CDMA2000中的软切换技术

2013-08-22韩鹏

科技视界 2013年15期

韩鹏

（聊城电力信通公司，山东聊城 252000）

0 引言

移动通信以其特有的灵活、便捷的优点符合了现代社会人们对通信技术的要求，成为20世纪80年代中期以来发展最为迅速的通信方式。而CDMA技术则是移动通信的“宠儿”，在短短的几年时间里，已经在技术上获得了巨大的突破。软切换是CDMA系统的关键技术之一，已成功应用于 IS－95／CDMA系统，并被第三代移动系统所采纳。本文将重点研究CDMA2000系统中软切换技术及其实现的考虑。

1 切换概述

在移动通信系统中，对于正在通信中的移动台，当它从一个基站的覆盖区移动到另一个基站的覆盖区域时，为了保证通信的连续性，网络控制系统会启动切换过程，将移动台与网络之间的通信链路从当前基站转移到新的基站，以保证用户业务的连续传输。所谓切换（HO,Handoff）,通常就是指移动台在通信期间，由于位置发生改变，而改变与网络的连接关系的过程，也称为越区切换或称为自动链路转移(Automatic Link Transfer,ALT)

切换过程中，通信链路的转移不能影响通话的进行，必须顺利完成，时间要求短，完全自动进行，用户感觉不到，即对用户来说是透明的。在蜂窝移动通信系统中，小区的覆盖范围越小，用户的移动速度越快，则切换的处理越频繁。

越区切换包括以下三个方面的问题：

（1）越区切换的准则,也就是何时需要进行越区切换；

（2）越区切换如何控制；

（3）越区切换时信道如何分配。

1.1 切换分类

根据切换发生时，移动台与原基站以及目标基站连接方式的不同，可以将切换分为硬切换与软切换两大类

1.1.1 硬切换（HHO,Hard Handoff）

硬切换是指在新的通信链路建立之前，先中断旧的通信链路的切换方式，即先断后通，在整个切换过程中移动台只能使用一个无线信道。在从旧的服务链路过渡到新的服务链路时，硬切换存在通话中断，但是时间非常短，用户一般感觉不到。在这种切换过程中，可能存在原有的链路已经断开，但是新的链路没有成功建立的情况，这样移动台就会失去与网络的连接，即产生掉话。

采用不同频率的小区之间只能采用硬切换，所以模拟系统和TDMA系统（如GSM系统）都是采用硬切换的方式。

硬切换方式的失败率比较高，如果目标基站没有空闲的信道或者切换信令的传输出现错误，都会导致切换失败。此外，当移动台处于两个小区的交界处，需要进行切换时，由于两个基站在该处的信号都较弱并且会起伏变化，这就容易导致移动台在两个基站之间反复要求切换，即出现“乒乓效应”，使系统控制器的负载加重，并增加通信中断的可能性。根据以往对模拟系统、TDMA系统的测试统计，无线信道上90%的掉话是在切换过程中发生的。

1.1.2 软切换（SHO,Soft Handoff）

软切换是指需要切换时，移动台先与目标基站建立通信链路，再切断与原基站的通信链路的切换方式，即先通后断。软切换只有在使用相同频率的小区之间才能进行，因此模拟系统、TDMA 系统不具有这种功能。它是CDMA蜂窝移动通信系统所独有的切换方式。

在CDMA移动通信系统中，采用软切换可以带来以下好处：

（1）高切换成功率

在软切换过程中，移动台同时与多个基站进行通信，只有当移动台与新的基站建立起稳定的通信之后，原有的基站才会中断其通信控制。因此，与硬切换相比，软切换的失败率相对比较小，有效地提高了切换的可靠性，大大降低切换造成的掉话。

（2）增加系统容量

当移动台与多个基站进行通信时，有的基站命令移动台降低发射功率，这时移动台优先考虑降低发射功率的命令。CDMA系统是自干扰系统，降低了发射功率，实际上就降低了背景噪声，从而增加了系统容量。

（3）提高通信质量

软切换过程中，在前向链路，多个基站向移动台发送相同的信号，移动台解调这些信号，就可以进行分集合并，从而提高前向链路的抗衰落能力。在反向链路，多个基站接收到一个移动台的信号，通常这些基站进行解调后送至BSC，在BSC用选择器选择质量最高的一路作为输出，从而实现反向链路的分集接收。因此，采用软切换可以提高接收信号的质量。

