面向四G系統(tǒng)的資源感知切換策略的仿真設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)樣本

目錄摘要： 4一、緒論 5二、4G通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 61、4G通信系統(tǒng)概述 62、4G系統(tǒng)核心技術(shù) 61）OFDM技術(shù) 62）全I(xiàn)P技術(shù) 7三、面向4G系統(tǒng)資源感知切換方略 71、切換技術(shù) 72、切換方略描述 71）資源感知方案 82）QoS適配方案 103）RCH方略描述 11四、仿真成果及分析 131、蜂窩社區(qū)仿真 132、資源感知切換方略仿真分析 131）系統(tǒng)切換掉話率仿真 132）系統(tǒng)新呼喊阻塞率仿真 17五、總結(jié) 19六、參照文獻(xiàn) 19附錄： 19面向4G系統(tǒng)資源感知切換方略仿真設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要：4G移動(dòng)通信系統(tǒng)由于業(yè)務(wù)傳播速率更高，QoS體系更為復(fù)雜，全I(xiàn)P技術(shù)采用使得系統(tǒng)資源管理和控制具備更大靈活性和更高復(fù)雜度，這些都為通信系統(tǒng)中無(wú)線資源管理帶來(lái)了新挑戰(zhàn)。隨著移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展，既有切換技術(shù)無(wú)法兼顧切換資源、可靠性和對(duì)目的社區(qū)影響等因素之間需求變化，已經(jīng)不可以適應(yīng)4G系統(tǒng)規(guī)定?；谝陨戏治?，本文提出了一種新型資源感知切換方略。它聯(lián)合資源和導(dǎo)頻作為切換控制參數(shù)，同步在切換過(guò)程中采用QoS適配方案。涉及實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)強(qiáng)占非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)顧客資源以及高業(yè)務(wù)速率顧客降速思想。仿真成果表白4G系統(tǒng)下與硬切換方略相比，該算法具備更低切換掉話率和新呼喊阻塞率，高業(yè)務(wù)速率切換顧客對(duì)目的社區(qū)影響更小。核心詞：4G；切換；資源感知；QoS適配一、緒論將來(lái)4G系統(tǒng)是一種全I(xiàn)P化異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，不同業(yè)務(wù)將同步存在于同一種傳播平臺(tái)中，例如音頻、視頻、多媒體等業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)種類多樣化和業(yè)務(wù)QoS需求多樣化是將來(lái)4G系統(tǒng)兩個(gè)重要特點(diǎn)。在4G系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將會(huì)占有越來(lái)越大比重，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由帶寬需求等產(chǎn)生各種QoS需求將不可忽視。為了適應(yīng)將來(lái)業(yè)務(wù)需求變化，需要進(jìn)一步提高4G系統(tǒng)頻譜資源運(yùn)用率。多載波調(diào)制技術(shù)如OFDM技術(shù)等，由于其能有效減少多徑和頻率選取性衰落對(duì)4G系統(tǒng)性能影響而得到廣泛注重。隨著移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展，既有切換技術(shù)無(wú)法兼顧切換資源、可靠性和對(duì)目的社區(qū)影響等因素之間需求變化，已經(jīng)不可以適應(yīng)4G系統(tǒng)規(guī)定。如何充分運(yùn)用系統(tǒng)資源，既保證各種不同QoS需求顧客平滑切換，同步又減少高業(yè)務(wù)速率顧客對(duì)目的社區(qū)影響將成為將來(lái)4G系統(tǒng)切換技術(shù)中核心問題。因而，本文以此為出發(fā)點(diǎn)對(duì)4G系統(tǒng)切換技術(shù)進(jìn)行了研究。