（通信与信息系统专业论文）wcdma与gsm系统间切换门限的研究.pdf

重庆邮电大学硕士论文摘要 摘要 对2 g 系统的运营商来说，3 g 系统将逐步发展并最终取代2 g 系统，但在相当 长的时间内，3 g 系统将与2 g 系统共存。为使用户得到更好的服务，两个系统间 的切换不可避免。为此，如何提高切换的成功率就成为研究的重点。 论文首先介绍了传统系统间切换策略，影响w c d m a 系统上下行无线链路用 户容量的因素，以及上行容量公式。在此基础上，根据w c d m a 小区接收系统间 切换呼叫的最大数量、g s m 小区可以处理呼叫的最大数量和相应的容量公式，推 导得到基站配置相同条件下切换门限值的范围，以及切换门限的设置与切换次数 和切换成功率之间的关系。 传统方案在w 2 g 方面未考虑由于切换门限设置而造成的乒乓效应，存在某些 切换到g s m 小区的呼叫又被切换到其他小区中去的情况。本文对这种切换情况的 分布进行了仿真，指出在切换时考虑由切换门限设置不同而导致乒乓效应存在的 必要性，并提出了改进的切换方案，增加了对g s m 网络负载大小的考虑，减少由 于门限设置造成乒乓效应切换的次数。在m a t l a b 环境下，对满足泊松分布的随机 呼叫在传统方案和改进方案中的切换情况进行了仿真，结果表明改进方案相对于 传统方案减少了由于门限设置而导致的乒乓切换的次数，在一定程度上避免了由 于乒乓切换而导致的用户掉话率升高。 传统方案中g 2 w 切换会随着g s m 小区负载门限的升高，增加系统间切换的 次数，降低切换成功率。为了遵循尽可能使用w c d m a 网络的原则，本文提出了 改进的切换方案，即将单切换门限增加为双切换门限。这种双切换门限的方法， 继承了单切换门限的优点，弥补了其不足。在m a t l a b 环境下对满足泊松分布的随 机呼叫在两个方案中的切换情况进行仿真，结果表明双切换门限既增加了切换次 数，又提高了切换的成功率，在一定程度上提高了成功接入w c d m a 网络的用户 数量。 关键词：w c d m a ，g s m ，小区重选，压缩模式，系统间切换 重庆邮电大学硕士论文 a b s t r a c t a b s t r a c t t h et h i r dg e n e r a t i o nt e l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e mw i l lt a k e st h ep l a c eo ft h es e c o n d o n e 珊l i l et h et w os y s t e m sw i l lb ec o e x i s tf o raq u i t el o n gp e r i o d t h eh a n d o v e r b e t w e e nt h e mw i l lb eh a p p e n e dm u c hm o r et i m e sf o r t h eb e t t e rs e r v i c ef o rt h eu s e r s s o t h a ti ti st h ek e yp o i n tt os t u d yh o wt or a i s et h es u c c e s sr a t eo fi n t e r - r a th a n d o v e r f i r s ti ti n t r o d u c e st h et r a d i t i o n a li n t e r - r a th a n d o v e rs t r a t e g y , t h ef a c t o rt oi m p a c t t h ec a p a c i t yo fu p l i n ka n dd o w n l i n ki nw c d m aa n dt h ef o r m u l ao ft h ec a p a c i t yi n u p l i n k b a s e do nt h em a xn u m b e ro fi n t e r - r a th a n d o v e ri nw c d m a , t h e o n eo ft h e h a n d l i n gc a l l si ng s ma n dc o r r e s p o n d i n gf u n c t i o ni nc a p a c i t y , i td e d u c t st h es c o p eo f t h el o a dt h r e s h o l di ng s ma n dt h er e l a t i o n s h i pa b o u tt h el o a dt h r e s h o l d ，t h et i m e so f h a n d o v e ra n dt h es u c c e s sr a t eo fi n t e r - r a th a n d o v e r a sar e s u l to ft h em i s s i n g c o n s i d e r a t i o na b o u tp i n g p o n ge f f e c ti nt r a d i t i o n a la l g o r