CDMA 1X切换介绍.ppt

技术支持部,cdma 1x切换介绍,引入,cdma系统中切换不仅与网络质量（通话质量、掉话性能等）有密切关系，与覆盖、容量、干扰也有复杂的关系。本文档是在网络规划的角度描述和分析cdma 1x的切换过程和与切换规划相关的问题；结合产品实现，对切换算法、流程的细节作简单描述，详细细节请参见协议和相应的技术手册或者指导书。,学习目标,了解切换的作用和分类 掌握切换的概念 接入切换、导频集、搜索窗、切换参数、切换过程 掌握不同切换算法 同频切换、异频切换 了解切换信令流程,学习完本课程，您应该能够：,课程内容,第一章 cdma切换的基本概念 第二章 cdma切换算法 第三章 cdma切换流程简介,参考资料,cdma系统工程手册人民邮电出版社 cdma 1x切换规划指导书v1.0 cdma2000 bsc r02b03版本硬切换指导书 cdma1x bss网络规划参数配置指导书,内容介绍,1、切换的含义和目的 2、切换的分类 3、切换的基本概念,第一章 cdma切换的基本概念,切换的含义,当移动台从一个基站的覆盖范围移动到另一个基站的覆盖范围，通过切换移动台保持与基站的通信。在cdma2000中有通话切换和空闲切换两个概念。 在呼叫过程中，移动台支持以下三种切换过程： 软切换：在断绝和服务小区链路之前已建立和目标小区的链路 更软切换：移动台与同一小区的两个扇区保持通信,由基站完成不同扇区天线的合并，不通知bsc。 硬切换：不同频率或不同步基站之间的切换 空闲状态下切换和接入切换 空闲切换：空闲态切换到导频强度更强的寻呼信道 接入切换：系统接入状态切到另一个基站的寻呼信道接收并继续接入过程,切换的目的,切换的目的：保证移动用户通话的连续性，是在一切蜂窝移动通信系统中进行移动通信的必然要求。恰当的切换算法有利于降低系统掉话率，增加网络容量。 （无线掉话的90%是在切换过程中发生的） 接入期间采用切换主要是为了减少主被叫接入失败，提高接入信道在前向覆盖不好的地区工作的可靠性。,内容介绍,1、切换的含义和目的 2、切换的分类 3、切换的基本概念,第一章 cdma切换的基本概念,cdma切换的分类,空闲切换 接入态切换属于空闲切换的范畴 硬切换 先断再接 软切换 先接再断，分支来自不同基站 更软切换 先接再断，分支来自相同基站不同扇区,软切换的基本概念,软切换是 cdma 技术的一大特性，这给系统的通信概率带来了一定的改善。 采用了 rake 接 收机及软切换的特性，目前的 cdma 手机可以同时与同频的三个扇区的多径信号进行通话，这增加了无线的通信概率及有利于系统的覆 盖半径扩大。,软切换先连接，再断开,bts a,bts b,bsc帧处理板,软切换,bts b,bsc帧处理板,abis链路,bts a,软切换，由bsc帧处理板选择,更软切换可看做软切换的特例,cell a,cell b,bts a,bsc帧处理板,更软切换,更软切换，不同分支的信号在bts分集合并,硬切换先断开，再连接,bts a,bts b,bsc帧处理板,内容介绍,1、切换的含义和目的 2、切换的分类 3、切换的基本概念,第一章 cdma切换的基本概念,静态软切换,静态软切换是实际网络常用的软切换算法。静态软切换包括了主要的几个参 数 t_add、t_drop、t_tdrop 及 t_comp。在从事无线网络优化，调整 软切换的比例、发生软切换的判决门限基本上都是对这几个参数进行优化。,软切换算法的特点,软切换由移动台驱动 ： 1、 移动台不停地搜索可用的导频信号 2、 移动告诉系统当前能够解调的导频信号 3、 系统分配扇区资源（最大6个分支） 4、 移动台依次分配finger（rake接收机） bsc将来自不同bts的数据帧 进行选择合并,导频集,导频信道：cdma系统用于引导接入和切换信道，手机在网络中不间断测量周围小区的导频信号。 导频集：导频（不同pn偏置）的集合，它们具有相同的cdma频率。,导频集,导频集分为：激活集、候选集、相邻导频集、剩余导频集。 