【正文】 20 世紀 70～ 80 年代： AMPS、 TACS 分別在美國、英國投入使用。 21 世紀初：基于窄帶 IS95 CDMA 技術(shù)的寬帶 CDMA 技術(shù)的 cdma202基于日本無線工業(yè)廣播協(xié)會支持的純 WCDMA 和歐洲電信標準協(xié)會定制的UTRA 兩個獨立建議的 WCDMA、由我們國家提出的 TDSCDMA 等 3G 系統(tǒng)陸 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 （ 論文 ） 續(xù)開始投入使用，其中第三代（ 3G）系統(tǒng)使用的頻段 1885～ 2025MHz， 2110～2200MHz，全球統(tǒng)一標準。其主要技術(shù)是模擬調(diào)頻、頻分多址，主要業(yè)務是話音。第一代通信系統(tǒng)采用 FDMA 方式的模擬蜂窩系統(tǒng)。 第二代移動通信采用 TDMA 或 CDMA 數(shù)字蜂窩系統(tǒng)，如 GSM/DCS1800，DAMPS(IS136)、 CDMA 等。 移動通信繼續(xù)以前所未有的速度向前發(fā)展，用戶數(shù)量的急劇增加、新業(yè)務的需求使人們已不再滿足于第二代移動通信系統(tǒng)，因此人們不斷進行系統(tǒng)改進。第三代移動通信系 統(tǒng)（ 3G）目前也已從原來的標準的討論漸漸進入商用。 我國移動通信的發(fā)展歷程 我國移動通信時從軍事移動通信起步的。我國公眾移動通信起步于20 世紀 80 年代， 1987 年在廣州、上海率先采用 900MHz TACS 標準的模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)，開通了蜂窩移動通信業(yè)務。 在發(fā)展 GSM 的同時，我國積極跟蹤 CDMA 技術(shù)的發(fā)展。美國的 TIA 的 IS95 的雙模式 CDMA 標準以 Qualm 的方案為基礎，系統(tǒng)帶寬為 。 2022 年 4 月 20 日，從中國電信分離的移動業(yè)務有新成立的中國移動通信集團公司運行。 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，移動通信技術(shù)已經(jīng)成為人們生活必須，并不斷的被發(fā)展。正確認識和理解切換對我們的日常維護及網(wǎng)絡優(yōu)化有重要作用。因此切換技術(shù)成為無線資源管理中的重要研究內(nèi)容之一。在移動通信系統(tǒng)中，切換的目的有 2 種可能，一種是實現(xiàn)漫游，另一種是為了提高網(wǎng)絡服務質(zhì)量，即降低掉話率，降低擁塞率。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用于實際的通信中。在任何移動網(wǎng)中，切換是相當重要的，這是因為在蜂窩結(jié)構(gòu)中，最大限度地使用了頻譜利用率。因此好的切換機制，可以保證呼叫的數(shù)據(jù)分組正常傳輸，而不會丟失分組。因此在移動網(wǎng)中軟切換機制得到了大力發(fā)展和應用。不僅涉及小區(qū)的大小，小區(qū)內(nèi)移動終端數(shù)目和可用信道數(shù)目，發(fā)射功率，天線高度，無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。因此有關(guān)切換的問題，不但涉及對現(xiàn)有問題的進一步的研究，還涉及到對在應用中出 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 （ 論文 ） 現(xiàn)的一些新問題的優(yōu)化，如對微小區(qū)的重迭及陰影區(qū)域的處理等等。切換技術(shù)是蜂窩系統(tǒng)所獨有的功能，也是移動通信系統(tǒng)的一個關(guān)鍵特征，它直接影響整個系統(tǒng)的性能。