WCDMA系统软容量和软切换技术

1、重庆邮电大学移通学院本科毕业设计（论文）摘 要在移动通信系统中的规划和设计中，无线资源的管理与控制居于中心地位，对系统的整体性能产生重要的影响。而切换是无线资源管理功能中的重要一部分，直接影响着系统的容量和服务质量，同时也是蜂窝系统所独有的功能和关键特征。用户终端在最初的小区与网络实现连接之后，由于各种原因有可能离开这个小区的服务范围，移动通信系统中的切换过程就是将用户终端的连接切换到其他小区，从而使得通信服务不中断。在WCDMA、CDMA2000系统中支持软切换、硬切换、更软切换；TD-SCDMA系统中支持硬切换、接力切换。我们都知道CDMA系统的容量是软容量，任何能够减少发射功率的技术都可

2、以带来容量的增加。另外，CDMA系统的容量应从上行和下行分别考虑。软切换对容量的影响从上行角度是起到增加系统容量的作用，因为不论是否采用软切换，相关的基站都在接收上行信号，只是如果采用软切换的话，这些信号将成为有用信号从而使手机可以降低发射功率并带来上行容量的增加。但在下行软切换会使系统下行容量减少，因为原来只有一个基站在发射功率，现在是M个基站在发射功率，并且M个基站并不能实现各用1/M的功率来发射，所以在下行无线环境实际是增加了发射功率从而带来容量的下降。【关键词】移动通信系统 容量 切换 功率ABSTRACTIn the programming and the design of the

3、 mobile communication systems, the management and the control of the radio resource occupies the central status, it has an important influence to overall performance of the system. Handoff technology is an important part in the function of the radio resource management, it directly affects the capac

4、ity and the quality of service of the system, simultaneously it is also the particular function and the essential characteristic in a cellular system. After the user equipment connects with the network in initial cell, it may leave the range-serving of the cell because of each kind of reasons. The h

5、andoff process in mobile communication system means cut the connection of initial cell and connect with other cells, it can make communication without interrupting. In the system of WCDMA and CDMA2000, it support soft handoff, hard handoff, softer handoff. In the system of TD-SCDMA, it support hard

6、handoff, relay handoff. We all know that the capacity of CDMA system is soft capacity, can reduce the emission power of any technology can bring the capacity increase. In addition, the CDMA system capacity should from upstream and downstream are considered. Soft handover on capacity effects from upw

7、ard angle is to increase the system capacity, because whether or not using soft switching, related to the base station are receiving an upstream signal, but if the use of soft handoff, the signal will be useful signal so that the mobile phone can reduce the transmit power and bring the uplink capaci

8、ty increase. But in the downlink soft handover downlink capacity will decrease, because only one base station in transmission power, is now in M base station transmit power, and M base station and can- not realize the use of 1/M power to launch, so in the wireless environment is actually increases t

9、he transmission power to bring capacity decline.【Key words】Mobile Communication Systems Capacity Handoff Power目 录前 言1第一章 移动通信系统概述.2第二章 WCDMA系统的基本介绍.5 第一节 WCDMA系统的参数.5 第二节 WCDMA系统的信道编码、功率控制及网络结构.6 一、WCDMA系统的信道编码.6 二、功率控制7三、WCDMA系统网络结构.8 第三节 本章小结.9第三章 软切换的原理及关键技术分析.10 第一节 软切换原理.10 一、切换的定义10 二、切换的过程10

10、三、切换的分类11 第二节 WCDMA系统软切换过程分析.13 一、同RNC内软切换.14 二、不同RNC间的软切换.15 三、Node B内的更软切换.16 第三节 本章小结.16第四章 WCDMA系统软容量分析.18 第一节 WCDMA软容量和软覆盖18 一、WCDMA系统软容量的定义.18 二、WCDMA系统软容量和软覆盖.18 第二节 以话音用户数表征的系统容量.21 一、话音业务与AMR模式21 二、WCDMA系统的容量.21 第三节 以话音、数据用户数表征的系统容量23 第四节 本章小结24致 谢.25参考文献.26附 录.2732- -前 言 移动通信以其特有的灵活、便捷的优点符

11、合了现代社会人们对通信技术的要求，成为80年代中期以来发展最为迅速的通信方式。移动通信技术经历了从模拟调制到数字调制技术的发展。第一代采用频分多址（FDMA）模拟调制方式，其主要代表有美国的AMPS、英国的TACS、北欧的NMT等。这种系统的主要缺点是频谱利用率低，信令干扰话音业务。第二代蜂窝系统采用时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）的数字调制方式，提高了系统容量，并采用独立信道传送信令，使系统性能大为改善。TDMA的两个典型代表是北美的IS54系统和欧洲的GSM系统。TDMA方式的主要缺点是：系统容量仍不理想；和FDMA方式一样，TDMA方式的越区切换性能仍不完善。为克服FDMA和T