激活集：当前手机正在保持连接的业务信道所对应的导频的集合。 候选集：导频信号强度足够，手机可以成功解调，随时可以接入。 相邻集：当前不在激活集或候选集里，但可能会进入候选集的导频的集合。 剩余集：所有其余导频的集合。 bsc与ms间导频集的异同： 手机的导频集按照协议划分为激活集、候选集、相邻集、剩余集。 bsc中的导频集可以只有激活集和相邻集。,一个典型的软切换过程,cdma切换的主要参数1,t_add：导频可用门限 当ec/iot_add手机发送导频强度测量消息，将导频由相邻集加到候选集。 范围：-31.50db 推荐值：-14-12 db t_drop：导频最低可用门限 当激活集或候选集中的导频的 ec/io 下降低于t_drop 触发计数器t_tdrop； 如果导频 ec/io 超过t_drop, 计数器中止；计数器满时，对于候选集导频，手机将自发的将该导频转移到相邻集中。对于激活集导频，手机将产生一条导频强度测量消息psmm报给bsc，提醒bsc应当删除该导频。 范围：-31.50db 推荐值：-16 -13 db t_comp: 导频比较差值门限 当ec/ioactive ec/iot_comp*0.5，则手机发送导频强度测量消息，提醒bsc应当进行切换。 范围：063db 步长0.5db 推荐值：22.5db,cdma切换的主要参数2,t_tdrop: 导频去掉定时器长度 当激活集和候选集中导频降低时间超过了t_tdrop计数器，导频将被去除到相邻集； 如果候选集满了，但是有新的导频满足t_add要求需要增加，那么就去除一个最接近t_tdrop门限的导频。 范围：0319s 推荐值：24 s nghbr_max_age：相邻集最大生存期限 手机对每个相邻集导频都有一个计数器，每当手机收到邻区列表更新消息（nlum）时，都对相邻集原有导频的计数器加1，如果计数器超过该参数，则将该导频从相邻集剔除。,搜索窗理论,移动台要接入 cdma 网络享受无线服务，或者在通话状态下要发生切换，必 须能正确搜索到可用的导频并成功解调。 移动台必须在设定的一个合理的时延窗口上搜索导频， 直到找出导频的实际时序。这个窗口就称为搜索窗。,搜索窗的分类,移动台搜索导频时使用3种不同的搜索窗口参数（包含在系统参数消息spm中）： srch_win_a，用于搜索激活集和候选集中的导频 srch_win_n，用于搜索相邻集中的导频 srch_win_r，用于搜索剩余集中的导频,基站对各种导频集合分别设置了相应的搜索窗口(pn偏置范围)，在各个窗口里移动台搜索对应导频集中导频的所有可用多径分量。,导频搜索,srch_win_a 移动台利用这个搜索窗口搜索激活集和候选集中的导频，它以pn码片为单位来指定。这样，移动台在传播时延增大或减小的情况下，都将继续跟踪导频。移动台将把激活集和候选集中每个导频信号的搜索窗口中心定位在最早到达的可用多径成份的导频信号附近。根据经验，搜索窗口应足够大，能够覆盖导频可用多径成分中预计的最大到达时间差（即导频的最大时延扩展）。,导频搜索,srch_win_n 和srch_win_r 移动台利用这个搜索窗口搜索相邻集和剩余集中的导频，这些窗口的中心大约位于目标导频相对于激活集中参考导频到达时刻的pn码偏置处。 基于最早到达的参考导频的定位，移动台将加上适当数量的码片来找出相邻集的导频，相对于导频42来找出导频92意味着加上（92-42）64=3200 chip. 其中导频42为参考导频，导频92为邻区中设定的导频。,搜索器工作过程,问题,假设一个cdma网络的传播环境是：信号到移动台的直接传播距离为1km，而多径信号的传播距离为5km。srch_win_a的尺寸应该是多大？,解答,答：直接路径的传播距离1000/244.14=4.1chips 多径传播的传播距离5000/244.14=20.5chips 两条路径之间传播距离差=20.5-4.1=16.4chips， 窗口尺寸=216.4=32.8chips， 因此使用的窗口尺寸=33chips。