本文對WCDMA系統(tǒng)中軟切換過程及WCDMA各相關(guān)事件算法進行了介紹,并結(jié)合信息產(chǎn)業(yè)部WCDMA測試內(nèi)容進行分析對實際商用網(wǎng)中WCDMA系統(tǒng)相關(guān)軟切換參數(shù)的設(shè)定提出設(shè)計值。
目前商用的CDMA系統(tǒng)支持多種類型的切換,主要類型有硬切換、軟切換和更軟切換。WCDMA系統(tǒng)中沿用了大部分原IS-95和CDMA2000中的軟切換技術(shù)。
軟切換是一種常態(tài),WCDMA系統(tǒng)中UE幾乎一直處在軟切換狀態(tài)下,這樣可以保證用戶通話的連續(xù)性和穩(wěn)定性,而硬切換過程則不會經(jīng)常發(fā)生,硬切換將影響用戶通話的主觀感受,并容易造成掉話,網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時應(yīng)盡量避免硬切換的發(fā)生。
WCDMA軟切換的過程
信息產(chǎn)業(yè)部有關(guān)部分2004年聯(lián)合設(shè)備廠商和規(guī)劃設(shè)計單位對3G無線網(wǎng)絡(luò)性能進行了測試。WCDMA部分共對軟切換進行9項測試:包括語音(AMR)、可視電話(CS64)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(PS64)三類業(yè)務(wù)的更軟切換、軟切換及跨RNC的軟切換的成功率。并對觸發(fā)事件類型1a、1b、1c進行了測試。因為建網(wǎng)初期,用戶數(shù)量不會快速增長,容量不是主要問題,因此對頻率間硬切換及系統(tǒng)間切換未進行測試。
測試過程中采用前端手機進行不同業(yè)務(wù)的撥叫,記錄UE狀態(tài)是否發(fā)生掉話,后臺記錄相關(guān)信令用來判斷切換成功的次數(shù)。當(dāng)RNC判決進行軟切換,并向UE發(fā)送“Active Set Update”消息后,作為一次軟切換。當(dāng)UE成功地更新激活集后,向系統(tǒng)發(fā)送“Active Set Update Complete”消息,宣布新加入了無線鏈路,作為切換event 1a成功的標志。當(dāng)Node B向系統(tǒng)發(fā)送“Radio Link Deletion”消息,宣布無線鏈路已經(jīng)從UE的激活集中刪除,作為切換event 1b成功的標志。根據(jù)以上信令消息對WCDMA的軟切換過程和成功率進行判斷。
測試過程中因為UE與系統(tǒng)切換頻繁,信令數(shù)量大,分析時應(yīng)注意信令的發(fā)送時間,以避免混淆不同次切換的消息。通常認為2ms內(nèi)到達UE的切換消息,為RNC下發(fā)給不同Node B的同一消息。對于RNC下發(fā)的消息可從信令中的Message Authentication Message進行區(qū)分。
WCDMA系統(tǒng)軟切換算法
1. 軟切換算法
WCDMA系統(tǒng)軟切換算法可以分為兩部分:UE測量報告的配置和RNC更新UE的激活集。UE測量報告的配置記錄在系統(tǒng)消息塊11(SIB11)中,它是RRC的專用控制消息。SIB11中記錄最多八個小區(qū),一個為主用小區(qū),其余七個為相鄰小區(qū),實際上,系統(tǒng)只考慮前三個小區(qū)的測量配置。RNC對UE內(nèi)的測量報告或者頻段內(nèi)的測量報告進行判斷,以決定UE是否對激活集進行更新。
軟切換算法就是基于以下的測量消息:
● 頻段內(nèi)測量消息
頻段內(nèi)測量消息由小區(qū)廣播的系統(tǒng)消息(SIB11)進行配置。SIB11中包括RACH報告,它記錄了被測小區(qū)的CPICH強度(Ec/No),以及cell_FACH和cell_DCH的狀態(tài)。cell_DCH對軟切換的觸發(fā)事件進行報告,比如Event 1a、1b、1c。
● UE內(nèi)部測量報告
UE內(nèi)部測量報告由RRC專用控制消息配置,UE內(nèi)部測量包括接收到不同小區(qū)的導(dǎo)頻強度以及收發(fā)數(shù)據(jù)的時間差(Rx-Tx time difference)。
WCDMA系統(tǒng)對軟切換狀態(tài)下的事件進行了定義:

事件(event)1a: 1個 P-CPICH 進入了測量范圍(reporting range),切入新的測量小區(qū)。
事件(event)1b: 1個 P-CPICH 離開了測量范圍(reporting range),原測量小區(qū)切出。
事件(event)1c: 1個非激活集的P-CPICH好于激活集中的某個P-CPICH,原小區(qū)被新加入小區(qū)替換。
