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现远近效应问题。发射信号功率太小使接收信号的干扰比 SIR 太小

发布时间:2019-06-28 06:37 来源:未知 编辑:admin

  现远近效应问题。发射信号功率太小使接收信号的信号干扰比 SIR 太小 导致误码率增加 通信质量下降 发射信号功率太强 会增加对同频带内其他用 户的干扰。因此在 DS CDMA 系统中 对发射信号的功率控制对解决远近效应问 题和增加系统容量非常重要。一个功率控制系统包括反向链路 用户 基站 和正向链路

  现远近效应问题。发射信号功率太小使接收信号的信号干扰比 SIR 太小 导致误码率增加 通信质量下降 发射信号功率太强 会增加对同频带内其他用 户的干扰。因此在 DS CDMA 系统中 对发射信号的功率控制对解决远近效应问 题和增加系统容量非常重要。一个功率控制系统包括反向链路 用户 基站 和正向链路 基站 用户 功率控制如图 所示。基站接收功率 SIR无功率控制 同步捕捉与跟踪扩频系统中接收机要从接收信号中恢复所传输的数据信号 首先要做的就是 解除发送时对数据的扩频调制 。解扩的实现依靠在本地产生一个与发送端一样的扩频序列 并要求本地扩频序列与接收信号中的扩频序列同步。 由于收、发时钟的不稳定性 扩频序列的启动时差 电波传播时延等原因 在接收端我们不能确定接收信号中扩频序列的起始相位。扩频序列同步的第一步 便是为本地扩频序列寻找一个相位 使本地扩频序列与发送扩频序列相位对齐 这一步称为捕捉 Acquisition 。同步过程的第二步是跟踪 Tracking 它使两个 序列的相位误差更小 并且在各种外来因素的干扰下能自动地保持这种高精度的 16 越区切换的概念为了保证移动用户通信质量 将用户当前连接的信道切换到另外一个信道的 过程 就是一个越区切换过程。越区切换被触发的原因有以下三种情况 由于信道传输质量下降使得移动台接收到的信号下降 基站为了容纳新的业务而对系统资源重新分配时。目前蜂窝移动通信系统中 越区切换主要依据的准则如下 导频信号的强度Ec Io 导频信号强度为接收到的导频能量与全部接收到的能量的比值。导频信号是 每个基站连续发射的未经调制的、直接序列扩频的信号 它主要用于使所有在基 站覆盖区中工作的移动台进行同步。 载波与干扰比CIR 由于实际系统中会存在干扰 因此不能只依据导频信号强度。CIR 能指示当 前信道的质量。由于 CIR 也会受到无线信道衰落和阴影的影响而有所变动 因此 为了提供准确的切换指示 还需用到加窗平均和滞后门限的方法。 UE和基站之间的距离 由于无线信道的多变性以及移动用户所处环境的不同在蜂窝系统中完全可 能出现这样一种现象 即从离用户近的基站接收到的信号质量反而不如从离用户 较远的基站接收到的信号质量好。因此 实际系统中经常将距离作为 CIR EcIo 的一种辅助参考。 系统在做出越区切换的决策后 将为移动台在新的小区分配新的资源 本章小结本章主要介绍了 TD SCDMA 的结构、信道以及与论文相关的概念 扩频序 17 列、信道编码、多用户接收与功率控制、同步捕捉与跟踪等简单介绍越区切换 的概念。为后续章节展开讨论做铺垫。 18 各种切换算法的分析CDMA Code Division Multiple Access 码分多址技术 是一项扩展频谱空中 接口无线通信技术 它用不同的编码使每个呼叫分隔 38 42 。它的每个小区都能使 用所有可用的 CDMA 频率 因此可用话音信道的数量与整个无线通信系统的容量 比较大。CDMA 中的切换分为硬切换、软切换和更软切换。 硬切换硬切换就是当 UE 移动到一个新的基站覆盖范围 先中断与原基站的联系 再在一个指定时间内与新基站取得联系。这种方式会使得通话中断 由于切换造 成的掉话是掉话率高的主要原因。据以往对模拟系统 TDMA 的测试统计 无线 的掉话在切换过程中发生。 硬切换一般发生在不同频率的 CDMA 信道间。FDMA、TDMA 系统中广泛 采用硬切换技术 当硬切换发生时 因为原基站与新基站的载波频率不同 移动 台必须在接收新基站的信号之前 中断与原基站的通信。往往由于在与原基站链 路切断后 UE 不能立即得到与新基站之间的链路 会中断通信。另外 换区域面积狭窄时会出现新基站与原基站之间来回切换的“乒乓效应” 影响业 务信道的传输。在 CDMA 系统中提出的软切换技术 很好地利用了直接扩频系统 的特点 解决了上述问题。 软切换软切换就是当 UE 需要跟一个新的基站通信时 并不先中断与原基站的联系。 软切换只能在相同频率的 CDMA 信道间进行。它在两个基站覆盖区的交界处起到 了业务信道的分集作用 43 。这样可大大减少由于切换造成的掉线 后切换引起掉话的概率大大降低保证了通信的可靠性。