壓縮模式在WCDMA向GSM切換時的應用

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1、壓縮模式在WCDMＡ向GSM切換時的應用 在WCDMＡ網(wǎng)絡建網(wǎng)初期,考慮到ＷＣDMA網(wǎng)絡的建設成本和業(yè)務持續(xù)性,運營商必須依托既有GSM網(wǎng)絡。因此，實現(xiàn)WCＤMA和GSＭ在電路域的切換和分組域的重選是非常有必要的。 一、系統(tǒng)間的切換過程 一般我們通過使用WＣＤMA/GSM雙模終端來實現(xiàn)WCDMA和ＧSＭ兩網(wǎng)的切換和重選。從ＧSM網(wǎng)絡向WCＤMＡ切換時，雙模終端在GSM的空閑時隙完畢對WCDMA網(wǎng)絡的測量和搜索;而在 WCDＭA向ＧSＭ切換時，由于ＷCDMA為碼分系統(tǒng)，在進行電路域業(yè)務時獨占收發(fā)信機，UE不能調諧到GSM的頻率對GＳM系統(tǒng)進行測量和搜索。分組域業(yè)務對時延和業(yè)務持

2、續(xù)性的規(guī)定較低,因此采用重選的方式,即UE在連接狀態(tài)下先斷開與源服務網(wǎng)絡的連接，進入空閑模式，再搜索目的網(wǎng)絡并重新建立連接。電路域業(yè)務對時延和業(yè)務的持續(xù)性有嚴格規(guī)定，不能采用斷開連接的方式進行切換。 圖1給出了在WCＤMA和ＧSM系統(tǒng)間切換的過程。在系統(tǒng)切換前,一方面需要進行系統(tǒng)間測量，具體的測量算法由RNC（無線網(wǎng)絡控制器）制造商基于傳播質量（BER)和所需的發(fā)射功率指定。測量一旦觸發(fā),ＵE測量臨區(qū)列表中GSM頻率的信號功率。RＮC接受到測量報告后,命令UE對最適合的候選GＳM基站的BSIC（基站辨認碼）解碼。RNC根據(jù)接受到的ＢSIＣ信息向UE發(fā)送切換指令。 圖1 ＷCDＭ

3、Ａ和ＧＳM系統(tǒng)間切換過程 在ＷCＤＭA向ＧSM切換時,由于ＷCDMA為碼分系統(tǒng)，它在進行電路域業(yè)務時獨占收發(fā)信機,ＵE不能調諧到ＧSM的頻率對GSM系統(tǒng)進行測量和搜索。WＣDMA引入了壓縮模式，壓縮模式用于解決在連接狀態(tài)下跨頻率或跨系統(tǒng)的測量,從而可以較好地解決在ＷCDMA連接狀態(tài)下對ＧSM系統(tǒng)的測量。 壓縮模式的實現(xiàn)可以通過3種措施:減少來自高層的數(shù)據(jù)速率；通過變化擴頻因子來提高數(shù)據(jù)速率；通過物理層復用過程中的打孔來減少符號速率。 對于話音和實時的流媒體業(yè)務，高層無法減少速率,因此第一種措施不適合于上述業(yè)務。由于打孔操作存在某些實際的限制，因此第三種措施只限于相稱短的傳播間

4、隔長度。實際壓縮模式重要通過第二種措施實現(xiàn)。 二、觸發(fā)參數(shù)測量 WCDＭA中壓縮模式由２d事件觸發(fā),RNC中的測量觸發(fā)器觸發(fā)測量事件時，在BCCH信道下發(fā)送TUsｅd2ｄ和H2d兩個參數(shù)。TUsed２d 定義為2d事件的絕對門限，H2ｄ定義為2d事件的遲滯參量,圖2給出了2d事件的觸發(fā)場景。圖中QUsed為測量的目前使用頻率的質量。當 ＱUｓed≥TUseｄ2d-H2d/２時,ＵE向RNＣ上報2d事件，RＮＣ發(fā)送信令在UＥ中啟動壓縮模式測量。當QＵsed<ＴUｓed 2d-Ｈ2d/２時,RＮC發(fā)送信令在UＥ中關閉壓縮模式測量。 圖2 WCDＭＡ到GＳM的觸發(fā)場景 絕對門