但是软切换也有一些缺点，如导致硬件设备的增加、占用更多的资源，当切换的触发机制设定不合理导致过于频繁的控制信息交互时，也会影响用户正在进行的呼叫质量，等等，但对CDMA系统来说，系统容量的瓶颈主要不在于硬件设备资源，而是系统自身的干扰。

软切换中还包括更软切换（Softer Handoff）。所谓更软切换是指在同一个小区的不同扇区之间进行的软切换。与此对应，软切换通常指不同小区之间进行的软切换。在软切换过程中，会同时占用两个基站的信道单元和 Walsh码资源，通常在基站控制器（BSC）完成前向链路帧的复制和反向链路帧的选择。更软切换则不用占用新的信道单元，只需要在新扇区分配Walsh码，从基站送到BSC的只是一路话音信号。

软切换是CDMA系统特有的关键技术之一，是系统重要的无线资源控制机制，也是网络优化的重点。软切换算法和相关参数的设置对系统容量和服务质量有重要影响。软切换用户的比例过低会降低宏分集增益，降低系统容量；而如果比例过高则会占用过多的基站发射功率以及Walsh码资源等无线资源，同样会造成系统容量的下降。

1.2 切换过程

切换的过程一般可以分为以下3个阶段：

1.2.1 路监视和测量

监视的参数通常是接收到的信号强度，也可以是信噪比、误比特率等参数。在监视阶段，由移动台完成对前向链路的测量，包括信号质量、本小区和相邻小区的信号强度，而反向链路的信号质量则由基站测量，测量结果发送给相邻的网络单元、移动台、BSC以及MSC。

1.2.2 标小区的确定和切换触发

这一阶段也称为切换决策。在这一阶段，将测量结果与预先定义的门限值进行比较，确定切换的目标小区，决定是否启动切换过程。

切换策略必须指定合适的门限值，以保证切换的顺利进行，并减少不必要的越区切换，降低切换时延。

在决定是否启动切换时，很重要的一点是要保证检测到的信号强度下降不是因为瞬时的衰减，而是由于移动台正在离开当前服务的基站。为了保证这一点，通常的做法是在准备切换之前，先对信号监视一段时间。

1.2.3 换执行

在执行阶段，移动台增加一条新的无线链路或者释放一条旧的无线链路，完成切换过程。

2 切换中所需的导频集合、导频的搜索与测量、切换参数与消息

要想了解切换，就应该知道有关导频的一些基本知识，本节就介绍一下这些知识。

2.1 导频集合

在CDMA系统中，当基站得导频信道使用同一个频率时，则它们只能由PN序列的不同相位来区分，相位偏移是64个码片的整数倍。移动台将系统中的导频分为 4个导频集合,在每个导频集合中，所有的导频都有相同的频率，但是其PN码的相位不同。这四个导频集合是：

2.1.1 激活集

它包括与分配给移动台的前向业务信道相对应的导频，激活集中的基站与移动台之间已经建立了通信链路。激活集也称为有效集。

2.1.2 选集

候选集中包含的导频目前不在激活集中。但是，这些导频已经有足够的强度，表明于该导频相对应的前向业务信道可以被成功解调。

2.1.3 相邻集

相邻集指当前不在激活集中，但是有可能进入候选集的导频集合。

2.1.4 余集

剩余集是指除了包含在激活集、候选集和相邻集中的所有导频之外，在当前系统中，当前的频率配置下，所有可能的导频组成的集合

2.2 导频的搜索与测量

切换的前提是能够识别新的基站，并了解各个基站发射信号到达移动台处的强度。因此，移动台需要对各个基站的导频信道不断的进行搜索和测量，并将结果报告基站，以及发现基站信号强度的变化。

由于移动台和基站之间的传播时延未知，这会使移动台接收到的信号的PN码相位有未知的偏差。同时，由于存在多径传播，信号的多径部分比直接到达的部分要晚几个码片。为了克服这些因素的影响，基站对以上各种导频集合分别规定了相应的搜索窗口（PN码相位偏移范围），移动台在搜索窗口范围内搜索导频所有的可用多径分量（可用多径分量是指信号具有足够强的分量，可以被追踪，并且解调时不会引起很高的误帧率）。搜索窗口的尺寸应该足够大，使得移动台能够捕获基站所有的可用多径分量，同时又应该尽可能地小，以提高搜索速度，使搜索器的性能最优化。

