移动通信系统切换技术概述

移动通信系统切换技术概述

学号：09211050

摘要：

在移动通信系统中，切换已被作为一种关键的技术广泛应用。本文首先对切换过程的基本概念进行介绍，然后依次论述了硬切换、软切换、无缝切换、接力切换和垂直切换的原理、过程及优缺点，并结合这几种主流的切换技术做了比较，并对几种切换技术的优劣做了总结。

关键词：

移动通信系统；硬切换；软切换；更软切换；接力切换。

切换的概念：

切换是指移动用户在通话过程中,从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区时,或由于受到外界的干扰或其他原因致使通信质量下降时,使用中的话音信道就会自动发出一个请求转换信道的信号,通知移动通信业务交换中心,请求转换到另一个覆盖区基站的信道上去,或是转换到另一条接收质量较好的信道上,以保证移动用户能够正常通信。

切换的功能：

在通话进行中允许用户移动；在恶劣的无线传输条件下恢复并保持通信，避免移动偶那个台与网络之间的链路发生中断；在遇到干扰时能保持可接受的通信质量；优化频率资源的使用；减小移动台的功率消耗和全局干扰电平。

切换的基本阶段：

切换可以分为三个阶段：无线测量、网络判决和系统执行。在无线测量阶段，移动台不断搜索本小区和周围小区基站下行链路的信号强度和信噪比，同时基站也不断测量MS的上行链路的信号。测量结果在某些预设的条件下发送给相应的网络单元、移动台和BSC，网络单元此时进入相应的网络判决阶段。在网络判决阶段，执行相应的切换算法，将测量结果和预先定义的门限进行比较，并确认目标小区可以提供目前正在服务的用户业务后，网络最终决定是否开始这次切换，在移动台受到网络单元发来的切换确认命令后，开始进入到切换执行阶段，移动台进入特定的切换状态，开始接受或发送与新基站所对应的信号。

切换的分类：

当一次切换被触发后，一个新的信号将被建立，通信将转接到新的链路，同时，原来的信道被释放。切换处理过程可以根据新链路的建立途径来分来。

一、硬切换

硬切换是在不同频率的基站或覆盖小区之间的切换。这种切换是移动终端在切换状态时，先暂时断开通话,并自动向新的频率调谐,与新的基站接上联系,建立新的信道,从而完成切换的过程。简单来说，硬切换的特点就是“先断开、后切换”,切换的过程中约有200毫秒时间的短暂中断。因为原基站和移动到的新基站的电波频率不同,移动终端在与原基站的联系信道切断后,往往不能马上建立新基站的新信道,这时就出现一个短暂的通话中断时间。它对通话质量有影响。

硬切换一般采取辅助切换方式，即由移动台监测判决，由交换中心控制完成，在切换过程中基站和移动台均参与切换过程。其切换过程如下：

移动台在通话过程中，不断地向所在小区的基站报告小区和相邻小区基站的无线电环境参数。本小区基站依据所接收的该移动用户无线电环境参数来判断是否应该进行切换。当满足切换条件时，基站便向移动台发出切换请求，同时将切换请示信道传送给MSC，MSC立即判断此新基站位置码是否属于本MSC辖区。此时有两种情况：若MSC确认新基站是属于本MSC辖区的基站，则通知VLR为其寻找一个空闲信道（最佳或次最佳替换信道），然后将所找的信道及IMSI经过本区的基站发送给移动台，移动台依据信道号的频率值将工作频率切换到新的频率点上，并进行环路核准，核准信息经MSC核准后，MSC通知基站释放原信道。若MSC发现新基站是属于非本MSC辖区的基站，MSC就将切换请求转送给新MSC，再由新MSC通知它的VLR为其寻找一个空闲信道，然后将找到的基站信道号及IMSI传送给原MSC，并经由原基站发送给移动台，然后进行移动台的核准和基站的释放过程。二、软切换

软切换是同一频率下不同基站之间的切换。在软切换过程中，两条链路及相对应的两个数据流在一个相对较长的时间内同时被激活，一直到进入新基站并测量到新基站的传输质量满足指标要求后，才断开与原基站的连接，不管是从移动台的角度还是从网络的角度看，两条链路传输的是同一个数据流，保证了通信不会发生中断。

软切换由于“先切换，后断开”，移动台只有在取得了与新基站的链接之后，才会中断与原基站的联系，因此在切换过程中没有中断，不会影响通话质量。软切换由于是在频率相同的基站间进行，在两基站( 或多基站) 覆盖区的交界处，移动台同时与多个基站通信，起前

向业务信道和反向业务信道的路径分集的作用，因而可大大减少切换造成的掉话。另外，由于软切换中移动台和基站均采用了分集接收技术，有抵抗衰落的能力，同时通过反向功率控制，我们可以使移动台的发射功率降至最小，从而降低了移动台对系统的干扰；进入软切换区域的移动台即使不能立即得到与新基站的链路，也可以进入切换等待的排列，从而减少了系统的阻塞率。软切换主要用于C D MA系统中。

但是在拥有上述优点的同时，软切换也有很多缺点：需要占用的信道资源较多、信令复杂导致系统负荷加重、增加下行链路干扰、增加设备投资和系统背板的复杂性等。而且由于受移动台的限制，软切换仅仅能用于具有相同频率的信道之间，所以模拟系统、T D MA系统不具有这种功能。

三、无缝切换：

在无缝切换中，新建立的链路与旧链路并行使用，数据可以在两条链路上传输。在传输过程中，只有旧的链路起作用，在切换的末尾新的链路被激活。这种切换方式是假定移动台可以同时在两个信道上发射信号，因此要比硬切换占用更多的无线资源，但在切换过程中通话中断的概率很低，能够保证通信质量。无缝切换比较适合采用动态信道分配的系统。在DECT 标准中采用了这种切换方式。

四、接力切换

接力切换是介于硬切换和软切换之间的一种新的切换技术。其原理是在切换测量期间，使用上行预同步的技术，提前获取切换后的上行信道发送时间、功率信息，从而达到减少切换时间，提高切换成功率、降低切换掉话率的目的。在切换过程中，移动终端从源小区接收下行数据，向目标小区发送上行数据，即上下行通信链路先后转移到目标小区，这个过程就像是田径比赛中的接力赛一样，因而形象地称之为“接力切换”。接力切换有三个基本过程，即测量过程、判决过程和执行过程。

（一）接力切换的测量过程

接力切换与硬切换的测量过程和要求是相同的，即需要终端进行信号强度、质量和符合切换条件的相邻小区的同步时间参数进行测量、计算和保存，因此接力切换并不需要额外增加新的测量参数，不会给终端设备带来更多的负担。

移动台需要计算和保存的参数为：本小区与邻近小区引导信道的功率差△P和来自各邻近小区基站的信号与来自本小区基站信号的时延差△t。这就是接力切换的上行预同步及保持过程。可见，上行预同步及保持过程并不是一个单独的时间过程，也不需要特别的控制或信