1、CDMA原理之切换专题,阿尔卡特-朗讯公司 CDMA 系统所支持的切换分类,阿尔卡特-朗讯公司CDMA 结构中无BSC 设备。BSC 的功能集成在MSC 和基站中。下面描述了阿尔卡特-朗讯CDMA 系统支持的切换类型： 按照切换对象分为以下三大类: 一:软切换 软切换根据软切换对象的不同又可细分为以下三种： 更软切换 基站间软切换 交换机间软切换 按照切换触发方式可以分为以下两类: IS95A切换 IS95B切换,阿尔卡特-朗讯公司 CDMA 系统所支持的切换分类续,二:半软切换 按照切换触发方式可以分为以下两类: 直接切换 导频辅助切换 三:硬切换 按照切换触发方式可以分为以下两类: 直接切
2、换 导频辅助切换,软切换 软切换定义 软切换分类 软切换实现的相关知识点 软切换触发 IS95B软切换 软切换相关案例 半软切换 硬切换,切换,软切换 软切换定义 软切换分类 软切换实现的相关知识点 软切换触发 IS95B软切换 软切换相关案例 半软切换 硬切换,切换,软切换定义,软切换定义： 发生在同一CDMA载频内不同基站的扇区之间的切换 通话保持在同一语音处理器上，通话中不存在中断现象 在切换过程中，移动台开始与新的基站联系时，并不中断与原有的基站的通信。 手机通话同时由多个扇区同时支持软切换的好处： 软切换会带来更好的话音质量 控制手机干扰，降低掉话率 有利于增加反向容量,软切换 软切
3、换定义 软切换分类 软切换实现 软切换触发 IS95B软切换 软切换相关案例 半软切换 硬切换,切换,软切换分类,软切换分类：更软切换： 发生在同一基站的不同扇区之间的切换。基站内采用同一个信道单元与MSC 连接，支持通话。基站间软切换： 每个支持该通话的基站都必须占用各自的信道单元。更软软切换: 发生在既有同一基站不同扇区，也有不同基站扇区间的切换。交换机之间软切换： CDMA 系统采用ATM 技术提供 MSC 之间的连接，以支持MSC 间进行软切换。,软切换 软切换定义 软切换分类 软切换实现 软切换触发 IS95B软切换 软切换相关案例 半软切换 硬切换,切换,软切换实现,在CDMA系统
4、中，实现软切换还需要手机协助完成下面工作： 手机搜索强的导频信号（Ec/Io） 手机上报导频信号搜索情况（搜索窗） 基站引导手机进行软切换（邻区集） 下面将详细介绍这三部分的内容：,软切换实现Ec的计算,对于CDMA系统来言，Ec就是导频信道的功率，下面以模块化基站为例简单介绍了Ec的计算方法： 信道功率的简单计算方法（模块化基站）几个主要信道的数值增益参数pilot channel digital gain: 108sync channel digital gain: 34paging channel digital gain :64normal traffic channel digita
5、l gain: 57,Light Traffic Loading,Heavily Loaded,Ec/Io = (3/4.4) = 68.2% = -1.67 db.,Ec/Io = (3/20) = 15.% = -8.2 db.,通常所说的Ec/Io都是指的导频信道的Ec/Io，在不考虑其它扇区和外来干扰的情况下：Pilot Ec/Io = -1.67dB在满负载情况下：Pilot Ec/Io = 3/20 = -8.2dB,软切换实现 Ec/Io,软切换实现搜索窗,手机以第一个被解调的多径信号为参考点,假设：如果某个多径信号与最先被解调的信号之间的延迟为15个Chips, 则Srch_W
6、in_A应大于2*15=30 Chips以保证该多径信号被正确解调。,软切换实现搜索窗的设定,关于搜索窗口的说明：大的搜索窗口尺寸会消耗更多的移动台处理时间，降低导频搜索频率，影响对突然出现的强导频的响应(例如在拐角处)。 移动台不会对搜索窗口外的导频进行检测，一个没有检测到的强导频是一个强干扰源,软切换实现相邻小区集,系统通过相邻小区集来确定切换对象 邻小区的数目一般为20个，目前阿而卡特-朗讯系统支持最多40个邻区 空闲模式时只发送前12个邻小区集 软切换时，邻小区集为合成邻小区集，算法如下： 同一导频信号在活动导频集扇区邻区中出现次数 活动导频集中以该小区为邻区的导频的强度。 邻小区的优
