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这是爱立信1号、3号算法综合考虑信号强度、磁滞、偏移和惩罚等因素后完成的。
2、候选列表
选择可能的切换小区,最合适的小区放在最前面,如果最前面的小区不是服务小区则准备发起切换。
3、小区层
功能和大小类似的小区属于同一个小区层,HCS能分配给不同的层以不同的优先级。
分层举例如下:
(1)宏蜂窝层:
提供主要的覆盖,吸收主要的话务;
(2)天线较低的中等蜂窝;
(3)室内微蜂窝;
(4)多频网络中,其他系统的宏蜂窝、中等蜂窝、微蜂窝。
当不同类型的小区覆盖同一地段时,分层是很有用的。
4、HCSBand
在HCS中,小区分成不同的层,小区层属于不同的HCSBand。
每一层(layer)只能属于一个带(band),但每一个带(band)可以包含好几个层(layer)。
HCS能给不同的带(band)以不同的优先级,举例如下:
(1)1800室内小区;
(2)1800微小区和宏小区;
(3)900微微小区、微小区和宏小区。
5、分配排序单元
分配排序单元是处理排序和辅助无线网络功能的软件处理过程,对每一个MS的连接来说,有一个专门的分配排序单元控制无线连接,它在立即指配、指配或切换时激活。
这意味着所有类型的电路转换连接:
话音连接、数据业务、SMS业务、位置更新、辅助业务、紧急呼叫等都经过处理和选择。
C.性能
爱立信分配排序算法为用户提供了一个灵活而强有力的工具。
有两个基本的排序算法可供选择:
Ericsson1和Ericsson3。
Ericsson1基于GSM规范,根据路径损耗或信号强度或两者进行切换判决。
Ericsson3首先在BSSR7版本中实现,它基于在切换时只考虑信号强度的经验,获得好的网络性能。
通过参数设置,可以使Ericsson1和Ericsson3达到同样的效果,Ericsson3的优点是简单、参数少,更容易保证网络质量。
通过排序可以实现灵活的小区规划,根据无线环境调整切换边界,减小干扰增大容量。
D.技术描述
1.综述
根据MS测量得到的信号强度和质量做出切换判决。
为了寻找最好的服务小区,MS测量周围邻小区的BCCH载波的信号强度,并进行比较。
a)准确切换边界
由于切换排序算法是建立在比较有效切换候选小区的基础上的,切换边界在空间上是固定的,但与MS朝哪个方向移动无关。
抵抗信号的波动的一个安全调整措施的采用磁滞。
信号波动的原因是由于MS的移动或周围环境中物体的运动而形成的衰落现象。
低的磁滞导致窄的切换边界,但增加了切换的变动。
除了磁滞,定时器用来调整切换的最小时间。
对MS来说,切换边界应该是连续而独立的。
b)根据无线环境调整切换边界
在对切换候选小区进行排序基于两种算法:
一种基于信号强度和路径损耗(所谓的K/L排序),另一种基于信号强度。
当排序基于信号强度时,切换边界受EIRP变化的影响。
某个小区输出功率的增加意味着该小区覆盖范围的增大。
但是如果所有小区的发射功率都增大相同的值,切换边界将保持不变。
通过计算每个基站发射的EIRP所减小的信号强度可以计算路径损耗。
当根据路径损耗排序时,不同基站的实际发射功率并不影响切换边界的位置。
这样,当一个或几个基站的EIRP独立改变,切换边界不受影响。
c)切换边界导致低干扰
分配排序算法中通过比较可以找到最高信号强度或最低路径损耗的小区(根据K/L排序),两种方法的目标都是获得最高的C/I值。
从统计的角度来看,增大信号强度(增大C)可以增大C/I值。
根据路径损耗进行K/L排序可以使基站以低的EIRP发射。
这和增大信号强度相比,减少了C/I中的I值。
d)灵活的小区规划
BCCH载频可以设置为相对于其它载频不同的输出功率。
可以根据地形和话务对小区边界进行调整,设置不同的磁滞。
e)质量差紧急切换
MS提供下行、BTS提供上行的质量测量,这样测量也用来检测坏质量的出现,一旦出现坏质量的情况,切换排序算法马上发起切换(有时会切向更差小区)。
