移動(dòng)通信系統(tǒng)中的越區(qū)切換技術(shù)分析與研究

1、摘 要 由于移動(dòng)通信系統(tǒng)采用蜂窩結(jié)構(gòu)，所以移動(dòng)終端在跨越地理空間劃分的小區(qū)時(shí)，必然要進(jìn)行越區(qū)切換。在蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)中，切換是保證移動(dòng)用戶在移動(dòng)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)不間斷通信 ；切換也是為了在移動(dòng)臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)之間保持一個(gè)可以接受的通信質(zhì)量，防止通信中 斷這是適應(yīng)移動(dòng)衰落信道特性的必不可少的措施。本文介紹越區(qū)切換很多方面的知識(shí)，有越區(qū)切換目標(biāo)、判決條件：、基本分類、越區(qū)切換在實(shí)際生活中的應(yīng)用等等。切換是一個(gè)重要的移動(dòng)管理功能，它是蜂窩系統(tǒng)所獨(dú)有的功能，也是移動(dòng)通信系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，因?yàn)樗苯佑绊懙秸麄€(gè)系統(tǒng)的性能優(yōu)劣。所以越區(qū)切換是非常重要的也是必要的。 關(guān)鍵詞：蜂窩 不間斷通信 越區(qū)切換 軟切換 更軟切換 A

2、bstract Due to the mobile communication system using cellular structure, so the mobile terminal in across geographic space partition area, handoff will inevitably. In a cellular mobile communication network, switching is the guarantee of mobile users realize the uninterrupted communication in mobile

3、 condition; switching is to maintain an acceptable quality of communication between the mobile station and the network, preventing communication interrupt which is adapted to the channel characteristics of Mobile Fading indispensable measures. This paper introduces the handoff of a lot of knowledge,

4、 a handover target, the decision condition: basic classification, switching, the application in real life. Switch is one of the most important mobile management function, it is the particular function of the cell system, as well as a key technique of the mobile communication system, because it direc

5、tly affects the performance of the whole system. So the handover is very important and necessary. 目 錄摘 要2ABSTRACT3第一章 越區(qū)切換的基本概述51.1越區(qū)切換的概念51.2 越區(qū)切換的作用5第二章 越區(qū)切換的目標(biāo)及準(zhǔn)則62.1 越區(qū)切換的目標(biāo)62.2越區(qū)切換的準(zhǔn)則6第三章 越區(qū)切換的判決條件73.1. 相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度73.2.有門(mén)限的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度73.3. 有滯后的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度73.4.有滯后和門(mén)限的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度73.5.有滯后時(shí)間的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度7第四章 越區(qū)切換中的業(yè)務(wù)系統(tǒng)分類84.

6、1 單業(yè)務(wù)系統(tǒng)8無(wú)優(yōu)先級(jí)策略84.1.2 排隊(duì)優(yōu)先權(quán)策略84.1.3 基于測(cè)量的優(yōu)先級(jí)策略84.1.4 預(yù)留信道策略84.1.5 半速策略84.2 多業(yè)務(wù)系統(tǒng)84.2.1 對(duì)不同呼叫給予不同的優(yōu)先權(quán)94.2.2 起源借用方案9第五章 越區(qū)切換的基本分類95.1 硬切換105.2 軟切換105.3更軟切換125.4 接力切換125.5 垂直切換13第六章 越區(qū)切換在現(xiàn)實(shí)中的實(shí)際應(yīng)用146.1 WCDMA中的軟切換146.1.1 WCDMA切換策略146.1.2 無(wú)線鏈路增加和釋放過(guò)程14滯后門(mén)限分類156.2 CDMA2000中的軟切換156.3 TD-SCDMA中的接力切換16第七章 總結(jié)與展

7、望17致謝18參考文獻(xiàn)19 第1章 越區(qū)切換的基本概述1.1越區(qū)切換的概念切換（又稱越區(qū)切換、過(guò)區(qū)切換；英語(yǔ)：handover,handoff）是指移動(dòng)臺(tái)在通話過(guò)程中從一個(gè)基站覆蓋區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)基站覆蓋區(qū)，或是由于外界干擾而切換到另一條話音信道上的過(guò)程。1.2 越區(qū)切換的作用 在蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)中，切換是保證移動(dòng)用戶在移動(dòng)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)不間斷通信 ；切換也是為了在移動(dòng)臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)之間保持一個(gè)可以接受的通信質(zhì)量，防止通信中斷，這是適應(yīng)移動(dòng)衰落信道特性的必不可少的措施。特別是由網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的切換，其目的是為了平衡服務(wù)區(qū)內(nèi)各小區(qū)的業(yè)務(wù)量，降低高用戶小區(qū)的呼損率的有力措施。切換可以優(yōu)化無(wú)線資源（頻率、時(shí)隙、碼）的使

