浅谈WCDMA系统的切换技术

首先描述了切换的定义，切换的分类和切换的过程；接下来重点介绍了WCDMA软切换技术，包括：上下行链路的分析，功率控制，切换算法等；最后，通过具体的案例来加深对切换技术的理解。

0 引言
切换技术是WCDMA系统的重要组成部分，而软切换是该系统使用的最广泛的方法。它在提高系统容量的同时，减少了切换过程的掉话率，消除了"乒乓效应"，"拐角效应"等。可有效地保证系统的稳定性，可靠性和用户通话的连续性。正确认识和理解切换技术，对日常网络的优化起到了非常重要的作用。

1 切换的定义
切换是指移动台在通话的过程中，从一个基站或信道转移到另一个基站或信道的过程。通过切换，可以有效地保证通信的连续性和通话质量。

2 切换分类
在WCDMA系统中，按照切换方式划分，切换主要可以分为以下三种类型：硬切换，软切换，更软切换。
硬切换指不同的基站覆盖小区之间的信道切换。移动用户在与新的基站建立连接前必须断掉与原有基站的连接。
软切换是指移动用户从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。在切换过程中，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。这种切换发生在载波频率相同的基站覆盖小区之间的信道切换。
对于更软切换，指在同一小区的不同扇区之间发生的切换。

3 切换过程
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；首先，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；然后，终端发送测量报告信息给网络；接着，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。

4 软切换的特征
4．1 上下行链路
在上行链路方向，每个UE利用其独特的物理信道，例如一个与独特的扰码序列相结合的信道(或扩频)码。只要BS知道相关连接参数，比如UE采用的码子，该信号能被多个BS接收到。进入SHO后，这些用户指定的信息和其他参数就被发送到新的BS上。
在软切换中，信号由不同BS接收并处理。被检测出的比特序列被传送到当前SRNC中，然后由SRNC从所有相关BS中有选择的结合接收数据包。
由于信号能被多个BS接收、合成，UE的发射功率可以被降低，进而减少干扰。
同理，在下行链路中每个激活集通道表示一个独立的从BS到UE的链路。由UTRAN下来的数据被SRNC复制并最终转移到所有相关的BS中。因为BS使用不同的扰码，所以UE根据不同的扰码，能够识别不同的信号。
4．2 功率控制
在下行链路有多个SHO链路活跃的情况下，必须对每条信号无线链路进行功率控制。由UE发射到UTRAN的TPC指令只有一条，该指令却被多个不同的BS接收。然而。TPC指令在空中传送的过程中，由于某些原因，可能会发生差错。因此有的下行无线链路可能增加功率，而其他的下行链路可能减少功率。这就产生了所谓的功率漂移。当SRNC监测到有功率漂移时，则通过Iub接口信令发起下行功率平衡过程。
这些TPC指令被设定成TPCest=1(增加功率)或TPCest=0(降低功率)。因此当前下行链路功率P(k-1)随着更新的下行链路功率变化而变化作为新的发射功率P(k)。


其中PTPC(k)表示内环功率控制过程中第k个功率调整量，Pbal(k)表示为了平衡无线链路的功率向一个共同的参考功率靠拢，根据下行功率控制过程得到的一个修正值。Pref表示下行链路参考功率，Pp-CPICH表示主公共导频信道(CPICH)的发射功率，r是调整系数，介于0到1之间。Pinit是上-个调整周期内最后一个时隙的码域功率。通过采用这个算法可以解决由于下行链路TPC指令检测错误出现功率漂移的问题。
在激活集中的每个BS都与UE之间有一个功率控制环。BS依靠不同的下行链路TPC指令来控制对应的UE。只要当BS向UE发出降低或者提高功率的指令时，UE就会采取相应的措施来执行。但对于一些不可靠的功率控制指令，UE会屏蔽它。

4．3 软切换算法
软切换算法中几个常用的术语：
●激活集：指与某个移动台建立连接的小区的集合。软切换的执行结果就表现在激活集里的小区的增加和减少。
●监测集：监测集的小区是激活集小区的邻区，是RNC通过measurement control下发给UE。这些小区的导频Ec／Io尚未强到可以加入激活集。
●检测集：不在激活集和监测集的小区，但UE能够检测到它的存在。
除了激活集之外，UE中还有监测集和检测集。对于监测集来说，它能够控制多达32个内部频率小区，其中包括在激活集内的小区。这些小区定期检查"触发条件"。如果触发条件满足，UE就会创建一个报告然后发送给UTRAN，这意味这小区是否加入激活集完全可以在UE中判定。这种切换方式称为移动协助切换。需要注意的是，这份报告只是由UTRAN评估而没有考虑别的测量操作，里面包含测量识别和目标小区信息。由于测量识别被设置在测量控制信息中，它可用于辨别那种情况可以触发测量报告，然后由UTRAN选一个合适的操作。可能的操作有：增加无线链路、移除无线链路以及包含增加和移除链路的替换无线链路。
每个操作都有其固定的触发条件。触发条件包含若干参数，比如：迟滞时间参数和触发时间参数等。这些参数在连接之前发送给UE并能在连接的过程中更新，比如为了适合传播环境而做的更新。测量是一个循环事件，由UE的物理层来处理。UE的无线资源管理(RRC)接收这些测量值并决定是否从激活集中增加或移除小区。
图1所示是基于Ec／Io，的WCDMA软切换算法原理图。