1X切换原理和应用

中国电信浙江分公司 无线网络规划和优化培训之 1X切换原理和应用 华信邮电咨询设计研究院有限公司 2010年 4月 华信邮电咨询设计研究院有限公司 一、 CDMA2000 1X 切换基本概念 二、 CDMA2000 1X 切换算法介绍 三、 CDMA2000 1X 切换信令流程 四、 CDMA2000 1X 切换参数 五、 CDMA2000 1X 切换应用和案例 CDMA2000 1X 切换原理和应用 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换基本概念 切换的目的 切换的分类 切换发生场景 切换的基本概念 CDMA2000 1X 切换原理和应用 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X EV_DO技术体系 切换的目的 切换的目的：保证移动用户通话的连续性，是在一切蜂窝移动通信系统中进行移动通信的必然要求。恰当的切换算法有利于降低系统掉话率，增加网络容量。 （无线掉话的 90%是在切换过程中发生的） 接入期间采用切换主要是为了减少主被叫接入失败，提高接入信道在前向覆盖不好的地区工作的可靠性。 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 切换的分类 5 软切换 在切换过程中， MS开始与新的 BTS联系时，并不中断与原有的 BTS的通信。软切换会带来更好的话音质量，实现无缝切换、减少掉话可能，且有利于增加反向容量。 切 换 更软切换 与软切换类似，发生在同一 BTS的不同扇区之间。 硬切换 在切换过程中， MS与新的 BTS联系前，先中断与原 BTS的通信，再与新 BTS建立联系。硬切换过程中有短暂的中断，容易掉话。 空闲切换和接入切换 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 BTS B BSC帧处理板 Abis链路 BTS A 软切换， 由 BSC帧处理板选择 切换的场景 -软切换 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 切换的场景 -更软切换 BSC帧处理板 BTS 更软切换，不同分支的信号在 BTS分集合并 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 切换的场景 -硬切换 不同的系统 不同的设备商的网络 不同的频率配置 不同的帧偏置的网络 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 切换的基本概念 -导频集 导频信道： CDMA系统用于引导接入和切换信道，手机在网络中不间断测量周围小区的导频信号。 导频集：导频（不同 PN偏置）的集合，它们具有相同的 CDMA频率。 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 切换的基本概念 -导频集 导频集分为：激活集 、 候选集 、 相邻导频集 、 剩余导频集 。 激活集 ：当前手机正在保持连接的业务信道所对应的导频的集合 。 候选集 ：导频信号强度足够 ， 手机可以成功解调 ， 随时可以接入 。 相邻集 ：当前不在激活集或候选集里 ， 但可能会进入候选集的导频的集合 。 剩余集 ：所有其余导频的集合 。 BSC与 MS间导频集的异同： 手机的导频集按照协议划分为激活集 、 候选集 、 相邻集 、 剩余集 。 BSC中的导频集可以只有激活集和相邻集 。 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 相邻集 候选集 激活集 相邻集 T_ADD T_DROP 时间 1 2 3 4 5 6 7 导频强度 切换的基本概念 -导频集 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 切换的基本概念 -切换参数 T_ADD：导频可用门限 当 Ec/IoT_ADD手机发送导频强度测量消息，将导频由相邻集加到候选集。 范围： -31.50dB 推荐值： -14-12 dB T_DROP：导频最低可用门限 当激活集或候选集中的导频的 Ec/Io 下降低于 T_DROP 触发计数器 T_TDROP； 如果导频 Ec/Io 超过 T_DROP, 计数器中止；计数器满时，对于候选集导频，手机将自发 的将该导频转移到相邻集中。对于激活集导频，手 机将产生一条导频强度测量消息 PSMM报给 BSC，提醒 BSC应当删除该导频。 范围： -31.50dB 推荐值： -16 -13 dB T_Comp: 导频比较差值门限 当 Ec/IoActive Ec/Io T_Comp*0.5，则手机发送导频强度测量消息，提醒 BSC应当进行切换。 