移動(dòng)通信系統(tǒng)切換技術(shù)概述參考模板

1、移動(dòng)通信系統(tǒng)切換技術(shù)概述學(xué)號(hào)：09211050摘 要：在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，切換已被作為一種關(guān)鍵的技術(shù)廣泛應(yīng)用。本文首先對(duì)切換過(guò)程的基本概念進(jìn)行介紹，然后依次論述了硬切換、軟切換、無(wú)縫切換、接力切換和垂直切換的原理、過(guò)程及優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合這幾種主流的切換技術(shù)做了比較，并對(duì)幾種切換技術(shù)的優(yōu)劣做了總結(jié)。 關(guān)鍵詞：移動(dòng)通信系統(tǒng)；硬切換 ；軟切換 ；更軟切換；接力切換。 切換的概念：切換是指移動(dòng)用戶在通話過(guò)程中,從一個(gè)基站覆蓋區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)基站覆蓋區(qū)時(shí),或由于受到外界的干擾或其他原因致使通信質(zhì)量下降時(shí),使用中的話音信道就會(huì)自動(dòng)發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求轉(zhuǎn)換信道的信號(hào),通知移動(dòng)通信業(yè)務(wù)交換中心,請(qǐng)求轉(zhuǎn)換到另一個(gè)覆蓋區(qū)基站的

2、信道上去,或是轉(zhuǎn)換到另一條接收質(zhì)量較好的信道上,以保證移動(dòng)用戶能夠正常通信。切換的功能：在通話進(jìn)行中允許用戶移動(dòng)；在惡劣的無(wú)線傳輸條件下恢復(fù)并保持通信，避免移動(dòng)偶那個(gè)臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)之間的鏈路發(fā)生中斷；在遇到干擾時(shí)能保持可接受的通信質(zhì)量；優(yōu)化頻率資源的使用；減小移動(dòng)臺(tái)的功率消耗和全局干擾電平。切換的基本階段：切換可以分為三個(gè)階段：無(wú)線測(cè)量、網(wǎng)絡(luò)判決和系統(tǒng)執(zhí)行。在無(wú)線測(cè)量階段，移動(dòng)臺(tái)不斷搜索本小區(qū)和周圍小區(qū)基站下行鏈路的信號(hào)強(qiáng)度和信噪比，同時(shí)基站也不斷測(cè)量MS的上行鏈路的信號(hào)。測(cè)量結(jié)果在某些預(yù)設(shè)的條件下發(fā)送給相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)單元、移動(dòng)臺(tái)和BSC，網(wǎng)絡(luò)單元此時(shí)進(jìn)入相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)判決階段。在網(wǎng)絡(luò)判決階段，執(zhí)行相應(yīng)的切

3、換算法，將測(cè)量結(jié)果和預(yù)先定義的門限進(jìn)行比較，并確認(rèn)目標(biāo)小區(qū)可以提供目前正在服務(wù)的用戶業(yè)務(wù)后，網(wǎng)絡(luò)最終決定是否開始這次切換，在移動(dòng)臺(tái)受到網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)來(lái)的切換確認(rèn)命令后，開始進(jìn)入到切換執(zhí)行階段，移動(dòng)臺(tái)進(jìn)入特定的切換狀態(tài)，開始接受或發(fā)送與新基站所對(duì)應(yīng)的信號(hào)。1 / 7切換的分類：當(dāng)一次切換被觸發(fā)后，一個(gè)新的信號(hào)將被建立，通信將轉(zhuǎn)接到新的鏈路，同時(shí)，原來(lái)的信道被釋放。切換處理過(guò)程可以根據(jù)新鏈路的建立途徑來(lái)分來(lái)。 一、硬切換 硬切換是在不同頻率的基站或覆蓋小區(qū)之間的切換。這種切換是移動(dòng)終端在切換狀態(tài)時(shí)，先暫時(shí)斷開通話,并自動(dòng)向新的頻率調(diào)諧,與新的基站接上聯(lián)系,建立新的信道,從而完成切換的過(guò)程。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，硬

