移動(dòng)通信中切換技術(shù)的比較分析

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上本科生畢業(yè)論文題目：移動(dòng)通信中切換技術(shù)的比較分析 專心-專注-專業(yè)移動(dòng)通信中切換技術(shù)的比較分析摘 要本文討論了移動(dòng)通信系統(tǒng)中切換技術(shù)提出的背景及其基本概念，然后分別介紹了三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中所采用的切換技術(shù)。最后詳細(xì)分析了TD-SCDMA 移動(dòng)通信系統(tǒng)中所采用的接力切換技術(shù)和WiMAX系統(tǒng)的 切換技術(shù)原理及其實(shí)現(xiàn)，對(duì)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和研究移動(dòng)通信系統(tǒng)中切換技術(shù)具有重大意義。關(guān)鍵詞：切換；WCDMA；CDMA2000；TD-SCDMA；The Analysis on Comparing Handover Technologies in Mobile CommunicationA

2、bstractFirst, the background and the basic conception of handover are introduced in this paper. Then, handover technologies used in three generations are discussed. Finally, the theories of Baton Handover used in TD-SCDMA and handover technology in WIMAX are analyzed, and it will play a major role i

3、n studying of handover technologies.Keywords：handoff；TD-SCDMA；WiMAX目 錄一 切換技術(shù)概述目前的移動(dòng)通信系統(tǒng)都是屬于蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，它把服務(wù)區(qū)劃分為若干小的區(qū)域，稱為小區(qū)(Cell)，然后在各小區(qū)用小功率發(fā)射機(jī)覆蓋，由若干小區(qū)構(gòu)成區(qū)群(Cluster)，實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)用。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)在服務(wù)區(qū)中從一個(gè)小區(qū)快速移動(dòng)到鄰近小區(qū)時(shí)，這時(shí)，移動(dòng)臺(tái)和原來小區(qū)基站的通信鏈路必須轉(zhuǎn)換到新小區(qū)基站上來，這個(gè)轉(zhuǎn)換過程就稱為越區(qū)切換(Handoff)1。切換是指將一個(gè)正在進(jìn)行中的通信從一個(gè)信道、小區(qū)過渡至另一個(gè)信道、小區(qū)，并且保證通信不產(chǎn)生中斷的一項(xiàng)技術(shù)，

4、切換允許在不同的無線信道之間進(jìn)行，也允許在不同的小區(qū)之間進(jìn)行。廣義來說，根據(jù)切換在載頻、時(shí)隙、地址碼、小區(qū)及BSC 和MSC 等不同實(shí)體之間產(chǎn)生，可以分為不同類型的切換。在蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)中，切換是保證移動(dòng)用戶在移動(dòng)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)不間斷通信；切換也是為了在移動(dòng)臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)之間保持一個(gè)可以接受的通信質(zhì)量，防止通信中斷，這是適應(yīng)移動(dòng)衰落信道特性的必不可少的措施。特別是由網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的切換，其目的是為了平衡服務(wù)區(qū)內(nèi)各小區(qū)的業(yè)務(wù)量，降低高用戶小區(qū)的呼損率的有力措施。切換可以優(yōu)化無線資源（頻率、時(shí)隙、碼）的使用；還可以及時(shí)減小移動(dòng)臺(tái)的功率消耗和對(duì)全局的干擾電平的限制。1.1移動(dòng)通信發(fā)展簡(jiǎn)史自從1897年馬可尼的實(shí)驗(yàn)證

5、明了運(yùn)動(dòng)中無線通信的可應(yīng)用性，人們就開始了對(duì)未來的移動(dòng)通信孜孜不倦的探索。早期成功應(yīng)用的移動(dòng)通信系統(tǒng)可追溯到20世紀(jì)30年代美國(guó)的警用車載系統(tǒng)，該系統(tǒng)方便快捷到30年代中期全美警察部門安裝了大約5000個(gè)無線接收裝置。這一階段的特點(diǎn)是工作頻率較低，工作在短波頻段上。第二次世界大戰(zhàn)期間使得通信技術(shù)及其制造業(yè)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。1946年，貝爾實(shí)驗(yàn)室推出了第一種大區(qū)制的公眾移動(dòng)電話服務(wù)。在美國(guó)圣路易斯建立了世界上第一個(gè)公用汽車電話網(wǎng)，被稱為“城市系統(tǒng)”。從40年代中期至60年代初期，在西德、法國(guó)等國(guó)家隨后陸續(xù)發(fā)展了公用移動(dòng)電話系統(tǒng)；其間完成了從專用網(wǎng)向公用移動(dòng)網(wǎng)的過渡，采用人工接續(xù)的方式解決了移動(dòng)電話