范围： 0 63dB 步长 0.5dB 推荐值： 22.5dB 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 切换的基本概念 -切换参数 T_TDROP: 导频去掉定时器长度 当激活集和候选集中导频降低时间超过了 T_TDROP计数器，导频将被去除到相邻集； 如果候选集满了，但是有新的导频满足 T_ADD要求需要增加，那么就去除一个最接近 T_TDROP门限的导频。 范围： 0319s 推荐值： 24 s NGHBR_MAX_AGE：相邻集最大生存期限 手机对每个相邻集导频都有一个计数器，每当手机收到邻区列表更新消息（ NLUM）时，都对相邻集原有导频的计数器加 1，如果计数器超过该参数，则将该导频从相邻集剔除。 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 切换的基本概念 -搜索窗 在前向链路上， CDMA使用同步检测技术。换句话说，移动台要成功地解调导频信号，就必须能够精确地估计系统时间。移动台从参考导频中提取这个估计结果，参考导频是其正在接收的一个导频。用这个系统时间作为参考，移动台就可以用任意 PN码对信号进行同步接收，从而提取导频载波信号。 移动台在 检 测导频时，移动台想要检测的导频并不会正好在预期的时间内到达，移动台估计的系统时间包括参考导频的传播时延，而其他导频的时序也是基于自己的传播时延的。由于移动台并不知道任意给定的导频的传播时延大小，所以它必须在合理的时延窗口上进行搜索，直到找出导频的实际时序。移动台寻找给定导频时， 其搜索宽度称为搜索窗口。 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 切换的基本概念 -搜索窗 移动台搜索导频时使用 3种不同的搜索窗口参数（ 包含在系统参数消息 SPM中 ） ： SRCH_WIN_A， 用于搜索激活集和候选集中的导频 SRCH_WIN_N， 用于搜索相邻集中的导频 SRCH_WIN_R， 用于搜索剩余集中的导频 基站对各种导频集合分别设置了相应的搜索窗口(PN偏置范围 )，在各个窗口里移动台搜索对应导频集中导频的所有可用多径分量。 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 切换的基本概念 -搜索窗 SRCH_WIN_A 移动台利用这个搜索窗口搜索激活集和候选集中的导频，它以 PN码片为单位来指定。这样，移动台在传播时延增大或减小的情况下，都将继续跟踪导频。移动台将把激活集和候选集中每个导频信号的搜索窗口中心定位在最早到达的可用多径成份的导频信号附近。根据经验，搜索窗口应足够大，能够覆盖导频可用多径成分中预计的最大到达时间差（即导频的最大时延扩展）。 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 切换的基本概念 -搜索窗 SRCH_WIN_N 和 SRCH_WIN_R 移动台利用这个搜索窗口搜索相邻集和剩余集中的导频，这些窗口的中心大约位于目标导频相对于激活集中参考导频到达时刻的 PN码偏置处。 基于最早到达的参考导频的定位，移动台将加上适当数量的码片来找出相邻集的导频，相对于导频 42来找出导频92意味着加上（ 92-42） 64=3200 Chip. 其中导频 42为参考导频，导频 92为邻区中设定的导频。 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 切换的基本概念 -思考 假设一个 CDMA网络的传播环境是：信号到移动台的直接传播距离为 1km，而多径信号的传播距离为 5km。 SRCH_WIN_A的尺寸应该是多大？ 答：直接路径的传播距离1000/244.14=4.1chips 多径传播的传播距离5000/244.14=20.5chips 两条路径之间传播距离差 =20.5-4.1=16.4chips， 窗口尺寸 =2 16.4=32.8chips， 因此使用的窗口尺寸 =33chips。 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换算法介绍 切换算法设计的目的 切换算法的种类 CDMA2000 1X 切换原理和应用 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X EV_DO技术体系 切换算法 -设计目的 切换的目的：保证移动用户通话的连续性，是在一切蜂窝移动通信系统中进行移动通信的必然要求。恰当的切换算法有利于降低系统掉话率，增加网络容量。 （无线掉话的 90%是在切换过程中发生的） 接入期间采用切换主要是为了减少主被叫接入失败，提高接入信道在前向覆盖不好的地区工作的可靠性。 