4、切換的特點(diǎn)就是“先斷開、后切換”,切換的過(guò)程中約有200毫秒時(shí)間的短暫中斷。因?yàn)樵竞鸵苿?dòng)到的新基站的電波頻率不同,移動(dòng)終端在與原基站的聯(lián)系信道切斷后,往往不能馬上建立新基站的新信道,這時(shí)就出現(xiàn)一個(gè)短暫的通話中斷時(shí)間。它對(duì)通話質(zhì)量有影響。 硬切換一般采取輔助切換方式，即由移動(dòng)臺(tái)監(jiān)測(cè)判決，由交換中心控制完成，在切換過(guò)程中基站和移動(dòng)臺(tái)均參與切換過(guò)程。其切換過(guò)程如下： 移動(dòng)臺(tái)在通話過(guò)程中，不斷地向所在小區(qū)的基站報(bào)告小區(qū)和相鄰小區(qū)基站的無(wú)線電環(huán)境參數(shù)。本小區(qū)基站依據(jù)所接收的該移動(dòng)用戶無(wú)線電環(huán)境參數(shù)來(lái)判斷是否應(yīng)該進(jìn)行切換。當(dāng)滿足切換條件時(shí)，基站便向移動(dòng)臺(tái)發(fā)出切換請(qǐng)求，同時(shí)將切換請(qǐng)示信道傳送給MSC，M

5、SC立即判斷此新基站位置碼是否屬于本MSC轄區(qū)。此時(shí)有兩種情況：若MSC確認(rèn)新基站是屬于本MSC轄區(qū)的基站，則通知VLR為其尋找一個(gè)空閑信道（最佳或次最佳替換信道），然后將所找的信道及IMSI經(jīng)過(guò)本區(qū)的基站發(fā)送給移動(dòng)臺(tái)，移動(dòng)臺(tái)依據(jù)信道號(hào)的頻率值將工作頻率切換到新的頻率點(diǎn)上，并進(jìn)行環(huán)路核準(zhǔn)，核準(zhǔn)信息經(jīng)MSC核準(zhǔn)后，MSC通知基站釋放原信道。若MSC發(fā)現(xiàn)新基站是屬于非本MSC轄區(qū)的基站，MSC就將切換請(qǐng)求轉(zhuǎn)送給新MSC，再由新MSC通知它的VLR為其尋找一個(gè)空閑信道，然后將找到的基站信道號(hào)及IMSI傳送給原MSC，并經(jīng)由原基站發(fā)送給移動(dòng)臺(tái)，然后進(jìn)行移動(dòng)臺(tái)的核準(zhǔn)和基站的釋放過(guò)程。 二、軟切換 軟切換

6、是同一頻率下不同基站之間的切換。在軟切換過(guò)程中，兩條鏈路及相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)數(shù)據(jù)流在一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)同時(shí)被激活，一直到進(jìn)入新基站并測(cè)量到新基站 的傳輸質(zhì)量滿足指標(biāo)要求后，才斷開與原基站的連接，不管是從移動(dòng)臺(tái)的角度還是從網(wǎng)絡(luò)的角度看，兩條鏈路傳輸?shù)氖峭粋€(gè)數(shù)據(jù)流，保證了通信不會(huì)發(fā)生中斷。軟切換由于“先切換，后斷開”，移動(dòng)臺(tái)只有在取得了與新基站的鏈接之后，才會(huì)中斷與原基站的聯(lián)系，因此在切換過(guò)程中沒有中斷，不會(huì)影響通話質(zhì)量。軟切換由于是在頻率相同的基站間進(jìn)行，在兩基站( 或多基站) 覆蓋區(qū)的交界處，移動(dòng)臺(tái)同時(shí)與多個(gè)基站通信，起前向業(yè)務(wù)信道和反向業(yè)務(wù)信道的路徑分集的作用，因而可大大減少切換造成的掉話。另

7、外，由于軟切換中移動(dòng)臺(tái)和基站均采用了分集接收技術(shù)，有抵抗衰落的能力，同時(shí)通過(guò)反向功率控制， 我們可以使移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率降至最小，從而降低了移動(dòng)臺(tái)對(duì)系統(tǒng)的干擾；進(jìn)入軟切換區(qū)域的移動(dòng)臺(tái)即使不能立即得到與新基站的鏈路，也可以進(jìn)入切換等待的排列，從而減少了系統(tǒng)的阻塞率。軟切換主要用于C D MA系統(tǒng)中。 但是在擁有上述優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，軟切換也有很多缺點(diǎn)：需要占用的信道資源較多、信令復(fù)雜導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)荷加重、增加下行鏈路干擾、增加設(shè)備投資和系統(tǒng)背板的復(fù)雜性等。而且由于受移動(dòng)臺(tái)的限制，軟切換僅僅能用于具有相同頻率的信道之間，所以模擬系統(tǒng)、T D MA系統(tǒng)不具有這種功能。 三、無(wú)縫切換：在無(wú)縫切換中，新建立的鏈路與

