WCDMA切换专题

WCDMA切换专题第三代移动通信（3G）目前是通信业内人士提到频率较高的一个词，其三大标准为：WCDMA，CDMA2000，TD-SCDMA，它们各有优缺，而作为三大标准中技术最成熟的WCDMA系统是最具商用价值的。在移动通信系统中，切换是系统必不可少的过程，用户在蜂窝覆盖区内移动时，其正在进行的呼叫有可能从一个基站转移到另一个基站，切换必须快而有效，否则将会影响用户的通话质量。由于无线频谱资源的限制，3G主要由混合小区组成，因而切换会以较高频率发生。设计快速而可靠的切换机制，是决定3G网络性能优劣的关键因素之一。在移动通信系统中，切换是移动性管理的内容，在3G中主要由RRC层协议负责完成此项功能。切换分为软切换和硬切换两种，硬切换是指在新的连接建立以前，先中断旧的连接，是一个释放-建立的过程。软切换是指既维持旧的连接，又同时建立新的连接，并利用新旧链路的分集合并来改善通信质量，当与新基站建立可靠连接之后再中断旧链路，可见CDMA的切换是一个建立-比较-释放的过程。具体如下图所示：软切换又分为软切换和更软切换；硬切换分为：同频硬切换、异频硬切换和异系统硬切换，软切换只能在同一导频信道间进行，软切换和更软切换的区别在于，更软切换发生在同一NodeB里，分集信号在NodeB做最大增益比合并，而软切换发生在两个NodeB之间，分集信号在RNC做选择合并。硬切换是发生在两个基站不同步或者是不同载频的时候，语音或者数据通信在硬切换过程中将发生中断。在不同载频间是不可能发生软切换的。任何时候载频改变了，硬切换就发生作用了。在从一个服务链路过渡到另一个服务链路时，硬切换存在着瞬间的通话中断。当载频改变时。移动台需要从当前的频率调整到一个新的频率上，这样就发生了硬切换，而不能发生软切换。一、WCDMA中的软切换WCDMA切换策略：WCDMA的软切算法使用了相同导频信道的Ec/Io作为切换测量数值，它有四个至关重要的导频集分别如下：⊙激活集：与分配给移动台的前向业务信道相对应的导频。⊙候选集：当前不在激活集里，但是已经有足够的强度表明，与该导频相对应基站的前向业务信道可以被成功解调的导频集合。⊙邻近集：当前不在激活集里和候选导频集中，但可以进入候选集的导频集合。⊙剩余集：在当前的系统中，除上述三种导频集以外的其他导频。无线链路增加和释放过程：（1）小区2的导频信号强度逐渐增强，当小区2的导频强度Ec/Io达到(最好导频Ec/Io－(报告门限－增加滞后门限))并维持△T时间，而此时候选集没有满，小区2此时被加入到候选集里。该项动作也称为无线链路增加。（2）小区3的导频信号强度逐渐增加并开始超过最早的小区1的导频信号强度，在小区3的导频（最好候选导频）强度Ec/Io达到（最弱导频Ec/Io+替换滞后门限）并维持△T时间，而此时候选集的数目已满（假设此时系统设置的候选集最大数目是两个），小区3（候选集中最强的信号）此时替代小区2（候选集里最弱的信号）被加入到候选集里，小区1同时被移出候选集。该项动作也被称为无线链路增加和释放。（3）此时候选集中小区3的导频信号强度逐渐减弱，当小区3的导频强度Ec/Io弱到（最好导频Ec/Io－（报告门限+删除滞后门限））并维持△T时间，小区3（候选集里最弱的信号）此时被移出候选集。该项动作也称无线链路的释放。其中，报告门限是软切换中要增加或删除候选集中的小区的门限；△T是留给动作触发的时间；导频Ec/Io是指经测量后导频的强度；最好候选导频是指候选集里信号最强的导频。滞后门限分三类：⊙增加滞后门限是要增加无线链路的滞后门限；⊙删除滞后门限的要删除无线链路的滞后门限；⊙替换滞后门限是要同时增加并释放一条无线连路的滞后门限。二、WCDMA中的硬切换硬切换包括同频、异频和异系统间切换三种情况，要注意的是软切换是同频之间的切换，但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RNC，而且RNC之间不存在Iur接口，就会发生同频硬切换，另外同一小区内部码字切换也是硬切换。