但是软切换仅能用于具 有相同频率的 CDMA 信道之间 软切换可提供在基站边界处的前向业务信道和反 向业务信道的路径分集。除此以外 CDMA 系统中 UE 在进行业务信道通信中还 会发生更软切换、硬切换、CDMA 到模拟切换。 切换过程如下 UE搜索所有导频 并测量它们的强度。当导频强度 Ec Io 达到 ADDUE 发送一个导频强度测量消息 通知原基站要与导频强度 Ec Io ADD的基站联 原基站将UE 的报告送往移动交换中心 MSC 移动交换中心让新基站安排一个前向业务信道给UE 基站发送一条消息指示UE 开始切换 UE有效导频集 新基站导频 UE 同时解调新基站和原基站的前向业务信道 UE 发送一条切换完成消息 将此告诉基站 某一基站的导频强度Ec Io DROP移动台启动切换去掉计时器 当该切换去掉计时器 期满时移动台发送导频强度测量消息 基站收到导频强度测量消息后将此消息送至 MSC MSC返回相应的切换指示消息 基站发切换指示消息给移动台10 移动台有效导频集 切换去掉计时器到期的导频 移动台发一条切换完成消息告诉基站 表示切换完成。 该过程中使用的符号解释如下 Ec 一个比特的能量 Io 接收的总频谱密度 移动台所能提供的解调单元数Ec Io 导频强度 20 切换去掉计时器移动台中在有效导频集和候选导频集里的每个导频都对应 一个切换去掉计时器 当与之相对应的导频强度比特定值小时 计时器启动 ADD特定值 当某一基站的 Ec Io ADD移动台认为此导频的强度已 经足够大 能够对其进行正确解调 DROP特定值 当某一基站的 Ec Io DROP移动台启动切换去掉计时 所示原基站 移动台 新基站 移动交换中心 更软切换更软切换发生在同一基站具有相同频率的不同扇区之间。更软切换由基站完 不通知MSC。对于同一移动台 不同扇区天线的接收信号对基站来说就相当 于不同的多径分量 并被合成一个话音帧送至选择器 Selector 作为此基站的 语音帧。而软切换由 MSC 完成 将来自不同基站的信号都送至选择器 由选择 器选择最好的一路 再进行话音编解码。 在实际系统运行时 这些切换是组合出现的可能同时既有软切换 又有更软 21 这时将发生软切换和更软切换。若处于三个基站交界处又会发生三方软 切换。上面两种软切换都是基于具有相同载频的各方容量有余的条件下 若其中 某一相邻基站的相同载频已经达到满负荷 MSC 就会让基站指示移动台切换到相 邻基站的另一载频上 也就是硬切换。在三方切换时 只要另两方中有一方的容 量有余 都优先进行软切换。也就是说 只有在无法进行软切换时才考虑使用硬 切换。当然 若相邻基站处于不同 MSC 这时即使是同一载频 在目前也只能进 行硬切换 因为此时要更换声码器。如果 BSC 间使用了 IPI 接口和 ATM 就可以 实现 MSC 间的软切换。 基站利用一周期为 32768 字符的最大长度随机序列 PN 的时间偏置来标识 每个前向 CDMA 信道 PN序列也称导频序列。不同前向信道使用不同相位的 序列进行调制其相位至少相差 64 字符 因此导频 PN 序列可使用的相位为 512 CDMA系统中大部分 CDMA 小区都采用同一个频率 UE 根据接收到 的基站导频信号的不同偏置来区分各个基站。每个小区的导频要与其同一 CDMA 信道中的正向业务信道相配合才有效 UE检测到一个足够强度的导频 未与任何一正向业务信道相配合时就向基站发送一导频强度测量报告 基站根 据此报告决定是否切换。 在越区切换过程中 UE 同时接收来自两个或多个基站发射的相同信息 其进行分集合并和判决从而改善 UE 处于越区切换时的接收信号质量 并保持 越区切换时的数据不丢失。相对于多径分集方式 这种分集称为宏分集。由于 CDMA 系统中 UE 独特的 RAKE 接收机可以同时接收两个或两个以上基站发来的 信号 使得 CDMA 系统能够实现软切换。 软切换的引入大大地改善了切换的性能 消除了切换过程中通信的中断、小 区边界处的“乒乓效应”以及切换引入的噪声。 软切换与硬切换相比 具有以下更好的性能 软切换发生时UE 只有在取得了与新基站的连接之后 才会中断与原基 站的联系 通信中断的概率大大降低 22 软切换进行过程中UE 和基站均采用了分集接收技术 有抵抗衰落的能 不用过多增加UE 的发射功率 同时 基站宏分集接收保证在参与软切换的 基站中 只需要有一个基站能正确接收 UE 的信号就可以进行正常的通信 由于 通过反向功率控制 可以使 UE 的发射功率降至最小 从而降低了移动台对系统 的干扰。 进入软切换区域的UE 即使不能立即得到与新基站的链路 也可以进入切 换等待的排队队列 从而减少了系统的阻塞率。 接力切换算法接力切换算法采用基于导频强度准则和滞后门限算法。切换算法的执行过程 可以分为两个部分 一是决定是否进行切换 二是决定切换的目标小区。