6、系統(tǒng)與公用市話之間的接續(xù)問題，這時(shí)的通信網(wǎng)的容量較小。60年代中期至70年代后期，主要是改進(jìn)和完善移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能，包括直接撥號(hào)、自動(dòng)選擇無線信道等。同時(shí)解決了自動(dòng)接入公用電話網(wǎng)的問題，這時(shí)的系統(tǒng)都采用大區(qū)制，選擇的頻段和容量都較以往有了很大的提高。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，解決了困擾移動(dòng)通信的終端小型化和系統(tǒng)設(shè)計(jì)等關(guān)鍵問題，移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)入蓬勃發(fā)展階段。1.1.1第一代蜂窩移動(dòng)電話系統(tǒng)(1G)美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室（bell lab）提出了小區(qū)制的蜂窩式移動(dòng)通信系統(tǒng)的解決方案。在1978年，開發(fā)了AMPS（Advance Mobile Phone Service）系統(tǒng)，這是第一

7、種真正意義上的隨時(shí)隨地通信的大容量的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。它結(jié)合頻率復(fù)用技術(shù)，可在整個(gè)服務(wù)覆蓋區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)接入公用電話網(wǎng)，與以前的系統(tǒng)相比確有更大的容量和更好的話音質(zhì)量，可以說，蜂窩化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案解決了公用移動(dòng)通信系統(tǒng)的大容量要求和頻譜資源受限的矛盾。到80年代中期，歐洲和日本也紛紛建立了自己的蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)，主要代表有：英國(guó)的ETACS(European Total Access Communication System)系統(tǒng)；法國(guó)的450系統(tǒng)，北歐國(guó)家的NMT-450（Nordic Mobile Telephone-450）系統(tǒng)。1987年，中國(guó)首個(gè)TACS制式模擬移動(dòng)電話系統(tǒng)建成并投入商

8、用。這些系統(tǒng)都是FDMA（頻分多址接入）頻分雙工模擬制式系統(tǒng)，被稱為第一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。1.1.2第二代蜂窩移動(dòng)電話系統(tǒng)(2G)20世紀(jì)80年代中期，當(dāng)模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)剛投放市場(chǎng)時(shí)，世界上的發(fā)達(dá)國(guó)家就在研制第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)。其中最有代表性和比較成熟的制式有泛歐GSM (Global System for Mobile Communication)，美國(guó)的ADC(D-AMPS)和日本的JDC(現(xiàn)在改名為PDC)等數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。在這些數(shù)字系統(tǒng)中，GSM的發(fā)展最引人注目。1991年GSM系統(tǒng)正式在歐洲問世，網(wǎng)絡(luò)開通運(yùn)行。GSM(Global System for Mobile Comm

9、unications  全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)) 是一種起源于歐洲的移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是第二代移動(dòng)通信技術(shù)，其開發(fā)目的是讓全球各地可以共同使用一個(gè)移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，讓用戶使用一部手機(jī)就能行遍全球。我國(guó)于20世紀(jì)90年代初引進(jìn)采用此項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，此前一直是采用蜂窩模擬移動(dòng)技術(shù)，即第一代GSM技術(shù)（2001年12月31日我國(guó)關(guān)閉了模擬移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)）。目前，中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通各擁有一個(gè)GSM網(wǎng)，為世界最大的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。 GSM系列主要有GSM900、DCS1800和PCS1900三部分，三者之間的主要區(qū)別是工作頻段的差異。GSM系統(tǒng)采用數(shù)字調(diào)制，即把音頻數(shù)字化處理后再對(duì)其朝廷壓縮。但在二進(jìn)制碼流調(diào)制

10、之前必須先進(jìn)行低通濾波,這里采用高斯低通濾波器。第二代蜂窩移動(dòng)電話系統(tǒng)主要采用 TDMA(time-division multiple access)及CDMA(code-division multiple access)技術(shù)。1.1.3第三代蜂窩移動(dòng)電話系統(tǒng)(3G)第三代蜂窩移動(dòng)電話系統(tǒng)的主要特征是可提供豐富多彩的移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)，其傳輸速率在高速移動(dòng)環(huán)境中支持144kb/s，步行慢速移動(dòng)環(huán)境中支持384kb/s，靜止?fàn)顟B(tài)下支持2Mb/s。其設(shè)計(jì)目標(biāo)是為了提供比第二代系統(tǒng)更大的系統(tǒng)容量、更好的通信質(zhì)量，而且要能在全球范圍內(nèi)更好地實(shí)現(xiàn)無縫漫游及為用戶提供包括話音、數(shù)據(jù)及多媒體等在內(nèi)的多種業(yè)務(wù)，同

