毕业论文-移动通信中的切换技术研究

毕业论文-移动通信中的切换技术研究内容摘要：

选导频信号集中的导频信号，它将被移至相邻导频信号集。 T_COMP(导频替换门限 ) 有效导频信号集与候选导频信号集比较门限，当 江苏信息职业技术学院毕业设计 （ 论文 ） 移动台发现候选集中某个导频信号强度超过了当前活动集中导频强度的T_COMP*O． 5dB 时，移动台发射一个导频信号强度测量报告消息，并开始越区切换。 软切换算法涉及以下 4 种信令消息 [5] (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。 (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)。 (HCM, handoff pletion message)，它由移动台发往基站，通知基站移动台已经完成软切换。 包括以下信息 :肯定确认、激活集中的每个导频的 PN 序列相位偏移，基站收到该消息后如果自己已经不在该移动台的激活集中，便停止发送前向话音信道，结束对该移动台业务信道的操作。 (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，当移动台收到此消息后，移动台连续不断的跟踪系统中的所有导频信号的强度，每个导频的信号强度与各个不同的门限值进行比较，根据比较的结果将导频从一个集合转移到另一个集合。 以下是图 中导频强度变化时在各时间点触发的事件详细过程。 A点超过软切换导频加入门限值 T_ADD, MS认为该导频的强度足够大，就向原 BS 发送导频强度测量消息 (PSMM)，同时将 PO 移入候选集； BS 将 MS 的报告送 往 MSC， MSC 发送消息通知 BSO 为 MS 安排前向业务信道。 在 B 点，原 BS 向 MS 发送切换指示消息 (HDM)，希望将 PO 移入激 江苏信息职业技术学院毕业设计 （ 论文 ） 活集； BS 的切换指示消息后， MS 在 C 点将 PO 移入激活集，之后再向原 BS 发送切换完成消息 (HCM)； 的导频强度在 D 点降到 T_DROP 门限以下， MS 启动 T_TDROP； E 点， T_TDROP 超时 (在△ T 期间，该导频强度始终低于门限值T_DROP)， MS 向 BSO 发送导频强度测量消息。 将此消息送往 MSC，并在 F 点将 MSC 返回的切换指示消息发送给MS。 在 G 点将 PO 移入相邻集，同时发送切换完成消息给 BSO。 接收切换完成消息和邻域列表更新消息。 以上为导频增加和删除的过程。 另外，如果有候选集中的导频强度超过T_ADD，但是激活集已满，当候选集中最强导频的强度与激活集中最弱导频的强度之差超过 T_COMP 时，这两个导频就会对换在导频集中的位置，这个过程是导频替换过程。 CDMA 系统中的硬切换 ： 硬切换是在业务信道使用过程中，由于跨越边界，空中接口在短时间内先断开再重新连接的过程。 硬切换发生在不同系统的小区或同一 系统不同频点的小区之间。 MS(移动台 )在硬切换时必须改变收发频率，在任何时刻都只有一个业务信道可用，也就是说 MS 先要断开与原服务小区的连接，然后再立即与新小区建立连接，将通信业务转移到新信道上来。 这样，在切换过程存在一定的时延，不可避免的就会出现短暂的通信中断。 硬切换的缺点就是在切换过程中如果系统响应时间太长容易引起掉话。 在切换区域面积狭窄时， BS 间还会出现“乒乓效应”，增加信令系统的负担，影响业务信道的传输。 其优点是切换操作简单，不占用额外的系统资源。 CDMA 系统中的硬切换是指 CDMA 工作模式下系统间的 硬切换，或是不同系统间的硬切换。 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； 江苏信息职业技术学院毕业设计 （ 论文 ） （ 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。 这种硬切换的主要目的在于充分利用频率资源，平衡不同频点间的业务负荷。 其操作过程如下：当 BS 决定让 MS 搜索新的激活集时， MS 停止原业务信道的操作，保存现有配置，开始搜索新的导频，并将搜索结果通过原信道报告给BS。 当 BS 经原信道向 MS 发出切换命令之后， MS 保持现有配置，尝试用新的信道和 BS 连接，如果成功，切换 完成，否则 MS 还要回到原信道与 BS 通信。 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。 CDMA 支持两种基本类型的载波间切换： handdown 和 handover 切换。 handdown 定义为同一小区两个载波间的硬切换，而 handover 则定义为两个不同小区内的两个不同载波间的硬切换。 在联通 CDMA 一期的网络中，由于仅使用了基本频点 283 频点，故相邻的覆盖区均为同频硬切换。 随着容量的增加，将会采用第二载频，对于散布于整个地区的热点区域中靠增加第二载波来缓解局部话务的孤立小块区域，实现载波间切换的最健壮的方法是引导移动台在离开孤立小块区域前切换到第一载波。 经过孤立小块区域边界的切换就变成在同一载波上的正常软切换。 由于第一载频的存在，当手机从 A 覆盖区的第二载频异频切换到相邻 B 覆盖区的第一载频时．可以由系统先将手机指定到 A 覆盖区的第一载频，再同频切换到 B 覆盖区的第一载频，实现同频软切换。 仅在 A 覆盖区第一载频容量已满的情况下。 才由 A 覆盖区的第二 载频直接切换到 B 覆盖区的第一载频，发生异频硬切换。 这种情况发生的概率较小，因为 CDMA 具有系统重定向功能，可以将话务量在两个载频之间均衡分配，故不易发生某一载频容量已满的情况。 但对于在高度强调局部话务的热点区域创建的较小孤立小块区域的情况下，这时从第二载波切换到第一载波可能将大量的第二载波业务正好放回第一载波，使用第二载波的几个小区中可能没有一个有足够大的第一载波容量来容纳切换，将由此产生最初的过载情况。 