紧急切换只在MS靠近服务小区和邻小区边界时才会发起。
这样做一方面是保证正常的小区规划不被破坏,不会带来大的干扰;
另一方面是减小MS在新小区比在原小区质量更差的危险性。
f)TA大紧急切换
GSM的TDMA协议允许的最大时间提前量是35km。
在切换排序算法中,基站计算TS值,用来测量基站与移动台之间的距离。
如果MS超过最大地理上的小区半径,切换排序算法会发起切换。
g)无线网络辅助功能
分配排序算法是决定最好服务小区的基本算法,分配排序算法也结合了无线网络的一些逻辑特性。
主要有:
指配到其它小区;
分层小区结构;
同心圆小区;
小区内切换;
扩展小区;
小区负荷分担。
h)MSC中的切换控制
MSC控制MSC内和MSC间切换的属性,包括时间管理和是否允许切换等。
i)测量过程
BSC发送给MS包括切换候选小区的ARFCN等信息的表,即BA表,表中的频点最大不能超过32个。
TCH每隔120ms有一IDLE帧,此时MS可根据BA表调整频率列表,并试图解码同步突发脉冲信息。
此突发脉冲中包含BSIC码,BSIC码包含NCC,参数NCCPERM定义了允许的NCC。
如果MS检测到同步突发脉冲,并成功解码,它会检查NCC是否允许。
MS每个SACCH周期都上报6个最强的邻区,当然,上报的邻区是在最近10s内成功地进行了BSIC解码的(包括NCC允许)。
2.算法
a)简介
分配排序算法根据由高到低的次序列出一系列可能的切换候选小区。
分配排序算法包括8个阶段,见图2-1。
图2-1分配排序算法的主要流程
1、启动(Initiations)
产生一个切换排序单元,如果对于同一个连接来说,在此时间有一个切换排序单元在进行,则会收到一个惩罚列表(penaltylist)。
2、滤波(Filtering)
通过对一系列连续的测量报告取平均,进行滤波得到测量值(包括信号强度、质量和时间提前量)。
3、紧急条件(Urgencyconditions)
考虑两种类型的紧急情况:
质量差和TA大。
上行和下行都要进行信号质量的估计。
4、基本排序(Basicranking)
准备一个基本排序的候选小区表。
EricssonGSM系统提供两种算法进行基本排序:
Ericsson1和Ericsson3。
Ericsson1排序(也叫K/L排序)考虑信号强度和路径损耗,Ericsson3排序只考虑信号强度。
5、辅助无线网络功能估计(Auxiliaryradionetworkfunctionsevaluations)
要考虑到同心圆小区、分层小区结构、小区内切换、指配到其它小区、扩展小区、
小区负荷分担等情况。
6、组织列表(Organizingthelist)
根据以下条件将所有小区整理成最终的候选列表:
紧急条件、同心圆估计、分层小区结构估计、小区内切换估计、小区负荷分担估计。
为去除不合适的候选小区需要采用附加的切换排序标准。
7、发送列表(Sendingthelist)
发送候选小区列表,以便进行进一步的信道分配处理。
8、分配响应(Allocationreply)
信道分配成功,通话连接转到新信道上进行,切换排序算法对新的情况进行处理。
信道分配失败,原通话连接继续保持。
b)启动
当发生立即指配、指配或切换时,分配排序算法单元开始被激活,这意味着所有类型的电路:
话音连接、数据业务、SMS业务、位置更新、辅助业务、紧急呼叫等都通过排序进行处理。
SDCCH上的切换通过参数SCHO激活。
当信道发生改变时,如指配、切换、小区改变、小区内切换,新的切换排序算法单元被激活,旧的切换排序算法单元开始被中止。
如果由于切换激活新的切换排序算法单元,会收到从旧的切换排序算法单元传来的惩罚表,见2.4.2.4节。
惩罚信息也会在紧急切换时传送给另一个BSC的小区,见2.4.2.9节。
发起指配、切换、小区改变、小区内切换命令后,MS还会在原信道上逗留一小段时间,这是因为测量滤波器需要一段时间来产生可靠的估计值。
