爱立信gsm网络locating算法研究本科毕业论文(编辑修改稿)

爱立信gsm网络locating算法研究本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

的厂家采用了不同的算法，在国内设备厂商中华为采用的是HUAWEI_2 算法，在国外设备厂商中爱立信的设备采 用的是 LOCATING算法。 HUAWEI_2 与 LOACTING 的不同点在于在小区分层结构中，华为 HUAWEI_2中将小区分为 4 层，且每层分为 16 个优先等级，不同层、不同级都有门限值；爱立信 LOCATING 算法中只分为 3 层，且每层不分优先级。 1． 2 切换的介绍 在移动通信网中切换是必不可少的，切换是当移动台在通话期间从一个小区进入另一个 小区时，将呼叫在其进程中从一个无线信道转换到另一个信道的过程。 1． 2． 1 切换目的 在移动中保持通话的连续 切换的基本功能就是保证移动台穿越小区边界时保证通话的连续，减小掉话率。 提高系统的整体性能 有时切换是为了使系统的性能更优。 如因为话务量的原因而发生切换。 2 1． 2． 2 切换准则 切换准则 包括无线标准与网络准则。 1． 无线准则： 上 /下行接收电平低于门限值 上 /下行接收质量低于门限值 MS 与 BTS 之间的距离（以时间提前量 TA 表示）大于门限值 无线射频干扰大于门限值 2． 网络标准： 话务负荷调整 1． 3 切换的分类与比较 切换在不同的网络 中有 不同的分类，从切换的类别上可分为软切换、硬切换、更软切换。 在 2G 系统中分为 CDMA 系统的软切换和 GSM 系统的硬切换，在 3G 网络系统中分为 WCDMA、 CDMA20xx 系统的软切换和 TDSCMA 的接力切换。 软切换与硬切换的区别在于软切换在切换过程中无切换缝隙在硬切换中有一定的切换缝隙，软 切 换成本较低，接力切换是介于硬切换和软切换之间的一种新型切换，切换成功率高信道利用率高。 从切换原因上可分为弱信号切换、质差切换、超 TA 切换。 从切换的进程上可以分为， TCH切换和 SDCCH切换。 1． 4 切换算法 在切换过程中切换的流程是根据切换算法来执行的，在 GSM0508 协议中给出了切换算法的定义，切换判决算法就是由测量报告触发的，判断当前的通话是否需要进行切换，进行什么样的切换，以及切换的目标小区的一种逻辑算法。 通信设备厂商根据 GSM0508 协议自己研究制定出了自己的切换算法，但各个厂商中的切换算法是各不相同的， 同一个厂商中在各个网络 中的切换算法也是不一样的。 如 在爱立信的 GSM 系统的采用的切换算法是 LOCATING， 华为的 GSM 系统的采用的是 HUAWEI2。 MOTO 的切换算法是根据小区层级不同分为了普通切换、 微蜂窝切换、双频网切换，不同的切换采用了不同的切换算法。 在普通切换中采用的 PBGT 算法；在微蜂窝切换中采用的是基于 PBGT 3 的 AHA 切换算法， AHA 又细分 7 种不同类型的算法；在双频网中采用的是基于 AHA 算法的 ALM 切换算法。 2 不同 厂家切换算法介绍 2． 1 华为 HUAWEI2 切换算法 图 11 华为切换算法与其它功能模块之间的关系 2． 1． 1 华为切换算法的特点 我公司华为现在使用的是 HUAWEI_2 算法，这种算法基于小区列表（ CRL： CELLRANKLIST)，其核心思想是按照某种标准把服务小区及邻近小区排序，作为切换时选择目标的小区的依据。 华为切换算法基于分层小区结构，考虑到 M900/M1800 多种组网方式共存的复杂情况，在处理方式考虑了小区优先级、失败惩罚、切换保护、乒乓效应的消除、小区内连续切换的防止、速度敏感性、流量控制等问题。 华为切换算法具有以下特点： 优先级设置非常丰富完善，不仅可以区分小区的不同层次，还可以区分出同一层小区的优先级，为 GSM900/1800 处于同一层的情况提供了良好的切换控制功能。 在处理快速移动手机时增加了新的算法，以 根据手机的移动情况决定 4 是否切入高层小区，同时辅助时间惩罚，更加体现出分层小区的优势。 华为切换算法具有流量动态分级切换控制功能，可以通过控制切换均衡各个小区的话务 量。 测量报告结构。 2． 1． 2 小区级分层分级切换原理 1． 