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1、深 圳 大 学本 科 毕 业 论 文（设计）题目: 异构无线通信系统的越区 切换算法研究 姓名: 专业: 学院: 学号: 指导教师: 职称： 20 年 月 日深圳大学本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计），题目异构无线通信系统的越区切换算法研究 是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。除此之外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。本人完全意识到本声明的法律结果。 毕业论文（设计）作者签名： 日期： 年 月 日目 录摘要（关键词）.11 绪论21.1 无线移动通信的发
2、展趋势21.2 切换技术21.2.1 切换控制的方式21.2.2 切换技术的分类21.3 异构无线网络发展对现有蜂窝网络规划理念的影响22. 越区交换的基本分类22.1 硬切换22.2 软切换22.3 更软切换22.4 接力切换22.5 垂直切换23. 典型的越区切换方案23.1 非优先的跨区切换方案23.2 信道预约的跨区切换方案23.3 信道预约和切换请求排队相结合的越区切换方案24. 越区切换算法的建模24.1 中继和服务等级24.2 信道模型24.3 同频干扰25. MATLAB仿真25.1 簇的大小对系统容量的影响25.2 仿真说明及参数设置25.3 仿真26. 结束语2参考文献2致
3、谢2Abstract (Key words) . 23附录 程序2深圳大学本科毕业论文异构无线通信系统的越区切换算法研究异构无线通信系统的越区切换算法研究 学号： 【摘要】本文研究了在同时存在2G、3G、LTE等不同移动通信系统重叠覆盖的情况下，终端移动时，从系统整体角度考虑选择适当的通信系统进行越区切换的问题。相比于以往单纯考虑一个系统的场景，综合考虑多重覆盖，能够更好的利用无线资源，提高用户的服务质量。本文通过对异构系统覆盖传输特性的分析，选取了具有代表性的WIFI和LTE无线接入技术,提出了在此场景下用户越区切换的原则和算法。最后，通过MATLAB软件进行数值仿真和分析，得到了该模型各参
4、数的关系曲线。 【关键词】异构无线网络；切换；算法1 绪论1.1 无线移动通信的发展趋势正在2G系统技术持续蓬勃发展的时期，国际上开始议论第三代移动通信3G的前景，既要尽量采用可预见的先进技术，又要照顾现已装置的系统设备，再要订定全世界都认可的标准，普遍称为IMT-2000,设备采用2000MHz频谱，于2000年起开始试用1。这种3G系统不仅保持移动电话，还要十分重视开展数据通信，使无线系统和有线通信网一样重视数据传输，包括Internet/互联网规约IP和宽带业务，以至数据速率为2Mb/s的多媒体通信。国际标准组织已经评审各国提交的无线电传输方案，包括我国的方案，有频分双工FDDCDMA、
5、TDMA,还有时分双工TDD的CDMA。总是没法使无线通信在性能、成本和容量等方面都显出优势。在无线数字式移动通信，为了充分节约利用频谱，话音编码技术非常重要。这与有线通信大不相同，有线数字电话利用脉码调制PCM,每路电话64kb/s，或自适应脉码调制ADPCM,每路32kb/s，对通信网络容量没有困难2。无线通信的话音编码，从早期的“线性预测编码”,至80年代开始的“码激励线性预测”，每路话音的数字速率降至513kb/s。同时，在编码过程中还要考虑克服无线电波传播过程引起损害和背景噪音，保证通话质量。到了3G系统，还要考虑多媒体通信所需的音频和视频的编码技术，既节约频谱、又保证通信质量3。无
6、线移动通信网有时为了公共安全的原因，需要相当精确地测定某一移动终端或个人在某一时间移动至地理上的位置，称为定位技术。现在已有一种独立的手持机能够附带设备，利用全球定位系统，在室外测定移动个人自己的位置。将来进入3G时代，个人移动无线手机本身可能附有定位功能，它在得到网的协助下进行定位工作，不必另外携带独立的GPS手持机。就是说，新式的移动通信手机附装协助的AGPS,测定自己在室外，甚至室内的地理位置。通信手机于需要时由网提供情况，不必由通信手机本身连续跟踪GPS卫星。蜂窝网3G4系统向未来的分组交换有线网看齐，着重于提供尽量高速率的数据通信。蜂窝网也要提供不对称数字传输。象有线网的不对称数字用
7、户线ADSL那样，无线电基台至用户的方向提供较高速率的数据传输。有线网是在交换局设置多载波离散多音调装备，而无线网是在基台设置多载波正交频分多路装备，这对于移动用户接上Internet索取大量信息时非常需要。1.2 切换技术1.2.1 切换控制的方式切换过程控制的方式主要有三种。（1）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。（2）网络控制切换（NCHO）网络控制切换是通过通信端口监视信号强
