移动通信系统中切换技术研究毕业设计(论文)(编辑修改稿)

移动通信系统中切换技术研究毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

，积极的发展，终于可以合西方国家的 3G 技术相媲美，建立了不同于西方国家的 3G 新标准。 课题研究的目的及内容 移动台在 我们的 通话过程中 发挥的作用，我们可以这样简单的理解，它是把我们说话传出的信号由一个通信信号杆塔传到另外一个信 号杆塔，直到我们通话的另一人。 而在传送的过程中，传输的通道不是一成不变，按照规定的路线来走，传输的过程可能需要切换路线，这就需要用到本次毕业论文所提到的切换技术。 我们在什么时候才会使用这种切换的技术呢。 大概有两种的情况，一种是我们处于漫游的时候，这时候需要切换提供服务的运营商。 另一种就是为了改善我们的体验，在必要的时候切换通道，降低通话堵塞的现象。 不论通信的技术如何发展，切换技术都是不可缺少的，它对于我们的日常中的维护和相应的优化，有着很重大的作用。 课题研究的意义 随着智能手机的普及，移动网络的 发展更快了，从以前的靠语音和短信赚钱，到今天的靠流量的费用来赚钱。 到了今天的 4G 时代，移动信号的频带已经十分稀少了，我国为三家移动运营商划分的频带范围，已经远远的不够他们使用了，如此以来，切换技术的重要性也在逐渐的体现，移动通信切换技术不是一个新技术。 它是和数字蜂窝通信一同诞生的，其目的就是为了提高用户的体验，保证用户的使用体验是最好的。 当我们通话或者上网的时候，我们所使用的移动通道可能出现堵塞或者无法使用的现象，对于这种情况，需要迅速的切换通道，来保证用户的正常使用，在这个切换的过程中，我们一定要保证快， 不能让用户感觉到切换的存在，这就是对移动切换技术提出的要求。 虽然我们今天的切换技术已经十分成熟了，但是我们还应该不断地研究拓展，把我们的移动通信切换技术推向一个新的高度。 4 第二章 切换技术 切换技术的发展 移动通信 技术已经发展很多年了，但是切换技术一词的出现，是伴随着蜂窝技术的引进才开始提出的，并且随着移动技术的发展，切换技术已经成为一种不可缺少的重要技术，并且这种技术已经逐渐的影响到我们今天使用通信技术的整体性能。 我国 现在使用的网络结构十分的复杂，既有我国自主研发的网络技术 TACS，也有 从国外引进的网络技术 CDMA 和 WCDMA 网络技术。 由于采取多种网络技术共存、共同发展的策略，我国的无线资源利用率十分的庞大，留下的可用的已经很少了，我国的网络负担十分的沉重，为了提高用户的体验，我们必须要尽量减少切换的次数和时间。 切换的定义及分类 切换的定义： 我们在什么样的情况下才会使用到切换呢。 当我们通信的时候，我们所传递的信号会从一个信号塔传送到另外一个信号塔，这中间需要切换技术的支持，通过切换技术可以保持我们和通信信号塔之间的联系。 从本质上来说，就是把信号从一个点切换到另外一个点。 切换 的目的： 通过切换，我们可以获得更好的体验，对于用户的通话，还有保持连续性的作用。 我们在采取了适当的切换算法以后，不但可以减少我们在通话中的掉话率的现象，还可以提升我们的网速，提升移动通信技术的可靠性，为用户带来更好更快的体验。 切换的分类： 一般我们分为五种，软切换和硬切换是常见的两种。 触发切换的原因有 很多种，主要有下面的几种 ： GSM 的通话技术是相对其他技术比较成熟的技术，在现在的 4G 时代，还是采用 GSM 时代的通话技术，由于 LTE 是不具有通话功能的，仅仅具有上网的功能。 GSM 的 通话技术，要求用户的通话时建立在电平处于最高的地方只有处于这种状态的时候，才能顺利的进行切换。 在一般的情况下，这种切换的成功几率，大概只有百分之五十。 而美国高通的 CDMA 技术，为了降低通信道的损耗，对系统做出了相应的限制。 由于信号塔的分布不均匀，以及其他的原因，可能造成每个地方的信号的强度是不一样的，我们自身所处区域的信号塔和临近的信号塔的信号强度是不一样的。 当我们所处的信号塔的信号不是很强的时候，我们为了获得更好的体验，系统会根据相应的算法，为我们的信号通道进行切换，切换到强 的信号通道，运用这样的算法，也是为了提高通信系统的稳定性。 5 由于空气中存在的电磁波有很多种，它们之间可能会相互的干扰对我们的通信信号的通道也会造成一定的干扰，在这种情况下我们需要进行切换，通过切换到更好的信道，来保证信号的质量 ，就算原信道信号的电平足够。 我们每个人所处的位置不同，距离移动台的基站的距离也是不一样。 当我们所处的位置信号不是很好的时候，系统会根据我们的位置，分析寻找最近的信号塔的基站，经过切换，换到一个质量更好的信号通道。 切换 移动信号的分布很广泛，但是每个地方，甚至每个小区的使用量和需求量是不一样的。 切换还有一个重要的作用，当一个小区服务器的需求量太大，但是不够的时候，我们可以切换到附近的未饱和的服务器，通过切换，保证网络信号资源的合理分配。 切换的控制方式 切换控制的主要方式 有三种，主要包括下面的几种方式： （ MCHO）。 （ NCHO）。 （ MAHO）。 通过对上面的三种技术进行分析，我们可以看出这几种技术已经被广泛的应用到现在的通信技术中， 尤其是在第四代 LTE 通信技术中的应用更是广泛，通过这种切换技术，可以很好的在 LTE 和 GSM 的通话中进行切换。 