7、先级别,软切换 软切换定义 软切换分类 软切换实现 软切换触发 IS95B软切换 软切换相关案例 半软切换 硬切换,切换,软切换触发,导频集是指具有相同的频率但有不同的PN码相位的导频集合 有效集： 与正在联系的基站对应的导频集合。 候选集： 当前不在有效集中，但是已有足够的强度表明与该导频对应基站的前向业务信道可以被成功解调的导频集合 。 相邻集： 当前不在有效集或候选集中但是有可能进入候选集的导频集合。 剩余集： 其它导频集合。,软切换触发导频集,软切换触发示意图,导频强度大于 T_ADD, MS上报PSMM,MS 收到 HDM,T_TDROP 超时, MS 上报PSMM,导频强度小于 T
8、_DROP, T_TDROP定时器打开,MS 收到 HCM,(1) 导频强度超过T_ADD，MS向BS发PSMM将其加入候选集 (2 3) BS发HDM命令MS将该导频加入有效集, MS将该导频加入有效集后向BS发HCM (4) 导频强度小于T_DROP，手机启动T_DROP定时器 (5) T_DROP定时器超时，MS向BS发PSMM (6 7) BS命令MS将该导频从有效集中删除, MS将该导频放入相邻集, 然后向BS发HCM,软切换触发流程解释,软切换 软切换定义 软切换分类 软切换实现 软切换触发 IS95B软切换 软切换相关案例 半软切换 硬切换,切换,IS95B的切换算法要求OP_P
9、_REV= 5或以上. 它和IS95A的区别就在于它采用了动态的pilot add / drop(T_Add, T_Drop) 门限并决定何时给基站报告PSMM消息. 此Feature目的在于当手机处于较好无线环境时减少不必要的软切换, 从而减少基站功率/网络资源的消耗以及在不影响RF性能基础上改善前向容量.,IS95B软切换的特点,IS95B软切换流程,IS95B软切换流程说明,Neighbor_EcIo T_add 进入候选集 Candidate_EcIo Add_Threshold = maxSoft_Slope*Combined_EcIo+Add_Intercept, T_add to
10、 进入活动导频集 Active_EcIo Drop_Threshold (for T_tdrop) = maxSoft_Slope*Combined_EcIo+Drop_Intercept, T_drop to 掉入候选集 Candidate_EcIo T_drop (for T_tdrop) to 掉入邻区集,软切换 软切换定义 软切换分类 软切换实现 软切换触发 IS95B软切换 软切换相关案例 半软切换 硬切换,切换,软切换相关案例,问题现象某市在一段时期内的掉话率呈现明显的上升趋势，但是话务量并没有明显上升。,软切换相关案例续,分析及解决：1)首先分析系统统计数据，发现掉话率高的基站主
11、要集中在两个DCS边界，原因是软切换成功率比较低，如下图所示,软切换相关案例续,解决： 通过路测发现DCS之间在白天话务忙的时候，软切换成功率低，在晚上软切换成功率很高，怀疑话务量是导致问题的主要原因，现网通过ATM连接的两个DCS之间只有一条E1。增加3条E1，问题得以解决,IS95B切换参数案例（续）,某市城区基站开通IS95B之后的指标前后对比： 3G的比例则有了较大的下降，符合开启IS95B增强切换功能降低不重要的软切换的目的电话的呼叫建立失败率，掉话率在正常范围内浮动； 3G话务中，主用CE的比例有较大的上升，用于切换的CE。,IS95B切换参数案例（续）,某市区开通IS95B之后的