搜索窗口有以下3种,用以跟踪导频信号：

（1）SRCH_WIN_A

该窗口用于跟踪激活集和候选集中的导频。对于激活集和候选集，移动台的搜索过程是一样的。移动台将这两个导频集中每个导频的搜索窗口的中心设在接收到的第一个多径分量的附近。其具体的尺寸应该根据预测的传播环境来设置。

（2）SRCH_WIN_N

该窗口是用来监测相邻集导频的搜索窗口。移动台将该窗口的中心设在导频PN序列的相位偏移处。其尺寸通常要比SRCH_WIN_A大。该窗口的大小要根据服务基站与相邻基站之间的距离来设置。

（3）SRCH_WIN_R

该窗口是用于跟踪剩余集导频的搜索窗口。移动台将该窗口的中心设在导频PN序列的相位偏移处。此外，在剩余集中，移动台仅仅搜索那些PN序列偏置为PILOT_INC的整数倍的导频。其尺寸至少应该与SRCH_WIN_N一样大。

以上这3种参数都在寻呼信道的系统参数消息中发送。

移动台在给定的搜索窗口内，合并计算导频所有可用多径分量的EC/IO,EC指一个码片的能量，IO指接收信号总的功率谱密度（包括有用信号、噪声以及干扰），并以此值作为该导频的信号强度。对于每一个导频信号，移动台测量它的到达时间T,并把结果报告给基站。导频的到达时间是指该导频最早可用多径分量到达移动台天线连接器的时间，其单位为chip,并与移动台的时间参考有关。

图1 导频搜索顺序

对于不同的导频集，其所需要的测量频率是不同的。激活集中的基站与移动台正在通信之中，因此所需的测量最为频繁，而剩余集最不频繁。图1给出了导频搜索的顺序。

2.3 切换参数与消息

软切换过程中主要会用到以下控制参数：

（1）T_ADD

导频检测门限。该参数是向候选集和激活集中加入导频的门限。T_ADD的值也不能设置太低，否则会使软切换的比例过高，从而造成资源的浪费；T_ADD也不能设置太高，以避免建立切换之前话音质量太差。

（2）T_DROP

导频去掉门限。该参数是从候选集和激活集中删除导频的门限。设置T_DROP时要考虑既要及时去掉不可用的导频，又不能很快地删除有用的导频。此外，还需要注意的是如果T_ADD和T_DROP值相差太近，而且T_TDROP的值太小会造成信令的频繁发送。

（3）T_COMP

候选集导频与激活集导频的比较门限。当候选集导频与激活集导频相比，超过该门限时，会触发导频强度测量消息。设置 T_COMP时要注意，如果该值设置太小，激活集和候选集导频一系列的强度变化会引发移动台不断的发送导频强度测量消息。然而如果设置的太大，会对切换引入很大的时延。

（4）T_TDROP

切换去掉计时器。移动台的激活集和候选导频集中的每一个导频都有一个对应的切换去掉计时器。当该导频的强度降至 T_DROP以下时，对应的计时器启动；如果导频强度回至 T_DROP以上，计时器复位。T_TDROP的下限值是建立软切换所需的时间，以防止由信号的抖动所产生的频繁切换（乒乓效应）。[6]在处理软切换过程中，移动台和网络之间会有频繁的信令交互。这主要涉及以下切换消息：

（1）频强度测量消息（PSMM,Pilot Strength Measurement Message）

移动台通过导频强度测量消息向正在服务的基站报告它现在所检测到的导频。当移动台发现某一个导频足够强，但却并未解调与该导频相对应的前向业务信道，或者当移动台正在解调的某一个前向业务信道所对应的导频信号强度已经低于某一个门限的时候，移动台将向基站发送导频强度测量消息。该消息中包含以下消息：导频信号的EC/IO、导频信号的到达时间、切换去掉计时器信息等。

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

当基站收到移动台的导频测量消息后，基站为移动台分配一个与该导频信道对应的前向业务信道，并且向移动台发送切换指示消息，指示移动台进行切换，让移动台解调指定的一组前向业务信道。对于软切换来说，在切换指示消息中列出多个前向业务信道，有一些是正在被移动台所解调的。对于硬切换，切换指示消息中所列出的一个或多个前向业务信道，没有一个是正在被移动台所解调的。

