1、摘 要 由于移動通信系統采用蜂窩結構，所以移動終端在跨越地理空間劃分的小區時，必然要進行越區切換。在蜂窩移動通信網中，切換是保證移動用戶在移動狀態下實現不間斷通信 ；切換也是為了在移動臺與網絡之間保持一個可以接受的通信質量，防止通信中 斷這是適應移動衰落信道特性的必不可少的措施。本文介紹越區切換很多方面的知識，有越區切換目標、判決條件：、基本分類、越區切換在實際生活中的應用等等。切換是一個重要的移動管理功能，它是蜂窩系統所獨有的功能，也是移動通信系統的一個關鍵技術，因為它直接影響到整個系統的性能優劣。所以越區切換是非常重要的也是必要的。 關鍵詞：蜂窩 不間斷通信 越區切換 軟切換 更軟切換 A

2、bstract Due to the mobile communication system using cellular structure, so the mobile terminal in across geographic space partition area, handoff will inevitably. In a cellular mobile communication network, switching is the guarantee of mobile users realize the uninterrupted communication in mobile

3、 condition; switching is to maintain an acceptable quality of communication between the mobile station and the network, preventing communication interrupt which is adapted to the channel characteristics of Mobile Fading indispensable measures. This paper introduces the handoff of a lot of knowledge,

4、 a handover target, the decision condition: basic classification, switching, the application in real life. Switch is one of the most important mobile management function, it is the particular function of the cell system, as well as a key technique of the mobile communication system, because it direc

5、tly affects the performance of the whole system. So the handover is very important and necessary. 目 錄摘 要2ABSTRACT3第一章 越區切換的基本概述51.1越區切換的概念51.2 越區切換的作用5第二章 越區切換的目標及準則62.1 越區切換的目標62.2越區切換的準則6第三章 越區切換的判決條件73.1. 相對信號強度73.2.有門限的相對信號強度73.3. 有滯后的相對信號強度73.4.有滯后和門限的相對信號強度73.5.有滯后時間的相對信號強度7第四章 越區切換中的業務系統分類84.

6、1 單業務系統8無優先級策略84.1.2 排隊優先權策略84.1.3 基于測量的優先級策略84.1.4 預留信道策略84.1.5 半速策略84.2 多業務系統84.2.1 對不同呼叫給予不同的優先權94.2.2 起源借用方案9第五章 越區切換的基本分類95.1 硬切換105.2 軟切換105.3更軟切換125.4 接力切換125.5 垂直切換13第六章 越區切換在現實中的實際應用146.1 WCDMA中的軟切換146.1.1 WCDMA切換策略146.1.2 無線鏈路增加和釋放過程14滯后門限分類156.2 CDMA2000中的軟切換156.3 TD-SCDMA中的接力切換16第七章 總結與展

7、望17致謝18參考文獻19 第1章 越區切換的基本概述1.1越區切換的概念切換（又稱越區切換、過區切換；英語：handover,handoff）是指移動臺在通話過程中從一個基站覆蓋區移動到另一個基站覆蓋區，或是由于外界干擾而切換到另一條話音信道上的過程。1.2 越區切換的作用 在蜂窩移動通信網中，切換是保證移動用戶在移動狀態下實現不間斷通信 ；切換也是為了在移動臺與網絡之間保持一個可以接受的通信質量，防止通信中斷，這是適應移動衰落信道特性的必不可少的措施。特別是由網絡發起的切換，其目的是為了平衡服務區內各小區的業務量，降低高用戶小區的呼損率的有力措施。切換可以優化無線資源（頻率、時隙、碼）的使