11、時(shí)也要考慮與已有第二代系統(tǒng)的良好兼容性。目前國(guó)際電聯(lián)接受的3G標(biāo)準(zhǔn)主要有以下三種：WCDMA、CDMA2000與TD-SCDMA。CDMA是Code Division Multiple Access (碼分多址)的縮寫，是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)。第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用頻分多址(FDMA)的模擬調(diào)制方式，這種系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是頻譜利用率低，信令干擾話音業(yè)務(wù)。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)主要采用時(shí)分多址(TDMA)的數(shù)字調(diào)制方式，提高了系統(tǒng)容量，并采用獨(dú)立信道傳送信令，使系統(tǒng)性能大為改善，但 TDMA的系統(tǒng)容量仍然有限，越區(qū)切換性能仍不完善。CDMA系統(tǒng)以其頻率規(guī)劃簡(jiǎn)單、系統(tǒng)容量大、頻率復(fù)用系數(shù)高、抗多

12、徑能力強(qiáng)、通信質(zhì)量好、軟容量、軟切換等特點(diǎn)顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?.2引起切換的原因切換可以認(rèn)為是蜂窩通信中最復(fù)雜和最重要的過程之一。 引起切換的原因主要有如下幾種。（1）信號(hào)強(qiáng)度。當(dāng)基站或移動(dòng)臺(tái)處接收到的信號(hào)很弱時(shí)，并出現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)到另一個(gè)小區(qū)，或同一小區(qū)但不同頻率有更好的鏈路的情形，可能導(dǎo)致切換。（2）信號(hào)質(zhì)量。信道遭受到的干擾將引起信號(hào)質(zhì)量的衰減，使前向糾錯(cuò)不能產(chǎn)生可接受的質(zhì)量水平。（3）移動(dòng)臺(tái)到基站的距離。各服務(wù)小區(qū)中移動(dòng)臺(tái)到基站間的距離限制和網(wǎng)絡(luò)無線規(guī)劃中規(guī)定的該小區(qū)大小有關(guān)。（4）功率預(yù)算。在改善網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)性能中最重要的是使發(fā)射功率最小，因?yàn)檫@可以使 PLMN 中干擾電平的統(tǒng)計(jì)平均值減

13、少。（5）沒有被分配的時(shí)隙中的干擾。為了在一個(gè)新載頻中，或者在同一載頻上的空閑信道中選擇新的最佳信道，基站對(duì)空閑時(shí)隙中的噪聲電平進(jìn)行測(cè)量。這個(gè)信息被用在同一小區(qū)或同一基站的載頻之間切換情況中，目的是選擇目標(biāo)信道，這也可用在呼叫建立時(shí)信道分配過程中。（6）話務(wù)量原因。小區(qū)可以通過把正在通信的時(shí)間提前量較大的移動(dòng)臺(tái)切換到相鄰小區(qū)來減輕擁塞。這樣的移動(dòng)臺(tái)都是處在小區(qū)邊緣，因此它既在服務(wù)小區(qū)的覆蓋范圍內(nèi)，也在相鄰小區(qū)的覆蓋范圍內(nèi)。移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)或附近環(huán)境的變化，導(dǎo)致了由衰落 、障礙物和干擾引起的信號(hào)變化，這是啟動(dòng)切換的主要原因。21.3 切換技術(shù)1.3.1切換控制的方式切換過程控制的方式主要有三種。1移

