【正文】 我國(guó)移動(dòng)通信時(shí)從軍事移動(dòng)通信起步的。民用移動(dòng)通信發(fā)展比較的晚，最初階段大致可分為早期、 74 系列、 80 系列三個(gè)階段， 20 世紀(jì) 50 年代末到 70 年代中主要用于公安、郵電、交通等少數(shù)部門作為專用。我國(guó)公眾移動(dòng)通信起步于20 世紀(jì) 80 年代， 1987 年在廣州、上海率先采用 900MHz TACS 標(biāo)準(zhǔn)的模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，開(kāi)通了蜂窩移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。它一經(jīng)面世，就受到廣大用戶的歡迎，并迅速發(fā)展到全省全國(guó)。 在發(fā)展 GSM 的同時(shí)，我國(guó) 積極跟蹤 CDMA 技術(shù)的發(fā)展。 CDMA 數(shù)字蜂窩試驗(yàn)網(wǎng)率先由長(zhǎng)城電信在北京、上海、廣州、西安四大城市建成并開(kāi)通，使用效果不錯(cuò)。美國(guó)的 TIA 的 IS95 的雙模式 CDMA 標(biāo)準(zhǔn)以 Qualm 的方案為基礎(chǔ)，系統(tǒng)帶寬為 。隨著中國(guó)電信改革的深入， 1994 年 4 月，信息產(chǎn)業(yè)部確定由中國(guó)聯(lián)通在全國(guó)范圍經(jīng)營(yíng) CDMA 數(shù)字蜂窩系統(tǒng)。 2020 年 4 月 20 日，從中國(guó)電信分離的移動(dòng)業(yè)務(wù)有新成立的中國(guó)移動(dòng)通信集 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 團(tuán)公司運(yùn)行。目前中國(guó)國(guó)內(nèi)最主要的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商是中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通，為了改變我國(guó)以往在制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面跟著國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)跑的局 面，我國(guó)的政府主管部門高度重視第三代移動(dòng)通信發(fā)展，積極制定具有我國(guó)自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 3G 標(biāo)準(zhǔn)。 課題研究的目的及內(nèi)容 隨著通信技術(shù)的發(fā)展理論、通信科技技術(shù)的不斷提高，移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)成為人們生活必須，并不斷的被發(fā)展。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)，或者由于外界干擾造成通話質(zhì)量下降時(shí)，必須改變?cè)械脑捯粜诺蓝D(zhuǎn)接到一條新的空閑話音信道上，以繼續(xù)保持通話的過(guò)程。正確認(rèn)識(shí)和理解切換對(duì)我們的日常維護(hù)及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化有重要作用。由于移動(dòng)通信系統(tǒng)采用蜂窩結(jié)構(gòu)，所以，移動(dòng)臺(tái)在跨越空間劃分的小區(qū)時(shí)， 必然要進(jìn)行切換，即完成移動(dòng)臺(tái)到基站的空中接口的轉(zhuǎn)移。因此切換技術(shù)成為無(wú)線資源管理中的重要研究?jī)?nèi)容之一。切換技術(shù)是移動(dòng)終端在眾多通信系統(tǒng)、移動(dòng)小區(qū)之間建立可靠移動(dòng)通信的基礎(chǔ)和重要技術(shù)，適用于移動(dòng)終端在不同移動(dòng)小區(qū)之間、不同頻率之間通信或者信號(hào)降低信道選擇等情況。