移动通信中的切换技术的分析研究及探讨

摘要 :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的重要一部分,直接影响着系统的容量和服务质量,同时也是蜂窝系统所独有的功能和关键特征?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?在WCDMA?CDMA2000系统中支持硬切换?软切换及更软切换;TD-SCDMA系统中支持硬切换?接力切换?快速?准确地切换能有效的保证呼叫的完整性?
　　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?
　　本文先介绍了切换的一些基本概念,然后分别介绍了不同系统中的切换技术,因为TD-SCDMA是我国唯一具有知识产权的标准,很有可能成为我国3G中所广泛使用的,所以本篇重点介绍了TD-SCDMA中的接力切换,并结合实际工作中接触到的切换的仿真更深入的了解了切换基本参数的设置等?
根据仿真结果得出以下结论:在TD-SCDMA规划工作中,需掌握合适的天线倾角,以取得最佳的接通率和基站下行资源利用率?综合比较分析知,城区环境下天线倾角选择7度最为合适,农村典型环境下天线倾角应选择3度最为合适?参数选择方面,根据仿真结果,建议切换过程中的滞后量取值4dB?滞后比较时间取值1000ms?切换测量启动门限取值-88dBm?\相邻小区检测门限取值-98dBm? 

   In the programming and the design of the mobile communication systems, the management and the control of the radio resource occupies the central status, it has an important influence to overall performance of the system. Handoff technology is an important part in the function of the radio resource management, it directly affects the capacity and the quality of service of the system, simultaneously it is also the particular function and the essential characteristic in a cellular system.  After the user equipment connects with the network in initial cell ,it may leave the range-serving of the cell because of each kind of reasons. The handoff process in mobile communication system means cut the connection of initial cell and connect with other cells,it can make communication without interrupting. In the system of WCDMA and CDMA2000,it support hard handoff、soft handoff . In the system of TD-SCDMA,it support hard handoff、relay handoff. Rapid and exact handoff can guarantee the integrity of calls effectively.
   The optimum design for handoff process is very important to all cellular communication systems. From the aspect of the network efficiency, when the user equipment is not in the suitable serving-cell to carry on the communication,it will not only affect the quality of oneself ,simultaneously it will also increase the burden of the network, even worse ,it may increase the disturbance to other users.  Mobile users should use the optimized communication link in the network and connect the corresponding basic state.
   This article first introduced some basic concept of handoff technology ,then it introduced handoff technology in different systems. For TD-SCDMA is the only standard belong to China,and it will be used extensively in our country possibly. Therefore this article emphasis in the introducing of relay handoff in TD-SCDMA , and understand establishment of basic parameter in handoff ,contacting with simulation in practical work.
From the simulation results,the conclusion is given that in the programming in TD-SCDMA,the obliquity of antenna should be masterd appropriatly.In the aspect of parameter choice,here are some numbers suggested,4dB for RSCP_DL_COMP, 1000ms for time, -88dBm for RSCP_DL_DROP,-98dBm for RSCP_DL_ADD.

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IS－54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、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。

目录
第一章  绪论 1
1.1  课题研究的背景 1
1.2  课题研究的目的和意义 1
第二章  切换技术的基本概念 3
2.1  切换的定义及分类 3
2.2  切换性能评价准则 4
2.3  切换参数设置的重要性 5
第三章  各技术体制硬切换分析 7
3.1  GSM中的硬切换 7
3.2  WCDMA网络中的硬切换 7
3.3  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 9
4.1  WCDMA系统的软切换技术 9
　　4.1.1  WCDMA软切换方式 9
　　4.1.2  更软切换 10
4.2  CDMA2000中的软切换技术 11
4.3  WCDMA系统软切换和CDMA2000系统软切换的比较 13
第五章  TD-SCDMA中接力切换的发展和特点 15
5.1  TD-SCDMA系统的硬切换 15
　　5.1.1  基本原理 15
　　5.1.2  切换具体过程 17
5.2  TD-SCDMA系统的接力切换 18
　　5.2.1  接力切换原理 18
　　5.2.2  接力切换的技术基础 18
　　5.2.3  接力切换过程描述 19
　　5.2.4  TD-SCDMA系统间切换 21
　　5.2.5  接力切换特点 22
5.3  接力切换信令流程和具体过程 22
5.4  接力切换算法 24
5.5  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 26
6.1  TD-SCDMA系统天线参数仿真 26
6.2  接力切换参数的分析研究及其仿真 29
　　6.2.1  接力切换算法及其参数分析 29
　　6.2.2  接力切换仿真及结果分析 31
　　　　6.2.2.1  仿真环境 31
　　　　6.2.2.2  切换参数的仿真结果及其分析选择 32
　　6.2.3  干扰仿真分析 35
6.3  最终确定方案 36
结论 38
谢辞 39
参考文献 40