移动通信系统中的切换技术研究

闫涛

辽宁锦州渤海大学工学院

移动通信系统中的切换技术研究

闫涛

辽宁锦州渤海大学工学院

切换技术的实现是目前通信领域中的一个重大的发展，本论文分析了移动通信系统的切换技术的原因以及切换原理和切换的过程，其中切换技术涉及到了软切换以及水平切换。本文中针对三代移动通信系统中的切换技术的发展技术进行了说明与分析。充分掌握移动通信系统的技术是十分有必要的，而且具有很大的实践意义以及理论意义。

移动通信系统 软切换 水平切换

1 引言

在蜂窝系统中切换技术占有十分重要的作用，切换技术具有其自身不同的特性，而且也是在通信系统中存在特征，切换技术和系统的性能有着直接的联系，对系统的性能有着十分重要的影响。其中的切换技术中最常用的技术指的是硬切换。而且在整个切换的进程中，MS首先就需要先进行中断和原基站的联系，接着再和新基站获得一定的联系，这也是一个先断开再接着连接的过程。

现今的大多数移动通信系统可以归为蜂窝移动通信系统，对于蜂窝移动通信系统，其中的服务区已经分为了多个区域，这些区域称为小区，接着覆盖的实现是通过发射机实现的，而且这些发射机的功率比较小，区群的意思指的是多个小区组成的，从而形成了频率的复用。当某个小区移动的过程中是接近小区的时候，此时移动台与最初的小区基站之间存在的通信链路不得不切换成新小区基站的上面，而且这个转换的过程就是所谓的越区切换。而切换的含义是当正在进行中的通信实现了一种过渡，而这种过渡是从一个信道到另一个信道，同时在这个切换的过程中，不会产生中断通信的现象，切换的实现是在不同的信道中实现的，而且这个实现的过程不仅仅是局限于此，还可以在其他的小区实现。从某种意义上而言，切换可以根据不同的实体产生类型不同的切换。

2 切换的原因

在新小区以及用户之间能够建立起不同的链路，同时用户与旧小区彼此间连接链路的时候不得不进行删以及释放，从而保证用户可以进行正常的通话。关于切换的因素可以包括很多种，而这些原因中最重要的一个就是接口在空中不可以得到满足，连接的质量如果需要得到提高，那么就不得不确保移动用户可以进行正常的通话，那么此时切换是十分有必要的。而关于引起切换的原因可以总结如下：

2.1 功率预算引起的切换

处于GSM的系统中，移动用户的通话是建立在特定的小区中，而且这个小区的特点就是电平很高。当移动台经过两小区的边界的时候，假如BSC按照来自移动台上所对应的测量报告就能够得出关于电平的要求。而且同时还可以实现小区功率的切换。通常情况下，功率预算切换在所用的切换中的数目达到了一半。而在CDMA系统中，由于功率预算切换作为一个会受到干扰影响的系统，系统中的容量和网络的干扰情况是存在重要的关系。要想降低所受到的干扰的平均值能够通过切换链路到最小的路径上去。

2.2 信号强度引起的切换

移动台转移到其他的小区的发生场合是在基站或者是移动台得到的信号是弱的时候，除此之外，切换的实现还包括了频率不同但是链路很好的情况。接受电平的提高可以通过发射功率的提高来实现。然而如果信号的电平是保持在小于门限的范围以内的时候，切换就应该启动。

3 移动通信系统的切换技术的概述

3.1 第一代移动通信系统的切换技术

模拟蜂窝网的实现是作为第一代移动通信系统。这里选择的切换是来自基站或者是网络控制的切换技术，而且这种切换技术是一种自动的过境技术。当通话在移动台实施的时候，通话的效果是一直被系统监控的。如果测量得到的SAT音信噪比要比SNH（请求切换的信噪比）低或者信号的强度值比SSH（切换强度）低的话，话音信道则会发送请求给MSC。此时的切换可以总结为两种，如下：