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X EV_DO技术体系 切换算法 -种类 同频切换 接入期间切换 软切换 /更软切换 同频硬切换 异频切换 手机辅助硬切换 伪导频硬切换 HANDDOWN 硬切换 直接硬切换 其他特色切换算法 异频导频的负荷均衡 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换信令流程 CDMA2000 1X 切换原理和应用 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换信令流程 CDMA2000 1X 切换原理和应用 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换信令流程 CDMA2000 1X 切换原理和应用 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换信令流程 CDMA2000 1X 切换原理和应用 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换信令流程 -硬切换 CDMA2000 1X 切换原理和应用 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换信令流程 CDMA2000 1X 切换原理和应用 一次软切换，空口上跑了哪几条消息？ 答： 1）手机上报 PSMM消息； 2）基站回应答消息； 3）基站下发切换指示消息 HDM； 4）手机回应答消息； 5）手机回切换完成消息 HCM； 6）基站回应答消息； 7）基站下发带内系统参数消息； 8）基站下发邻区列表更新消息。 9）手机回响应消息。 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换信令流程 CDMA2000 1X 切换原理和应用 一次软切换，空口上跑了哪几条消息？ 答： 1）手机上报 PSMM消息； 2）基站回应答消息； 3）基站下发切换指示消息 HDM； 4）手机回应答消息； 5）手机回切换完成消息 HCM； 6）基站回应答消息； 7）基站下发带内系统参数消息； 8）基站下发邻区列表更新消息。 9）手机回响应消息。 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 CDMA2000 1X 切换参数 时间 Ec/Io 扇区 A 扇区 B 衰减定时器（ T-TDROP） 加入门限（ T_ADD） 丢失门限 （ T_DROP） 软切换区域 三个与导频探测有关的参数： T_ADD T_COMP T_DROP 一个定时器参数： T_TDROP 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 CDMA2000 1X 切换参数 Ec/Io 时间 移动台发送 PSMM 基站发送 HDM 移动台发送 HCM 移动台接收 NLUM 移动台发送 PSMM 基站发送 HDM 移动台发送 HCM 邻集 候选集 邻集 激活集 衰减定时器（ T-TDROP） 加入门限（ T_ADD） 丢失门限 （ T_DROP） PSMM：导频强度测量消息 HDM：切换指示消息 HCM：切换完成消息 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 CDMA2000 1X 切换参数 该参数取值范围为 0 63， 单位 -0.5dB，表示0 -31.5dB。建议值为 28即 -14dB。 平衡设置：如果该参数设置的过小，使得软切换门限很高，这将减小软切换区域，降低软切换比例，但是可能导致出现覆盖漏洞，由于不能充分利用软切换增益，可能导致掉话。如果该参数设置的过大，使得软切换门限降低，这将增大软切换区域，提高软切换比例，从而花费较多的前向信道资源，减少了前向容量。 通过调整 T_ADD，可以较为灵敏的控制软切换比例。合理设置参数 T_ADD（导频良好可用门限）需要考虑哪些方面？ 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 CDMA2000 1X 切换案例 动态软切换关闭前后指标分析 SOFT_SLOPE（软切换增加斜率） 说 明：该参数定义了动态门限软切换功能中的斜率。当打开动态软切换功能时，增加和删除分支都是使用这个斜率。该参数由手机使用，仅仅 IS95B以上手机才支持动态门限软切换功能。 如果将该参数设置为 0，表示关闭手机的动态门限软切换功能；反之，则表示打开手机的动态门限软切换功能。如果该参数设置的越小，在激活集导频强度不变的情况下，计算出的动态增加门限和动态删除门限越高，这将增大导频加入到激活集的难度，降低激活集导频被删除的难度，从而减少了软切换比例，但是无法更充分的利用软切换增益，增加掉话的可能性。如果该参数设置的越大，在激活集导频强度不变的情况下，计算出的动态增加和动态删除门限越低，这将增大软切换比例，会使软切换消耗过多的前向功率，降低有效的前向容量。 