本文提出了一種新型資源感知切換(ResourceCognitiveHandover,RCH)方略。它聯(lián)合資源和導(dǎo)頻作為切換控制參數(shù)，同步在切換過(guò)程中采用QoS適配方案，涉及實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)強(qiáng)占非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)顧客資源以及高業(yè)務(wù)速率非實(shí)時(shí)顧客降速思想。該切換方略從資源角度出發(fā)，保證在切換過(guò)程中整個(gè)系統(tǒng)資源可以被充分運(yùn)用，同步保證了不同QoS需求顧客可以平滑切換，減少了高業(yè)務(wù)速率顧客對(duì)目的社區(qū)影響。同步基于應(yīng)用OFDM技術(shù)4G系統(tǒng)級(jí)仿真平臺(tái)對(duì)切換方略進(jìn)行了仿真研究，得出了新型資源感知切換方略仿真性能，并對(duì)其進(jìn)行了分析。二、4G通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介1、4G通信系統(tǒng)概述4G是第四代移動(dòng)通信及其技術(shù)簡(jiǎn)稱，是集3G與WLAN于一體并可以傳播高質(zhì)量視頻圖像以及圖像傳播質(zhì)量與高清晰度電視不相上下技術(shù)產(chǎn)品。4G系統(tǒng)可以以100Mbps速度下載，比撥號(hào)上網(wǎng)快倍，上傳速度也能達(dá)到20Mbps，并可以滿足幾乎所有顧客對(duì)于無(wú)線服務(wù)規(guī)定。而在顧客最為關(guān)注價(jià)格方面，4G與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)在價(jià)格方面不相上下，并且計(jì)費(fèi)方式更加靈活機(jī)動(dòng)，顧客完全可以依照自身需求擬定所需服務(wù)。此外，4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有覆蓋地方布置，然后再擴(kuò)展到整個(gè)地區(qū)。簡(jiǎn)樸而言，4G是一種超高速無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，一種不需要電纜信息超級(jí)高速公路。2、4G系統(tǒng)核心技術(shù)1）OFDM技術(shù)正交頻分復(fù)用(OFDM)是多載波調(diào)制(MCM)技術(shù)一種。MCM基本思想是把數(shù)據(jù)流串并變換為N路速率較低子數(shù)據(jù)流，用它們分別去調(diào)制Ｎ路子載波后并行傳播。因子數(shù)據(jù)流速率是本來(lái)1/N，即符號(hào)周期擴(kuò)大為本來(lái)N倍，遠(yuǎn)不不大于信道最大時(shí)延擴(kuò)展，這樣MCM就把一種寬帶頻率選取性信道劃提成了N個(gè)窄帶平坦衰落信道(均衡簡(jiǎn)樸，只做循環(huán)前綴既可以消除ISI，ICI)，從而先天具備很強(qiáng)抗無(wú)線信道多徑衰落和抗脈沖干擾能力，特別適合于高速無(wú)線數(shù)據(jù)傳播。OFDM基本原理就是把高速數(shù)據(jù)流通過(guò)串并變換，分派到傳播速率相對(duì)較低若干個(gè)子信道中進(jìn)行傳播。由于每個(gè)子信道中符號(hào)周期會(huì)相對(duì)增長(zhǎng)，因而可以減輕由無(wú)線信道多徑時(shí)延擴(kuò)展所產(chǎn)生時(shí)間彌散性對(duì)信道導(dǎo)致影響。并且還可以在OFDM符號(hào)之間插入保護(hù)間隔，使保護(hù)間隔不不大于無(wú)線信道最大時(shí)延擴(kuò)展，這樣就可以最大限度地消除由于多徑而帶來(lái)符號(hào)間干擾(ISI)。2）全I(xiàn)P技術(shù)將來(lái)4G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將是一種全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造(涉及各種接入網(wǎng)和核心網(wǎng))，4G系統(tǒng)將是一種集成廣播電視網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)、無(wú)繩網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN、L、短距離應(yīng)用藍(lán)牙等系統(tǒng)和固定有線網(wǎng)絡(luò)為一體構(gòu)造，各種類型接入網(wǎng)都能無(wú)縫接入基于IP核心網(wǎng)。