该消息中包含以下消息：激活集消息（旧的导频和新导频的 PN偏置）、与激活集中每一个导频对应的 Walsh码信息、发送导频强度测量消息的参数（T_ADD、T_DROP、T_COMP、T_TDROP）以及有关CDMA到CDMA硬切换的参数等。

（3）切换完成消息（HCM,Handoff Completion Message）

在执行完切换指示消息之后，移动台在新的反向业务信道上面发送切换完成消息给基站。这个消息实际上是确认消息，告诉基站移动台已经成功地获得了新的前向信道。该信道中包括激活集中每个导频的PN偏置信息。

3 进行软切换的依据和移动台宏分集的实现

在CDMA数字移动系统中，切换的标准主要为导频信号的强度，导频信号强度为接收到的导频能量与全部接收到的能量的比值。导频信号是每个基站连续发射的未经调制的、直接序列扩频的信号，它主要用于使所有在基站覆盖区中工作的移动台进行同步。基站利用一周期为 32768chip的最大长度随机序列（PN）的时间偏置来标识每个前向CDMA信道（由基站到移动台），此序列PN也称为导频序列。

不同前向信道使用不同相位的m序列进行调制，其相位至少相差64chip，因此导频PN序列可使用的相位为512个。在CDMA系统中大部分CDMA小区都采用同一个频率，移动台根据接收到的基站导频信号的不同偏置来区分各个基站。每个小区的导频要与其同一CDMA信道中的正向业务信道相配合才有效，当移动台检测到一个足够强度的导频而它未与任何一正向业务信道相配合时，就向基站发送一导频强度测量报告，基站根据此报告决定是否切换。

在越区软切换的过程中，移动台同时接收来自两个或多个基站发射的相同信息，对其进行分集合并和判决，从而改善移动台处于越区切换时的接收信号质量，并保持越区切换时的数据不丢失，相对于多径分集方式，这种分集称为宏分集。由于CDMA系统中移动台独特的RAKE接收机可以同时接收两个或两个以上基站发来的信号，从而保证了CDMA系统能够实现软切换。软切换引入大大地改善了切换的性能，消除了切换过程中通信的中断、小区边界处的“乒乓效应”以及切换引入的噪声。

4 软切换的实现过程

4.1 静态门限的软切换过程

在进行软切换时，移动台首先搜索所有导频并测量它们的强度Ec/Io。当某个导频的强度超过到品检测门限 T_ADD时，移动台认为此导频的强度已经足够大，能够对其进行正确解调。此时，如果移动台与该导频对应的基站之间没有业务信道连接，它就向原基站发送一条导频强度测量消息，报告这种情况；原基站再将移动台的报告送往移动交换中心（MSC），MSC则让新的基站安排一个前向业务信道给移动台，并且原基站向移动台发送切换指示消息，指示移动台开始切换。

收到来自基站的软切换指示消息后，移动台将新的导频转入激活集，开始对新的基站和原基站的前向业务信道同时进行解调，之后，移动台会向基站发送一条切换完成消息，通知基站自己已经根据命令开始对两个基站同时解调了。接下来，随着移动台的移动，当该导频的强度低于导频去掉门限 T_DROP时，移动台启动切换去掉计时器T_TDROP。当计时器期满时（在此期间，该导频的强度应该始终低于T_DROP），移动台发送导频强度测量消息。两个基站接收到导频强度测量消息后，将此信息发送至MSC，MSC再返回相应的切换指示消息；然后基站将切换指示消息发送给移动台，移动台将切换去掉计时器到期的导频从激活集中去掉，转移至相邻集。此时移动台只与目前激活集中导频所代表的基站保持通信，同时会发一条切换完成消息给基站，表示切换已将完成。如果在切换去掉计时器的尚未期满时，该导频的强度又超过 T_DROP，移动台要对计时器进行复位操作并关掉计时器。整个软切换的过程如图2所示。

图2 静态门限控制软切换的实现过程(程序代码见附录一)