12、路测前后对比：,从路测对比图可看出，IS95B功能开启后，图中红圈处为有效集中导频个数发生变化的区域，参与软切换的导频信号数减少了，该情况符合开启IS95B增强切换功能能降低不重要的软切换的目的。,软切换 半软切换 半软切换定义 半软切换适用对象 半软切换对象选择 半软切换触发 半软切换相关案例 硬切换,切换,软切换 半软切换 半软切换定义 半软切换适用对象 半软切换对象选择 半软切换触发 半软切换相关参数 半软切换相关案例 硬切换,切换,半软切换定义,半软切换： 手机通话从一个CDMA载频切换至另一载频时，使用同一话音处理器 支持该通话的基站需占用各自的信道单元。 基站角度来看，不存在通讯中
13、断。 手机方面而言，半软切换与硬切换过程相同。进行切换的呼叫从一个CDMA 载频切换到另一个不同的CDMA 载频上，但仍由同一个语音处理器处理。在这种情况下，从移动台的角度而言，为硬切换，因为它切换到不同的载频上；但从系统的角度而言，仍认为处于软切换状态，因为它仍然使用同一个语音处理器声码器(VC)对当前小区的新的和旧的packet pipes进行了“先连后断”的操作。声码器(VC)在切换前后保持不变; 从声码器(VC)到 固网的交换连接没有变化。,软切换 半软切换 半软切换定义 半软切换适用对象 半软切换对象选择 半软切换触发 半软切换相关参数 半软切换相关案例 硬切换,切换,半软切换的适用
14、对象边界扇区,半软切换适用于CDMA载频边界进行跨载频下切的区域，一般为多载频系统内多载频基站群中的最外一层的定义进行下切的扇区。我们一般称这些扇区为边界扇区。 边界扇区的主要作用为： 手机在通话状态下穿越边界区域,引导手机跨载频下切 在Idle状态下停留或跨出两载频区域时,引导手机Idle到公共载频上 承担相应的话务量 良好的边界设计和优化是多载频系统各项性能得以保障的关键,边界扇区的选定原则,为保证多载频系统的正常工作和良好性能,边界扇区的选定至关重要. 边界小区选定的原则: 所有多载频最外一层的扇区和一些由于地形,天线高度等原因,信号会穿越多载频边界的内部小区均应设为边界小区. 确保手机
15、无论在通话状态或是Idle状态穿越边界时,不会因为边界扇区的覆盖不连续而无法下切,导致系统性能下降.,F(i),边界扇区应连续包围多载频覆盖范围,软切换 半软切换 半软切换定义 半软切换适用对象 半软切换对象选择 半软切换触发 半软切换相关参数 半软切换相关案例 硬切换,切换,半软切换对象选择下切的邻区关系设计,不同于一般的软切换邻区关系数据库,每个边界扇区有一个专为下切设置的邻区关系表. 由于手机切换前无法测量目标载频的信号,正确的邻区关系设计也就成功下切的关键. 最多至6项输入的下切邻区表和CMPIFHO,相当于为跨载频切换增加了6保险,降低了设计难度,提高了切换性能. 设计时可参考公共载
16、频的切换统计.提高设计准确性. 边界扇区均应将本扇区的公共载频列入下切关系库中.,半软切换对象选择CMPIFHO,CMPIFHO CDMA multiple Pilot inter frequency handoff 下切时,允许有最多至6个的目标小区。 在切换的同时，在多个目标小区之间建立软切换。 大大提高了跨载频下切的可靠性。 改进载频间切换成功率 阿尔卡特-朗讯特有,半软切换对象选择CMPIFHO,不开启CMPIFHO功能,handover,然后,f2,Soft handoff,Soft handoff,半软切换对象选择CMPIFHO,软切换 半软切换 半软切换定义 半软切换适用对象 半
17、软切换对象选择 半软切换触发 半软切换相关参数 半软切换相关案例 硬切换,切换,半软切换的触发,半软切换触发方式主要有： 直接切换(推荐） Direct Handoff 为基于数据库的切换,不需要额外的硬件，一般采用改进型触发机制（IFHOTI：Inter-frequency handoff trigger improvement），该机制因考虑了基站负荷的因素，切换点较少受到基站负荷的影响。 导频辅助半软切换 Trigger：T_comp 需要额外的硬件,(Pilot_beacon),半软切换的触发(IFHOTI直接切换）,IFHOTI改进型无导频协助直接频率下切 切换过程与无导频协助，直接
