可變速率 9600、4800、2400、1200bit/s 的數(shù)據(jù)速率發(fā)送信息。反向業(yè)務(wù)信道幀的長(zhǎng)度為 20ms。速率的選擇以一幀（即 20ms）為單位，即上一幀是 9600bit/s，下一幀就可能是 4800bit/s。移動(dòng)臺(tái)業(yè)務(wù)信道初始幀的時(shí)間偏置由尋呼信道的信道支配消息中的幀偏置參數(shù)定義。反向業(yè)務(wù)信道的時(shí)間偏置與前向業(yè)務(wù)信道的時(shí)間偏置相同。僅當(dāng)系統(tǒng)時(shí)間是 20ms 的整數(shù)倍時(shí)，零偏置的反向業(yè)務(wù)信道幀才開(kāi)始，幀偏置參數(shù)被指定為 FRAME_OFFSET 的業(yè)務(wù)信道幀在比零片業(yè)務(wù)