宽带无线移动通信网络软切换技术

　　软切换是同一频率不同基站之间的切换，在软切换过程中，两条链路及相对应的两个数据流在一个相对较长的时间内同时被激活，一直到进入新基站并测量到新基站的传输质量满足指标要求后，才断开与原基站的连接，不管是从移动节点的角度还是从网络的角度看，两条链路传输的是同一个数据流，保证了通信不会发生中断。

　　软切换由于“先切换，后断开”，移动节点只有在取得了与新基站的链接之后，才会中断与原基站的联系，因此在切换过程中没有中断，不会影响通话质量；软切换由于是在频率相同的基站间进行，在两基站或多基站覆盖区的交界处，移动节点同时与多个基站通信，起前向业务信道和反向业务信道的路径分集的作用，因而可大大减少切换造成的掉话。另外，由于软切换中移动节点和基站均采用了分集接收技术，有抵抗衰落的能力，同时通过反向功率控制，我们可以使移动节点的发射功率降至，从而降低了移动节点对系统的干扰。进入软切换区域的移动节点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队列，从而减少了系统的阻塞率。但是在取得上述优点的同时，软切换同时有需要占用的信道资源较多、信令复杂导致系统负荷加重、增加下行链路干扰、增加设各投资和系统背板的复杂性等缺点。

　　上面介绍的几种切换方式按照切换的方向来分都可以归位水平切换，而与此相对应，还存在一种切换方式，即垂直切换。那么什么是水平切换和垂直切换呢？

　　当用户接入时，系统根据所测得的信号强度和各小区的容量为某一呼叫选择恰当的小区（宏小区、微小区或微微小区），发生切换时有两种切换方式：相同层次小区之间的水平切换和不同层次小区之间的垂直切换。水平切换就是普通的小区切换，通常情况下移动速率没有较大的改变、相同小区的容量未饱和都只需要水平切换即可；反之，则根据情况进行相应的向上或者向下的垂直切换。

　　可以这样来概括水平切换和垂直切换：移动节点在相同系统的基站（扇区、信道）之间的切换称为水平切换，而移动节点在不同系统的基站（扇区、信道）之间的切换就称为垂直切换。

　　集成的类型对HPCS的实现有重大的影响，问题之一就是垂直切换或不同系统之间的切换。在一个PCS系统中，当一个MS在通话期间从一个蜂窝移动到另一个蜂窝时，MS与新的蜂窝之间的无线链路必须建立，而MS与原来蜂窝之间的无线链路必须拆除。FDMA和TDMAPCS系统采用一种硬切换方案，从而在一个时刻一个MS只能与一个基站通话。在IS-95CDMA系统中，采用的是软切换，每个基站都使用整个频谱，在切换过程中，MS开始与一个新的基站通信，但不中断与原来基站的通信。切换时，在原基站与新基站之间被赋予同样的频率，这就提供了不同位置选择的多样性，以增强信号。

　　当一个MS在通话过程中从一层切换到另一层时，HPCS还需要处理垂直切换。如果系统不重叠，垂直切换不发生，垂直切换就不构成一个问题。对于SRSN中的微蜂窝／宏蜂窝结构，宏蜂窝和微蜂窝系统遵循同样的空中接口和网络信令协议。因此，垂直切换与单个系统中的一般切换完全相同。

　　对于具有不同频带的SRSN，除了运行的频带不同外，所集成的系统是一样的。因此，垂直切换没有微蜂窝／宏蜂窝结构切换那样简单，但也不难实现。FarˉEastone公司的称在双频带网络中，8％的切换是垂直切换。

　　对于DRSN，显然未实现垂直切换，但必须进行一些改进。显然，IS-95中的软切换与AMPS中的硬切换不兼容。而且，IS-136的MAHO／TDMA切换与AMPS中的MCHO／FDMA也不兼容。当一个IS-95或IS-136业务信道被切换到一个AMPS业务信道时，要执行一个经修改过的MCHO／FDMA切换。在目前的］S－95实现方案中，可以执行从IS-95到AMPS的切换，但反之不然。