8、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5。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。（3）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
9、切换到哪个端口6。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。1.2.2 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）7。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8。（1）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
10、在相同系统的基站（扇区、信道）之间的切换称为水平切换。（2）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（ReceivedSignalStrength，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
11、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，该过程被称为切换判决；3）MT垂直切换到新的无线网络。1.3 异构无线网络发展对现有蜂窝网络规划理念的影响异构无线网络规划目前指在2G、3G、LTE、WLAN等多种接入技术共存的背景下，立足于融合和协同，结合用户行为和业务特征，引入先进的无线资源管理算法和规划理念，做到无线资源的异构协同和异构融合，形成资源管理科学、运行机制高效的异构网9。鉴于我国通信产业的实际情况，异构无线网络融合的发展过程，不会是产生全新的网络，而是不断融合新的接入网。在现有多制式共存的基础上发展异构无
12、线融合网络，主要存在的问题体现在接入网、核心网、规划优化、维护管理四个层面。结合异构无线网络发展出现的问题，从四个层面分析问题对现有网络规划和运营产生的影响，进而提出每个问题解决的思路建议，服务于异构无线网络融合的实现10。智能终端和平板电脑的普及，加速了宽带无线通信局域化趋势11。由于无线网和移动网在技术体制上差异较大，在融合初期可优先考虑两者的协同覆盖，为全面融合做准备。协同覆盖要求新型终端根据APN或业务分类表识别业务类型，结合网络特性，选择不同的路由策略，将不同的业务承载到不同的网络中去，从而达到资源优化配置，提升用户感知的目的12。2. 越区交换的基本分类当一次切换被触发后，一个新的
13、信道将被建立，通信将转接到新的链路，同时，原来的信道被释放13。切换处理过程可以根据新链路的建立途径（旧链路的释放是发生在新链路的建立之前、之中或之后）来分类。2.1 硬切换硬切换最主要的特点就是移动台在硬切换情况下，同一时刻只占用一个无线信道，它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，在切换过程中可能会发生通信短时中断。硬切换主要是不同频率的基站和扇区之间的切换。在硬切换中，为了使中断时间尽量短，在网络中要预先建立新的链路。硬切换的一个主要优点是在同一时刻，移动台只占用一个无线信道。硬切换的缺点是通信过程会出现短时的传输中断，因此硬切换在一定程度上会
14、影响通话质量。而且如果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。硬切换主要用于GSM系统中14。2.2 软切换在软切换过程中，两条链路及相对应的两个数据流在一个相对较长的时间内同时被激活，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。软切换是同一频率下不同基站之间的切换。不管是从移动台的角度还是从网络的角度看，两条链路传输的是同一个数据流，保证了通信不会发生中断。在软切换中，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，不会影响通话质量；软切换由于是在频率相同的基站交界处，移动台同时与多个基站通信，起前向业务信道和反向业务信道的路径分集的作用，因而可大大减少切换造成的掉话。而且在软切换中移动台和基站均采用分集技术和反向功率控制，能很好的提高系统的性能。但是软切换同时也存