8、用；還可以及時(shí)減小移動(dòng)臺(tái)的功率消耗和對(duì)全局的干擾電平的限制。第二章 越區(qū)切換的目標(biāo)及準(zhǔn)則2.1 越區(qū)切換的目標(biāo)越區(qū)切換的出現(xiàn)有很多原因的，大致包括以下幾種：1.在一個(gè)正在通話或有數(shù)據(jù)連接（例如，正在通過(guò)GPRS上網(wǎng)）的手機(jī)從一個(gè) 小區(qū)進(jìn)入另一個(gè)小區(qū)時(shí)，為避免掉話或數(shù)據(jù)斷開(kāi)，做一個(gè)切換是必要的。2.在一個(gè)小區(qū)中,當(dāng)連接一個(gè)新的通話的能力達(dá)到上限時(shí)，并且發(fā)起這個(gè)新的通話的手機(jī)在另一個(gè)小區(qū)的覆蓋范圍時(shí)，將這個(gè)通話轉(zhuǎn)移到那個(gè)小區(qū)將是明智之舉。這樣不但有利于均衡負(fù)載，對(duì)那些只能接入到第一個(gè)小區(qū)的手機(jī)，絕對(duì)是個(gè)好消息。3.在非碼分多址接入系統(tǒng)中，某一手機(jī)使用的信道可能會(huì)與相仿小區(qū)的某一手機(jī)使用的信道相干擾

9、，在這種情況下，將該手機(jī)的通信信道切換到同一小區(qū)的不同信道或相鄰小區(qū)的不同信道，會(huì)降低干擾的可能。4.同樣在非碼分多址接入系統(tǒng)中，當(dāng)用戶行為發(fā)生變化，比如：當(dāng)某一，高速運(yùn)動(dòng)的，連接到一個(gè)大的，傘狀類型（umbrella-type）小區(qū)的用戶突然停下來(lái)，這時(shí)，通話通常會(huì)被轉(zhuǎn)移到一個(gè)宏小區(qū)或微小區(qū)，這樣做能夠讓傘狀類型小區(qū)有更多能力處理快速運(yùn)動(dòng)用戶，并且減小干擾。反之亦然（宏小區(qū)到巨小區(qū)）。5.在碼分多址接入系統(tǒng)中，軟切換（見(jiàn)下）可以被采用以減小對(duì)鄰小區(qū)的干擾（見(jiàn)遠(yuǎn)近問(wèn)題），甚至在有良好連接的時(shí)候。6.最基本的切換（軟切換）是當(dāng)一個(gè)通話中的手機(jī)從當(dāng)前小區(qū)（稱為源小區(qū)和當(dāng)前使用的信道轉(zhuǎn)移到另一個(gè)可用

10、的小區(qū)（稱為目的小區(qū)）和信道（源小區(qū)和目的小區(qū)可以是不同的小區(qū)，也可以是同一小區(qū)的不同扇區(qū)）。這個(gè)切換過(guò)程可稱之為小區(qū)間切換；另一個(gè)特別的例子是源和目的小區(qū)是同一個(gè)，甚至同一個(gè)扇區(qū)，但轉(zhuǎn)移僅僅是在使用的信道間進(jìn)行，這種切換稱之為小區(qū)內(nèi)切換。2.2越區(qū)切換的準(zhǔn)則 判定移動(dòng)臺(tái)是否需要越區(qū)切換一般都有一定的準(zhǔn)則和條件，通常有以下三種情況： 1.依靠接收信號(hào)載波電平判定。當(dāng)信號(hào)載波電平低于門(mén)限電平（例如100dBm），則進(jìn)行切換。 2.依接收信號(hào)載/干比判定。當(dāng)載/干比低于給定值時(shí)，則進(jìn)行切換。 3.依移動(dòng)臺(tái)到基站的距離判定。當(dāng)距離大于給定值時(shí)，則進(jìn)行切換。實(shí)際上，在通話過(guò)程中測(cè)量接收信號(hào)載/干比有一

