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IS-95A CDMA移动通信基站子系统<2>
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IS-95A CDMA移动通信基站子系统<2>
（3）软切换
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。
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和切
换。基站利用一周期为2（15次方）=32 768的最大长度伪随机序列（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64bit，因此导频PN序列可使用的相位
为512个。在CDMA系统中所有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CDMA
的切换技术中一个显著的优点是可以使用软切换。所谓软切换是指当移动台需要跟一个
新的基站通信时，并不先中断与原先基站的联系。
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。尽管软
切换对前向链路的容量有一定的影响，但在切换区域由于需要，两个前向业务信道为一
个移动台使用，所以理论分析前向链路的容量损失相对于语音激活因子3／8或1／2分别
为0.2％或0.1％，而这点损失对整个系统不会产生什么影响。
（4）功率控制
功率控制在CDMA系统中非常重要，根据传输方向的不同，分为反向功率控制及正向
功率控制两种，其中，反向功率控制尤其重要，因为，反向是依靠准正交码区分的，因
此，用户之间存在相互间干扰，只有保证到达基站各用户间功率一致（防止远近效应）
，才能保证用户容量及质量。
进行反向功率控制的以在移动台接收并测量基站发来的导频信号，根据导频信号的
强弱估计正确的传输损耗，并根据这种估计来调节移动台的反向发射功率。接收信号增
强就降低其发射功率，接收信号减弱就增强其发射功率。
功率控制的原则是：当信道的传播条件突然改善时，功率控制应作出快速反应（例
如几微秒），以防止信号突然增强而对其他用户产生附加干扰，相反，当传播条件突然
变坏时，功率调整的速度可以相对慢一些。也就是说，宁愿单个用户的信号质量短时间
恶化，也要防止许多用户因为单个用户的信号电平突然变大而增大背景干扰。
这种功率控制办法简单、直接，不需要在移动台和基站之间交换信息，因而控制速
度快并节省开销。对于某些情况，例如车载移动台快速驶入或驶出地形起伏区或高大建
筑物遮蔽区而引的信号强度变化是十分有效的，但是对于信号因多径传播而引起的瑞利
衰落变化则效果不好。因为前向传输和反向传输使用的频率不同，通常两个频率的间隔
大大超过信息的相干带宽，因而不能认为移动台在前向信道上测得的衰落特性，就等于
反向信道上的衰落特性。为了解决这个问题，可以由基站检测来自移动台的信号强度，
并根据测得的结果，形成功率调整指令，通知移动台，使移动台根据此调整指令来调节
其发射功率。实现这种办法的条件是传输调整指令的速度要快，处理和执行调整指令的
速度也要快。一般情况下，这种调整指令每毫秒发送一次就可以了。
以上这些技术只是项目中我们已研究并实现的很少一部分，还有很多技术我们已实
现但未列在此处。
3 项目研发的成果
经过2年多的努力，我们将CDMA原理概念最终形成了FPGA信道板，完成了Abis自定
义接口规范的制定、实现及测试，采用高性能的嵌入式CPU处理器实现了多CPU通信，设
计并实现了高速包交换技术构造的内部网络，完成了中、射频子系统的设计，第一次实
现了与商用手机通话。
1998年12月，国家“863”专家组对项目进行了验收，全部指标符合“863”项目合
同要求，顺利通过了专家组的验收。
为了将国家“863”项目成果转变为产品，我们继续进行研发，最终完成了软切换
设计及实现，并通过软硬件联测进行了验证，完成了与多家商用手机的通话，完成了与
商用交换机联调，并成功运行在试验环境。2000年9月28日通过信息产业部项目验收。
CDMA基站系统研制的成功，不仅完善了专用仪表设备和开发工具、软件的配置、建
立了BTS BSC实验室以及MSC交换机系统室；更重要的是培养和建立了一支在CDMA关键技
术和系统集成方面积累了丰富经验的研发队伍。
4 项目今后的发展
在原国家项目研发成果基础上，听取了国家相关部委领导及运营部门用户及其它专
家建议后，吸取了原有设计的优点，重新进行了总体设计，其主要特点是面向产品设计
，设计具有可升级性和扩展性；方案的实施分阶段、有步骤地进行（IS-95与cdma2000
1X功能分步实现）；技术上尽可能采用国内外已有的新技术和芯片，以加速设备的开发
工作；支持IS-95A功能并能平滑过渡到cdma2000 1X，通过部分硬件及软件修改即可推