在 TACS 系統(tǒng)中，由于采用網(wǎng)絡控制切換方式，由基站檢測，交換中心控制完成，放信道監(jiān)視和測量功能集中在基站，當基站判決要切換時，必須請求和等待相鄰基站的測量結(jié)果才能確定切換的目標小區(qū)；而在 GSM 和 CDMA 系統(tǒng)中，由于采用移動臺輔助切換方式，切換是由 移動臺負責測量，網(wǎng)絡負責判決的，故需要切換時，目標小區(qū)可立即確定，因此 GSM、 CDMA 切換速度比 TACS 快。 切換的定義及分類 切換的定義：當移動臺一個基站的覆蓋范圍移動到另一個基站的覆蓋范圍，通過切換移動臺保持與基站的通信。 切換的目的：保證移動用戶通話的連續(xù)性，恰當?shù)那袚Q算法有利于降低系統(tǒng)掉話率，增加網(wǎng)絡容量。 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)學院畢業(yè)設計 （ 論文 ） 接 不適合要求，為了能正常的保持移動用戶順利的進行通話。在 CDMA 系統(tǒng)中，因為系統(tǒng)干擾受到限制的，使得系統(tǒng)的容量與整個網(wǎng)絡的干擾情況緊緊地聯(lián)系在一起。 造成的切換 在移動臺接收到的信號很弱時，并有移動臺到別的小區(qū)，或者同一小區(qū)但是不同的頻率有更好的鏈路情況，可能會產(chǎn)生切換。 信道遭受到干擾將引起信號質(zhì)量的衰減，使前向糾錯不能產(chǎn)生可接受的質(zhì)量水平有時候信道遭受到干擾可能引起信道質(zhì)量較大的衰減，使信道的糾錯功能不可以保證信號的質(zhì)量成為可以接受的水平，這時就需要切換到質(zhì)量較好的信道，就算原信道信號的電平足夠。 各服務小區(qū)里移動臺到基站的距離限制和網(wǎng)絡規(guī)劃中規(guī)定的該小區(qū)半徑將被存入基站數(shù)據(jù)庫中，系統(tǒng)將不斷地檢查比較移動臺至基站的距離和規(guī)定距離，超過規(guī)定距離就產(chǎn)生切換。這種由 話務量引起的切換一般是由 MSC 或基站控制器來控制。 切換的控制方式 切換控制的三種主要方式 （ MCHO）。在這種方式中， MS 持續(xù)監(jiān)督來自所接入的 BS 和幾個切換候選 BS 的強度和質(zhì)量。 （ NCHO）。首先由 BS 檢測 MS 的主要參數(shù)，如標志無線鏈路質(zhì)量的接收信號強度指標 RSSI，當它小于某個給定的值時，則向 MSC 發(fā)出切換請求。 （ MAHO）。 這類切換已 廣泛應用于第二代移動通信中 ,它既允許小區(qū)內(nèi)，也允許小區(qū)間進行切換。目前的 GSM 和 CDMA 系統(tǒng)均采用這種切換控制方式。 CDMA 系統(tǒng)的高容量很大一部分因素是由于它的頻率復用系數(shù)遠遠超過其它制式的蜂窩 系統(tǒng)，另外一個主要因素是它使用了話音激活和扇區(qū)化等技術(shù)。軟切換只能在同一頻率的信道間進行，因此，模擬系統(tǒng)、 TDMA 系統(tǒng)不具備這種功能。 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)學院畢業(yè)設計 （ 論文 ） 軟切換是 CDMA 中最有價值討論的特性，因為它增大分集增強了性能，還有用于避免小區(qū)過量的干擾。軟切換可以使移動臺與它接收到的信號最強的那個基站保持著連接，這是硬切換不能完成的。 CDMA 系統(tǒng)采用移動臺輔助切換方式實現(xiàn)軟切換。導頻信道可以通過導頻序列偏移和頻率分配來識別。此時 MS 同時與這些導頻所在的小區(qū)保持無線連接，對來 自這些小區(qū)的信號同時解調(diào)合并。 候選集 :由滿足激活集準則，或是強度超過 T_ADD(導頻加入門限 )，但還沒有包括在激活集中的有關(guān)導頻組成。 剩余集 :由其它的導頻構(gòu)成。