11、定的困難；而用距離判定時(shí)，則距精度有時(shí)很難保證。所以，一般常用的時(shí)第一種。第三章 越區(qū)切換的判決條件在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，一般可以根據(jù)射頻信號(hào)強(qiáng)度、載干比、移動(dòng)臺(tái)到基站 的相對(duì)位置以及數(shù)字系統(tǒng)中的誤碼率來(lái)判斷切換與否。實(shí)際應(yīng)用中，可以選取其中一種或幾種作為參數(shù)。切換方式有以下幾種：3.1. 相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度切換判決基于從基站接收的信號(hào)平均值。移動(dòng)臺(tái)連續(xù)監(jiān)測(cè)各個(gè)小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度，當(dāng)某個(gè)相鄰小區(qū)基站的信號(hào)強(qiáng)度超過(guò)當(dāng)前基站是，就發(fā)起切換。此方式的缺點(diǎn)是當(dāng)服務(wù)基站還能提供所要求的業(yè)務(wù)質(zhì)量時(shí)就迸行了許多不必要的切換3.2.有門(mén)限的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度移動(dòng)臺(tái)連續(xù)監(jiān)測(cè)各個(gè)小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度，當(dāng)某個(gè)相鄰小區(qū)基站的信號(hào)強(qiáng)度超過(guò)當(dāng)前小

12、區(qū)基站，并且當(dāng)前小區(qū)基站的信號(hào)強(qiáng)度低于某一門(mén)限時(shí)，發(fā)起切換。在此方法中需要恰當(dāng)?shù)剡x擇門(mén)限值。如果選擇的門(mén)限值高于兩基站等信號(hào)強(qiáng)度，就會(huì)出現(xiàn)類似相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度的效果。如果選擇的門(mén)限值低于此信號(hào)強(qiáng)度，移動(dòng)臺(tái)將推遲切換，直到服務(wù)基站的信號(hào)強(qiáng)度經(jīng)過(guò)此門(mén)限值。如果選擇的門(mén)限值遠(yuǎn)低于此信號(hào)強(qiáng)度，將會(huì)造成過(guò)大的時(shí)延。這將降低通信鏈路的質(zhì)量甚至導(dǎo)致呼叫中斷。3.3. 有滯后的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度移動(dòng)臺(tái)同樣連續(xù)監(jiān)測(cè)各個(gè)小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度，當(dāng)某相鄰小區(qū)基站的信號(hào)強(qiáng)度大于當(dāng)前小區(qū)基站信號(hào)強(qiáng)度超過(guò)一個(gè)滯后范圍時(shí)，就發(fā)起切換。這種方案可以有效地避免由于信號(hào)的起伏造成的“乒乓效應(yīng)”，但是當(dāng)服務(wù)基站的信號(hào)強(qiáng)度足夠強(qiáng)時(shí)，它也產(chǎn)生不必要的切

13、換。3.4.有滯后和門(mén)限的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度在這種方式中，當(dāng)某個(gè)相鄰小區(qū)基站的信號(hào)強(qiáng)度超過(guò)當(dāng)前小區(qū)基站高于一個(gè)滯后范圍，并且當(dāng)前小區(qū)基站的信號(hào)強(qiáng)度低于某一個(gè)門(mén)限時(shí)，就發(fā)起切換。當(dāng)當(dāng)前基站的信號(hào)強(qiáng)度能夠提供所需的質(zhì)量要求時(shí)，使用此方式可以進(jìn)一步降低不必要的切換。3.5.有滯后時(shí)間的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度在這種方式中，當(dāng)某個(gè)相鄰小區(qū)基站的信號(hào)強(qiáng)度比當(dāng)前小區(qū)基站的信號(hào)強(qiáng)度高，而且在此后的一段時(shí)間里都保持比當(dāng)前基站的信號(hào)強(qiáng)度高，此時(shí)才開(kāi)始切換。此方式降低了頻繁的切換次數(shù)。若以切換次數(shù)和切換時(shí)延為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)切換方案，理想的切換方案要求為：盡可能少的切換次數(shù)，以減輕信令負(fù)擔(dān)；盡可能短的時(shí)延，以避免切換的遲鈍。顯然，切換次數(shù)

14、和切換時(shí)延不可能同時(shí)達(dá)到最小，應(yīng)考慮折中的方案。第四章 越區(qū)切換中的業(yè)務(wù)系統(tǒng)分類4.1 單業(yè)務(wù)系統(tǒng)雖然第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)已經(jīng)得到了迅猛的發(fā)展，但當(dāng)今世界使用最廣泛的還是第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)，它的業(yè)務(wù)比較單一，主要是話音業(yè)務(wù)，所以其切換也是針對(duì)單業(yè)務(wù)系統(tǒng)的。而與第二代系統(tǒng)相比，第三代系統(tǒng)最明顯的特點(diǎn)就是支持高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，能承載多種業(yè)務(wù)；使用微蜂窩技術(shù)，使系統(tǒng)容量大大增加。其切換策略也有相應(yīng)的改變。無(wú)優(yōu)先級(jí)策略基站不區(qū)別新的呼叫請(qǐng)求和切換呼叫請(qǐng)求，若沒(méi)有空閑信道，就將其清除。 排隊(duì)優(yōu)先權(quán)策略 如果沒(méi)有空閑信道，切換呼叫可以排隊(duì)等候信道釋放，而且排隊(duì)等候信道的釋放可以是多種多樣的。 基于測(cè)量的優(yōu)先級(jí)

