符建海 遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

CDMA軟切換與硬切換的比較分析

符建海 遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

CDMA通信系統(tǒng)是以多址技術(shù)以及擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ)的，所有的用戶對應(yīng)一個(gè)地址碼，同時(shí)地址碼可以進(jìn)行互相地正交，最終在頻率、空間方面實(shí)現(xiàn)信號的重疊。本文主要是介紹了CDMA系統(tǒng)的基本原理，并且深入研究了硬切換與軟切換的特點(diǎn)，硬切換信令流程等。

CDMA 硬切換 軟切換

地址碼在蜂窩移動(dòng)的系統(tǒng)里有重要意義，同時(shí)所有小區(qū)中的用戶之間的通信實(shí)現(xiàn)是需要借助基站。針對來自移動(dòng)臺的信號，要確認(rèn)所接收的信號的發(fā)源點(diǎn)，就需要對于基站信號的特征進(jìn)行相互辨別，所以無線通信中廣泛運(yùn)用了多址接入技術(shù)。正交分割原理是多址接入技術(shù)實(shí)現(xiàn)的重要基礎(chǔ)。按照在頻域以及時(shí)域或者空域信號所表現(xiàn)出來特征的不同，可以將多址接入技術(shù)進(jìn)行劃分為頻分多、碼分多址、碼分多址、空分多址以及時(shí)分多址等。

一般具體應(yīng)用中都會(huì)現(xiàn)多址方式，碼分多址指的是通過選擇不同的碼型，不同信號以及不同序列從而對信號進(jìn)行辨別，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多址連接信號，這個(gè)過程是CDMA。信道指的是編碼序列，該序列是對用戶的進(jìn)行傳遞。接收端處選擇一定的檢測方法，將用戶預(yù)定的地址信號從CDMA信號里面篩選出來，不需要選擇以及解調(diào)別的地址。如果地址碼選擇的是偽隨機(jī)序列，考慮到偽隨機(jī)序列間的關(guān)系是準(zhǔn)正交，運(yùn)用相關(guān)檢測可以將該地址用戶信號轉(zhuǎn)換為噪聲，最終產(chǎn)生多址干擾的現(xiàn)象，而CDMA系統(tǒng)就是所歸并為自干擾系統(tǒng)。

1 CDMA系統(tǒng)的基本原理

CDMA技術(shù)涉及的技術(shù)基礎(chǔ)是擴(kuò)頻技術(shù)。在CDMA系統(tǒng)中需要把含有數(shù)據(jù)的信號發(fā)送給發(fā)送端，調(diào)制中需要運(yùn)用到偽隨機(jī)碼，同時(shí)帶寬要比信號的帶寬要大，擴(kuò)展最初的信號帶寬，通過加入載波調(diào)制后再把信號進(jìn)行發(fā)送。在接收端可以進(jìn)行有用信號以及其他干擾噪聲進(jìn)行接收，從發(fā)射端以及本地生成的偽隨機(jī)碼都是一模一樣的，處理來自帶寬的信號，解擴(kuò)的含義稱為是帶寬信號向初始的窄帶信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過程，進(jìn)而完成信息的通信。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)原理如圖1所示。

圖1 擴(kuò)頻通信原理

2 CDMA硬切換和軟切換

2.1 切換的定義和發(fā)起條件

典型蜂窩網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖中的MS代表的是移動(dòng)用戶，在軟切換中如果BSC不同，那么就會(huì)出現(xiàn)重疊。如果小區(qū)中全部的頻率是一樣的值，在MS以虛線方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，通過多個(gè)MSC以及BSC小區(qū)，就會(huì)出現(xiàn)切換。

圖2 典型蜂窩網(wǎng)結(jié)構(gòu)

2.2 硬切換與軟切換

軟切換的含義是把通話進(jìn)行中的用戶和基站間相互進(jìn)行通信的鏈路變?yōu)榱硪粋€(gè)基站從而保證通信正常運(yùn)行。軟切換是以提高通信性能以及安全性為目的的一種通信技術(shù)。因?yàn)樵谡麄€(gè)移動(dòng)系統(tǒng)中需要越區(qū)切換。這也就說明了需要把移動(dòng)臺向空中接口進(jìn)行轉(zhuǎn)換。硬切換的通信方式一般的適用場合是第一與第二代系統(tǒng)。3G系統(tǒng)中軟切換的實(shí)現(xiàn)通常選擇的載波頻率是相同的，移動(dòng)用戶可以同時(shí)和2個(gè)基站連接，能夠達(dá)到接通后進(jìn)行斷開的交換功能，這大大地提高了通話效果。因?yàn)榭紤]到受無線頻譜的相關(guān)資源約束，3G的組成部分包括了混合小區(qū)，所以高頻率可以出現(xiàn)在切換中。切換機(jī)制可以達(dá)到了高性能，這個(gè)是影響3G網(wǎng)絡(luò)的性能重要的標(biāo)準(zhǔn)之一。軟切換的適用場合是局限于同一個(gè)相同的導(dǎo)頻信道中，然而硬切換的實(shí)現(xiàn)場合是適用于載頻不同的情況下，在進(jìn)行硬切換的過程中，會(huì)出現(xiàn)短暫語音中斷抑或數(shù)據(jù)中斷的情況。如果載頻不同，那么軟切換就不會(huì)發(fā)生。當(dāng)服務(wù)鏈路之間實(shí)現(xiàn)過渡中，進(jìn)行硬切換的時(shí)候，通話會(huì)出現(xiàn)短暫的中斷。如果改變載頻，那么需要把移動(dòng)臺進(jìn)行調(diào)整到另外一個(gè)平臺上，從而會(huì)產(chǎn)生硬切換，并非是軟切換。

