CDMA2000中的軟切換技術

韓 鵬

（聊城電力信通公司，山東 聊城 252000）

0 引言

移動通信以其特有的靈活、便捷的優點符合了現代社會人 們對通信技術的要求，成為20世紀80年代中期以來發展最為迅速的通信方式。而CDMA技術則是移動通信的“寵兒”，在短短的幾年時間里，已經在技術上獲得了巨大的突破。軟切換是CDMA系統的關鍵技術之一，已成功應用于 IS－95／CDMA系統，并被第三代移動系統所采納。本文將重點研究CDMA2000系統中軟切換技術及其實現的考慮。

1 切換概述

在移動通信系統中，對于正在通信中的移動臺，當它從一個基站的覆蓋區移動到另一個基站的覆蓋區域時，為了保證通信的連續性，網絡控制系統會啟動切換過程，將移動臺與網絡之間的通信鏈路從當前基站轉移到新的基站，以保證用戶業務的連續傳輸。所謂切換（HO,Handoff）,通常就是指移動臺在通信期間，由于位置發生改變，而改變與網絡的連接關系的過程，也稱為越區切換或稱為自動鏈路轉移(Automatic Link Transfer,ALT)

切換過程中，通信鏈路的轉移不能影響通話的進行，必須順利完成，時間要求短，完全自動進行，用戶感覺不到，即對用戶來說是透明的。在蜂窩移動通信系統中，小區的覆蓋范圍越小，用戶的移動速度越快，則切換的處理越頻繁。

越區切換包括以下三個方面的問題：

（1）越區切換的準則,也就是何時需要進行越區切換；

（2）越區切換如何控制；

（3）越區切換時信道如何分配。

1.1 切換分類

根據切換發生時，移動臺與原基站以及目標基站連接方式的不同，可以將切換分為硬切換與軟切換兩大類

1.1.1 硬切換（HHO,Hard Handoff）

硬切換是指在新的通信鏈路建立之前，先中斷舊的通信鏈路的切換方式，即先斷后通，在整個切換過程中移動臺只能使用一個無線信道。在從舊的服務鏈路過渡到新的服務鏈路時，硬切換存在通話中斷，但是時間非常短，用戶一般感覺不到。在這種切換過程中，可能存在原有的鏈路已經斷開，但是新的鏈路沒有成功建立的情況，這樣移動臺就會失去與網絡的連接，即產生掉話。

采用不同頻率的小區之間只能采用硬切換，所以模擬系統和TDMA系統（如GSM系統）都是采用硬切換的方式。

硬切換方式的失敗率比較高，如果目標基站沒有空閑的信道或者切換信令的傳輸出現錯誤，都會導致切換失敗。此外，當移動臺處于兩個小區的交界處，需要進行切換時，由于兩個基站在該處的信號都較弱并且會起伏變化，這就容易導致移動臺在兩個基站之間反復要求切換，即出現“乒乓效應”，使系統控制器的負載加重，并增加通信中斷的可能性。根據以往對模擬系統、TDMA系統的測試統計，無線信道上90%的掉話是在切換過程中發生的。

1.1.2 軟切換（SHO,Soft Handoff）

軟切換是指需要切換時，移動臺先與目標基站建立通信鏈路，再切斷與原基站的通信鏈路的切換方式，即先通后斷。 軟切換只有在使用相同頻率的小區之間才能進行，因此模擬系統、TDMA 系統不具有這種功能。它是CDMA蜂窩移動通信系統所獨有的切換方式。

在CDMA移動通信系統中，采用軟切換可以帶來以下好處：

（1）高切換成功率

在軟切換過程中，移動臺同時與多個基站進行通信，只有當移動臺與新的基站建立起穩定的通信之后，原有的基站才會中斷其通信控制。因此，與硬切換相比，軟切換的失敗率相對比較小，有效地提高了切換的可靠性，大大降低切換造成的掉話。

（2）增加系統容量

當移動臺與多個基站進行通信時，有的基站命令移動臺降低發射功率，這時移動臺優先考慮降低發射功率的命令。CDMA系統是自干擾系統，降低了發射功率，實際上就降低了背景噪聲，從而增加了系統容量。