導頻在這些集合中的移動是由移動臺對導頻強度的估計以及一組可調(diào)整的門限值 (軟切換參數(shù) )來確定，通過服務扇區(qū)來協(xié)調(diào)這種移動。 [7][8] 圖 顯示 CDMA/IS95 系統(tǒng)算法中導頻 PO 在導頻集中的位置隨其強度變化的過程。 T_DROP(導頻去掉門限 ) 導頻信號去掉門限，移動臺需要對在有 效導頻信號集和候選導頻信號集里的每一個導頻信號保留一個切換去掉定時器。如果與之相對應的導頻信號強度超過 T_DROP，移動臺復位該定時器。如果 T_DROP 等于 0，移動臺認為起動它后 100ms 內(nèi)逾時，否則，移動臺必須認為超過定時器值的 10％內(nèi)定時器逾時。 T_TDROP(T_DROP 定時器 ) 基站將此值設置為移動臺導頻信號監(jiān)測定時器的預置定時值。如果這一導頻信號是候選導頻信號集中的導頻信號，它將被移至相鄰導頻信號集。 軟切換算法 涉及以下 4 種信令消息 [5] (PSMM， pilot strength measurement message)，它由移動臺發(fā)往基站，包含該移動臺所有的激活集、候選集以及信號強度超過導頻加入門限 T_ADD 的基站的 Ec/Io 估計值、到達時間以及切換結(jié)束計時器等，基站通過這些信息便可以確定該移動臺新的激活集的基站列表，并通過 HDM 消息指示移動臺是否進行軟切換。 (HCM, handoff pletion message)，它由移動臺發(fā)往基站，通知基站移動臺已經(jīng)完成軟切換。 (NLUM, neighbor list update message)，它是由基站發(fā)送給移動臺，包含激活集中導頻的最新組合相鄰集的列表，當移動臺收到此消息后，移動臺連續(xù)不斷的跟蹤系統(tǒng)中的所有導頻信號的強度，每個導頻的信號強度與各個不同的門限值進行比較，根據(jù)比較的結(jié)果將導頻從一個集合轉(zhuǎn)移到另一個集合。 的導頻強度在 A 點超過軟切換導頻加入門限值 T_ADD, MS 認為該導頻的強度足夠大，就向原 BS 發(fā)送導頻強度 測量消息 (PSMM)，同時將 PO 移入候選集； BS 將 MS 的報告送往 MSC， MSC 發(fā)送消息通知 BSO 為 MS 安排前向業(yè)務信道。 將此消息送往 MSC，并在 F 點將 MSC 返回的切換指示消息發(fā)送給MS。 接收切換完成消息和鄰域列表更新消息。另外，如果有候選集中的導頻強度超過T_ADD，但是激活集已滿，當候選集中最強導頻的強度與激活集中最弱導頻的強度之差超過 T_COMP 時，這兩個導頻就會對換在導頻集中的位置，這個過程是導頻替換過程。硬切換發(fā)生在不同系統(tǒng)的小區(qū)或同一系統(tǒng)不同頻點的小區(qū)之間。這樣，在切換過程存在一定的時延，不可避免的就會出現(xiàn)短暫的通信中斷。在切換區(qū)域面積狹窄時， BS 間還會出現(xiàn)“乒乓效應”，增加信令系統(tǒng)的負擔，影響業(yè)務信道的傳輸。 CDMA 系統(tǒng)中的硬切換是指 CDMA 工作模式下系統(tǒng)間的硬切換，或是不同系統(tǒng)間的硬切換。 這種硬切換的主要目的在于充分利用頻率資源，平衡不同頻點間的業(yè)務負荷。當 BS 經(jīng)原信道向 MS 發(fā)出 切換命令之后， MS 保持現(xiàn)有配置，嘗試用新的信道和 BS 連接，如果成功，切換完成，否則 MS 還要回到原信道與 BS 通信。保證載波間切換健壯性的策略和過程本質(zhì)上是軟切換所使用的策略的擴展，只是通過適當調(diào)整來解決由于多載波產(chǎn)生的問題。handdown 定義為同一小區(qū)兩個載波間的硬切換，而 handover 則定義為兩個不同小區(qū)內(nèi)的兩個 不同載波間的硬切換。