ERICSSON切换算法Word文件下载.docx
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在没有转化的情况下就用大写斜体
—RXLEV[0to63]
—RXQUAL[0to7]
在转化后的情况下就用小写斜体
—rxlev[-110to–48dBm]
—rxqual[0to100dtqu]
—ta[0to63]
惩罚数据
—p_rxlev
—p_SS_DOWN
2功能
切换是无线网络中具有移动性的一个基本的无线功能，它也是其他一些功能如HCS、分配到另外小区的基础。
小区计划是由切换中的功率参数、切换边界等等的设定来实现的。
Ericsson的切换算法提供用户一个强大的工具来实现非常灵活的小区规划，通过参数的改变以及不同无线网络功能的使用能获得很大不同的网络性能以及网络行为。
有两个不同的基本算法供选择，Ericsson1和Ericsson2。
Ericsson1是基于GSM规范以及可以通过单独路径损耗或者信号强度或两者来作决定切换，Ericsson3是在R7中首先实现的，它是只基于信号强度来决定切换的。
当然，通过参数的设置两种算法可以获得一样的效果，Ericsson3最大的好处就是比较简单，如具有更少的参数，因此更容易实现无线网络的一些目标。
有了切换就可能获得一个灵活的小区规划，有了切换边界就能更好适用无线环境，减少网络中的干扰，获得更大网络容量。
辅助无线网络功能对无线网络性能以及一些功能的优化也是很重要的。
3技术描述
3.1概要
切换决定是基于MS提供的信号强度和信号质量的测量报告，MS测量提供连接的小区的信号，当然MS还测量邻小区的BCCH信号强度，通过对这些测量报告的比较以发现“最好”的小区。
3.1.1准确的切换边界
切换算法是基于可用切换候选的比较，切换边界是整个空间的，对于MS的移动方向是不拘约束的。
针对变动的信号强度有一个可调整的安全的切换边界，以及一个滞后值，主要是由于MS的移动以及周围物体的移动这种信号变动是不稳定的；
一个小的滞后值就会有一个敏感的切换边界，而且会有很多的震荡切换。
有定时器控制两次切换允许的最小时间。
使用MS来探测要比较的测量报告有很大的好处，因由于系统设备错误的测量报告会被取消，因而这样的切换边界就较稳定且独立。
3.1.2适合无线环境的切换边界
BSC收到MS发过来的信号强度测量报告后，进行服务小区与MS监听的邻小区之间的比较。
在切换中有两种基本的算法来对切换候选进行基本排列，一个是同时基于信号强度和路径损耗的（也叫K/L算法），另外一个是只基于信号强度的。
当排列是基于信号强度时，如果一个或多个小区的EIRP发生改变则切换边界也会变化，输出功率的增大就意味着小区的范围变大，当然如果周边小区的输出功率均发生相同数量的改变，则切换边界是不会受到影响的
路径损耗是通过基站的ERIP减去接收到的信号强度计算出来的，当基于路径损耗来排列的话，基站功率发生变化是不会影响到切换边界的。
3.1.3获得低干扰的切换边界
切换算法中的比较为获得一个更强的信号强度的小区或者更小的路径损耗的小区（K/L算法），两个策略的目的均为获得网络中更好的载干比（C/I）。
最大化信号强度的作用是提高C来达到获得更好的C/I。
而使用路径损耗的K/L算法是倾向于低的输出ERIP，到达MS只需低的能量，相比于最大化信号强度，它可减低I以获得更好的C/I。
3.1.4灵活的小区规划
基站小区BCCH的输出功率可以设置与其他频点的功率不同。
通过对小区之间的切换边界偏移参数设置所有小区的边界都可以基于地形以及话务状况而改变，还有它们有各自独立的滞后值，这也是小区之间的定义参数；
滞后值参数可以在低信号强度和高信号强度的不同情况下独立使用，如何设置取决于切换算法的选择。
3.1.5质量差情况下的紧急切换
MS提供下行的质量测量报告，而BTS则提供上行的质量测量报告，当然这些测量报告都是服务小区的。
这些测量报告用来探测差质量情况，当发生是就切换算法就可能触发切换甚至切换到更差的小区。
只有在MS靠近服务小区与候选小区的边界的领域里时紧急切换才会发生，一个原因是确认这个连接不会影响正常的小区规划不会导致更严重的干扰，另外一个原因就是减少在新服务小区获得更差信号质量的风险。