（3）提高通信質量

軟切換過程中，在前向鏈路，多個基站向移動臺發送相同的信號，移動臺解調這些信號，就可以進行分集合并，從而提高前向鏈路的抗衰落能力。在反向鏈路，多個基站接收到一個移動臺的信號，通常這些基站進行解調后送至BSC，在BSC用選擇器選擇質量最高的一路作為輸出，從而實現反向鏈路的分集接收。因此，采用軟切換可以提高接收信號的質量。

但是軟切換也有一些缺點，如導致硬件設備的增加、占用更多的資源，當切換的觸發機制設定不合理導致過于頻繁的控制信息交互時，也會影響用戶正在進行的呼叫質量，等等，但對CDMA系統來說，系統容量的瓶頸主要不在于硬件設備資源，而是系統自身的干擾。

軟切換中還包括更軟切換（Softer Handoff）。所謂更軟切換是指在同一個小區的不同扇區之間進行的軟切換。與此對應，軟切換通常指不同小區之間進行的軟切換。 在軟切換過程中，會同時占用兩個基站的信道單元和 Walsh碼資源，通常在基站控制器（BSC）完成前向鏈路幀 的復制和反向鏈路幀 的選擇。更軟切換則不用占用新的信道單元，只需要在新扇區分配Walsh碼，從基站送到BSC的只是一路話音信號。

軟切換是CDMA系統特有的關鍵技術之一，是系統重要的無線資源控制機制，也是網絡優化的重點。軟切換算法和相關參數的設置對系統容量和服務質量有重要影響。軟切換用戶的比例過低會降低宏分集增益，降低系統容量；而如果比例過高則會占用過多的基站發射功率以及Walsh碼資源等無線資源，同樣會造成系統容量的下降。

1.2 切換過程

切換的過程一般可以分為以下3個階段：

1.2.1 路監視和測量

監視的參數通常是接收到的信號強度，也可以是信噪比、誤比特率等參數。在監視階段，由移動臺完成對前向鏈路的測量，包括信號質量、本小區和相鄰小區的信號強度，而反向鏈路的信號質量則由基站測量，測量結果發送給相鄰的網絡單元、移動臺、BSC以及MSC。

1.2.2 標小區的確定和切換觸發

這一階段也稱為切換決策。在這一階段，將測量結果與預先定義的門限值進行比較，確定切換的目標小區，決定是否啟動切換過程。

切換策略必須指定合適的門限值，以保證切換的順利進行，并減少不必要的越區切換，降低切換時延。

在決定是否啟動切換時，很重要的一點是要保證檢測到的信號強度下降不是因為瞬時的衰減，而是由于移動臺正在離開當前服務的基站。為了保證這一點，通常的做法是在準備切換之前，先對信號監視一段時間。

1.2.3 換執行

在執行階段，移動臺增加一條新的無線鏈路或者釋放一條舊的無線鏈路，完成切換過程。

2 切換中所需的導頻集合 、導頻的搜索與測量、切換參數與消息

要想了解切換，就應該知道有關導頻的一些基本知識，本節就介紹一下這些知識。

2.1 導頻集合

在CDMA系統中，當基站得導頻信道使用同一個頻率時，則它們只能由PN序列的不同相位來區分，相位偏移是64個碼片的整數倍。移動臺將系統中的導頻分為 4個導頻集合,在每個導頻集合中，所有的導頻都有相同的頻率，但是其PN碼的相位不同。這四個導頻集合是：

2.1.1 激活集

它包括與分配給移動臺的前向業務信道相對應的導頻，激活集中的基站與移動臺之間已經建立了通信鏈路。激活集也稱為有效集。

2.1.2 選集

候選集中包含的導頻目前不在激活集中。但是，這些導頻已經有足夠的強度，表明于該導頻相對應的前向業務信道可以被成功解調。

2.1.3 相鄰集

相鄰集指當前不在激活集中，但是有可能進入候選集的導頻集合。

2.1.4 余集

剩余集是指除了包含在激活集、候選集和相鄰集中的所有導頻之外，在當前系統中，當前的頻率配置下，所有可能的導頻組成的集合

2.2 導頻的搜索與測量

切換的前提是能夠識別新的基站，并了解各個基站發射信號到達移動臺處的強度。因此，移動臺需要對各個基站的導頻信道不斷的進行搜索和測量，并將結果報告基站，以及發現基站信號強度的變化。