15、策略 切換請(qǐng)求根據(jù)呼叫接近接收機(jī)的速度來(lái)進(jìn)行排隊(duì)，而不是按照先入先服務(wù)的原則給這些呼叫分配信道。 預(yù)留信道策略 為了降低切換呼叫的失敗率，每個(gè)小區(qū)都預(yù)留出固定數(shù)量的信道，專用于切換呼叫，如果空閑信道數(shù)大于保留信道數(shù)，則新呼叫到達(dá)不形成呼損，而對(duì)于切換呼叫只要有空閑信道就不會(huì)形成呼損。 半速策略 將每個(gè)小區(qū)定義一些信道，當(dāng)該小區(qū)信道繁忙時(shí)，可以暫時(shí)將這些信道一分為二，即半速信道，一個(gè)用于正在進(jìn)行的呼叫，另一個(gè)用于切換呼叫。以使切換呼叫繼續(xù)進(jìn)行從而減少?gòu)?qiáng)制中斷率。當(dāng)一個(gè)半速信道釋放后，可以與其他空閑的半速率信道結(jié)合成一個(gè)全速率信道，但這種方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)需要空中接口的結(jié)構(gòu)能夠支持將全速信道分成兩個(gè)子速

16、率信道的功能。4.2 多業(yè)務(wù)系統(tǒng) 對(duì)于多業(yè)務(wù)切換來(lái)說(shuō)，這些策略將不能很好的滿足不同業(yè)務(wù)的要求，需要綜合單業(yè)務(wù)切換策略的優(yōu)點(diǎn)，形成對(duì)多業(yè)務(wù)的切換策略。 對(duì)不同呼叫給予不同的優(yōu)先權(quán)不同業(yè)務(wù)的新呼叫具有相同的優(yōu)先權(quán)，優(yōu)先級(jí)別最低；切換呼叫比新呼叫具有更高的優(yōu)先權(quán)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由于是非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，其切換呼叫給予次優(yōu)先權(quán)；語(yǔ)音業(yè)務(wù)由于有實(shí)時(shí)要求，對(duì)時(shí)延要求高，其切換呼叫的優(yōu)先權(quán)最高。當(dāng)呼叫到達(dá)時(shí)，首先判斷其業(yè)務(wù)類型，即判斷是語(yǔ)音還是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，然后判斷是新呼叫還是切換呼叫，并給出相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)別。各類業(yè)務(wù)的新呼叫具有相同的優(yōu)先級(jí)別，且級(jí)別最低，按先來(lái)先服務(wù)（FIFO) 的規(guī)則接受服務(wù)。切換呼叫比新呼叫具有更高的優(yōu)

17、先權(quán)，而不同業(yè)務(wù)的切換呼叫具有不同的優(yōu)先權(quán)。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的切換呼叫具有次優(yōu)先權(quán)；語(yǔ)音的切換呼叫具有最高優(yōu)先權(quán)，同樣按FIFO 規(guī)則接受服務(wù)。 起源借用方案多業(yè)務(wù)切換問(wèn)題與單業(yè)務(wù)切換問(wèn)題的最大不同是系統(tǒng)中有不同業(yè)務(wù)，不同業(yè)務(wù)有不同的優(yōu)先級(jí)，不同業(yè)務(wù)使用不同數(shù)量的各類資源，而且各種業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延敏感性不一，因此可以考慮，當(dāng)需要時(shí)將前者呼叫的業(yè)務(wù)信道暫時(shí)借給后者切換呼叫，前者呼叫用信令信道保持與基站的聯(lián)系，在業(yè)務(wù)信道夠用時(shí)，再進(jìn)行業(yè)務(wù)通信。如前所述，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)通過(guò)降低蜂窩的大小，大大地提高了系統(tǒng)的容量。但這也帶來(lái)了一些問(wèn)題，用戶移動(dòng)時(shí)經(jīng)過(guò)的蜂窩越來(lái)越多，導(dǎo)致切換速率和信令負(fù)載的增加，當(dāng)有高速移動(dòng)的用

