1、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西安科技大学1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 .3
2、1.2 设计要求 .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
3、的切换技术 152.4.4 WiMAX 系统的切换技术 .182.5 4G 网络切换的简单介绍 .18西安科技大学22.6 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： .22西安科技大学31.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
4、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。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
5、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
6、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
7、设计等关键问题，移动通信系统进入蓬勃发展阶段。西安科技大学42.1.1 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（Advance 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
8、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）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 (
9、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。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
10、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，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.
11、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，
12、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)的数字调西安科技大学5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。CDMA 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
13、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 1a.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
14、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
15、.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
16、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，西安科技大学6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，该过程被称为切换判决；3）MT
17、垂直切换到新的无线网络。2.3 第二代移动通信系统的切换技术及参数分析第二代移动通信系统是指数字蜂窝移动通信系统，其典型系统为以 GSM 为代表的 TDMA 时分多址数字蜂窝网和 IS95 窄带 CDMA 码分多址数字蜂窝网。2.3.1 GSM 系统2.3.1.1 切换技术GSM 系统采用移动台辅助越区切换MAHO。其主要思想是把切换的检测和处理等功能部分地分散到各个移动台，由移动台来测量本基站和周围基站的信号强度，把测量结果送给MSC 分析处理，做出有关切换的决策。信息的传递在慢速辅助控制信道SACCH 中完成。GSM 系统采用了MAHO 技术，能明显加快切换速度。其小区半径可以减小至0.