并且不但核心網(wǎng)采用IP網(wǎng)構(gòu)造，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)無(wú)線接口也要采用IP技術(shù)。三、面向4G系統(tǒng)資源感知切換方略1、切換技術(shù)在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，對(duì)于處在通信過(guò)程中移動(dòng)臺(tái)，當(dāng)其從一種基站覆蓋區(qū)域移動(dòng)到另一種基站覆蓋區(qū)域時(shí)，為了保證通信持續(xù)性，會(huì)發(fā)生切換。切換不但要保證顧客在穿越社區(qū)邊界時(shí)仍能進(jìn)行正常通信，并且還要做到迅速、有效，這樣才有助于減少整個(gè)系統(tǒng)干擾，提高QoS，減少掉話，提高系統(tǒng)容量。隨著將來(lái)通信系統(tǒng)服務(wù)業(yè)務(wù)種類日益繁多，對(duì)切換方略提出了更高規(guī)定。切換控制可分為軟切換和硬切換兩大類。軟切換是先連后斷，軟切換算法和有關(guān)參數(shù)直接影響著系統(tǒng)容量和服務(wù)質(zhì)量。軟切換帶來(lái)增益是以犧牲額外資源為代價(jià)，軟切換比例過(guò)高會(huì)占用過(guò)多發(fā)射功率，占用過(guò)多無(wú)線資源，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)容量下降。軟切換只能是在同頻切換時(shí)使用。硬切換是先斷后連，異頻之間切換是硬切換，但硬切換并不都是異頻之間切換。2、切換方略描述依照將來(lái)4G通信系統(tǒng)多QoS需求顧客并存以及高業(yè)務(wù)速率顧客比例加大特點(diǎn)，在資源感知切換方略中，將切換顧客劃提成三個(gè)級(jí)別：Class1，實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)；Class2，低速非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)；Class3，高速非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。本文提出切換方略從資源角度出發(fā)，保證在切換過(guò)程中整個(gè)系統(tǒng)資源可以被充分運(yùn)用，同步保證不同QoS需求顧客要可以平滑切換，減少高業(yè)務(wù)速率顧客對(duì)目的社區(qū)影響。1）資源感知方案在第二代和第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)切換過(guò)程中是以導(dǎo)頻強(qiáng)度作為表征某時(shí)刻接受信號(hào)好壞參數(shù)，并根據(jù)該導(dǎo)頻強(qiáng)度進(jìn)行基站選取和切換判決辦法。但是僅僅存在滿足導(dǎo)頻強(qiáng)度規(guī)定基站并不意味著切換可以成功進(jìn)行。在將來(lái)4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中，以導(dǎo)頻強(qiáng)度作為唯一切換判決量將不再充分，重要因素有下幾種方面。一方面，導(dǎo)頻自身所表達(dá)信息內(nèi)容有限。由于導(dǎo)頻強(qiáng)度表征了存在滿足傳播信號(hào)規(guī)定目的基站，卻不能表征目的基站與否有空閑資源接納該顧客。因而在將來(lái)4G系統(tǒng)中除了將導(dǎo)頻強(qiáng)度量作為切合判決量以外，還需要引入更多信息表征切換判決量以提高切換成功率。另一方面，將來(lái)4G通信系統(tǒng)中存在單業(yè)務(wù)占用大量社區(qū)總資源比例顧客，這樣顧客接入和服務(wù)終結(jié)都將對(duì)社區(qū)可用資源帶來(lái)較大幅度影響。單純考慮導(dǎo)頻強(qiáng)度已局限性以保證將來(lái)4G移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)行切換需求。