由于移動臺和基站之間的傳播時延未知，這會使移動臺接收到的信號的PN碼相位有未知的偏差。同時，由于存在多徑傳播，信號的多徑部分比直接到達的部分要晚幾個碼片。為了克服這些因素的影響，基站對以上各種導頻集合分別規定了相應的搜索窗口 （PN碼相位偏移范圍），移動臺在搜索窗口范圍內搜索導頻所有的可用多徑分量（可用多徑分量是指信號具有足夠強的分量，可以被追蹤，并且解調時不會引起很高的誤幀率）。搜索窗口的尺寸應該足夠大，使得移動臺能夠捕獲基站所有的可用多徑分量，同時又應該盡可能地小，以提高搜索速度，使搜索器的性能最優化。

搜索窗口有以下3種,用以跟蹤導頻信號：

（1）SRCH_WIN_A

該窗口用于跟蹤激活集和候選集中的導頻。對于激活集和候選集，移動臺的搜索過程是一樣的。移動臺將這兩個導頻集中每個導頻的搜索窗口的中心設在接收到的第一個多徑分量的附近。其具體的尺寸應該根據預測的傳播環境來設置。

（2）SRCH_WIN_N

該窗口是用來監測相鄰集導頻的搜索窗口。移動臺將該窗口的中心設在導頻PN序列的相位偏移處。其尺寸通常要比SRCH_WIN_A大。該窗口的大小要根據服務基站與相鄰基站之間的距離來設置。

（3）SRCH_WIN_R

該窗口是用于跟蹤剩余集導頻的搜索窗口。移動臺將該窗口的中心設在導頻PN序列的相位偏移處。此外，在剩余集中，移動臺僅僅搜索那些PN序列偏置為PILOT_INC的整數倍的導頻。其尺寸至少應該與SRCH_WIN_N一樣大。

以上這3種參數都在尋呼信道的系統參數消息中發送。

移動臺在給定的搜索窗口內，合并計算導頻所有可用多徑分量的EC/IO,EC指一個碼片的能量，IO指接收信號總的功率譜密度（包括有用信號、噪聲以及干擾），并以此值作為該導頻的信號強度。對于每一個導頻信號，移動臺測量它的到達時間T,并把結果報告給基站。導頻的到達時間是指該導頻最早可用多徑分量到達移動臺天線連接器的時間，其單位為chip,并與移動臺的時間參考有關。

圖1 導頻搜索順序

對于不同的導頻集，其所需要的測量頻率是不同的。激活集中的基站與移動臺正在通信之中，因此所需的測量最為頻繁，而剩余集最不頻繁。圖1給出了導頻搜索的順序。

2.3 切換參數與消息

軟切換過程中主要會用到以下控制參數：

（1）T_ADD

導頻檢測門限。該參數是向候選集和激活集中加入導頻的門限。T_ADD的值也不能設置太低，否則會使軟切換的比例過高，從而造成資源的浪費；T_ADD也不能設置太高，以避免建立切換之前話音質量太差。

（2）T_DROP

導頻去掉門限。該參數是從候選集和激活集中刪除導頻的門限。設置T_DROP時要考慮既要及時去掉不可用的導頻，又不能很快地刪除有用的導頻。此外，還需要注意的是如果T_ADD和T_DROP值相差太近，而且T_TDROP的值太小會造成信令的頻繁發送。

（3）T_COMP

候選集導頻與激活集導頻的比較門限。當候選集導頻與激活集導頻相比，超過該門限時，會觸發導頻強度測量消息。設置 T_COMP時要注意，如果該值設置太小，激活集和候選集導頻一系列的強度變化會引發移動臺不斷的發送導頻強度測量消息。然而如果設置的太大，會對切換引入很大的時延。

