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1、西安科技大学西安科技大学移动通信课程设计报告移动通信系统中切换技术的分析与研究专 业： 通信工程 班 级： 1004班 姓 名： 范琳琳 学 号： 1007020404 成 绩： 姓 名： 王 维 学 号： 1007020409 成 绩： 姓 名： 何盼盼 学 号： 1007020414 成 绩： 姓 名： 聂 沛 学 号： 1007020418 成 绩： 姓 名： 李 洋 学 号： 1007020423 成 绩： 设计时间： 2013/7/8-2013/7/11 审阅教师： 孙翠珍 西安科技大学通信通信学院目 录移动通信系统中切换技术的分析与研究01.设计任务31.1设计提示31.2设计要求
2、32.方案设计与论证32.1 移动通信的发展历程32.1.1 第一代蜂窝移动电话系统（1G）42.1.2 第二代蜂窝移动电话系统（2G）42.1.3 第三代蜂窝移动电话系统（3G）42.2切换的目的及技术52.2.1 切换的目的52.2.2 切换实现的技术52.3第二代移动通信系统的切换技术及参数分析62.3.1 GSM 系统62.3.2 IS-95窄带CDMA系统102.4第三代移动通信系统的切换技术及参数分析112.4.1 WCDMA的切换技术112.4.2 CDMA2000的切换技术122.4.3 TD-SCDMA的切换技术152.4.4 WiMAX系统的切换技术182.5 4G网络切换
3、的简单介绍182.6 三种3G标准切换技术的分析比较192.7 硬切换、软切换与接力切换的相互比较202.7.1 硬切换和接力切换的区别202.7.2 硬切换与软切换的区别202.7.3 接力切换和软切换的比较203分析与总结21参考文献：221.设计任务1.1设计提示1、在移动通信系统中的规划和设计中，无线资源的管理与控制居于中心地位，对系统的整体性能产生重要的影响，而切换是无线资源管理功能中重要一部分，直接影响着系统的容量和服务质量，同时也是蜂窝移动系统所独有的功能和关键特征。2、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
4、。3、切换参数的选择将影响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。网络参量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。1.2设计要求1、分别比较2G和3G移动通信系统的切换原理及其实现过程，并对相应的切换控制参数进行分析。2、比较2G通信系统的切换技术，包括工作原理描述及相应参数分析。3、比较3G通信系统的切换技术，包括工作原理描述及相应参数分析。2.方案设
5、计与论证2.1 移动通信的发展历程 自从1897年马可尼的实验证明了运动中无线通信的可应用性，人们就开始了对未来的移动通信孜孜不倦的探索。早期成功应用的移动通信系统可追溯到20世纪30年代美国的警用车载系统，该系统方便快捷到30年代中期全美警察部门安装了大约5000个无线接收装置。这一阶段的特点是工作频率较低，工作在短波频段上。第二次世界大战期间使得通信技术及其制造业有了长足的发展。1946年，贝尔实验室推出了第一种大区制的公众移动电话服务。在美国圣路易斯建立了世界上第一个公用汽车电话网，被称为“城市系统”。从40年代中期至60年代初期，在西德、法国等国家随后陆续发展了公用移动电话系统；其间完
6、成了从专用网向公用移动网的过渡，采用人工接续的方式解决了移动电话系统与公用市话之间的接续问题，这时的通信网的容量较小。60年代中期至70年代后期，主要是改进和完善移动通信系统的性能，包括直接拨号、自动选择无线信道等。同时解决了自动接入公用电话网的问题，这时的系统都采用大区制，选择的频段和容量都较以往有了很大的提高。随着大规模集成电路技术和计算机技术的迅猛发展，解决了困扰移动通信的终端小化和系统设计等关键问题，移动通信系统进入蓬勃发展阶段。2.1.1 第一代蜂窝移动电话系统（1G） 美国贝尔实验室（bell lab）提出了小区制的蜂窝式移动通信系统的解决方案。在1978年，开发了AMPS（Adv
7、ance Mobile Phone Service）系统，这是第一种真正意义上的随时随地通信的大容量的蜂窝移动通信系统。它结合频率复用技术，可在整个服务覆盖区域内实现自动接入公用电话网，与以前的系统相比确有更大的容量和更好的话音质量，可以说，蜂窝化的系统设计方案解决了公用移动通信系统的大容量要求和频谱资源受限的矛盾。到80年代中期，欧洲和日本也纷纷建立了自己的蜂窝移动通信网，主要代表有：英国的ETACS(European Total Access Communication System)系统；法国的450系统，北欧国家的NMT-450（Nordic Mobile Telephone-450）
8、系统。1987年，中国首个TACS制式模拟移动电话系统建成并投入商用。这些系统都是FDMA（频分多址接入）频分双工模拟制式系统，被称为第一代蜂窝移动通信系统。2.1.2 第二代蜂窝移动电话系统（2G）20世纪80年代中期，当模拟蜂窝移动通信系统刚投放市场时，世界上的发达国家就在研制第二代移动通信系统。其中最有代表性和比较成熟的制式有泛欧GSM (Global System for Mobile Communication)，美国的ADC(D-AMPS)和日本的JDC(现在改名为PDC)等数字移动通信系统。在这些数字系统中，GSM的发展最引人注目。1991年GSM系统正式在欧洲问世，网络开通运行