为了避免这种过载情 江苏信息职业技术学院毕业设计 （ 论文 ） 况发生，不同厂家提出了不同的解决办法，主要有多目标小区着陆、环路时延等算法，这些算法从 一定程度上提高了硬切换的成功率。 其中多目标小区着陆技术的工作原理是：在进行硬切换时，移动台所接受到的扩展切换指示消息中包含两个或两个以上的目标小区，因此在进行 MSC 硬切换后移动台马上转换为软切换或更软切换状态，这种方式提高了切换之后的通话质量，从而提高了切换成功率。 这种方式如发生在不同设备供应商之间，则需要双方设备都可以发送并接收基于 IS41C 接口协议的多导频信息，共同支持此功能才能实施。 这种方式在不同频率间硬切换时会有效地提高切换成功率，而在相同频率配置下的效果还有待检验。 环路时延算法由于在遇到阴影 衰落时将不够准确，尤其是当移动台绕到建筑物背后时其阴影衰落将更为明显，因此一般在系统中配合其它算法来实现对系统的切换控制。 环路时延算法比较适合在郊区和农村使用。 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。 它是由欧洲的标准化委员会设计的。 80 年代到 90 年代初， TACS 系统是欧洲最普遍的模拟蜂窝系统。 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 图 ： GSM 系统的组成 江苏信息职业技术学院毕业设计 （ 论文 ） 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)。 在工作频带内，它以载波间隔 200KHz 进行频分，这样在收、发各为 25MHz 的频带内，可得到 124 对信道。 然后在每个信道（帧）中又进行时分，分成 8 个时隙，每个时隙对应的信道称为物理信道。 在每个时隙（物理信道）中传输不同的逻辑信道。 ： 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。 对于功率有效的技术，它要求 在相对低的载噪比 ( 或 12dB)的情况下具有低的差错概率（对应于 104 或 108）。 对于频谱有效性，它应能在单位频带内具有高的比特率 (2bit/s Hz)。 GSM 数字移动通信系统采用了 GMSK 调制方式。 ： 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 ： 交织技术就是把信息码在发端加以排列组合，使信息码相互穿插交织后再发送到信道中去。 交织技术的目的就是使成片或突发差错转换成随机差错。 ： 跳频就是发射信号时载波频率不是 固定的，而是不停地跳变。 在接收端，本地振荡的频率也必须同步地跳变才能正确接收和解调出有用信号。 ： 自适应均衡技术也是一种有效的抗多径干扰的方法。 所谓均衡，指的是信道均衡，也就是在接收端的信道均衡器中产生与信道特性相反的特性，抵消信道产生的干扰，从而正确的判决和恢复有用信号。 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 江苏信息职业技术学院毕业设计 （ 论文 ） 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。 为切换算法提供了信息，执行切换的决定和新的最合适的基站收发机 BTS 的选取均建立在又 MS 和 BTS 完成的几种不同的测量上。 描述MS 和 BTS 能力的参数同样形成切换算法输入的一部分。 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。 质量测量是将当前下行信道的比特误码率转换成 0～ 7 中的一个值，接收信号强度转换成 6bit 的数值。 对附近小区的接收信号强度测量可以使用同样的做法，这种做法是在上行发送和下行接收时隙中完 成。 在这一时隙中， MS 转到相邻的小区广播控制信道 BCCH 信道测量下行接收信号的强度，这些包括 BCCH 频率的详细内容的测量被送往服务 BTS，一个 MS 可以报告多达 6 个相邻小区的情况，一个MS 必须报告的相邻小区 BCCH 载波频率包括在 BCCH 和慢相关控制信道SACCH 的发射信息中。 由 MS 完成的下行信道测量报告给 BTS。 SACCH 被用来携带这一信息。 一个 SACCH 帧，每 120ms 发送一次，但由于交织，在 BTS收到的一个完整的帧要 480ms 延时。 同样为了克服短期影响，瞬时无线链路使测量的降级在 MS、 BTS 和 BSC 被平均 化。 由服务 BTS 完成上行信道测量，它包括质量和接收信号强度测量。 服务 BTS 把以上测量值和接收到的 MS 结果一起送给 BSC。 图 给出了 MSC 之间的切换过程。 当切换启动，最适合的新的小区应该得到认定， MS 和网络进入切换执行，与 BTS 中断连接，在新小区与新的 BTS建立新连接。 新小区的选择决定了切换执行的过程，如果新小区还是以前的 BSC控制，那么我们称之为 BSC 内部切换，信令限制在 BSC 内部而不包含 MSC。 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。 如果两个 BSC 由不 同的 MSC 控制，我们称为 MSC 之间切换。 江苏信息职业技术学院毕业设计 （ 论文 ） 图 ： MSC 之间切换过程 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。 切换阶段的由 BSC 将其切换请求通知新 BSC。 新旧 BTS 由同一个BSC 控制，并且请求信息均通过 MSC 到达新的 BSC。 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，所以 WCDMA网络系统基本保持着和 GSM 相似的网络拓扑结构，是由无线接入网（ UTRAN：Universal Terrestrial Radio Access）， IU 接口（ Interfa。