將來(lái)4G系統(tǒng)社區(qū)覆蓋減小導(dǎo)致切換頻度增長(zhǎng)，加劇了將來(lái)通信系統(tǒng)切換失敗概率。增長(zhǎng)新聯(lián)合切換判決量以適應(yīng)將來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)需求更加急迫。第三，從資源使用角度，應(yīng)考慮如何更優(yōu)分派資源以更好地保障切換顧客業(yè)務(wù)持續(xù)性。切換過(guò)程也許同步存在各種滿足導(dǎo)頻強(qiáng)度條件候選社區(qū)可供選取。按單一導(dǎo)頻強(qiáng)度判決將選取候選目的社區(qū)中導(dǎo)頻強(qiáng)度最強(qiáng)者進(jìn)行切換。但是導(dǎo)頻強(qiáng)度最強(qiáng)候選社區(qū)也許已經(jīng)滿負(fù)荷或者剩余資源已經(jīng)局限性以接入這個(gè)切換顧客，而其他候選社區(qū)雖然導(dǎo)頻強(qiáng)度稍弱，但也許剩余資源相對(duì)較多足以接入這個(gè)切換顧客。此時(shí)按照導(dǎo)頻強(qiáng)度最高原則選取目的社區(qū)，無(wú)疑將導(dǎo)致切換失敗。第四，從整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)角度，各個(gè)社區(qū)資源運(yùn)用狀況應(yīng)相對(duì)均衡。單以導(dǎo)頻強(qiáng)度決定顧客能否接入目的社區(qū)并沒有考慮目的社區(qū)負(fù)載狀況。重載社區(qū)接入占用較多資源切換顧客時(shí)，有也許導(dǎo)致負(fù)載過(guò)重。如將此顧客接入到其她負(fù)載較輕社區(qū)，則可以使各社區(qū)資源運(yùn)用相對(duì)均衡。故在切換判決時(shí)在導(dǎo)頻這個(gè)判決因素外，如果引入表征負(fù)載狀況量協(xié)同進(jìn)行切換判決，將有望更好地解決這一問題。因而，目的社區(qū)資源狀況這個(gè)因素對(duì)將來(lái)4G移動(dòng)通信系統(tǒng)切換過(guò)程有較大影響。如果可以通過(guò)有效手段將目的社區(qū)資源狀況影響考慮進(jìn)切換過(guò)程，將較好地提高切換成功率?；谏鲜龇治?，本文提出了資源感知思想，即采用新型聯(lián)合導(dǎo)頻強(qiáng)度和基站剩余資源兩個(gè)因素進(jìn)行切換判決，將資源感知概念引入到切換判決之中。這樣在進(jìn)行切換判決時(shí)，導(dǎo)頻強(qiáng)度不再是唯一決定因素。系統(tǒng)可以依照目的社區(qū)資源剩余狀況靈活地為切換顧客選取適當(dāng)社區(qū)接入，保證了系統(tǒng)資源充分運(yùn)用。老式硬切換以導(dǎo)頻強(qiáng)度為切換判決參數(shù)。在△t時(shí)間內(nèi)切換需滿足下式：其中，Padjacent和Pserving分別為目的基站和原基站導(dǎo)頻強(qiáng)度，T為硬切換門限。在聯(lián)合資源切換中，資源也被納入到切換判決體系之中。假設(shè)目的基站BS1、BS2導(dǎo)頻強(qiáng)度分別為Padjacent1和Padjacent2。它們均滿足（1）式，那么她們?nèi)绻€滿足：其中T1為導(dǎo)頻比較門限，即目的兩基站導(dǎo)頻均滿足硬切換條件，且其差值在一定門限值T1以內(nèi)。則在切換判決時(shí)繼續(xù)比較BS1和BS2剩余資源量Radjacent1和Radjacent2，如果：選取BS2作為切換目的基站。反之選取BS1作為切換目的基站。而當(dāng)僅有一種目的基站導(dǎo)頻強(qiáng)度符合門限規(guī)定T時(shí)，不進(jìn)行資源量判斷，算法退化為老式硬切換。2）QoS適配方案將來(lái)4G通信系統(tǒng)將會(huì)是一種多業(yè)務(wù)種類、多QoS需求共存通信系統(tǒng)。高業(yè)務(wù)速率數(shù)據(jù)顧客將占很大比重，同步其切換將更加頻繁。在這些因素作用下，將來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)中切換顧客對(duì)目的社區(qū)導(dǎo)致影響也與以往不同。一方面，將來(lái)4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中高業(yè)務(wù)速率顧客比重會(huì)加大。隨著業(yè)務(wù)傳播速率提高，其需要資源也隨之增多。