12、DMA两种多址方式的缺点，产生了即将试用的第三代移动通信技术CDMA(码分多址)。随着移动通信的发展，运营商和用户对业务拓展的需求不断增强，移动通信正在向着以CDMA为基础，以宽带化通信为特征的第三代3G技术发展。鉴于CDMA技术的优越性，3G的三大主流标准CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA都是基于CDMA技术的。3G投入正式运营后，3G用户将获得宽带多媒体和高速率数据的无线移动通信服务。第一章 移动通信系统概述个人通信（Personal Communications）是人类通信的最高目标，它是用各种可能的网络技术实现任何人（whoever）在任何时间（whenever）、任何地点

13、（wherever）与任何人（whoever）进行任何种类（whatever）的信息交换。1946年第一个推出移动电话的AT&T的先驱者，正是他们为通信领域开辟了一个崭新的发展空间。20世纪70年代末蜂窝移动通信系统的推出使移动通信真正走向广泛的商用。蜂窝移动通信系统从技术上解决了频率资源有限，用户容量受限，无线电波传输时的干扰等问题。20世纪70年代末的蜂窝移动通信采用的空中接入方式为频分多址接入方式，即FDMA方式。其传输的无线信号为模拟量，因此人们称这种移动通信系统为模拟通信系统，也称为第一代移动通信系统（1G）。这种系统的典型代表有美国的AMPS（Advanced Mobile

14、 Phone System）系统、欧洲的TACS（Total Access Communication System）系统等。而我国建设移动通信系统的初期主要就是引入这两类系统。随着移动通信市场的发展，对移动通信技术提出了更高的要求。由于模拟系统本身的缺陷，如频率效率低、网络容量有限、保密性差等，已使得模拟系统无法满足人们的需求，于是在20世纪90年代初期开发出了基于数字通信的移动通信系统，即数字蜂窝移动通信系统，也就是第二代移动通信系统（2G）。第二代数字蜂窝移动通信系统克服了模拟系统存在的许多缺陷，因此2G系统一经推出就备受人们瞩目，得到了迅猛的发展。在实际年内就成为了世界范围内最大的移动

15、通信网，几乎完全取代了模拟移动通信系统。在我们国家已经完全取代了模拟系统。而在当今的数字蜂窝移动通信系统中，最具代表性的就是GSM和CDMA系统。这两大系统在目前世界数字通信市场占据着主要份额。GSM系统的空中接口采用的是时分多址（TDMA）的接入方式，到目前为止GSM还是全世界最大的移动网。GSM是为了解决欧洲第一代蜂窝系统四分五裂的状态而发展起来的。在GSM之前，欧洲各国在欧洲大陆上采用了不同的蜂窝标准，对用户来讲，就不能用一种制式的移动台在整个欧洲进行通信。另外，由于模拟网本身的弱点，它的容量也受到了限制。为此欧洲电信联盟在20世纪80年代就开始研制一种覆盖全欧洲的移动通信系统，即现在被

16、人们称为GSM的系统。而如今GSM移动通信系统已经遍及全世界，即所谓的“全球通”。CDMA采用的是码分多址接入方式。从当前人们对无线接入方式的认识角度来讲，码分多址技术有其独特的优越性。CDMA技术最先由美国高通（Qualcomm）公司提出的，并在1980年11月在美国的圣地亚哥利用两个小区基站和一个移动台，对窄带CDMA进行了首次现场试验。1990年1月6日高通发布了CDMA“公共空中接口”规范的第一个版本。1995年，正式的CDMA标准出台了，即IS-95A。CDMA技术向人们展示的是它独特的无线接入技术：系统区分地址时在频率、时间和空间上是重叠的，它使用准正交的地址码来完成对用户的识别。

17、这种技术带来的好处有：多种形式的分集（时间分集、空间分集和频率分集）；低的发射功率；保密性；软切换；大容量；话音激活技术；频率再用及扇区化；低的信噪比或载干比需求；软容量。这些特性在满足用户需求方面具有独特的优势，因此得到了迅速发展。而当今的3G技术大多采用了CDMA无线接入方式。尽管基于语音通信业务的移动通信网已经足以满足人们对于话音移动移动通信的需求，但是随着人们对数据通信业务的需求日益增高，人们已不再满足话音业务为主的移动通信网所提供的服务了。特别是Internet的发展大大推动了人对数据业务的要求。为此人们着手开发基于2G系统的数据系统，在不大量改变2G系统的条件下，适当增加一些网络喝

