當手機慢慢離開原先的細胞，將要進入另一個細胞時，原基地台與手機之間的鏈路將由新基地台與手機間的鏈路來取代，這就是交遞的涵義。在前期雜誌中我們已經幫各位讀者詳細介紹交遞的種類及其特色，在本期雜誌中我們將從W-CDMA系統跟交遞有關...
當手機慢慢離開原先的細胞，將要進入另一個細胞時，原基地台與手機之間的鏈路將由新基地台與手機間的鏈路來取代，這就是交遞的涵義。在前期雜誌中我們已經幫各位讀者詳細介紹交遞的種類及其特色，在本期雜誌中我們將從W-CDMA系統跟交遞有關的專有名詞的介紹開始，逐步地深入探討交遞相關的演算法及量測準則。
依據手機量測的準則，可以將細胞區分為三種不同的集合，基本上這三個集合是互斥(Mutually Exclusively)的。
在主動組(Active Set)裡面的基地台在軟式交遞時會和手機形成連結，而主動組可以容納的基地台數目基本上會和耙形接收機的finger數有關。
在候選組(Candidate Set)裡面的基地台在軟式交遞時並沒有和手機建立連結，但是其CPICH頻道的值已經超過成為主動組的最低限制。
在鄰近組(Neighbor Set/Monitored Set)裡面的基地台的CPICH頻道的值並沒有超過主動組的最低下限，手機在每隔一段時間便會去量測在鄰近組裡面的基地台的值，若其中有基地台的值超過主動組的最低下限的要求時，會將那些超過的基地台列入主動組，若此時的主動組已經額滿時便將其列入候選組裡面。圖1顯示如何將所有接收到的基地台依值大小歸類的流程圖。
基地台是屬於主動組或是監視組是由手機來決定，利用手機本身的量測來協助交遞的執行，又稱為手機輔助的交遞(Mobile Assisted Handover)。一般手機最多可以處理32個基地台的訊號，有些是持續性的量測，其餘的則是週期性的量測；亦即在主動組及監視組內所有的基地台列表不能超過32個。一般手機最多可以支援6個基地台，同時位於主動組。手機是利用所謂的觸發條件(Triggering Condition)來決定是否要將基地台放入主動組，或是從主動組中將其移除，每一個動作都會有其相對應的觸發條件。在軟式交遞下共有下列三種可能的模式：
在連結模式時，手機會對現有的基地台(Serving Cell)和鄰近的基地台(Adjacent Cell List)量測其CPICH頻道的訊號強度，量測的結果會和交遞的臨界值(Handover Threshold)做比較。當某些鄰近組的基地台滿足觸發條件時，手機會將量測結果回傳至無線網路控制器(Radio Network Controller，RNC)，是否要將這些鄰近的基地台加入主動組內的決定權是在RNC。當RNC決定要將這些滿足觸發條件的基地台加入主動組時，會命令手機更改其主動組的基地台列表來和這些新的基地台建構新的無線連結。
在SRNC內的通話許可控制(Call Admission Control，CAC)的單元會來決定是否將滿足觸發條件的基地台加入主動組，若此時的網路負載過重或是手機沒有額外的頻道來建構新的無線連結時，則SRNC會拒絕將滿足觸發條件的基地台納入主動組內。
當在主動組內的某基地台，其CPICH的訊號強度滿足移除的觸發條件時，手機會將量測結果送至SRNC(在Inter-RNC Handover的狀況)；當SRNC決定要將此一基地台從主動組移除時，會利用DCCH頻道的RRC訊息(RRC Message)來更新主動組的基地台列表，進而將此基地台移除。
基本上，主動組的替換是前兩個例子的結合，當主動組的位置全被佔滿時，若在監視組內有一基地台，其CPICH頻道的訊號品質高於主動組內訊號品質最差的基地台時，會將此一較佳的基地台和在主動組內最差的基地台交換。
手機的量測(UE Measurementsh)和回報的程序是受到UTRAN來控制。UTRAN會命令手機進行量測作為交遞管理、無線載荷控制(Radio Bearer Control)和手機定位之用，此量測是在固定的時間週期或者是在特定事件的驅動下來進行。3GPP針對手機量測定義了下列8種不同的類型：
‧同頻量測(Intra-Frequency Measurements)