异系统硬切换包括FDDmode和TDDmode之间的切换，在R99里还包括WCDMA系统和GSM系统间的切换。异频硬切换和异系统硬切换需要启动压缩模式进行异频测量和异系统测量。下面介绍一下异系统切换：（1、）WCDMA--GSM的系统间切换用于WCDMACS域业务切换到GSM系统。目前RNC对于WCDMACS域业务UE建立在CELL_DCH状态。1、RNC根据当前小区的属性、邻近小区配置属性和对UE测量结果等信息，完成切换判决算法。当RNC判决UE应该进行异系统切换时，向CN发送RelocationRequired消息，触发一次异系统的切换过程。此消息中主要带目标小区的CGI、UE所在SAI、UE对于GSM/GPRS系统的能力信息等信息。2、当目标GSMBSS为UE分配好无线资源以及其他资源后，将此信息通过CN转发给源RNC。CN发送RelocationCommand给源RNC。3、RNC将GSMBSS的信息通过Uu接口HandoverfromUtranCommand消息发送给UE。UE从此消息中解释出GSM/BSS为其分配的无线信道资源信息（频点/时隙号/初始功率等等），接入异系统小区。4、当UE接入异系统小区完成之后。CN会发送IuReleaseCommand给源RNC。RNC开始释放UE上下文、无线资源以及相关资源。（注：此时因为UE已经迁移到GSM，此处的RRC释放流程不用再释放UE）（2、）WCDMA--GPRS的系统间切换用于WCDMAPS域业务切换到GPRS系统。对于PS业务，根据目前RNC的算法，UE可以在CELL_DCH、CELL_FACH、CELL_PCH、URA_PCH状态。对于CELL_DCH和CELL_FACH状态的UE，UTRAN可以主动命令UE进行异系统小区重选；对于CELL_FACH、CELL_PCH和URA_PCH状态的UE，UE可以自己根据系统消息的参数决定异系统小区重选。RNC的规格是：CELL_DCH状态下的UE利用UTRAN命令UE进行异系统小区重选。CELL_FACH/CELL_PCH/URA_PCH状态UE，自己进行异系统小区重选。1、RNC根据当前小区的属性、邻近小区配置属性和对UE测量结果等信息，完成切换判决算法。当RNC判决UE应该进行异系统切换时，向UE发送CellChangeOrderFromUTRAN消息，触发UE进行异系统小区重选过程7。此消息中主要带RAB信息、目标小区的频点/BSIC/频段指示。此过程只应用于CELL_DCH的UE。2、UE根据CellChangeOrderFromUTRAN命令或者根据自己小区重选的算法结果，接入到异系统小区。3、UE接入到异系统小区后，如果不需要恢复PDP上下文，则会直接收到Iu接口的IuReleaseCommand消息，请参见过程以后的步骤；如果需要恢复PDP上下文，从源RNC获取SRNSCONTEXT信息，则源RNC会收到Iu接口SRNSContextRequest消息，此消息主要带RAB标识。4、RNC收到Iu接口SRNSContextRequest消息，则开始缓存并停止下发数据给UE。RNC获取当前的GTP-U和PDCP序列号，通过Iu接口SRNSContextResponse消息发送给CN。5、CN发送SRNSDataForwardCommand消息给RNC。此消息告诉RNC需要数据前转的RAB标识，CN的传输层地址和TEID。6、RNC根据传输层地址和TEID建立传输层连接和前转GTP-U实例，通过此GTP-U实例，将指定RAB对应的用户面缓冲数据发送给CN。7、用户面数据前转完毕后，CN发送IuReleaseCommand消息给RNC，RNC开始释放UE上下文、无线资源以及相关资源。李彦伟2009-2-15