可以说，目前主流的技术，都是应用的这三种技术的组合，特别是高通的通信技术，对这种切换技术的应用尤其的成熟。 6 第三章 移动通信系统中的切换 CDMA 系统中的切换 CDMA 系统概述 系统的主要优点 (1)大容量和软容量 根据理论计算以及现场试验表明， CDMA 系统的信道容量是模拟系统的 10～ 20倍，是 TDMA 系统的 4 倍。 (2)软切换 软切换是指当移动台需要切换时 ，先与新的基站连通再与原基站切断联系，而不是先切断与原基站的联系再与新的基站连通。 (3)高质量和低功率 由于 CDMA 系统中采用有效的功率控制和强纠错能力的信道编码，以及多种形式的分集技术，从而使基站和移动台以非常节约的功率发射信号，延长手机电池使用时间，同时获得了优良的话音质量。 系统的主要原理 在 CDMA 系统中，不同用户传输的信息是靠各自不同的编码序列来区分的。 CDMA 的示意图如图 所示，可以看出信号在时间域和频率域是重叠的，用户信号是靠各自不同的编码序列 m 来区分的。 7 图 ： CDMA 示意图 CDMA 系统中的软切换 软切换是 CDMA 中最有价值讨论的特性，因为它增大分集增强了性能，还有用于避免小区过量的干扰。 软切换分为三个阶段 :切换测量阶段，切换决策阶段和激活集更新阶段。 系统中导频信道被分为四个集合 : 激活集 :由在软切换中具有足够强度、并正在参与 MS 接收的导频组成。 候选集 :由满足激活集准则，或是强度超过 T_ADD(导频加入门限 )，但还没有包括在激活集中的有关导频组成。 相邻集 :由不在激活集与候选集中，但有可能参与软切换操作的导频组 成。 剩余集 :由其它的导频构成。 [7][8] 图 显示 CDMA/IS95 系统算法中导频 PO 在导频集中的位置随其强度变化的过程。 图 ： CDMA/IS95 系统的切换算法 软切换算法涉及以下 3 种信令消息 ： (PSMM， pilot strength measurement message)，它由移动台发往基站，包含该移动台所有的激活集、候选集以及信号强度超过导频加入门限 T_ADD 的基站的 Ec/Io 估计值、到达时间以及切换结束计时器等，基站通过这些信息便可以确定该 移动台新的激活集的基站列表，并通过 HDM 消息指示移动台是否进行软切换。 8 (HDM， handoff direction message)，它是由基站发往移动台，指示移动台更新激活集的基站列表用以实现切换，它包含以下信息 :HDM 序列号、 CDMA 信道频率分配、激活集总表、与激活集中每一个导频相关的 PN 码相位、用于激活集和候选集的搜索窗口尺寸、切换参数 (T_ADD、 T_DROP、 T_COMP、T_TDROP)。 (NLUM, neighbor list update message)，它是由基站发送给移动台，包含激活集中导频的最新组合相邻集的列表。 CDMA 系统中的硬切换 ： 硬切换是在业务信道使用过程中，跨越边界，空中接口短时间内先断开再重新连接的过程。 CDMA 工作模式下的系统硬切换有： （ 1）不同 CDMA 运营商管理下的 BS 之间的切换； （ 2）不同激活集之间的切换； （ 3）不同频点之间的切换； （ 4）不同帧偏置间的切换。 异频硬切换的实现： 目前市场上拥有多个 CDMA 载波的商用系统中，载波间的硬切换是相当普遍的。 保证载波间切换健壮性的 策略和过程本质上是软切换所使用的策略的扩展，只是通过适当调整来解决由于多载波产生的问题。 GSM 系统中的切换 GSM 系统概述 GSM：是 Global System for Mobile munication（全球移动通信系统）的简称。 数字蜂窝网络系统由三部分组成：移动台、基站系统、交换系统，如图 所示： 9 图 ： GSM 系统的组成 GSM 数字移动通信的主要技术 ： 在数字蜂窝移动通信中，采用的多址技术有两种：频分多址 (FDMA)、时分多址 (TDMA)。 ： 在选择数字调制解调技术时，要考虑到两方面的因数：功率的有效性和频谱的有效性。 ： 根据目的不同，编码可分为信源编码和信道编码两大类： (1)信源编码 (2)信道编码 ： ： ： GSM 切换 为了能够清楚的了解 GSM 的切换过程，我们将把切换分为三个部分：预切换过程、切换执行过程和切换以后的过程。 在 GSM 中的切换过程是移动台辅助的切换（ MAHO）。 在切换过程中移动台起到主要的作用。 为了在切换过程中 提供帮助， MS 对当前的服务小区进行接收信号强度和质量的测量，对相邻小区进行接收信号强度的测量，并将它们报告给 BTS。 图 给出了 MSC 之间的切换过程。 如果新的 BTS 属于 MSC 内不同的 BSC。 那么切换被我认为是 MSC 内部切换。 上述三种不同情况的切换对信令的要求是不同。 MSC 之前切换用 MAP 的消息来完成。 如果 MS 与新网络一致。 当他送出一个切换完成的消息给新的 BTS。 BSC 就会收到来至网络的新消息，占有的无线资源将被 BSC 释放以及所有在 A 和 Abit接口安排给 MS 的资源。 WCDMA 系统中的切换 WCDMA 系统概述 WCDMA 是以第二代移动通信系统 GSM 为基础进行演进的，是由无线接入网（ UTRAN： Universal Terrestrial Radio Access）， IU 接口（ Interface Unit，连接 RAN与 CN之间的标准接口）和核心网 (。