摘要：首先描述了切換的定義，切換的分類和切換的過程；接下來重點介紹了WCDMA軟切換技術，包括：上下行鏈路的分析，功率控制，切換算法等；最后，通過具體的案例來加深對切換技術的理解。
關鍵詞：切換；軟切換；切換算法

0 引言
    切換技術是WCDMA系統(tǒng)的重要組成部分，而軟切換是該系統(tǒng)使用的最廣泛的方法。它在提高系統(tǒng)容量的同時，減少了切換過程的掉話率，消除了“乒乓效應”，“拐角效應”等?？捎行У乇ＷC系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可靠性和用戶通話的連續(xù)性。正確認識和理解切換技術，對日常網絡的優(yōu)化起到了非常重要的作用。

1 切換的定義
    切換是指移動臺在通話的過程中，從一個基站或信道轉移到另一個基站或信道的過程。通過切換，可以有效地保證通信的連續(xù)性和通話質量。

2 切換分類
    在WCDMA系統(tǒng)中，按照切換方式劃分，切換主要可以分為以下三種類型：硬切換，軟切換，更軟切換。
    硬切換指不同的基站覆蓋小區(qū)之間的信道切換。移動用戶在與新的基站建立連接前必須斷掉與原有基站的連接。
    軟切換是指移動用戶從一個小區(qū)移動到另一個小區(qū)時，可以同時與兩個或多個小區(qū)建立連接，進行通信。在切換過程中，終端在與新的基站建立連接前不必斷掉與原有基站的連接，沒有通信中斷的現象。這種切換發(fā)生在載波頻率相同的基站覆蓋小區(qū)之間的信道切換。
    對于更軟切換，指在同一小區(qū)的不同扇區(qū)之間發(fā)生的切換。

3 切換過程
    切換過程一般大致分為以下幾個步驟：測量控制，測量報告，切換判決，切換執(zhí)行；首先，終端通過接收網絡發(fā)送的測量控制信息，獲取需要進行測量的參數；然后，終端發(fā)送測量報告信息給網絡；接著，網絡做出切換的判斷；在執(zhí)行階段，終端根據信令流程做出響應。

4 軟切換的特征
4．1 上下行鏈路
    在上行鏈路方向，每個UE利用其獨特的物理信道，例如一個與獨特的擾碼序列相結合的信道(或擴頻)碼。只要BS知道相關連接參數，比如UE采用的碼子，該信號能被多個BS接收到。進入SHO后，這些用戶指定的信息和其他參數就被發(fā)送到新的BS上。
    在軟切換中，信號由不同BS接收并處理。被檢測出的比特序列被傳送到當前SRNC中，然后由SRNC從所有相關BS中有選擇的結合接收數據包。
    由于信號能被多個BS接收、合成，UE的發(fā)射功率可以被降低，進而減少干擾。
    同理，在下行鏈路中每個激活集通道表示一個獨立的從BS到UE的鏈路。由UTRAN下來的數據被SRNC復制并最終轉移到所有相關的BS中。因為BS使用不同的擾碼，所以UE根據不同的擾碼，能夠識別不同的信號。
4．2 功率控制
    在下行鏈路有多個SHO鏈路活躍的情況下，必須對每條信號無線鏈路進行功率控制。由UE發(fā)射到UTRAN的TPC指令只有一條，該指令卻被多個不同的BS接收。然而。TPC指令在空中傳送的過程中，由于某些原因，可能會發(fā)生差錯。因此有的下行無線鏈路可能增加功率，而其他的下行鏈路可能減少功率。這就產生了所謂的功率漂移。當SRNC監(jiān)測到有功率漂移時，則通過Iub接口信令發(fā)起下行功率平衡過程。
    這些TPC指令被設定成TPCest=1(增加功率)或TPCest=0(降低功率)。因此當前下行鏈路功率P(k-1)隨著更新的下行鏈路功率變化而變化作為新的發(fā)射功率P(k)。
   
    其中PTPC(k)表示內環(huán)功率控制過程中第k個功率調整量，Pbal(k)表示為了平衡無線鏈路的功率向一個共同的參考功率靠攏，根據下行功率控制過程得到的一個修正值。Pref表示下行鏈路參考功率，Pp-CPICH表示主公共導頻信道(CPICH)的發(fā)射功率，r是調整系數，介于0到1之間。Pinit是上—個調整周期內最后一個時隙的碼域功率。通過采用這個算法可以解決由于下行鏈路TPC指令檢測錯誤出現功率漂移的問題。
    在激活集中的每個BS都與UE之間有一個功率控制環(huán)。BS依靠不同的下行鏈路TPC指令來控制對應的UE。只要當BS向UE發(fā)出降低或者提高功率的指令時，UE就會采取相應的措施來執(zhí)行。但對于一些不可靠的功率控制指令，UE會屏蔽它。
4．3 軟切換算法
    軟切換算法中幾個常用的術語：
    ●激活集：指與某個移動臺建立連接的小區(qū)的集合。軟切換的執(zhí)行結果就表現在激活集里的小區(qū)的增加和減少。
    ●監(jiān)測集：監(jiān)測集的小區(qū)是激活集小區(qū)的鄰區(qū)，是RNC通過measurement control下發(fā)給UE。這些小區(qū)的導頻Ec／Io尚未強到可以加入激活集。
    ●檢測集：不在激活集和監(jiān)測集的小區(qū)，但UE能夠檢測到它的存在。
    除了激活集之外，UE中還有監(jiān)測集和檢測集。對于監(jiān)測集來說，它能夠控制多達32個內部頻率小區(qū)，其中包括在激活集內的小區(qū)。這些小區(qū)定期檢查“觸發(fā)條件”。如果觸發(fā)條件滿足，UE就會創(chuàng)建一個報告然后發(fā)送給UTRAN，這意味這小區(qū)是否加入激活集完全可以在UE中判定。這種切換方式稱為移動協助切換。需要注意的是，這份報告只是由UTRAN評估而沒有考慮別的測量操作，里面包含測量識別和目標小區(qū)信息。由于測量識別被設置在測量控制信息中，它可用于辨別那種情況可以觸發(fā)測量報告，然后由UTRAN選一個合適的操作。可能的操作有：增加無線鏈路、移除無線鏈路以及包含增加和移除鏈路的替換無線鏈路。
    每個操作都有其固定的觸發(fā)條件。觸發(fā)條件包含若干參數，比如：遲滯時間參數和觸發(fā)時間參數等。這些參數在連接之前發(fā)送給UE并能在連接的過程中更新，比如為了適合傳播環(huán)境而做的更新。測量是一個循環(huán)事件，由UE的物理層來處理。UE的無線資源管理(RRC)接收這些測量值并決定是否從激活集中增加或移除小區(qū)。
    圖1所示是基于Ec／Io，的WCDMA軟切換算法原理圖。

