CDMA2000

２ｏｏ２年３月　天津通信技术　ＴＩＡＮＪＩＮ　ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｍａｒ　２０Ｏ２　№．ｔ　第１期　ＣＤＭＡ２０００中软切换的研究和实现　谢海荣，刘郁蓉　（东南大学移动通信国家重．黾实验室，江苏南京摘２１００９６）　要：详细论述了ＣＤＭＡ２０００系统中软切换技术的胜能、依据及软切换实现的过程，并针对轼切换会造成无线　资源使用率降低的问题，分析了Ｉｓ一９５向ＣＤＭＡ２０００过渡过程中所做的改进。　关键词：软切换；导频；宏分集　中图分类号：ＴＮ９２９　３３３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６－７４４２　ｃ２００２）０１—００２４－０３　１引言　移动通信以其特有的灵活、便捷的优点适应了　的技术。在硬切换发生时．因为原ＢＴＳ与新Ｂ　的　载波频率不同，ＭＳ必须在接收新ＢＴｓ的信号之　前，中断与原ＢＴｓ的通信　因此往往因在与原ＢＴＳ　现代社会对通信技术的要求，成为８Ｏ年代中期以　来发展最为迅速的一种通信方式．而ＣＤＭＡ技术　则已成为移动通信的“宠儿”　在短短的几年里，　链路切断后，ＭＳ不能立即得到与新Ｆｒｓ之间的链　路而使通信中断。另外，当硬切换区域面积狭窄时，　又会出现新ＢＴｓ与原ＢＴｓ之间来回切换的“乒乓　效应”，而影响信道业务的传输。在ＣＤＭＡ系统中　提出的软切换技术，很好地利用了直接扩频系统的　特点，与硬切换技术相比，有以下良好的特征：　（１）在软切换发生时，ＭＳ只有在取得了与新ＢＴｓ　ＣＤＭＡ在技术上获得了巨大的突破．其中软切换就　是被突破的关键技术之一。目前，软切换技术已成功　地应用于Ｉｓ－９５／ＣＤＭＡ系统，并被第三代移动通信　系统（３Ｇ）所采纳。本文将重点讨论在ＣＤＭＡ２０ｏＯ系　统中应用的软切换技术及其实现的方法。　的链接之后．才会中断与原ＢＴｓ的联系，因而大大　降低了通信中断的概率。　（２）在软切换进行中，ＭＳ和ＢＴＳ均采用了分集　接收的技术，增强了抵抗衰落的能力，因而不必过　多的增加ＭＳ的发射功率。同时，ＢＴＳ宏分集的接　收方式也使参与软切换的ＭＳ得到了保证，即只要　有一个ＢＴＳ能正确接收ＭＳ的信号就能保证通信　的正常进行　另外，还可以通过反向功率控制，使　２软切换技术及其性能　软切换是ＣＤＭＡ移动通信系统特有的技术．　其基本概念是：当移动台处于同＿一个基站控制器　（ＢＳＣ）控制下的相邻基站０３ＴＳ）间的区域时．移动台　（ＭＳ）在维持与原Ｂ　无线连接的同时，又与新ＢＴＳ　建立无线连接．然后释放与原ＢＴＳ的无线连接，这　一过程即称之为软切换。如发生在同一个ＢＳＣ控　制下的同一个ＢＴＳ间的不同扇区间的软切换则被　称之为硬软切换。　ＭＳ的发射功率降至最小．进而降低了ＭＳ对系统　的干扰。　在ＦＤＭＡ和ＴＤＭＡ系统中广泛采用了硬切换　作｝茼夼　（３）进入软切换区域的ＭＳ即使不能立即得到　与新ＢＴＳ的链路，也可以进入切换等待排队的队　列，因而降低了系统的阻塞率。　谢海荣（１９７６一）：男．末南太学移动通信国享重．最　宾验宣９９级硕士研宽生，主要从事ＣＤＭＡ　２０００信夸软件的研发工作。　３软切换的依据和实现　３．１软切换的依据和ＭＳ宏分集　在ＣＤＭＡ数字移动系统中，切换的标准取决　列椰蓉（１９６９一）：女，东南太学移毋通信田零重点　耍验室副教授．目家８６３　Ｃ３Ｇ　ＣＤＭＡ２０∞项　目信争鞋件的主要壹责人。　收稿日期：２００１—１０—２０　于导频信号的强度。导频信号是每个ＢＴＳ连续发　维普资讯 http://www.cqvip.com