‧不同頻量測(Inter-Frequency Measurements)
‧不同系統的量測(InterRAT Measurements)
‧資料流量的量測(Traffic Volume Measure-ments)
‧品質量測(Quality Measurements)
‧手機內部的量測(UE Internal Measurements)
‧手機位置的量測(UE Positioning Measure-ments)
‧RACH量測回報
UTRAN利用BCCH頻道內的SIB11和SIB12將量測的準則廣播給手機；在待機模式時，手機會讀取SIB11的內容，在FACH和呼叫模式時則會讀取SIB12的內容。手機根據SIB11和SIB12所提供的參數值來評量所有在主動組及監視組的基地台訊號是否滿足當中的觸發條件，若滿足某觸發條件時，手機會回報給RNC並由RNC決定是否要採取交遞的動作。SIB11和SIB12所提供的參數計有：回報範圍(Reporting Range，RR)、遲滯(Hysteresis，H)及權值係數(Weighting parameter，W)；這三個參數皆是由RNC利用BCCH頻道訊息傳送至手機，在3GPP的規範只對此參數做定性的定義，至於定量的計算或微調是由網路設備業者在網路佈建階段，根據基地台的地理環境及負載配置所動態調校。
手機實體層的量測計有下列12項：
CPICH頻道的編碼訊號的接收功率(Received Signal Code Power)。CPICH RSCP值可以作為交遞的評估、下傳方向的外環功率控制、上傳方向的開迴路功率控制和路徑損失(Path Loss)的計算之用。CPICH RSC量測回報的範圍是介於-115至-40dBm之間。
接收訊號強度指標(Received Signal Strength Indicator，RSSI)。RSSI值為接收機形塑濾波器(Pulse Shaping Filter)所定義的頻寬內的總功率，包含寬頻的訊號功率、熱雜訊和接收機自己所產生的雜訊。RSSI值主要是最為不同頻交遞的參考，其回報範圍是介於-101至-25dBm之間。
此量測是作為UTRAN和GSM系統間交遞的參考。GSM Carrier RSSI定義為接收訊號的強度指標，在GSM BCCH頻道寬度內所接收到的訊號功率。
CPICH頻道的每個碼片(Chip)的能量對頻帶內訊號功率的比值。CPICH主要是用在細胞選擇/重選及交遞的評估上面，作為手機對基地台訊號的品質衡量。CPICH的回報範圍是介於-24至0dB。(1)式為CPICH的計算公式：
(詳細請見新通訊55期9月號)
傳輸頻道的區塊錯誤率(Block Error Rate)。BLER為傳輸區塊(Transport Block，TB)的錯誤數對總傳送的傳輸區塊的比率的長期平均值。例如每傳送1000個傳輸區塊會有一個傳輸區塊有位元錯誤，產生其BLER值為0.1%。
手機的發射功率，量測參考點為天線和手機的連接器。UE Transmitted Power的回報範圍是-50至33dBm。
此量測的目的在於協助交遞時，目前細胞和鄰近細胞時間的調校，其單位可以是碼片或訊框。RRC會回報Tm、OFF和COUNT-C-SFN這三個參數給網路。其中Tm是指目前細胞下傳方向的DPCH頻道和鄰近細胞的PCCPCH頻道的系統訊框數(System Frame Number，SFN)起始位置的時間差，Tm的回報範圍介於0至38399碼片間。至於OFF定義可以參考(2)式。
(詳細請見新通訊55期9月號)
其中，
‧SFN：鄰近細胞的系統訊框數
‧CFNTx：目前細胞的連結訊框數，可以藉由讀取下傳方向DPCH頻道來取得
‧OFF的回報範圍是介於0至255訊框之間。
SFN-SFN觀測時間差是指目前細胞和目標細胞接收到的訊框的時間差。3GPP支援兩種不同形式的觀測時間差：形式1(Type1)和形式2(Type2)。Type2只適用於目前細胞和目標細胞具有相同時間下。對Type1 SFN-SFN觀測時間差定義為OFF×38400+Tm。
Type2的定義則是從細胞i所接受到的P-CPICH時槽，和從細胞j所收到的P-CPICH時槽的時間差。