18、下切方式相同，但触发机制不同。IFHOTI 是通过计算发射时Ec/Io和接收时Ec/Io的差异，或利用激活扇区中，导频信号最强扇区的前向链路负载系数信息作为触发切换的机制。,半软切换的触发（导频辅助半软切换）,有导频辅助的半软切换(Ec/Io)pilot only (Ec/Io)active + Tcomp当发现对方为F2仅有导频信号的扇区，且F2导频信号强度大于目前最强服务小区信号T_comp dB时，从F2切换至对方小区F1。,软切换 半软切换 半软切换定义 半软切换适用对象 半软切换对象选择 半软切换触发 半软切换相关参数 半软切换相关案例 硬切换,切换,附：阿尔卡特-朗讯支持半软切换的
19、相关功能,1，各载频独立的功率值设定:边界扇区二载频比一载频多加3DB衰减 2，系统的分载频的Paging (CDMA SHAPCAR) 3，测试载频功能-定义某载频仅允许特定的测试手机接入 4，IFHOTI-增强型的跨载频切换触发机制 5，CMPIFHO- 多目标小区的跨载频切换 6，Pilot Beacon 功能上述各项功能的分别组合，为阿尔卡特-朗讯系统的跨载频切换提供了多种选择方式和整体性能的保证。,软切换 半软切换 半软切换定义 半软切换适用对象 半软切换对象选择 半软切换触发 半软切换相关参数 半软切换相关案例 硬切换,切换,定义边界扇区的优化调整案例1,具体的说就是定义进行下切的
20、扇区，也就是二频点最外层的一圈扇区。边界扇区选择原则是二载频基站簇外围朝向单载频基站覆盖区的扇区。但有些在物理位置不是二载频边界扇区的，但比其靠外层的扇区由于站矮或者有阻挡的，同样应该做为边界扇区。在黄埔大道往马场路上的方向上，这是 二载频的边界切换的地方，在路测前按表面的地图分析应是ECP1_RCS72（华侨医院）第2扇区向ECP1_RCS94第3扇区进行下切。但实际情况是ECP1_RCS72第2扇区并不能覆盖到该区域，在该区域的主导频是ECP1_RCS152第2扇区，而该扇区没有做成BORDER SECTOR，故无法由ECP1_RCS152第2扇区切换到ECP1_RCS94第3扇区，造成了
21、掉话。将ECP1_RCS152第2扇区设成边届扇区后，经测试切换正常，无掉话产生。,定义边界扇区的优化调整案例1(续),ECP1_RCS152第2 单扇区PN 覆盖图,优化后201频点Ec/Io图,载频边界优化案例2,黄色扇区：原设定的边界 加蓝圈扇区：可以去掉的边界 加绿圈扇区：需要新增的边界,根据实际路测和切换统计分析，发现非边界小区135_2信号与周边一载频基站切换较多，而边界扇区166_1边界下切次数极少，平均每天只有6次，因此新增了一个边界扇区135_2,去掉了一个边界扇区166_1，在进行调整后，市区的性能有所提高。,下面为某城市的，共有11个2载频基站， 2载频基站分布图如下：,
22、载频边界优化案例2边界优化后掉话率指标情况,软切换 半软切换 硬切换 硬切换定义 硬切换切换对象选择 硬切换触发 硬切换相关案例,切换,软切换 半软切换 硬切换 硬切换定义 硬切换切换对象选择 硬切换触发 硬切换相关案例,切换,硬切换定义,硬切换： 切换是在两个MSC 间完成的，话务信道存在短暂中断。建立新的连接前，先中断旧的话务信道。不同厂商设备间的硬切换需要通过IS41接口协议的支持。,软切换 半软切换 硬切换 硬切换定义 硬切换切换对象选择 硬切换触发 硬切换相关参数 硬切换相关案例,切换,硬切换切换对象选择ANSI41号,硬切换一般发生在不同CDMA厂商边界区域，双方通过对方的 ANS
23、I-41编号 来确认切换对象，进而完成切换。 阿尔卡特-朗讯ANSI-41编号一般根据下面公式来确定：(highpart*4096)+(servergroup*2048)+(face*256)+lowerpart 用RCS号除256，商是highpart，余数是lowerpart。例如：RCS是258，则 258/256结果是1余2，于是highpart是1，lowerpart是2。对于一般情况，RCS小于256，并且servergroup为0，公式可简化为：RCS+(face*256)一般对face的规定是：0(OMNI)、1(ALPHA)、2(BETA)、3(GAMMA)。比如：对于RCS
