4．7．5　CDMA2000　1x的功率控制和系统切换

1．CDMA2000　1x的功率控制

CDMA2000　1x系统的一个目标是使它所能容纳的用户数达到最大。如果每个移动台都调整其发射机的功率，使得基站接收到的信噪比达到可允许的最低水平，系统的容量将会达到最大。移动台增大发射功率会增大干扰，容量就会损失。功率控制可以调整移动台和基站的发射功率，在满足一定的通信质量的条件下，使整个系统的干扰最小。

在CDMA2000　1x系统中，功率控制可分为前向功率控制和反向功率控制。

（1）反向功率控制

反向功率控制用来控制移动台的发射功率，以使移动台的发射信号在到达基站并满足一定的解调要求的前提下，发射功率尽量地降低。和前向功率控制相比，反向功率控制的要求高，过程也复杂，但反向功率控制的动态变化范围大，灵敏度高，可以补偿快速的环境变化。

移动台的反向发射功率由移动台的开环估计和闭环控制共同作用得到，在没有闭环控制的情况下，接入信道的发射功率就只有开环在起作用。

①反向开环功率控制

反向开环功率控制的基础是前向链路损耗和反向链路损耗相近的假设。根据这个假设，移动台根据接收到的总功率估计前向链路损耗，然后再估计移动台的发射功率，如图4．22所示。如果接收功率高，移动台就降低发射功率；如果接收功率低，移动台就提高发射功率。

反向链路损耗（dB）＝基站发射功率（dBm）－移动台接收功率（dBm）

图4．22　反向开环功控示意图

开环功率控制在反向接入信道（R－ACH）和反向增强接入信道（R－EACH）上使用。如果移动台工作在预留接入模式，则在反向公用控制信道（R－CCCH）上也可以使用开环功控。

开环功率控制的主要缺点是反向链路传播的统计量是根据前向链路的传播统计量进行估测的。但是由于两个链路是不相关的，该过程可能会出现较大的差错。然而一旦随着移动台捕获到前向业务信道并开始处理功率控制比特，闭环功率控制机制开始生效，差错得到纠正。

②反向闭环功率控制

在开环估计的基础之上，移动台根据在前向信道上收到的功率控制指令快速校正自己的发射功率（800次／s），反向闭环功率控制原理如图4．23所示。闭环功率控制起作用以后，移动台发射功率是反向开环估计加闭环调整的结果。

图4．23　CDMA2000　1x反向闭环功率控制

所有反向链路上的专用信道需要进行闭环功率控制，用于对各个信道的平均发射功率进行精确的调整。如果移动台工作在预留接入模式，则反向公用控制信道（R－CCCH）上也可以使用闭环功控。

当移动台接收到F－CPCCH上的功率控制比特时，它将调节R－EACH和R－CCCH的平均输出功率；当收到F－FCH或F－DCCH上的功率控制比特时，将调节反向专用信道的平均输出功率。功控比特为“0”时，表示要增加发射功率；功控比特为“1”时，表示要降低发射功率。功控步长有0．25dB、0．5dB和1dB。

反向外环功率控制是反向功率控制中较有特色的一部分，它将影响话音质量的误帧率与反向闭环功率控制中的信噪比有机地结合起来，使得功率控制的作用不仅体现在容量的增大上，而且在话音质量的改善方面也有直接效果。

（2）前向功率控制

CDMA2000　1x前向信道的功率是由导频、同步、寻呼及业务信道共同分担的。由于移动台处于不同的位置，基站到移动台的信号强弱是不同的，因此最好能单独对每个业务信道进行功率分配控制。标准要求移动台必须监测前向业务信道的质量，并在收到基站的指令后能将信息反馈到基站，这个“闭环”过程很接近反向功率控制。

前向功率控制的对象是移动台。根据功率控制的类型，前向功率控制可分为：

①基于测量报告的功率控制

移动台通过导频强度测量报告消息（PMRM）上报前向链路质量（周期性报告误帧数或总帧数），BSC通过这些计算出实际的FER，与目标FER进行比较，通过比较的结果来调整BTS的前向发射功率，如图4．24所示。

图4．24　基于测量报告的功率控制

根据系统设定可以采用阈值或者周期方式进行前向信道质量的统计。

·在阈值方式下，当移动台统计的误帧数达到系统设定的阈值时，上报PMRM消息给基站。这种方式可以减少信令传递，提高了功控效率。

·在周期方式下，当移动台统计的总帧数达到系统设定的周期帧数时，上报PMRM消息给基站。

移动台可以同时支持两种方式，为了便于处理，目前系统只支持阈值或者周期，不支持同时处理。

②EIB功率控制

BSC根据移动台上报的反向业务信道帧中携带的EIB（擦除指示比特，“0”表明此帧是好帧，物理层CRC校验通过；“1”表明此帧是一个坏帧，物理层CRC校验不通过）来调整前向信道的增益。

③前向快速功率控制

前向快速功率控制的原理与反向闭环功率控制相似，如图4．25所示，它在移动台增加了一个功率控制环，用于保持一个确定的Eb／Nt目标值。其中前向内环功率控制测量点是Eb／Nt，外环功率控制测量点是FER。

图4．25　CDMA2000　1x前向快速功率控制

功率控制比特在反向功率控制子信道发送，它与反向导频信道时分复用，速率通常是800bit／s。功率控制子信道分为主要反向功率控制子信道和辅助反向功率控制子信道。主要反向功率控制子信道控制F－FCH和F－DCCH，而辅助反向功率控制子信道控制F－SCH。

前向链路功率控制速率是由基站选择的模式决定的。有效的速率是50bit／s、200bit／s、400bit／s、600bit／s和800bit／s。

2．系统切换

当移动台从一个基站的覆盖范围移动到另一个基站的覆盖范围，通过切换保持与基站的通信。在CDMA2000　1x中有通话切换和空闲切换两个概念。

（1）在呼叫过程中，移动台支持以下三种切换过程。

①软切换：在断开和原基站联系之前已建立和目标基站的联系。其切换策略与IS－95是相同的。

②更软切换：移动台与同一小区的两个扇区保持通信，由基站完成不同扇区天线的合并，不通知BSC。其切换策略与IS－95是相同的。

③硬切换：不同频率或不同步基站之间的切换。常见的硬切换有以下几种情况：

·IS－95系统与CDMA2000　1x系统之间的切换；

·CDMA系统到采用其他无线技术系统的切换，包括从CDMA系统到AMPS、GSM、WCDMA等系统的切换；

·不同CDMA系统之间的切换；

·不同载频之间的硬切换；

·不同的帧偏置引起的硬切换。

（2）空闲状态下切换和接入切换

①空闲切换：处于空闲状态的移动台，从一个小区移动到到另外一个小区时，需要执行空闲切换，以监听新小区的前向公共信道，例如寻呼信道。当某个新导频强度超过服务导频强度3dB时，移动台自动执行空闲切换，空闲切换为硬切换。

②接入切换：处于系统接入状态的移动台切到另一个基站的寻呼信道接收并继续接入过程。在接入期间采用切换主要是为了减少主被叫接入失败，提高接入信道在前向覆盖不好的地区工作的可靠性。