3种系统中的切换技术

切换技术

由于移动通信系统采用蜂窝结构移动台在跨越空间划分的小区时必然要进行越区切换。即完成移动台到基站的空中接口的转移以及基站到网人口和网人口到交换中心的相应的转移。在第一和第二代移动通信系统中都采用迫使通信容易中断的越区硬切换方式。3G 系统将在使用相同载波频率的小区间实现软切换,即移动用户在越区时可以与两个小区的基站同时接通只相应改变扩频码。即可做到”先接通再断开”的交换功能从而大大改善了切换时的通话质量。

浅议3G 中的各种切换技术

第三代移动通信(3G )其三大标准早为大家所熟知:WCDMA ,CDMA2000,TD-SCDMA ,它们各有优缺,而作为三大标准共有的关键技术之一——越区切换(HAND OFF)很值得讨论。

在了解WCDMA 、CDMA2000中的软切换,以及TD-SCDMA 中接力切换之前,先来熟悉、比较两个最为基础的越区切换(HAND OFF)——硬切换和软切换。硬切换是指在新的连接建立以前,先中断旧的连接。软切换是指既维持旧的连接,又同时建立新的连接,并利用新旧链路的分集合并来改善通信质量,当与新基站建立可靠连接之后再中断旧链路。 软切换只能在同一导频信道间进行,硬切换是发生在两个基站不同步或者是不同载频的时候,语音或者数据通信在硬切换过程中将发生中断。在不同载频间是不可能发生软切换的。任何时候载频改变了,硬切换就发生作用了。在从一个服务链路过渡到另一个服务链路时,硬切换存在着瞬间的通话中断。当载频改变时。移动台需要从当前的频率调整到一个新的频率上,这样就发生了硬切换,而不能发生软切换。

三、TD-SCDMA 中的接力切换

接力切换是利用精确的定位技术,在对移动台的距离和方位进行定位的基础上,根据移动台方位和距离作为辅助信息,来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。这样既节省信道资源、简化信令、减少系统负荷,也适应不同频率小区之间的切换。

实现接力切换的必要条件是:网络要准备获得移动台的位置信息,包括移动台的信号到达方向(DOA)以及移动台与基站的距离。在TD-SCDMA 系统中,由于采用了智能天线和上行同步技术,系统较容易获得移动台的DOA ,从而获得移动台的位置信息。具体过程是:

(1)利用智能天线和基带数字信号处理技术,可以使天线根据每个移动台的DOA 为其进行自适应的波形赋形。对每个移动台来讲,仿佛始终都有一个高增益的天线在自动跟踪它,基站根据智能天线的计算结果就能确定移动台的DOA ,从而获得移动台的方向信息。

(2)利用上行同步技术,系统可以获得移动台信号传输的时间偏移,进而计算得到移动台与基站之间的距离。

(3)经过前两步之后,系统就可准确获得移动台的位置信息。

因此,上行同步、智能天线和数字信号处理等技术,是TD-SCDMA 移动通信系统实现接力切换的关键技术基础。

四、结束语

通过分析WCDMA ,CDMA2000,TD-SCDMA 中切换技术的不同,我们可以看出:在测量过程中,软切换和硬切换都是在不知道移动台准确位置的情况下进行切换、测量的,因此需要对所有的邻小区进行测量,然后根据给定的切换算法和准则进行切换判断和目标小区的选择。而接力切换是在知道移动台精确位置的情况下进行切换测量,所以它没有必要对所有邻小区进行测量,只需对与移动台移动方向一致的、靠近移动台一侧少数几个小区进行测量,然后根据给定的切换算法和准则进行切换判断和目标小区的选择,就可以实现高质量的越区切换。

移动台所需的切换测量时间减少,测量工作量减少,切换时延也就相应减少,切换掉话率随之下降。另外,由于需要监测的相邻小区数量减少,因而减少了移动台、NodeB 和RNC 之间的信令交互,缩短了移动台测量时间,减轻了网络负荷,进而使系统性能得到优化。接力切换不仅具备硬切换较低掉话率和较小上行干扰的优点之外,还具有软切换资源利用率高、算法简单、信令负荷轻的优点,更重要的是它大大提高了切换成功率和信道利用率。在实际工作中,可以通过权衡掉话、时延、信道忙闲等因素来确定采用哪种切换方式。