14、動(dòng)臺(tái)控制切換（MCHO）。移動(dòng)臺(tái)控制切換是通過移動(dòng)臺(tái)持續(xù)監(jiān)視通信端口的信號(hào)強(qiáng)度和質(zhì)量，當(dāng)滿足切換條件時(shí)，移動(dòng)臺(tái)選擇一個(gè)最好的切換候選項(xiàng)并發(fā)出切換請(qǐng)求。目前歐洲的增強(qiáng)型數(shù)字無繩技術(shù)（）和北美的太平洋地區(qū)通信系統(tǒng)（PACS）均采用這種切換控制。 2網(wǎng)絡(luò)控制切換（NCHO）。網(wǎng)絡(luò)控制切換是通過通信端口監(jiān)視信號(hào)強(qiáng)度和質(zhì)量，當(dāng)信號(hào)惡化到低于某閾值時(shí)，網(wǎng)絡(luò)就安排切換到新的通信端口。在此過程中，網(wǎng)絡(luò)要求所有端口監(jiān)視由移動(dòng)臺(tái)來的信號(hào)，并將結(jié)果報(bào)告結(jié)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)選擇新端口后，它同時(shí)通知新、舊端口完成切換，移動(dòng)臺(tái)在切換過程中是被動(dòng)的。目前的TACS及AMPS系統(tǒng)均采用這種切換控制，即由基站檢測(cè)，由交換中心控制完成

15、，當(dāng)前基站監(jiān)視并測(cè)量所有通信鏈路，移動(dòng)交換中心（MSC）命令周圍基站不時(shí)地測(cè)量各自的通信鏈路，基于這些測(cè)量，MSC決定何時(shí)何地發(fā)生切換。 3移動(dòng)臺(tái)輔助切換（MAHO）。移動(dòng)臺(tái)輔助切換可以說是網(wǎng)絡(luò)控制切換（NCHO）的一種演化，網(wǎng)絡(luò)要求移動(dòng)臺(tái)測(cè)量周圍端口的信號(hào)強(qiáng)度并報(bào)告給舊端口，然后由網(wǎng)絡(luò)來判斷是否切換和切換到哪個(gè)端口。因此MAHO是通過移動(dòng)臺(tái)測(cè)量通信鏈路，而由網(wǎng)絡(luò)控制切換，在切換過程中移動(dòng)臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)同時(shí)參與切換，移動(dòng)臺(tái)負(fù)責(zé)測(cè)量，網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)判決，目前的GSM及CDMA系統(tǒng)均采用這種切換控制。3。1.3.2 切換技術(shù)的分類當(dāng)用戶接入時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)所測(cè)量得的信號(hào)強(qiáng)度和各小區(qū)的容量為某一呼叫選擇最恰當(dāng)?shù)男^(qū)

16、（宏小區(qū)、微小區(qū)或微微小區(qū)）。發(fā)生切換時(shí)有兩種切換方式：相同層次小區(qū)之間的水平切換和不同層次小區(qū)之間的垂直切換。1.3.1 水平切換技術(shù)水平切換就是普通的小區(qū)切換（包括：硬切換、軟切換、更軟切換）。通常情況下，移動(dòng)速率沒有較大的改變、相同小區(qū)的容量未飽和都只需要水平切換即可?？梢赃@樣來概括水平切換：移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在相同系統(tǒng)的基站（扇區(qū)、信道）之間的切換稱為水平切換。1.3.2 垂直切換技術(shù)垂直切換是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在不同系統(tǒng)的基站（扇區(qū)、信道）之間的切換。垂直切換分為兩種類型：下行垂直切換和上行垂直切換。下行垂直切換指MT 從覆蓋范圍較大的網(wǎng)絡(luò)切換至較小的網(wǎng)絡(luò)，相反，上行垂直切換指MT 從覆蓋范圍較小的網(wǎng)絡(luò)

17、切換到較大的網(wǎng)絡(luò)。通常，下行垂直切換沒有嚴(yán)格的時(shí)間要求（Time-Critical），而上行垂直切換則是時(shí)間嚴(yán)格要求的。如果接收信號(hào)強(qiáng)度（Received Signal Strength，RSS）快速減弱，則MT 必須盡快執(zhí)行上行垂直切換。而MT則不必立即執(zhí)行下行切換，因?yàn)镸T 可以在短時(shí)間內(nèi)通過無線網(wǎng)絡(luò)。垂直切換的過程通常分為三步：1）MT 必須知道哪些無線網(wǎng)絡(luò)是可達(dá)的，這一過程被稱為網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)；2）MT 將評(píng)價(jià)所有可達(dá)的網(wǎng)絡(luò)，然后做出切換的決定，該過程被稱為切換判決；3）MT 垂直切換到新的無線網(wǎng)絡(luò)。二 第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的切換技術(shù)第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)是指以 FDMA 頻分多址為基礎(chǔ)的模擬蜂窩