此量測是作為通話設定之用以補償DL和UL的傳播延遲，以最早抵達手機接收機的接收路徑作為參考時間。
此量測是作為手機的定位之用，它包含了主動組裡面每一個無線連結的時間差(以碼片為計算單位)。參考路徑也是以最早抵達手機接收機的路徑為準。
此量測是用於決定UTRAN和GSM系統間的時間差。Observed Time Difference of GSM Cell定義為UTRAN細胞i，在PCCPCH的SFN為0作為參考點，和GSM頻率j的BCCH頻道的51-Multiframe的起始的時間差。
路徑損失，Pathloss的回報範圍是介於46至158 dB之間。他的計算公式如(3)式：
(詳細請見新通訊55期9月號)
在連結模式下，手機會持續搜尋在相同載波頻率下的鄰近細胞，每找到一個就去解碼其BCH頻道的內容，並將所量測到的P-CPICH值回報給目前的RNC(Serving RNC，SRNC)。假如CPICH的量測值滿足由RNC所定義的準則時，手機會傳送一個量測回報給目前的RNC。
RNC支援下列五種不同的量測回報事件(Measurement Report Event)：
‧Reporting Event 1A：量測回報事件1A是當在監視組內的其中一個細胞進入了回報範圍，主要是用來決定是否接受主動組的加入，量測的參數為P-CPICH頻道的值。
‧Reporting Event 1B：量測回報事件1B是當在主動組內的其中一個細胞離開了回報範圍，主要是用來決定是否將此細胞從主動組移除，量測的參數為P-CPICH頻道的值。
‧Reporting Event 1C：量測回報事件1C是當在監視組中的某一細胞的P-CPICH頻道的值，高於在主動組內的某一細胞的P-CPICH頻道的值，主要是用來決定是否進行主動組的替換。
‧Reporting Event 1E：量測回報事件1E是當在主動組內的某細胞的P-CPICH的RSCP值，高於一特定的臨界值。
‧Reporting Event 1F：量測回報事件1F是當在主動組內的某細胞的P-CPICH的RSCP值，低於一特定的臨界值。
圖2顯示在軟式交遞下交遞演算法的流程圖，下面的三個子章節將詳細的介紹各個不同模式的交遞演算法及相關的訊息流程(Message Flow)。
回報事件1A主要用於在主動組內加入新的細胞。若某鄰近細胞其P-CPICH的值滿足(4)式手機會傳送量測回報給RNC，圖3顯示事件1A的量測回報。
(詳細請見新通訊55期9月號)
‧Mnew：進入量測範圍的細胞的量測結果(P-CPICH)
‧Mi：主動組內細胞的量測結果
‧Mbest：主動組內收訊最佳的基地台的量測結果
‧NA：目前主動組內細胞的數目
‧W：權值因數，RNC利用BCH的訊令傳送給手機
‧R：回報範圍(Reporting Range)，RNC利用BCH的訊令傳送給手機
‧H1A：事件1A的遲滯
圖3中的加入視窗(Addition Window)是利用回報範圍及事件1A的遲滯所計算出來。當在監視組中的某基地台滿足事件1A所定義的觸發條件，則手機會將此回報給SRNC，SRNC內的無線資源控制(Radio Resource Control，RRC)會決定是否和此一新的基地台建構無線連結。圖4顯示在不同RNC(Inter-RNC)的交遞模式下(此為涵蓋面最廣的一種交遞模式)，有關在主動組新細胞加入的通訊協定的訓令流程圖(Signaling Flow Chart)。
當Node B和SRNC完成上傳及下傳的資料傳輸載荷(Data Transport Bearers)同步之後，SRNC利用DCCH頻道將RRC的訊息「主動組更新(Active Set Update)」傳送給手機，在手機完成主動組更新之後利用RRC的訊息「主動組更新完成(Active Set Update Complete)」來通知SRNC已完成主動組的更新。在完成上述的流程之後，一新的無線連結被加入到手機並開始參與無線訊號的接收及傳送。
回報事件1B主要是用於移除主動組內的細胞。若主動組內的某細胞其P-CPICH的值滿足(5)式手機會傳送量測回報給RNC，圖5顯示事件1B的量測回報的示意圖。