第１期　谢悔荣．刘郁蓉：ＣＤＭＡ２０３０中软切换的研究和实现　２５　射的未经调制和被直接序列扩频的信号　主要用　ＭＳ不断搜索激活类、侯选类、临近类和剩余　类等各种导频的强度．并且根据导频强度判决各类　切换。当ＭＳ靠近切换区时，即开始进行如下操作：　（１）当导频Ｐ２的强度超过Ｔ＿ＡＤＤ时，ＭＳ会　将这个导频穆到侯选类。　于使所有在［ｉＴＳ覆盖区内的ＭＳ能同步地工作。而　导频信号的强度则是接收到的导频能量与接收全　部能量的比值。ＢＴＳ利用一个周期为３２　７６８　Ｃｈｉｐ　的最大长度随机序列（ＰＮ）的时问偏置来标识每个　前向ＣＤＭＡ信道（由ＢＴＳ到ＭＳ），此ＰＮ也称做导　频序列。不同的前向信道需使用不同相位的Ｉ１１序　（２）当导频Ｐ２的强度超过了［（ＳＯＦＴ＿ＳＬＯＰＥ／８）　１０　ｌｏｇｌ０（ＰＳ１）＋ＡＤＤＩＮＴＥＲＣＥＰＴ／２１时，ＭＳ会发　送导频强度测量消息。　列进行调制，相位至少相差６４　Ｃｈｉｐ，因此ＰＮ可使　用的相位为５１２个。在ＣＤＭＡ系统中大部分小区　都采用同一个频率，ＭＳ则可根据接收到的ＢＴＳ导　频信号的不同偏置来区分各个ＢＴＳ。每个小区的导　频只要与同一ＣＤＭＡ信道中的正向业务信道相配　合就会有效，当ＭＳ检测到一个有足够强度的导频　而未与任何一正向业务信道相配合时，就会向ＢＴＳ　发送一份导频强度测量的报告，ＢＴｓ则根据此报告　来决定是否进行切换，这就是软切换的依据。　在越区软切换的过程中，ＭＳ接收到来自两个　或多个ＢＴＳ发射的相同的信息后，对其进行分集　合并和判决，并改善Ｍｓ处于越区切换时接收信号　的质量，以保证越区切换时数据不会丢失，因此这　种分集方式对应于多径分集，被称之为宏分集。由　于ＣＤＭＡ系统中ＭＳ独特的ＲＡＫＥ接收机可以同　时接收两个或两个以上ＢＴＳ发来的信号，进而保　证了ＣＤＭＡ系统软切换的实现　软切换的引入，大大改善了切换的性能，消除　了切换过程中通信的中断和小区边界处的“乒乓　效应”以及切换所引入的噪声　３．２软切换实现的过程　ＭＳ进出切换区的全过程如图ｌ所示。　Ｌ＾呻　ｌｒ＿ＤＲ［）Ｐ　圈１　ＭＳ进出切换区的全过程　（３）ＭＳ收到扩展切换指示消息后，将Ｐ２移人激　活类，开始进行宏分集，然后发送切换完成的消息。　（４）当导频Ｐ１的强度下降低Ｔ［（ＳＯＦｒ＿ＳＬＯＰＥ／　８）　１０　ｌｏｇｌ０（ＰＳ￣＋ＤＲＯＰ＿ＩＮＴＥＲＣＥＰＴ／２］时，ＭＳ开始　启动切换下降定时器　（５）如切换下降定时器超时，则Ｍｓ发送导频强　度测量消息。　（６）ＭＳ收到扩展切换的指示消息后，将Ｐ１移　人侯选类，然后发送切换完成消息。　（７）当导频Ｐ１的强度下降低于Ｔ—ＤＲＯＰ时，ＭＳ　开始启动切换下降定时器。　（８）如切换下降定时器超时，ＭＳ则将Ｐ１从候　选类移到临近类。　由此看出对于ＭＳ，切换的过程就是在复杂的　无线信道的条件下．不断、准确地测量各导频的强　度和在切换区内不断支持宏分集的过程。　４　Ｉｓ－９５与ＣＤＭＡ２０ｏＯ软切换的比较　众所周知，ＣＤＭＡ系统中的软切换技术具有切　换中断率低、可靠性高的优点，但由于Ｍｓ在软切　换过程中支持宏分集，使其在切换区中需同时与两　个ＢＴｓ保持通信，因而在一定程度上叉影响了　ＢＴＳ无线信道的利用率。