18、一些适合数据业务的协议，使系统可以以较高效率传送数据业务。如目前的GPRS/EDGE和CDMA20001x就是这样的系统，现在已在我国组网投入商用。尽管2.5G系统可以方便地传输数据业务，但是没有从根本上解决无线信道传输速率低的问题，所以2.5G只是一个过渡产品。而第三代移动通信系统（3G）的出现基本到达人们对快速传输数据业务的需求。第三代移动通信（The Third Generation Mobile Communication, 3G），又被国际电联（International Telecommunication Union, ITU）称为IMT2000，是指在2000年左右开始商用并工作

19、在2000MHz频段上的国际移动通信系统。第三代移动通信标准规范具体有第三代移动通信合作伙伴项目（3G Partnership Project，3GPP）和第三代移动通信合作伙伴项目（3G Partnership Project2, 3GPP2）负责。目前主要的3G技术有：CDMA-2000、TD-SCDMA、WCDMA、WIMAX。 3G的目标主要有以下几个方面：全球漫游，以低成本的多模手机来实现。全球具有公共频段，用户不再局限于一个地区和一个网络，而能在整个系统和全球漫游；在设计上具有高度的通用性，拥有足够的系统容量和强大的多种用户管理能力，能提供全球漫游；是一个覆盖全球的、具有高度智能和

20、个人服务特色的移动通信系统。适应多种环境，采用多层小区结构，即微微蜂窝、微蜂窝、宏蜂窝，将地面移动通信系统和卫星移动通信系统结合在一起，与不同网络互通，提供无缝漫游和业务一致性，网络终端具有多样性，并与第二代系统共存和互通，开放结构，易于引入新技术。能提供高质量的多媒体业务：包括高质量的话音、可变速率的数据、高分辨率的图像等多种业务，实现多种信息一体化。足够的系统容量、强大的多种用户管理能力、高保密性能和服务质量。用户可以用唯一个人电信号码（PTN）在任何终端上获取所需要的电信业务。第二章 WCDMA系统的基本介绍第一节 WCDMA系统的参数 目前，WCDMA(Wideband Code Di

21、vision Multiple Access)技术已经成为被广泛采纳的第三代空中接口标准之一，WCDMA可分为UTRA(Universal Terrestrial Radio Access,通用陆地无线接入)FDD和UTRA TDD，WCDMA涵盖了FDD和TDD两种操作模式。表2.1所示为WCDMA空中接口的主要参数。表2.1 WCDMA的主要参数参数数值多址接入方式DC-CDMA双工方式FDD/TDD基站同步异步方式码片速率3.84Mchip/s帧长10ms载波带宽5Mchip/s多速率可变的扩频因子和多码检测使用导频符号或公共导频进行相关检测多用户检测、智能天线标准支持，应用时可选业务复

22、用具有不同服务质量要求的业务复用到同一连接中WCDMA是一个宽带直扩码分多址（DC-CDMA）系统，即通过用户数据与由CDMA扩频码得来的伪随机比特（码片）相乘，从而把用户信息比特扩展到更宽的带宽上去。为支持高比特速率，才用了可变扩频因子和多码连接。使用3.84Mchip/s的码片速率需要大约5MHz的载波宽带。宽带约为1MHz的DS-CDMA系统，如CDMA IS-95，通常称为窄带CDMA系统。WCDMA所固有的较宽的载波宽带使其能支持较高的用户数据速率。WCDMA支持各种可变的用户数据速率，换句话说，它可以很好地支持带宽需求（BoD）的概念。给每个用户都分配一些10ms的帧，在每个10m

23、s期间，用户数据速率是恒定的。然而这些用户之间的数据容量从帧到帧是可变的，这种快速的无线容量分配一般是由网络来控制，以到达分组数据业务的最佳吞吐量。WCDMA支持两种基本工作方式：频分双工和时分双工。在FDD模式下，上行链路和下行链路分别使用两个独立的5MHz载波；在TDD模式下只用一个5MHz载波，在上下链路间分时共享。上行链路是移动台到基站的连接，下行链路是基站到移动台的连接。TDD模式在很大程度上是基于FDD模式的概念和思想，加入它是为了弥补基本WCDMA系统的不足，也是为了能使用ITU为IMT-2000分配的那些不成对的频谱。WCDMA支持异步基站操作，这样就不用像同步的CDMA IS