18、戶時(shí)，很容易掉線。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們將分層蜂窩結(jié)構(gòu)引入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，并同時(shí)使用軟切換技術(shù)，使用垂直切換的策略。第五章 越區(qū)切換的基本分類當(dāng)一次切換被觸發(fā)后，一個(gè)新的信道將被建立，通信將轉(zhuǎn)接到新的鏈路，同時(shí)，原來(lái)的信道被釋放。切換處理過(guò)程可以根據(jù)新鏈路的建立途徑(舊鏈路的釋放是發(fā)生在新鏈路的建立之前、之中或之后)來(lái)分類。5.1 硬切換 硬切換基本原理硬切換最主要的特點(diǎn)就是移動(dòng)臺(tái)在硬切換情況下，同一時(shí)刻只占用一個(gè)無(wú)線信道，它必須在一個(gè)指定時(shí)間內(nèi)，先中斷與原基站的聯(lián)系，調(diào)諧到新的頻率上，再與新基站取得聯(lián)系，在切換過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生通信短時(shí)中斷。硬切換主要是不同頻率的基站和扇區(qū)之間的切換。在硬切換中，為

19、了使中斷時(shí)間盡量短，在網(wǎng)絡(luò)中要預(yù)先建立新的鏈路。硬切換的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是在同一時(shí)刻，移動(dòng)臺(tái)只占用一個(gè)無(wú)線信道。硬切換的缺點(diǎn)是通信過(guò)程會(huì)出現(xiàn)短時(shí)的傳輸中斷，因此硬切換在一定程度上會(huì)影響通話質(zhì)量。而且如果在中斷時(shí)間內(nèi)受到干擾或切換參數(shù)設(shè)置不合理等因素的影響，會(huì)導(dǎo)致切換失敗，引起掉話；當(dāng)硬切換區(qū)域面積狹窄時(shí)，會(huì)出現(xiàn)新基站與原基站之間來(lái)回切換的“乒乓效應(yīng)”，影響業(yè)務(wù)信道的傳輸。硬切換主要用于GSM系統(tǒng)中。5.2 軟切換由于移動(dòng)通信系統(tǒng)采用蜂窩結(jié)構(gòu)移動(dòng)臺(tái)在跨越空間劃分的小區(qū)時(shí)必然要進(jìn)行越區(qū)切換。即完成移動(dòng)臺(tái)到基站的空中接口的轉(zhuǎn)移以及基站到網(wǎng)人口和網(wǎng)人口到交換中心的相應(yīng)的轉(zhuǎn)移。在第一和第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)中都

20、采用迫使通信容易中斷的越區(qū)硬切換方式。3G系統(tǒng)將在使用相同載波頻率的小區(qū)間實(shí)現(xiàn)軟切換，即移動(dòng)用戶在越區(qū)時(shí)可以與兩個(gè)小區(qū)的基站同時(shí)接通只相應(yīng)改變擴(kuò)頻碼。即可做到”先接通再斷開(kāi)”的交換功能從而大大改善了切換時(shí)的通話質(zhì)量。 軟切換基本原理在軟切換過(guò)程中，兩條鏈路及相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)數(shù)據(jù)流在一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)同時(shí)被激活，一直到進(jìn)入新基站并測(cè)量到新基站的傳輸質(zhì)量滿足指標(biāo)要求后，才斷開(kāi)與原基站的連接。軟切換是同一頻率下不同基站之間的切換。不管是從移動(dòng)臺(tái)的角度還是從網(wǎng)絡(luò)的角度看，兩條鏈路傳輸?shù)氖峭粋€(gè)數(shù)據(jù)流，保證了通信不會(huì)發(fā)生中斷。在軟切換中，移動(dòng)臺(tái)只有在取得了與新基站的鏈接之后，才會(huì)中斷與原基站的聯(lián)系，因此在

21、切換過(guò)程中沒(méi)有中斷，不會(huì)影響通話質(zhì)量；軟切換由于是在頻率相同的基站交界處，移動(dòng)臺(tái)同時(shí)與多個(gè)基站通信，起前向業(yè)務(wù)信道和反向業(yè)務(wù)信道的路徑分集的作用，因而可大大減少切換造成的掉話。而且在軟切換中移動(dòng)臺(tái)和基站均采用分集技術(shù)和反向功率控制，能很好的提高系統(tǒng)的性能。但是軟切換同時(shí)也存在需要占用的信道資源較多、信令復(fù)雜導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)荷加重、增加下行鏈路干擾、增加設(shè)備投資和系統(tǒng)背板的復(fù)雜性等的缺點(diǎn)。軟切換主要用于CDMA系統(tǒng)中。 下圖為硬軟切換的對(duì)比：5.3更軟切換在CDMA 系統(tǒng)中，移動(dòng)臺(tái)在扇區(qū)化小區(qū)的同一小區(qū)的不同扇區(qū)之間進(jìn)行的軟切換稱為更軟切換。實(shí)際上是相同信道板上的導(dǎo)頻之間的切換。這種切換是由BSC 完

