一、引言
由于現(xiàn)代的移動通信系統(tǒng)采用蜂窩結(jié)構(gòu)，用戶在跨越空間劃分的小區(qū)時，必然要進行越區(qū)切換，而對于第三代移動通信系統(tǒng)而言，智能天線技術(shù)的引入由于增加了空間這一維度的資源，將會對傳統(tǒng)的硬切換技術(shù)的測量準則、切換觸發(fā)、切換執(zhí)行等過程產(chǎn)生巨大的影響。由于智能天線具有的指向性特點及其帶來的系統(tǒng)增益，僅僅考慮對導頻信道強度測量來觸發(fā)切換的傳統(tǒng)策略，已經(jīng)明顯無法適應(yīng)引入智能天線的第三代移動通信系統(tǒng)。本文針對使用智能天線的TD-SCDMA系統(tǒng)，提出了一種修正的基于導頻信道測量強度和基于通信業(yè)務(wù)質(zhì)量相結(jié)合的切換觸發(fā)策略。
二、智能天線下切換算法的設(shè)計
?移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術(shù)資料，是國內(nèi)領(lǐng)先專注于通信技術(shù)和通信人生活的社區(qū)。在實際的切換實現(xiàn)過程中，需要如一定的時間延遲△T和信號強度冗余來補償因為傳播條件的復(fù)雜性、信息處理速度和能力的限制、命令傳遞的時間延遲等原因造成的誤差，減少不必要的切換，避免“乒乓效應(yīng)”的出現(xiàn)。同時，針對TDD系統(tǒng)對干擾敏感的問題，只有當相鄰小區(qū)基站信號強度優(yōu)于本小區(qū)信號強度一定程度（即差值大于信號強度冗余）并且本小區(qū)信號強度小于某一特定門限之下時才啟動切換過程。在有的文獻中，明確的給出了基于上述思想的切換策略，因此傳統(tǒng)的切換觸發(fā)策略可簡略的用公式表示為：mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術(shù)資料，是國內(nèi)領(lǐng)先專注于通信技術(shù)和通信人生活的社區(qū)。;

式中，RXLev-DLmonintor為UE接收到的監(jiān)測集中基站信號強度的測量值，以dB表示；RXLev_DL是UE接收到的當前服務(wù)基站的信號強度的測量值，以dB表示；hoMarginLev代表接收電平的切換儲備，以dB表示；hoThresholdsLevDL為服務(wù)基站的信號強度門限，以dB表示。上述算法中，hoThresholdsLevDL，hoMarginLev，時間延遲△T都是需仔細選擇的參數(shù)。hoThresho1dsLevDL是由當前UE所處的傳播模型、與服務(wù)基站之間距離等因素決定的，而hoMarginLev選擇太小，會增大不必要切換發(fā)生的概率，而過大則會使正常和必要的切換受阻。對于時間延遲△T的選擇，則主要考慮避免乒乓效應(yīng)，取值過小效果不明顯，而若取值過大則可能導致UE的掉話。
5u;D%E1v*E%z%^6z0vmscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術(shù)資料，是國內(nèi)領(lǐng)先專注于通信技術(shù)和通信人生活的社區(qū)。由于智能天線的引入，切換觸發(fā)的準則需要進行重新考慮。目前UE大都測量各個基站的PCCPCH信號強度，而PCCPCH信道在引入智能天線的系統(tǒng)中仍采用全方向的方式發(fā)射，即不使用智能天線（如圖1所示）。在此情況下，切換測量忽略了業(yè)務(wù)信道上由于應(yīng)用智能天線而帶來的對專用信道信號的增益，而以盡量維持當前業(yè)務(wù)連接，盡可能減少切換發(fā)生的原則下，適當?shù)脑黾觝oMarginLev(n)/Qual(n)的取值大小，充分利用智能天線所帶來的增益和益處將是一個明智的選擇。經(jīng)過修正后，符合的準則如下：

? ?? ?? ?? ?? ?? ???圖1PCCPCH有效覆蓋及智能天線有效覆蓋示意圖

式中引入新的修正項hoMargin_SA，代表因為加入智能天線而帶來的接收信號電平的切換儲備的附加值，以dB表示。關(guān)于hoMargin_SA的選擇，其取值大小不能過于接近智能天線所帶來的增益，以免當前服務(wù)基站信號過弱，從而由于通信過程中信號強度的突發(fā)變化對通信帶來不穩(wěn)定性甚至造成掉話，同時考慮到UE不應(yīng)距離服務(wù)基站過遠，致使其發(fā)射功率增大過多，對其他用戶造成較強干擾。
傳統(tǒng)的切換觸發(fā)策略主要考慮信號強度，但在TD-SCDMA中導頻信道與業(yè)務(wù)信道處于不同時隙，而且業(yè)務(wù)信道采用了智能天線技術(shù)，因此，僅僅測量PCCPCH的信號強度已不能適應(yīng)智能天線條件下對切換性能的要求。為了獲得切換更高的準確性和系統(tǒng)的更好性能，我們必須引入新的觸發(fā)切換請求的判斷依據(jù)與原有切換觸發(fā)策略相結(jié)合。于是我們在公式（3），（4）的基礎(chǔ)上還提出了下面的要求：

