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1、目 录第一章 绪论11.1 课题研究的背景11.2 课题研究的目的和意义1第二章 切换技术的基本概念32.1 切换的定义及分类32.2 切换性能评价准则42.3 切换参数设置的重要性5第三章 各技术体制硬切换分析73.1 GSM中的硬切换73.2 WCDMA网络中的硬切换73.3 CDMA网络中的硬切换7第四章 WCDMA及CDMA2000中软切换技术分析及比较94.1 WCDMA系统的软切换技术94.1.1 WCDMA软切换方式94.1.2 更软切换104.2 CDMA2000中的软切换技术114.3 WCDMA系统软切换和CDMA2000系统软切换的比较13第五章 TD-SCDMA中接力切
2、换的发展和特点155.1 TD-SCDMA系统的硬切换155.1.1 基本原理155.1.2 切换具体过程175.2 TD-SCDMA系统的接力切换185.2.1 接力切换原理185.2.2 接力切换的技术基础185.2.3 接力切换过程描述195.2.4 TD-SCDMA系统间切换215.2.5 接力切换特点225.3 接力切换信令流程和具体过程225.4 接力切换算法245.5 接力切换与其他体制中切换的比较25第六章 TD-SCDMA切换参数仿真分析266.1 TD-SCDMA系统天线参数仿真266.2 接力切换参数的分析研究及其仿真296.2.1 接力切换算法及其参数分析296.2.2
3、 接力切换仿真及结果分析316.2.2.1 仿真环境316.2.2.2 切换参数的仿真结果及其分析选择326.2.3 干扰仿真分析356.3 最终确定方案36结论38谢辞39参考文献40i移动通信中的切换技术的分析研究及探讨第一章 绪论1.1 课题研究的背景移动通信以其特有的灵活、便捷的优点符合了现代社会人们对通信技术的要求，成为80年代中期以来发展最为迅速的通信方式1。移动通信技术经历了从模拟调制到数字调制技术的发展。第一代采用频分多址（FDMA）模拟调制方式，其主要代表有美国的AMPS、英国的TACS、北欧的NMT等2。这种系统的主要缺点是频谱利用率低，信令干扰话音业务。第二代蜂窝系统采用
4、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）的数字调制方式，提高了系统容量，并采用独立信道传送信令，使系统性能大为改善。TDMA的两个典型代表是北美的IS54系统和欧洲的GSM系统。TDMA方式的主要缺点是：（1）系统容量仍不理想；（2）和FDMA方式一样，TDMA方式的越区切换性能仍不完善3。为克服FDMA和TDMA两种多址方式的缺点，产生了即将试用的第三代移动通信技术CDMA(码分多址)。随着移动通信的发展，运营商和用户对业务拓展的需求不断增强，移动通信正在向着以CDMA为基础，以宽带化通信为特征的第三代3G技术发展。鉴于CDMA技术的优越性，3G的三大主流标准CDMA2000、WCDMA、
5、TD-SCDMA都是基于CDMA技术的。3G投入正式运营后，3G用户将获得宽带多媒体和高速率数据的无线移动通信服务4。1.2 课题研究的目的和意义由于移动通信系统采用蜂窝结构，所以，移动台在跨越空间划分的小区时，必然要进行切换，即完成移动台到基站的空中接口的转移。因此切换技术成为无线资源管理中的重要研究内容之一。切换技术是移动终端在众多通信系统、移动小区之间建立可靠移动通信的基础和重要技术，适用于移动终端在不同移动小区之间、不同频率之间通信或者信号降低信道选择等情况。在移动通信系统中，切换的目的有2种可能，一种是实现漫游，另一种是为了提高网络服务质量，即降低掉话率，降低拥塞率。切换参数的选择将