目前决 定是否进行切换的第一准则是依据导频强度进行的 其次是利用链路质量参数对 其进行优化。关于质量的判决主要考虑链路测量的 SIR 值与目标 SIRt 的比较结果。其中 SIRt 是为了保证相应 QoS 的最低要求 通过链路和系统性能仿真得到的。 是与切换率和切换掉话率相关的门限参数其取值与网络规划和优化有关。而 确定目标小区依据的是门限滞后准则。具体切换算法如下 UE测量得到的当前服务小区的 PCCPCH RSCP 在一段时间 持续低于一个预先给定的门限值 RSCP DL DROP UE指配相邻小区 UE 这个相邻小区的PCCPCH RSCP 进行测量 按如下标准判决是否切换并选择目标 小区 PCCPCH RSCPadjacent RSCP DL ADD 持续时间 T1 并且PCCPCH RSCPadjacent PCCPCH RSCPserving RSCP DL COMP 持续时间 T2 当同时有多个相邻小区满足这两个条件RNC 可选择 PCCPCH RSCP 测量值 最大的相邻小区作为切换的目标小区。也可根据系统其他信息优化地选择一个相 邻小区作为切换的目标小区。图 为切换算法各参数之间的关系。23 测量质量PCCPCH RSCPserving T1 T2 RSCP DL DROP RSCP DL COMP RSCP DL ADD PCCPCH RSCPadjacent 切换算法各参数之间的关系时间 RSCPDL DROP 是切换测量启动门限 UE 检测到当前服务小区的 PCCPCH RSCP 低于 RSCP DL DROP 的时候 指示当前服务小区信号电平下降 需要启动 切换测量。RSCP DL ADD 是相邻小区 PCCPCH RSCP 检测门限 相邻小区的 PCCPCH RSCP RSCPDL ADD RSCPDL COMP 是切换过程中使用的滞后量 避免由于信号的随机起伏产生不 PCCPCHRSCPadjacent PCCPCHRSCPserving 且差值大于 RSCP DL COMP 并持续一段时间 T2 则切换。 T1、T2 是切换计时器门限 可避免由于信号随机起伏引起不必要的切换操作。 接力切换的设计思想是利用智能天线获得 UE 的方位 DOA 信息 再利用 CDMA 上行同步技术获得 UE 与基站间的距离信息。根据 UE 的距离和方位信息 来判断 UE 是否移动到了可进行切换的相邻基站的临近区域。如果 UE 进入切换 区域 RNC通知该基站做好切换的准备 在切换过程中 UE 先断开与原基站的 连接 再建立与目标基站之间的连接。从而达到快速、可靠和高效切换的目的。 这个过程就像田径比赛中的接力赛一样 因而形象地被称为接力切换。将智能天 线和上行同步等技术有机结合 巧妙地将软切换的高成功率和硬切换的高信道利 24 用率综合。接力切换的必要条件是 网络要准确获得 UE 的位置信息 包括 UE 的信号 到达方向 DOA UE与基站之间的距离。在 TD SCDMA 系统中 由于采用 了智能天线和上行同步技术 系统能够比较容易地获得 UE 的位置信息 具体过 利用智能天线和基带数字信号处理技术使天线阵根据每个 UE DOA为其进行自适应的波束赋形。这样对每个 UE 好像始终有一个高增益的天线在 自动跟踪它。基站根据智能天线的计算结果就能够确定 UE DOA从而获得 UE 的方向信息。 利用上行同步技术系统可以获得 UE 信号传输的时间偏移 从而计算得 UE与基站之间的距离。 经过前两步系统就准确获得了 UE 的位置信息。 因此 智能天线、上行同步和数字信号处理等先进技术是 TD SCDMA 移动 通信系统实现接力切换的关键技术基础。 TDSCDMA 系统中改进的接力切换分析 TD SCDMA 兼有 TDMA CDMA的特点 TDMA为基本框架 在每个 时隙传送具有正交特征码的多用户信号。优点是能利用 TDMA、CDMA 的优点并 克服自己的缺点 GSM有较好的兼容性。TDMA 有全球最大的用户数 CDMA的优势是可灵活提供可变速率业务和多径分集 能力。单位载波信道数的增加所带来的好处是对于同样的小区用户数而言 收发 信机个数降低 最多可达 TDSCDMA 系统中的切换是为保证移动用户通信的连续性或者基于网络负 载和操作维护等原因 将用户从当前的通信链路转移到其他小区的过程。 用户终端在最初的小区与网络实现连接之后 由于各种原因有可能离开这个 小区的服务范围。TD SCDMA 系统中的切换过程就是将用户终端的连接切换到其 他小区 从而使得通信服务不中断。TD SCDMA 系统切换的主要功能是通过相应 25

  TDSCDMA下越区切换算法及策略研究研究,策略,切换,越区切换,切换算法,下切换算法,反馈意见

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