（1）按照信号强度；

（2）按照信噪比。

3.2 第二代移动通信系统的切换技术

第二代移动通信系统中的代表是码分多址与时分多址的数字蜂窝网。

3.3 第三代移动通信系统的切换技术

在第三代的移动通信系统诞生的时候，软切换技术也逐渐进入人们的视线。所谓的软切换的含义指的是保持信道的载波频率一样从而实现切换信道，这就是先实现连接再接着断开的过程。而软切换又可以进一步细化，分为软切换和更软切换。更软切换的含义是在同一小区中实现信道切换，而这个切换时在扇区之间实现的。由于此种切换的实现需要用到小区基站以及Node B，而且移动中心的处理是不会用到的。所以这种切换也可以称为是更软切换。软切换能够实现增益的增长，而且系统的干扰就会不断地得到减少。但是在TD-SCDMA中用到的技术还包括了接力切换，同时这种技术的实现的前提是精确定位，所以对比于硬切换，能够快速地转到目标小区，从而使得切换的时延可以降低，最终使得掉话率有所降低。但是在B3G系统中，其中的切换技术实现起来存在着一定的麻烦性，而这种麻烦的存在的最终的起源是用户方面的一些要求所导致的。软切换技术的原理图如图1所示。

图1 软切换技术的原理图

4 切换技术的分类

在用户接进去的时候，系统就会进行小区的选择而且这种选择是按照小区的容量以及信号的强度和质量进行选择的，切换技术的分类总结如下：

4.1 网络控制切换

低层的CT2Plus以及高层的AMPS采用的都是NCHO。网络控制的切换技术中的参数设置的时候需要注意的是参数的值值是比一些阀值小的。BS在监督现在连接的信号质量的时候是根据接收信号的强度实现的。而MSC指的是移动的交换中心，链路的测量是时常用到BS。

4.2 MS控制切换(MCHO)

MCHO最为目前低层无线系统中受关注度最高的一种技术，其应用的场合十分广泛，比如在欧洲的DECT以及北美的PACS中都有涉及到。而且MS的持续监督是跟切换候选中的BS信号强度以及信号的质量是有着之间的关系。切换的时候如果保证了准则的实现。那么MS就会检查出在所有的候选BS中最好的那个。同时还会进行发送要切换的请求。

4.3 水平切换技术

水平切换指的就是切换对象是针对一般的小区而言的，在一般情况下，移动速率不会发生很大的变化，而且当小区中的容量是保持一致，并且还没达到饱和的时候，就可以选择用水平切换。水平切换指的是移动节点在相同系统的基站中进行的一种切换。

5 切换技术的发展

将蜂窝的相关论述应用到移动通信的相关领域中已经成为了一种必然的趋势，切换技术在现今已经是作为通信领域中的一种有着重要地位的技术。蜂窝系统相比于其他的系统的，其自身最大的特点就是切换，而且也是通信系统中的一个十分重要的特性，切换和系统的性能彼此间是有着紧密的联系的。如何进行移动通信已经如何进行控制的这些功能的实现都是由小区完成的。所以这里的移动网络所覆盖的区域能够看成面状服务区，而且这些个面状服务区的形成是由多个正六边形的小区组成的。

考虑到这些服务区的形状跟蜂窝十分类似，所以这种移动通信的系统的另一个名称蜂窝式，其对应的网络叫做蜂窝式网络。蜂窝结构可以适用在用户密度很高的场合，然而目前有一个重大的问题就是要确保通信可以一直继续下去而不会中途停止。

6 切换的过程

切换的过程主要是有几个部分组成的，分别是无线测量、网络判决以及执行系统等，切换的过程如图2所示。在切换过程中的第一个阶段，移动台会进行详细地搜索小区以及其他附近小区的基站中的链路对应的信号的强度以及信号的信噪比，这个时候基站同时也会进行MS上行链路中的信号测量。接着对应的网络单元、移动台以甚至是BSC会接收测量的结果，这个时候网络单元也就进入了切换的第二个阶段就是所谓的判决网络的阶段。在第二个阶段的过程中，切换算法会得到执行，也会比较所测得的结果和之前系统中就已经确定好的门限值。最终对目标小区做一个确定的工作，通过这些过程的实施，网络就可以判断切换是否能够进行了，当切换的指令发送给移动台的时候，切换就会步入最后的阶段，也就是执行的阶段，移动台会步入设置好的切换状态中，新基站的信号就会在此时得到接收。移动通信系统的切换流程图如图2所示。

图2 移动通信系统的切换流程图

7 结语

切换的主要使用场合是当用户需要实现移动所必须得一种方法。在通信领域中引入了移动通信系统中切换技术概念以后，切换技术才慢慢进入到了人们的视线，也因此不断地得到了关注。

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