(詳細請見新通訊55期9月號)
‧Mold：離開量測範圍的細胞的量測結果(P-CPICH)
‧H1B：事件1B的遲滯
當在主動組內的某細胞的P-CPICH的低於丟棄視窗(Drop Window)時，手機會將量測結果回報給SRNC，SRNC會決定是否將此細胞從主動組中移除。當SRNC決定要將此無線連結中斷時，會利用上層的訓令(RRC訊息)「主動組更新(Active Set Update)」來命令手機將滿足事件1B的細胞從主動組中移除，相關的通訊協定及訓令流程顯示在圖6。
SRNC利用DCCH頻道將RRC訊息「主動組更新」傳送給手機，此訊息包含更新形式(Update Type)及細胞ID參數；手機在收到此訊息之後會將所要移除的基地台的下傳頻道中斷，並利用RRC訊息「主動組更新完成(Active Set Update Complete)」知會SRNC以完成細胞的移除。
回報事件1C主要是用於主動組細胞的替換(Active Set Replacement)。若監視組內的某細胞，其P-CPICH的值高於特定的臨界值(由收訊最差的細胞的值及替換視窗(Replacement Window)相加所得到)，且若主動組細胞的數目達到上限時便會進行主動組的替換，圖7顯示事件1C的量測回報的示意圖。
在圖7中，P-CPICH1，P-CPICH2及P-CPICH3所對應的基地台是屬於主動組內的細胞，P-CPICH4所對應的基地台是屬於監視組的細胞；當P-CPICH4的值高於由P-CPICH3的值及替換視窗相加的值時，手機會傳送量測回報給SRNC，SRNC會決定是否執行主動組的替換。
基本上主動組的替換是由主動組的加入及主動組的移除結合而成，因此主動組替換的訊令流程是由圖4及圖6所組成。在圖4的「主動組更新」的訊息之前，主動組替換的訓令流程和主動組加入是相同，在主動組替換的模式下，SRNC利用DCCH頻道將RRC訊息「無線連結的加入及移除(Radio Link Addition & Deletion)」傳送給手機，手機在接收到主動組更新的訊息之後，會切斷和收訊較差的基地台的無線連結，並同時和新加入主動組的基地台建構起新的無線連結。手機在完成主動組的替換之後會利用RRC訊息「主動組更新完成」知會SRNC以完成主動組替換，之後的程序會和圖6的程序相同。
當某細胞進入回報範圍且滿足觸發事件1A、1B或1C時，手機會送量測回報給RNC。在一般情況下，RNC會利用RRC訊息「主動組更新」來做主動組細胞的更新，但在某些條件下(例如網路容量的限制)，RNC無法允許做主動組的更新，此時手機會在第一次量測回報之後，利用固定的時間週期持續的發送量測回報給RNC，請求主動組的更新。手機會終止事件觸發的週期性量測回報，當在所有監視組中的細胞都離開回報範圍(亦即沒有主動組跟新的需求)，或RNC接受手機的請求命令手機進行主動組的更新。圖8顯示事件觸發的週期性量測回報的示意圖。
在圖8中，P-CPICH3進入主動組細胞加入視窗的範圍內，此時手機會發送量測回報給RNC，請求進行主動組更新，因某些因素RNC拒絕手機的請求，手機利用周期性的量測回報持續地向RNC請求允許主動組細胞的加入，當P-CPICH3的值離開加入視窗時便終止這個週期性的量測回報。
為了限制量測回報的發生頻率及對系統負載的影響，有必要對回報事件1A、1B、1C及周期性量測回報加入一些限制，這個限制通常是某細胞的P-CPICH的值必須在一段時間內都滿足上述的量測回報的條件下，手機才會傳送量測回報給RNC，此即為時間觸發(Time-to-Trigger，TtT)的限制。圖9顯示時間觸發的量測回報的示意圖。
在圖9中，手機會傳送量測回報給RNC，只有當P-CPICH3的值進入回報範圍且持續的時間超過TtT的值，在回報事件1A的例子中，TtT的值是由RRC的訊息「加入時間(Addition Time)」所定義。
對每一個在監視組中的細胞，RNC可以個別指定一個位移值給每一個細胞，這個位移量可以是正值也可以是負值。此位移值在手機開始評估是否要進行事件回報之前，會加到量測的結果上，利用這個位移量改變細胞的邊界。圖10顯示個別細胞位移的示意圖。