18、5 km，因而系统容量可以得到提高，设置多种控制信道增强系统控制能力，不会产生“乒乓效应 ”，通信高峰期还会出现掉话。图2-1 2 为GSM系统所采用的硬切换基本原理图 4。其特点是在A、B 小区分界线上“先断后切”，状态A 和B 的转换过程中出现暂时中断。图 2-1 硬切换基本原理基于 TDMA(时分复用)技术的 GSM 广泛采用的是硬切换，借助于宏分集特性也可以实现软切换，宏分集就是指使移动终端与两个(或以上)的基站同时保持连接 。GSM 中的切换分为 3种类型 3:a.援救切换(rescue handoff)可避免由于 MS 离开所在小区而产生掉话；b.边缘切换(confinement
19、handoff)可将呼叫切换到邻近某个小区，减小干扰；c.业务量切换(traffic handoff)是将一些呼叫从业务量拥挤的小区切换到相对不拥挤的小区。西安科技大学72.3.1.2 参数分析 4表 2-1 GSM 参数 参 数 取值范围 描述说明(建议值)惩罚时间-PT 20620，取值 31 时 CRO 反号微蜂窝越大，PT 也应设置越大切换门限 -2424B，STEP 为 1该参数为 BSC 在切换中的控制参数，当邻小区的电平高于服务区电平（切换门限）后触发切换下行链路电平切换门限 L_RxLev_DL_H该参数为越区切换下行链路信号电平切换门限，MS 的接收电平一旦低于此值就会触发紧
20、急性电平切换基于接收电平的切换上行链路电平切换门限 L_RxLev_UL_H-48 该参数为越区切换上行链路信号电平切换门限，基站的接收电平一旦低于此值就会触发紧急性电平切换下行链路质量切换门限 L_RxQual_DL_H该参数为越区切换信号质量下行切换误码率门限，MS 的接收质量一旦低于此值就会触发紧急性质量切换基于信号质量的切换上行链路质量切换门限 L_RxQual_UL_H-12.8%该参数为越区切换信号质量上行切换误码率门限，BTS 的接收质量一旦低于此值就会触发紧急性质量切换基于距离的切换 134KM该值应小于通话清除门限,否则该值将不起作用，该值一般不小于 2KM业务信道切换最小时
21、间间隔 160 6信令信道切换最小时间间隔 160 2连续切换最小时间间隔 160 6新紧急切换的最小时间间隔 160 6层间切换门限 063 25层间切换磁滞 063 3涉及到的参数分析：1.惩罚时间-PT：西安科技大学8C2（A）C1（A）C1（B）C2（A）A B慢速用户快速用户C1（A）C2（A）C1（B）惩罚时间结束图 2-2 惩罚时间图示2.切换门限 5：（1）设置及影响：目的是为了增加和邻小区进行切换的难度，从而预防乒乓切换，设置过高会导致切换滞后，过低会导致切换效率降低；（2）只有满足功率预算公式的小区才被列为目标切换小区；（3）改变切换门限值可以相应增大或减小切换半径，达到均
22、衡话务量的目的；（4）切换门限是针对邻小区的，可以按每一个小区独立设置；3基于接收电平的切换（1）下行链路电平切换门限 L_RxLev_DL_H设置及影响:在设置该参数时应考虑 MS 的接收电平灵敏度，还应考虑到快衰落、MS 测量的精确度、阴影效应再加上冗余量。另外，在设置该参数时，应注意使 L RXLEV DL H RXLEV M1No（2）上行链路电平切换门限 L_RxLev_UL_H设置及影响:在设置该参数时应考虑基站的接收电平灵敏度，在以下情况时应提高该值的设置: 系统允许信号质量切换; 移动台速度过快; 切换算法判断的周期太短; 从话务统计中发现较高的电平切换失败率。另外，在设置该参
23、数时，应注意使 L RXLEV DL H RXLEV M1N。4.基于信号质量的切换(1)下行链路质量切换门限 L_RxQual_DL_H设置及影响:通过实践，若 MS 的移动速度高于 80km.或属于非跳频网络，L RXQUAL DL H 的取值为 4(即误码率 1.6%-3.2% );若系统采用跳频或 MS 的移动速度较低(如市区环境)时取值为 5(即 3.2%6.4%)。对于非跳频网络，该值过大将会增加切换失败率，增大掉话率，相反若设置过低，同西安科技大学9时测量数据平均周期也较短，那么单次测量结果很差就可能触发质量切换，大大增加无谓切换的可能性。(2)上行链路质量切换门限 L_RxQu
24、al_UL_H设置及影响:通过实践，若 MS 的移动速度高于 80km.或属于非跳频网络，L RXQUAL UL H 的取值为 4(即误码率为 1.6%-3.2% );若系统采用跳频或 MS 的移动速度较低(如市区环境)时取值为 5(即 3.2%6.4%)0对于非跳频网络，该值过大将会增加切换失败率，增大掉话率，相反若设置过低，同时测量数据平均周期也较短，那么单次测量结果很差就可能触发质量切换，大大增加无谓切换的可能性。5.基于距离的切换(1) 为了达到控制基站覆盖范围并减小系统干扰的目的,使用距离切换,当 BSC 发现 MS 汇报的 TA 大于规定值时即可触发(2) 注意:TA 设置过小容易