小区分层分级结构 在大容量的 GSM 系统中，应用华为切换算法，可以将整个无线网络配置成为 4 个层次，每个层次最大可以分成 16 个优先级。 以次可以引导小区资源占用和切换过程。 第一层为 GSM900 和 GSM1800 微蜂窝 第二层为 GSM1800 普通小区 第三层为 GSM900 普通小区 第四层为 GSM900 宏蜂窝（伞状小区） 切换数据配置的原则是低层次小区吸收话务量，高层次小区解决无线网络覆盖问题。 通常为了避免过于频繁的切换，慢速运动的移动台可以优先占用或切换到微蜂窝小区（层一）和普通 GSM1800 小区；而快速运动的移动台则应占用较高层次的普通 GSM900 小区（层三）和伞状蜂窝小区（层四），且通常在高层次小区之间进行切换。 2． 2 爱立信 LOCATING 算法 2． 2． 1 什么是 LOCATING。 LOCATING 是爱立信 BSC 中决定切换的软件算法，是 GSM 切换的核心所在。 LOCATING 的主要功能就是根据服务小区和周围邻区的情况，以及小区 的参数设置等，通过一定的定位算法，无线网络功能，对服务小区和邻 区进行 RANKING 排队，找出最适合的切换目标小区。 2． 2． 2LOCATING 算法中的测量报告： LOCATING 中的测量报告是由两部分组成，一部分是 MS 通过 SACCH 信道上发送给 BTS 的，包括服务小区的下行电平 RXLEVDL、下行质量RXQUALDL（ BER）、 RXLEVDL（相邻小区中最强的六个小区的 BCCH 信号强度）；另外一部分由 BTS 通过 MS 通话测量的 MS 服务小区发的上行通话 5 电平 RXLEVUL、上行通话质量 RXQUALUL、 TA 值。 MS 在通话状态时，通过 MS 通过 TDMA 帧的空闲帧 来 测量并通过 SACCH 信道传送给 BTS。 BTS接受到 MS 上发的测量报告后将自己测量的 数据 一起传送给 BSC 进行LOCAING 计算。 测量报告的周期为 480mS（一个 SACCH 周期）。 测量报告的内容不仅在 LOCATING 中起作用，同时也是功率控制算法中计算依据。 2． 2． 3 LOCATING 中的排队： 在对上报的邻区进行排队时，分为 ERICSSON1 算法和 ERICSSON3 算法。 ERICSSON1 和 ERICSSON3 算法的区别在于 ERICSSON1 要考虑信号强度和路径损耗，而 ERICSSON3 不需要考虑路径损耗，较 ERICSSON1 更简单。 在应用中通常用 ERICSSON1 算法。 在 ERICSSON1 中在先通过 M 算法满足充足电平之后进入 K 算法， K 算法计算出邻区属于 K 排队还是 L 排队， 列表中 L排队小区 较 K 小区的靠前。 K 算法是以信号电平为依据， L 算法是以路径损耗为依据。 2． 2． 4LOCATING 算法的目的： 在任何地点都有合适的小区提供连接。 避免干扰（话音质量）。 最大的 C/I 值（话音质量和容量）。 3 LOCATING 算法深入研究 3． 1 概述 6 定位算法目的是为了提供按一定优先级顺序排列的可能候选小区。 这种算法包括八个步骤，如图 31。 图 31LOCATING 算法主要步骤 3． 2 Initiations 一个连接的定位处理包括基本的定位算法和辅助无线网络功能部分。 定位算法是在立即分配（新呼叫）或分配（ Assignment to another cell）或切换成功后建立的。 这意味着所有的连接如话音连接、数据话务、 SMS 消息、位置更新、补充业务、紧急呼叫等都需由定位来处理。 在 SDCCH 上的切换，可用SCHO 参数来禁止或开启。 7 在改变信道时（分配、切换、子小区改变和内部小区切换），新的定位将会建立，并执行处理这次连接，老的定位将结束。 如果新的定位是由于切换引起的，那么一系列惩罚列表将从老的定位传送过来（同一 BSC 中）。 紧急切换到另一个 BSC 小区时，有限惩罚消息（原因值）也将被传送，以确定哪种紧急切换，但不是惩罚列表，再根据新小区设定的惩罚值，时间来惩罚原来 BSC中的小区。 在分配、切换或子小区改变之后要求保持在该信道一段时间 而不进行切换。 其原因是定位进行新的可靠计算的 滤波 测量需要一定时间。 因此，一开始定位计算器就开始计数，计算器是为了禁止进一步的切换直到期满。 在分配、切换、子小区改变或内部小区切换之后，计算器 TINIT 起用。 