（4）T_TDROP

切換去掉計時器。移動臺的激活集和候選導頻集中的每一個導頻都有一個對應的切換去掉計時器。當該導頻的強度降至 T_DROP以下時，對應的計時器啟動；如果導頻強度回至 T_DROP以上，計時器復位。T_TDROP的下限值是建立軟切換所需的時間，以防止由信號的抖動所產生的頻繁切換（乒乓效應）。[6]在處理軟切換過程中，移動臺和網絡之間會有頻繁的信令交互。這主要涉及以下切換消息：

（1）頻強度測量消息（PSMM,Pilot Strength Measurement Message）

移動臺通過導頻強度測量消息向正在服務的基站報告它現在所檢測到的導頻。當移動臺發現某一個導頻足夠強，但卻并未解調與該導頻相對應的前向業務信道，或者當移動臺正在解調的某一個前向業務信道所對應的導頻信號強度已經低于某一個門限的時候，移動臺將向基站發送導頻強度測量消息。該消息中包含以下消息：導頻信號的EC/IO、導頻信號的到達時間、切換去掉計時器信息等。

（2）換指示消息（HDM,Handoff Direction Message）

當基站收到移動臺的導頻測量消息后，基站為移動臺分配一個與該導頻信道對應的前向業務信道，并且向移動臺發送切換指示消息，指示移動臺進行切換，讓移動臺解調指定的一組前向業務信道。對于軟切換來說，在切換指示消息中列出多個前向業務信道，有一些是正在被移動臺所解調的。對于硬切換，切換指示消息中所列出的一個或多個前向業務信道，沒有一個是正在被移動臺所解調的。

該消息中包含以下消息：激活集消息 （舊的導頻和新導頻的 PN偏置）、與激活集中每一個導頻對應的 Walsh碼信息、發送導頻強度測量消息的參數 （T_ADD、T_DROP、T_COMP、T_TDROP） 以及有關CDMA到CDMA硬切換的參數等。

（3）切換完成消息（HCM,Handoff Completion Message）

在執行完切換指示消息之后，移動臺在新的反向業務信道上面發送切換完成消息給基站。這個消息實際上是確認消息，告訴基站移動臺已經成功地獲得了新的前向信道。該信道中包括激活集中每個導頻的PN偏置信息。

3 進行軟切換的 依據和移動臺宏分集的實現

在CDMA數字移動系統中，切換的標準主要為導頻信號的強度，導頻信號強度為接收到的導頻能量與全部接收到的能量的比值。導頻信號是每個基站連續發射的未經調制的、直接序列擴頻的信號，它主要用于使所有在基站覆蓋區中工作的移動臺進行同步。基站利用一周期為 32768chip的最大長度隨機序列（PN）的時間偏置來標識每個前向CDMA信道（由基站到移動臺），此序列PN也稱為導頻序列。

不同前向信道使用不同相位的m序列進行調制，其相位至少相差64chip，因此導頻PN序列可使用的相位為512個。在CDMA系統中大部分CDMA小區都采用同一個頻率，移動臺根據接收到的基站導頻信號的不同偏置來區分各個基站。每個小區的導頻要與其同一CDMA信道中的正向業務信道相配合才有效，當移動臺檢測到一個足夠強度的導頻而它未與任何一正向業務信道相配合時，就向基站發送一導頻強度測量報告，基站根據此報告決定是否切換。

在越區軟切換的過程中，移動臺同時接收來自兩個或多個基站發射的相同信息，對其進行分集合并和判決，從而改善移動臺處于越區切換時的接收信號質量，并保持越區切換時的數據不丟失，相對于多徑分集方式，這種分集稱為宏分集。由于CDMA系統中移動臺獨特的RAKE接收機可以同時接收兩個或兩個以上基站發來的信號，從而保證了CDMA系統能夠實現軟切換。軟切換引入大大地改善了切換的性能，消除了切換過程中通信的中斷、小區邊界處的“乒乓效應”以及切換引入的噪聲。