出WCDMA移动通信系统产品。预计2001年上半年推出支持话音业务cdma2000 1X系统，
2001年底推出支持全部功能的1X系统。
摘自《电信科学》
（3）软切换
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。
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和切
换。基站利用一周期为2（15次方）=32 768的最大长度伪随机序列（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64bit，因此导频PN序列可使用的相位
为512个。在CDMA系统中所有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CDMA
的切换技术中一个显著的优点是可以使用软切换。所谓软切换是指当移动台需要跟一个
新的基站通信时，并不先中断与原先基站的联系。
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。尽管软
切换对前向链路的容量有一定的影响，但在切换区域由于需要，两个前向业务信道为一
个移动台使用，所以理论分析前向链路的容量损失相对于语音激活因子3／8或1／2分别
为0.2％或0.1％，而这点损失对整个系统不会产生什么影响。
（4）功率控制
功率控制在CDMA系统中非常重要，根据传输方向的不同，分为反向功率控制及正向
功率控制两种，其中，反向功率控制尤其重要，因为，反向是依靠准正交码区分的，因
此，用户之间存在相互间干扰，只有保证到达基站各用户间功率一致（防止远近效应）
，才能保证用户容量及质量。
进行反向功率控制的以在移动台接收并测量基站发来的导频信号，根据导频信号的
强弱估计正确的传输损耗，并根据这种估计来调节移动台的反向发射功率。接收信号增
强就降低其发射功率，接收信号减弱就增强其发射功率。
功率控制的原则是：当信道的传播条件突然改善时，功率控制应作出快速反应（例
如几微秒），以防止信号突然增强而对其他用户产生附加干扰，相反，当传播条件突然
变坏时，功率调整的速度可以相对慢一些。也就是说，宁愿单个用户的信号质量短时间
恶化，也要防止许多用户因为单个用户的信号电平突然变大而增大背景干扰。
这种功率控制办法简单、直接，不需要在移动台和基站之间交换信息，因而控制速
度快并节省开销。对于某些情况，例如车载移动台快速驶入或驶出地形起伏区或高大建
筑物遮蔽区而引的信号强度变化是十分有效的，但是对于信号因多径传播而引起的瑞利
衰落变化则效果不好。因为前向传输和反向传输使用的频率不同，通常两个频率的间隔
大大超过信息的相干带宽，因而不能认为移动台在前向信道上测得的衰落特性，就等于
反向信道上的衰落特性。为了解决这个问题，可以由基站检测来自移动台的信号强度，
并根据测得的结果，形成功率调整指令，通知移动台，使移动台根据此调整指令来调节
其发射功率。实现这种办法的条件是传输调整指令的速度要快，处理和执行调整指令的
速度也要快。一般情况下，这种调整指令每毫秒发送一次就可以了。
以上这些技术只是项目中我们已研究并实现的很少一部分，还有很多技术我们已实
现但未列在此处。
3 项目研发的成果
经过2年多的努力，我们将CDMA原理概念最终形成了FPGA信道板，完成了Abis自定
义接口规范的制定、实现及测试，采用高性能的嵌入式CPU处理器实现了多CPU通信，设
计并实现了高速包交换技术构造的内部网络，完成了中、射频子系统的设计，第一次实
现了与商用手机通话。
1998年12月，国家“863”专家组对项目进行了验收，全部指标符合“863”项目合
同要求，顺利通过了专家组的验收。
为了将国家“863”项目成果转变为产品，我们继续进行研发，最终完成了软切换
设计及实现，并通过软硬件联测进行了验证，完成了与多家商用手机的通话，完成了与
商用交换机联调，并成功运行在试验环境。2000年9月28日通过信息产业部项目验收。
CDMA基站系统研制的成功，不仅完善了专用仪表设备和开发工具、软件的配置、建
立了BTS BSC实验室以及MSC交换机系统室；更重要的是培养和建立了一支在CDMA关键技
术和系统集成方面积累了丰富经验的研发队伍。
4 项目今后的发展
在原国家项目研发成果基础上，听取了国家相关部委领导及运营部门用户及其它专
家建议后，吸取了原有设计的优点，重新进行了总体设计，其主要特点是面向产品设计
，设计具有可升级性和扩展性；方案的实施分阶段、有步骤地进行（IS-95与cdma2000
1X功能分步实现）；技术上尽可能采用国内外已有的新技术和芯片，以加速设备的开发
工作；支持IS-95A功能并能平滑过渡到cdma2000 1X，通过部分硬件及软件修改即可推
出WCDMA移动通信系统产品。预计2001年上半年推出支持话音业务cdma2000 1X系统，
2001年底推出支持全部功能的1X系统。
摘自《电信科学》