在圖10中針對細胞3的最終量測值為P-CPICH3的值加上P-CPICH3的位移量，RNC是利用「CPICH Offset」這個參數將個別細胞的位移量傳送給手機。利用個別細胞位移可以輔助RNC來動態調整各個細胞的負載來達到最佳平衡的狀態，例如上圖中的P-CPICH3實際上並未進入回報範圍，但是利用位移量的補償強制P_CPICH3進入回報範圍(強制將細胞3加入主動組中)。
加入視窗(Addtion Window)及丟棄視窗的參數值會影響回報事件1A及1B的發生，而回報範圍的值會受到主動組內最佳的P-CPICH的值的影響。設想若存在一個細胞，其P-CPICH的值非常不穩定(很大的變動範圍)，在某一特定時間上，這個細胞的PCPICH的值變得很大，使這個細胞成為主動組內最佳的細胞，此時網路的回報範圍便會受到此細胞的影響而將回報範圍瞬間拉到很高的準位上。為了避免這種現象的細胞存在網路上嚴重影響網路的回報範圍的準位，有必要對這種細胞做一限制來避免影響整體網路的安定。圖11顯示一不穩定的細胞是如何影響網路的回報範圍(加入視窗/丟棄視窗的準位)。
在圖11中可以發現細胞3的P-CPICH的值非常的不穩定，當網路察覺到有這種現象的細胞存在時，會利用「Disable Effect on Reporting Range」這個參數來禁止細胞3參與回報範圍的計算。
交遞的發生會和交遞量測的結果()的精確度有著很大的關係。考量到快速衰落的現象會對交遞量測的結果有著很顯著的影響，因此有必要對交遞量測的結果做濾波(Filtering)將快速衰落的效應平均掉。
濾波的長度(Filtering Length)會影響到交遞的控制，在較短的濾波長度下，快速衰落的效應會較顯著；這將使得主動組的更新頻率變得很高，造成頻繁的交遞產生而加重網路訊令的負載(Signaling Load)。同理若濾波的長度較長，主動組更新的速率較慢，這會導致手機無法隨時連上較佳的基地台。濾波長度的選擇通常會和手機的移動速率有關，慣例上當手機的移動速度較慢時，濾波的長度較長；當手機的移動速度較快時，濾波的長度較短。
在實際網路中最佳的濾波長度會是交遞量測精確度及交遞延遲(Handover Delay)的妥協。圖12顯示在不同的手機移動速度下，交遞量測結果在濾波(Filtered)和未濾波(Unfiltered)的狀況下的比較。
從圖12中可以看出當手機的移動速度較慢時(6 Km/h Pedestrian channel)，通道的變化較緩慢，因此可以使用時間長度較長的濾波長度。而手機的移動速度較快時(60 Km/h Vehicular Channel)，通道的變化會比較劇烈，因此濾波的長度必須縮短以避免交遞延遲的現象出現。
UE在進行不同頻率間的量測時會利用(6)式的公式進行。
(詳細請見新通訊55期9月號)
其中，
‧Qcarrierj：對第j個載波的訊號品質的量測值(dB)
‧Mcarrierj：對第j個載波的訊號品質的量測值
‧Mij：在主動組內頻率為j的細胞i的量測值
‧NAj：在主動組內頻率為j的細胞數
‧MBestj：在主動組內頻率為j的細胞中訊號品質最好的量測值
‧Wj：加權係數(Weighting Coefficient)
‧H：磁滯值(Hystersis Value)
在3GPP規格中，針對同頻量測定義為事件1(Event1)系列，而對不同頻量測則定義為事件2(Event2)系列。在描述事件2x之前必須先了解什麼是「Non-used Frequency」和「Used Frequency」的概念。所謂的Non-used Frequency是指UE需要量測但不是在主動組裡面的頻率，而Used Frequency則是UE需要量測而且是在主動組裡面的頻率。底下將就事件2來探討在不同頻率間的量測回報：
若Non-used Frequency的量測值高於Used Frequency裡面最好的細胞的量測值，而且滿足磁滯值的條件和觸發時間的條件時，就會觸發事件2A。