24、-95系统那样需要使用一个全局的时间参考量。WCDMA在上行和下行链路中采用了基于导频符号或公共导频的相干检测。CDMA IS-95虽在下行链路使用了相干检测，但是在公众CDMA 系统中上行链路使用的相干检测是一种新技术，这将全面增加上行链路的覆盖和容量。WCDMA能与GSM协同工作，又因为 WCDMA支持与GSM之间的切换，从而能够在引入WCDM后到达增强GSM覆盖的目的。第二节 WCDMA信道编码、功率控制及网络结构 一、WCDMA系统的信道编码WCDMA的信道编码包括以下几部分：纠错编码/译码（包括速率适配），交织/解交织，传输信道映射至/分离出物理信道。差错控制方案决定信道编码性能。W

25、CDMA传输信道提供了两类纠错方式，即前向纠错（FEC）和自动重发请求（ARQ）。FEC是无线业务最基本的纠错方式，ARQ则是作为一种补充方式。而在WCDMA中，建议了4种前向信道纠错码，卷积码、RS码与卷积码的串行级联、Turbo码和业务专用编码。（一）卷积码卷积码用于BER为10级别的业务中，典型的有传统的语音业务。所用卷积码的码型和编译码方法基本上是对第二代移动通信系统的继承。（二）RS码与卷积码的串行级联 这种串行级联码用于BER为1010的业务中，RS码是256进制，码率在4/5左右，码长根据业务速率和时延的要求可在一定范围内变化。RS码与卷积码之间通过交织相联接，交织的范围可在20

26、150ms之间变化，属于帧间交织。（三）Turbo码 Turbo码用于高速率和高质量的业务。（四）业务专用码 上述标准信道方法之外的一种编码选择。（五）四种信道编码的优缺点RS码与卷积码的串行级联码的优点是结合了RS码纠正突发错误的能力和卷积码纠正随机错误的能力，有系统的编码理论基础，技术成熟。Turbo码的优点则是性能非常好，接近香农极限，译码复杂度不高，缺点是计算量较大，有可能引入较大时延。二、功率控制快速、准确的功率控制是保证WCDMA系统性能的基本要求，尤其在上行链路中。如果没有功率控制，超大功率发射的移动台就会阻塞整个小区。图2.1所示为功率控制和采用闭环传输功率控制形式的方案。移动

27、台MS1和MS2工作在同一频率，基站只依靠两者各自的扩频码来区分他们。MS1处在小区边缘，MS2处于靠近基站的位置，MS1的路径损耗要比MS2高，如果没有采用某种功率控制机制来使两个移动台到达基站的功率在相同电平上，MS2的发射功率很容易大于MS1的发射功率，进而阻塞小区大部分区域的通信，这就产生了CDMA系统中被 P1 MS1 P2 MS2 BS图2.1 CDMA中闭环功率控制 称为“远近效应”的问题。从容量最大化的意义上讲，优化策略是在所有时间内使基站接收到的所有移动台的比特功率都相等。三、WCDMA系统的网络结构（一）UEUE（User Equipment）是用户终端设备。主要包括射频处

28、理单元、基带处理单元、协议栈模块以及应用层软件模块等。UE通过Uu接口与网络设备进行数据交互，为用户提供电路域和分组域内的各种业务功能，包括普通语音数据通信移动多媒体、Internet应用。UE包括ME(Mobile Equipment)和USIM(UMTS Subscriber Module)。M E是提供应用和服务；而USIM则提供用户身份识别。（二）Node BUTRAN即陆地无线接入网，分为基站（Node B）和无线网络控制器（RNC）。Node B是WCDMA系统的基站，即无线收发信机，包括无线收发信机和基带处理部件，通过标准的Iub接口和RNC互连，主要完成Uu接口物理层协议的处理

29、。主要功能是扩频调制信道编码及解扩频调制信道编码，此外还包括基带信号和射频信号的相互转换。（三）RNCRNC（Radio Network Controller）是无线网络控制器，主要完成连接建立和断开切换宏分集，合并无线资源管理控制。第三节 本章小结WCDMA可分为UTRA(Universal Terrestrial Radio Access,通用陆地无线接入)FDD和UTRA TDD，WCDMA包括FDD和TDD两种操作模式。WCDMA空中接口的主要参数有：多址接入方式、双工方式、基站同步、码片速率、载波带宽等。WCDMA系统的信道编码包括以下几部分：纠错编码/译码（包括速率适配），交织/解

30、交织，传输信道映射至/分离出物理信道。差错控制方案的优劣直接影响信道编码性能，WCDMA系统有两种纠错方式：前向纠错（FEC）和自动重发请求（ARQ）。而在WCDMA系统中，有四种前向信道纠错码：卷积码、RS码与卷积码的串行级联、Turbo码和业务专用编码。功率控制可直接影响系统性能。在这里主要介绍了WCDMA系统中网络结构的三个部分：UE（User Equipment）即用户终端设备、RNC（Radio Network Controller）即无线网络控制器、Node B即WCDMA系统的基站（无线收发信机）。第三章 软切换的原理及关键技术分析第一节 软切换原理一、切换的定义当移动台慢慢走出

