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CDMA系统软切换参数的优化设计及对系统影响

2/14/2005来源:移动通信人气:11767

王琳琳 王树勋 孙晓颖 吉林大学


  【摘要】本文简要地介绍了CDMA 系统的切换策略,重点分析了导频加入门限与导频丢弃门限等参数对系统地影响,文章最后给出了切换参数的合理设置范围,为移动运营商实现网络优化提供了一些参考。

1 概述

  CDMA 系统支持多种类型的切换,主要类型有硬切换、软切换和更软切换。改进切换过程和调整切换参数是为了在增强CDMA 功能的同时保持呼叫的完整性。硬切换是时间离散的事件,当呼叫从一个小区交换到另一个小区或者从一个载波交换到另一个载波时发生。软切换是一种状态,由多个基站同时支持一个呼叫。硬切换事件必然是短暂的;相反,移动台经常在相当长的呼叫时间内处于软切换状态。在所有接入技术中都有硬切换(例如AMPS、TDMA、GSM 和CDMA),而软切换是CDMA 系统所特有的。

2 软切换过程简述

  IS-95 系统对软切换作了一下的规定:软切换的过程从移动台开始,它必须不断测量系统内导频(Pilot)信道的信号强度。为了有效地对导频信道进行搜索,IS-95A 系统中的导频信道被分为活动集(active set)、候选集(candidate set)、邻近集(neighbor set)和剩余集(remaining set)四个集合。活动集由具有足够信号强度,正在支持移动台呼叫的导频组成;候选集是由导频强度能够支持移动台呼叫的导频组成;邻近集是由不属于活动集或候选集,但是有可能参与软切换的导频组成(例如这些小区可能在已知的邻近区域内);剩余集是由属于CDMA 系统但未包含在其他3 组中的小区导频组成。当移动台测得邻近集或剩余集中的一个导频的强度超过导频加入门限T_ADD;或者候选集中的一个导频的强度超过活动集中任意导频强度的0.5*T_COMP(dB)(T_COMP 为导频加入比较门限);或者活动集中的导频低于导频丢弃门限T_DROP,并且持续时间达到导频丢弃定时器门限T_TDROP,移动台会向基站发送“导频强度测量消息”,报告导频搜索的结果以及切换跌落定时器的状态。同时“导频强度测量消息”中还应报告有关导频信道相对于移动台时间基准的相对时间间隔PILOT_ARRIVAL。基站子系统(BSS)通过发送“切换指示消息”(即分配给移动台的新的前向业务信道)来响应“导频强度测量消息”。另外“切换指示消息”也用来标识从活动集中去掉的导频,移动台将停止使用已从活动集中去掉的导频,并发送出“切换完成消息”。

  一般情况下,处于切换状态下的移动台的数量应该控制在系统用户总数的30%左右。当系统资源不够时,即前向业务信道透支时,可能会造成用户接入某小区不畅(如延迟或失败)。在不改变网络现有设备的情况下,可适当降低系统软切换的百分比,以释放业务信道来提供正常通信。

3 软切换参数设置及其对系统的影响

  下面就对各切换参数设置不当的后果加以分析。假设CDMA 系统参数设置如下:



(1)设置过小:

◆产生大量导频测量消息,通知基站,准备切换,大量占用了移动台和基站的资源;

◆增加了不必要的切换,占用了更多的TCH(Traffic Channel),使更多移动台进入软切换,尤其是随着T_ADD 降低,三小区切换的比例会上升;

◆使移动台到达远端小区的功率过低,甚至被忽略,失去了分集接收的意义,又造成了TCH 的浪费。

(2)设置过大:

◆话音质量差,甚至造成掉话,减少了基站的覆盖范围;

◆造成了切换延迟;

◆基站边界附近的移动台发射功率过高,造成大量耗电等不利后果。

  适当选择T_ADD,使系统的大部分软切换是两小区切换,并且使移动台与两小区的距离大致相等,这样可使移动台平均发射功率降幅加大,降低了对系统的干扰。图1 针对T_ADD变化对系统影响用CE4 软件仿真后结果的统计分析。



图1 T_ADD 设置对切换比例的影响

  图中绘出了系统中两小区和三小区切换比例随T_ADD 变化而变化的趋势,可以看到当门限T_ADD 的值大于-11dB 后,切换比例迅速下降;在T_ADD 的范围有一个最大值,随着T_ADD的降低,更多的移动台进入两小区切换状态,曲线上升;当T_ADD 进一步降低时,会产生更多的三小区切换,同时两小区切换的比例必然会降低。

3.2 导频丢弃门限T_DROP 的设置

1)设置过小

◆增大了基站的覆盖范围,导致移动台的发射功率增大;

◆处于切换状态的移动台数量增多,参与切换的基站数量增多,占用了更多的TCH,而且由于Ec/Io 过小,使分集失去意义,导致质量下降。

2)设置过大:

◆减小了切换区域,使软切换减少,增加了掉话率;

◆增加了乒乓切换(导频离开活动集又进入活动集),掉话率上升。可见,对T_DROP 的合理选择也是同样重要的。图2 是对T_DROP 变化对系统影响用CE4软件仿真后结果的统计分析。



图2 T_DROP 设置对切换比例的影响

3.3 导频丢弃定时器T_TDROP 的设置

(1)设置过小:增加了乒乓切换。

(2)设置过大:系统产生三小区软切换,占用了更多TCH,甚至由于Ec/Io 很小而使分集失去意义。

3.4 导频强度比较门限T_COMP 的设置

(1)设置过小:

◆使导频进入活动集较容易,保证了活动集永远包含最强的导频;但导频互换的增多产生大量的增多导频测量消息,使系统负担增大;

◆占用更多的TCH。

(2)设置过大:

◆造成切换延迟,易掉话;

◆由于本应进入活动集的导频被忽略,继而成为了强干扰源,造成系统QoS 较差,甚至引起掉话。 可见,切换参数的合理设置意义重大。下表提供了切换参数的推荐值。



4 结束语

  CDMA 系统软切换参数的设计和优化是一项关键的工作,它对整个系统的运作起到了重要的作用。在实际应用中,往往还要求优化更多的参数来提高系统的性能,本文仅仅是对其中的四个参数做以讨论,为移动运营商提供一些参考。


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