18、網(wǎng)。采用的切換是基站或網(wǎng)絡(luò)控制切換技術(shù)，具有自動(dòng)過境切換技術(shù)。移動(dòng)臺(tái)在進(jìn)行通話時(shí)，系統(tǒng)始終監(jiān)測(cè)著通話質(zhì)量。當(dāng)測(cè)得的SAT 監(jiān)測(cè)音載干比低于 SNH（請(qǐng)求切換的信噪比）或測(cè)得的信號(hào)強(qiáng)度值低于SSH（切換強(qiáng)度）時(shí)，話音信道就向 MSC發(fā)送越區(qū)切換請(qǐng)求，從中得出兩類切換：(1)根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)度移動(dòng)臺(tái)連續(xù)監(jiān)測(cè)各個(gè)小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度，當(dāng)某個(gè)相鄰小區(qū)基站的信號(hào)強(qiáng)度超過當(dāng)前小區(qū)基站，并且當(dāng)前小區(qū)基站的信號(hào)強(qiáng)度低于某一門限時(shí)，發(fā)起切換。在此方法中需要恰當(dāng)?shù)剡x擇門限值。如果選擇的門限值高于兩基站等信號(hào)強(qiáng)度,就會(huì)出現(xiàn)類似相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度的效果。如果選擇的門限值低于此信號(hào)強(qiáng)度, 移動(dòng)臺(tái)將推遲切換, 直到服務(wù)基站的信號(hào)強(qiáng)度經(jīng)過

19、此門限值。如果選擇的門限值遠(yuǎn)低于此信號(hào)強(qiáng)度,將會(huì)造成過大的時(shí)延。這將降低通信鏈路的質(zhì)量甚至導(dǎo)致呼叫中斷。(2)根據(jù)載干比載干比是接收機(jī)接收到的載波信號(hào)與干擾信號(hào)的平均功率的比值，反映了移動(dòng)通信的通話質(zhì)量。如在模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)（TACS）系統(tǒng)中，通話時(shí)基站會(huì)產(chǎn)生連續(xù)的監(jiān)測(cè)音（SAT），和話音一起傳送，用于監(jiān)測(cè)無線信道質(zhì)量。當(dāng)接收機(jī)接收到的載干比小于規(guī)定的門限值時(shí)，系統(tǒng)就啟動(dòng)切換過程。圖2-1切換過程框圖2、對(duì)模擬系統(tǒng)切換優(yōu)缺點(diǎn)的討論（1）優(yōu)點(diǎn)：模擬蜂窩網(wǎng)采用基站控制的越區(qū)切換技術(shù)，系統(tǒng)性好，易于控制，統(tǒng)一管理，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)越區(qū)切換，切換時(shí)間短，不易被用戶察覺。（2）缺點(diǎn)：1、系統(tǒng)負(fù)荷過大：切換的過

20、程需要在基站和M SC之間頻繁地傳輸測(cè)量信息和控制信令，不僅增加通信鏈路負(fù)荷，而且要求M SC具有很強(qiáng)的處理能力；2、掉話率高：模擬系統(tǒng)中頻譜資源非常緊張，沒有空閑信道專門用于切換，SAT載干比低于門限時(shí)，要求越區(qū)切換，這時(shí)如果要切換的目標(biāo)小區(qū)忙而沒有空閑信道，沒有切換導(dǎo)致通話質(zhì)量繼續(xù)惡化，當(dāng)SAT載干比達(dá)到了門限時(shí)，該話音信道上的通話就中斷(稱為掉話)；3、易產(chǎn)生“乒乓效應(yīng)”：實(shí)際中兩類切換同時(shí)使用，如果干擾大，使離基站小區(qū)較近的移動(dòng)臺(tái)通話中因信噪比低于門限而引起切換時(shí)，目標(biāo)小區(qū)離移動(dòng)臺(tái)較遠(yuǎn)，因而信號(hào)強(qiáng)度比較弱，當(dāng)切換到目標(biāo)小區(qū)后容易因目標(biāo)小區(qū)測(cè)得的信號(hào)強(qiáng)度低于門限又切換回原小區(qū)，這種在兩個(gè)