4 軟切換的實現過程

4.1 靜態門限的軟切換過程

在進行軟切換時，移動臺首先搜索所有導頻并測量它們的強度Ec/Io。當某個導頻的強度超過到品檢測門限 T_ADD時，移動臺認為此導頻的強度已經足夠大，能夠對其進行正確解調。此時，如果移動臺與該導頻對應的基站之間沒有業務信道連接，它就向原基站發送一條導頻強度測量消息，報告這種情況；原基站再將移動臺的報告送往移動交換中心（MSC），MSC則讓新的基站安排一個前向業務信道給移動臺，并且原基站向移動臺發送切換指示消息，指示移動臺開始切換。

收到來自基站的軟切換指示消息后，移動臺將新的導頻轉入激活集，開始對新的基站和原基站的前向業務信道同時進行解調，之后，移動臺會向基站發送一條切換完成消息，通知基站自己已經根據命令開始對兩個基站同時解調了。 接下來，隨著移動臺的移動，當該導頻的強度低于導頻去掉門限 T_DROP時，移動臺啟動切換去掉計時器T_TDROP。當計時器期滿時（在此期間，該導頻的強度應該始終低于T_DROP），移動臺發送導頻強度測量消息。兩個基站接收到導頻強度測量消息后，將此信息發送至MSC，MSC再返回相應的切換指示消息；然后基站將切換指示消息發送給移動臺，移動臺將切換去掉計時器到期的導頻從激活集中去掉，轉移至相鄰集。此時移動臺只與目前激活集中導頻所代表的基站保持通信，同時會發一條切換完成消息給基站，表示切換已將完成。如果在切換去掉計時器的尚未期滿時，該導頻的強度又超過 T_DROP，移動臺要對計時器進行復位操作并關掉計時器。整個軟切換的過程如圖2所示。

圖2 靜態門限控制軟切換的實現過程(程序代碼見附錄一)

圖中各個時刻所對應的消息交互如下：

1）相鄰集中某個導頻強度超過 T_ADD，移動臺向基站發送導頻強度測量消息PSMM，并將該導頻轉入候選集；

2）基站向移動臺發送切換指示消息 HDM，只是移動臺將該導頻敬加入激活集；

3）移動臺接收到 HDM，將該導頻加入激活集，建立新的業務信道，并向基站發送切換完成消息HCM；

4）頻強度低于 T_DROP時，移動臺啟動相對應的切換去掉計時器T_TDROP；

5）切換去掉計時器到時，移動臺向基站發送導頻強度測量消息；

6）基站向移動臺發送切換指示消息HDM；

7）移動臺將該導頻從激活集移至相鄰集，并且向基站發送切換完成消息HCM。

圖3 T_COMP觸發的導頻強度測量消息（靜態門限控制算法下）

除了上面所提及的控制參數 T_ADD、T_DROP和 T_TDROP之外，在切換過程中，還要用到比較門限參數 T_COMP，用以控制導頻強度測量消息的的發送。只有當候選集中的某個導頻的強度超過激活集中 T_COMP×0.5dB時，移動臺才會向基站發送導頻強度測量消息。這樣可以防止激活集和候選集中的導頻強度的順序發生小的變化時，移動臺頻繁發送導頻強度測量消息。該參數觸發導頻強度測量消息的過程如圖3所示。

圖中，導頻1和導頻2為激活集中的導頻，導頻 3位候選集中的導頻，導頻 1、導頻 2和導頻 3的強度分別為 P1、P2、P3（單位是 dB）來表示。各個時刻發送的消息如下：