9、。GSM(Global System for Mobile Communications 全球移动通讯系统) 是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。我国于20世纪90年代初引进采用此项技术标准，此前一直是采用蜂窝模拟移动技术，即第一代GSM技术（2001年12月31日我国关闭了模拟移动网络）。目前，中国移动、中国联通各拥有一个GSM网，为世界最大的移动通信网络。 GSM系列主要有GSM900、DCS1800和PCS1900三部分，三者之间的主要区别是工作频段的差异。GSM系统采用数字调制
10、，即把音频数字化处理后再对其朝廷压缩。但在二进制码流调制之前必须先进行低通滤波,这里采用高斯低通滤波器。第二代蜂窝移动电话系统主要采用 TDMA(time-division multiple access)及CDMA(code-division multiple access)技术。2.1.3 第三代蜂窝移动电话系统（3G）第三代蜂窝移动电话系统的主要特征是可提供丰富多彩的移动多媒体业务，其传输速率在高速移动环境中支持144kb/s，步行慢速移动环境中支持384kb/s，静止状态下支持2Mb/s。其设计目标是为了提供比第二代系统更大的系统容量、更好的通信质量，而且要能在全球范围内更好地实现无缝
11、漫游及为用户提供包括话音、数据及多媒体等在内的多种业务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。目前国际电联接受的3G标准主要有以下三种：WCDMA、CDMA2000与TD-SCDMA。CDMA是Code Division Multiple Access (码分多址)的缩写，是第三代移动通信系统的技术基础。第一代移动通信系统采用频分多址(FDMA)的模拟调制方式，这种系统的主要缺点是频谱利用率低，信令干扰话音业务。第二代移动通信系统主要采用时分多址(TDMA)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，但 TDMA的系统容量仍然有限，越区切换性能仍不完善。CD
12、MA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。2.2切换的目的及技术2.2.1 切换的目的在移动通信系统中切换的目的有两种可能：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。2.2.2 切换实现的技术2.2.2.1切换控制的三种方式1 a.移动台控制切换（MCHO）。移动台控制切换是通过移动台持续监视通信端口的信号强度和质量，当满足切换条件时，移动台选择一个最好的切换候选项并发出切换请求。目前欧洲的增强型数字无绳技术（DECT）和北美的太平洋地区通信系统（PACS）均采用这种切换控制。 b.网络
13、控制切换（NCHO）。网络控制切换是通过通信端口监视信号强度和质量，当信号恶化到低于某阈值时，网络就安排切换到新的通信端口。在此过程中，网络要求所有端口监视由移动台来的信号，并将结果报告结网络。当网络选择新端口后，它同时通知新、旧端口完成切换，移动台在切换过程中是被动的。目前的TACS及AMPS系统均采用这种切换控制，即由基站检测，由交换中心控制完成，当前基站监视并测量所有通信链路，移动交换中心（MSC）命令周围基站不时地测量各自的通信链路，基于这些测量，MSC决定何时何地发生切换。c.移动台辅助切换（MAHO）。移动台辅助切换可以说是网络控制切换（NCHO）的一种演化，网络要求移动台测量周围
14、端口的信号强度并报告给旧端口，然后由网络来判断是否切换和切换到哪个端口。因此MAHO是通过移动台测量通信链路，而由网络控制切换，在切换过程中移动台和网络同时参与切换，移动台负责测量，网络负责判决，目前的GSM及CDMA系统均采用这种切换控制。 2.2.2.2 切换技术的分类 当用户接入时，系统根据所测量得的信号强度和各小区的容量为某一呼叫选择最恰当的小区（宏小区、微小区或微微小区）。发生切换时有两种切换方式：相同层次小区之间的水平切换和不同层次小区之间的垂直切换。a.水平切换技术水平切换就是普通的小区切换（包括：硬切换、软切换、更软切换）。通常情况下，移动速率没有较大的改变、相同小区的容量未饱
15、和都只需要水平切换即可。可以这样来概括水平切换：移动节点在相同系统的基站（扇区、信道）之间的切换称为水平切换。b.垂直切换技术垂直切换是移动节点在不同系统的基站（扇区、信道）之间的切换。垂直切换分为两种类型：下行垂直切换和上行垂直切换。下行垂直切换指MT 从覆盖范围较大的网络切换至较小的网络，相反，上行垂直切换指MT 从覆盖范围较小的网络切换到较大的网络。通常，下行垂直切换没有严格的时间要求（Time-Critical），而上行垂直切换则是时间严格要求的。如果接收信号强度（Received Signal Strength，RSS）快速减弱，则MT 必须尽快执行上行垂直切换。而MT则不必立即执行下行切换，因为MT 可以在短时间内通过无线网络。垂直切换的过程通常分为三步：1）MT 必须知道哪些无线网络是可达的，这一过程被称为网络发现； 2）MT 将评价所有可达的网络，然后做出切换的决定，该过