3.1.6过大时间提前量情况下的紧急切换
为了保证MS与BTS之间的同步，无线信号从MS到基站之间的传输时间是要考虑在内的。
这是由基站来完成，它计算这段时间间隔，并告之MS在发射时须提前一段时间。
这个时间间隔就叫时间提前量，GSM的TDMA协议允许最大的时间提前量相应的基站与MS之间的距离就是大约35km。
对于扩展小区，MS最大的时间提前量与正常小区是一样的，距离的扩展是靠一个连接可以占用两个时隙来获得的。
基站计算出的时间提前量在切换算法中是可用的，它用来测量MS与基站之间的距离。
这样的话，一个小区的最大半径是一定的，如果超过了就会触发切换。
3.1.7辅助无线网络功能
切换是决定一个连接最好小区的基本算法。
然而为实现EricssonGSM系统，切换还会与其他一些无线网络功能部分或者全部合并使用，这些功能包括了小区，子小区或信道改变：
分配到另外小区
HCS
Overlaid/Underlaid子小区
小区内切换
扩展小区
小区话务分担（HCS）
3.1.8MSC控制切换
MSC由许多的交换特性来控制MSC内以及MSC之间的切换，这些特性包括时间的监控、切换允许或在特定情况下的不允许等等。
3.1.9测量过程
BSC发给MS一列包括BCCH的切换候选表，也即BCCH分配表（BA表），在这个表中最大可以达到32个频点。
每120ms（每26帧的复帧一次）在TCH中就会有一个空帧，这时MS就会调谐到BA表中的频点上以解出其同步信息，这个信息中就有包括NCC信息的BSIC。
参数NCCPERM定义了允许的NCC号，如果MS能检测到此同步信息并解码它，MS就可检查此NCC是否被允许的。
如MS在最后的10s内成功的解出了BSIC信息，它就会在每个SACCH中发送最强的6个候选。
3.2算法
3.2.1概述
切换算法的目的就是为切换提高一列递减优选序列的候选小区表，信道的分配以及切换信令在切换算法中是不会考虑的。
这个算法包括8个阶段，如下图所示，是按顺序进行的：
初始
一个独立的切换进程被创建，如果先前有一个切换进程在处理同一个连接，则会收到一个惩罚列表。
过滤
测量的值（信号强度、信号质量以及TA）都是对连贯的测量报告平均后得出的。
紧急切换条件
两种类型的紧急切换条件需要被评估：
差的信号质量和过大的时间提前量；
对信号质量上下行都需评估的。
基本排序
产生一列基本排序过的小区候选列表，Ericsson提供两种基本排序的算法：
Ericsson1和Ericsson3，Ericsson1（也叫K/L算法）是针对信号强度和路径损耗的，而Ericsson3就只针对信号强度。
辅助的网络功能评估
Overlaid/Underlaid子信道改变，HCS，小区内切换，分配到别的小区，扩展小区以及小区话务分担（HCS）等都将被评估。
组织列表
通过对紧急切换条件，Overlaid/Underlaid子信道改变，HCS，小区内切换，分配到别的小区，扩展小区以及小区话务分担的评估，形成一列最终候选小区列表。
切换算法也会把一些不合适的候选小区删除。
发送列表
候选列表被发送到下一个信道分配的进程。
分配回复
信道分配的结果决定了这一步，如果成功，则连接转到新的信道并且切换进程被转到一个新的独立的切换进程；
如发生拥塞或信令失败则这个连接保持。
3.2.2初始
单独的切换算法个体就是一个处理切换以及辅助网络功能的软件进程，它在立即分配、分配或切换后被激活。
也就是所有类型的电路交换连接都会被切换进程处理如话音连接、数据业务、短消息、位置更新、辅助业务以及紧急呼叫等。
SDCCH的切换是通过SCHO来控制。
一次信道的改变（分配、切换、子信道改变以及小区内切换）都会产生一个新的切换进程来处理新的连接，而老的切换进程将被终止。
如果是由于一次切换而产生的切换进程则会从老的切换进程那里带来一些惩罚，见3.2.4。
当发生紧急切换到另一个BSC的小区时有限的惩罚条件会被转移，见3.2.9。
在发生分配、切换、子信道改变或小区内切换后，会保留一会原来的信道，这主要是由于过滤测量报告需要时间来估计下一个动作。