所以,当切换排序算法单元被激活时,定时器TINIT开始工作,直到定时器TINIT超时,切换才会进行。
c)滤波
1、测量准备
排序基于一系列上报给BSC的数据(见表2-1),当网络使用其他辅助功能时,还要增加额外的数据。
例如:
如果使用小区内切换还要估计上行信号强度。
表2-1排序估计使用的数据
Datadescription
Source
signalstrengthdownlinkowncellfullset
MS
signalstrengthdownlinkowncellsubset
signalstrengthdownlinksixstrongestneighbours
Qualitydownlinkowncellfullset
Qualitydownlinkowncellsubset
Qualityuplinkowncellfullset
BTS
Qualityuplinkowncellsubset
timingadvance
MSpowercapability(accordingtoclassmark)
BSC(MS)
DTXusedbybasestationduringthemeasurementperiod
DTXusedbymobileduringthemeasurementperiod
每个SACCH周期(480ms)报告一次信号强度、信号质量和时间提前量。
MS可以测量32个邻区的信号强度,但是在每个测量报告中只能报告6个邻区的信号强度。
信号强度和质量测量都取full值和sub值,切换排序算法具体使用full值或sub值由是否使用了DTX而决定。
所有的信号强度测量值用整数值0到63上报(叫rxlev),对应的信号强度从-110dBm到-47dBm,高于-47dBm的电平置为63,低于-110dBm的电平置为0。
当服务小区使用BTS功率控制时,报告的下行rxlev值是滤波器补偿前向下调整的值。
具体请参见附录C。
质量用BER来测量,取值范围是0到7,切换排序算法将其转换成0到70。
注意传送的质量值不能高于70,但连接中质量门限参数的取值范围是0到100,2.4.2.5节提供了转换方法。
TA值的取值范围是0到63bit周期。
MS发送下行测量报告给BTS,BTS将其和上行测量报告一起传给BSC。
参数MISSNM处理丢失的测量报告,包括服务小区和邻小区。
如果连续的报告丢失邻区是不符合切换候选条件的,如果在MISSNM超时以前测量报告重新恢复,那么丢失的测量报告将通过线性插补的方式补齐,邻区又符合切换候选条件了。
如果超过规定的连续的测量报告丢失,邻区滤波器将被中止。
如果这个邻区的测量报告又重新收到,滤波器会重新开始工作。
服务小区对丢失测量报告的处理和邻小区相同。
而且,如果服务小区的测量报告丢失,切换排序算法被暂停,直到收到新的测量报告后才重新开始工作。
在紧急情况下,即使当前的测量报告中没有合适的邻区,那么将使用最近一次包含有邻区信息的测量报告,当然,只有当旧的测量报告不早于MISSNM时才会这样操作。
服务小区进行上行信号强度测量,它们被用在小区内切换和MS功率控制中。
2、信号强度和质量滤波
为去除毛刺,信号强度和质量要进行滤波。
5种类型的滤波器是有用的。
(1)普通FIR滤波器(generalFIRfilters);
(2)直平均递归(recursivestraightaverage);
(3)指数递归(recursiveexponential);
(4)一阶Butterworth递归(recursive1st.orderButterworth);
(5)中值(median)。
3、普通FIR滤波器(GeneralFIRfilters)
普通FIR滤波器是如下类型:
(1)
其中,n是SACCH周期中的滤波器长度,
是权重因子,
是标准系数,这些滤波器完成直平均滤波器的功能,即权重因子
是相等的。
