IS-95A CDMA移動(dòng)通信基站子系統(tǒng)<2>

IS-95A CDMA移動(dòng)通信基站子系統(tǒng)<2>
    （3）軟切換
    軟切換是CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)所特有的，其基本原理如下，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)處于同一個(gè)BSC
控制下的相鄰BTS之間區(qū)域時(shí)，移動(dòng)臺(tái)在維持與源BTS無線連接同時(shí)，又與目標(biāo)BTS建立
無線連接，之后再釋放與源BTS的無線連接。發(fā)生在同一個(gè)BSC控制下的同一個(gè)BTS間的
不同扇區(qū)間的軟切換又稱為更軟切換。
    在CDMA數(shù)字移動(dòng)系統(tǒng)中，切換的標(biāo)準(zhǔn)主要為導(dǎo)頻信號(hào)的強(qiáng)度，導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度為接收
到的導(dǎo)頻能量與全部接收到的能量的比值。導(dǎo)頻信號(hào)是每個(gè)基站連續(xù)發(fā)射的未經(jīng)調(diào)制的
、直接序列擴(kuò)頻的信號(hào)，它主要用于使所有在基站覆蓋區(qū)中工作的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行同步和切
換�；�站利用一周期為2（15次方）=32 768的最大長(zhǎng)度偽隨機(jī)序列（PN）的時(shí)間偏置來
標(biāo)識(shí)每個(gè)前向CDMA信道（由基站到移動(dòng)臺(tái)），此序列PN也稱為導(dǎo)頻序列。不同前向信道
使用不同相位的m序列進(jìn)行調(diào)制，其相位至少相差64bit，因此導(dǎo)頻PN序列可使用的相位
為512個(gè)。在CDMA系統(tǒng)中所有CDMA小區(qū)都采用同一個(gè)頻率，移動(dòng)臺(tái)根據(jù)接收到的基站導(dǎo)
頻信號(hào)的不同偏置來區(qū)分各個(gè)基站。每個(gè)小區(qū)的導(dǎo)頻要與其同一CDMA信道中的正向業(yè)務(wù)
信道相配合才有效，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)檢測(cè)到一個(gè)足夠強(qiáng)度的導(dǎo)頻而它未與任何一正向業(yè)務(wù)信道
相配合時(shí)，就向基站發(fā)送一導(dǎo)頻強(qiáng)度測(cè)量報(bào)告，基站根據(jù)此報(bào)告決定是否切換。在CDMA
的切換技術(shù)中一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)是可以使用軟切換。所謂軟切換是指當(dāng)移動(dòng)臺(tái)需要跟一個(gè)
新的基站通信時(shí)，并不先中斷與原先基站的聯(lián)系。
    由于CDMA系統(tǒng)中移動(dòng)臺(tái)獨(dú)特的RAKE接收機(jī)可以同時(shí)接收兩個(gè)或兩個(gè)以上基站發(fā)來的
信號(hào)，從而保證了CDMA系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)軟切換。軟切換引入大大地改善了切換的性能，消
除了切換過程中通信的中斷、小區(qū)邊界處的“乒乓效應(yīng)”以及切換引入的噪聲。盡管軟
切換對(duì)前向鏈路的容量有一定的影響，但在切換區(qū)域由于需要，兩個(gè)前向業(yè)務(wù)信道為一
個(gè)移動(dòng)臺(tái)使用，所以理論分析前向鏈路的容量損失相對(duì)于語音激活因子3／8或1／2分別
為0.2％或0.1％，而這點(diǎn)損失對(duì)整個(gè)系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生什么影響。
    （4）功率控制
    功率控制在CDMA系統(tǒng)中非常重要，根據(jù)傳輸方向的不同，分為反向功率控制及正向
功率控制兩種，其中，反向功率控制尤其重要，因?yàn)椋�反向是依靠�?zhǔn)正交碼區(qū)分的，因
此，用戶之間存在相互間干擾，只有保證到達(dá)基站各用戶間功率一致（防止遠(yuǎn)近效應(yīng)）
，才能保證用戶容量及質(zhì)量。
    進(jìn)行反向功率控制的以在移動(dòng)臺(tái)接收并測(cè)量基站發(fā)來的導(dǎo)頻信號(hào)，根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)的
強(qiáng)弱估計(jì)正確的傳輸損耗，并根據(jù)這種估計(jì)來調(diào)節(jié)移動(dòng)臺(tái)的反向發(fā)射功率。接收信號(hào)增
強(qiáng)就降低其發(fā)射功率，接收信號(hào)減弱就增強(qiáng)其發(fā)射功率。
    功率控制的原則是：當(dāng)信道的傳播條件突然改善時(shí)，功率控制應(yīng)作出快速反應(yīng)（例
如幾微秒），以防止信號(hào)突然增強(qiáng)而對(duì)其他用戶產(chǎn)生附加干擾，相反，當(dāng)傳播條件突然