隨著容量的增加，將會采用第二載頻，對于散布于整個地區(qū)的熱點區(qū)域中靠增加第二載波來緩解局部話務的孤立小塊區(qū)域，實現(xiàn)載波間切換的最健壯的方法是引導移動臺在離開孤立小塊區(qū)域前切換到第一載波。由于第一載頻的存在，當手機從 A 覆蓋區(qū)的第二載頻異頻切換到相鄰 B 覆蓋區(qū)的第一載頻時．可以由系統(tǒng)先將手機指定到 A 覆蓋區(qū)的第一載頻，再同頻切換到 B 覆蓋區(qū)的第一載頻，實 現(xiàn)同頻軟切換。才由 A 覆蓋區(qū)的第二載頻直接切換到 B 覆蓋區(qū)的第一載頻，發(fā)生異頻硬切換。但對于在高度強調(diào)局部話務的熱點區(qū)域創(chuàng)建的較小孤立小塊區(qū)域的情況下，這時從第二載波切換到第一載波可能將大量的第二載波業(yè)務正好放回第一載波，使用第二載波的幾個小區(qū)中可能沒有一個有足夠大的第一載波容量來容納切換，將由此產(chǎn)生最初的過載情況。 其中多目標小區(qū)著陸技術(shù)的工作原理是：在進行硬切換時，移動臺所接受到的擴展切換指示消息中包含兩個或兩個以上的目標小區(qū)，因此在進行 MSC 硬切換后移動臺馬上轉(zhuǎn)換為軟切換或更軟切換狀態(tài)，這種方式提高了切換之后的通話質(zhì)量，從而提高了切換成功率。這種方式在不同頻率間硬切換時會有效地提高切換 成功率，而在相同頻率配置下的效果還有待檢驗。環(huán)路時延算法比較適合在郊區(qū)和農(nóng)村使用。它是由歐洲的標準化委員會設計的。 數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡 系統(tǒng)由三部分組成：移動臺、基站系統(tǒng)、交換系統(tǒng)，如圖 圖 ： GSM 系統(tǒng)的組成 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 （ 論文 ） GSM 數(shù)字移動通信的主要技術(shù) ： 在數(shù)字蜂窩移動通信中，采用的多址技術(shù)有兩種：頻分多址 (FDMA)、時分多址 (TDMA)。然后在每個信道（幀）中又進行時分，分成 8 個時隙，每個時隙對應的信道稱為物理信道。 ： 在選擇數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)時，要考 慮到兩方面的因數(shù)：功率的有效性和頻譜的有效性。對于頻譜有效性，它應能在單位頻帶內(nèi)具有高的比特率 (2bit/s Hz)。 ： 根據(jù)目的不同，編碼可分為信源編碼和信道編碼兩大類： (1)信源編碼 (2)信道編碼 ： 交織技術(shù)就是把信息碼在發(fā)端加以排列組合，使信息碼相互穿插交織后再發(fā)送到信道中去。 ： 跳頻就是發(fā)射信號時載波頻率不是固定的，而是不停地跳變。 ： 自適應均衡技術(shù)也是一種有效的抗多徑干擾的方法。 GSM 切換 為了能夠清楚的了解 GSM 的切換過程，我們將把切換分為三個部分：預切 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 （ 論文 ） 換過程、切換執(zhí)行過程和切換以后的過程。在切換過程中移動臺起到主要的作用。描述MS 和 BTS 能力的參數(shù)同樣形成切換算法輸入的一部分。質(zhì)量測量是將當前下行信道的比特誤碼率轉(zhuǎn)換成 0～ 7 中的一個值，接收信號強度轉(zhuǎn)換成 6bit 的數(shù)值。在這一時隙中， MS 轉(zhuǎn)到相鄰的小區(qū)廣播控制信道 BCCH 信道測量下行接收信號的強度，這些包括 BCCH 頻率的詳細內(nèi)容的測量被送往服務 BTS，一個 MS 可以報告多達 6 個相鄰小區(qū)的情況，一個MS 必須報告的相鄰小區(qū) BCCH 載波頻率包括在 BCCH 和慢相關(guān)控制信道SACCH 的發(fā)射信息中。 SACCH 被用來攜帶這一信息。同 樣為了克服短期影響，瞬時無線鏈路使