6、影响到网络的性能和服务质量。对于运营商来说，移动网络的系统性能和服务质量是非常重要的。运营商的竞争将是网络质量的竞争。因为优质的网络服务是建立在良好的网络质量之上的。网络参数的分析和调整是网络优化工作的重要内容之一，尤其对于网络质量和参数设置密切相关的码分多址系统来说，切换控制参数仅仅是其中的一小部分，但却是对网络质量影响很大的一部分。切换策略和控制参数的性能优化将得到广泛的重视。细致、完善的网络优化，可以充分降低全网的干扰水平，改善网络性能，提高呼叫接通率，降低掉话率，提高网络的数据业务吞吐能力，提高网络容量。如今所广泛采用的第二代时分多址移动通信系统中，切换方式为硬切换，硬切换发生在使用不
7、同载频的相邻小区间，在城区，小区面积较小，又由于频分系统的特性，用户在通信过程中由于移动而产生频繁的硬切换是不可能避免的5。而硬切换是先中断与原基站的联系，调谐到新的频率上，再与新基站取得联系。属于“先断开后切换”，如在切换过程中受到干扰等因素的影响，很容易导致切换失败，引起掉话；当硬切换区域面积狭窄时，会出现新基站与原基站之间来回切换的“乒乓效应”，影响业务信道的传输，进而影响网络的性能和质量。在第三代移动通信中，WCDMA和CDMA2000是码分多址系统，在同频小区间所采用的是软切换。而我国唯一具有技术知识产权的标准TD-SCDMA采用了创新的接力切换6。接力切换与软切换的不同之处在于接力
8、切换并不需要同时有多个基站为一个移动台服务，因而克服了软切换需要占用的信道资源比较多，信令复杂导致系统负荷加重，以及增加下行链路干扰等缺点。而与硬切换相比，接力切换克服了传统硬切换掉话率较高、切换成功率较低的缺点。接力切换突出了切换成功率高和信道高利用率的优点。但是，接力切换参数的设置同样很重要，如果设置的不恰当则无法体现出接力切换的优点，反而有可能会加重系统负担、掉话、或者造成对其他小区的干扰增加等等问题，对网络性能和质量造成不好的影响。所以，本文通过仿真结合接力切换算法，说明各个参数对接力切换效果的影响，并根据仿真得出的数据分析从而选择出最佳的切换参数方案。第二章 切换技术的基本概念2.1
9、 切换的定义及分类所谓切换，是指当移动台在通信过程中从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区，或者由于外界干扰造成通信质量下降时，必须改变原有的信道而转接到一条新的空闲信道上，以继续保持通信的过程7。移动通信系统中的切换是为保证移动用户通信的连续性或者基于网络负荷和操作维护等原因，将用户从当前的通信链路转移到其他小区的过程。切换过程是无线资源管理功能中的重要一部分，是蜂窝系统所独有的功能和关键特征，是保证服务质量的重要环节。用户终端在最初的小区与网络实现连接之后，由于各种原因有可能离开这个小区的服务范围。移动通信系统中的切换过程就是将用户终端的连接切换到其他小区，从而使得通信服务不中断。移动通信
10、系统的主要功能是通过相应的测量报告及有关准则来维持通信链路的连接。切换技术因分类准则不同而不同，主要的分类方式如下：根据切换期间同时连接的基站数量，把切换技术分为硬切换、软切换、更软切换，以及在TD-SCDMA中提出了创新的接力切换8。（1） 硬切换硬切换是不同频率的基站或小区之间的切换，在切换过程中，移动台必须在一个指定时间内，先中断与原基站的联系，调谐到新的频率上，再与新基站取得联系。因此，硬切换是“先断开，后切换”。切换时，要在原话音信道上送切换指令，移动台需要暂时停止通话，然后调谐到新的信道频率上。现有的GSM系统、CDMA系统以及3G系统都有使用硬切换方式。当切换发生时，因为原基站与