25、引起乒乓效应;同时也可将切换门限设为负值以保证切换 MS 和 BS 的距离超过该值即发生距离切换6. 业务信道切换最小时间间隔当分配一个新的 TCH 信道后要启动一个定时器只有该定时器溢出时才允许进行切换本参数就是该定时器的定时时间。这是为了避免在通话建立之初测量报告不准确而引起误切换所设定的保护时间。当测量报告预处理在 BTS 侧处理时本参数可以设置小些在 BSC 侧处理时本参数设置的时间间隔要长些。7. 信令信道切换最小时间间隔当分配一个新的 SDCCH 信道后要启动一个定时器只有该定时器溢出时才允许切换本参数就是该定时器的定时时间。这是为了避免在通话建立之初测量报告不准确而引起误切换所设
26、定的保护时间。当测量报告预处理在 BTS 侧处理时本参数可以设置小些在 BSC 侧处理时本参数设置的时间间隔要长些。8. 连续切换最小时间间隔在发出切换命令后将启动一个定时器在定时器溢出时才允许再次进行切换判决本参数就是该定时器的定时时间。这是为了防止连续的频率变换导致整网质量变差增加处理器的负荷。9. 新紧急切换的最小时间间隔在一次紧急切换完成或试图紧急切换失败后要启动一个紧急切换禁止定时器的定时时间10. 层间切换门限不同层或优先级间小区切换时目标小区接收电平的门限值。无论是服务小区还是邻近小区当其接收信号电平高于本门限值时切换按同层小区处理否则按接收信号电平的高低进行排序。层间切换门限高
27、于边缘切换门限。11. 层间切换磁滞不同层或优先级间小区切换时的磁滞值以限制层间的乒乓切换。12.层间切换持续时间取值范围：016 单位：秒 内容：在整段统计时间中若某小区在此段时间内持续排在候选小区的第一位则判断它为最佳小区。建议值：413.边缘切换持续时间 取值范围：116 单位：秒 内容：在进行边缘切换的判决时在边缘切换的统计时间内上行或下行链路的接收电平低于各自边缘切换门限要满足的持续时间长度。 西安科技大学10建议值：42.3.2 IS-95 窄带 CDMA 系统2.1.2.1 切换技术以往的系统都采用硬切换，而CDMA 系统采用软切换。在硬切换中，切换与否有一个明确的选择。对于软切
28、换来说，是否进行切换是一个有条件的选择。根据来自两个或多个基站导频信号强度的变化，最终确定与其中一个进行通信。在过渡期间，用户与所有候选基站保持业务信道的通信。软切换只能在同频率的CDMA 信道间进行，因此切换只改变地址码，不改变频率。它在两个基站覆盖区的交界处起到了分集作用，这样减少了由于切换造成的掉话。据统计，模拟系统、TDMA 系统中无线信道上的90掉话是在切换过程中发生的，采用软切换保证了通信的可靠性，但由于软切换的切换模式使得一个移动台切换的同时需要几个基站的支持，所以软切换与硬切换相比会占用更多的信道资源。图3 为IS95 窄带 CDMA 系统所采用的软切换基本原理图 4。其特点是
29、“先切后断”，无中断。 6图2-3 软切换基本原理2.1.2.2 参数分析系统中涉及到的几个重要的切换参数:西安科技大学11表 2-2 IS-95 窄带 CDMA 的参数2.4 第三代移动通信系统的切换技术及参数分析第三代移动通信有如下三个标准：欧洲和日本的WCDMA、北美的CDMA2000、中国大唐电信研制的TD-SCDMA。这标志着中国提出的移动通信建议在百年通信史上第一次成为国际电信联盟采用的技术标准。2.4.1 WCDMA 的切换技术WCDMA 是基于 GSM 的第三代技术。中国拥有世界上最大的 GSM 网络，运营商只需增添一些软硬件，即可使 GSM 升级为 WCDMA，保护已有的 G
30、SM 投资。WCDMA 的切换：WCDMA 系统中的切换包括硬切换和软切换,可分为 4 类:系统间硬切换、参数 取值范围 内容 建议值速度惩罚时间 0255表示在此时间段内对快速移 动 MS 的邻小区进行的惩罚有效 40切换失败惩罚持续时间0-60 表示切换失败后对相应目标小区进行惩罚的时间10 质量差切换失败小区信号强度惩罚 0-63 表示因质量差进行紧急切换后，为避免“乒乓”切换，对原服务小区进行惩罚的信号强度值，它仅在质量差切换惩罚持续时间内有效63 质量差切换惩罚持续时间060 表示因质量差进行紧急切换后，对原服务小区进行惩罚的时间10时间提前切换信号强度惩罚 063因时间提前量进行紧