图中各个时刻所对应的消息交互如下：

1）相邻集中某个导频强度超过 T_ADD，移动台向基站发送导频强度测量消息PSMM，并将该导频转入候选集；

2）基站向移动台发送切换指示消息 HDM，只是移动台将该导频敬加入激活集；

3）移动台接收到 HDM，将该导频加入激活集，建立新的业务信道，并向基站发送切换完成消息HCM；

4）频强度低于 T_DROP时，移动台启动相对应的切换去掉计时器T_TDROP；

5）切换去掉计时器到时，移动台向基站发送导频强度测量消息；

6）基站向移动台发送切换指示消息HDM；

7）移动台将该导频从激活集移至相邻集，并且向基站发送切换完成消息HCM。

图3 T_COMP触发的导频强度测量消息（静态门限控制算法下）

除了上面所提及的控制参数 T_ADD、T_DROP和 T_TDROP之外，在切换过程中，还要用到比较门限参数 T_COMP，用以控制导频强度测量消息的的发送。只有当候选集中的某个导频的强度超过激活集中 T_COMP×0.5dB时，移动台才会向基站发送导频强度测量消息。这样可以防止激活集和候选集中的导频强度的顺序发生小的变化时，移动台频繁发送导频强度测量消息。该参数触发导频强度测量消息的过程如图3所示。

图中，导频1和导频2为激活集中的导频，导频 3位候选集中的导频，导频 1、导频 2和导频 3的强度分别为 P1、P2、P3（单位是 dB）来表示。各个时刻发送的消息如下：

T0：P3＞T_ADD,移动台发送 PSMM。

T1：P3＞P1+T_COMP×0.5dB，移动台发送 PSMM。

T2：P3＞P2+T_COMP×0.5dB，移动台发送 PSMM。

4.2 动态门限的软切换过程

对于静态门限的软切换控制算法，虽然利用了宏分集增益，增加了上行链路的荣量，但是也存在一些问题。例如加入过程中只有一个门限T_ADD，造成加入的条件过于宽松。这样造成限系统中软切换用户的比例比较大，浪费了系统资源（基站功率、Walsh码以及硬件资源），限制了系统容量。此外，去掉过程中，到品直接进入相邻集，这样在环境不稳定时，容易产生乒乓效应。动态门限的软切换引入了以下几个新的参数，用于计算导频加入和去掉门限：

SOFT_SLOPE,单位为 0.125 dB，取值可以是 0；

ADD_INTERCEPT,单位为 0.5dB；

DROP_INTERCEPT，单位为 0.5dB。

动态门限控制算法为：

（1）频加入过程

假设激活集中导频的数量为 NA，导频 i的强度为PSi（即该导频的 Ec/Io为实际值，而非 dB）则动态加入门限 T_Dyn_ADD可由下式计算得到；

加入过程中，对于候选集中的导频，当其强度 PSc满足式（2）时，会触发导频强度测量消息导致该导频加入到激活集中。

对于相邻集中的导频，当其强度 PSn满足式（3）时，则触发导频强度测量消息，最终导致该导频加入到激活集中。

如果不满足式（3），但是强度超过 T_ADD时，将该导频加入到候选集中，但是不会触发导频强度测量消息

（2）频去掉过程

从激活集中去掉导频时，移动台首先将激活集中的导频按照其强度进行升序排列，即：

接下来，对于某个激活集中的某个导频j，移动台计算其动态去掉门限

当导频 j满足式（5）时，移动台启动切换去掉计时器 T_TDROP：

当T_TDROP到期后，触发导频强度测量消息，最终从激活集中去掉该导频。在去掉的过程中，如果导频的强度低于T_DROP，则将该导频移至相邻集；否则，将其移至候选集中。

图4 动态门限控制软切换的实现过程(程序代码见附录二)

图4给出了动态门限控制软切换算法执行过程的一个示例。

图中各个时刻所对应的消息交互如下：

（1）导频2强度超过T_ADD，但是尚未达到动态门限T_Dyn_ADD，移动台将导频2加入候选集；

（2）频 2强度超过 T_Dyn_ADD，移动台向基站发送 PSMM；

（3）移动台接收到扩展切换指示消息（EHDM），将导频 2加入到激活集中，完成后向基站发送HCM；

（4）导频 1强度降至 T_Dyn_Drop以下，移动台启动切换去掉计时器 T_TDROP；

（5）切换去掉计时器到时，移动台向基站发送 PSMM；

（6）移动台接收到 EHDM，将导频 1移至候选集，并发送 HCM；

（7）导频1强度降至T_DROP以下，移动台启动切换去掉计时器；

（8）切换去掉计时器到时，移动台将导频1移至相邻集。

采用动态门限后，对于由参数T_COMP控制的触发切换消息的过程，也有所改变，如图 5所示。图中，导频1和导频 2位激活集中的导频，导频3为候选集中的导频。则动态加入门限为