i t h m ，t h eh a n d o v e rh a p p e n e d a g a i n ，n l ep a p e rc o m e su pw i n lan e wa l g o r i t h mt oc h a n g et h i ss i t u a t i o n i nt h en e w a l g o r i t h mt h em e a s u r ea b o u tt h el o a dl e v e li ng s m i sd o n e t h a ti st om a k eu pw i t l lt h e p i n g p o n ge f f e c ti nt r a d i t i o n a ls t r a t e g y r a n d o mc a l l sw h i c hf u l f i l lp o i s s o nd i s t r i b u t ea l e t e s t e di nt h et w om e t h o d s t h er e s u l ts h o w st h a tu s i n gt h ea l g o r i t h mw i t l lt h em e a s u r e o ft h el o a dl e v e lc a l lr e d u c et h ep r o p o b i l i t yo fp i n g p o n ge f f e c t ，a n da v o i dt h ei n c r e a s i n g o f d r o pc a l lr a t ed u et op i n g p o n ge f f e c t i ng 2 w ，h i g h e rl e v e ll o a dt h r e s h o l di ng s mi n c r e a s e st h et i m e so fh a n d o v e ra n d d e c r e a s e st h es u c c e s sr a t eo fh a n d o v e ri nt r a d i t i o n a ls t r a t e g y 1 1 i l el o w e rl e v e l1 0 a d t h r e s h o l di ng s md e c r e a s e st h et i m e so fh a n d o v e ra n di n c r e a s e st h es u c c e s sr a t eo f h a n d o v e r i tc o m e su p 、i t l lan e wh a n d o v e ra l g o r i t h mw i t ht h ed o u b l eh a n d o v e r t h r e s h o l d sa d h e r i n gt ot h er u l e so fk e e p i n gm o r et i m ei nw c d m an e t w o r k ，n l en e w m e t h o di n h e r i t st h ea d v a n t a g eo fs i n g l eh a n d o v e rt h r e s h o l da n dg e t sr i do fi t s d i s a d v a n t a g e r a n d o mc a l l sw h i c hf u l f i l lp o i s s o nd i s t r i b u t ea l e t e s t e d i n t h et w o m e t h o d s 1 1 l cr e s u l ts h o w st h a tt h ea l g o r i t h mw i t l ld o u b l eh a n d o v e rt h r e s h o l d si n c r e a s e s t h et i m e so fh a n d o v e r , r a i s e st h es u c c e s sr a t eo fh a n d o v e r , a n da l s oe n h a n c e st h eu s e r c a p a b i l i t yo f s u c c e s sa c c e s sw c d m an e t w o r k k e yw o r d s ：w c d m a ，g s m ，c e l lr e s e l e c t i o n ，c o m p r e s sm o d e ，i n t e r - r a th a n d o v e r n 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 1 1 研究背景和意义 第一章绪论 第二代移动通信技术存在两种制式，采用t d m a 技术的g s m 系统和采用 c d m a 技术的i s q 5 系统。其中g s m 从欧洲开始发展，现在已经成为了一个真 正的全球系统，并且中国在1 9 9 7 年，在意大利之后成为了第二个最大的g s m 市 场【l 】。