11、新基站的载波频率不同，移动台必须在接收新基站的信号之前，中断与原基站的通信，而当移动台与原基站链路切断后，却往往不能立即得到与新基站之间的链路（GSM有200ms左右的中断时间）9，因此硬切换在一定程度上会影响通信质量。另外，如在中断时间内受到干扰或切换参数设置不合理等因素的影响，会导致切换失败，引起掉话；当硬切换区域面积狭窄时，会出现新基站与原基站之间来回切换的“乒乓效应”，影响业务信道的传输。（2） 软切换软切换是同一频率不同基站之间的切换，在切换过程中，移动台同时与原基站和新基站都保持着通信链路，一直到进入新基站并测量到新基站的传输质量满足指标要求后，才断开与原基站的连接10。因此，软切
12、换是“先切换，后断开”，在切换过程中，移动台并不中断与原基站的联系，真正实现了“无缝”切换。现有的CDMA系统和3G中的WCDMA、CDMA2000系统都使用软切换方式。移动台只有在取得了与新基站的链接之后，才会中断与原基站的联系，因此在切换过程中没有中断也就不会影响通话质量；软切换由于是在频率相同的基站间进行，在两基站（或多基站）覆盖区的交界处，移动台同时与多个基站通信，起业务信道分集的作用，因而可大大减少切换造成的掉话。另外，由于软切换中移动台和基站均采用了分集接收技术，有抵抗衰落能力，同时通过反向功率控制，我们可使移动台的发射功率降至最小，从而降低了移动台对系统的干扰；进入软切换区域的移
13、动台即使不能立即得到与新基站的链路，也可以进入切换等待的排列，从而减少了系统的阻塞率。（3） 更软切换在CDMA系统中，移动台在扇区化小区的同一小区的不同扇区之间进行的软切换称为更软切换。这种切换是由BSC完成的，并不通知MSC。对于移动台来说，不同的扇区天线相当于不同的多径分量，被合并成一个话音帧送至选择器，作为此基站的语音帧11。（4） 接力切换接力切换是在TD-SCDMA中提出的一种先进的切换技术，是介于硬切换和软切换之间的一种新的切换方法。它利用精确的定位技术，在对移动台的距离和方位进行定位的基础上，根据移动台方位和距离作为辅助信息，来判断移动台是否移动到了可进行切换的相邻基站临近区域
14、。如果移动台进入这个切换区，则RNC通知该基站作好切换的准备，从而实现快速、可靠和高效切换。这样既节省信道资源、简化信令、减少系统负荷，也适应不同频率小区之间的切换。接力切换虽然在某种程度上与硬切换类似，同样是在“先断后连”的情况，但是由于其实现是以精确定位为前提，因而与硬切换相比，UE可以很迅速地切换到目标小区，降低了切换时延，减少了切换引起的掉话率。2.2 切换性能评价准则移动通信系统中，切换性能评价准则如下：1、阻塞率阻塞率是指在一个小区内，由于业务量过大，信道数不够引起的新发起呼叫不能被接入。2、掉话率掉话率指的是移动用户信号电平小于信号电平门限时间超过切换计时器门限，而未能在给定时间
15、内完成到新小区切换而引起通话被切断。掉话率=掉话用户数/总用户数3、切换成功率切换成功率是指执行切换的用户能顺利与目标小区建立连接，从而维持通信不中断。切换成功率=切换成功的用户/执行切换的用户4、低服务质量率低服务质量用户是指用户非掉话情况下，信号电平大于目标信号电平的时间/通话总时间5%的用户低服务质量率=低服务质量用户数/总用户数5、服务满意率服务满意用户是指：信号电平大于目标信号电平的时间/通话总时间95%的用户满意率=满意用户数/总用户数接力切换是介于硬切换和软切换之间的一种新的切换方法。传统硬切换掉话率较高、切换成功率较低。接力切换与软切换都具有较高的切换成功率、较低的掉话率以及较小的上行干扰等优点。2.3 切换参数设置的重要性切换过程的优化设计对于任何一个蜂窝通信系统都是十分重要的。因为从网络效率的角度出发，当用户终端处于不适合的服务小区进行通信时，不仅会影响自身的通信质量，同时也将增加整个网络的负荷，甚至增大对其他用户的干扰。移动用户应当使用网络中最优化的通信链路与相应的基站建立连接。切换参数设置是网络规划和优化工作中的重要课题，调整和控制切换及其参数