,课程内容,第一章 cdma切换的基本概念 第二章 cdma切换算法 第三章 cdma切换流程简介,第二章 cdma切换算法,第一节 切换算法设计目的 第二节 切换算法的种类 同频切换 异频切换 其他切换,切换算法的种类,切换算法可以分为以下的类型： 同频切换 接入期间切换 软切换/更软切换 同频硬切换 异频切换 手机辅助硬切换 伪导频硬切换 handdown 硬切换 直接硬切换 其他特色切换算法 异频导频的负荷均衡,软切换过程中导频集的更新,t_add,t_drop,时间,1,2,3,4,5,6,7,导频强度,软切换vs同频切换,注意： 软切换是同频之间的切换 同频之间的切换不都是软切换 如果目标小区与原小区同频，但是： 属于不同bsc，bsc间没有软切换通路 目标小区不能提供帧偏置 都要进行硬切换。,小结,在cdma系统中软切换技术，很好地利用了直接扩频系统的特点，与硬切换技术相比，具有以下更好的性能： 软切换先接后断，通信中断的概率大大降低； 采用分集接收的思想，抵抗衰落； 基站宏分集接收提供通信保证； 使移动台的发射功率降至最小，降低其对系统的干扰。,第二章 cdma切换算法,第一节 切换算法设计目的 第二节 切换算法的种类 软切换算法 硬切换算法,硬切换的介绍,软切换/更软切换的成功率高于硬切换的成功率，而且服务质量也会优于硬切 换的服务质量。实际的 cdma 1x 组网，有时会不可避免的使用到硬切换，无法使用软切换给网络质量带来的益处。会用到硬切换的情况有：,硬切换的分类,从硬切换的目标导频是否可以测量性进行分类，硬切换可以分为两大类： 目标可测量切换：可以准确地知道目标导频的强度，判决时主要依据手 机测量到的无线环境情况生成多目标集（移动台可以同时切换到多个频 率一样的目标扇区），其准确性及切换的成功率较高，如：伪导频、 mahho、同频硬切换。 目标不可测量切换：主要是依据 bsc 数据配置完成目标集的选择，如： handdown、直接硬切换。,同频硬切换,同频硬切换目标激活集的强度软切换目标激活集的强度 同频硬切换 的相对门限。,手机辅助硬切换(mahho),mahho主要包括两个过程： 在候选频率上搜索到合适的导频，将结果报给基站 切换到一个新的频率上,伪导频硬切换,伪导频硬切换,触发：psmm消息会将测量到的与激活集具有同频相邻关系的伪导频的强度进行上报。 获得硬切换目标：将psmm中所有伪导频对应的真实导频（同一频点）做为硬切换宏分集的目标。 判决：软切换目标激活集导频的综合强度低于伪导频tadd且伪导频硬切换目标的强度高于伪导频绝对门限，或它们的差值高于伪导频相对门限，触发硬切换。,伪导频硬切换,不需要手机进行异频搜索。 在网络规划时，要保证伪导频与它所代表的真实导频的覆盖大致相同。 需要额外的硬件，增加了网络成本。 由于异频搜索会中断在当前频率上的服务，故在对通信质量要求特别高的地方，可以考虑采用伪导频硬切换。 is95a手机不具有异频搜索功能，采用伪导频，也可以使此类手机成功地切换到异频上。,handdown硬切换,在同一个扇区下配有两个载频，则其中一个可作另一个的handdown目标。 handdown硬切换利用了同扇区内硬切换成功率高的特点，首先进行扇区内的硬切换，目的是在扇区内的另一频点上同其它具有相同频点的扇区间进行软切换。,主要参数： 1）handdown硬切换开关（导频切换算法配置表） 2）触发门限与目标导频（handdown硬切换参数表） handdown硬切换的问题也在于原导频与目标导频虽然属于同一个扇区，但由于不同频段干扰不同，或者两导频负荷不同，会导致他们的覆盖有很大的差异。因此，需要从触发条件的设定上，保证切换发生在可靠的区域，硬切换过去后，还在对应的导频良好覆盖范围内。,直接硬切换,判决： directhhotadd：软切换目标激活集的强度需要低于该参数。 directhhortd：当前激活集导频的最小rtd需要大于此参数。