式中，QualityTrafficThreshold_DL/UL是UE的業(yè)務(wù)信道質(zhì)量門限，它對應(yīng)于業(yè)務(wù)通信質(zhì)量優(yōu)劣的表征值。
.i2})d0~0j4t2{MSCBSC 移動通信論壇在具體實現(xiàn)上，我們采用了基于幀錯誤率的業(yè)務(wù)質(zhì)量指示依據(jù)來體現(xiàn)用戶通信質(zhì)量，因為從業(yè)務(wù)角度而言，針對TDD特點，對每一個幀統(tǒng)計錯誤率足以反映當前服務(wù)質(zhì)量的優(yōu)劣。而出于消除不穩(wěn)定性和突發(fā)的考慮，我們使用平均誤幀率作為當前業(yè)務(wù)質(zhì)量的判斷依據(jù)，因此在切換請求發(fā)起時增加一個判斷條件：當前業(yè)務(wù)平均誤幀率是否大于門限值，若大于則通信質(zhì)量不能滿足業(yè)務(wù)要求，需要發(fā)起切換。即滿足：

綜上，公式（3），（4），（6）概括了本文提出的修正的基于導頻信道測量強度和基于通信業(yè)務(wù)質(zhì)量相結(jié)合的切換觸發(fā)策略。
移動通信論壇三、切換算法仿真實現(xiàn)
國內(nèi)領(lǐng)先的通信技術(shù)論壇切換流程如圖2所示，在UE與基站進行通信的過程中，UE需要對當前服務(wù)基站及相鄰小區(qū)基站導頻信道信號強度進行測量。測量方式由RNC的測量控制信息進行制定。同時UE需要實時的測量自身業(yè)務(wù)的質(zhì)量特性，統(tǒng)計誤幀率情況，進而計算獲得平均誤幀率。

? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? ? ?圖2切換流程圖

在收到UE發(fā)來的切換請求后，會對切換請求進行判決，若判決允許切換，RNC則會向UE發(fā)送物理信道重配置消息命令，指示UE執(zhí)行切換操作。隨后，UE根據(jù)物理信道重配置命令中的配置參數(shù)和信息進行切換操作，待切換過程完成后，UE恢復(fù)正常通信，將重新開始進行切換所需測量值的統(tǒng)計，周而復(fù)始的重復(fù)上面的操作流程，直至UE通信結(jié)束。
四、切換仿真和性能分析
1.仿真環(huán)境模型
為了驗證切換算法的性能，使用OPENT仿真工具搭建了適用于TD-SCDMA的動態(tài)系統(tǒng)級仿真平臺。仿真平臺中模擬了3種節(jié)點：RNC，NodeB和UE，分別對應(yīng)無線網(wǎng)絡(luò)控制器，基站和移動臺。其中傳播模型，移動性模型和業(yè)務(wù)模型的定義均遵照參考文獻中的規(guī)定。具體的網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)計為典型的六邊型宏蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)，共布設(shè)了16個基站，每個基站均位于小區(qū)的中心，小區(qū)半徑為577米，每個小區(qū)的覆蓋相同如圖3所示。用戶的位置服從均勻分布。在仿真中考慮了智能天線的引入并模擬了智能天線的功能。計算接收信號強度時考慮了快衰和慢衰的影響。

? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?圖3仿真場景—Macro環(huán)境
移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,通信工程,出差住宿,通信企業(yè)黑名單用戶的業(yè)務(wù)類型為12.2kb/s的電路交換域語音業(yè)務(wù)，移動速度為36km/h，并且規(guī)定若用戶連續(xù)接收200幀錯誤的數(shù)據(jù)則認為用戶掉話。
移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術(shù)資料，是國內(nèi)領(lǐng)先專注于通信技術(shù)和通信人生活的社區(qū)。2.性能指標定義和說明針對本文中提出的切換出發(fā)策略，所需要關(guān)注的性能指標設(shè)計如下：
切換請求次數(shù)。發(fā)起的總的同頻切換請求次數(shù)（Event 1A的總次數(shù)）。
●切換掉話次數(shù)。在切換過程中，因為切換操作失敗，時延因素或者長時間切換請求得不到滿足，切換機制釋放與當前用戶的通信以免影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定而產(chǎn)生的用戶掉話次數(shù)。mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術(shù)資料，是國內(nèi)領(lǐng)先專注于通信技術(shù)和通信
●下行GoS。即業(yè)務(wù)等級。由（7）給出