若Used Frequency的量測值低於一個臨界值，而且Non-used Frequency的量測值高於一個臨界值，同時磁滯值條件和觸發時間條件都被滿足時，便會觸發事件2B。UTRAN透過上層的訊令(量測控制訊息)將Used Frequency的臨界值「Threshold Used Freuqnecy」傳送給UE；將Non-used Frequency的臨界值「Threshold Non-used Frequency」傳送給UE。
Non-used Frequency的量測值高於某一個臨界值「Threshold Non-used Frequency」，此臨界值是由UTRAN利用上層訊令傳送給UE。
Used Frequency的量測值低於某一個臨界值「Threshold Used Frequency」，此臨界值是由UTRAN利用上層訊令傳送給UE。
Non-used Frequency的量測值低於某一個臨界值「Threshold Non-used Frequency」，此臨界值是由UTRAN利用上層訊令傳送給UE。
Used Frequency的量測值高於某一個臨界值「Threshold Used Frequency」，此臨界值是由UTRAN利用上層訊令傳送給UE。
圖13顯示在不同頻率量測下的UE和RNC間的訊令流程。
UE在進行不同系統間的量測時會利用(7)式的公式進行。
(詳細請見新通訊55期9月號)
其中
‧QUTRAN：目前所使用的UTRAN接收品質的量測值(dB)
‧MUTRAN：目前所使用的UTRAN接收品質的量測值
‧Mi：主動組內細胞i的量測值
‧NA：主動組內的細胞數
‧MBest：主動組內訊號品質最好的細胞的量測值
‧W：加權係數
在3GPP規格中，針對不同系統間的量測定義為事件3系列。在描述事件3x之前必須先了解什麼是「Used UTRAN Frequency」和「Other System」的概念。所謂的Used UTRAN Frequency是指UE需要量測目前正在使用的UTRAN的頻率，而Other System則是UE需要量測GSM系統的頻率(以GSM為例)。底下將就事件3來探討在不同系統間的量測回報：
若Used UTRAN Frequency的量測值低於某一個臨界值，而且Other System的量測值高於某一個臨界值，同時磁滯值條件和觸發時間條件都被滿足時，便會觸發事件3A。UTRAN透過上層的訊令，將Used UTRAN Frequency的臨界值「Threshold Own System」傳送給UE；將Other System的臨界值「Threshold Other System」傳送給UE。
Other System的量測值低於某一個臨界值「Threshold Other System」，此臨界值是由UTRAN利用上層訊令傳送給UE。
Other System的量測值高於某一個臨界值「Threshold Other System」，此臨界值是由UTRAN利用上層訊令傳送給UE。
GSM系統的細胞成為訊號品質最好的細胞時。
在WCDMA基地台的連結是採用非同步的架構，這一點和cdmaOne有點不同，在cdmaOne的基地台連結是利用GPS來達到同步連結；因此在交遞演算法上，WCDMA會和cdmaOne或cdma2000有所不同。
接收機在不同頻段或頻道的搜尋時間會等於同頻搜尋的時間再加上綜頻器的穩定時間(Settling Time)。對同步的網路系統而言，傳輸間隙(Transmission Gap)僅需要數個時槽的時間就可以讓接收機切換到不同的頻道偵測。在非同步的網路架構下，手機會需要較長的搜尋時間才能完成對不同頻道的偵測。即使是在3GPP規格所定義的最長的傳輸間隙下，手機接收機都未必能成功偵測到想要的訊號，因此需要數個傳輸間隙讓手機有足夠的時間來完成不同頻道的偵測。越多的傳輸間隙會造成系統容量的降低，因此同步的網路架構是比較有利於手機進行不同頻率的量測。圖6.48為使用壓縮模式進行不同系統間的交遞量測(W-CDMA至GSM的硬式交遞量測)。
因容量因素的考量，在WCDMA系統上特別著重變頻交遞，而在cdmaOne上並未特別指定變頻交遞，因此要在cdmaOne的系統上執行變頻交遞比起WCDMA來說會更為困難。