31、急切换后，为避免“乒乓”切换，对原服务小区的信号强度惩罚值，它仅仅在时间提前量切换惩罚持续时间内有效63时间提前量切换惩罚持续时间 060 表示因时间提前量进行紧急切换后，对原服务小区进行惩罚的时间10认定连续的时间间隔 1200 表示在此时间间隔内发生的两次内部切换被认为是连续的6快速移动时间门限 0255根据小区半径（r）和移动速度（v）确定的时间门限（2r/v） 。如果 MS 通过该小区的时间小于该门限则 MS 是快速通过该小区的15西安科技大学12系统内硬切换、软切换和更软切换。(1)WCDMA 系统的硬切换。系统间硬切换主要是 WCDMA 系统和 GSM 系统的小区间的切换,该切换由
32、移动终端辅助控制切换,从而对 WCDMA 系统和 GSM 系统进行覆盖及负荷的平衡 7。系统内的硬切换包括:GSM 系统内小区之间的硬切换、WCDMA 系统内 FDD 异频情况下的硬切换、WCDMA 系统内 TDD 模式与 FDD 模式小区之间的切换及 TDD 与 TDD 模式之间的切换。(2)WCDMA 系统的软切换。WCDMA 系统在 FDD 同频情况下进行软切换或更软切换。主要有以下几种情况:同一 Node B(3G 网络基站的称呼)内不同小区之间的切换(如果在 Node B内部就完成了链路合并功能称为更软切换);同一 RNC(无线网络控制器) 8内不同 Node B间的切换;不同 RN
33、C 之间的切换。（3）参数分析表 2-3 WCDMA 参数分析切换参数 设置过大的影响 设置过小的影响T-ADD切换区域越大，软切换比例增加；过低的 Ec/Io 进入软切换，使分集接收失去意义切换延迟增大，基站覆盖范围减少；软切换率减少，掉话率增加；系统资源消耗减少T-DELETE增加基站覆盖范围，扩大切换区域，系统干扰增大；有效集内存过低 Ec/Io，降低质量减少了切换区域，增加了乒乓切换增加的掉话率；但改善整体通信质量T-REPLACE切换延迟增大，易掉话；强导频成为强干扰源；降低系统质量有效集永远包含最强导频；乒乓切换增多，系统负担增大触发时间 T 有效集更新难度增大，软切换延迟，易掉话
34、有效集更新容易，增加了乒乓切换有效集最大数目终端收到的信号强度越高，增大对其它终端的干扰未能进入有效集的强导频信号成为强干扰信号，同时软切换率偏低。2.4.2 CDMA2000 的切换技术CDMA2000 这一标准由美国提出，是基于IS95CDMA 的宽带CDMA 技术，可以保护基于IS95 窄带CDMA 的投资，其切换与IS95 中的软切换类似。CDMA2000系统是从CDMAOne演进而来的的一个体系结构,称为CDMA2000family,包含一系列子标准,演进途径:CDMAOne,IS-95B,CDMA20001x(3x),CDMA20001xEV。CDMA的切换方式包括硬切换和软切换。
35、(1)硬切换。CDMA系统发生硬切换的情况为:不同频率之间、不同系统之间、不同BSC/MSC之间,并且两者之间没有软切换通路、不同CDMA网络运营商的基站或扇区之间。(2)软切换。CDMA系统的软切换是一个“ 建立-比较-释放”的过程,可以是同一基站控制器或不同基站控制下不同基站之间的切换。即MS在两个或多个基站覆盖的边缘区域进行切换过程中,在中断与旧的小区的联系之前,先用相同频率建立与新小区的联系,MS同时接收多个基站的信号,几个基站也同时接收MS的信号,直到满足一定条件后MS才切断与原来基站西安科技大学13的联系,在切换过程中,MS同时与所有的候选基站保持业务信道的通信。CDMA2000软
36、切换是一种移动台辅助的切换过程,实现过程为:a.移动台不断搜索导频集搜索窗内的所有导频并测量它们的强度。b.当导频信号的强度达到T_ADD时,移动台向基站发送PilotStrength Measurement Message(PSMM),并将该导频转移到候选导频集。c.基站收到PSMM后进行相应的处理,如果允许切换,则向移动台发送Handoff Direction Message(HDM),指示移动台进行切换。d.移动台收到HDM后,将此导频从候选导频集转移到有效导频集,即更新激活集,并向基站发送Handoff Completion Message(HCM)。e.当导频信号的强度掉到T_DRO
37、P以下时,移动台启动切换去掉定时器T_TDROP。f.若切换去掉定时器超时,移动台向基站发送Pilot Strength Measurement Message(PSMM)。g.基站收到PSMM后进行相应的处理,如果允许切换,则向移动台发送Handoff Direction Message(HDM),指示移动台进行切换。(h)移动台收到HDM后,将此导频从有效导频集转移到相邻导频集,并向基站发送Handoff Completion Message(HCM)。（3）参数分析表2-4 CDMA2000的参数分析切换参数 设置过高的影响 设置过小的影响T-ADD未能及时切换，易掉话；减少基站覆盖范围