T0：P3＞T_ADD,移動臺發送 PSMM。

T1：P3＞P1+T_COMP×0.5dB，移動臺發送 PSMM。

T2：P3＞P2+T_COMP×0.5dB，移動臺發送 PSMM。

4.2 動態門限的軟切換過程

對于靜態門限的軟切換 控制算法，雖然利 用了宏分集增益 ，增加了上行鏈 路的榮量，但是也存在一些問題。例如加入過程中只有一個門限T_ADD，造成加入的條件過于寬松。這樣造成限系統中軟切換用戶的比例比較大，浪費了系統資源（基站功率、Walsh碼以及硬件資源），限制了系統容量。此外，去掉過程中，到品直接進入相鄰集，這樣在環境不穩定時，容易產生乒乓效應。動態門限的軟切換引入了以下幾個新的參數，用于計算導頻加入和去掉門限：

SOFT_SLOPE,單位為 0.125 dB，取值可以是 0；

ADD_INTERCEPT,單位為 0.5dB；

DROP_INTERCEPT，單位為 0.5dB。

動態門限控制算法為：

（1）頻加入過程

假設激活集中導頻的數量為 NA，導頻 i的強度為PSi（即該導頻的 Ec/Io為實際值，而非 dB）則動態加入門限 T_Dyn_ADD可由下式計算得到；

加入過程中 ，對于候選集中的導頻，當其強度 PSc滿足式（2）時，會觸發導頻強度測量消息導致該導頻加入到激活集中。

對于相鄰集中的導頻，當其強度 PSn滿足式（3）時，則觸發導頻強度測量消息，最終導致該導頻加入到激活集中。

如果不滿足式（3），但是強度超過 T_ADD時，將該導頻加入到候選集中，但是不會觸發導頻強度測量消息

（2）頻去掉過程

從激活集中去掉導頻時，移動臺首先將激活集中的導頻按照其強度進行升序排列，即：

接下來，對于某個激活集中的某個導 頻j，移動臺計算其動態去掉門限

當導頻 j滿足式（5）時，移動臺啟動切換去掉計時器 T_TDROP：

當T_TDROP到期后，觸發導頻強度測量消息，最終從激活集中去掉該導頻。在去掉的過程中，如果導頻的強度低于T_DROP，則將該導頻移至相鄰集；否則，將其移至候選集中。

圖4 動態門限控制軟切換的實現過程(程序代碼見附錄二)

圖4給出了動態門限控制軟切換算法執行過程的一個示例。

圖中各個時刻所對應的消息交互如下：

（1）導頻2強度超過T_ADD，但是尚未達到動態門限T_Dyn_ADD，移動臺將導頻2加入候選集；

（2）頻 2強度超過 T_Dyn_ADD，移動臺向基站發送 PSMM；

（3）移動臺接收到擴展切換指示消息（EHDM），將導頻 2加入到激活集中，完成后向基站發送HCM；

（4）導頻 1強度降至 T_Dyn_Drop以下，移動臺啟動切換去掉計時器 T_TDROP；

（5）切換去掉計時器到時，移動臺向基站發送 PSMM；

（6）移動臺接收到 EHDM，將導頻 1移至候選集，并發送 HCM；

（7）導頻1強度降至T_DROP以下，移動臺啟動切換去掉計時器；

（8）切換去掉計時器到時，移動臺將導頻1移至相鄰集。

采用動態門限后，對于由參數T_COMP控制的觸發切換消息的過程，也有所改變，如圖 5所示。 圖中，導頻1和導頻 2位激活集中的導頻，導頻3為候選集中的導頻。則動態加入門限為

圖5 T_COMP觸發的導頻強度測量消息（動態門限控制算法下）

圖中各個時刻所對應的消息交互如下：

T0：導頻 3的強度雖然超過 T_ADD，但是由于 10×log PS3＜T_Dyn_ADD，因此不發送 PSMM。

T1： 導頻 3與導頻 1的強度滿足 10×log PS3＞10×log PS1+T_COMP×0.5 dB，但是 10×log PS3＜T_Dyn_ADD，因此不發送 PSMM。

T2：導頻 3與導頻 1的強度滿足 10×log PS3＞10×log PS1+T_COMP×0.5 dB，并且 10×log PS3＞T_Dyn_ADD，發送 PSMM。

T3： 導頻 3與導頻 2的強度滿足 10×log PS3＞10×log PS2+T_COMP×0.5 dB，并且 10×log PS3＞T_Dyn_ADD，發送 PSMM。