在切换进程开始时，定时器TINIT也启动，在此定时器超时前不允许切换，而且也不允许立即分配切换，但是分配的自己或别的小区是允许的。
3.2.3过滤
测量报告的准备
切换是基于发给BSC的大量的测量报告的，如下表1。
当使用附加无线功能，一些附加数据是必须的，如在小区内切换打开后，上行信号电平是需要评估的。
表1切换评估所需的数据
信号强度，信号质量以及时间提前量的测量是需要的，它们每个SACCH就被发送一次，即每0.48ms。
MS可以测量最多32个邻小区的信号强度，当在每个测量报告中只发送6个最强的。
服务小区的信号强度测量报告以及上下行的信号质量测量报告的两集都可用的，全集和子集。
全集是基于每个SACCH周期的所有TDMA帧的测量报告，而子集是基于那些有发射的TDMA帧的测量报告（包括在DTX打开的情况下）。
切换算法可以选择全集也可以选择子集，一般来说，全集是在没有使用DTX功能的情况下使用，而子集是在有使用DTX功能的情况下使用。
所有的信号强度测量报告都是以0-63的整数值来表示的，相应的就是-110dBm至-47dBm，大于-47dBm对应为63，小于-110dBm对应为0。
当服务小区的BTS的功率控制功能打开的情况下，rxlev下行质量报告值是经过下降规则过滤补偿过的。
信号质量的值是在译码过程中影射对数表的BER，质量测量报告是MS以0-7的整数形式发送到BTS的，0是对应好的信号质量（低BER），7是对应差的信号质量（高BER），切换算法线形的转换成0-70的值。
注意到信号质量的值是不可能大于70的，尽管有一些与信号质量相关的门限参数会大于100，这是提供了一种关闭某种功能的机制，参见3.2.5。
时间提前量是以0-63值的形式由BTS发送的。
MS发送下行的测量报告到BTS，而BTS加上服务小区上行的测量报告再发给BSC。
参数MISSNM控制对邻小区和服务小区的丢失报告的处理，如果有邻小区的测量报告连续丢失的话，是不允许向它切换的。
在MISSNM时间过后，报告重新恢复，丢失的测量报告被线形替代且邻小区重新被允许切换。
当超过连续的测量报告丢失门限的情况下，针对问题邻小区的过滤将被终止，如再有测量报告达到时，过滤将重新启动。
对服务小区的测量报告丢失的处理与邻小区一样，如服务小区的测量报告丢失，则切换被暂听直到报告重新收到。
如果一个紧急切换条件发生，而且在当前的测量报告中没有可用的邻小区的情况下，最后收到的有用测量报告将被采用，当然这只有在老的测量报告不比MISSNM更早。
上行电平的测量报告只有服务小区有，它在小区内切换以及上行功率切换中使用。
信号强度和质量的过滤
信号强度以及信号质量的过滤是为了平坦测量噪声，一些在过滤反应时间中出现的衰弱成分将被过滤掉。
有5中可用的过滤器类型：
●普通FIR过滤
●递归直接平均
●递归指数
●第一Butterworth递归
●中值
普通FIR过滤器
这个普通FIR过滤器就是如下形式（针对信号强度的表示）
其中n是以SACCH表示的过滤器长度，Wi是权重系数，Cn是标准化系数，当Wi全部相等的情况下就是直接平均过滤器。
递归直接平均过滤器
递归直接平均过滤器如下式表示：
其中n是过滤长度，t是最近测量报告的到达时间（用SACCH表示）。
递归指数过滤器
指数过滤器地实现与递归过滤器一样：
其中ą是过滤系数，ß
=1-ą。
第一Butterworth递归过滤器
这种过滤器是有如下形式给出：
=（1-ą）/2
中值过滤器
中值过滤器就是从最近n个测量报告中选择中间这个值，它对测量报告的突然变化以及错误没有那么敏感。
初始化
在过滤器被充满之前，即至少n个测量报告已经到达，过滤器会有细微的变化。
普通的FIR过滤器和直接回归过滤器使用大量可用的测量报告，在等式1和2中的n是可以改变的。
指数和Butterworth过滤器具有一样的初始方式，即使用许多可用的测量报告的直接平均过程。
中值过滤器也是使用许多可用的测量报告来初始化的。
这些都是针对服务小区的测量报告的过滤初始机制。
对于邻小区有附加的过滤初始机制。
当邻小区只有一个测量报告到达，此邻小区将被停留在“不可用”中，当连续有两个测量报告达到时，线形斜率过程将被启动。