為了保持通信持續(xù)性，在切換過(guò)程中單顧客切換調(diào)用暫時(shí)資源將增長(zhǎng)，因此一種高業(yè)務(wù)速率切換顧客對(duì)系統(tǒng)影響越來(lái)越大。在4G系統(tǒng)中很有也許一種切換顧客吞吐量就占目的社區(qū)業(yè)務(wù)總量很大比重。另一方面，由于頻率升高因素，同樣強(qiáng)度無(wú)線電磁波傳播距離縮短。并且將來(lái)4G通信越來(lái)越向著綠色通信趨勢(shì)發(fā)展，這同步也限制了電磁波信號(hào)發(fā)射功率和傳播距離，因而將來(lái)通信系統(tǒng)中社區(qū)覆蓋半徑將會(huì)縮小，高業(yè)務(wù)速率數(shù)據(jù)顧客在服務(wù)過(guò)程中進(jìn)行切換頻度將會(huì)提高。基于以上兩方面因素可知，占用大量資源高業(yè)務(wù)速率顧客向目的社區(qū)切換，將會(huì)使目的社區(qū)繼續(xù)接入顧客能力迅速下降。在采用CDMA技術(shù)3G移動(dòng)通信系統(tǒng)中，當(dāng)一種高業(yè)務(wù)速率顧客切換到目的社區(qū)時(shí)，由于其占用大量碼字資源，會(huì)加大目的社區(qū)顧客間干擾，導(dǎo)致目的社區(qū)功率攀升。在4G系統(tǒng)中，以采用OFDMA技術(shù)為例，將較寬頻帶提成若干頻譜某些重疊子載波頻帶，提高了對(duì)子載波同步限度規(guī)定。一旦取樣時(shí)刻稍有偏離，相鄰子載波信號(hào)必將對(duì)被解調(diào)子載波導(dǎo)致干擾。當(dāng)一種高業(yè)務(wù)速率顧客切換到目的社區(qū)時(shí)，由于其占用大量頻率資源，則該切換顧客占用子載波對(duì)目的社區(qū)各顧客相鄰子載波導(dǎo)致干擾也許性增大。由此可見，新接入高業(yè)務(wù)速率切換顧客對(duì)目的社區(qū)影響很大。基于上述分析，本文提出了QoS適配思想。切換顧客劃分為三個(gè)級(jí)別：Class1，實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)；Class2，低速非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)；Class3，高業(yè)務(wù)速率非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。QoS適配思想就是要對(duì)不同類別顧客切換過(guò)程進(jìn)行協(xié)調(diào)，使之可以平滑切換，詳細(xì)涉及如下兩個(gè)方面：切換實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)對(duì)目的社區(qū)已有非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)資源某些強(qiáng)占。進(jìn)行切換實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)相對(duì)于非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)具備更高優(yōu)先資源使用權(quán)以達(dá)到平滑切換規(guī)定。同步由于非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)占用資源量與實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)占用資源量具備較大差別，被強(qiáng)占非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)不需要讓出它所占用所有資源。因而某些強(qiáng)占辦法可以在不導(dǎo)致非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)強(qiáng)制掉話率增長(zhǎng)前提下更好滿足切換實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)需要。Class1實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)顧客在切換過(guò)程中，如果目的基站剩余資源局限性，即滿足：其中Radjacent為目的基站剩余資源量，Rclass1為1個(gè)Class1顧客所占用資源量。