　　对于DRDN，尤其是信道的子频带空间不同于所涉及的PCS时，垂直切换几乎是不可能的。首先，所集成的系统可以采用不同的切换过程。例如，AMPS遵循NCHO，而PACS遵循MCHO。同样，GSM遵循MAHO，而DECT遵循MCHO。为了执行像一般切换一样的垂直切换，对于所集成的系统都必须大大地修改切换规程。即使切换方案与所集成的系统类似，如AMPS与CT2组合，其中两个系统都采用NCHO，其实现通常是非常不同的。（注意：原来的CT？规范不包括切换特点）。

　　在垂直切换时，的选择是让DRDN网络自动重新拨号并重新连接呼叫。例如，当一个MS在通话时，打算从低层移动到高层，DRDN按低层呼叫终结规程切断低层的呼叫，然后再按高层的呼叫建立规程重新连接呼叫。下面从多层小区结构入手给读者更深处来分析这两个概念。

　　（1）多层小区

　　在移动通信系统中，传统的小区式网络由宏小区构成，每小区的覆盖半径大多为1～25km。这种小区中通常存在着两种特殊的微小区域：盲点和热点。盲点是由于网络漏覆盖或电波在传播过程中遇到障碍物而造成阴影区域等原因，使得某些区域的信号强度极弱而形成的。“热点”是由于商业中心或交通要道等业务繁忙区域，造成空间业务负荷的不均匀分布形成的。为了解决这些问题于是产生了微小区技术。

　　微小区初被用来加大无线电覆盖，消除宏小区中的“盲点”。同时由于低发射功率的微小区基站允许较小的频率复用距离，每个单元区域的信道数量较多，因此业务密度得到了巨大的增长，将它安置在宏小区的“热点”上，则解决了盲点和热点问题。

　　随着容量的需求进一步增长，可以安装第三或第四层网络，即微微小区。微微小区实质是微小区的一种，只是它的覆盖半径更小，基站发射功率更小。微微小区是作为网络覆盖的一种补充形式而存在，它主要用来解决商业中心、会议中心等室内“热点”的通信问题。表给出了宏小区、微小区、微微小区的各类参数值及应用范围。

　　表 宏小区、微小区、微微小区的比较

　　（2）多层小区的基本结构

　　多层小区中基站的网络组织基本上都是采用以宏小区基站为中心的控制方式，宏小区基站与微小区基站之间的连接，可以直接采用星形的连接方式，也可以采用FDDI或者IEEE 802.6双总线的连接方式，都是由宏小区的基站进行控制。

　　在每个由一个宏小区基站和多个微小区基站组成的小区群中，采用高速LAN来进行连接，如采用FDDI或者是IEEE 802.6双总线方式互联各个基站，宏小区的基站同时以星形结构的方式连接到无线交换局，交换局作为该星形结构的中心，负责对整个接人的小区基站进行控制。宏小区的基站可以作为网桥或者是路由器，这样，同一个宏小区之中的微小区之间的切换由宏小区的基站控制，可以在本地完成，在不同宏小区范围的微小区之间的切换则需要通过宏小区基站，再由无线交换局进行控制。

　　Amitary提出了利用电信网的分布式交换和控制结构，有两种形式，一种是利用LAN来连接各个微小区群，一种是利用分组交换来处理各个微小区群之间的报文交换，其中的每个微小区群的微小区基站和宏小区基站之间的拓扑都是星形结构，宏小区基站位于这类拓扑的中心位置，并且通过数字干线（T1 line or sub-scriber loop carrler，T／SLC）和本地交换局连接。对于步行用户的通话，很多时候在一个基站范围内就结束了，如果涉及越区切换，则需要使用上述结构中的LAN或者是分组交换网来进行信令传输和路由建立。

　　（3）多层小区的应用

　　在移动通信系统中，通过在宏小区引入微小区和微微小区而形成分级小区结构，从而解决网络内的“盲点”和“热点”，同时也针对用户的不同运动状态，用不同级别的小区提供通信能力，如图所示的三层小区结构示意图。

　　图 多层小区的应用示意

　　多层小区包括宏小区、微小区和微微小区。其中宏小区用于处理快速移动车辆的通信业务；微小区处理慢速移动，如步行或交通阻塞车辆的通信业务；微微小区用于覆盖商场和办公室等室内区域。这样处理的优势是可以降低切换的次数，减少网络中管理数据的流量，同时又保证了较大的网络容量。