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双载频换频切换两种实现方式的比较张振华徐明深圳市中兴通讯股份有限公司CDMA事业部网规仿真部（邮编：518004，电话：0755－26773000－6577）摘要：本文主要研究CDMA双载频的换频切换的两种不同实现方式―――数据库方式及伪导频方式及其两种实现方式的比较。关键词：双载频，换频切换，伪导频，数据库方式1.前言双载频主要是在CDMA网络中采用两个载频为CDMA网络用户服务。一般出于以下原因网络运营商会从单载频升级为双载频：1.随着CDMA用户的增多，现有网络无法承担其业务量，出现网络拥塞；2.由于数据业务与语音业务资源共享，不可避免的出现资源竞争，为了更好的提供数据业务，单独为数据业务提供载频资源。CDMA网络从单载频升级为双载频时，由于可用资源加倍，可以同时解决以上两个问题。2.双载频换频切换通常情况下，基本载频的网络覆盖范围大于第二载频的覆盖，当系统升级为双载频后，将出现第二载频向基本载频的换频切换。由于在双载频系统中，基本载频与第二载频的CE资源无法共享、手机在通话状态仅能搜索当前载频的导频信息，因此从第一载频向第二载频和第二载频向第一载频切换时涉及到换CE单元、换载频等资源切换；由于手机不能查看换频切换的目标载频的导频信息，因此换频切换为一种盲切换。为了提高换频切换的成功率，系统必须为手机提供换频切换的目标载频的导频信号的某种指示，确保手机发生换频切换时，目标载频的导频强度可以建立业务信道。为了给即将发生换频切换手机提供目标载频的导频信息指示，不同的双载频实现方式采用不同的方法。一般，双载频的换频切换有两种实现方式：基于数据库方式的换频切换、伪导频方式的换频切换。下面，针对不同方式的换频切换作一定的分析。3.数据库方式实现换频切换网络中，所有基站共同的载频称为基本载频，另一个载频称为第二载频，与单载频基站相邻的两载频小区称为临界小区。当手机在临界区的第二载频上时，可能会向相邻的单载频基站移动，由于相邻的单载频基站没有第二载频，必然会出现手机从第二载频切换到基本载频的临界区换频切换。由于手机只能搜索一个频点，因此在第二载频上无法看到相邻的单载频基站，无法自主发起切换，必须由基站通过以下算法来命令手机进行切换。当手机进入临界小区，分配到第二载频的业务信道上，基站命令手机周期性上报导频强度测量消息，如果手机上报的所有激活导频的强度都小于某个门限时，基站命令手机切换到基本载频。此门限称为换频切换门限。目前数据库方式的双载频换频切换分为两种：（1）handdown：执行切换时建立的最多的四条leg中，包括本扇区的第一载频。（2）handover：执行切换时建立的最多的四条leg中，不包括本扇区的第一载频。因此我们在进行第二载频的邻区配置时，首先需要考虑周围同时存在的两载频基站，对于边界的两载频基站，还要考虑优选的邻区。handdown的目的是强迫手机在离开临界小区前切换到基本载频，以使手机有足够的时间和距离在基本载频通过正常的软切换进入单载频基站。临界小区的基本载频不但要为基本载频的呼叫和切换提供容量，而且也要为第二载频切换来的业务提供足够的容量。某个基站之所以扩容成两载频，可能由于基本载频业务量过高，需要提供第二载频来增加容量。但是，handdown造成基本载频的业务量增加，从而在基本载频又产生过载。在两载频基站没有足够的基本载频容量来容纳切换的情况下，必须在此基站周围增加两载频区域，将切换操作转移到有足够基本载频容量的基站。通过两载频区域的扩展，使临界小区有足够的基本载频容量来处理呼叫和切换。为了进行切换而增加的第二载频的小区称为过渡小区。从第二载频到基本载频的切换将发生在过渡小区中，而不是发生在负载大的中心小区。一般来说，只要第二载频切换来的业务使基本载频产生过载，都应增加过渡小区。由于手机在第二载频无法看到第一载频的情况，handover的目标小区只能由人工预先设定。因为手机最多同时能解调4个小区的信号，所以handover的目标小区最多只能设4个。当临界小区的单载频邻区超过4个时，则会出现较多的切换失败。因此，handover的健壮性比handdown差，但handover不会增加临界小区的基本载频负荷，所以不需要增加过渡小区。handover适合在以下情况使用：邻区较少、不允许增加过渡小区、切换次数较少以至于可以容忍较多的切换失败。由于换频切换的带有一定的盲目性，换频切换的成功率低于软切换的成功率。如果条件允许不作换频切换且能保证通话质量的前提下，尽量避免发生换频切换。因此，对换频切换的发生有如下限制条件：1)没有要加入的腿；2)所有的腿都在临界小区中；3)有效集中所有的腿的搜索窗中心T_RTD；4)有效集中强度小于门限T_Drop的腿数2；5)PSMM中所有的PN的强度都弱于门限T_DropSSHO（MS辅助换频半软切换门限)。4.伪导频方式实现换频切换伪导频（PilotBeacon）是指基站仅有导频信号输出，无同步、寻呼和接入信道，也不在该载扇下建立业务信道，很大程度上节省设备成本，但无法分担话务量。