图5 T_COMP触发的导频强度测量消息（动态门限控制算法下）

图中各个时刻所对应的消息交互如下：

T0：导频 3的强度虽然超过 T_ADD，但是由于 10×log PS3＜T_Dyn_ADD，因此不发送 PSMM。

T1：导频 3与导频 1的强度满足 10×log PS3＞10×log PS1+T_COMP×0.5 dB，但是 10×log PS3＜T_Dyn_ADD，因此不发送 PSMM。

T2：导频 3与导频 1的强度满足 10×log PS3＞10×log PS1+T_COMP×0.5 dB，并且 10×log PS3＞T_Dyn_ADD，发送 PSMM。

T3：导频 3与导频 2的强度满足 10×log PS3＞10×log PS2+T_COMP×0.5 dB，并且 10×log PS3＞T_Dyn_ADD，发送 PSMM。

从以上可以看出，修改后的软切换算法与静态软切换算法相比，有了很大改进，主要是除了使用静态门限之外，还是用了动态门限。从动态门限的计算方法可以看出，动态门限衡量的是各个导频之间的相对量，这样可以更为准确地判断软切换的最佳时机，减少不必要的切换，更为有效的利用系统资源。这一点可以从图6中反映出来。

图6 两种切换算法的对比

激活集总的Ec/Io从图中可以看出，当某个导频的强度达到图中的阴影区域时，对于静态门限控制算法，将会触发导频强度测量消息；而在动态门限控制算法中，则不会触发导频测量消息。因此动态门限控制算法减少了软切换发生的范围，节约了系统资源。

此外，静态门限控制算法在切换完成后，直接将导频从激活集转移到相邻集中；而在动态门限控制算法中，则是将导频转移至候选集。这样就可以减少由于环境不稳定而造成的移动台在小区边缘频繁的来回切换，从而减少系统软切换消息的交互，提高系统的可靠性。

5 导频集的维护

触发导频强度测量消息的事件、切换指示消息的接收、邻集列表更新消息的接收都会影响到导频集的变化。接下来的这一部分中，将讲述移动台对 4个导频集的维护规则。

（1）激活集的维护

移动台的激活集中最多包含 6个导频。移动台首次被分配前向业务信道时，对其激活集进行初始化，使其仅包含与该业务信道相对应的导频。移动台处理切换指示消息时，它会将激活集替换为消息中所列举的导频。

（2）候选集的维护

移动台在候选集中最多包含10个导频。移动台首次被分配前向业务信道时，会将候选集初始化为空。

出现以下情况时，移动台向候选集中增加一个导频：

如果检测到相邻集或激活集中的某个导频的强度超过了T_ADD，移动台将其加入到候选集：

如果移动台在处理切换指示消息时发现某一个导频并没有列在其中，而且该导频所对应的切换去掉计时器也没有超时，移动台会将其加入到候选集中。

出现以下情况时，移动台从候选集中删除一个导频：

如果移动台在处理切换指示消息时发现候选导频集中的某一个导频列在其中，移动台会将该导频转移到激活集中。

如果候选集中的某一个导频所对应的切换去掉计时器超时，移动台会将该导频转移到相邻集。

如果移动台将一个导频加入到候选集中会导致候选集的大小超过规定值，移动台将删除其中切换去掉计时器的计数值最大的导频。如果存在一个以上这样的导频，或者候选集中所有导频的切换去掉计时器都没有激活，那么移动台将从中删除掉强度最小的一个。