总之，在开始比较少的测量报告达到时，邻小区的信号强度将被低估，这是一种安全测量方式，为了不会发生基于不可靠估计的切换。
斜率的持续时间可以通过调整SACCH的数量来控制，用这种方法，就可以在一个慢的过滤器中获得一个快速的初始反应。
质量过滤
质量的测量报告上下行均可用的，但只是服务小区有。
质量的过滤是通过过滤rxqual（上行）和rxqual（下行）来产生的，它具有与信号强度过滤一样的等式1到4，以及包括服务小区一样的初始机制。
过滤器类型和过滤器长度的选择
表2是信号强度过滤器类型以及过滤器长度的参数选择的总结：
信号强度的过滤类型是通过SSEVALSI和SSEVALSD来选择。
SSEVALSI是选择在信令连接过程中的过滤器类型，一般是此阶段是发生在SDCCH信道上的；
SSEVALSD是选择在话音/数据连接过程的过滤器类型，也即发生在TCH信道上的连接。
SSEVALSI与SSEVALSD的取值范围为1-9，值1-5是与普通FIR过滤器相对应，这些是过滤长度为2、6、10、14、18（SACCH）的直接平均过滤器。
这些普通FIR过滤器过滤长度的选择是有过滤器选择参数来选择的。
值6-9是对应其他几种过滤器类型的，这些过滤器过滤长度的选择是由SSLENSI和SSLENSD来做，SSLENSI是针对SSEVALSI的过滤器，SSLENSD是针对SSEVALSD的过滤器。
对于其他的过滤器（过滤器选择参数6-9），在斜率被开启的情况下参数SSRAMPSI或SSRAMPSD决定了SACCH周期的数量，即图2中的K。
表3是信号质量过滤器类型以及过滤器长度的参数选择的总结：
信号质量过滤器类型的选择是有参数QEVALSI和QEVALSD与信号信号质量过滤器一样的方式来选择。
过滤器1-5是普通FIR质量过滤器，它的过滤器长度有4、8、12、16、20SACCHs，过滤器6-9的过滤器长度是由参数QLENSI和QLENSD来选择。
当过滤邻小区的信号强度时，针对此邻小区的过滤器参数设置将被使用，也就是说服务小区和邻小区的过滤是分别的，这在当服务小区是宏蜂窝小区而邻小区是微蜂窝小区的时候就很有用。
时间提前量
在BSC中有一简单的过滤器用于时间提前量的过滤，这是个直接平均过滤器。
这个过滤器的过滤长度由TAAVELEN来说明。
3.2.4基本排列
3.2.4.1概述
有两种可用的基本排列算法：
Ericsson1和Ericsson3，这个选择是由参数EAVLTYPE来设置。
此两者不同的是Ericsson1是基于信号强度和路径损耗一起的，而Ericsson3是只基于信号强度，当然它们也有共同的特性，如它们都允许TCH和BCCH信道有各自不同的最大发射功率。
但是，排列的目标是要由纯的TCH信道（而不是BCCH信道）来控制小区边界。
还有，邻小区必须通过最小信号强度的检查才能被排列。
下面的3个步骤是两种排列算法都有的：
基站输出功率的修正
最小信号强度条件的评估
信号强度的惩罚
3.2.4.2基站输出功率的修正
邻小区
当MS测量邻小区的信号电平时，这些邻小区发射的是BCCH信号，在切换的情况下这个信道与话务信道具有不同的输出功率，我们已经知道，切换算法的目的是让纯话务信道来控制小区的边界。
因此邻小区的测量报告rxlev需要通过BCCH频率（BSPWR）与其小区其他频点（BSTXPWR）的输出功率的不同来校正。
其中n是对应邻小区，SS_DOWN是校正过的信号强度。
服务小区
对于服务小区有许多中状况需要对测量的信号强度进行校正的：
●如果连接是在BCCH载波（非跳频）上，则具有与上面邻小区一样的校正方式
●如果使用包括BCCH频率的跳频，这个补偿的结果是如果跳频不包括BCCH频率信号强度应当已经测量，这个补偿的原因也是由于BSTXPWR和BSPWR可能不同，而我们是用BSTXPWR来控制小区边界
●如果服务小区是OL/UL小区而MS又是连接在Overlaid子小区上，由于两个子小区可能有不同的输出功率，这个补偿的效果是小区的边界应由Underlaid的BSTXPWR来控制
●如果使用了功率控制，这个补偿的结果就是在BTS正使用最大功率发射时的信号强度应当已经被测量，这个补偿已经讲过了，见3.2.3
3.2.4.3最小信号强度条件