,rtd（round trip delay，环路时延),前向信号到达手机：延时tsys+t1 基站收到反向信号：总的延时t1+t2 =rtd 优点：纯粹软件方法，不增加成本。 缺点：由于多径效应，利用rtd估计的距离可能不准确；如果有多个相邻小区，而且用户移动的方向不确定时，难以确定合适的目标小区。,第二章 cdma切换算法,第一节 切换算法设计目的 第二节 切换算法的种类 同频切换 异频切换 其他切换,异频负荷均衡,同频话务的自然均衡 cdma系统是一个自干扰系统，如果一个导频的负荷大，则它干扰也大，导频的强度随之下降。于是切入该导频的呼叫数会减少，切出该导频的呼叫数会增加。由此可见在一定程度上，同频段的导频之间，软切换在一定程度上可以实现负荷的自然平衡。 异频话务的独立性 异频段的导频没有这种自然平衡机制，需要额外的控制手段。,异频负荷均衡,根据导频的负荷情况，采用逐次切换方式，在同扇区内向负荷轻的载波转移话务，达到负荷均衡的效果。,问题,手机停止异频搜索需要得什么消息？,解答,答：当激活集的导频强度转好时，bsc向手机下发候选频率搜索控制消息（cfscnm）通知手机停止异频搜索，则手机就停止异频搜索。,小结,按源小区与目标小区的频点是否相同，切换算法分为同频切换、异频切换两大类。另还有负荷均衡属于负载控制触发的切换算法。这些算法完成了对cdma软切换、更软切换、硬切换和负荷均衡的控制。,课程内容,第一章 cdma切换的基本概念 第二章 cdma切换算法 第三章 cdma切换流程简介,t1,time,bts2-pn2 channel2,bts1-pn1 channel1,接入进入切换流程,在手机向原基站回寻呼响应之前，监听到其对应的寻呼信道丢失，从而在新基站上发寻呼响应消息。,t1,time,bts2-pn2 channel2,bts1-pn1 channel1,接入试探切换流程,在手机等待原基站对始呼消息的响应期间，监听到其对应的寻呼信道丢失，从而在新基站上重新发起始呼。,time,bts2-pn2 channel2,bts1-pn1 channel1,t1,接入切换流程,在手机等待原基站指配业务信道期间，监听到对应的寻呼信道丢失，转向新基站的寻呼信道等待业务信道的指配。,切换流程,软切换移动台请求切换,移动台检测到pn220和pn500导频信号强度超过t_add,发送psmm消息，请求系统分配相应的链路。,基站收到后，发送包含ack的order message，进行确认。,软切换系统同意切换请求,基站准备好资源后，紧接着发送extended handoff direction消息，指导移动台开始和某些请求导频进行切换。原来的168链路继续使用walsh code 61， pn220的新链路将使用walsh code 20， pn500的新链路将使用walsh code 50。,移动台确认收到extended handoff direction message。,软切换移动台开始切换,移动台快速重新检查这些导频，没有问题！就发送handoff completion message,确认切换继续进行,base station acknowledgment,98/05/24 23:14:02.985 rtc handoff completion message msg_length = 72 bits msg_type = handoff completion message ack_seq = 6 msg_seq = 1 ack_req = 1 encryption = encryption mode disabled last_hdm_seq = 0 pilot_pn = 168 offset index pilot_pn = 220 offset index pilot_pn = 500 offset index reserved = 0,handoff completion message,基站确认收到移动台handoff completion message。,98/05/