31、原先的服务小区，将要进入另一服务小区时，原基站和移动台之间的链路将由新基站与移动台之间的链路来取代，即切换。通过切换，可以有效地保证通信的连续性和通话质量。二、切换的过程切换过程一般大致分为以下几个步骤：测量控制，测量报告，切换判决，切换执行。在测量控制阶段，终端通过接收网络发送的测量控制信息，获取需要进行测量的参数；在测量报告阶段，终端发送测量报告信息给网络；在切换判断阶段，网络做出切换的判断;在执行阶段，终端根据信令流程做出响应。（一）测量控制UE所做的测量控制可以分为以下几类：同频测量：测量与导频集内频率相同的下行物理信道。异频测量：测量与导频集内频率不同的下行物理信道。异系统测量：测量

32、另一个系统的下行物理信道。业务量测量：测量上行业务量。QoS测量：测量质量参数，如下行传输块误块率。UE内部测量：测量UE发射功率和RSSI。（二）切换判断 切换判断算法就是根据测量报告类型、组合和内容来决定切换类型、切换时机和切换的目标小区。三、切换的分类在WCDMA系统中，切换可分为：硬切换、软切换、更软切换。（一）硬切换硬切换是指不同基站覆盖小区之间的信道切换，移动台在与新的基站建立连接之前必须断掉与原有基站的连接。（二）更软切换 更软切换，是指在同一小区的不同扇区之间发生的切换。（三）软切换软切换是指移动台一个小区移动到另一个小区时，可以同时与两个或多个小区建立连接，进行通信。切换过程

33、中，终端在与新的基站建立连接前不必断掉与原有基站的连接，没有通信中断的现象。软切换由移动台发起，移动台在通信过程中动态扫描各信道的场强值, 如果检测到一条比当前通话基站更强的基站信号, 就在新的信道上向新的基站发出连接建立请求, 同时保持原话路的通信, 直到新的话路完全建立, 表2.2 不同网元实现的不同功能设备切换功能RNC对UE测量参数进行配置切换算法下行信道分集（软切换）上行信道选择（软切换）Node B下行信道分集（更软切换）上行信道选择（更软切换）UE上级测量报告对下行DPCH进行选择合并（软切换） 才切换到新的信道, 并释放旧信道。在小区的覆盖区内, 移动台可以同时与多个基站( 这

34、些基站被称为候选基站) 进行通信, 某个链路若有故障时, 移动台可以使用别的链路。影响软切换性能的因素有: 网络的响应时间、用户的移动性以及覆盖时间( overlay time)等。软切换是相同载频之间的切换, 保证了切换的无缝性。这种切换仅仅发生在载波频率相同的基站覆盖的小区之间的信道切换。软切换可以保证用户通话的连续性和稳定性。而硬切换将影响用户通话的主观感受，并容易造成掉话。所以网络设计时应尽量避免硬切换的发生。在WCDMA的UTRAN网络里，不同网元在软切换过程中实现着不同的功能，如表2.2所示。WCDMA系统中，不同的无线接入网元共同协作完成切换过程，保证UE通信的流畅和稳定，同时由

35、于RNC的集中控制，UE不会无限制地增大发射功率，从而降低了系统噪声水平，保证了通信质量。 WCDMA系统作为自干扰系统，所有UE共用同一频率，对于通话中的UE而言，其他UE的发射功率都会增加上行系统干扰，如果没有软切换对UE的发射功率进行引导，则系统噪声将不断上升，这样便无法接入新的用户。WCDMA系统软切换示意如图2.2所示。 图2.2 WCDMA系统软切换示意 如果系统没有软切换，Node B1只能与UE1相连，Node B2只能与UE2相连，当UE2处在小区2的边缘向小区1移动的过程中，根据功率控制原理，Node B2将会要求UE2不断增加上行发射功率，这将导致小区1内的噪声水平不断增

36、加，UE1也不得不增加发射功率以克服来自UE2的干扰，这将导致系统无法再接入新的用户，容量严重下降。因此有必要对不同小区无线链路进行有效控制，这种控制通常在RNC进行。RNC可以根据UE的测量报告和软切换状态，通过Node B向UE发送功率控制TPC命令，以使UE发射功率尽量小，减少对周围小区其他用户的干扰。通过减少系统干扰水平，软切换可以有效地增加系统容量。软切换可以提高系统性能，对系统带来以下好处： 减少UE在小区边缘的掉话。UE将不断对周围小区信号强度进行测量，把信干比足够好的信号保存在激活集（Active Set）中，使用户始终处于软切换状态而不会在不同小区间频繁切换，以减少掉话的可能