在立即分配后，允许分配 TCH 到本小区或其它小区，但切换需等 TINIT 计数满后。 3． 3 Filtering 3． 3． 1 测量准备 定位算法是基于 MS 和 BTS 上报的测量值和系统中设定的相关参数值而来的。 这些测量值在一个 SACCH 周期内及 被更新一次。 每次上报的报告中包括 MS 测的 6 个最强邻区的电平值。 MS 将下行测量报告传到 BTS， BTS再加上上行测量报告一起传给 BSC。 在测量报告中，所有的信号电平值都采用 0～ 63 的值来表示，对应110dBm～ 47 dBm。 信号质量采用比特差错率（ BER）来表示，用整数值 0~7表示， 0 代表好质量（低 BER），而 7 表示差质量（高 BER）。 定位算法将 0~7值线性转换为 0~70 的 dtqu 来做计算。 在测量报告上传过程中存在丢失的情况，故采用了 MISSNU 参数来控制有丢失的情况下测量报告是否还起作用，参数 MISSNUM 确定连续可缺少的测量报告数（对服务小区和邻区），对于连续丢失测量报告的小区，不能成为切换的目标小区，如果在 MISSNUM 个测量周期前，丢失测量报告的小区又恢复有测量报告了，丢失的测量报告将由已有的测量报告线性插值得到，该小区恢复为可切换的候选小区。 如果连续丢失的测量报告大于 MISSSUM 数，将停止对该小区的 滤波 处理，这之后若又有该小区测量报告，将重新启动 滤波 器，并把该小区作为一个新的小区来处理。 对服务小区丢失报告的处理和邻小区一样，另外如果服务小区的测量值丢失，定位将会被延缓直到测量值重新到达。 如果紧急 情况产生，而当前测量报告如果没有可用的邻近小区，则最后接 8 收的且时间在 MISSNUM 周期内的测量报告中的邻近小区就被采用。 3． 3． 2 信号强度和质量的 滤波 为了平滑测量结果，消除测量噪声，将对测量的信号强度、质量、 TA 值进行 滤波 处理。 可用到以下五种滤波器： *一般的 FIR filters（ general FIR filters） *递归直线平均（ recursive straight average） *递归的指数（ recursive exponential） *递归一阶 butterworth（ recursive 1st. order Butterworth） *中值（ median） 在现网中使用的是递归直线平均（ recursive straight average） 滤波 器类型，公式为： rxlevt= rxlevt 1 + [(signal strength)t ( signal strength)tn ] / n n 表示 滤波 器长度，单位 SACCH 周期（ 1 周期为 ） t 表示某个 SACCH 周期， t－ 1 表示比 t 早 SACCH 周期的时刻 该 滤波 器的优点，计算效率高， BSC 硬件负荷低， 滤波器 长度 n 越小，越灵敏。 如图 32， t0 时刻开始有测量报告，对服务小区来说， 滤波 器 滤波 系数为1，而对邻小区来说， t0 时刻的一个测量报告， 滤波器 不考虑，从 t0＋ 1 时刻的第二个测量报告开始进行 ramp 处理，在 ramp 周期内 滤波器 系数从 逐步提升到 1。 开始一段时间对邻区的测量强度值进行低估处理，目的是保障切换目标邻区的可靠。 9 图 32 滤波器开始工作情况 3． 3． 3 滤波 类型选择和 滤波 长度选择 1． 信号强度滤波 器选择如下表 表 31 信号强度滤波器选择及滤波器长度选择 Filter selection Parameter value SSEVALSI, SSEVALSD Filter type Filter length SACCH periods 1 General FIR 2 2 General FIR 6 3 General FIR 10 4 General FIR 14 5 General FIR 18 6 Recursive straight average SSLENSI,SSLENSD 7 Recursive exponential SSLENSI,SSLENSD 8 Recursive 1st order Butterworth SSLENSI,SSLENSD 9 median SSLENSI,SSLENSD 在现网中一般都采用滤波器 6 递归直。