【導(dǎo)讀】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。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。來(lái)看是把接入點(diǎn)從一個(gè)區(qū)換到另一個(gè)區(qū)。WCDMA系統(tǒng)中的切換算法，切換基本可以分為硬切換、軟切換、更軟切換。務(wù)之間的矛盾漸趨明顯，第三代移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)化工作開(kāi)始逐漸進(jìn)入實(shí)質(zhì)階段。完善和更前的發(fā)展，切換技術(shù)作為移動(dòng)通信中的關(guān)鍵技術(shù)，起著重要的作用。

　　

【正文】 動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)網(wǎng)通四大運(yùn)營(yíng)商為主的格局，但移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商只有中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通。從電信改革的趨勢(shì)來(lái)看，現(xiàn)有四大電 信運(yùn)營(yíng)商將逐步形成未來(lái)的四大全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商，也就是說(shuō)，中國(guó)電信和中國(guó)網(wǎng)通也將獲得移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)許可。從移動(dòng)通信的頻率角度分析，僅靠第二代移動(dòng)通信技術(shù)，很難增發(fā)新的牌照。發(fā)展第三代移動(dòng)通信將為增發(fā)移動(dòng)牌照、調(diào)整電信運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)格局創(chuàng)造條件。 由于中國(guó)的移動(dòng)通信制造業(yè)起步較晚，初期的第二代移動(dòng)通信設(shè)備在性能、可靠性方面難以與國(guó)外廠家抗衡，造成非常被動(dòng)的競(jìng)爭(zhēng)局面。中國(guó)的手機(jī)制造業(yè)發(fā)展非常迅速，但真正依靠自主研發(fā)、擁有自主技術(shù)和核心專(zhuān)利的廠家還很少。與第二代移動(dòng)通信相比，中國(guó)對(duì)第三代移動(dòng)通信的研究相對(duì)早一 些，加之全球 3G 技術(shù)、設(shè)備的成熟和商用化進(jìn)程的推遲，客觀上為中國(guó)制造業(yè)贏得了時(shí)間。目前，中國(guó) 3G 系統(tǒng)的研發(fā)基本與國(guó)際同步，但 TDSCDMA 的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程明顯落后于 WCDMA 和 CDMA2020。另外， 3G 終端設(shè)備方面的研究還比較落后。 未來(lái)幾年，中國(guó)移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)極有可能存在多家移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商，隨著競(jìng)爭(zhēng)的加劇，以?xún)r(jià)格為主的競(jìng)爭(zhēng)將演變?yōu)閮r(jià)格、業(yè)務(wù)、服務(wù)等多方面、多層次的 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 競(jìng)爭(zhēng)。向用戶(hù)提供靈活的、豐富的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，是運(yùn)營(yíng)商保持技術(shù)和業(yè)務(wù)領(lǐng)先的重要手段。以多媒體業(yè)務(wù)為主要特征的 3G 系統(tǒng)必然受到移動(dòng)運(yùn) 營(yíng)商的極大關(guān)注，為了在未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)中獲得優(yōu)勢(shì)，各大運(yùn)營(yíng)商在 3G 牌照發(fā)放后，將迅速開(kāi)展 3G 系統(tǒng)的建設(shè)。 