變壞時(shí)，功率調(diào)整的速度可以相對(duì)慢一些。也就是說，寧愿單個(gè)用戶的信號(hào)質(zhì)量短時(shí)間
惡化，也要防止許多用戶因?yàn)閱蝹�(gè)用戶的信號(hào)電平突然變大而增大背景干擾。
    這種功率控制辦法簡(jiǎn)單、直接，不需要在移動(dòng)臺(tái)和基站之間交換信息，因而控制速
度快并節(jié)省開銷。對(duì)于某些情況，例如車載移動(dòng)臺(tái)快速駛?cè)牖蝰偝龅匦纹鸱鼌^(qū)或高大建
筑物遮蔽區(qū)而引的信號(hào)強(qiáng)度變化是十分有效的，但是對(duì)于信號(hào)因多徑傳播而引起的瑞利
衰落變化則效果不好。因?yàn)榍跋騻鬏敽头聪騻鬏斒褂玫念l率不同，通常兩個(gè)頻率的間隔
大大超過信息的相干帶寬，因而不能認(rèn)為移動(dòng)臺(tái)在前向信道上測(cè)得的衰落特性，就等于
反向信道上的衰落特性。為了解決這個(gè)問題，可以由基站檢測(cè)來自移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)強(qiáng)度，
并根據(jù)測(cè)得的結(jié)果，形成功率調(diào)整指令，通知移動(dòng)臺(tái)，使移動(dòng)臺(tái)根據(jù)此調(diào)整指令來調(diào)節(jié)
其發(fā)射功率。實(shí)現(xiàn)這種辦法的條件是傳輸調(diào)整指令的速度要快，處理和執(zhí)行調(diào)整指令的
速度也要快。一般情況下，這種調(diào)整指令每毫秒發(fā)送一次就可以了。
    以上這些技術(shù)只是項(xiàng)目中我們已研究并實(shí)現(xiàn)的很少一部分，還有很多技術(shù)我們已實(shí)
現(xiàn)但未列在此處。
3  項(xiàng)目研發(fā)的成果
    經(jīng)過2年多的努力，我們將CDMA原理概念最終形成了FPGA信道板，完成了Abis自定
義接口規(guī)范的制定、實(shí)現(xiàn)及測(cè)試，采用高性能的嵌入式CPU處理器實(shí)現(xiàn)了多CPU通信，設(shè)
計(jì)并實(shí)現(xiàn)了高速包交換技術(shù)構(gòu)造的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，完成了中、射頻子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，第一次實(shí)
現(xiàn)了與商用手機(jī)通話。
    1998年12月，國家“863”專家組對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行了驗(yàn)收，全部指標(biāo)符合“863”項(xiàng)目合
同要求，順利通過了專家組的驗(yàn)收。
    為了將國家“863”項(xiàng)目成果轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品，我們繼續(xù)進(jìn)行研發(fā)，最終完成了軟切換
設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)，并通過軟硬件聯(lián)測(cè)進(jìn)行了驗(yàn)證，完成了與多家商用手機(jī)的通話，完成了與
商用交換機(jī)聯(lián)調(diào)，并成功運(yùn)行在試驗(yàn)環(huán)境。2000年9月28日通過信息產(chǎn)業(yè)部項(xiàng)目驗(yàn)收。
    CDMA基站系統(tǒng)研制的成功，不僅完善了專用儀表設(shè)備和開發(fā)工具、軟件的配置、建
立了BTS BSC實(shí)驗(yàn)室以及MSC交換機(jī)系統(tǒng)室；更重要的是培養(yǎng)和建立了一支在CDMA關(guān)鍵技
術(shù)和系統(tǒng)集成方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)的研發(fā)隊(duì)伍。
4  項(xiàng)目今后的發(fā)展
    在原國家項(xiàng)目研發(fā)成果基礎(chǔ)上，聽取了國家相關(guān)部委領(lǐng)導(dǎo)及運(yùn)營部門用戶及其它專
家建議后，吸取了原有設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，重新進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，其主要特點(diǎn)是面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)
，設(shè)計(jì)具有可升級(jí)性和擴(kuò)展性；方案的實(shí)施分階段、有步驟地進(jìn)行（IS-95與cdma2000 
1X功能分步實(shí)現(xiàn)）；技術(shù)上盡可能采用國內(nèi)外已有的新技術(shù)和芯片，以加速設(shè)備的開發(fā)
工作；支持IS-95A功能并能平滑過渡到cdma2000 1X，通過部分硬件及軟件修改即可推
出WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)產(chǎn)品。預(yù)計(jì)2001年上半年推出支持話音業(yè)務(wù)cdma2000 1X系統(tǒng)，
2001年底推出支持全部功能的1X系統(tǒng)。
摘自《電信科學(xué)》