4、直平均递归滤波器(Recursivestraightaveragefilter)
直平均递归滤波器是如下类型:
rxlevt=rxlevt-1+[(signalstrength)t-(signalstrength)t-n]/n
(2)
其中,n是滤波器长度,t是最新测量报告的到达时间(在SACCH周期内)。
普通FIR滤波器和直平均递归滤波器的特性相同。
引入直平均递归滤波器的原因是它的计算效率很高,能减轻BSC的硬件负荷。
5、指数递归滤波器(Recursiveexponentialfilter)
指数递归滤波器是如下类型:
rxlevt=α·
rxlevt-1+β·
(signalstrength)t(3)
其中,α是滤波器系数,β=1-α,α由滤波器长度n映射得到,指数递归滤波器的反应时间可以跟其他滤波器相比。
6、一阶Butterworth递归滤波器(Recursive1st.orderButterworthfilter)
一阶Butterworth递归滤波器是如下类型:
rxlevt=α·
rxlevt-1+β·
[(signalstrength)t+(signalstrength)t-1](4)
其中,α是滤波器系数,β=(1-α)/2,α由滤波器长度n映射得到。
7、中值滤波器(Medianfilter)
中值滤波器从最新的n个测量报告中取中间值。
8、开始阶段(Initiations)
当滤波器开始工作以前,即当n个测量报告到达以前,滤波器自行进行轻微修正。
对于邻小区,滤波器用另外的方案调整。
当某个邻区的第一个测量报告到达时,滤波器置为“无效”,当两个测量报告到达后,就开始线性上升过程。
所以,在最初的一段时间,邻小区的信号强度会被估计偏低。
图2-2中第一个测量报告在t0时间到达,K个SACCH周期后就开始上升。
图2-2服务小区和邻小区滤波器在开始阶段的上升情况
9、质量滤波器
在服务小区会进行上行和下行的质量测量,通过质量滤波器得到滤波后的上行和下行质量。
质量滤波器的工作方式与信号强度滤波器相同。
10、滤波器类型和长度选择
表2-2给出了对信号强度滤波器类型和长度的选择。
表2-2信号强度滤波器类型和长度选择
Filterselectionparameter
value
SSEVALSI,
SSEVALSD
Filtertype
Filterlength,SACCHperiods
1
generalFIR
2
6
3
10
4
14
5
18
recursivestraightaverage
SSLENSI,SSLENSD
7
recursiveexponential
8
recursive1st.OrderButterworth
9
median
信号强度滤波器类型选择由参数SSEVALSI和SSEVALSD决定,SSEVALSI用来选择在信令阶段的滤波器(SDCCH信道),SSEVALSD用来选择在话音、数据阶段的滤波器(TCH信道)。
SSEVALSI和SSEVALSD的取值范围是从1到9,取值1到5时对应普通FIR滤波器,这些滤波器对应长度为2、6、10、14、18个SACCH周期的直平均滤波(1、3、5、7、9秒),普通FIR滤波器长度由滤波器选择参数确定。
取值6到9时分别对应recursivestraightaverage,recursiveexponential,1st.orderButterworth、median滤波器。
这些滤波器的长度(等式1到4中的n)由参数SSLENSI和SSLENSD决定,SSLENSI用于SSEVALSI滤波器,SSLENSD用于SSEVALSD滤波器。
表2-3给出了对质量滤波器类型和长度的选择。
表2-3质量滤波器类型和长度选择
QEVALSI,
QEVALSD
12
16
20
QLENSD,QLENSI
质量滤波器类型选择由参数QEVALSI和QEVALSD决定。