切换技术

由于移动通信系统采用蜂窝结构移动台在跨越空间划分的小区时必然要进行越区切换。即完成移动台到基站的空中接口的转移以及基站到网人口和网人口到交换中心的相应的转移。在第一和第二代移动通信系统中都采用迫使通信容易中断的越区硬切换方式。3G 系统将在使用相同载波频率的小区间实现软切换,即移动用户在越区时可以与两个小区的基站同时接通只相应改变扩频码。即可做到”先接通再断开”的交换功能从而大大改善了切换时的通话质量。

浅议3G 中的各种切换技术

第三代移动通信(3G )其三大标准早为大家所熟知:WCDMA ,CDMA2000,TD-SCDMA ,它们各有优缺,而作为三大标准共有的关键技术之一——越区切换(HAND OFF)很值得讨论。

在了解WCDMA 、CDMA2000中的软切换,以及TD-SCDMA 中接力切换之前,先来熟悉、比较两个最为基础的越区切换(HAND OFF)——硬切换和软切换。硬切换是指在新的连接建立以前,先中断旧的连接。软切换是指既维持旧的连接,又同时建立新的连接,并利用新旧链路的分集合并来改善通信质量,当与新基站建立可靠连接之后再中断旧链路。 软切换只能在同一导频信道间进行,硬切换是发生在两个基站不同步或者是不同载频的时候,语音或者数据通信在硬切换过程中将发生中断。在不同载频间是不可能发生软切换的。任何时候载频改变了,硬切换就发生作用了。在从一个服务链路过渡到另一个服务链路时,硬切换存在着瞬间的通话中断。当载频改变时。移动台需要从当前的频率调整到一个新的频率上,这样就发生了硬切换,而不能发生软切换。

三、TD-SCDMA 中的接力切换

接力切换是利用精确的定位技术,在对移动台的距离和方位进行定位的基础上,根据移动台方位和距离作为辅助信息,来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。这样既节省信道资源、简化信令、减少系统负荷,也适应不同频率小区之间的切换。

实现接力切换的必要条件是:网络要准备获得移动台的位置信息,包括移动台的信号到达方向(DOA)以及移动台与基站的距离。在TD-SCDMA 系统中,由于采用了智能天线和上行同步技术,系统较容易获得移动台的DOA ,从而获得移动台的位置信息。具体过程是:

(1)利用智能天线和基带数字信号处理技术,可以使天线根据每个移动台的DOA 为其进行自适应的波形赋形。对每个移动台来讲,仿佛始终都有一个高增益的天线在自动跟踪它,基站根据智能天线的计算结果就能确定移动台的DOA ,从而获得移动台的方向信息。

(2)利用上行同步技术,系统可以获得移动台信号传输的时间偏移,进而计算得到移动台与基站之间的距离。

(3)经过前两步之后,系统就可准确获得移动台的位置信息。

因此,上行同步、智能天线和数字信号处理等技术,是TD-SCDMA 移动通信系统实现接力切换的关键技术基础。

四、结束语

通过分析WCDMA ,CDMA2000,TD-SCDMA 中切换技术的不同,我们可以看出:在测量过程中,软切换和硬切换都是在不知道移动台准确位置的情况下进行切换、测量的,因此需要对所有的邻小区进行测量,然后根据给定的切换算法和准则进行切换判断和目标小区的选择。而接力切换是在知道移动台精确位置的情况下进行切换测量,所以它没有必要对所有邻小区进行测量,只需对与移动台移动方向一致的、靠近移动台一侧少数几个小区进行测量,然后根据给定的切换算法和准则进行切换判断和目标小区的选择,就可以实现高质量的越区切换。

移动台所需的切换测量时间减少,测量工作量减少,切换时延也就相应减少,切换掉话率随之下降。另外,由于需要监测的相邻小区数量减少,因而减少了移动台、NodeB 和RNC 之间的信令交互,缩短了移动台测量时间,减轻了网络负荷,进而使系统性能得到优化。接力切换不仅具备硬切换较低掉话率和较小上行干扰的优点之外,还具有软切换资源利用率高、算法简单、信令负荷轻的优点,更重要的是它大大提高了切换成功率和信道利用率。在实际工作中,可以通过权衡掉话、时延、信道忙闲等因素来确定采用哪种切换方式。


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