24、为56的三扇区基站，其ANSI-41号为322、568、824。,硬切换切换对象选择多导频硬切换,可以适用于相同厂商交换机内/间的不同载频切换，以及不同厂商交换机间的IS-41硬切换 已获IS41C标准支持 在Extended Handoff Direction消息中，最多可定义6个候选导频 通话在新的服务小区中处于软切换状态 切换完毕后，获得更好的信号强度 多导频的情况下改善切换性能和话音质量 导频辅助和数据库直接切换的方式下都可采用 在阿尔卡特-朗讯从CDMA Release 13.0 起就已支持,多导频IS41硬切换过程举例,要在IS41边界采用该方式，双方设备须均支持该项功能 其他厂商
25、需能够处理阿尔卡特-朗讯设备送出的多个切换目标小区，并在硬切换的同时,在它们之间建立软切换 同时，其他厂商设备须支持向阿尔卡特-朗讯设备提供多个切换的目标小区,软切换 半软切换 硬切换 硬切换定义 硬切换切换对象选择 硬切换触发 硬切换相关参数 硬切换相关案例,切换,硬切换触发,硬切换触发,1.数据库指示下的 F1-to-F1 或 F1-to-F2 的直接切换服务小区直接指定手机切换到一个或多个IS-41目标小区 。 2.导频辅助的 F1-to-F1的切换或 F1-to-F2的硬切换 F1-to-F1: 当候选小区的导频信号比目前最强的导频信号大于 T_comp dB 时触发切换。 F1-to
26、-F2: 当对方的唯导频信道的强度比目前激活集最强导频信号大于 T_comp dB 时触发切换,硬切换触发直接切换,IS41 F1/F1 or F1/F2直接切换,硬切换触发 导频辅助,IS41 F1/F2导频辅助硬切换,不同方案的比较,总体而言，不同载频间（F1-to-F2）的硬切换的性能优于同载频间（F1-to-F1） 运营商一般倾向于采用数据库直接指示切换的方式 尤其是在采用F1-to-F2 的状况下 实施简便，且经济有效 如： Sprint PCS, Verizon, US Cellular 等网络均采用了上述方式多导频硬切换对于上述任何一种方式性能改善均有很大帮助。,软切换 半软切换
27、 硬切换 硬切换定义 硬切换切换对象选择 硬切换触发 硬切换相关参数 硬切换相关案例,切换,硬切换案例PN规划,问题描述：在每一个厂商设备覆盖区域的边缘，通常存在相邻的其它厂商的覆盖。在目前的联通网络中，这样的相邻关系可能存在与省际边界，也可能存在与同一省内不同的地区之间。随着联通网络的日益发展，以及经济的逐步发展，这样的边界变得越来越长，也越来越重要。而在日常工作中，由于各种原因，往往会在这些边界上最容易出现覆盖控制不佳以及PN规划冲突的问题，导致网络性能差和用户投诉的问题,问题解决方法 这样的边界问题的解决主要依靠参与各方的共同关注以及共同努力，从设计、工程和优化等不同阶段充分合作，才能得
28、以较妥善的解决。以下，以江浙沪三省的边界协调以及上海内部不同厂商间的边界协调为例，说明一些边界规划的经验。,硬切换案例PN规划（续）,可能出现的问题这些问题主要包括:1. 边界PN的冲突问题。由于不同厂商在各自完成自身的PN设计时，并不完全了解边界领一侧的情况，及易造成边界PN的冲突问题。2. 从切换角度上来看，不同区域所取的PN_inc值，以及边界基站的具体PN取值也决定了边界基站之间的正常切换是否可能 3. 即使在一期工程中，各方的PN规划均能统一协调，较好的解决，但由于各地扩容、优现化的时间段各不相同，如没有一个较好的方案，随着时间的推移，边界PN的冲突问题随时可能出。,硬切换案例 PN