下图为使用伪导频实现双载频网络中换频切换的组网方式。红色区为双载频区域，金色区域为伪导频区域，黄色为单载频区域。为了保证从双载频区域向伪导频区域移动时换频切换成功，应保证伪导频区域完全覆盖双载频区域的边界。F1，F2分别表示两个载频红色区是多载频区；金色区是有一个伪导频的多载频区；黄色区F1是单载频区通常将伪导频配置在从双载频到单载频的过渡区域，在这个过渡区，所有工作在F2上的用户均被切换到F1上，并且在这个过渡区内，不会有从F2起呼的用户（因为没有配置接入和寻呼信道）。这样，手机从过渡区到单载频区就可以做软切换，降低掉话率。当工作在F2的手机从双载频区向过渡区移动时，手机可以同时搜索到本小区（多载频小区）和目标小区（F2为伪导频的小区）的导频强度，并上报给基站。当目标小区的导频强度很强时，基站指示手机向目标小区做软切换，但目标小区的F2是伪导频，不能建立业务信道，所以基站侧在F1上建立业务信道，从而发生换频切换。由于伪导频仅有导频信号无寻呼、同步等信号，因此伪导频的导频覆盖范围会大于对应基站基本载频的覆盖范围。下图是某市区伪导频基站的第一载频、第二载频的覆盖区。从图中可以看出，伪导频的覆盖范围大于基本载频的覆盖范围。201频点伪导频覆盖图283频覆盖图从上述分析可知，伪导频的覆盖范围会大于对应基本载频的导频覆盖范围，这将带来如下问题：当伪导频信号强度大于T_add进入候选集后，但此时对应的基本载频的导频强度较弱，不能建立业务信道将导致换频切换失败。因此，为了确保换频切换的成功率，必须保证此时伪导频基站的基本载频的导频强度足够强，能够建立业务信道。下图为MOTO伪导频方式换频切换的信令分析：（PN480为伪导频）从图中看出，当伪导频PN480的强度较弱（－8.5dB）时，基站不下发UHDM消息。当伪导频PN480足够强（－3dB）时，基站下发UHDM消息，指示手机作换频切换。283频点下PN480导频强度为－6dB从信令分析可以看出，当伪导频强度为－3dB时，对应基本载频的导频强度为－6dB。由此可见，伪导频覆盖范围确实大于对应基本载频的覆盖范围。为了避免换频切换时目标载频的导频强度较弱而导致换频切换失败，应保证伪导频信号足够强，足以弥补伪导频与基本载频的导频强度差异。伪导频方式换频切换与数据库方式的盲切比较具有一定的目标性，可以提高换频切换的成功率。在测试过程中发现，部分手机在伪导频方式下作换频切换不成功，因此，在伪导频组网测试时，应针对不同类型的手机作换频切换测试，确保所有手机换频切换都可成功。5.两种换频切换方式比较从以上比较可以看出，数据库方式实现换频切换与伪导频方式实现换频切换既有相同点又有不同的方面。相同点：1.用于辅助手机作换频切换；2.对于手机，两种换频切换方式都是盲切换，手机被动发起换频切换；3.换频切换区域的基本载频小与第二载频的覆盖无法保证相同，影响换频切换发生，导致换频切换不成功。不同点：1.换频切换触发条件不同：数据库方式要求条件比较苛刻，必须同时满足多个条件才能发生换频切换；伪导频方式触发换频切换较简单，仅须候选集中伪导频信号强度足够强即可。2.邻区列表中用于换频切换的数目不同：从第三章讨论可以看出，数据库方式的换频切换的目标小区最多为4个；一旦个别区域出现换频切换失败，必须调整优选邻区进行解决；但调整优选邻区的同时又会带来新的换频切换问题区域。伪导频方式的换频切换的目标小区由其地理位置所决定，与双载频基站存在邻区关系的伪导频都可以加入邻区列表，仅受邻区数目限制。3.切换成功率不同：基于数据库方式的换频切换，手机报告导频强度测量报告，当基站发现导频强度很弱时，就要指示手机向它的优选邻区做换频切换，这些优选邻区是在无线参数中配置的，也就是说手机实际收到的这些优选邻区的导频强度基站是不知道的，完全是根据数据库中记录的优选邻区来指示手机向目标导频做切换，一旦手机收到的目标的导频强度很弱，就会发生掉话，换频切换失败。所以，这种换频切换是具有很大的盲目性，必须在大量的测试基础上确定优选邻区。采用伪导频方式的换频切换，当目标小区的导频强度很强时，基站指示手机向目标小区做软切换，但目标小区的当前载频是伪导频，不能建立业务信道，所以基站侧在基本载频上建立业务信道，从而发生换频切换。虽然，伪导频方式下发生换频切换时，基本载频的导频强度也为未知值，但伪导频的导频强度与对应基本载频的导频强度有一定的可比性。伪导频方式的换频切换与数据库方式的盲切比较具有一定的目标性和准确性，只要保证伪导频与基本载频的覆盖范围基本一致，就可以保证换频切换的成功率。6.结论系统升级为双载频后可以提供更多的无线资源，但同时也引入了换频切换。由于换频切换的特殊性，采用不同方式实现的换频切换，应该采用不同的优化方法。随着用户的增多，基本载频的覆盖范围由于小区呼吸原理会逐渐缩下，而伪导频覆盖范围基本不变，将影响换频切换的成功率。怎样保证伪导频的覆盖范围与基本载频的覆盖范围一致，值得我们共同探讨。