從以上可以看出，修改后的軟切換算法與靜態軟切換算法相比，有了很大改進，主要是除了使用靜態門限之外，還是用了動態門限。從動態門限的計算方法可以看出，動態門限衡量的是各個導頻之間的相對量，這樣可以更為準確地判斷軟切換的最佳時機，減少不必要的切換，更為有效的利用系統資源。這一點可以從圖6中反映出來。

圖6 兩種切換算法的對比

激活集總的Ec/Io從圖中可以看出，當某個導頻的強度達到圖中的陰影區域時，對于靜態門限控制算法，將會觸發導頻強度測量消息；而在動態門限控制算法中，則不會觸發導頻測量消息。因此動態門限控制算法減少了軟切換發生的范圍，節約了系統資源。

此外，靜態門限控制算法在切換完成后，直接將導頻從激活集轉移到相鄰集中；而在動態門限控制算法中，則是將導頻轉移至候選集。這樣就可以減少由于環境不穩定而造成的移動臺在小區邊緣頻繁的來回切換，從而減少系統軟切換消息的交互，提高系統的可靠性。

5 導頻集的維護

觸發導頻強度測量消息的事件、切換指示消息的接收、鄰集列表更新消息的接收都會影響到導頻集的變化。接下來的這一部分中，將講述移動臺對 4個導頻集的維護規則。

（1）激活集的維護

移動臺的激活集中最多包含 6個導頻。移動臺首次被分配前向業務信道時，對其激活集進行初始化，使其僅包含與該業務信道相對應的導頻。移動臺處理切換指示消息時，它會將激活集替換為消息中所列舉的導頻。

（2）候選集的維護

移動臺在候選集中最多包含10個導頻。移動臺首次被分配前向業務信道時，會將候選集初始化為空。

出現以下情況時，移動臺向候選集中增加一個導頻：

如果檢測到相鄰集或激活集中的某個導頻的強度超過了T_ADD，移動臺將其加入到候選集：

如果移動臺在處理切換指示消息時發現某一個導頻并沒有列在其中，而且該導頻所對應的切換去掉計時器也沒有超時，移動臺會將其加入到候選集中。

出現以下情況時，移動臺從候選集中刪除一個導頻：

如果移動臺在處理切換指示消息時發現候選導頻集中的某一個導頻列在其中，移動臺會將該導頻轉移到激活集中。

如果候選集中的某一個導頻所對應的切換去掉計時器超時，移動臺會將該導頻轉移到相鄰集。

如果移動臺將一個導頻加入 到候選集中會導致候選集的大小超過規定值，移動臺將刪除其中切換去掉計時器的計數值最大的導頻。如果存在一個以上這樣的導頻，或者候選集中所有導頻的切換去掉計時器都沒有激活，那么移動臺將從中刪除掉強度最小的一個。

（3）相鄰集的維護

移動臺的相鄰導頻集至少能容納40個導頻。當移動臺首次被前向業務信道時，移動臺會初始化相鄰集，使之僅包含最近接收到的鄰集列表消息中列出的導頻。移動臺為相鄰導頻集中的每一個導頻維持一種老化機制，主要是為了保持最新被檢測到的導頻不被刪除。這種機制是相鄰集中的每一個導頻都有一個計數器，當激活集或候選集中的導頻轉移到相鄰集中時，它的計數器將被初始化為0；當剩余集 中的導頻轉移到相鄰集中時，它的計數器將被初始化為最大值（NGHBR_MAX_AGE）。每當接收到相鄰 集列表更新消息時，相鄰集中的 每一個導頻的計數器值要加 1，一旦某個導頻的計數器超過NGHBR_MAX_AGE，該導頻就要從相鄰集轉移到剩余集。