22、成的，并不通知MSC。5.4 接力切換 接力切換是一種基于智能天線的切換方案。接力切換是利用精確的定位技術(shù)，在對(duì)移動(dòng)臺(tái)的距離和方位進(jìn)行定位的基礎(chǔ)上，根據(jù)移動(dòng)臺(tái)方位和距離作為輔助信息來(lái)判斷移動(dòng)臺(tái)是否移動(dòng)到了可進(jìn)行切換的相鄰基站臨近區(qū)域。如果移動(dòng)臺(tái)進(jìn)入這個(gè)切換區(qū)，則RNC（無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器）通知該基站做好切換的準(zhǔn)備，從而實(shí)現(xiàn)快速、可靠和高效切換。這樣既節(jié)省信道資源、簡(jiǎn)化信令、減少系統(tǒng)負(fù)荷，也適應(yīng)不同頻率小區(qū)之間的切換。在第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)中TD-SCDMA中采用了接力切換。實(shí)現(xiàn)接力切換的必要條件是：網(wǎng)絡(luò)要準(zhǔn)備獲得移動(dòng)臺(tái)的位置信息，包括移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)到達(dá)方向以及移動(dòng)臺(tái)與基站的距離。 接力切換流程5.5

23、垂直切換 上面介紹的幾種切換方式按照切換的方向來(lái)分都可以歸為水平切換，而與此相對(duì)應(yīng)，還存在一種切換方式，即垂直切換?？梢赃@樣來(lái)概括水平切換和垂直切換：移動(dòng)臺(tái)在相同系統(tǒng)的基站（扇區(qū)、信道）之間的切換稱為水平切換，而移動(dòng)臺(tái)在不同系統(tǒng)的基站（扇區(qū)、信道）之間的切換就稱為垂直切換。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，通過(guò)在宏蜂窩下引入微蜂窩從而形成分級(jí)小區(qū)結(jié)構(gòu)，從而解決網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的“盲點(diǎn)”和“熱點(diǎn)”，同時(shí)也針對(duì)用戶的不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，用不同級(jí)別的小區(qū)提供通信能力。宏蜂窩主要滿足以高速移動(dòng)的移動(dòng)終端或由于缺乏信道而不能由微蜂窩服務(wù)的移動(dòng)終端，因此可以降低切換的速率并同時(shí)增加系統(tǒng)的容量。移動(dòng)終端通話時(shí)，它同時(shí)保持與宏蜂窩、信號(hào)最強(qiáng)

24、的相鄰微蜂窩的連接。并不斷地測(cè)量宏蜂窩和相鄰的微蜂窩的信號(hào)強(qiáng)度，報(bào)告基站系統(tǒng)控制器，基站系統(tǒng)控制器調(diào)整移動(dòng)臺(tái)與它自己相鄰的微蜂窩的連接。當(dāng)移動(dòng)終端低速移動(dòng)發(fā)生切換時(shí)，基站根據(jù)移動(dòng)終端測(cè)量的信號(hào)強(qiáng)度，優(yōu)先把移動(dòng)終端切換到信號(hào)最強(qiáng)的微蜂窩，由于移動(dòng)終端一直都保持與信號(hào)最強(qiáng)的微蜂窩的連接，所以切換速度很快，切換完成后才調(diào)整移動(dòng)終端與微蜂窩的連接。當(dāng)然移動(dòng)終端快速移動(dòng)發(fā)生切換時(shí)，基站根據(jù)移動(dòng)終端的速度，優(yōu)先把移動(dòng)終端切換到宏蜂窩，這樣移動(dòng)終端連續(xù)經(jīng)過(guò)微蜂窩的時(shí)候都不會(huì)發(fā)生切換，減少了切換的發(fā)生；當(dāng)移動(dòng)終端速度降低到一定程度時(shí)，基站又把移動(dòng)終端切換到信號(hào)最強(qiáng)的微蜂窩，保證用戶得到最好的通信質(zhì)量與提高系統(tǒng)