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，切換的目的有 2 種可能，一種是實(shí)現(xiàn)漫游，另一種是為了提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，即降低掉話率，降低擁塞率。 移動(dòng)設(shè)備與對(duì)端通信點(diǎn)之間的通信會(huì)由于切換需要一定的時(shí)延，這可能造成數(shù)據(jù)丟失等問(wèn)題，甚至通信連接的中斷，影響我們的正常通信。研究切換的目的就 是要減少切換的延遲和丟包率，這樣我們才能更好的運(yùn)用于實(shí)際的通信中。 課題研究的意義 切換是數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信的一個(gè)主要特點(diǎn)，它保證移動(dòng)用戶從一個(gè)小區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)小區(qū)時(shí)通話的可靠性。在任何移動(dòng)網(wǎng)中，切換是相當(dāng)重要的，這是因?yàn)樵诜涓C結(jié)構(gòu)中，最大限度地使用了頻譜利用率。由于在系統(tǒng)中切換的存在，有可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)分組的丟失，以及在兩個(gè)基站間來(lái)回產(chǎn)生幾次切換，導(dǎo)致“乒乓”效應(yīng)。因此好的切換機(jī)制，可以保證呼叫的數(shù)據(jù)分組正常傳輸，而不會(huì)丟失分組。由于軟切換無(wú)中斷時(shí)間，可有效限制“乒乓”效應(yīng)，進(jìn)而提高通信質(zhì)量。因此在移動(dòng) 網(wǎng)中軟切換機(jī)制得到了大力發(fā)展和應(yīng)用。但有關(guān)切換的問(wèn)題是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題。不僅涉及小區(qū)的大小，小區(qū)內(nèi)移動(dòng)終端數(shù)目和可用信道數(shù)目，發(fā)射功率，天線高度，無(wú)線電波傳播特性等因素，還涉及門限和容限等參數(shù)的選擇。雖在研究和應(yīng)用中己經(jīng)實(shí)現(xiàn)了切換的功能，但還存在有待于進(jìn)一步完善的必要性。因此 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 有關(guān)切換的問(wèn)題，不但涉及對(duì)現(xiàn)有問(wèn)題的進(jìn)一步的研究，還涉及到對(duì)在應(yīng)用中出現(xiàn)的一些新問(wèn)題的優(yōu)化，如對(duì)微小區(qū)的重迭及陰影區(qū)域的處理等等。 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 第二章 切換技術(shù) 切換技術(shù)的發(fā)展 自從移動(dòng) 通信領(lǐng)域中引入的蜂窩概念，切換技術(shù)就開(kāi)始出現(xiàn)，并成為了移動(dòng)通信系統(tǒng)中的重要技術(shù)之一。切換技術(shù)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)鍵特征，它直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。 我國(guó)目前是 TACS、 GSM 及 CDMA 多網(wǎng)絡(luò)并存的結(jié)構(gòu)。在 TACS 系統(tǒng)中，由于采用網(wǎng)絡(luò)控制切換方式，由基站檢測(cè)，交換中心控制完成，放信道監(jiān)視和測(cè)量功能集中在基站，當(dāng)基站判決要切換時(shí)，必須請(qǐng)求和等待相鄰基站的測(cè)量結(jié)果才能確定切換的目標(biāo)小區(qū)；而在 GSM 和 CDMA 系統(tǒng)中，由于采用移動(dòng)臺(tái)輔助切換方式，切換是由移動(dòng)臺(tái)負(fù)責(zé)測(cè)量，網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)判決的，故需 要切換時(shí)，目標(biāo)小區(qū)可立即確定，因此 GSM、 CDMA 切換速度比 TACS 快。