8、用；還可以及時減小移動臺的功率消耗和對全局的干擾電平的限制。第二章 越區切換的目標及準則2.1 越區切換的目標越區切換的出現有很多原因的，大致包括以下幾種：1.在一個正在通話或有數據連接（例如，正在通過GPRS上網）的手機從一個 小區進入另一個小區時，為避免掉話或數據斷開，做一個切換是必要的。2.在一個小區中,當連接一個新的通話的能力達到上限時，并且發起這個新的通話的手機在另一個小區的覆蓋范圍時，將這個通話轉移到那個小區將是明智之舉。這樣不但有利于均衡負載，對那些只能接入到第一個小區的手機，絕對是個好消息。3.在非碼分多址接入系統中，某一手機使用的信道可能會與相仿小區的某一手機使用的信道相干擾

9、，在這種情況下，將該手機的通信信道切換到同一小區的不同信道或相鄰小區的不同信道，會降低干擾的可能。4.同樣在非碼分多址接入系統中，當用戶行為發生變化，比如：當某一，高速運動的，連接到一個大的，傘狀類型（umbrella-type）小區的用戶突然停下來，這時，通話通常會被轉移到一個宏小區或微小區，這樣做能夠讓傘狀類型小區有更多能力處理快速運動用戶，并且減小干擾。反之亦然（宏小區到巨小區）。5.在碼分多址接入系統中，軟切換（見下）可以被采用以減小對鄰小區的干擾（見遠近問題），甚至在有良好連接的時候。6.最基本的切換（軟切換）是當一個通話中的手機從當前小區（稱為源小區和當前使用的信道轉移到另一個可用

10、的小區（稱為目的小區）和信道（源小區和目的小區可以是不同的小區，也可以是同一小區的不同扇區）。這個切換過程可稱之為小區間切換；另一個特別的例子是源和目的小區是同一個，甚至同一個扇區，但轉移僅僅是在使用的信道間進行，這種切換稱之為小區內切換。2.2越區切換的準則 判定移動臺是否需要越區切換一般都有一定的準則和條件，通常有以下三種情況： 1.依靠接收信號載波電平判定。當信號載波電平低于門限電平（例如100dBm），則進行切換。 2.依接收信號載/干比判定。當載/干比低于給定值時，則進行切換。 3.依移動臺到基站的距離判定。當距離大于給定值時，則進行切換。實際上，在通話過程中測量接收信號載/干比有一

11、定的困難；而用距離判定時，則距精度有時很難保證。所以，一般常用的時第一種。第三章 越區切換的判決條件在移動通信系統中，一般可以根據射頻信號強度、載干比、移動臺到基站 的相對位置以及數字系統中的誤碼率來判斷切換與否。實際應用中，可以選取其中一種或幾種作為參數。切換方式有以下幾種：3.1. 相對信號強度切換判決基于從基站接收的信號平均值。移動臺連續監測各個小區的信號強度，當某個相鄰小區基站的信號強度超過當前基站是，就發起切換。此方式的缺點是當服務基站還能提供所要求的業務質量時就迸行了許多不必要的切換3.2.有門限的相對信號強度移動臺連續監測各個小區的信號強度，當某個相鄰小區基站的信號強度超過當前小

12、區基站，并且當前小區基站的信號強度低于某一門限時，發起切換。在此方法中需要恰當地選擇門限值。如果選擇的門限值高于兩基站等信號強度，就會出現類似相對信號強度的效果。如果選擇的門限值低于此信號強度，移動臺將推遲切換，直到服務基站的信號強度經過此門限值。如果選擇的門限值遠低于此信號強度，將會造成過大的時延。這將降低通信鏈路的質量甚至導致呼叫中斷。3.3. 有滯后的相對信號強度移動臺同樣連續監測各個小區的信號強度，當某相鄰小區基站的信號強度大于當前小區基站信號強度超過一個滯后范圍時，就發起切換。這種方案可以有效地避免由于信號的起伏造成的“乒乓效應”，但是當服務基站的信號強度足夠強時，它也產生不必要的切