通過(guò)以上的分析，我們可以看出中國(guó) 3G 發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力更多的是來(lái)自于產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)、運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需求，各相關(guān)利益方對(duì) 3G 的發(fā)展持不同的觀點(diǎn)，政府在3G 的發(fā)展中起到了非常重要的宏觀控制和平衡協(xié)調(diào)作用，中國(guó) 3G 發(fā)展的最終結(jié)果將是多方博弈的結(jié)果。 我國(guó) TDSCDMA 的切換過(guò)程 接力切換基本概念 TDSCDMA 系統(tǒng)的接力切換概念不同于硬切換與軟切換 ,在切換之前 ,目標(biāo)基站已經(jīng)獲得移動(dòng)臺(tái)比較精確的位置信息 ,因此在切換過(guò)程中 UE 斷開(kāi)與原基站的連接之后 ,能迅速切換到目標(biāo)基站。移動(dòng)臺(tái)比較精確的位置信息 ,主要是通過(guò)對(duì)移動(dòng)臺(tái)的精確定位技術(shù)來(lái)獲得。在 TDSCDMA 系統(tǒng)中 , 移動(dòng)臺(tái)的精確定位應(yīng)用了智能天線技術(shù) ,首先 Node B 利用天線陣估計(jì) UE 的 DOA ,然后通過(guò)信號(hào)的往返時(shí)延 ,確定 UE 到 Node B 的距離 ,這樣 ,通過(guò) UE 的方向 DOA 和 Node B 與UE 間的距離信息 ,基站可以確知 UE 的位置信息 ,如果來(lái)自一個(gè)基站的信息不夠 ,可以讓幾個(gè)基站同時(shí)監(jiān)測(cè)移動(dòng)臺(tái)并進(jìn)行定位。 在硬切換過(guò)程中 ,UE 先斷開(kāi)與 Node B1 的信令和業(yè)務(wù)連接 ,再建立與Node B2 的信令和業(yè)務(wù)連接 ,也即 UE 在某一時(shí)刻始終只與一個(gè)基站保持聯(lián)系。而在軟切換過(guò)程中 ,UE 先建立與 Node B2 的信令和業(yè)務(wù)連接之后 ,再斷開(kāi)與Node B1 的信令和業(yè)務(wù)連接 ,也即 UE 在某一時(shí)刻可與兩個(gè)基站同時(shí)保持聯(lián)系。 接力切換雖然在某種程度上與硬切換類(lèi)似 ,同樣是在“先斷后連”的情況下 ,但是由于其實(shí)現(xiàn)是以精確定位為前提 ,因而與硬切換相比 ,UE 可以很迅速地切換到目標(biāo)小區(qū)降低了切換時(shí)延 ,減小了切換引起的掉話率。從而提高了切換的成功率。 接力切 換過(guò)程 接力切換整個(gè)過(guò)程如下所示： 第一步： UE 與 Node B1 在進(jìn)行正常通信 (如圖 )； 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 第二步 :當(dāng) UE 需要切換并且網(wǎng)絡(luò)通過(guò)對(duì) UE 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 UE 發(fā)送切換命令 ,UE 就與目標(biāo)小區(qū)建立上行同步 ,然后 UE 在與 Node B1 保持信令和業(yè)務(wù)連接的同時(shí) ,與 Node B2 建立信令連接 (如圖 )； 第三步 :當(dāng) UE 與 Node B2 信令連接建立之后 ,UE 就刪除與 Node B1 的業(yè)務(wù)連接 (如圖 )； 圖 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 圖 圖 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 圖 第四步 :UE 嘗試建立與 Node B2 的業(yè)務(wù)連接 ,一旦 UE 與 Node B2 的業(yè)務(wù)連接建立 (如圖 )之后進(jìn)行第五步； 圖 第五步 :UE 刪除與 Node B1 的信令連接 (如圖 ) ,這時(shí) UE 與 Node B1 之間的業(yè)務(wù)和信令連接全部斷開(kāi)了 ,而只與 Node B2 保持了信令和業(yè)務(wù)的連接 ,切換完成。 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 我國(guó) TDSCDMA 系統(tǒng)接力切換性能簡(jiǎn)要分析 從傳統(tǒng)的硬切換來(lái)看 ,UE 是事先斷開(kāi)與 NodeB1 的業(yè)務(wù)和信令連接 ,因此當(dāng)UE 在斷開(kāi)與 Node B1 的連接以后 ,由于 UE 事先 知道 Node B2 的信息很少 ,因此這時(shí) UE 用系統(tǒng)的初始的功率和定時(shí)接入 Node B2 就需要反復(fù)不斷進(jìn)行調(diào)整才能達(dá)到 UE 與 Node B2 進(jìn)行通信時(shí)所需的定時(shí)和發(fā)射功率 (因?yàn)槎〞r(shí)和功率的調(diào)整是受定時(shí)和功率的調(diào)整步長(zhǎng)限制的 ) ,因此 UE 在斷開(kāi)與 Node B1 的連接以后要花費(fèi)很長(zhǎng)一段之間才能夠與 Node B2 在指定的業(yè)務(wù)時(shí)隙保持同步 ,繼續(xù)通信。 