另外，由于網(wǎng)絡(luò)控制切換需要傳遞大量 信令 用以搜集信息，而基站可用的無(wú)線資源是有限的，切換又經(jīng)常要花費(fèi)數(shù)秒鐘，為減少網(wǎng)絡(luò)的信令負(fù)擔(dān)，周圍基站并非持續(xù)向 MSC 傳遞測(cè)量報(bào)告，即測(cè)量次數(shù)由于資源的限制而降低，因此 MSC 用作切換判決的依據(jù)并非精確可靠。 切換的定義及分類 切換的定義：當(dāng)移動(dòng)臺(tái)一個(gè)基站的覆蓋 范圍移動(dòng)到另一個(gè)基站的覆蓋范圍，通過(guò)切換移動(dòng)臺(tái)保持與基站的通信。切換從本質(zhì)上說(shuō)是為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)環(huán)境中數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的小區(qū)間連續(xù)覆蓋而存在的，從現(xiàn)象上來(lái)看是把接入點(diǎn)從一個(gè)區(qū)換到另一個(gè)區(qū)。 切換的目的：保證移動(dòng)用戶通話的連續(xù)性，恰當(dāng)?shù)那袚Q算法有利于降低系統(tǒng)掉話率，增加網(wǎng)絡(luò)容量。接入期間采用切換主要是為了減少主被叫接入失敗，提高接入信道工作的可靠性。 切換的分類：空閑切換，硬切換，軟切換，更軟切換 . 切換的原因 為什么會(huì)產(chǎn)生切換？有很多原因產(chǎn)生切換，其最主要的原因是空中接口的連 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 接不適合要求，為了能正常的保持移動(dòng)用戶 順利的進(jìn)行通話。就要進(jìn)行切換，觸發(fā)切換的原因有： GSM 通信系統(tǒng)中，為了讓用戶通話建立在接收電平最高的地方，在移動(dòng)臺(tái)穿過(guò)兩小區(qū)的邊界是，如果 BSC 報(bào)告某個(gè)小區(qū)能接收到的電平滿足要求，這樣就要造成小區(qū)功率預(yù)算的切換，正常情況下，功率預(yù)算切換與切換總數(shù)的比是1:2。在 CDMA 系統(tǒng)中，因?yàn)橄到y(tǒng)干擾受到限制的，使得系統(tǒng)的容量與整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的干擾情況緊緊地聯(lián)系在一起。為了減少整個(gè) PLMN 中干擾電平的平均值，把鏈路切換到最小路徑損耗的信道上。 在移動(dòng)臺(tái)接收到的信號(hào)很弱 時(shí)，并有移動(dòng)臺(tái)到別的小區(qū)，或者同一小區(qū)但是不同的頻率有更好的鏈路情況，可能會(huì)產(chǎn)生切換。這種類型的切換，相鄰的小區(qū)的接收電平值要大于服務(wù)小區(qū)的電平值，該值被稱為教授性電平切換容限，采用這種算法的目的也是為了避免不必要的救援切換而產(chǎn)生乒乓效應(yīng)。 信道遭受到干擾將引起信號(hào)質(zhì)量的衰減，使前向糾錯(cuò)不能產(chǎn)生可接受的質(zhì)量水平有時(shí)候信道遭受到干擾可能引起信道質(zhì)量較大的衰減，使信道的糾錯(cuò)功能不可以保證信號(hào)的質(zhì)量成為可以接受的水平，這時(shí)就需要切換到質(zhì)量較好的信道，就算原信道信號(hào)的電平足夠。 比如在 GSM 系統(tǒng)中，當(dāng) BSC 從移動(dòng)臺(tái)和基站上 (下 )行檢測(cè)報(bào)告中發(fā)覺(jué)上 (下 )行誤碼率過(guò)高，超過(guò)質(zhì)量切換的門限值，就會(huì)觸發(fā)救援性質(zhì)量切換。 各服務(wù)小區(qū)里移動(dòng)臺(tái)到基站的距離限制和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中規(guī)定的該小區(qū)半徑將被存入基站數(shù)據(jù)庫(kù)中，系統(tǒng)將不斷地檢查比較移動(dòng)臺(tái)至基站的距離和規(guī)定距離，超過(guò)規(guī)定距離就產(chǎn)生切換。 如果一個(gè)小區(qū)的話務(wù)量將大于該小區(qū)容量的極限，而附近小區(qū)話務(wù)量非常下，這時(shí)可以將高話務(wù)小區(qū)的鏈路切換到低話務(wù)小區(qū)中，以此來(lái)平衡話務(wù)分布。