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 CDMA2000 1X 切换案例 动态软切换关闭前后指标分析 ADD_INTERCEP（软切换的导频增加截距） 说 明：该参数定义了动态门限软切换功能中的增加截距。 BSC在向手机设置该参数时，以二进制补码的形式设置。 如果该参数设置的越小，计算的动态增加门限将越低，从而相邻导频越容易加入到激活集，软切换比例将越高，但是会减少前向容量。如果该参数设置的越大，计算的动态门限将越高，从而相邻导频越不容易加入到激活集，从而软切换比例降低，但是会因为不能充分的利用软切换比例，导致掉话率上升。 具体的计算公式如下所示 : 增加门限为： 10PSmax (SOFT_SLOPE/8)x10xlog10(PS1+PS2+.PSn)+ADD_INTERCEPT/2， T-ADD/2 去掉门限为： 10log10PS-7dB比例小于 75%）的区域建议不要使用动态软切换功能；覆盖不足区域；郊区适当软切换可以提供反向增益） 2)成片区使用（避免插花方式导致切换关系出现大的变动），边界区推到切换关系较简单的区域。 3)修改后密切观察掉话率指标和投诉情况以及动态软切换因子，对于指标剧烈波动应考虑利用备份数据回退。 4)成片修改参数后对于个别导频污染区考虑放宽切换截据。 5)修改两天后建议根据统计值调整修改区域邻区配置 ,一周后再进行一次邻区优化 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 CDMA2000 1X 切换案例 动态软切换关闭前后指标分析 从参数修改前后的指标对比情况上看 ,掉话率降低了近 0.1%左右 ,后期把参数推广到全网修改对指标的影响更为明显 ,负面影响相对较小 ,系统负荷也在 15%以下 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 CDMA2000 1X 切换案例 多载频硬切换案例 案例简介 从上图中可以明显的看出 ,主城区单双载波没有一个明显的切换带 ,单载波基站在网络中呈插花式分布 ,这种网络结构人为的增加单双载波的边界 ,在目前组网思路中 283频点和 201频点的话务存在着互溢的现象，在一些高话务的扇区，用户会被直接指配到 201频点，此时如果周边有单载波设置的站点极易造成自身频点的下切带来额外的硬切换问题，这种现象我们应当尽量避免，如上图黄圈处中单载波分布情况极不合理。 案例分析 1 3 案例图片 2 随着工程建设的推进 ,网络规模成倍增长，其城区基站分布及载波配置与原有网络大相径庭 ,对全网结构性的优化已经迫在眉捷 ,例如单双载波插花式的分布人为的增加载波硬切换带 ,由于硬切换成功率远不如软切换 ,导致不必要的掉话事件的发生。 (黄圈处为单载波配置站点 ) 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 CDMA2000 1X 切换案例 多载频硬切换案例 从左图中可以看出义乌福田 H区第一二扇区设置成双载波硬切换边界不合理，人为的造成载频间硬切换的事件。 备注：红色扇区为双载波配置站点，黄色扇区为双载波边界扇区 义乌福田 H区第二扇区载频间硬切换统计表 图二：目前网络双载波边界设置 华信邮电咨询设计研究院有限公司 CDMA2000 1X 切换技术简介 CDMA2000 1X 切换案例 多载频硬切换案例 在阿郎设备中支持二种类型的多载波硬切换（同系统）： Directed 切换目标是一个基于 CDMA Directed Handoff Neighbor/frequency Lists (cdhnl/cdhfl) 的导频集 . 触发机制是基于手机发送的 PSMM。 Pilot Assisted -切换目标是一组导频。触发机制是 Pilot-only PN (beacon) 大于 Tadd/comp 。 由于使用了这些技术，可以大大的改进系统的容量以及多载波间硬切换的可靠性 .目前金华电信CDMA网络主要采用第一种方式，其原理是： 当下列条件满足时，才触发这个功能 : 如果活动集包含有边界和非边界扇区，边界扇区最强导频的 Ec/Io 比非边界扇区最强导频的 Ec/Io 超过 Border Pilot vs. Interior Pilot Comparison Threshold value。 从手机发送的 PSMM, 当最强导频的 Tx Ec/Io 大于 Border Sector Loss 和所有活动集导频的综合强度的和。 从手机 发送的 PSMM, 当最强导频的 Tx Ec/Io 大于 Border Sector Loss 和所有活动集导频的综合强度的和 。手机定期向基站发送 PSMM。 (Request for Pilot Measurement Interval - RPMI) 设定方法 : 设置 cdhnl 和 cdhfl 表格， 在 ceqface表中设置 Border Sector Loss ， BPIP和 RPMI, 在 cell2 表中将 CDMA IFHO TI (CIFHOT