Class1顧客可以強(qiáng)占目的基站中Class2和Class3非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)顧客資源以完畢切換。為了減緩占用資源量大業(yè)務(wù)進(jìn)行切換對(duì)于目的社區(qū)已有顧客和目的社區(qū)負(fù)載狀況帶來(lái)影響，本文提出降速切換思想。Class3高業(yè)務(wù)速率非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)顧客在切換過(guò)程中，如果目的基站負(fù)載達(dá)到一定門限，則將降速切換，即滿足：其中fadjacent為目的基站負(fù)載因子，T2為實(shí)行降速切換負(fù)載門限。對(duì)Class3顧客降速時(shí)，假設(shè)降速因子為N，如下式：降速切換詳細(xì)做法是減少高業(yè)務(wù)速率非實(shí)時(shí)顧客在切換過(guò)程中對(duì)資源占用。在4G系統(tǒng)中可以通過(guò)減少分派給高業(yè)務(wù)速率非實(shí)時(shí)顧客子載波方式實(shí)現(xiàn)。非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延敏感性較低，被降速之后雖然其業(yè)務(wù)傳播能力下降，但卻可以減輕對(duì)重載狀態(tài)下目的社區(qū)影響，待完全接入目的社區(qū)后，再依照社區(qū)資源狀況來(lái)逐漸恢復(fù)正常傳播狀態(tài)。這樣可以保證整個(gè)其自身平滑切換及整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定。3）RCH方略描述資源感知切換（RCH）方略涉及資源感知和QoS適配兩個(gè)方面：開始開始切換顧客級(jí)別劃分切換顧客級(jí)別劃分非實(shí)時(shí)顧客（Class2和Class3）實(shí)時(shí)顧客（Class1）非實(shí)時(shí)顧客（Class2和Class3）實(shí)時(shí)顧客（Class1）測(cè)量并選用導(dǎo)頻強(qiáng)度最大連個(gè)基站測(cè)量并選用導(dǎo)頻強(qiáng)度最大連個(gè)基站選取導(dǎo)頻強(qiáng)度最大基站選取導(dǎo)頻強(qiáng)度最大基站否否是是目的社區(qū)資源足夠比較倆個(gè)基站剩余資源量選取剩余資源量大基站選取導(dǎo)頻強(qiáng)度較大基站導(dǎo)頻強(qiáng)度差不大于門限T1否否是是目的社區(qū)資源足夠比較倆個(gè)基站剩余資源量選取剩余資源量大基站選取導(dǎo)頻強(qiáng)度較大基站導(dǎo)頻強(qiáng)度差不大于門限T1否高速非實(shí)時(shí)顧客（Class3)搶占資源否高速非實(shí)時(shí)顧客（Class3)搶占資源是是低速非實(shí)時(shí)顧客（Class2）目的基站負(fù)載超過(guò)門限T2則降速執(zhí)行切換低速非實(shí)時(shí)顧客（Class2）目的基站負(fù)載超過(guò)門限T2則降速執(zhí)行切換執(zhí)行切換執(zhí)行切換結(jié)束結(jié)束圖1資源感知切換方略流程圖在切換過(guò)程中，對(duì)于Class1切換顧客，選取導(dǎo)頻強(qiáng)度最大基站作為目的基站，如目的基站剩余資源局限性，則可以強(qiáng)占非實(shí)時(shí)顧客資源；對(duì)于Class2和Class3切換顧客，切換判決時(shí)要綜合考慮導(dǎo)頻強(qiáng)度和基站剩余資源，選用兩個(gè)基站作為候選。在兩者導(dǎo)頻強(qiáng)度差別在某一門限值內(nèi)時(shí)，優(yōu)先選取剩余資源量最多基站作為目的基站。此外，對(duì)于Class3切換顧客占用資源較多，對(duì)目的基站影響較大。因此當(dāng)目的基站負(fù)載到達(dá)一定限度（如目的基站剩余資源局限性，則可以強(qiáng)占非實(shí)時(shí)顧客資源；對(duì)于Class2和Class3切換顧客，切換判決時(shí)要綜合考慮導(dǎo)頻強(qiáng)度和基站剩余資源，選用兩個(gè)基站作為候選。在兩者導(dǎo)頻強(qiáng)度差別在某一門限值內(nèi)時(shí)，優(yōu)先選取剩余資源量最多基站作為目的基站。此外，對(duì)于Class3切換顧客占用資源較多，對(duì)目的基站影響較大。