8、舊鏈路并行使用，數(shù)據(jù)可以在兩條鏈路上傳輸。在傳輸過(guò)程中，只有舊的鏈路起作用，在切換的末尾新的鏈路被激活。這種切換方式是假定移動(dòng)臺(tái)可以同時(shí)在兩個(gè)信道上發(fā)射信號(hào)，因此要比硬切換占用更多的無(wú)線資源，但在切換過(guò)程中通話中斷的概率很低，能夠保證通信質(zhì)量。無(wú)縫切換比較適合采用動(dòng)態(tài)信道分配的系統(tǒng)。在DECT標(biāo)準(zhǔn)中采用了這種切換方式。四、接力切換 接力切換是介于硬切換和軟切換之間的一種新的切換技術(shù)。其原理是在切換測(cè)量期間，使用上行預(yù)同步的技術(shù)，提前獲取切換后的上行信道發(fā)送時(shí)間、功率信息，從而達(dá)到減少切換時(shí)間，提高切換成功率、降低切換掉話率的目的。在切換過(guò)程中，移動(dòng)終端從源小區(qū)接收下行數(shù)據(jù)，向目標(biāo)小區(qū)發(fā)送上行數(shù)

9、據(jù)，即上下行通信鏈路先后轉(zhuǎn)移到目標(biāo)小區(qū)，這個(gè)過(guò)程就像是田徑比賽中的接力賽一樣，因而形象地稱之為“接力切換”。 接力切換有三個(gè)基本過(guò)程，即測(cè)量過(guò)程、判決過(guò)程和執(zhí)行過(guò)程。 （一）接力切換的測(cè)量過(guò)程 接力切換與硬切換的測(cè)量過(guò)程和要求是相同的，即需要終端進(jìn)行信號(hào)強(qiáng)度、質(zhì)量和符合切換條件的相鄰小區(qū)的同步時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、計(jì)算和保存，因此接力切換并不需要額外增加新的測(cè)量參數(shù)，不會(huì)給終端設(shè)備帶來(lái)更多的負(fù)擔(dān)。 移動(dòng)臺(tái)需要計(jì)算和保存的參數(shù)為：本小區(qū)與鄰近小區(qū)引導(dǎo)信道的功率差P和來(lái)自各鄰近小區(qū)基站的信號(hào)與來(lái)自本小區(qū)基站信號(hào)的時(shí)延差t。 這就是接力切換的上行預(yù)同步及保持過(guò)程?？梢?，上行預(yù)同步及保持過(guò)程并不是一個(gè)單獨(dú)

10、的時(shí)間過(guò)程，也不需要特別的控制或信令過(guò)程，而是在測(cè)量過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行的。 測(cè)量過(guò)程中一旦發(fā)現(xiàn)本小區(qū)和鄰小區(qū)的導(dǎo)頻強(qiáng)度、信號(hào)質(zhì)量等滿足一定條件，則通過(guò)測(cè)量上報(bào)觸發(fā)切換判決過(guò)程。移動(dòng)臺(tái)的測(cè)量上報(bào)可以是周期性地進(jìn)行，也可以由事件觸發(fā)進(jìn)行測(cè)量 （二）接力切換的判決過(guò)程 接力切換的判決過(guò)程由RNC完成。RNC收到移動(dòng)臺(tái)的測(cè)量結(jié)果報(bào)告后，按照一定的判決準(zhǔn)則（例如基于接收信號(hào)強(qiáng)度的判決準(zhǔn)則）形成目標(biāo)小區(qū)列表，然后通過(guò)接納判決算法等流程確定要切換的目標(biāo)小區(qū)，最后發(fā)出切換命令(例如物理信道重配置命令)。 接力切換的判決過(guò)程與傳統(tǒng)的切換判決準(zhǔn)則基本相同。判決準(zhǔn)則可以利用現(xiàn)有切換技術(shù)中的各種準(zhǔn)則，同時(shí)可以結(jié)合TD-S