（7）
Ngood，Nbad，Ndrop，Nblock分別為滿意的，不滿意的，掉話和阻塞的呼叫數(shù)；為體現(xiàn)掉話對滿意度影響的因子，目前取值為2。因為對于通信用戶來說，掉話遠比接入請求被拒絕更令人無法接收，所以掉話次數(shù)對于用戶滿意度的負面影響應(yīng)加權(quán)考慮。
仿真結(jié)果與分析移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,通信工程,出差住宿,通信企業(yè)黑名單 h.Z-I1T2C!L,A
（1）驗證引入hoMargin_SA的有效性在使用智能天線的前提假設(shè)下，場景中使用PCCPCH電平測量值的冗余度hoMarginLev為3dB，切換的PCCPCH電平門限hoThresholdsLevDL為113dB。hoMargin_SA取3dB，仿真時間取5分鐘。 |??國內(nèi)領(lǐng)先的通信技術(shù)論壇5f%K+f.G#^'@,~
本場景中，切換請求次數(shù)在引入和不引入hoMargin_SA下的對比如圖4所示。圖4分別為不引入和引入hoMargin_SA下切換請求的總次數(shù)，即Event 1A的總事件數(shù)。可以看出，由于沒有加入hoMargin_SA，切換請求次數(shù)明顯大于加入hoMargin_SA后的統(tǒng)計值。由此，hoMargin_SA的加入對于減少不必要的切換發(fā)生，具有比較顯著的作用。

? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? 圖4切換請求次數(shù)比較 |??國內(nèi)領(lǐng)先的通信技術(shù)論壇2\3C7t&v"_;\-y$`(I
本場景中，系統(tǒng)下行GoS在引入和不引入hoMargin_SA下的對比如圖5所示。圖5分別為不引入和引入hoMargin_SA下，系統(tǒng)下行GoS的性能曲線。出于性能結(jié)果準確性的考慮，數(shù)據(jù)統(tǒng)計從30秒開始。可以看到在智能天線下，hoMargin_SA的加入是必要的。它減少了不必要的切換，避免了因此出現(xiàn)的通信質(zhì)量下降和過多掉話，從而提高了系統(tǒng)GoS性能。移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,通信工程,出差住宿,通信企業(yè)黑名單

? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???圖5下行GoS比較
（2）兩種切換策略的性能比較
?移動通信論壇仿真場景中使用傳統(tǒng)切換策略和修正的基于導頻信道測量強度和基于通信業(yè)務(wù)質(zhì)量相結(jié)合的切換觸發(fā)策略兩種不同的切換請求發(fā)起算法，仿真假設(shè)和參數(shù)除引入hoMargin_SA取3dB外，與（1）中相同。
本場景中不同切換請求發(fā)起算法下切換請求次數(shù)的比較如圖6所示。圖6分別為基于傳統(tǒng)切換策略和新的切換觸發(fā)策略下切換發(fā)起次數(shù)（Event 1A）的對比。可以看到使用新算法時，Event 1A數(shù)量顯著減少，通信系統(tǒng)的信令負荷也將隨之下降。通過隨后的下行GoS的比較能更清楚地看到：新算法減少了不必要的切換，切換的準確性和有效性得到了明顯提高。

? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?圖6切換請求次數(shù)對比
本場景中不同切換請求發(fā)起算法下行GoS的比較如圖7所示。圖7分別為應(yīng)用基于傳統(tǒng)切換策略和新的切換觸發(fā)策略時下行GoS的對比。出于性能結(jié)果準確性的考慮，數(shù)據(jù)統(tǒng)計從30秒開始。當系統(tǒng)趨于穩(wěn)定（仿真時間兩分鐘后）時，新算法由于其更佳的準確性和有效性，減少了不必要的切換發(fā)起，在切換執(zhí)行過程中，切換掉話數(shù)大大減少，更好的保證了通信在滿足質(zhì)量要求下的正常進行，其GoS較前者有大約10個百分點的提升。

? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? 圖7下行GoS對比

本文中提出了一種在TD-SCDMA系統(tǒng)下修正的基于導頻信道測量強度和基于通信業(yè)務(wù)質(zhì)量相結(jié)合的切換觸發(fā)策略。通過建立動態(tài)仿真模型，獲得切換相關(guān)的性能統(tǒng)計量，對比所提出算法的優(yōu)勢。mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術(shù)資料，是國內(nèi)領(lǐng)先專注于通信技術(shù)和通信人生活的社區(qū)。因加入智能天線而引入的接收信號電平的切換儲備值hoMargin_SA的合理使用，對于減少不必要切換，減少切換掉話次數(shù)，提高業(yè)務(wù)等級GoS有一定的作用。
?國內(nèi)領(lǐng)先的通信技術(shù)論壇新的切換觸發(fā)策略，避免了不必要的切換，提高了切換的準確性和有效性，減小了系統(tǒng)系統(tǒng)信令負荷，減少了因切換失敗而掉話的數(shù)量，使業(yè)務(wù)等級GoS得到改善。