綜上所述 ,接力切換過(guò)程中 UE 一般只需要 1～ 2 次發(fā)送同步啟動(dòng)消息就能收到 Node B2 的回執(zhí)消息 ,就能夠達(dá)到比較精確的上行同步 ,并且通過(guò)上行同步的 回執(zhí)消息獲得比較精確的定時(shí)和初始接入目標(biāo)基站的功率 ,因此一旦 UE 斷開(kāi)與 Node B1 的業(yè)務(wù)連接以后 ,能很快與 Node B2 在指定的業(yè)務(wù)時(shí)隙保持精確同步 ,繼續(xù)通信。并且接力切換所需要的時(shí)延主要體現(xiàn)在上行同步的時(shí)間上 ,而達(dá)到上行同步只需要 1～ 2 次 ,因此上行同步的時(shí)間也是比較短的 ,因此完成切換的時(shí)間也是比較短的 。而傳統(tǒng)硬切換 ,當(dāng) UE 斷開(kāi)與 Node B1 的業(yè)務(wù)連接以后 ,還需要反復(fù)不斷地進(jìn)行功率和定時(shí)地調(diào)整 ,也就是說(shuō)要調(diào)整到所需要的定時(shí)和發(fā)射功率需要進(jìn)行的調(diào)整次數(shù)遠(yuǎn)比 1 或 2 大 ,并且這里的切換所需要的時(shí) 延主要體現(xiàn)在功率和定時(shí)的調(diào)整需要花費(fèi)的時(shí)間上 ,而功率和定時(shí)的調(diào)整需要反復(fù)不斷地進(jìn)行很多次 ,因此功率和定時(shí)的調(diào)整時(shí)間較接力切換的上行同步的時(shí)間而言是很大的 ,因此對(duì)于傳統(tǒng)的硬切換方式而言切換時(shí)延大于我們所設(shè)計(jì)的接力切換方式下的切換時(shí)延。因此我們所設(shè)計(jì)的接力切換與傳統(tǒng)的硬切換相比 ,切換所需要的時(shí)延較小 ,這進(jìn)一步減小了由于切換時(shí)延所引起的掉話 ,提高了切換成功率 ,可見(jiàn)接力切換較硬切換在性能上有較大改善。 同時(shí)在接力切換過(guò)程中 ,UE 與基站只保持一條業(yè)務(wù)連接 ,因此較軟切換而言 ,接力切換存在以下優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省信道資源、簡(jiǎn)化信 令、減小系統(tǒng)負(fù)荷等 ,同時(shí)也適用于不同頻率小區(qū)之間的切換。 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 第五章 結(jié)論與展望 本文研究的重點(diǎn)是移動(dòng)通信系統(tǒng)中的切換技術(shù)，首先介紹了移動(dòng)通信的發(fā)展歷程和通信切換技術(shù)的發(fā)展歷程，簡(jiǎn)述了基本通信網(wǎng)絡(luò)，切換技術(shù)原理，切換的原因，切換的方式和目前切換技術(shù)在通信系統(tǒng)的各種切換算法和過(guò)程。主要分析了 CDMA、 GSM、 WCDMA 系統(tǒng)中的切換算法，具體如下： CDMA 的系統(tǒng)中的硬切換和軟切換做了分析和研究。 CDMA 系統(tǒng)切換參數(shù)它是整個(gè) CDMA系統(tǒng)的一個(gè)重要部分。初期時(shí)候建設(shè) CDMA網(wǎng)絡(luò) ，主要是解決覆蓋問(wèn)題，所以對(duì)切換參數(shù)的設(shè)置在一定程度上有所放寬，隨著生活水品提高，需要通信的范圍更廣，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也增大了，為解決覆蓋問(wèn)題，需要盡快解決切換問(wèn)題，需要降低切換率，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，提高網(wǎng)絡(luò)性能。 GSM 網(wǎng)絡(luò)，主要技術(shù)和切換過(guò)程。 GSM 系統(tǒng)切換技術(shù)主為硬切換。隨著 GSM的巨大成功和第三代移動(dòng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，移動(dòng)通信領(lǐng)域迫切需要成熟、快速和高效的切換技術(shù)。 