13、換。3.4.有滯后和門限的相對信號強度在這種方式中，當某個相鄰小區基站的信號強度超過當前小區基站高于一個滯后范圍，并且當前小區基站的信號強度低于某一個門限時，就發起切換。當當前基站的信號強度能夠提供所需的質量要求時，使用此方式可以進一步降低不必要的切換。3.5.有滯后時間的相對信號強度在這種方式中，當某個相鄰小區基站的信號強度比當前小區基站的信號強度高，而且在此后的一段時間里都保持比當前基站的信號強度高，此時才開始切換。此方式降低了頻繁的切換次數。若以切換次數和切換時延為標準設計切換方案，理想的切換方案要求為：盡可能少的切換次數，以減輕信令負擔；盡可能短的時延，以避免切換的遲鈍。顯然，切換次數

14、和切換時延不可能同時達到最小，應考慮折中的方案。第四章 越區切換中的業務系統分類4.1 單業務系統雖然第三代移動通信系統已經得到了迅猛的發展，但當今世界使用最廣泛的還是第二代移動通信系統，它的業務比較單一，主要是話音業務，所以其切換也是針對單業務系統的。而與第二代系統相比，第三代系統最明顯的特點就是支持高速的數據業務，能承載多種業務；使用微蜂窩技術，使系統容量大大增加。其切換策略也有相應的改變。無優先級策略基站不區別新的呼叫請求和切換呼叫請求，若沒有空閑信道，就將其清除。 排隊優先權策略 如果沒有空閑信道，切換呼叫可以排隊等候信道釋放，而且排隊等候信道的釋放可以是多種多樣的。 基于測量的優先級

15、策略 切換請求根據呼叫接近接收機的速度來進行排隊，而不是按照先入先服務的原則給這些呼叫分配信道。 預留信道策略 為了降低切換呼叫的失敗率，每個小區都預留出固定數量的信道，專用于切換呼叫，如果空閑信道數大于保留信道數，則新呼叫到達不形成呼損，而對于切換呼叫只要有空閑信道就不會形成呼損。 半速策略 將每個小區定義一些信道，當該小區信道繁忙時，可以暫時將這些信道一分為二，即半速信道，一個用于正在進行的呼叫，另一個用于切換呼叫。以使切換呼叫繼續進行從而減少強制中斷率。當一個半速信道釋放后，可以與其他空閑的半速率信道結合成一個全速率信道，但這種方法實現起來需要空中接口的結構能夠支持將全速信道分成兩個子速

16、率信道的功能。4.2 多業務系統 對于多業務切換來說，這些策略將不能很好的滿足不同業務的要求，需要綜合單業務切換策略的優點，形成對多業務的切換策略。 對不同呼叫給予不同的優先權不同業務的新呼叫具有相同的優先權，優先級別最低；切換呼叫比新呼叫具有更高的優先權，數據業務由于是非實時業務，其切換呼叫給予次優先權；語音業務由于有實時要求，對時延要求高，其切換呼叫的優先權最高。當呼叫到達時，首先判斷其業務類型，即判斷是語音還是數據業務，然后判斷是新呼叫還是切換呼叫，并給出相應的優先級別。各類業務的新呼叫具有相同的優先級別，且級別最低，按先來先服務（FIFO) 的規則接受服務。切換呼叫比新呼叫具有更高的優

17、先權，而不同業務的切換呼叫具有不同的優先權。數據業務的切換呼叫具有次優先權；語音的切換呼叫具有最高優先權，同樣按FIFO 規則接受服務。 起源借用方案多業務切換問題與單業務切換問題的最大不同是系統中有不同業務，不同業務有不同的優先級，不同業務使用不同數量的各類資源，而且各種業務對時延敏感性不一，因此可以考慮，當需要時將前者呼叫的業務信道暫時借給后者切換呼叫，前者呼叫用信令信道保持與基站的聯系，在業務信道夠用時，再進行業務通信。如前所述，第三代移動通信系統通過降低蜂窩的大小，大大地提高了系統的容量。但這也帶來了一些問題，用戶移動時經過的蜂窩越來越多，導致切換速率和信令負載的增加，當有高速移動的用

