WiMAX與TD-SCDMA聯合組網中切換技術的研究

　　WiMAX在物理層上分別有單載波、OFDM、正交頻分多址（OFDMA）三種技術體制。其中單載波體制使用的是QPSK、160AM、 640AM、2560AM調制技術加頻域均衡，后兩種體制都采用了利 于抗衰落、抗多徑、降低實現成本，及提高頻譜效率的OFDM調制技術。在MAC層， WiMAX采用的是TDMA方式，可以是TDD雙工模式或FDD雙工模式。這種多址方式能保證傳輸時延，支持面向連接的業務，以及為系統提供QoS和差異化服務、帶寬的動態分配。通過這種多址方式可以使WiMAX基站同時接入數千個遠端用戶站，既可滿足無連接傳輸的需求，如數據業務，也可在QoS下進行面向連接的傳輸，如需要有QoS保證的視頻和話音（VoIP）業務。

　　從上述TD-SCDMA與WiMAX的一些特點可以看出兩者的確具有一些共同的特點，如二者在空中接口方面都采用了 OFDM/OFDMA/MIMO等先進技術以追求更高的頻譜效率和更快的數據速率，都將業務分成了若干類別，提供QoS保證，都制訂了協議規范確保支持移動性等。尤其是隨著主體數據業務的確立和VoIP技術的發展，特別是由于IMS的提出，TD-SCDMA網絡邁出了面向全IP核心網的關鍵一步，因此二者的目標更加接近，都指向了有QoS保證的IP核心網和移動寬帶接入網。

　　正是由于TD-SCDMA與WiMAX的這些共性特征，使得兩者在技術上可以達到很好的融合。而隨著各種無線技術的迅速發展，移動辦公的流行和便攜設備的普及，用戶對綜合化的、隨時隨地、永遠在線的無線移動服務的需求將持續增長。這也為兩種網絡的融合創造了業務需求的前提。

　　3、混合網絡的切換

　　如果實現TD-SCDMA與WiMAX的混合組網，切換問題則可以說是其最重要的一個技術問題。在保證一定的掉線率和切換成功率的前提下，用戶如何從一個網絡平滑地切入另一個網絡是混合網絡設計的關鍵要素。對于混合網絡而言，各種網絡可能架構不同，使用不同的技術，因此現在還沒有一套統一的關于異構網切換的技術標準。不同的異構網進行混合，需要根據異構網的特征采用不同的切換技術。在這里筆者對根據接收信號強度、遲滯電平和信標為判斷準則的切換機制進行了研究。

　　由3GPP協議可知，以接收信號強度（RSS）做切換指標時，切換執行前后臨界時刻的采樣平均值最為關鍵。故設MS經過采樣臨界點前最后一次采樣均值為λ1，而切換后第一次采樣均值為λ2，前后2次采樣的差值為Dss，WiMAX和TD-SCDMA的接收信號強度模型分別為：

　　式中：d和D-d分別為移動臺到WiMAX接入點和TD-SCDMA基站的距離；P0、n、K1和K2為路徑損失參數，F(d)和υ(d)為同陰影衰落有關的靜態零均值高斯白噪聲過程且不相關（方差均為）。

　　保切換發生于兩種網絡的邊界上，因而有效地避免了乒乓效應的發生。其中λ1、λ2要根據網絡拓撲的實際情況，如切入點密度和基站距離來實際確定。

　　結合以上分析，并針對兩種網絡在信道特性、數據速率和業務類型上的差異，可以有下列兩種無縫切換控制方案。在高帶寬的WiMAX和低帶寬的TD-SCDMA之間切換時，先設定用戶已經進入這兩種網絡的交叉覆蓋區域，并開始信號強度的檢測工作。

　　3.1　從WiMAX向TD-SCDMA切換

　　從WiMAX向TD-SCDMA切換如圖1所示。用戶在網絡中運行高速數據業務時，在從WiMAX切換到TD-SCDMA之前必須做傳輸數據率的調整。當達到Rw＜Rt時就開始執行切換的準備工作，即移動臺向TD-SCDMA要求信標，協調傳輸帶寬，信標條件滿足后執行切換。而協調過程消耗的時延則用來減小切換時的乒乓效應；如果原網絡運行數據率不高于TD-SCDMA的普通業務，則盡量保持在條件較好的WiMAX網絡中，直到滿足Rt≥Rw+ hv才切換，由于遲滯電平的作用，同樣可以減少乒乓效應。

                     圖1　從WiMAX向TD-SCDMA切換

　　3.2　從TD-SCDMA向WiMAX切換

　　從TD-SCDMA向WiMAX切換如圖2所示。雖然原則上當有高帶寬的網絡可用時盡量向其切換，但從帶寬相對較低的TD-SCDMA向 WiMAX切換時，文章提出的策略并不因新網絡帶寬高就立即切換過去，而是從保證業務的可靠性角度出發來做判決，考慮當前業務是否是實時性的。由于異構網切換過程中的時延開銷較大，容易帶來實時業務中斷。因此，在滿足Rw≥Rt+hv時，就根據當前業務的實時性進行判斷，如不是實時業務，那么TD-SCDMA就立即向WiMAX切換；如是實時業務，那么向TD-SCDMA要求信標，并在要求滿足后切換，這樣切換時的TD-SCDMA網絡條件較好，為實時業務的順利交接提供了保障，同時避免了乒乓效應。

                     圖2　從TD-SCDMA向WiMAX切換

　　總之，由以上的推導可知，我們得到了遲滯電平值。從TD-SCDMA向WiMAX切換時，在滿足Rw≥Rt+hv時，根據當前業務的實時性來進行判斷，如不是實時性業務，那么TD-SCDMA就立即向W iMAX切換；如是實時業務，那么向TD-SCDMA要求信標，在要求滿足后切換；然而從WiMAX切換到TD-SCDMA之前必須做傳輸數據率的調整，因此達到Rw＜Rt時才可以開始執行切換的準備工作（移動臺向TD- SCDMA要求信標）來協調傳輸帶寬，信標條件滿足后執行切換，如果原網絡運行數據率不高于TD-SCDMA的普通業務，則盡量保持在條件較好的 WiMAX網絡中，直到滿足Rw≥Rt+hv才切換，這樣均可以減少乒乓效應。

　　4、結語

　　在現今無線通信領域，很難有哪種技術或標準能夠一統天下，多種技術共存是一個不爭的事實，多種技術融合發展也是必然的趨勢。

　　TD-SCDMA是無線網絡寬帶化的成果，而WiMAX系統則使寬帶網絡向無線化邁出了重要一步。目前兩者實現的獨立組網的網絡已經出現，但由于兩者本身的一些特點使得兩者的結合也不可避免，這樣有利于兩大系統實現優勢互補，達成雙贏的局面，所以說，各類通信技術演進發展，最終將會在未來融合，共同為用戶創造一個美好的信息時代。