对于邻小区信号强度rxlev的过滤，首先是要通过两个最小电平门限，一个下行信号强度MSRXMIN，一个上行信号强度BSRXMIN。
这两个门限可在每个小区中单独定义，最弱的上下行信号强度通过使用最小电平来选择。
这主要是看针对要切换过去的小区的灵敏度这个信号是否有足够强。
最小电平条件是：
和
其中n是对应于邻小区，SS_DOWN是针对基站输出功率校正过的下行信号强度，SS_UP是上行信号强度的估计，它是通过下行路径损耗以及MS的发射功率计算出来的：
其中MS_PWR是MS的发射功率，它是MS的输出功率等级（P）和由参数MSTXPWR给出的MS最大允许发射功率中的最小一个：
路径损耗是：
BSTXPWR是纯TCH频率的基站输出功率，这是普通的参考点，然后我们假定这个参考点就是基站天线的输出点。
BSRXMIN必须针对选择的参考点做调整。
3.2.4.4信号强度补偿
补偿或惩罚，由于某些临时考虑的原因使更难切换到所惩罚的小区，这个惩罚是通过对特定小区的信号强度rxlev减去一个信号强度补偿值来实现，这样的话这个小区就比实际更“差”一些：
其中p就是指受惩罚的小区，HCS_PENALTY是与HCS功能有关的惩罚，LOC_PENALTY是与切换有关的惩罚，切换的惩罚主要由下面3个原因：
切换失败
在切换中发生了信令失败，如果再向此小区切换时可能再次失败，因此这个小区就应当受到惩罚，3.2.9描述了切换失败惩罚及其控制参数。
质量紧急切换
从信号强度这一点来说，由于质量紧急切换而被抛弃的小区通常是最强的，也就是说如果没有预防的话，在下一次切换评估中它很有可能会在切换候选小区的前面，因此很有可能又切换回此小区。
4.2.5描述了与质量紧急切换有关的惩罚及其控制参数。
时间提前量紧急切换
时间提前量紧急切换与质量紧急切换是一样的，它有自己的参数及相同的处理方法，见4.2.5。
但是，但一个小区由于时间提前量切换受到惩罚时，所有其他同站的邻小区的时间提前量将被检查并且有必要的话就会受到惩罚。
对于一个连接由于切换失败、紧急切换或HCS而受到的惩罚都是在一定时间内有效的。
在一个小区排列之前，都会检查此小区是否受到某中惩罚。
如有，就从相关小区的估计中减去惩罚，惩罚的大小和时间段都是由参数来控制的。
详见4.2.9。
3.2.4.5Ericsson1
在上面提到的基本策略之后，Ericsson1首先是把低信号强度小区和高信号强度小区分开，不能满足充分电平条件（低信号强度的小区）的小区就叫K小区，它通过信号强度来排列；
而能满足充分电平条件（高信号强度的小区）的小区就叫L小区，它通过路径损耗来排列，小的路径损耗就有更高的排列值。
通过路径损耗来排列具有充分信号强度的小区，与这个电话相连接的基站肯定更靠近MS，因而它就具有更适宜的发射功率。
在充分信号强度条件的评估之后，接下来就有：
●信号强度评估（K标准）
●路径损耗评估（L标准）
●结合到基本排列列表里
充分信号强度条件
对于通过最小电平条件而选择的所有邻小区，加上服务小区将进行充分信号强度条件的判断，分出低信号小区和高信号小区。
充分条件类似于最小信号电平条件，但是也有一些重要的区别：
●服务小区也要像邻小区一样参加评估
●“充分”信号强度是由参数MSRXSUFF和BSRXSUFF来定义门限，两个参数都是在每个小区中设置
●充分门限可以通过滞后调整TRHYST和偏移调整TROFFSET来改变，这都是小区与小区相关的双向参数。
TRHYST的好处主要是用于减少由于衰弱等而造成的乒乓切换，而TROFFSET是用于调整充分信号强度条件门限。
邻小区的充分信号强度条件如下：
其中n是邻小区，是指服务小区，p_SS_UPn是惩罚的上行信号强度：
其中：
表达式右边就是充分信号强度等级，在这个条件中有效的充分电平来包括小区与小区之间的相关参数。
也就有可能在具有相同的信号强度的情况下，一个小区是K小区而另一个小区且为L小区。
最小信号强度和充分信号强度都可以用来描绘基站的范围，图3就是一个理想化的地理平面中的最小和充分条件的显示，即在一没有阴影衰弱的平坦地面上的情况。
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