出現以下情況時，移動臺將向相鄰集中增加導頻：

候選集中導頻的切換去掉計時器到時，移動臺將該導頻轉移到相鄰導頻集。

如果移動臺在處理切換指示消息時發現當前激活集中的某一個導頻沒有列在消息中，而且該導頻對應的切換去掉計時器已經超時，那么移動臺將該導頻轉移到相鄰集。

如果移動臺將一個導頻加入候選集，會導致候選集的長度超過移動臺所能支持的范圍時，那么移動臺將把從候選集刪除的導頻加入到相鄰集中。

接收到相鄰集列表更新消息時，把該消息中所列舉的每一個不在候選集或相鄰集中的導頻加入到相鄰集中。如果移動臺在相鄰集中還能保存k個新導頻，但是鄰集列表更新消息中卻有多于k個的新導頻，那么，移動臺將存儲消息中前k個新導頻，其余的被轉移到剩余集中。因此，如果基站要想使某些導頻在相鄰集列表中有比較高的優先級，就要在消息中先發送這些導頻。

出現以下情況時，移動臺將從相鄰集中刪除導頻；

如果移動臺檢測到相鄰集中某一個導頻的強度超過 T_ADD，移動臺將該導頻轉移到候選集；

如果移動臺所處理的切換指示消息包含當前相鄰集中的一個導頻，那么移動臺將該導頻從相鄰集轉移到激活集；

接收到相鄰集列表更新消息時，將所有計數器超過NGHBR_MAX_AGE的導頻轉移到剩余集；

如果移動臺將一個導頻加入到相鄰集，會導致相鄰集的大小超出移動臺所能支持的范圍，那么移動臺將刪除掉其中計數器最大的一個；如果存在兩個或兩個以上這樣的導頻，移動臺將刪掉其中強度最小的一個。

（4）剩余集的維護

剩余集是激活集、候選集和相鄰集的補集中符合系統 PILOT_INC配置參數的PN相位偏置。例如，PILOT_INC為1時，剩余集就是激活集、候選集和相鄰集的補集；PILOT_INC為2時，剩余集中PN相位偏置將從補集中每間隔一個選取，即數量大致減少為補集的一半；其余的PILOT_INC依次類推。從激活集、候選集和相鄰集 3個導頻集的維護過程就可以得知剩余集的基本維護過程。

6 總結與展望

軟切換是CDMA移動通信系統所特有的，其基本原理如下，當移動臺處于同一個BSC控制下的相鄰BTS之間區域時，移動臺在維持與源BTS無線連接同時，又與目標 BTS建立無線連接，之后再釋放與源BTS的無線連接。發生在同一個BSC控制下的同一個BTS間的不同扇區間的軟切換又稱為更軟切換。

FDMA、TDMA系統中廣泛采用硬切換技術，當硬切換發生時，因為原基站與新基的載波頻率不同，移動臺必須在接收新基站的信號之前，中斷與原基站的通信。往往由于在與原基站鏈路切斷后，移動臺不能立即得到與新基站之間的鏈路，會中斷通信。另外，當硬切換區域面積狹窄時，會出現新基站與原基站之間來回切換的“乒乓效”，影響業務信道的傳輸。在CDMA系統中提出的軟切換技術，很好地利用了直接擴頻系統的特點，與硬切換技術相比，具有以下更好的性能：

（1）軟切換發生時，移動臺只有在取得了與新基站的鏈接之后，才會中斷與原基站的聯系，通信中斷的概率大大降低；

（2）軟切換進行過程中，移動臺和基站均采用了分集接收的技術，有抵抗衰落的能力，不用過多增加移動臺的發射功率；同時，基站宏分集接收保證在參與軟切換的基站中，只需要有一個基站能正確接收移動臺的信號就可以進行正常的通信，由于通過反向功率控制，可以使移動臺的發射功率降至最小，這進一步降低移動臺對系統的干擾；

（3）進入軟切換區域的移動臺即使不能立即得到與新基站的鏈路，也可以進入切換等待的排隊隊列，從而減少了系統的阻塞率。軟切換正因為有如此的優點，才被第三代移動系統所采納，CDMA2000中的軟切換技術正日趨走向成熟，顯示出強大的生命力。

附錄：程序偽代碼

附錄一：

靜態門限的軟切換過程：

附錄二：

動態 門限的軟切換過程：

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