21、小區(qū)之問通話來回切換的現(xiàn)象稱為“乒乓效應(yīng)”，容易引起通話中斷；4、由于各國(guó)采用系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)不同而無法實(shí)現(xiàn)全球漫游；5、切換使話音信道上產(chǎn)生短時(shí)問中斷，使雙方聽到明顯的“喀喇”聲。對(duì)于數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器來說，會(huì)造成數(shù)據(jù)差錯(cuò)或丟失。三 第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)的切換技術(shù)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)是指數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，其典型系統(tǒng)為以 GSM 為代表的 TDMA 時(shí)分多址數(shù)字蜂窩網(wǎng)和 IS95 窄帶 CDMA 碼分多址數(shù)字蜂窩網(wǎng)。3.1 GSM 系統(tǒng)的切換GSM 系統(tǒng)采用移動(dòng)臺(tái)輔助越區(qū)切換MAHO。其主要思想是把切換的檢測(cè)和處理等功能部分地分散到各個(gè)移動(dòng)臺(tái)，由移動(dòng)臺(tái)來測(cè)量本基站和周圍基站的信號(hào)強(qiáng)度，把測(cè)量結(jié)果送給MS

22、C 分析處理，做出有關(guān)切換的決策。信息的傳遞在慢速輔助控制信道SACCH 中完成。GSM 系統(tǒng)采用了MAHO 技術(shù)，能明顯加快切換速度。其小區(qū)半徑可以減小至0. 5 km，因而系統(tǒng)容量可以得到提高，設(shè)置多種控制信道增強(qiáng)系統(tǒng)控制能力，不會(huì)產(chǎn)生“乒乓效應(yīng) ”，通信高峰期還會(huì)出現(xiàn)掉話。圖1 為GSM系統(tǒng)所采用的硬切換基本原理圖4。其特點(diǎn)是在A、B 小區(qū)分界線上“先斷后切”，狀態(tài)A 和B 的轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)暫時(shí)中斷。圖3-1硬切換基本原理基于TDMA(時(shí)分復(fù)用)技術(shù)的GSM廣泛采用的是硬切換，借助于宏分集特性也可以實(shí)現(xiàn)軟切換，宏分集就是指使移動(dòng)終端與兩個(gè)(或以上)的基站同時(shí)保持連接 。GSM中的切換分為

23、3種類型:1.援救切換(rescue handoff)可避免由于MS離開所在小區(qū)而產(chǎn)生掉話；2.邊緣切換(confinement handoff)可將呼叫切換到鄰近某個(gè)小區(qū)，減小干擾；3.業(yè)務(wù)量切換(traffic handoff)是將一些呼叫從業(yè)務(wù)量擁擠的小區(qū)切換到相對(duì)不擁擠的小區(qū)。3.2 IS95 窄帶 CDMA 系統(tǒng)的切換以往的系統(tǒng)都采用硬切換，而CDMA 系統(tǒng)采用軟切換。在硬切換中，切換與否有一個(gè)明確的選擇。對(duì)于軟切換來說，是否進(jìn)行切換是一個(gè)有條件的選擇。根據(jù)來自兩個(gè)或多個(gè)基站導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度的變化，最終確定與其中一個(gè)進(jìn)行通信。在過渡期間，用戶與所有候選基站保持業(yè)務(wù)信道的通信。軟切換只能在

24、同頻率的CDMA 信道間進(jìn)行，因此切換只改變地址碼，不改變頻率。它在兩個(gè)基站覆蓋區(qū)的交界處起到了分集作用，這樣減少了由于切換造成的掉話。據(jù)統(tǒng)計(jì)，模擬系統(tǒng)、TDMA 系統(tǒng)中無線信道上的90掉話是在切換過程中發(fā)生的，采用軟切換保證了通信的可靠性，但由于軟切換的切換模式使得一個(gè)移動(dòng)臺(tái)切換的同時(shí)需要幾個(gè)基站的支持，所以軟切換與硬切換相比會(huì)占用更多的信道資源。圖2 為IS95 窄帶 CDMA 系統(tǒng)所采用的軟切換基本原理圖4。其特點(diǎn)是“先切后斷”，無中斷。圖3-2 軟切換基本原理四 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的切換技術(shù)第三代移動(dòng)通信有如下三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：歐洲和日本的WCDMA、北美的CDMA2000、中國(guó)大唐電信研制的

25、TD-SCDMA。這標(biāo)志著中國(guó)提出的移動(dòng)通信建議在百年通信史上第一次成為國(guó)際電信聯(lián)盟采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。4.1 WCDMA 的切換技術(shù)WCDMA 是基于GSM 的第三代技術(shù)。中國(guó)擁有世界上最大的GSM 網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)營(yíng)商只需增添一些軟硬件，即可使GSM 升級(jí)為WCDMA，保護(hù)已有的GSM 投資。WCDMA 的切換：WCDMA系統(tǒng)中的切換包括硬切換和軟切換,可分為4類:系統(tǒng)間硬切換、系統(tǒng)內(nèi)硬切換、軟切換和更軟切換。(1)WCDMA系統(tǒng)的硬切換。系統(tǒng)間硬切換主要是WCDMA系統(tǒng)和GSM系統(tǒng)的小區(qū)間的切換,該切換由移動(dòng)終端輔助控制切換,從而對(duì)WCDMA系統(tǒng)和GSM系統(tǒng)進(jìn)行覆蓋及負(fù)荷的平衡。系統(tǒng)內(nèi)的硬切換包括:

26、GSM系統(tǒng)內(nèi)小區(qū)之間的硬切換、WCDMA系統(tǒng)內(nèi)FDD異頻情況下的硬切換、WCDMA系統(tǒng)內(nèi)TDD模式與FDD模式小區(qū)之間的切換及TDD與TDD模式之間的切換。(2)WCDMA系統(tǒng)的軟切換。WCDMA系統(tǒng)在FDD同頻情況下進(jìn)行軟切換或更軟切換。主要有以下幾種情況:同一Node B(3G網(wǎng)絡(luò)基站的稱呼)內(nèi)不同小區(qū)之間的切換(如果在Node B內(nèi)部就完成了鏈路合并功能稱為更軟切換);同一RNC(無線網(wǎng)絡(luò)控制器)內(nèi)不同Node B間的切換;不同RNC之間的切換。4.2 CDMA2000 的切換技術(shù)CDMA2000 這一標(biāo)準(zhǔn)由美國(guó)提出，是基于IS95CDMA 的寬帶CDMA 技術(shù)，可以保護(hù)基于IS95 窄

27、帶CDMA 的投資，其切換與IS95 中的軟切換類似。CDMA2000系統(tǒng)是從CDMAOne演進(jìn)而來的的一個(gè)體系結(jié)構(gòu),稱為CDMA2000family,包含一系列子標(biāo)準(zhǔn),演進(jìn)途徑:CDMAOne,IS-95B,CDMA20001x(3x),CDMA20001xEV。CDMA的切換方式包括硬切換和軟切換。(1)硬切換。CDMA系統(tǒng)發(fā)生硬切換的情況為:不同頻率之間、不同系統(tǒng)之間、不同BSC/MSC之間,并且兩者之間沒有軟切換通路、不同CDMA網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的基站或扇區(qū)之間。(2)軟切換。CDMA系統(tǒng)的軟切換是一個(gè)“ 建立-比較-釋放”的過程,可以是同一基站控制器或不同基站控制下不同基站之間的切換。即M

28、S在兩個(gè)或多個(gè)基站覆蓋的邊緣區(qū)域進(jìn)行切換過程中,在中斷與舊的小區(qū)的聯(lián)系之前,先用相同頻率建立與新小區(qū)的聯(lián)系,MS同時(shí)接收多個(gè)基站的信號(hào),幾個(gè)基站也同時(shí)接收MS的信號(hào),直到滿足一定條件后MS才切斷與原來基站的聯(lián)系,在切換過程中,MS同時(shí)與所有的候選基站保持業(yè)務(wù)信道的通信。CDMA2000軟切換是一種移動(dòng)臺(tái)輔助的切換過程,實(shí)現(xiàn)過程為:(a)移動(dòng)臺(tái)不斷搜索導(dǎo)頻集搜索窗內(nèi)的所有導(dǎo)頻并測(cè)量它們的強(qiáng)度。(b)當(dāng)導(dǎo)頻信號(hào)的強(qiáng)度達(dá)到T_ADD時(shí),移動(dòng)臺(tái)向基站發(fā)送PilotStrength Measurement Message(PSMM),并將該導(dǎo)頻轉(zhuǎn)移到候選導(dǎo)頻集。(c)基站收到PSMM后進(jìn)行相應(yīng)的處理,如

29、果允許切換,則向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送Handoff Direction Message(HDM),指示移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行切換。(d)移動(dòng)臺(tái)收到HDM后,將此導(dǎo)頻從候選導(dǎo)頻集轉(zhuǎn)移到有效導(dǎo)頻集,即更新激活集,并向基站發(fā)送Handoff Completion Message(HCM)。(e)當(dāng)導(dǎo)頻信號(hào)的強(qiáng)度掉到T_DROP以下時(shí),移動(dòng)臺(tái)啟動(dòng)切換去掉定時(shí)器T_TDROP。(f)若切換去掉定時(shí)器超時(shí),移動(dòng)臺(tái)向基站發(fā)送Pilot Strength Measurement Message(PSMM)。(g)基站收到PSMM后進(jìn)行相應(yīng)的處理,如果允許切換,則向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送Handoff Direction Message(HDM