（3）相邻集的维护

移动台的相邻导频集至少能容纳40个导频。当移动台首次被前向业务信道时，移动台会初始化相邻集，使之仅包含最近接收到的邻集列表消息中列出的导频。移动台为相邻导频集中的每一个导频维持一种老化机制，主要是为了保持最新被检测到的导频不被删除。这种机制是相邻集中的每一个导频都有一个计数器，当激活集或候选集中的导频转移到相邻集中时，它的计数器将被初始化为0；当剩余集中的导频转移到相邻集中时，它的计数器将被初始化为最大值（NGHBR_MAX_AGE）。每当接收到相邻集列表更新消息时，相邻集中的每一个导频的计数器值要加 1，一旦某个导频的计数器超过NGHBR_MAX_AGE，该导频就要从相邻集转移到剩余集。

出现以下情况时，移动台将向相邻集中增加导频：

候选集中导频的切换去掉计时器到时，移动台将该导频转移到相邻导频集。

如果移动台在处理切换指示消息时发现当前激活集中的某一个导频没有列在消息中，而且该导频对应的切换去掉计时器已经超时，那么移动台将该导频转移到相邻集。

如果移动台将一个导频加入候选集，会导致候选集的长度超过移动台所能支持的范围时，那么移动台将把从候选集删除的导频加入到相邻集中。

接收到相邻集列表更新消息时，把该消息中所列举的每一个不在候选集或相邻集中的导频加入到相邻集中。如果移动台在相邻集中还能保存k个新导频，但是邻集列表更新消息中却有多于k个的新导频，那么，移动台将存储消息中前k个新导频，其余的被转移到剩余集中。因此，如果基站要想使某些导频在相邻集列表中有比较高的优先级，就要在消息中先发送这些导频。

出现以下情况时，移动台将从相邻集中删除导频；

如果移动台检测到相邻集中某一个导频的强度超过 T_ADD，移动台将该导频转移到候选集；

如果移动台所处理的切换指示消息包含当前相邻集中的一个导频，那么移动台将该导频从相邻集转移到激活集；

接收到相邻集列表更新消息时，将所有计数器超过NGHBR_MAX_AGE的导频转移到剩余集；

如果移动台将一个导频加入到相邻集，会导致相邻集的大小超出移动台所能支持的范围，那么移动台将删除掉其中计数器最大的一个；如果存在两个或两个以上这样的导频，移动台将删掉其中强度最小的一个。

（4）剩余集的维护

剩余集是激活集、候选集和相邻集的补集中符合系统 PILOT_INC配置参数的PN相位偏置。例如，PILOT_INC为1时，剩余集就是激活集、候选集和相邻集的补集；PILOT_INC为2时，剩余集中PN相位偏置将从补集中每间隔一个选取，即数量大致减少为补集的一半；其余的PILOT_INC依次类推。从激活集、候选集和相邻集 3个导频集的维护过程就可以得知剩余集的基本维护过程。

6 总结与展望

软切换是CDMA移动通信系统所特有的，其基本原理如下，当移动台处于同一个BSC控制下的相邻BTS之间区域时，移动台在维持与源BTS无线连接同时，又与目标 BTS建立无线连接，之后再释放与源BTS的无线连接。发生在同一个BSC控制下的同一个BTS间的不同扇区间的软切换又称为更软切换。

FDMA、TDMA系统中广泛采用硬切换技术，当硬切换发生时，因为原基站与新基的载波频率不同，移动台必须在接收新基站的信号之前，中断与原基站的通信。往往由于在与原基站链路切断后，移动台不能立即得到与新基站之间的链路，会中断通信。另外，当硬切换区域面积狭窄时，会出现新基站与原基站之间来回切换的“乒乓效”，影响业务信道的传输。在CDMA系统中提出的软切换技术，很好地利用了直接扩频系统的特点，与硬切换技术相比，具有以下更好的性能：

（1）软切换发生时，移动台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，通信中断的概率大大降低；

（2）软切换进行过程中，移动台和基站均采用了分集接收的技术，有抵抗衰落的能力，不用过多增加移动台的发射功率；同时，基站宏分集接收保证在参与软切换的基站中，只需要有一个基站能正确接收移动台的信号就可以进行正常的通信，由于通过反向功率控制，可以使移动台的发射功率降至最小，这进一步降低移动台对系统的干扰；

（3）进入软切换区域的移动台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排队队列，从而减少了系统的阻塞率。软切换正因为有如此的优点，才被第三代移动系统所采纳，CDMA2000中的软切换技术正日趋走向成熟，显示出强大的生命力。

附录：程序伪代码

附录一：

静态门限的软切换过程：