因此當(dāng)目的基站負(fù)載到達(dá)一定限度（如80%）時(shí)，需要將其降速切換。切換方略流程如圖1所示。四、仿真成果及分析1、蜂窩社區(qū)仿真如圖2所示，整個(gè)仿真平臺(tái)服務(wù)區(qū)由三十六個(gè)蜂窩構(gòu)成，基站位于蜂窩中心?；静捎萌蛱炀€，負(fù)責(zé)整個(gè)社區(qū)業(yè)務(wù)。在仿真期間，移動(dòng)臺(tái)在此服務(wù)區(qū)內(nèi)移動(dòng)。圖2蜂窩社區(qū)仿真圖2、資源感知切換方略仿真分析1）系統(tǒng)切換掉話率仿真系統(tǒng)切換掉話率仿真三類顧客Class1（實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)）、Class2（低速非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)）、Class3（高速非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)）到達(dá)率之比為4:2:1。圖4為切換掉話率—呼喊到達(dá)率曲線圖，橫坐標(biāo)表達(dá)Class1顧客到達(dá)率，縱坐標(biāo)表達(dá)4G系統(tǒng)切換掉話率。圖中虛線表達(dá)資源感知切換（RCH）方略，實(shí)線表達(dá)老式硬切換方略。圖3系統(tǒng)切換掉話率原圖上圖為運(yùn)用MATLAB編程所顯示出總切換掉話率—呼喊到達(dá)率曲線圖，為了更清晰對(duì)比分析各顧客切換掉話率，從而得出資源感知切換（RCH）方略較老式硬切換方略優(yōu)越性，因此咱們截取各個(gè)分圖分別進(jìn)行對(duì)例如下。圖4切換掉話率—呼喊到達(dá)率曲線圖從圖4可以看出，隨著呼喊到達(dá)率增高，系統(tǒng)切換掉話率也隨之增高，但是采用資源感知切換方略后系統(tǒng)掉話率有了明顯減少，并且RCH算法切換掉話率增長(zhǎng)率明顯低于老式硬切換算法。這是由于在切換判決時(shí)將基站資源剩余量考慮在內(nèi)，使得重載社區(qū)壓力減輕。并且通過(guò)QoS適配，使得切換Class1顧客可以通過(guò)強(qiáng)占方式獲得資源。Class3顧客可以通過(guò)降速方式減少資源需求，這樣使得整個(gè)系統(tǒng)切換掉話率大大減少。下面分別分析應(yīng)用了資源感知切換方略后Class1顧客和Class3顧客切換掉話率狀況：圖5Class1顧客切換掉話率如圖5表達(dá)應(yīng)用了資源感知切換方略Class1顧客切換掉話率。從圖中可以看出，Class1顧客切換掉話率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不大于老式硬切換方略。這是由于如果目的社區(qū)剩余資源無(wú)法滿足Class1顧客切換，它可以強(qiáng)占Class2和Class3顧客資源。而硬切換算法在無(wú)可用資源狀況下只能掉話解決。隨著呼喊到達(dá)率增長(zhǎng)，各類顧客到達(dá)率同步增長(zhǎng)。可供強(qiáng)占非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)，某些強(qiáng)占算法優(yōu)勢(shì)更加明顯，從而使Class1顧客掉話也許性大幅度減少，兩算法掉話率差距越來(lái)越大。隨著呼喊到達(dá)率升高，Class1顧客掉話率有所增長(zhǎng)。這是由于當(dāng)呼喊到達(dá)率升高到一定限度時(shí)，系統(tǒng)處在重載狀態(tài)。此時(shí)社區(qū)內(nèi)無(wú)可用資源或無(wú)可供強(qiáng)占非實(shí)時(shí)顧客概率增大，從而導(dǎo)致Class1顧客切換失敗而掉話。如圖6所示，虛線表達(dá)應(yīng)用了資源感知切換方略Class3顧客切換掉話率。圖6Class3顧客切換掉話率從圖中可以看出，隨著呼喊到達(dá)率升高，Class3顧客切換掉話率升高。但相似呼喊到達(dá)率下，資源感知切換方略下Class3顧客切換掉話率明顯不大于老式硬切換方略。這是由于聯(lián)合資源判決選取了負(fù)載相對(duì)較輕基站，減少了切換失敗也許性。并且如果目的社區(qū)剩余資源無(wú)法滿足Class3顧客切換，它可以采用降速方式減少對(duì)目的社區(qū)資源需求，同步減少對(duì)目的社區(qū)影響。圖6兩條掉話率曲線差呈現(xiàn)由小變大，隨后又由大變小趨勢(shì)。