這種由話務(wù)量引起的切換一般是由 MSC 或基站 控制器來(lái)控制。另外一種基于話 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 務(wù)量的切換是在微觀蜂窩和宏觀蜂窩的雙層網(wǎng)中，通過(guò)微觀蜂窩和宏觀蜂窩之間的切換來(lái)平衡的話務(wù)量。 切換的控制方式 切換控制的三種主要方式 （ MCHO）。 MCHO 是低層無(wú)線系統(tǒng)最流行的技術(shù)，歐洲 DECT 和北美 PACS 都采用這種方式。在這種方式中， MS 持續(xù)監(jiān)督來(lái)自所接入的 BS 和幾個(gè)切換候選 BS 的強(qiáng)度和質(zhì)量。當(dāng)滿足條件時(shí)， MS 選擇一個(gè)最好的切換候選項(xiàng)并發(fā)起切換的請(qǐng)求。 （ NCHO）。網(wǎng)絡(luò)控制決定了 NCHO 切換過(guò)程，而MS 完全處于被動(dòng)狀態(tài) 。首先由 BS 檢測(cè) MS 的主要參數(shù)，如標(biāo)志無(wú)線鏈路質(zhì)量的接收信號(hào)強(qiáng)度指標(biāo) RSSI，當(dāng)它小于某個(gè)給定的值時(shí)，則向 MSC 發(fā)出切換請(qǐng)求。MSC 命令其周圍的 BS 將檢測(cè)到的該 MS 的參數(shù)的結(jié)果上報(bào)、匯總到 MSC， MSC根據(jù)匯總結(jié)果，比較、分析并選擇被切換的目標(biāo)小區(qū)的 BS，一切又 MSC 決定。 （ MAHO）。在 MAHO 切換中，檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度RSSI 和誤碼率 BER，即移動(dòng)臺(tái)將鄰近基站的 RSSI 測(cè)量結(jié)果報(bào)告給當(dāng)前基站，被測(cè)參數(shù)由網(wǎng)絡(luò)交給 BSC 和 MSC 進(jìn)行評(píng)估。 這類切換已廣泛應(yīng)用于第二代移動(dòng)通信中 ,它既允許 小區(qū)內(nèi)，也允許小區(qū)間進(jìn)行切換。在切換過(guò)程中移動(dòng)臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)同時(shí)參與切換，移動(dòng)臺(tái)負(fù)責(zé)測(cè)量，網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)判決。目前的 GSM 和 CDMA 系統(tǒng)均采用這種切換控制方式。 第三章 移動(dòng)通信系統(tǒng)中的切換 CDMA 系統(tǒng)中的切換 CDMA 系統(tǒng)概述 系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn) 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） (1)大容量和軟容量 根據(jù)理論計(jì)算以及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明， CDMA 系統(tǒng)的信道容量是模擬系統(tǒng)的10～ 20 倍，是 TDMA 系統(tǒng)的 4 倍。 CDMA 系統(tǒng)的高容量很大一部分因素是由于它的頻率復(fù)用系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其它制式的蜂窩系統(tǒng)，另外一個(gè)主要因素是它使用了話音 激活和扇區(qū)化等技術(shù)。 (2)軟切換 軟切換是指當(dāng)移動(dòng)臺(tái)需要切換時(shí)，先與新的基站連通再與原基站切斷聯(lián)系，而不是先切斷與原基站的聯(lián)系再與新的基站連通。軟切換只能在同一頻率的信道間進(jìn)行，因此，模擬系統(tǒng)、 TDMA 系統(tǒng)不具備這種功能。 (3)高質(zhì)量和低功率 由于 CDMA 系統(tǒng)中采用有效的功率控制和強(qiáng)糾錯(cuò)能力的信道編碼，以及多種形式的分集技術(shù)，從而使基站和移動(dòng)臺(tái)以非常節(jié)約的功率發(fā)射信號(hào)，延長(zhǎng)手機(jī)電池使用時(shí)間，同時(shí)獲得了優(yōu)良的話音質(zhì)量。 