18、戶時，很容易掉線。為了解決這個問題，我們將分層蜂窩結構引入無線網絡，并同時使用軟切換技術，使用垂直切換的策略。第五章 越區切換的基本分類當一次切換被觸發后，一個新的信道將被建立，通信將轉接到新的鏈路，同時，原來的信道被釋放。切換處理過程可以根據新鏈路的建立途徑(舊鏈路的釋放是發生在新鏈路的建立之前、之中或之后)來分類。5.1 硬切換 硬切換基本原理硬切換最主要的特點就是移動臺在硬切換情況下，同一時刻只占用一個無線信道，它必須在一個指定時間內，先中斷與原基站的聯系，調諧到新的頻率上，再與新基站取得聯系，在切換過程中可能會發生通信短時中斷。硬切換主要是不同頻率的基站和扇區之間的切換。在硬切換中，為

19、了使中斷時間盡量短，在網絡中要預先建立新的鏈路。硬切換的一個主要優點是在同一時刻，移動臺只占用一個無線信道。硬切換的缺點是通信過程會出現短時的傳輸中斷，因此硬切換在一定程度上會影響通話質量。而且如果在中斷時間內受到干擾或切換參數設置不合理等因素的影響，會導致切換失敗，引起掉話；當硬切換區域面積狹窄時，會出現新基站與原基站之間來回切換的“乒乓效應”，影響業務信道的傳輸。硬切換主要用于GSM系統中。5.2 軟切換由于移動通信系統采用蜂窩結構移動臺在跨越空間劃分的小區時必然要進行越區切換。即完成移動臺到基站的空中接口的轉移以及基站到網人口和網人口到交換中心的相應的轉移。在第一和第二代移動通信系統中都

20、采用迫使通信容易中斷的越區硬切換方式。3G系統將在使用相同載波頻率的小區間實現軟切換，即移動用戶在越區時可以與兩個小區的基站同時接通只相應改變擴頻碼。即可做到”先接通再斷開”的交換功能從而大大改善了切換時的通話質量。 軟切換基本原理在軟切換過程中，兩條鏈路及相對應的兩個數據流在一個相對較長的時間內同時被激活，一直到進入新基站并測量到新基站的傳輸質量滿足指標要求后，才斷開與原基站的連接。軟切換是同一頻率下不同基站之間的切換。不管是從移動臺的角度還是從網絡的角度看，兩條鏈路傳輸的是同一個數據流，保證了通信不會發生中斷。在軟切換中，移動臺只有在取得了與新基站的鏈接之后，才會中斷與原基站的聯系，因此在

21、切換過程中沒有中斷，不會影響通話質量；軟切換由于是在頻率相同的基站交界處，移動臺同時與多個基站通信，起前向業務信道和反向業務信道的路徑分集的作用，因而可大大減少切換造成的掉話。而且在軟切換中移動臺和基站均采用分集技術和反向功率控制，能很好的提高系統的性能。但是軟切換同時也存在需要占用的信道資源較多、信令復雜導致系統負荷加重、增加下行鏈路干擾、增加設備投資和系統背板的復雜性等的缺點。軟切換主要用于CDMA系統中。 下圖為硬軟切換的對比：5.3更軟切換在CDMA 系統中，移動臺在扇區化小區的同一小區的不同扇區之間進行的軟切換稱為更軟切換。實際上是相同信道板上的導頻之間的切換。這種切換是由BSC 完

22、成的，并不通知MSC。5.4 接力切換 接力切換是一種基于智能天線的切換方案。接力切換是利用精確的定位技術，在對移動臺的距離和方位進行定位的基礎上，根據移動臺方位和距離作為輔助信息來判斷移動臺是否移動到了可進行切換的相鄰基站臨近區域。如果移動臺進入這個切換區，則RNC（無線網絡控制器）通知該基站做好切換的準備，從而實現快速、可靠和高效切換。這樣既節省信道資源、簡化信令、減少系統負荷，也適應不同頻率小區之間的切換。在第三代移動通信標準中TD-SCDMA中采用了接力切換。實現接力切換的必要條件是：網絡要準備獲得移動臺的位置信息，包括移動臺的信號到達方向以及移動臺與基站的距離。 接力切換流程5.5