隨著呼喊到達(dá)率持續(xù)增大，系統(tǒng)總可用資源隨之減少。在一定呼喊到達(dá)率范疇之內(nèi)，RCH算法具備更低掉話率。當(dāng)呼喊到達(dá)率繼續(xù)增長(zhǎng)以致系統(tǒng)總可用資源稀缺，各個(gè)社區(qū)均處在重載狀況下時(shí)，Class3降速切換所節(jié)約資源局限性以滿足更多同類業(yè)務(wù)資源需求。此時(shí)無(wú)論采用硬切換或RCH算法均無(wú)法接納更多顧客，兩算法Class3切換掉話率將會(huì)接近。2）系統(tǒng)新呼喊阻塞率仿真圖7系統(tǒng)新呼喊阻塞率仿真原圖上圖為運(yùn)用MATLAB編程所顯示出總系統(tǒng)新呼喊阻塞率仿真圖，同樣為了更清晰對(duì)比分析各顧客呼喊阻塞率，對(duì)比資源感知切換（RCH）方略較老式硬切換方略優(yōu)越性，因此截取各個(gè)分圖分別進(jìn)行對(duì)比。圖8Class1顧客新呼喊阻塞率圖8為三類顧客Class1（實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)）、Class2（低速非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)）、Class3（高速非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)）到達(dá)率之比為4:2:1時(shí)Class1顧客新呼喊阻塞率—呼喊到達(dá)率曲線圖。橫坐標(biāo)表達(dá)Class1顧客到達(dá)率，縱坐標(biāo)表達(dá)系統(tǒng)新呼喊阻塞率。圖中虛線表達(dá)資源感知切換（RCH）方略，實(shí)線表達(dá)老式硬切換方略。從圖8中可以看出隨著呼喊到達(dá)率增大，系統(tǒng)新呼喊阻塞率也隨之增大。采用資源感知切換方略后，系統(tǒng)新顧客呼喊阻塞率有所減少。這是由于資源感知切換方略使得各個(gè)社區(qū)資源運(yùn)用較為均衡。同步由于減少了切換顧客對(duì)目的社區(qū)影響，使目的社區(qū)接入新顧客能力提高。因而減少了新呼喊阻塞率。對(duì)于任意一類顧客而言，仿真中設(shè)定其在仿真區(qū)域內(nèi)浮現(xiàn)概率是相似，因而對(duì)整個(gè)仿真區(qū)域范疇而言，總可用資源量和同類顧客到達(dá)率分布，對(duì)硬切換和RCH算法來(lái)講是相似。因而整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)新呼喊阻塞率減少并不明顯。為了進(jìn)一步分析將來(lái)4G系統(tǒng)中，高業(yè)務(wù)速率切換顧客會(huì)對(duì)目的社區(qū)影響，本文將Class1、Class2、Class3顧客到達(dá)率之比為4:2:1和8:4:1兩種狀況下新呼喊阻塞率繪制在同一仿真成果圖中，如圖9所示。圖中上面兩條曲線表達(dá)Class1、Class2、Class3顧客到達(dá)率之比為4:2:1時(shí)系統(tǒng)新呼喊阻塞率狀況，這與圖8一致。圖中下面兩條表達(dá)Class1、Class2、Class3顧客到達(dá)率之比為8:4:1時(shí)系統(tǒng)新呼喊阻塞率狀況。圖9兩種狀況下新呼喊阻塞率通過(guò)圖9中上下兩組曲線對(duì)比可知，當(dāng)減少Class3顧客到達(dá)率后，系統(tǒng)性能會(huì)有明顯提高，即系統(tǒng)新呼喊阻塞率減少，可以看出高業(yè)務(wù)速率切換顧客會(huì)對(duì)目的社區(qū)產(chǎn)生了很大影響。這也闡明通過(guò)資源感知切換方略中QoS適配思想，對(duì)高業(yè)務(wù)速率顧客降速解決會(huì)提高4G通信系統(tǒng)整體性能。五、總結(jié)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，使咱們掌握了關(guān)于4G系統(tǒng)資源感知切換方面知識(shí)，并學(xué)會(huì)通過(guò)MABTLAB仿真，對(duì)4G系統(tǒng)切換掉話率、新顧客呼喊阻塞率以及系統(tǒng)內(nèi)社區(qū)負(fù)載狀況進(jìn)行分析。雖然在設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然遇到了某些問題，但通過(guò)一次又一次查資料與思考終于得到了咱們需要成果。實(shí)踐出真知，通