30、),指示移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行切換。(h)移動(dòng)臺(tái)收到HDM后,將此導(dǎo)頻從有效導(dǎo)頻集轉(zhuǎn)移到相鄰導(dǎo)頻集,并向基站發(fā)送Handoff Completion Message(HCM)。 4.3 TDSCDMA 的切換技術(shù)TD-SCDMA系統(tǒng)采用的是接力切換方式。接力切換是介于硬切換和軟切換之間的一種切換方式。它通過智能天線和上行同步技術(shù)準(zhǔn)確獲得移動(dòng)臺(tái)的位置信息,判斷移動(dòng)臺(tái)是否移動(dòng)到了可進(jìn)行切換的相鄰基站臨近區(qū)域。如果移動(dòng)臺(tái)進(jìn)入這個(gè)切換區(qū),則RNC通知該基站作好切換的準(zhǔn)備,從而實(shí)現(xiàn)快速、可靠和高效切換。即整個(gè)過程可分為三個(gè)階段:測(cè)量階段、判決階段和執(zhí)行階段。圖4-1接力切換過程示意圖切換過程示意圖如圖15。圖(a)

31、為移動(dòng)臺(tái)與Node B1進(jìn)行正常通信。圖(b)為當(dāng)移動(dòng)臺(tái)需要切換時(shí),網(wǎng)絡(luò)通過移動(dòng)臺(tái)對(duì)候選小區(qū)的測(cè)量找到切換目標(biāo)小區(qū)Node B2,網(wǎng)絡(luò)向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送切換命令,移動(dòng)臺(tái)與Node B2建立上行同步。然后移動(dòng)臺(tái)在與Node B1保持信令和業(yè)務(wù)連接的同時(shí),與NodeB2建立信令連接。圖(c)為當(dāng)移動(dòng)臺(tái)與Node B2建立信令連接之后,刪除與Node B1的業(yè)務(wù)連接。圖(d)為移動(dòng)臺(tái)建立與Node B2的業(yè)務(wù)連接。圖(e)為移動(dòng)臺(tái)斷開與Node B1之間的信令連接,保持與Node B2的信令連接和業(yè)務(wù)的連接,切換完成?？傊?接力切換將軟切換的高成功率和硬切換的高信道利用率綜合起來,既節(jié)省信道資源、簡(jiǎn)化信令

32、、減少系統(tǒng)負(fù)荷,又適應(yīng)不同頻率小區(qū)之間的切換五 三種3G標(biāo)準(zhǔn)切換技術(shù)的分析比較WCDMA和CDMA2000系統(tǒng)都是采用軟切換技術(shù),除切換參數(shù)和切換過程不同之外,本質(zhì)上是相同的而TD-SCDMA采用的接力切換是介于硬切換和軟切換之間的切換方法, 存在了很大的區(qū)別。從側(cè)過程來看, 傳統(tǒng)的軟切換是在不知道終端準(zhǔn)確位置的情況下進(jìn)行的,因此需要對(duì)所有相鄰小區(qū)進(jìn)行測(cè)量, 然后根據(jù)給定的切換算法和準(zhǔn)則進(jìn)行切換判決和目標(biāo)小區(qū)的選擇。接力切換是在精確知道終端位置的情況下進(jìn)行切換測(cè)算的, 這樣可減少終端所需要的切換時(shí)間及測(cè)里工作量, 切換時(shí)延、切換掉話率隨之下降。另外, 由于需要監(jiān)測(cè)的相鄰小區(qū)數(shù)目減少, 也減少了設(shè)備之間的信令交換, 縮短了終端測(cè)算時(shí)間, 減輕了網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷, 進(jìn)而使系統(tǒng)性能得到優(yōu)化。相對(duì)于軟切換, 接力切換具有切換成功率高、信道利用率高、較低的掉話率的優(yōu)點(diǎn)。但是，由于接力切換的前提是精確定位, 準(zhǔn)確的DOA測(cè)量是需要精確的上行同步、智能天線和數(shù)字信號(hào)處理等先進(jìn)技術(shù)為基礎(chǔ)的, 設(shè)備成本和升級(jí)成本較高而WCDMA和CDMA2000所采用軟切換需要的軟交換成本低。采用開放式標(biāo)準(zhǔn)接口平臺(tái), 易