25、的容量。第六章 越區(qū)切換在現(xiàn)實(shí)中的實(shí)際應(yīng)用6.1 WCDMA中的軟切換 WCDMA中的切換策略 WCDMA切換策略 WCDMA的軟切算法使用了相同導(dǎo)頻信道的Ec/Io作為切換測(cè)量數(shù)值，它有四個(gè)至關(guān)重要的導(dǎo)頻集分別如下： 1.激活集：與分配給移動(dòng)臺(tái)的前向業(yè)務(wù)信道相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)頻。2.候選集：當(dāng)前不在激活集里，但是已經(jīng)有足夠的強(qiáng)度表明，與該導(dǎo)頻相對(duì)應(yīng)基站的前向業(yè)務(wù)信道可以被成功解調(diào)的導(dǎo)頻集合。3.鄰近集：當(dāng)前不在激活集里和候選導(dǎo)頻集中，但可以進(jìn)入候選集的導(dǎo)頻集合。4.剩余集：在當(dāng)前的系統(tǒng)中，除上述三種導(dǎo)頻集以外的其他導(dǎo)頻。 無(wú)線鏈路增加和釋放過(guò)程 1.小區(qū)2的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，當(dāng)小區(qū)2的導(dǎo)頻強(qiáng)度E

26、c/Io達(dá)到(最好導(dǎo)頻Ec/Io(報(bào)告門(mén)限增加滯后門(mén)限)并維持T時(shí)間，而此時(shí)候選集沒(méi)有滿，小區(qū)2此時(shí)被加入到候選集里。該項(xiàng)動(dòng)作也稱為無(wú)線鏈路增加。 2.小區(qū)3的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度逐漸增加并開(kāi)始超過(guò)最早的小區(qū)1的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度，在小區(qū)3的導(dǎo)頻（最好候選導(dǎo)頻）強(qiáng)度Ec/Io達(dá)到（最弱導(dǎo)頻Ec/Io +替換滯后門(mén)限）并維持T時(shí)間，而此時(shí)候選集的數(shù)目已滿（假設(shè)此時(shí)系統(tǒng)設(shè)置的候選集最大數(shù)目是兩個(gè)），小區(qū)3（候選集中最強(qiáng)的信號(hào)）此時(shí)替代小區(qū)2（候選集里最弱的信號(hào)）被加入到候選集里，小區(qū)1同時(shí)被移出候選集。該項(xiàng)動(dòng)作也被稱為無(wú)線鏈路增加和釋放。 3.此時(shí)候選集中小區(qū)3的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度逐漸減弱，當(dāng)小區(qū)3的導(dǎo)頻強(qiáng)度Ec/I

27、o弱到（最好導(dǎo)頻Ec/Io（報(bào)告門(mén)限+刪除滯后門(mén)限）并維持T時(shí)間，小區(qū)3（候選集里最弱的信號(hào)）此時(shí)被移出候選集。該項(xiàng)動(dòng)作也稱無(wú)線鏈路的釋放。其中，報(bào)告門(mén)限是軟切換中要增加或刪除候選集中的小區(qū)的門(mén)限；T是留給動(dòng)作觸發(fā)的時(shí)間；導(dǎo)頻Ec/Io是指經(jīng)測(cè)量后導(dǎo)頻的強(qiáng)度；最好候選導(dǎo)頻是指候選集里信號(hào)最強(qiáng)的導(dǎo)頻。滯后門(mén)限分類1.增加滯后門(mén)限是要增加無(wú)線鏈路的滯后門(mén)限；2.刪除滯后門(mén)限的要?jiǎng)h除無(wú)線鏈路的滯后門(mén)限；3.替換滯后門(mén)限是要同時(shí)增加并釋放一條無(wú)線連路的滯后門(mén)限。6.2 CDMA2000中的軟切換 CDMA2000中的切換策略 CDMA2000中的切換策略如圖所示。移動(dòng)臺(tái)不斷地搜索著激活類、候選類、鄰近

28、類、剩余類各個(gè)導(dǎo)頻的強(qiáng)度，并且根據(jù)導(dǎo)頻強(qiáng)度維護(hù)各個(gè)類，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)靠近切換區(qū)時(shí)，移動(dòng)臺(tái)開(kāi)始以下操作過(guò)程： 1.導(dǎo)頻p2強(qiáng)度超過(guò)了T_Add，但尚未到達(dá)動(dòng)態(tài)門(mén)限，移動(dòng)臺(tái)將這個(gè)導(dǎo)頻移到候選集。2.導(dǎo)頻p2強(qiáng)度超過(guò)了(SOFT_ SLOP/8)×10×log10(PS1)+ADD_IN TERCEPT/2。移動(dòng)臺(tái)發(fā)送導(dǎo)頻強(qiáng)度測(cè)量消息。3.移動(dòng)臺(tái)收到擴(kuò)展切換指示消息DROP_INTERCEPT/2，將p2移入激活集，開(kāi)始宏分集。而后發(fā)送切換完成消息。4.導(dǎo)頻p1的強(qiáng)度下降低于動(dòng)態(tài)門(mén)限(SOFT_SLOPE/8)×10×log10(PS2)+DROP_INTERCEP