    (1)事件1A：在圖中，小區(qū)2的導頻信號強度逐步增加，當強度Ec／Io達到與激活集增加門限T_ADD的和為激活集最強的1小區(qū)導頻強度時，并且維持一段時間T。此時，在激活集沒有滿的情況下，小區(qū)2被加入激活集中。
    (2)事件1C：觀察小區(qū)3和小區(qū)1的信號強度。小區(qū)3的信號強度逐步增強，小區(qū)1的信號強度逐步減弱，并且小區(qū)3的信號開始超越小區(qū)1的信號強度。假如小區(qū)3的導頻信號強度為監(jiān)測集中最好的導頻信號，此時它的值達到最弱的1小區(qū)(激活集中最弱的小區(qū))導頻Ec／Io與替換滯后門限T_Replace之和，并且維持一段時間T。在激活集數目已滿的狀態(tài)下，小區(qū)3替代小區(qū)1，被加入激活集中。
    (3)事件1B：在接下來的情況中，小區(qū)3的信號強度逐漸減弱。當小區(qū)3的導頻信號強度弱到與激活集刪除門限T_Delete之和為激活集最強的2小區(qū)導頻強度時，并且維持一段時間T。作為激活集里最弱的信號，小區(qū)3將移出激活集。
    下面將根據不同的觸發(fā)事件的判決條件和事件1A，1B，1C的具體計算公式，對小區(qū)算法進行分析。
    (1)1A事件
    1A事件代表一個主導頻信道進入報告范圍，相對門限增加事件，一般用于軟切換鏈路的增加。如果以下的觸發(fā)條件被滿足，則將該導頻加入激活集。
   
    其中MNew是小區(qū)的測量結果，Mi是激活集的測量結果，N是當前激活集小區(qū)數目；MBest是激活集中載干比最大的小區(qū)的測量結果；W是有無線網絡控制器發(fā)送給用戶設備的加權參數，R1a是事件1A中由無線網絡控制器發(fā)送給用戶設備的報告范圍常數，H1a是事件1A的滯后參數。
    (2)1B事件
    1B事件代表一個主導頻信道離開報告范圍，相對門限刪除事件，一般用于軟切換鏈路的刪除。如果以下的觸發(fā)條件被滿足，則將該導頻退出激活集。
   
    (3)1C事件
    1C事件代表當非激活集的某小區(qū)導頻信號強度超過激活集中某小區(qū)的導頻信號強度時的報告。該報告要求添加一條新的無線鏈路來替換原來激活集中的鏈路。


5 鄰區(qū)配置
    下面是在軟切換的過程中，由于配置單向鄰區(qū)而導致的掉話的案例：

    如圖2所示，在從花城基站到云山大酒店基站方向路測的過程中，發(fā)現小區(qū)切換掉話，而在相反方向路測過程中，切換沒有掉話。分析數據發(fā)現，在從花城基站到云山大酒店基站中間的一段路段上，主要由花城基站中擾碼為426的扇區(qū)信號覆蓋，而不是擾碼為424的信號覆蓋。觀察地形，分析原因為擾碼為426的扇區(qū)前方不遠處有高層建筑，信號經過反射，被傳播到該路段上。檢查鄰區(qū)列表，發(fā)現云山大酒店基站擾碼為414的扇區(qū)配置了花城基站擾碼為426的扇區(qū)為鄰區(qū)，而擾碼為426的扇區(qū)沒有配置擾碼為414作為鄰區(qū)，導致單向切換失敗。此時，可以把擾碼為426的扇區(qū)配置擾碼為414作為鄰區(qū)，問題得到解決。

6 結束語
    在上述內容中，重點論述了軟切換的上下行鏈路的工作過程，功率控制和切換算法。隨著用戶和運營商對各種業(yè)務需求的不斷提高，使得通信網絡出現了向IP化發(fā)展的趨勢。目前，有很大一部分WCDMA網絡使用的是ATM傳輸模式。因此，在向基于IP模式的網絡演進的過程中，會出現兩種模式共存的現象。在這種情況下，當移動終端跨網移動時，如何有效地利用切換技術，特別是軟切換技術，來保證通信質量，是非常重要的問題。