37、。 减少网络上行干扰。软切换可有效控制UE的发射功率，从而减少了系统干扰。 下行发射分集减少瑞利衰落对网络的影响。RNC发送的下行信号通过不同的Node B发送给UE，UE可以根据收到的多条链路信号质量进行选择性合并，以获取最好的信号。UE进行选择性合并的方法可以克服无线通信过程中快衰落的影响。软切换可以有效提高系统容量。软切换可以获得软切换增益，而软切换可以导致UE发射功率降低，从而改善覆盖和容量，所以软切换可以有效地增加系统容量。 第二节 WCDMA系统软切换过程分析WCDMA系统软切换过程：相邻小区中，同频的UE可以同时保持两条或两条以上无线链路与网络进行通信，UE对多条无线链路进行合并

38、后，通过权重算法选取信号较好的无线链路。从系统结构来看，软切换分为跨RNC、同RNC内及同Node B内三种，其中同Node B内称之为更软切换。一、同RNC内软切换 同RNC内软切换分以下三步。（一）测量初始化在呼叫建立过程中，RNC通过Node B向UE发送RRC测量控制消息，配置相关测量参数，使UE可以向RNC提供软切换测量报告，保证RNC控制UE切换的准确性。RRC测试控制包括一下参数：测试ID号、测试类型、测试命令。（二）报告测量消息RNC通过Node B向UE发送RRC测量控制消息，如图2.3所示。当UE向小区1边缘移动过程中，同时与Node B1和Node B2建立通信连接。UE

39、与Node B1建立呼叫后通过Node B1与RNC建立语音和数据通信链路，Node B1是激活集中的主导频，同时UE还监听Node B2的主用导频强度。UE 对Node B2的测量结果由RRC测量消息报告给RNC，让RNC判决是否进行切换。图2.3报告测量消息过程（三）无线链路加入在切换发生前，UE将测量报告发送至RNC，RNC根据软切换算法对测量结果进行判断，一旦小区2的导频强度超过RNC的判决门限，RNC就通知UE把小区2的导频加入到激活集中。UE 与Node B2建立无线链路，即建立第二条无线链路。二、不同RNC间的软切换 随着网络规模的不断扩大，RNC的数量不断增加，UE进行跨RNC

40、的切换经图2.4上行链路RNC的软切换常发生，它比在同一个RNC内部切换更加复杂。WCDMA系统支持跨RNC软切换，采用更准确的控制算法，改进了在CDMA系统BSC交界处掉话频繁的问题。以下将对跨RNC间的切换过程和消息交互流程进行分析。对于跨RNC软切换，首先由核心网向SRNC发送DCH数据。SRNC根据UE的切换请求，将数据进行分集然后分别通过Iur接口发送至DRNC，通过Iub口发送至Node B1。SRNC对分集的下行数据帧标记相同的CFN，DRNC将分集数据发送至Node B2。图2.4为上行链路RNC的软切换过程。 上行数据依然沿着以上无线链路发至SRNC。Node B1 进行两条

41、无线链路的合并。Node B2将另一条无线链路数据传至DRNC。SRNC同时收到来自Node B1和DRNC的DCH数据，进行选择性合并，将选取其中质量最好的一条上传至核心网。Node B可以根据CFN及参数值判断空中接口传输时延，以保证信号的合并。在WCDMA网络设计时应注意:跨RNC的切换完成后，系统将对SRNC进行重新定位，即原DRNC更新为SRNC，原SRNC的无线链路将被删除，此操作将产生短时间的数据传输中断，因此在网络设计时，应尽量避免用户频繁发生跨RNC切换和系统SRNC更新的操作。三、Node B内的更软切换Node B内的更软切换是指UE与同基站的不同扇区间建立无线链路，无线

42、链路在Node B内的数据处理单元进行合并，在Node B内两条无线链路只占用同一信道资源，更软切换不用上报RNC，业务不会占用系统信道资源，只在空中接口建立两条无线链路。第三节 本章小结 切换就是指当移动台慢慢走出原先的服务小区，将要进入另一服务小区时，原基站和移动台之间的链路将由新基站与移动台之间的链路来取代。切换过程分成四步：测量控制，测量报告，切换判决，切换执行。切换类型分为硬切换、软切换、更软切换。而软切换主要包括三种类型：跨RNC、同RNC内及同Node B内。第四章 WCDMA系统软容量分析第一节 WCDMA软容量和软覆盖一、WCDMA系统软容量的定义对于软容量的定义，在这里我引