38、，导致切换延迟。PSMM 较多，不必要切换增多，造成资源浪费。T-DROP减少切换区域，增加乒乓切换，易掉话。增加基站范围，切换的终端数量增多，占用较多的 TCH资源，通信质量降低。T-COMP造成切换延迟，易掉话；抢到频信号成为干扰源，系统Qos 较差。有效集包含最强的导频信号，乒乓切换增加，占用较多的系统资源。T-TDROP 导致通信质量差，切换延迟 导频强度测试消息增加，导频切换频繁，占用系统资源。a.T ADD(导频检测门限)当凡/几大于又产 DD 时，MS 发送导频强度测量消息(PSMM )，将导频由相邻集加到候选集。西安科技大学14图 2-4 T_add 设置对切换比例的影响b.T
39、 DROP(导频丢弃门限) 当导频的 E / to 下降到低于 T DROP 时就触发计数器 T TDROP;当导频乓/几超过 T- DROP 时，计数器中止;计数器满时导频从激活集或候选集中转换到相邻集。图 2-5 T_drop 设置对切换比例的影响c.T TDROP(定时器衰减门限)当导频集和候选集中导频的降低时间超过 T TDROP 计数器时，导频将被转换到相邻集;西安科技大学15如果候选集满了，但是有新的导频满足 T ADD 要求需要增加，那么就去除一个最接近TpROP 门限的导频。在此过程中手机只向位于激活集中的导频小区发送功率强度测量消息，在候选集中的导频直接被转换到相邻集中，不需
40、要手机发送功率强度测量消息。 d.T COMP(门限比较)T 一 COMP 参数控制导频从候选集移动到激活集。如果候选集中某导频的强度超过激活集中某个导频的强度至少 Tes COMP*O.SdB MS 将此导频移入激活集中，并可能替换那个导频。四个门限如表 2-5：表 2-5 切换参数典型值2.4.3 TD-SCDMA 的切换技术TD-SCDMA 系统采用的是接力切换方式。接力切换是介于硬切换和软切换之间的一种切换方式。它通过智能天线和上行同步技术准确获得移动台的位置信息,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。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
41、现快速、可靠和高效切换。即整个过程可分为三个阶段:测量阶段、判决阶段和执行阶段。图2-6 接力切换过程示意图切换过程示意图如图2-6 9。西安科技大学16图(a)为移动台与Node B1进行正常通信。图(b)为当移动台需要切换时,网络通过移动台对候选小区的测量找到切换目标小区Node B2,网络向移动台发送切换命令,移动台与Node B2建立上行同步。然后移动台在与Node B1保持信令和业务连接的同时,与NodeB2建立信令连接。图(c)为当移动台与Node B2建立信令连接之后,删除与Node B1的业务连接。图(d)为移动台建立与Node B2的业务连接。图(e)为移动台断开与Node
42、B1之间的信令连接,保持与Node B2的信令连接和业务的连接,切换完成。总之,接力切换将软切换的高成功率和硬切换的高信道利用率综合起来,既节省信道资源、简化信令、减少系统负荷,又适应不同频率小区之间的切换。（2）参数分析表2-6 TD-SCDMA的参数参数名称 取值范围 调整步长 参数功能描述小区选择/重选下行最小接入门限 -115-25 2只有UE接收到的P_CCPCH_RSCP值达到这个最小门限要求,UE才能驻留到该小区,为UE启动小区选择/重选的必要条件之一同频小区重选的测量触发门限-10591、255(invalid)2定义了空闲 UE 在何种情况下发起对同频邻小区的测量.异频小区重
43、选的测量触发门限-10591、255(无效)2该参数的意义在于通过比较该值来获取异频小区重选测量的启动判决,定义了空闲 UE 在何种情况下发起对邻频邻小区的测量.小区重选时间延迟 031 1当小区重选时间延迟的值不为 0 时,并且新小区的质量持续好于服务小区一段时间(Treselection 定义时长)后,UE 才可以发起重选,可以避免不必要的的频繁重选动作.一般情况下,设置该参数的意义在于减少小区重选的次数,避免产生”乒乓重选”现象当前服务小区重选滞后量040 2该参数的意义在于增加小区的重选的难度,避免频繁地进行小区重选.通过增加驻留小区的 P_CCPCH RSCP 的值来抑制小区重选,避