系統(tǒng)的主要原理 在 CDMA 系統(tǒng)中，不同用戶傳輸?shù)男畔⑹强扛髯圆煌木幋a序列 來(lái)區(qū)分的。CDMA 的示意圖如圖 所示，可以看出信號(hào)在時(shí)間域和頻率域是重疊的，用戶信號(hào)是靠各自不同的編碼序列 m 來(lái)區(qū)分的。 圖 ： CDMA 示意圖 CDMA 系統(tǒng)中的軟切換 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 軟切換是 CDMA 中最有價(jià)值討論的特性，因?yàn)樗龃蠓旨鰪?qiáng)了性能，還有用于避免小區(qū)過(guò)量的干擾。 在軟切換中，很多基站與移動(dòng)臺(tái)連接在一起，小區(qū)決定了功率的控制，當(dāng)臨近小區(qū)信號(hào)強(qiáng)度超過(guò)一個(gè)值，但小于現(xiàn)在基站的信號(hào)強(qiáng)度時(shí)，移動(dòng)臺(tái)就進(jìn)入軟切換狀態(tài)。軟切換可以使移動(dòng)臺(tái)與它 接收到的信號(hào)最強(qiáng)的那個(gè)基站保持著連接，這是硬切換不能完成的。 軟切換分為三個(gè)階段 :切換測(cè)量階段，切換決策階段和激活集更新階段。 CDMA 系統(tǒng)采用移動(dòng)臺(tái)輔助切換方式實(shí)現(xiàn)軟切換。移動(dòng)臺(tái)搜索、檢測(cè)導(dǎo)頻并報(bào)告結(jié)果，為 MSC 進(jìn)行切換決策提供依據(jù)。導(dǎo)頻信道可以通過(guò)導(dǎo)頻序列偏移和頻率分配來(lái)識(shí)別。為了有效的對(duì)導(dǎo)頻信道進(jìn)行搜索，系統(tǒng)中導(dǎo)頻信道被分為四個(gè)集合 : 激活集 :由在軟切換中具有足夠強(qiáng)度、并正在參與 MS 接收的導(dǎo)頻組成。此時(shí) MS 同時(shí)與這些導(dǎo)頻所在的小區(qū)保持無(wú)線連接，對(duì)來(lái)自這些小區(qū)的信號(hào)同時(shí)解調(diào)合并。如果激 活集改變，即發(fā)生激活集的更新操作。 候選集 :由滿足激活集準(zhǔn)則，或是強(qiáng)度超過(guò) T_ADD(導(dǎo)頻加入門限 )，但還沒(méi)有包括在激活集中的有關(guān)導(dǎo)頻組成。 相鄰集 :由不在激活集與候選集中，但有可能參與軟切換操作的導(dǎo)頻組成，通常包括 MS 搜索到的不在測(cè)量控制中，但地理覆蓋區(qū)與 MS 接近的 BS 的導(dǎo)頻。 剩余集 :由其它的導(dǎo)頻構(gòu)成。 導(dǎo)頻對(duì)各集合的歸屬關(guān)系隨著移動(dòng)臺(tái)在服務(wù)區(qū)內(nèi)的移動(dòng)引起所接收導(dǎo)頻強(qiáng)度的變化而動(dòng)態(tài)變化。導(dǎo)頻在這些集合中的移動(dòng)是由移動(dòng)臺(tái)對(duì)導(dǎo)頻強(qiáng)度的估計(jì)以及一組可調(diào)整的門限值 (軟切換參數(shù) )來(lái)確定，通過(guò)服務(wù)扇區(qū)來(lái)協(xié)調(diào)這種移動(dòng) 。軟切換的過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是控制導(dǎo)頻在各導(dǎo)頻集合中的移動(dòng)過(guò)程。 [7][8] 圖 顯示 CDMA/IS95 系統(tǒng)算法中導(dǎo)頻 PO 在導(dǎo)頻集中的位置隨其強(qiáng)度變化的過(guò)程。 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 圖 ： CDMA/IS95 系統(tǒng)的切換算法 軟切換算法采用了四個(gè)基本的控制參數(shù)，分別為 : T_ADD(導(dǎo)頻加入門限 ) 當(dāng) Ec/I0 大于 T_ADD 時(shí)， MS 發(fā)送導(dǎo)頻強(qiáng)度測(cè)量消息 (PSMM)，將導(dǎo)頻由相鄰集加到候選集。 T_DROP(導(dǎo)頻去掉門限 ) 導(dǎo)頻信號(hào)去掉門限，移動(dòng)臺(tái)需要對(duì)在有效導(dǎo)頻信號(hào)集和候選導(dǎo)頻信號(hào)