43、用以下例子介绍：一个房间里有很多人正在交谈，但是可能还会不断有新的交谈者进入。交谈者总数有一定限度，这一限度与房间大小、人的音量、交谈者之间的距离都有密切的关系。这里我再次引入几个新类比：房间的大小对于CDMA系统来说就是单载波的容量；而交谈者之间的音量则相当于CDMA系统中手机的发射功率；音量控制即对应着CDMA中一个非常重要的技术-功率控制；交谈者的距离即对应手机与基站的距离。通过这个例子，我们可以总结出CDMA系统的一些特点：CDMA系统是一个自干扰系统，系统会为了减少干扰，保证业务质量而拒绝新的用户接入；在同样情况下，系统可能会拒绝高速业务而允许占用资源少的低速业务申请；在网络繁忙时，

44、降低某种业务质量要求而减少资源占用；这些都要用系统软容量来表示。结果导致因干扰或功率受限而允许的接入用户数或总的数据吞吐率是不固定的，而与无线环境、业务构成和比例密切相关；CDMA系统单载频的容量不像FDMA、TDMA那样是固定的，这也就是我们常提到的"软容量"；因此功率控制在CDMA系统中起着重要作用，它直接影响着系统容量。二、WCDMA中的软容量和软覆盖在WCDMA系统中，引入了多媒体业务和每种业务所具有的不同的QoS的概念。多业务环境和WCDMA系统本身的特点使得在规划WCDMA系统时有许多不同于GSM系统规划的地方。特别要注意的是在规划WCDMA系统时，小区的覆盖和

45、负荷要相互结合起来考虑。由于限制了移动台的最大发射功率，这样在上行链路限制了小区的覆盖范围；而在下行链路由于干扰而限制了小区的容量。在WCDMA系统无线网络规划要在容量、覆盖、不同服务质量三者间寻求最佳点。（一）WCDMA系统网络规划中的容量和覆盖关系WCDMA系统本身是一个干扰受限系统，在对其进行网络规划的时候，容量和覆盖的规划要联合起来考虑，不像GSM系统网络规划时容量和覆盖是分开来考虑的。其主要原因是小区的负荷会对小区允许的最大传播损耗产生影响，也就是对覆盖产生影响，同时小区负荷又是小区容量的决定因素。当负荷比较小时WCDMA系统是上行链路覆盖受限，当负荷比较大时下行链路容量受限。因此在

46、网络规划时覆盖和容量的规划对于上、下行链路是不同的。特别是3G系统提供多媒体业务，每种业务的服务质量（QoS）不同，所以准确地规划覆盖和容量就更为重要。1.上行链路覆盖 在WCDMA无线网络规划的初始化布局阶段，上行链路功率预算一般基于链路质量方程。当上行链路负荷因子趋于1时,小区达到它的极点容量，或者渐进小区容量。当用户数据速率不太高时,上行链路小区的负荷因子和小区的覆盖几乎呈线性关系。2.下行链路覆盖 WCDMA下行链路和上行链路具有明显的不同，主要表现在： 基站的发射功率是由它所服务的所有移动台共享； 不同移动台是否会遭受到相邻小区的干扰，取决于移动台在小区中的位置； 下行链路的负荷因子

47、与正交系数有很大关系。 同上行链路一样，当下行链路负荷因子趋于1时，下行链路容量也达到它的最大值，即极点容量，此时所需的基站功率达到无限。所以在做网络规划时，小区的负荷一般不能太大，负荷因子应该保持在一个比1小的值，以便使整个网络达到稳定状态。（二）WCDMA系统软容量和软覆盖的规划 在进行WCDMA系统的容量和覆盖规划时，可能出现两种情况：1.容量受限这种情况一般是规划区域用户的业务特征所确定的系统负荷因子大于系统实际允许的最大负荷因子所导致。容量受限情况可分为两种：一种情况是上行链路容量受限，例如在农村，规划的小区服务范围比较大而负荷因子小；而在城市，由于用户比较多，小区的负荷一般规划为比

48、较大，基站的发射功率限定了小区服务的最大用户数，所以常常是下行链路容量受限。2.覆盖受限 覆盖受限情况规划区域用户的业务特征所确定的系统负荷因子小于系统实际允许的最大负荷因子。同容量受限情况一样也存在上、下行链路覆盖受限。（三）如何确定小区的软容量和软覆盖 由于存在容量受限和覆盖受限以及进行WCDMA系统规划时必须同时考虑软容量和软覆盖的情况，所以先假设所规划的小区为覆盖受限情况,以说明如何确定小区的软容量和软覆盖。 首先根据小区允许的最大负荷因子、链路预算方程和场强预测模型计算出小区的覆盖范围，然后根据小区覆盖范围内用户的业务特征（如用户的移动速度，所使用的业务类型和所要满足的覆盖概率等）计