2.3 硬切換信令流程

所謂的CDMA硬切換指的是當(dāng)工作模式是CDMA時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行了硬切換。在系統(tǒng)的各個(gè)小區(qū)中或者是頻點(diǎn)不同的小區(qū)中都會(huì)用到硬切換。當(dāng)進(jìn)行硬切換的時(shí)候MS的頻率需要進(jìn)行變化，無論是處于什么時(shí)候，業(yè)務(wù)信道都只有固定的一個(gè)，這就意味著MS不得不將原服務(wù)的小區(qū)連接斷開，接著連接新創(chuàng)建的小區(qū)，新業(yè)務(wù)放到通信業(yè)務(wù)中。通常情況下CDMA系統(tǒng)里面的硬切換一般發(fā)生的情形如下：

（1）無法在BSC間完成切換。

（2）頻率不同，完成切換。

（3）運(yùn)營商不同實(shí)現(xiàn)扇區(qū)間的切換。

（4）系統(tǒng)不同完成切換。

（5）幀不同而發(fā)生在信道間切換。

在MS接收到來自原信道發(fā)送的切換命令后，MS就會(huì)將現(xiàn)有配置存儲(chǔ)下來，同時(shí)連接目標(biāo)BSC，當(dāng)連接成功以后，就完成了切換。硬切換的目標(biāo)是將頻率資源可以進(jìn)行充分地使用，并且將頻點(diǎn)間的各種業(yè)務(wù)負(fù)荷進(jìn)行平衡處理。但是CDMA系統(tǒng)和硬切換的操作和CDMA工作模式中的硬切換十分相同，而且存在短暫的業(yè)務(wù)中斷。硬切換流程如圖3所示。

硬切換信令流程操作過程介紹如下：MS在進(jìn)行激活集的搜索時(shí)候需要運(yùn)用通過BS實(shí)現(xiàn)，MS有操作權(quán)限原業(yè)務(wù)信道的停止，并且將現(xiàn)有的配置進(jìn)行保存，接著進(jìn)行新導(dǎo)頻的搜索操作，同時(shí)BS會(huì)接收通過搜索操作的原信道報(bào)告。當(dāng)導(dǎo)頻很弱的時(shí)候，而且其他的導(dǎo)頻強(qiáng)度是合格的，這時(shí)就要將硬切換請求發(fā)送給MSC。切換請求消息是由MSC發(fā)送的。手機(jī)接收來自目標(biāo)BSC發(fā)送的消息，BSC會(huì)被移動(dòng)臺捕獲到。MSC接收切換請求。當(dāng)BSC給出了回復(fù)切換回復(fù)后就完成命令指示，切換進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)。源BSC向移動(dòng)臺發(fā)出發(fā)切換的指令，移動(dòng)臺就會(huì)啟動(dòng)切換。移動(dòng)臺對切換進(jìn)行回復(fù)，同時(shí)進(jìn)行消息的確認(rèn)。源BSC接收到消息確認(rèn)后，MSC就會(huì)接收到復(fù)切換的消息確認(rèn)。移動(dòng)臺將反向空幀進(jìn)行發(fā)送并且被目標(biāo)BSC接收。移動(dòng)臺將完成切換的消息發(fā)送給目標(biāo)BSC，從而實(shí)現(xiàn)硬切換的操作。移動(dòng)臺接收到目標(biāo)BSC后進(jìn)而完成消息的確認(rèn)。清除源BSC前會(huì)將來自資源BSC的消息發(fā)送給移動(dòng)臺。

3 硬切換與軟切換的特點(diǎn)

硬切換和軟切換是CDMA系統(tǒng)中的兩種分類。當(dāng)連接舊小區(qū)以及中斷的過程之前，頻率需要選擇相同的，從而完成連接，這個(gè)就是所謂的軟切換。當(dāng)基站之間的頻率是不同的時(shí)候，就容易出現(xiàn)軟切換。比較常見的軟切換還有換頻切換以及換頻盲切。移動(dòng)臺不參與切換操作，切換中的配置道德數(shù)據(jù)依賴于基站實(shí)現(xiàn)，這個(gè)切換的過程就是換頻盲切，換頻盲切的成功率主要是由后臺所配置的參數(shù)，也就是說，換頻切換一般成功機(jī)會(huì)比較低。移動(dòng)臺需要借助于換頻切換的輔助作用。CDMA系統(tǒng)可以按照切換的條件進(jìn)行分類，分別是軟切換、更軟切換、硬切換等。按照在切換的過程中的時(shí)鏈路組建方式可以分類成后向切換以及前向切換。按照網(wǎng)絡(luò)的層次不同分成水平切換以及垂直切換。比較常用的是軟切換以及硬切換。

結(jié)語：在通信系統(tǒng)中，研究切換課題在業(yè)務(wù)切換中以及無線資源優(yōu)化方面起到了很大的作用。CDMA系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)就包括了軟切換技術(shù)。在越區(qū)切換的過程中，軟切換能夠連接起新、老基站，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能得到提高，阻塞概率降低的目的。

圖3 硬切換信令流程

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