但是由于第二代数字移动通信系统带宽有限，限制了数据业务的发展；同时 各国2 g 标准不统一，无法实现全球漫游，向3 g 发展势在必行。 第三代移动通信系统最早由国际电信联盟( i t u ) 于1 9 8 5 年提出未来公共陆地 移动通信系统( f u t u r ep u b l i el a n dm o b i l et e l e p h o n es y s t e m ，f p l m n ) 概念。1 9 9 2 年， i t u 在w a r c 9 2 大会上为第三代移动通信业务划分出2 3 0 m h z 的带宽。1 9 9 6 年， u 将f p l m n 正式更名为i m t - - 2 0 0 0 。1 9 9 9 年，在各方的努力下，3 g 的无线接 口技术标准逐步趋于融合。同年1 1 月初，国际电联终于确定了三个3 g 通信系统 的通信标准体。即：欧洲和日本共同提出的w c d m a 标准，美国一高通公司为代 表提出的c d m a 2 0 0 0 以及我国以大唐电信为代表提出的t d s c d m a 2 1 。有些运营 商已经率先建立起了自身的3 g 系统，而其他的运营商正在准备投资建设。3 g 系 统可以提供广泛的全球移动通信服务，包括电信服务和承载服务。电信服务主要 提供语音和短信业务，承载服务则是提供接入点之间传送信息的服务。承载服务 可在会话或连接建立时对承载业务的特征进行协商，以及在会话或连接期间进行 再协商，它可为点对点和点对多点的通信提供连接性与非连接性的业务。典型的 承载业务的例子有视频、可视电话、视频点播( v o d ) 、多媒体、电影以及浏览网 页与网络广播等因特网应用【3 1 1 4 1 1 5 1 。 对于我国，今天已经拥有了一个庞大的g s m 网络资源及其庞大的用户群。必 须要充分这些资源才能够在3 g 的建设中，既能满足用户的需求，又能够减少成本， 节约资源，同时还能大大提高3 g 网络的建设速度【6 】。因此，对于已经拥有2 g 系 统的运营商来说，3 g 系统是逐步发展来取代2 g 系统。这样在相当长的时期内， 3 g 系统将与2 g 系统共存。而切换对于任何通信网络都是不可避免，除了系统内 部的软切换和载频间切换外，系统之间的切换在2 g 和3 g 混合组网的初级阶段变 得更为突出。由于3 g 系统能够提供更多的新业务和更高的数据速率，一般采用将 更多的用户接入到3 g 网络的策略，为此运营商们都有各自的方案。本文通过研究 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 系统间切换技术中切换门限方案对切换次数和切换成功率的影响，使得网络规划 中配置网络数据有一定的依据，使用户能够更好的得到通信系统的服务，能够在 保证降低掉话率的前提下在更大程度上的得到3 g 系统的服务。 1 2 国内外研究现状 2 0 0 3 年g e r t i ea l s e n m y r ，m a t t i a sh a g b e r g 等人在其论文中对w c d m a 与g s m 系统间的切换技术进行了阐述，重点介绍了w c d m a 与g s m 系统间切换中采用 的压缩技术的概念，以及介绍了w c d m a 与g s m 网络间切换的流程，并对用户 数据类型占有比例进行了分析，同时还提出了w c d m a 与g s m 网络交互面临的 几个挑战，比如用户希望在w c d m a 网络中进行语音呼叫，而在g s m 网络中传 送数据，这样的业务处理在切换中该如何进行：在w c d m a 建网时期如何最小化 的改变已经现存的g s m 网络内部结构等【7 】。2 0 0 6 年针对语音业务和数据业务在 g s m 与w c d m a 系统间切换如何执行问题，重邮信科有限公司的宋远峰和文武提 出了解决方案。对于语音业务可以先要求支持3 g 到2 g 的切换，不要求支持2 g 到3 g 的切换，即从w c d m a 到g s m 的单向切换。对于分组业务可以要求w c d m a 与g s m 的双向切换【8 】。而广东移动通信有限责任公司网络维护中心工程师黄政 力则对w c d m a 到g s m 语音业务切换性能进行了探讨，指出了w c d m a 向g s m 语音业务切换的性能评估指标，以及参数设置时应该遵循的原则和需要权衡的方 面，同时也给出了参数定义和设置的意义，以及期望的结果1 9 1 。中国移动通信集团 公司网络部的赵绍刚和张一凡指出实现平滑切换的关键在于如何调整好g s m 和 w c d m a 的信号配合关系【嘲。由于g s m 网络信号分布已趋于合理，所以他们指 出优化的主要工作需要放在w c d m a 侧，并针对不同网络覆盖情况给出了相应的 优化策略。d e l p h i n el u g a r a 、j o e l t a r t i 6 r e 和l a u r c n tg i r a r d 等人在最大b s i c 认证 时间、压缩空闲比例等条件相同的情况下，研究了系统间切换门限中信号质量门 限的改变对压缩速率和切换成功率的影响i 】。 从收集到的文献资料来看，目前国内外的主要研究集中在针对不同业务和网 络覆盖情况应该如何选择w c d m a 和g s m 系统间切换的策略，而针对切换门限 设置对网络服务的影响还相当有限。 