11、CDMA系統(tǒng)特有的智能天線定位技術(shù)對(duì)目標(biāo)小區(qū)列表進(jìn)行優(yōu)化，從而提高切換的成功率。 （三）接力切換的執(zhí)行過(guò)程 移動(dòng)臺(tái)要切換的目標(biāo)小區(qū)確定后，RNC在發(fā)出切換命令之前，還應(yīng)當(dāng)對(duì)目標(biāo)小區(qū)發(fā)送無(wú)線鏈路建立請(qǐng)求。當(dāng)RNC收到目標(biāo)小區(qū)的無(wú)線鏈路建立完成消息之后，將向原小區(qū)和目標(biāo)小區(qū)同時(shí)發(fā)送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)承載，同時(shí)RNC向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送切換命令。此命令應(yīng)附上的在目標(biāo)小區(qū)建立通信需要的各項(xiàng)基本數(shù)據(jù)，具體包括：小區(qū)ID；載波頻率；標(biāo)稱每碼道的發(fā)射功率及此業(yè)務(wù)所需的接收電平；接收和發(fā)射的Midamble及偏移。 移動(dòng)臺(tái)接收到接力切換命令后，繼續(xù)在原小區(qū)的下行鏈路接收業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和信令，同時(shí)，利用事先獲取的本小區(qū)和鄰小區(qū)之間的功

12、率差值P和時(shí)間差值t，通過(guò)開環(huán)同步和開環(huán)功率控制，在目標(biāo)小區(qū)發(fā)射上行的承載業(yè)務(wù)和信令。此分別收發(fā)的過(guò)程持續(xù)一段時(shí)間后，將接收來(lái)自目標(biāo)小區(qū)的下行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)功率和同步控制，中斷和原小區(qū)的通信，完成切換過(guò)程。 在切換命令發(fā)出后，如RNC收到來(lái)自移動(dòng)臺(tái)的切換成功消息，則刪除原小區(qū)的通信鏈路；如果RNC收到來(lái)自移動(dòng)臺(tái)的切換失敗消息，則刪除目標(biāo)小區(qū)新建的通信鏈路。如果由于特殊原因（比如終端突然掉電或進(jìn)入深衰落地區(qū)），網(wǎng)絡(luò)端沒有收到終端的任何信息，則RNC將主動(dòng)回收為該終端配置的所有信道資源。 在接力切換的過(guò)程中，同頻小區(qū)之間的兩個(gè)小區(qū)的基站都將接收同一個(gè)終端的信號(hào)，并對(duì)其定位，將確定可能切換區(qū)域的定位

13、結(jié)果向基站控制器報(bào)告，完成向目標(biāo)基站的切換，克服了“軟切換”浪費(fèi)信道資源的缺點(diǎn)。五、垂直切換：上面介紹的集中切換方式按照切換的方向來(lái)分都可以歸為水平切換，而與此相應(yīng)，還存在一種切換方式，即垂直切換?？梢赃@樣來(lái)概括水平切換和垂直切換：移動(dòng)臺(tái)在相同系統(tǒng)的基站之間的切換稱為水平切換，而移動(dòng)臺(tái)在不同系統(tǒng)的基站之間的切換就稱為垂直切換。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中， 通過(guò)在宏小區(qū)下引入微小區(qū)和微小區(qū)而形成分級(jí)小區(qū)結(jié)構(gòu)，從而解決網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的“盲點(diǎn)”和“熱點(diǎn)”，同時(shí)也針對(duì)用戶的不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，用不同級(jí)別的小區(qū)提供通信能力。它包括宏小區(qū)、微小區(qū)和微微小區(qū)。宏小區(qū)用于處理快速移動(dòng)車輛的通信業(yè)務(wù)；微小區(qū)處理慢速移動(dòng)，如步行或交通阻

14、塞車輛的通信業(yè)務(wù)；微微小區(qū)用于覆蓋商場(chǎng)和辦公室等室內(nèi)區(qū)域。這樣處理的優(yōu)勢(shì)是可以降低切換的次數(shù)，減少網(wǎng)絡(luò)中管理數(shù)據(jù)的流量，同時(shí)又保證了較大的網(wǎng)絡(luò)容量。當(dāng)用戶接入時(shí)， 系統(tǒng)根據(jù)所測(cè)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)(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。水平切換就是普通的小區(qū)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，反之，則根據(jù)情況進(jìn)行相應(yīng)的向上或者向下的垂直切換。 對(duì)比與總結(jié)：總的來(lái)說(shuō)，接力切換與硬切換相比，兩者都具有較高的資源利用率、較為簡(jiǎn)單算法以及系統(tǒng)相對(duì)較輕的信令負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)，它們的不