3G移动通信中系统的应用切换技术探讨

3G移动通信中系统的应用切换技术探讨

摘要:自从移动通信领域引入蜂窝的概念,切换就开始出现并成

为移动通信的关键技术之一。本文分析了切换技术,作为3g技术研究的工作,以期待对3g技术有更深层次的研究。并介绍3g移动通信系统三种不同技术标准分别采用的切换技术,包括软切换的实现过程,硬切换发生的场合,接力切换的工作原理等。

关键词:3g软切换硬切换接力切换

中图分类号：e965 文献标识码：a 文章编号：

1引起切换的原因

引起切换的主要原因是空中接口(um)的链接无法满足需要,表现为:

1.1信号强度引起切换

当基站或移动台接收到的信号较弱,或是移动台进入另一个小区,或是同一小区的不同扇区有质量更好的链路时,可能引起切换。当服务基站增加发射功率提高接收电平,或是移动台增加发射功率,

信号电平依然低于门限值时就必须启动切换。尤其是3g中,由于cdma是自干扰系统,增加发射功率会提高信号质量但会影响系统覆盖能力,更需考虑切换的重要性。

1.2信道质量引起切换

若信道受到较大干扰影响引起信道质量较大衰减,前向纠错功能不能满足信道质量要求的最低水平,即使原信道的信号电平较强,

也必须切换到质量较好的新信道。

1.3移动台与基站之间的距离引起切换

网络规划中规定的小区半径的数值与小区中的移动台和基站之间的半径距离限制都被存储在基站数据库中,系统不断检测比较移动台与基站之间的距离和极限距离,若超过极限距离将引起切换。

1.4话务量饱和引起切换

移动交换中心发现一些小区的的话务量即将达到饱和值,而相邻小区话务量较小时,可命令高话务量小区降低导频信道的发射功率使本小区边缘用户提前切换到相邻小区,以调和各小区的负荷量,称为小区呼吸。

2切换的分类

从链路的建立释放来看,切换分为硬切换和软切换。硬切换是指移动台在切换前和切换后只跟一个基站建立数据链路,在切换过程中先断开和原基站的链路,再建立同新的目标基站的链路。软切换是指移动台在切换过程中可以跟多个移动台建立数据链路,无需先断开旧链路再建立新链路。若移动台在同一个小区中从一个扇区到另一个扇区时,不需要进行基站和基站控制器之间的事务处理,发生更软切换,更软切换比软切换建立的更快。

众所周知,第三代移动通信系统主要采用的多址方式为cdma,下面将从cdma系统的切换入手,讨论cdma2000、wcdma和td-scdma 的切换。

图1接力切换过程示意图(左边的为nodeb1,右边的为nodeb2)

3．3g移动通信系统的切换

3.1cdma2000系统的切换

cdma2000系统是从cdmaone演进而来的的一个体系结构,称为cdma2000family,包含一系列子标准,演进途径

为:cdmaone,is-95b,cdma20001x(3x),cdma20001xev。cdma的切换方式包括硬切换和软切换。

(1)硬切换。cdma系统发生硬切换的情况为:不同频率之间、不同系统之间、不同bsc/msc之间,并且两者之间没有软切换通路、不同cdma网络运营商的基站或扇区之间。

(2)软切换。cdma系统的软切换是一个“建立-比较-释放”的过程,可以是同一基站控制器或不同基站控制下不同基站之间的切换。即ms在两个或多个基站覆盖的边缘区域进行切换过程中,在中断与旧的小区的联系之前,先用相同频率建立与新小区的联系,ms 同时接收多个基站的信号,几个基站也同时接收ms的信号,直到满足一定条件后ms才切断与原来基站的联系,在切换过程中,ms同时与所有的候选基站保持业务信道的通信。cdma2000软切换是一种移动台辅助的切换过程,实现过程为:

(a)移动台不断搜索导频集搜索窗内的所有导频并测量它们的强度。

(b)当导频信号的强度达到t_add时,移动台向基站发送pilotstrengthmeasurementmessage(psmm),并将该导频转移到候选导频集。

(c)基站收到psmm后进行相应的处理,如果允许切换,则向移动台发送handoffdirectionmessage(hdm),指示移动台进行切换。(d)移动台收到hdm后,将此导频从候选导频集转移到有效导频集,即更新激活集,并向基站发送handoffcompletionmessage(hcm)。(e)当导频信号的强度掉到t_drop以下时,移动台启动切换去掉定时器t_tdrop。

(f)若切换去掉定时器超时,移动台向基站发送pilotstrengthmeasurementmessage(psmm)。

(g)基站收到psmm后进行相应的处理,如果允许切换,则向移动台发送handoffdirectionmessage(hdm),指示移动台进行切换。(h)移动台收到hdm后,将此导频从有效导频集转移到相邻导频集,并向基站发送handoffcompletionmessage(hcm)。

3.2wcdma系统的切换

wcdma系统中的切换也包括硬切换和软切换,可分为4类:系统间硬切换、系统内硬切换、软切换和更软切换。

(1)wcdma系统的硬切换。系统间硬切换主要是wcdma系统和gsm 系统的小区间的切换,该切换由移动终端辅助控制切换,从而对wcdma系统和gsm系统进行覆盖及负荷的平衡。

系统内的硬切换包括:gsm系统内小区之间的硬切换、wcdma系统内fdd异频情况下的硬切换、wcdma系统内tdd模式与fdd模式小区之间的切换及tdd与tdd模式之间的切换。

(2)wcdma系统的软切换。wcdma系统在fdd同频情况下进行软切

换或更软切换。主要有以下几种情况:同一nodeb内不同小区之间的切换(如果在nodeb内部就完成了链路合并功能称为更软切换);同一rnc内不同nodeb间的切换;不同rnc之间的切换。

3.3td-scdma系统的切换

td-scdma系统采用的是接力切换方式。接力切换是介于硬切换和软切换之间的一种切换方式。它通过智能天线和上行同步技术准确获得移动台的位置信息,判断移动台是否移动到了可进行切换的相邻基站临近区域。如果移动台进入这个切换区,则rnc通知该基站作好切换的准备,从而实现快速、可靠和高效切换。即整个过程可分为三个阶段:测量阶段、判决阶段和执行阶段。切换过程示意图如图1。

图1(a)为移动台与nodeb1进行正常通信。

图1(b)为当移动台需要切换时,网络通过移动台对候选小区的测量找到切换目标小区nodeb2,网络向移动台发送切换命令,移动台与nodeb2建立上行同步。然后移动台在与nodeb1保持信令和业务连接的同时,与nodeb2建立信令连接。

图1(c)为当移动台与nodeb2建立信令连接之后,删除与nodeb1的业务连接。图1(d)为移动台建立与nodeb2的业务连接。

图1(e)为移动台断开与nodeb1之间的信令连接,保持与nodeb2的信令连接和业务的连接,切换完成。总之,接力切换将软切换的高成功率和硬切换的高信道利用率综合起来,既节省信道资源、简化信令、减少系统负荷,又适应不同频率小区之间的切换。