49、算出小区的负荷因子。最后比较系统最大允许的负荷因子，则可能存在下面容量和覆盖受限两种情况。覆盖受限情况系统允许的最大负荷小于计算小区覆盖范围时的小区负荷。这意味着在计算小区覆盖范围时所取的小区负荷因子太大。为了使两者相等，则必须取一个更小的负荷因子重新计算小区覆盖范围。减小负荷因子意味着系统的干扰减小，小区覆盖范围增大。小区覆盖范围增大则可以吸收更多的用户，这也同时增加了小区的干扰和负荷。这个过程一直重复进行，直到最后小区的负荷因子大小和根据小区范围内用户业务特征所得到的负荷因子大小相等，则此时的小区范围和负荷因子为最终规划的小区范围和容量。容量受限情况和上一种正好相反，系统允许的最大负荷大于

50、计算小区覆盖范围时的小区负荷。这意味着要减小小区的覆盖范围，这样就减小了小区服务的用户数。由于小区的覆盖范围减小，小区的负荷因子也就要重新计算，整个过程是一个迭代过程，直到根据小区内用户业务特征所计算出的小区负荷因子和系统的实际负荷因子相等，则可以最终确定小区的覆盖范围。第二节 以话音用户数表征的系统容量系统的容量是指系统能提供的可供同时通话的最大用户数。WCDMA系统的单位频率容量与CDMA的基本相同，因为上下行均采用了相干检测技术，上下链路容量基本对称，而CDMA系统的上下链路容量不对称，只能按较小的上行链路容量计算。由于WCDMA系统的通信频带比CDMA系统的要宽，且采用了更先进的无线传

51、输技术（RTT），所以WCDMA系统的总容量比CDMA系统的大。一、话音业务与AMR模式在WCDMA移动通信系统中使用了自适应多速率（Adaptive Multi Rate-AMR）语音编码技术。AMR语音编码器将8种源编码速率集为一体。8种速率分别是12.2kbps、10.2kbps、7.95kbps、7.40kbps、6.70kbps、5.90kbps、5.15kbps和4.75kbps。自适应多速率（AMR）语音编码技术考虑了与第二代移动通信系统的兼容和过渡问题，同时还考虑了系统负荷灵活调整和弹性容量的问题。而CDMA系统的源速率是：全速率时为8.6kbps（加上CRC校验、尾比特后是9

52、.6kbps）、半速率时为4.0kbps（加上CRC校验、尾比特后是4.8kbps）、1/4速率时为2.0kbps（加上CRC校验、尾比特后是2.4kbps）、1/8速率时为0.8kbps（加上CRC校验、尾比特后是1.2kbps）。其中全速率时与WCDMA系统的7.95kbps接近。常用8kbps速率（G.729）作为典型值来估算话音用户数，用12.2kbps作最少可容纳的话音用户数，当话音编码速率达12.2kbps时，话音质量已经达到相当好的效果。 二、WCDMA系统的容量WCDMA系统是一个自扰系统，系统容量与处理增益及信噪比有关，每扇区的容量为： K=1+() （4.1）式中G是处理增

53、益，是码片速率与信源速率之比，包括了卷积编码增益和扩频增益，Eb/No是信噪比， 是话音激活因子，一般取0.67。 = （4.2）若话音速率为8kbps，处理增益是480倍（26.8dB），信噪比是6dB，对应误码率是，话音质量达到较高要求。话音激活因子是0.67，则容量估算结果是约180个用户。三个扇区的容量应该是单扇区容量的3倍，但考虑到天线的副波瓣影响及扇区间的非理想隔离，容量不到理想的3倍，一般认为是2.55倍，即一个小区的容量为2.55*180=460个。考虑周围小区的影响，容量下降到60%，也即WCDMA系统中，在周围小区满的情况下，每个小区可以允许460*0.6=275个用户同时通话。公式4.3考虑了话音激活因子0.67、周围小区满的系数0.6、三个扇区系数2.55的因素：K=2.28(+1) （4.3）计算结果是276，基本上相等。同时通信的话音用户数已定，那么爱尔兰容量又怎么定呢？同时通话的用户数与放号的用户数的关系取决于呼损率。假如设定呼损率为5%，那么可放号的数量是多少？设流入话务量