QEVALSI和QEVALSD的取值范围是从1到9,取值1到5时对应普通FIR滤波器,这些滤波器对应长度为4、8、12、16、20个SACCH周期的直平均滤波(2、4、6、8、10秒)。
取值6到9时,滤波器长度由参数QLENSI和QLENSD决定。
11、时间提前量
BSC有时间提前量滤波器,是直平均滤波器。
通过滤波得到ta。
滤波器长度由参数TAAVELEN决定。
a)基本排序
1.简介
基本排序中,用到2个算法:
Ericsson1和Ericsson3,它们通过参数EVALTYPE选择。
它们的区别是Ericsson1根据信号强度和路径损耗排序,而Ericsson3只根据信号强度排序。
它们也有一些共同特征,比如允许TCH与BCCH的最大发射功率不同。
总之,排序目标是让纯话音信道(非BCCH)控制小区边界。
以下三个阶段对两个算法都是一样的。
(1)基站输出功率修正;
(2)最小信号强度条件估计;
(3)减少信号强度惩罚。
2.基站输出功率修正
(1)邻小区
MS测量邻小区BCCH上的信号强度,此BCCH可能和要切换的TCH有不同的功率。
如上所述,排序目标是让纯话音信道控制小区边界。
所以,BCCH上的输出功率(BSPWR)修正和其它载频的输出功率(BSTXPWR)修正是不同的。
SS_DOWNn=rxlevn+BSTXPWRn-BSPWRn(5)
其中,n指邻小区,SS_DOWN是修正的信号强度。
(2)服务小区
需要考虑以下几种情况:
a.如果占用的是BCCH信道(不跳频),修正同上面的邻小区。
b.如果占用的是BCCH信道(跳频),补偿结果是得出BCCH不跳频时的信号强度。
原因是BSTXPWR和BSPWR可能不同,希望用BSTXPWR来控制小区边界。
c.如果服务小区是同心圆小区,且MS位于内圆,由于内外圆可能具有不同的发射功率,补偿结果是小区边界由外圆小区的BSTXPWR决定。
d.如果使用了功率控制,补偿结果是测量出BTS以最大功率发射时的信号强度。
详细描述请参见附录C。
3.最小信号强度条件估计
滤波后的邻小区的信号强度rxlev需经过两个最小门限的测试,下行信号强度MSRXMIN和上行信号强度BSRXMIN。
以两者中的最小值做为最小电平选择标准。
最小电平条件是:
SS_DOWNn>
=MSRXMINn
和
SS_UPn>
=BSRXMINn
其中,n指邻小区,SS_DOWN是修正的下行信号强度,SS_UP是估计的上行信号强度,SS_UP通过下式进行估计。
SS_UPn=MS_PWRn-Ln(6)
其中,MS_PWR是MS“名义上”的输出功率,它是MS类标(P)和参数MSTXPWR决定的MS最高输出功率中的最小值。
MS_PWRn=min(P,MSTXPWRn)(7)
路径损耗Ln是:
Ln=BSTXPWRn-SS_DOWNn(8)
其中,BSTXPWR指基站在纯TCH频率上的输出功率。
假设以天线口作为参考点,就可以用EIRP作为输出功率测量。
假设电磁波传播是可逆的,上下行具有相同的路径损耗。
注意选择参考点时BSRXMIN必须经过调整。
4.减少信号强度惩罚
惩罚是减少不希望切的小区的信号强度惩罚,使它看起来更差。
p_SS_DOWNp=SS_DOWNp-LOC_PENALTYp-HCS_PENALTYp(9)
其中,p指惩罚小区。
HCS_PENALTY是与分层小区结构(HCS)相关联的惩罚。
LOC_PENALTY指分配排序惩罚。
由以下三个原因之一引起。
(1)切换失败
详见2.4.2.9节。
(2)质量差紧急切换
详见2.4.2.5节。
(3)TA过大紧急切换
在切换排序前,要检查该小区是否进行了惩罚,惩罚的大小和持续时间由参数决定。
5.Ericsson1
首先,Ericsson1号算法将“低电平小区”和“高电平小区”分开,信号强度低的小区(叫K小区)根据电平排序,信号强度高的小区(叫L小区)根据路径损耗排序,路径损耗低的排在前面。
对于
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