GSM系統(tǒng)使用 TDMA復(fù)用技術(shù)，在一幀8 個(gè)時(shí)隙中 ,MS 最多占用兩個(gè)時(shí)隙分別進(jìn)行接收和發(fā)射，并利用剩余的時(shí)隙對(duì)周?chē)?BS 發(fā)送信號(hào)強(qiáng)度。接 收信號(hào)變?nèi)鯐r(shí)，達(dá)不到最低門(mén)限值。當(dāng)發(fā)送越區(qū)切換請(qǐng) 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 求時(shí)，說(shuō)明發(fā)現(xiàn) BS 的信號(hào)很強(qiáng)。 GSM的基礎(chǔ)， WCDMA技術(shù)的產(chǎn)生，對(duì) WCDMA中的硬軟切換做分析。重點(diǎn)研究 WCDMA 系統(tǒng)中的軟切換技術(shù)。簡(jiǎn)單介紹了 WCDMA 系統(tǒng)，接著對(duì) WCDMA 的切換技術(shù)進(jìn)行了分析，然后針對(duì)傳統(tǒng)軟切換算法沒(méi)有考慮負(fù)載的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)軟切換算法進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，再討論了更軟切換的技術(shù)。 ，進(jìn)一步對(duì)我國(guó) 3G 技術(shù) TDSCDMA 進(jìn)行研究。根據(jù)我國(guó)的 TDSCDMA 系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行更進(jìn)一步的研究接力切換，與軟切換相比，其系 統(tǒng)資源占用低、信令相對(duì)簡(jiǎn)單。相同之處是都具有較高的切換成功率、較低的掉話率以及較小的上行干擾等優(yōu)點(diǎn)，不同之處在于不用同時(shí)有多個(gè)基站為一個(gè)移動(dòng)臺(tái)提供服務(wù)，避免軟切換需要占用的信道資源較多、信令復(fù)雜等缺點(diǎn)。接力切換與硬切換相比，相同之處是資源利用率高，算法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，它們的不同之處在于接力切換斷開(kāi)與目標(biāo)建立通信鏈路幾乎是同時(shí)進(jìn)行，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是切換時(shí)延短，切換成功率高，掉話率低。因此說(shuō)接力切換帶給系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)是切換成功率和高信道利用率，同時(shí)接力切換還能降低系統(tǒng)的切換率避免頻繁的乒乓切換的缺點(diǎn)。 3G 通信技術(shù)已經(jīng) 在慢慢成熟，新的 4G 技術(shù)也在不斷的演變，要做到通信技術(shù)的完善和更前的發(fā)展，切換技術(shù)作為移動(dòng)通信中的關(guān)鍵技術(shù)，起著重要的作用。因此，我們研究切換技術(shù)是為了更好的發(fā)展未來(lái)通信技術(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力和運(yùn)行質(zhì)量，這些都是通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是當(dāng)前以及將來(lái)通信技術(shù)中的難點(diǎn)。 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 主要參考文獻(xiàn) [1].郭梯云，鄔國(guó)揚(yáng)，李建東 .《移 動(dòng)通信 》 [M]. 西安：電子科技大學(xué)出版社，2020 [2].莊宜松 .《現(xiàn)代通信技術(shù)》 [M].重慶大學(xué)出版社 ， 2020 年 5 月 [3].劉連青 .《 數(shù)字通信技 術(shù)》 [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 年 2 月 [4].(美 )普羅克斯 等 劉樹(shù)棠 譯《現(xiàn)代通信系統(tǒng)（ MATLAB 版）》 [M] 電子工業(yè)出版社 2020 年 [5].無(wú)線電通信技術(shù) [J] 作者 ： 無(wú) ?？?:計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò) .2020 年 (15 期 ). 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