叉由于ＭＳ在切换区中逗　留的时间与ＭＳ自身的速度大小、方向和切换区的　大小等因素有密切的关系，因而这种切换方式，尤　其是在ＢＴＳ较繁忙时，反而会影响系统切换的成　功率　这个问题解决起来也是比较复杂的，可以比　较Ｉｓ－９５和ＣＤＭＡ２ｏ００两个系统在这个问题处理　过程中的区别。　首先，在Ｉｓ－９５中，当ＭＳ在靠近切换区并搜　索到邻区导频强度大于Ｔ　ＡＤＤ～ｓ时，会立即把这　个导频加入候选集，同时向ＢＴＳ报告导频的强度，　井准备接受ＢＴＳ的切换指示消息及开始宏分集。　而在ＣＤＭＡ２０００中，当ＭＳ搜索到邻区导频强度大　维普资讯 http://www.cqvip.com

天津通信技术　２００２芷　于Ｔ＿ＡＤＤ～ｓ时，只是把这个导频加入候选集，直到　ＭＳ搜索到强度满足：　容的同时，ＣＤＭＡ２０ｏＯ采用了相对门限的判断方　法，即用与激括类ＢＴＳ内部相对大小产生的门限　就可以进行判断。因此这个门限值更为有效，更为　实际。再有，ＣＤＭＡ２０００还针对软切换的不足，在保　证软切换成功的同时，还相应减少了切换区的大　ｌＯｆｏｇＰｓ＞［ＳＯＦＴ＿ＳＬＯＰＥ＿ｓ　１０　ｌｇ（乞Ｐｓ．）］／８＋　ｒｌ∈＾】　ＡＤＤｊＮＴＥＲＣＥＰＴ～ｓ／２　时，才认为强度足够大、再向ＢＴＳ发送导频报告和　小，进而减少了宏分集的时间，对于提高整个系统　无线资源的利用率和系统切换的成功率，均有着重　要的意义。　准备宏分集：　其次，在ＭＳ准备离开切换区时，对门限的判　断方面。在Ｉｓ－９５中，当原ＢＴＳ导频的强度低于　Ｔ　ＤＲＯＰ　ｓ时，ＭＳ即启动下降定时器，因此判断的尺　度比较单一。而在ＣＤＭＡ２０００中，ＭＳ对参与宏分集　ＢＴＳ的导频不断按照大小进行排队，然后按以下式子　进行判断，看最小的几个是不是到达了下降门限值：　５结束语　软切换是ＣＤＭＡ系统的一项关键技术，具有　切换过程中不中断通信的优点，东南大学移动通信　国家重点实验室在承接８６３　Ｃ３Ｇ项目的过程中通过　刻苦攻关，在北京完成了软切换的现场实验，对商用　１０１ｏｇ（Ｐｓ．）＜Ｍａｘ｛［ＳＯ￣ＳＬＯＰＥ　ｓ　１０　ｌｇ（乞Ｐｓｉ　８，　ｌＩ＞　－　一手机信令的实现，起到了积极的作用。　ｌ　２　Ｔ　Ｉ）ＲＯＰＳ／２ｌ　＿［参考文献］３　　４　５　式中ｉ＝１　２一・　一１　Ｐｓ１（　…＜Ｐｓ　且都是激活类的ＢＴＳ导频　Ｕｐｐｅｒ　Ｌａｙｅｒ（ａｙｅｒＬ　３）Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ　Ｓｍｎｄ￣ｄ　ｆｏｒ　ＣＤＭＡ２Ｏｏ０　Ｓｐｒｅａｄ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｓｙｓｔｅｍｓ．ＴＩＡ／　由此可以看出，ＣＤＭＡ２０００在保持了与Ｉｓ一９５　兼容性的同时、大大增加了灵活性。当激活类中强　ＥＩＡ／ＩＳ一２０００．５－Ａ．２Ｏｏ０．３．　Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ　Ｌｉｎｋ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＬＡａ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　ｆｏｒ　ＣＤＭＡ２０００　Ｓｐｒｅａｄ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｓｖｓｔｅｍｓ．　ｎＡ／　ＥＩＡ／ＩＳ一２００　４一Ａ．２０００．３．　度较大的导频足够大的时候，ＭＳ将不再理会　Ｔ＿ＤＲＯＰ　ｓ这个死门限，而果断地提出让导频强度　较小的基站脱离宏分集状态，进而减少了链路被不　必要的占用。　还可以看出．在Ｉｓ一９５向ＣＤＭＡ２０００过渡的　Ｍｅｄｉｕｍ　Ａｅｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）Ｓｔａｎｄａｒｄ　ｆｏｒ　ＣＤＭＡ２０００　Ｓｐｒｃａｄ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｓｙｓｔｅｍｓ．ＴＩＡ／　ＥＩＡ／ＩＳ一２０００．３一Ａ．２Ｏ００．３．　过程中，针对软切换所造成的信道利用率低的问　题，ＣＤＭＡ２Ｏｏ０提出了更为有效的门限判断方法，　吴伟陵．移动通信中的关键技术．北京：邮电　大学出版社．１９９３，　而在Ｉｓ一９５中各个门限值都被定得比较单一，即门　屈海宁．ＣＤＭＡ２０００基站信令系统的研究和实　现．东南大学硕士学位论文．２００１，３．　限值即是绝对值，因而不能有效地应对ＭＳ在切换　区内复杂的情况。另外，当ＣＤＭＡ２０００与Ｉｓ—９５兼　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｏｆｔ　ＩＩａｎｄｏｆｆ　ｉｎ　ＣＤＭＡ２０００　ＸＩＥ　Ｈａｉ－ｒｏｎｇ．ＵＵ　Ｙｕ－ｒｏｎｇ　（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｌａｂ．Ｓｏｕｒｅｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００９６，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｆｅａｔｕｒｅｓ，ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｓｏｆｔ　ｈａｎｄｏｆｆ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＂ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｓｏｆｔ　ｈａｎｄｏｆｆ　ｉｎ　ＣＤＭＡ　２０００　ｓｙｓｔｍｎ．Ｉｔ　ａｎａｌｙｓｅｓ　ｔｈｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ　ｔｈａｔ　ｈａｄ　ｂｅｅｎ　ｄｏｎｅ　ｆｒｏｍ　Ｉｓ一９５　ｔｏ　ＣＤＭＡ　２０００　ａｃ—　ｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｓｏｆｔ　ｈａｎｄｏｆｆ　ｃａｎ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｒａｄｉｏ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄ：Ｓｏｆｔ　Ｈａｎｄｏｆｆ；Ｐｉｌｏｔ；Ｍａｃｒｏ—ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