44、免产生”乒乓重选”现象.该参数是小区级别参数用于对每个小区的重选判决进行细微调整,从而使网络性能最优化.增大该值,可以抑制 UE 从所在小区向目标小区驻留.减小该值,则促进 UE 从所在小区向目标小区驻留.该参数的应用场景通常是在网络环境中,相邻小区中的 P_CCPCH RSCP 值相当,UE 有可能发生来回进行小区重选.使用该参数可以增加小区重选的难度0,10,20,40,60, 该参数表示在时域上设置的切换启动的西安科技大学17触发时间(同频、异频)80,100,120,160,200,240,320,640,1280,2560,5000无迟滞量,主要用于过滤无线信号抖动造成的不必要的切换
45、,减轻信令负荷。其含义是只有在一段时间,即触发时间(Time to Trigger)内特定测量事件(如 2A)条件始终满足时才上报该事件。邻小区绝对导频强度门限0-91 对应实际值为(-115-25)-该参数表示一个门限值,切换时要判断邻小区的 PCCPCH RSCP 值是否高于该门限,大于该门限值才可能触发切换。几个重要的参数分析：a. 小区选择/重选下行最小接入门限：设置该参数的目的是避免 UE 在接收信号电平很低的情况下接入系统,而接入后系统却无法为用户提供满意的服务质量,无谓的浪费网络的无线资源.该参数的具体取值需要考虑网络覆盖区域内的小区平均电平接受情况,并结合运营商的服务策略,兼顾
46、覆盖边缘的接入概率和通话质量.设置该参数时还需要考虑小区的服务区大小、小区的覆盖情况、背景噪声等因素.减小该参数会扩大小区的允许接入范围,但此时通话质量可能会变得比较差.因此从网络性能评估的角度看,该参数设置太低会导致覆盖边缘由于信号强度太弱而造成的掉话率升高.如果该参数设置太高,会导致 UE 无法接入小区,从而形成覆盖盲区.此外,对应干扰噪声较大的地区,应适当提高该参数值以保证通话质量.b小区重选时间延迟：该参数设置过大可能会使UE长期处于接近接收信号恶劣的情况下,而不能及时重选到信号质量最好的小区中区;该参数设置过小,会导致”乒乓重选”现象c. 触发时间(同频、异频)：虽然 Time to
47、 Trigger 参数可抑制”乒乓切换”效应,但是参数设置过大会使切换过程时间延长,造成 UE 由于无法及时切换而导致掉话,一般不推荐通过使用该参数抑制”乒乓切换”效应。对于移动速度较快的小区,为了使切换能够及时进行,以避免影响业务质量甚至掉话,该参数设置值可以适当减小。对用户相对移动较慢的小区,该参数设置值可以适当调大。d. 邻小区绝对导频强度门限：合理的设置该参数能保证 UE 切换到满足通信质量要求的目标小区,从而提高切换成功率。若本小区与邻小区关系为扇区相邻关系情况,该参数作为切换参考的门限时,设置比较困难.如果设置较小对于远距离天线近的 UE 意义不大;但设置较大,又阻止了距离天线远的
48、UE 向邻小区切换.因此综合考虑这些情况,该参数在网络运营过程中设置值应偏小.对于距离天线近的 UE 可使用相对门限来控制切换.2.4.4 WiMAX 系统的切换技术WiMAX802.16e 标准规定了一种必选的切换模式，在协议中简称为HO（handoff），实际上就是通常所说的硬切换。除此以外，还提供了两种可选的切换模式：MDHO（宏分集切换）和FBSS（快速BS 切换）。WiMAX802.16e 中规定必须支持的是硬切换。移动台可以通过当前的服务BS 广播的消息获得相邻小区的信息，或者通过请求分配扫描间隔或者是睡眠间隔来对邻近的基站进行扫描和测距的方式获得相邻小区信息，对其评估，寻找潜在的
49、目标小区。切换既可以由MS 决策发起，也可以由BS 决策发起。在进行快速基站切换（FBSS）时，MS 只与AnchorBS 进行通信。所谓快速是指不用执行HO过程中的步骤，就可以完成从一个AnchorBS 到另一个AnchorBS 的切换。支持FBSS 对于MS 和BS 来说是可选的。西安科技大学18进行宏分集切换（MDHO）时，MS 可以同时在多个BS 之间发送和接收数据，这样可以获得分集合并增益以改善信号质量。支持MDHO 对于MS 和BS 来说是可选的。2.5 4G 网络切换的简单介绍传统的3GPP接入网UTRAN由Node B和RNC两个节点构成如图2-7所示，从图中可以看出3G网络由基站(NodeB)、无线网络控制器(RNC)、服务通用分组无线业务支持节点(SGSN)和网关通用分组业务支持节点(GGSN)四种网络节点组成。Node B为终端提供接入点并控制终端的无线接入，同时负责网络流量的控制与管理；RNC负责对Node B进行整体管理，包