29、T/2，移動(dòng)臺(tái)開(kāi)始啟動(dòng)發(fā)送切換定時(shí)器。其中DROP_INTERCEPT/2是計(jì)算去掉導(dǎo)頻p1時(shí)動(dòng)態(tài)門(mén)限的一個(gè)參數(shù)，和ADD_INTERCEPT/2相對(duì)應(yīng)。5.切換下降定時(shí)器超時(shí)，移動(dòng)臺(tái)發(fā)送導(dǎo)頻強(qiáng)度測(cè)量消息給基站。6.移動(dòng)臺(tái)收到切換指示消息，將p1移入候選類。而后發(fā)送切換完成消息。7.導(dǎo)頻p1的強(qiáng)度下降低于T_drop。移動(dòng)臺(tái)開(kāi)始啟動(dòng)發(fā)送切換定時(shí)器。8.切換下降定時(shí)器超時(shí)，移動(dòng)臺(tái)將p1從候選類移到鄰近集。這就是移動(dòng)臺(tái)進(jìn)出切換區(qū)的全過(guò)程，由此看出對(duì)于移動(dòng)臺(tái)，切換的關(guān)鍵就是在復(fù)雜的無(wú)線信道條件下不斷地、較為準(zhǔn)確地測(cè)量各導(dǎo)頻的強(qiáng)度，以及支持在切換區(qū)的宏分集。6.3 TD-SCDMA中的接力切換 接力切

30、換是利用精確的定位技術(shù)，在對(duì)移動(dòng)臺(tái)的距離和方位進(jìn)行定位的基礎(chǔ)上，根據(jù)移動(dòng)臺(tái)方位和距離作為輔助信息，來(lái)判斷移動(dòng)臺(tái)是否移動(dòng)到了可進(jìn)行切換的相鄰基站臨近區(qū)域。如果移動(dòng)臺(tái)進(jìn)入這個(gè)切換區(qū)，則RNC通知該基站作好切換的準(zhǔn)備，從而實(shí)現(xiàn)快速、可靠和高效切換。這樣既節(jié)省信道資源、簡(jiǎn)化信令、減少系統(tǒng)負(fù)荷，也適應(yīng)不同頻率小區(qū)之間的切換。 實(shí)現(xiàn)接力切換的必要條件是：網(wǎng)絡(luò)要準(zhǔn)備獲得移動(dòng)臺(tái)的位置信息，包括移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)到達(dá)方向(DOA)以及移動(dòng)臺(tái)與基站的距離。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，由于采用了智能天線和上行同步技術(shù)，系統(tǒng)較容易獲得移動(dòng)臺(tái)的DOA，從而獲得移動(dòng)臺(tái)的位置信息。具體過(guò)程是：1.利用智能天線和基帶數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)

31、，可以使天線根據(jù)每個(gè)移動(dòng)臺(tái)的DOA為其進(jìn)行自適應(yīng)的波形賦形。對(duì)每個(gè)移動(dòng)臺(tái)來(lái)講，仿佛始終都有一個(gè)高增益的天線在自動(dòng)跟蹤它，基站根據(jù)智能天線的計(jì)算結(jié)果就能確定移動(dòng)臺(tái)的DOA，從而獲得移動(dòng)臺(tái)的方向信息。2.利用上行同步技術(shù)，系統(tǒng)可以獲得移動(dòng)臺(tái)信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)間偏移，進(jìn)而計(jì)算得到移動(dòng)臺(tái)與基站之間的距離。3.經(jīng)過(guò)前兩步之后，系統(tǒng)就可準(zhǔn)確獲得移動(dòng)臺(tái)的位置信息。因此，上行同步、智能天線和數(shù)字信號(hào)處理等技術(shù)，是TD-SCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)接力切換的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。接力切換執(zhí)行過(guò)程如圖所示。1.移動(dòng)臺(tái)與nodeB1進(jìn)行正常通信。2.當(dāng)移動(dòng)臺(tái)需要切換并且網(wǎng)絡(luò)通過(guò)對(duì)移動(dòng)臺(tái)對(duì)候選小區(qū)的測(cè)量找到了切換目標(biāo)小區(qū)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送切換命令，移動(dòng)臺(tái)就與目標(biāo)小區(qū)建立上行同步。然后移動(dòng)臺(tái)在與nodeB1保持信令和業(yè)務(wù)連接的同時(shí)，與nodeB2建立信令連接。3.當(dāng)移動(dòng)臺(tái)