5、限TＵsed2d對于2ｄ事件的觸發(fā)起重要作用，系統(tǒng)通過該門限控制處在壓縮模式測量狀態(tài)下的UＥ的數(shù)量。如果TＵsed2d設立得過小，壓縮模式在WＣDMA網(wǎng)絡覆蓋邊沿進行,ＵE接近滿功率發(fā)射，掉話和切換失敗的概率增長。如果TＵｓed2d設立得過大，社區(qū)中大量UE在WCＤMA信號良好時就啟動壓縮模式,這時UE的功率提高會導致系統(tǒng)干擾的增長,從而影響系統(tǒng)容量。H2d用于控制壓縮模式啟動或關閉的頻度,當H2d增大時,UE由2ｄ 事件的啟動向關閉轉換或由2ｄ事件的關閉向啟動轉換的條件更加難以滿足，這將減少壓縮模式啟動和關閉的頻度。反之,如果H２d減小，壓縮模式啟動和關閉的頻度就會增長。 三、壓縮模式

6、測量 RNC中的測量觸發(fā)器在觸發(fā)系統(tǒng)間切換測量事件時，會同步通過BCＣH(廣播控制信道）下發(fā)用于有關測量的壓縮模式參數(shù)。在測量控制條件滿足時,UE啟動壓縮模式對GSM鄰社區(qū)進行測量。 ＵE執(zhí)行測量，定期向UTRＡＮ報告BSＩC(基本辨認碼)和監(jiān)測集中ＧＳＭ社區(qū)的信號強度。測量波及到ＧSＭBCCH功率測量、GSMSＣH（同步信道）或ＦCＣH（頻率校準信道）捕獲初始化、當UTＲA服務社區(qū)和目的GＳM社區(qū)的定期信息可捕獲/跟蹤GSMSCH或FCCH及BSＩC再確認等環(huán)節(jié)。 壓縮模式中有TGL、ＴGD、TGP和PD四個參數(shù)，圖3給出了壓縮模式各參數(shù)的示意圖,表1給出了壓縮模式各參數(shù)的

7、參數(shù)闡明。 圖3 壓縮模式參數(shù)示意圖 圖4 傳播間隙的位置 WCDMA的幀長為10ms，分為15個時隙。TGL可覺得3、4、５、７、10或1４個時隙。TGL可以選擇在一種幀中（單幀)或者在兩個幀中(雙幀）,選擇單幀或雙幀的原則是每個幀中至少有8個時隙在發(fā)射，也就是說在一種幀中傳播間隙必須不不小于7時隙。 (1)單幀方式 長度為３、4、５、和7的TGＬ可以選擇單幀的壓縮方式，而對于長度為１0或１4的TＧＬ,由于傳播間隙不小于7時隙,必須選擇雙幀方式。 （２)雙幀方式 長度為3、4、５、7、１0和1４的ＴGL可以用雙幀的方式。 四、壓縮模式對WＣ

8、ＤＭＡ系統(tǒng)的影響 為了完畢從WCDＭA到GSM的切換，需要搜索解調目的GＳM社區(qū)FＣCＨ和SCH信道，這個工作也是在壓縮模式下ＷＣＤMA幀中的傳播間隙中完畢。在搜索GSＭ社區(qū)的ＦCＣH和SＣH時，業(yè)務信道容量的損失是不可避免的,引入壓縮模式的一種目的是把這種容量損失降到最低。因此，壓縮幀模式的定義必須考慮使用盡量少的時隙來進行GSM社區(qū)的測量。在壓縮模式中，另一種目的就是將對GＳM社區(qū)的搜索時間最小化，盡快完畢切換。當源服務社區(qū)的信號迅速削弱時必須立即執(zhí)行切換以維持連接，這時最小化搜索時間尤為重要。 壓縮模式對系統(tǒng)性能的影響重要體目前如下幾種方面。 (1)有關仿真表白,TＧL

9、越大,平均搜索時間和最大搜索時間就越小，壓縮模式的效率越高。 (２）壓縮模式的傳播間隙不支持迅速功率控制，且會損失部分交錯增益，因此規(guī)定更高的Ｅb/No才干達到ＢEＲ規(guī)定。有關仿真表白，Eb/Nｏ的提高在1～３ｄＢ間,一般隨著壓縮因子的增長而單調增長。 （3)在較短的時間內發(fā)送相似數(shù)量的數(shù)據(jù),這規(guī)定系統(tǒng)提高發(fā)射功率。設某壓縮幀中的傳播間隙為γ,提高量可通過下面的公式計算: 這里分析引入壓縮模式對WCDMＡ鏈路性能、系統(tǒng)容量和反向鏈路覆蓋幾種方面的影響。為了定量分析的需要,在分析對系統(tǒng)容量和反向鏈路的影響時我們采用表2給出的壓縮模式參數(shù)。這里選擇壓縮模式參數(shù)配備中的一組為例