2. event 1a/1b/1c計算公式
WCDMA系統(tǒng)軟切換根據(jù)觸發(fā)事件決定UE激活集內(nèi)導(dǎo)頻的更新和替換。以下將根據(jù)不同觸發(fā)事件的判決條件,對小區(qū)切換算法進行分析。
event 1a/1b/1c涉及的主要參數(shù)如下:
R(Reporting range):報告范圍,即切換門限,可以用來調(diào)節(jié)軟切換的UE在小區(qū)中的比例和切換范圍的大小,軟切換比例通?刂圃20%~30%,以減少基站的下行發(fā)射功率,節(jié)約系統(tǒng)資源。應(yīng)當(dāng)指出的是20%~30%的軟切換比例只是實驗室的計算結(jié)果,在WCDMA網(wǎng)中,特別是在城區(qū)內(nèi),基站數(shù)量密集,為保證用戶的語音和數(shù)據(jù)通信,軟切換比例將提高,預(yù)計將達到40%~50%。
R的取值范圍在0~14.5dB,步長0.5dB,缺省值為3dB。
H(Hysteresis):滯后值,可以用來避免由于頻繁切換造成的乒乓效應(yīng),同時可避免過多的信令開銷。
H的取值范圍在0~7.5dB,步長0.5dB。缺省值為0(event 1a),1.5dB(event 1b,1c)。原IS-95系統(tǒng)為避免乒乓效應(yīng),采用的是時間滯后的辦法,在WCDMA系統(tǒng)中也仍然保留了時間滯后參數(shù)Time to Trigger,它和Hysteresis的作用相近,可以克服因快速衰落造成的導(dǎo)頻快速變化,保證激活集內(nèi)導(dǎo)頻的穩(wěn)定。
W:是一個系數(shù),可以用來把激活集中其他導(dǎo)頻的影響考慮到切換門限中,通常把激活集中最好的導(dǎo)頻作為導(dǎo)頻準入門限的參照值。
W的取值范圍在0~100%,步長10%,缺省值為100%。
event 1a/1b/1c具體算法為:
event 1a
其中:Mnew為進入測量范圍的小區(qū)測量值
Mi為激活集中第i個小區(qū)的測量值
NA為當(dāng)前激活集中小區(qū)的數(shù)目
Mbest為激活集中最高測量值
W1a為SIB11中event 1a參數(shù) (可設(shè)置)
R1a為event 1a的報告范圍 (可設(shè)置)
H1a為event 1a的滯后參數(shù) (可設(shè)置)
event 1a是對激活集以外的某個強導(dǎo)頻進行測量,如果滿足準入條件,就將該導(dǎo)頻加入激活集中。而準入門限的確定就是由以上公式?jīng)Q定;驹硎荱E激活集內(nèi)的所有導(dǎo)頻依照不同的權(quán)重進行計算,得到準入門限的參考值:
為保證切入導(dǎo)頻的穩(wěn)定性,又加入了兩個參數(shù)H和R。參考值減去報告范圍值R和滯后值H即可確定導(dǎo)頻的準入門限,如果新的導(dǎo)頻高于此基準值,將被加入到激活集中。
event 1b
其中:Mnew為正在離開報告范圍的小區(qū)的測量值
Mi為激活集中第i個小區(qū)的測量值
NA為當(dāng)前激活集中小區(qū)的數(shù)目
Mbest為激活集中最高測量值
W1b為SIB11中event 1b參數(shù)(可設(shè)置)
R1b為event 1b的報告范圍(可設(shè)置)
H1b為event 1b的滯后參數(shù)(可設(shè)置)
與event 1a類似,event 1b根據(jù)以上判決門限,對比導(dǎo)頻平均值低的激活集導(dǎo)頻,從激活集中刪除。
event 1c
10·LogMnew≥10·LogMi+H1c
其中:Mnew為進入測量范圍的小區(qū)測量值
Mi為激活集中第i個小區(qū)的測量值
H1c為event 1c的滯后參數(shù)(可設(shè)置)
event 1c執(zhí)行替換激活集中導(dǎo)頻的操作,新加入導(dǎo)頻Mnew與原有Mi小區(qū)進行比較,如果高于Mi小區(qū)導(dǎo)頻強度H1c時,UE的激活集更新,刪除原Mi小區(qū)導(dǎo)頻由Mnew小區(qū)替換。
event 1a/1b/1c的算法對系統(tǒng)定義了不同參數(shù),參數(shù)值的確定是建設(shè)網(wǎng)絡(luò)的重要指標,特別是在密集市區(qū)內(nèi),基站相對集中,既要保證小區(qū)的連續(xù)覆蓋,使UE保證軟切換的連續(xù)性,同時又要避免系統(tǒng)發(fā)生過多的軟切換,從而造成不必要的資源浪費。因此,有必要改進切換過程和調(diào)整切換參數(shù),使系統(tǒng)在增強CDMA 功能的同時保持呼叫的完整性。
摘自《計算機世界報》 第41期 D6、D7