23、垂直切換 上面介紹的幾種切換方式按照切換的方向來分都可以歸為水平切換，而與此相對應，還存在一種切換方式，即垂直切換。可以這樣來概括水平切換和垂直切換：移動臺在相同系統的基站（扇區、信道）之間的切換稱為水平切換，而移動臺在不同系統的基站（扇區、信道）之間的切換就稱為垂直切換。在移動通信系統中，通過在宏蜂窩下引入微蜂窩從而形成分級小區結構，從而解決網絡內的“盲點”和“熱點”，同時也針對用戶的不同運動狀態，用不同級別的小區提供通信能力。宏蜂窩主要滿足以高速移動的移動終端或由于缺乏信道而不能由微蜂窩服務的移動終端，因此可以降低切換的速率并同時增加系統的容量。移動終端通話時，它同時保持與宏蜂窩、信號最強

24、的相鄰微蜂窩的連接。并不斷地測量宏蜂窩和相鄰的微蜂窩的信號強度，報告基站系統控制器，基站系統控制器調整移動臺與它自己相鄰的微蜂窩的連接。當移動終端低速移動發生切換時，基站根據移動終端測量的信號強度，優先把移動終端切換到信號最強的微蜂窩，由于移動終端一直都保持與信號最強的微蜂窩的連接，所以切換速度很快，切換完成后才調整移動終端與微蜂窩的連接。當然移動終端快速移動發生切換時，基站根據移動終端的速度，優先把移動終端切換到宏蜂窩，這樣移動終端連續經過微蜂窩的時候都不會發生切換，減少了切換的發生；當移動終端速度降低到一定程度時，基站又把移動終端切換到信號最強的微蜂窩，保證用戶得到最好的通信質量與提高系統

25、的容量。第六章 越區切換在現實中的實際應用6.1 WCDMA中的軟切換 WCDMA中的切換策略 WCDMA切換策略 WCDMA的軟切算法使用了相同導頻信道的Ec/Io作為切換測量數值，它有四個至關重要的導頻集分別如下： 1.激活集：與分配給移動臺的前向業務信道相對應的導頻。2.候選集：當前不在激活集里，但是已經有足夠的強度表明，與該導頻相對應基站的前向業務信道可以被成功解調的導頻集合。3.鄰近集：當前不在激活集里和候選導頻集中，但可以進入候選集的導頻集合。4.剩余集：在當前的系統中，除上述三種導頻集以外的其他導頻。 無線鏈路增加和釋放過程 1.小區2的導頻信號強度逐漸增強，當小區2的導頻強度E

26、c/Io達到(最好導頻Ec/Io(報告門限增加滯后門限)并維持T時間，而此時候選集沒有滿，小區2此時被加入到候選集里。該項動作也稱為無線鏈路增加。 2.小區3的導頻信號強度逐漸增加并開始超過最早的小區1的導頻信號強度，在小區3的導頻（最好候選導頻）強度Ec/Io達到（最弱導頻Ec/Io +替換滯后門限）并維持T時間，而此時候選集的數目已滿（假設此時系統設置的候選集最大數目是兩個），小區3（候選集中最強的信號）此時替代小區2（候選集里最弱的信號）被加入到候選集里，小區1同時被移出候選集。該項動作也被稱為無線鏈路增加和釋放。 3.此時候選集中小區3的導頻信號強度逐漸減弱，當小區3的導頻強度Ec/I