29、规划（续）,解决方法1：上海网络的PN_INC值取的是4，而江苏和浙江区域内，PN_INC值则均取的是3。因此，必须以12的整倍数所组成的PN组共14组作为边界基站的保留组。即各省的边界基站均必须采用这14组中的一组作为PN码。确保了两网之间形成正常切换的可能性 2：由于PN码的设计和基站的数量以及基站位置等具体信息直接相关，但各地之间工程，设计进度又不尽相同，很难做到设计时地统筹考虑。经过研究，上海联通与阿尔卡特-朗讯建议将14组边界保留组再分为2组。分别为商上段的A7组（包括12，24等共7组PN），和下段的B7组（包括96，108等共7组PN）。并依据初步设计，对实际的边界进行分段并分配
30、相应的保留组，如下图示意：,硬切换案例PN规划（续）,3：不同厂家在进行边界PN设计时，主要依据基站所处的区域，初步确定其PN应属于哪段保留组，并在其内部进行适当的调整。这种方法的优势在于，只要各方在规划时严格遵守上述规则，则一般可以较少顾及边界另一侧的变化，并避免规划的冲突。即使边界基站的数量位置以及结构发生少量变化，厂家依然可以通过内部的复用调整解决而不涉及边界另一侧的PN规划。个别难点则通过多方沟通共同确认,问题解决效果：CDMA网络已经过多次扩容，实践证明它们有效的降低了不同厂商边界协调的难度，减少了边界发生规划冲突的可能性，并且在边界问题协调中提供了较为明确的判断依据。,硬切换案例边
31、界设置,问题描述：某大城市一期设计不同厂商交换机边界设置在密集繁华市区，以黄浦江为界。虽然两家的覆盖区域有一江之隔，但沿江的浦东陆家嘴区域和浦西的外滩区域，依然无法避免来自不同交换机信号犬牙交错，硬切换频繁，从而造成上述区域的覆盖性能提高一直成为头号难题,硬切换案例边界设置（续）,问题解决思路：针对上海硬切换边界处于市区繁华地区，造成区域内覆盖效果较差，用户反映较为集中的问题。其解决过程中经历了多个阶段,硬切换案例边界设置（续）,问题解决思路： 第一阶段：厂商间硬切换信令，参数，设置等方面的磨合。初步解决实现硬切换所需的交换机间信令的配合。 第二阶段：不同设备厂商分别对自身的网络进行无线调整和
32、优化。由于江面信号较难控制，且信号调整各自为政，较难统一考虑。优化效果不明显。 第三阶段：聘请第三方公司对两家的无线环境进行统一调整和优化，采取了较多的极端手段，如关闭多个扇区，大量边界基站的功率减半，以及非常规的天线方向设置等手段，外滩区域路面覆盖略有改善，但多个扇区的覆盖效果和统计指标均受到不同程度的影响。第四阶段：鉴于CDMA网络中，同频率的硬切换从其原理而言，效果远不及软切换的效果。最终决定将硬切换边界移至郊区，话务量较小的区域。上述热点地区的覆盖问题才得以最终解决。期间共经历了两次，近百个基站的搬迁和替换。,硬切换案例边界设置（续）,问题解决效果 ： 通过将硬切换边界移至低话务量的郊
33、区，不但使得繁华市区的覆盖效果得以明显提高，其周边站址的无线设计也得以回归至正常设计，从而使覆盖效果和统计性能得以大幅度提高,硬切换案例边界设置（续）,结论： 通过上述比较可以看出，随着硬切换边界的变更，原有的硬切换区域整体性能得以全面改善，从而带动整个交换机的统计性能得以大幅度提高。同时也提醒我们，在设计不同厂商的硬切换边界时，应当充分考虑，目前状况下，CDMA系统硬切换相比软切换而言性能一些方面的限制，将其设置在较为偏远的低话务量区。从而避免对系统整体性能的影响 。,ECP1整体指标明显上升,硬切换案例边界设置（续）,由于Inter-Vendor硬切换涉及到两个地区两个厂商的不同设备之间信
34、令交互和信令处理，因此在时延等方面有比较高的要求。在这种情况下，如果双方切换区域导频污染，乒乓切换严重，则极易产生切换失败，导致掉话。 通过双方协调，调整切换区域内的导频状况，可以在很大程度上提高切换质量，保证通话保持。下图说明某省两个城市间边界调整后的Ec/Io效果比较（左图为调整前，右图为调整后）：,硬切换案例其它应注意的问题,与Same Vender边界优化相同，相邻的两个城市在边界上必须控制己方的覆盖，尽量少覆盖到对方区域中去。 在控制相互之间重叠覆盖的基础上，Inter-Vendor之间要做硬切换关系，确保用户在移动过程中能够从跨过边界而不掉话。 关于Inter-Vendor之间的硬切换，需要两个城市的两家设备提供商协同工作，在局数据方面提供切换保证，并在IS41信令方面互通。,谢谢,
