WiMAX与TD-SCDMA联合组网中切换技术的研究

　　WiMAX在物理层上分别有单载波、OFDM、正交频分多址（OFDMA）三种技术体制。其中单载波体制使用的是QPSK、160AM、 640AM、2560AM调制技术加频域均衡，后两种体制都采用了利 于抗衰落、抗多径、降低实现成本，及提高频谱效率的OFDM调制技术。在MAC层， WiMAX采用的是TDMA方式，可以是TDD双工模式或FDD双工模式。这种多址方式能保证传输时延，支持面向连接的业务，以及为系统提供QoS和差异化服务、带宽的动态分配。通过这种多址方式可以使WiMAX基站同时接入数千个远端用户站，既可满足无连接传输的需求，如数据业务，也可在QoS下进行面向连接的传输，如需要有QoS保证的视频和话音（VoIP）业务。

　　从上述TD-SCDMA与WiMAX的一些特点可以看出两者的确具有一些共同的特点，如二者在空中接口方面都采用了 OFDM/OFDMA/MIMO等先进技术以追求更高的频谱效率和更快的数据速率，都将业务分成了若干类别，提供QoS保证，都制订了协议规范确保支持移动性等。尤其是随着主体数据业务的确立和VoIP技术的发展，特别是由于IMS的提出，TD-SCDMA网络迈出了面向全IP核心网的关键一步，因此二者的目标更加接近，都指向了有QoS保证的IP核心网和移动宽带接入网。

　　正是由于TD-SCDMA与WiMAX的这些共性特征，使得两者在技术上可以达到很好的融合。而随着各种无线技术的迅速发展，移动办公的流行和便携设备的普及，用户对综合化的、随时随地、永远在线的无线移动服务的需求将持续增长。这也为两种网络的融合创造了业务需求的前提。

　　3、混合网络的切换

　　如果实现TD-SCDMA与WiMAX的混合组网，切换问题则可以说是其最重要的一个技术问题。在保证一定的掉线率和切换成功率的前提下，用户如何从一个网络平滑地切入另一个网络是混合网络设计的关键要素。对于混合网络而言，各种网络可能架构不同，使用不同的技术，因此现在还没有一套统一的关于异构网切换的技术标准。不同的异构网进行混合，需要根据异构网的特征采用不同的切换技术。在这里笔者对根据接收信号强度、迟滞电平和信标为判断准则的切换机制进行了研究。

　　由3GPP协议可知，以接收信号强度（RSS）做切换指标时，切换执行前后临界时刻的采样平均值最为关键。故设MS经过采样临界点前最后一次采样均值为λ1，而切换后第一次采样均值为λ2，前后2次采样的差值为Dss，WiMAX和TD-SCDMA的接收信号强度模型分别为：

　　式中：d和D-d分别为移动台到WiMAX接入点和TD-SCDMA基站的距离；P0、n、K1和K2为路径损失参数，F(d)和υ(d)为同阴影衰落有关的静态零均值高斯白噪声过程且不相关（方差均为）。

　　保切换发生于两种网络的边界上，因而有效地避免了乒乓效应的发生。其中λ1、λ2要根据网络拓扑的实际情况，如切入点密度和基站距离来实际确定。

　　结合以上分析，并针对两种网络在信道特性、数据速率和业务类型上的差异，可以有下列两种无缝切换控制方案。在高带宽的WiMAX和低带宽的TD-SCDMA之间切换时，先设定用户已经进入这两种网络的交叉覆盖区域，并开始信号强度的检测工作。

　　3.1　从WiMAX向TD-SCDMA切换

　　从WiMAX向TD-SCDMA切换如图1所示。用户在网络中运行高速数据业务时，在从WiMAX切换到TD-SCDMA之前必须做传输数据率的调整。当达到Rw＜Rt时就开始执行切换的准备工作，即移动台向TD-SCDMA要求信标，协调传输带宽，信标条件满足后执行切换。而协调过程消耗的时延则用来减小切换时的乒乓效应；如果原网络运行数据率不高于TD-SCDMA的普通业务，则尽量保持在条件较好的WiMAX网络中，直到满足Rt≥Rw+ hv才切换，由于迟滞电平的作用，同样可以减少乒乓效应。

                     图1　从WiMAX向TD-SCDMA切换

　　3.2　从TD-SCDMA向WiMAX切换

　　从TD-SCDMA向WiMAX切换如图2所示。虽然原则上当有高带宽的网络可用时尽量向其切换，但从带宽相对较低的TD-SCDMA向 WiMAX切换时，文章提出的策略并不因新网络带宽高就立即切换过去，而是从保证业务的可靠性角度出发来做判决，考虑当前业务是否是实时性的。由于异构网切换过程中的时延开销较大，容易带来实时业务中断。因此，在满足Rw≥Rt+hv时，就根据当前业务的实时性进行判断，如不是实时业务，那么TD-SCDMA就立即向WiMAX切换；如是实时业务，那么向TD-SCDMA要求信标，并在要求满足后切换，这样切换时的TD-SCDMA网络条件较好，为实时业务的顺利交接提供了保障，同时避免了乒乓效应。

                     图2　从TD-SCDMA向WiMAX切换

　　总之，由以上的推导可知，我们得到了迟滞电平值。从TD-SCDMA向WiMAX切换时，在满足Rw≥Rt+hv时，根据当前业务的实时性来进行判断，如不是实时性业务，那么TD-SCDMA就立即向W iMAX切换；如是实时业务，那么向TD-SCDMA要求信标，在要求满足后切换；然而从WiMAX切换到TD-SCDMA之前必须做传输数据率的调整，因此达到Rw＜Rt时才可以开始执行切换的准备工作（移动台向TD- SCDMA要求信标）来协调传输带宽，信标条件满足后执行切换，如果原网络运行数据率不高于TD-SCDMA的普通业务，则尽量保持在条件较好的 WiMAX网络中，直到满足Rw≥Rt+hv才切换，这样均可以减少乒乓效应。

　　4、结语

　　在现今无线通信领域，很难有哪种技术或标准能够一统天下，多种技术共存是一个不争的事实，多种技术融合发展也是必然的趋势。

　　TD-SCDMA是无线网络宽带化的成果，而WiMAX系统则使宽带网络向无线化迈出了重要一步。目前两者实现的独立组网的网络已经出现，但由于两者本身的一些特点使得两者的结合也不可避免，这样有利于两大系统实现优势互补，达成双赢的局面，所以说，各类通信技术演进发展，最终将会在未来融合，共同为用户创造一个美好的信息时代。