10、分析壓縮模式分別對系統(tǒng)容量和覆蓋的影響。 TGＬ為14時隙時，需要采用雙幀(7,7)壓縮模式實現(xiàn)，如圖５所示。 圖５　TＧＬ為１4時隙的壓縮模式實現(xiàn) (1）鏈路性能影響 如果終端不在社區(qū)的邊界，可以用迅速功率控制補償瞬時的性能損失，因此鏈路性能不會明顯惡化。如果系統(tǒng)功控余量為4ｄB左右，壓縮模式和非壓縮模式在上行鏈路的性能差別不大，而當功控余量為0ｄB時(此值相應于終端在社區(qū)邊界處在最大功率發(fā)射狀態(tài)，無法進行迅速功率控制)，鏈路性能與正常的傳播狀態(tài)相比將會有明顯惡化,其具體值依賴于壓縮幀TＧＬ的長度。事實上，0ｄＢ的功控余量很少浮現(xiàn),由于典型規(guī)劃時社區(qū)的覆蓋范疇會浮現(xiàn)重疊，

11、系統(tǒng)中的軟切換將會減少移動臺所需的發(fā)射功率,從而為系統(tǒng)提供足夠的功控余量。０ｄB功控余量的狀況一般只有在終端離開覆蓋區(qū)才會浮現(xiàn)。因此,壓縮模式對單個鏈路的性能影響是可以控制的。 （2）壓縮模式對容量的影響 假設系統(tǒng)中所有UE在每幀中都采用壓縮模式,通過下面給出的公式可以得到系統(tǒng)干擾提高量，其中壓縮因子為47％，Eb/No的提高取2．2ｄB。 計算得到干擾電平提高66％,按照例中給出的參數(shù),每3幀中有2幀處在壓縮模式，根據(jù)記錄原理，干擾提高量的均值為4４％。壓縮模式只在異頻或系統(tǒng)間切換時才合用。假設社區(qū)內10%的UＥ同步進入壓縮模式，干擾提高4.４％，可知系統(tǒng)的干擾電平提高為0

12、.1９dＢ,這相稱于系統(tǒng)工作點提高了 ０.19dB，仍然可以保持系統(tǒng)負荷處在線性區(qū)域?？梢娨雺嚎s模式對容量的影響不大。 (3）壓縮模式對覆蓋的影響 重要考慮兩方面的影響:通過公式1計算可得發(fā)射功率的提高為２.7ｄＢ；Eb／Ｎo的提高取2.2dＢ。這樣壓縮模式對系統(tǒng)覆蓋的影響為4.9dB。 壓縮模式重要用于解決WCDＭA向GＳM切換和頻間切換時實時業(yè)務的持續(xù)性問題,重要有語音及視頻電話等業(yè)務,這里只考慮前者。由于ＧSM只能支持語音業(yè)務，如果正在進行視頻電話,在向ＧSM切換時，應先執(zhí)行視頻回落操作，再進行ＷCＤMA向GＳM語音業(yè)務的切換。UE采用AＭＲ，當AMR語音業(yè)務采用2０

13、ms的交錯時，可以獲得更高的交錯增益。而通過AMR將速率從1２.2kbit/ｓ減小到4.75kbit/ｓ獲得的覆蓋增益為2.3dB,這樣壓縮模式對覆蓋性能的影響可以通過交錯增益和降速率帶來的增益來彌補。 五、總結 在進行WＣDＭA和GＳM測量時，需要對觸發(fā)測量的絕對門限ＴUsed２d和相對門限H2d兩個參數(shù)進行不斷優(yōu)化,獲得容量和切換性能之間的平衡。 壓縮模式中TGＬ的長度會影響系統(tǒng)容量和覆蓋,有關仿真表白壓縮模式的TGL越長，完畢GSＭ搜索和測量所需的時間越短，對GSM網(wǎng)絡的搜索效率也更高，但同步給WＣDMA系統(tǒng)帶來的容量和覆蓋的影響也越大。因此,需要在TGL和搜索時間之間進行平衡，以保證系統(tǒng)性能和搜索時間。 在TＧL長度相似時，采用雙幀壓縮模式可以減少一種幀中傳播間隙的時隙數(shù),由公式1可知,減少一幀中的傳播間隙時隙數(shù)可以減小發(fā)射功率提高量。因此,在壓縮模式測量中應盡量采用雙幀壓縮模式，這樣可以減少壓縮幀的干擾提高和功率提高,提高壓縮模式性能。