27、o弱到（最好導頻Ec/Io（報告門限+刪除滯后門限）并維持T時間，小區3（候選集里最弱的信號）此時被移出候選集。該項動作也稱無線鏈路的釋放。其中，報告門限是軟切換中要增加或刪除候選集中的小區的門限；T是留給動作觸發的時間；導頻Ec/Io是指經測量后導頻的強度；最好候選導頻是指候選集里信號最強的導頻。滯后門限分類1.增加滯后門限是要增加無線鏈路的滯后門限；2.刪除滯后門限的要刪除無線鏈路的滯后門限；3.替換滯后門限是要同時增加并釋放一條無線連路的滯后門限。6.2 CDMA2000中的軟切換 CDMA2000中的切換策略 CDMA2000中的切換策略如圖所示。移動臺不斷地搜索著激活類、候選類、鄰近

28、類、剩余類各個導頻的強度，并且根據導頻強度維護各個類，當移動臺靠近切換區時，移動臺開始以下操作過程： 1.導頻p2強度超過了T_Add，但尚未到達動態門限，移動臺將這個導頻移到候選集。2.導頻p2強度超過了(SOFT_ SLOP/8)×10×log10(PS1)+ADD_IN TERCEPT/2。移動臺發送導頻強度測量消息。3.移動臺收到擴展切換指示消息DROP_INTERCEPT/2，將p2移入激活集，開始宏分集。而后發送切換完成消息。4.導頻p1的強度下降低于動態門限(SOFT_SLOPE/8)×10×log10(PS2)+DROP_INTERCEP

29、T/2，移動臺開始啟動發送切換定時器。其中DROP_INTERCEPT/2是計算去掉導頻p1時動態門限的一個參數，和ADD_INTERCEPT/2相對應。5.切換下降定時器超時，移動臺發送導頻強度測量消息給基站。6.移動臺收到切換指示消息，將p1移入候選類。而后發送切換完成消息。7.導頻p1的強度下降低于T_drop。移動臺開始啟動發送切換定時器。8.切換下降定時器超時，移動臺將p1從候選類移到鄰近集。這就是移動臺進出切換區的全過程，由此看出對于移動臺，切換的關鍵就是在復雜的無線信道條件下不斷地、較為準確地測量各導頻的強度，以及支持在切換區的宏分集。6.3 TD-SCDMA中的接力切換 接力切

30、換是利用精確的定位技術，在對移動臺的距離和方位進行定位的基礎上，根據移動臺方位和距離作為輔助信息，來判斷移動臺是否移動到了可進行切換的相鄰基站臨近區域。如果移動臺進入這個切換區，則RNC通知該基站作好切換的準備，從而實現快速、可靠和高效切換。這樣既節省信道資源、簡化信令、減少系統負荷，也適應不同頻率小區之間的切換。 實現接力切換的必要條件是：網絡要準備獲得移動臺的位置信息，包括移動臺的信號到達方向(DOA)以及移動臺與基站的距離。在TD-SCDMA系統中，由于采用了智能天線和上行同步技術，系統較容易獲得移動臺的DOA，從而獲得移動臺的位置信息。具體過程是：1.利用智能天線和基帶數字信號處理技術

31、，可以使天線根據每個移動臺的DOA為其進行自適應的波形賦形。對每個移動臺來講，仿佛始終都有一個高增益的天線在自動跟蹤它，基站根據智能天線的計算結果就能確定移動臺的DOA，從而獲得移動臺的方向信息。2.利用上行同步技術，系統可以獲得移動臺信號傳輸的時間偏移，進而計算得到移動臺與基站之間的距離。3.經過前兩步之后，系統就可準確獲得移動臺的位置信息。因此，上行同步、智能天線和數字信號處理等技術，是TD-SCDMA移動通信系統實現接力切換的關鍵技術基礎。接力切換執行過程如圖所示。1.移動臺與nodeB1進行正常通信。2.當移動臺需要切換并且網絡通過對移動臺對候選小區的測量找到了切換目標小區時，網絡向移動臺發送切換命令，移動臺就與目標小區建立上行同步。然后移動臺在與nodeB1保持信令和業務連接的同時，與nodeB2建立信令連接。3.當移動臺