1 3 本文的主要工作以及内容安排 由于系统间切换的门限分为两个方面考虑，一个是w c d m a 系统方面，另一 个是g s m 系统方面。在w c d m a 系统方面，主要是考虑w c d m a 小区信号的质 2 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 量，在g s m 系统方面要考虑g s m 小区的信号质量和负载两个方面。d e l p h i n e l u g a r a 、j o e l t a r t i e r e 和l a u r e n tg i r a r d 等人已经对信号质量影响小区压缩速率以及 切换成功率和失败率做了研究，本文这里就从g s m 小区负载对切换次数、切换成 功率和切换失败率的影响的角度进行研究。 根据w c d m a 小区接收系统间切换呼叫的最大数量、g s m 小区可以处理呼叫 的最大数量和相应的容量公式，本文推导得到基站配置相同条件下切换门限值的 范围，以及切换门限的设置与切换次数和切换成功率之间的关系。在w 2 g 方面， 论文仿真了传统方案中切换成功的呼叫分布情况，同时将切换失败的原因划分了 类型，仿真出各类型中的切换失败的呼叫分布情况，指出传统的w 2 g 方案中存在 由于被切换到的g s m 小区负载超标导致执行切换的呼叫被二次切换的情况。为了 避免这种情况的发生，本文提出了改进的切换方案，即在w 2 g 的切换中加入对 g s m 小区负载大小的考虑，当选择的g s m 小区负载临近饱和时，会选择其他小 区进行切换。论文分析了改进方案和传统方案在切换成功率上的对比，在避免由 于g s m 小区负载临近切换门限而导致二次切换的方面，仿真表明了改进方案比传 统方案有明显改善。在g 2 w 方面，论文仿真了不同g s m 小区负载门限值下，切 换次数和切换成功率的变化曲线，指出随着负载门限值的增加，切换次数增多， 切换成功率下降。为了保证切换质量，达到原有切换成功率不变的条件下，增加 切换次数的目的，论文提出了改进的方案，即将单g s m 负载切换门限变为双g s m 负载切换门限。论文分析了两种方案在切换次数和切换成功率方面的对比，并在 这两个方面对两个方案进行了仿真，结果表明改进的方案在成功率不变的条件下， 提高了系统间切换的次数。论文最后对研究结果进行了总结，并在结论的指导下 提出了不同业务量下门限设置方案的选择策略。 本论文共分五个部分。 第一章介绍了论文研究的背景和意义，国内外研究的现状和重点，以及论文 的主要工作和结构安排。 第二章介绍了w c d m a 和g s m 系统的混合组网结构、信道分类和切换中使 用的小区重选和压缩模式等技术，同时描述了传统的w c d m a 和g s m 网络之间 切换的策略和信令流程。 第三章在分析w c d m a 系统中上下行链路中的用户容量和g s m 系统用户容 量的基础上，推导得到一定的参数配置下系统间切换负载门限的变化范围，同时 根据系统间切换的目标原则，在w 2 g 切换方面，对引起切换失败的原因进行了分 析，仿真说明传统方案中存在由于乒乓切换导致切换失败的情况。在g 2 w 切换方 面，对切换负载门限与切换次数和切换成功率的关系做了研究，仿真得出传统方 式下不同门限值在切换次数和切换成功率方面的规律。 3 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 第四章是针对第三章中得到的结论，分析了传统切换方案中两个切换方向各 自的优点和不足，针对弥补其不足时，提出了改进的切换门限设置的方案，在w 2 g 切换方面，分析了改进方案中造成乒乓切换减少的原因，仿真对比了两个方案在 切换执行上的差异，指出改进方案的意义所在。在g 2 w 切换方面，指出改进方案 是如何弥补传统方案的不足，仿真出改进方案在不同切换门限下切换次数、切换 成功率的分布情况，对比两个方案在切换成功率方面的差异。 第五章是总结所作的工作，并在论文研究结论的指导下，提出不同条件下选 择方案的建议。 4 重庆邮电大学硕士论文 第二章w c d m a 与g s m 系统间切换基础知识 第二章w c d m a 与g s m 系统间切换介绍 2 1 网络结构和信道分类 图2 1 所示为同一个移动交换中心( m s c ) 控制下的w c d m a 小区和g s m 小 区网络结构图。 g s m ； 聃抄 ： w c d m a ； ii = 二= 兰j 二= 呸州j 酬 ； ； 呸酬j i i 图2 1w c d m a 与g s m 网络结构图 w c d m a 网络系统和g s m 网络系统都分为三大部分：核心网( c n ) 、无线接 入网( 鼬埘) 和用户设备( u e ) 。核心网分为电路交换域( c s ) 和分组交换域( p s ) 两部分，用户设备可以是手机或数据终端，图2 1 中上半边部分为g s m 系统，下 半部分为w c d m a 系统。g s m 系统的无线接入网部分是由基站控制器( b s c ) 和 基站收发信机( b t s ) 组成，w c d m a 系统的无线接入网部分是由无线网络控制 器( 1 蝌c ) 和用于连接i 蝌c 和用户的n o d eb 部分组成。 在g s m 系统的无线接入网中，一个基站收发信机服务一个小区，可以接入多 个s i m 卡用户，一个基站控制器可以控制多个基站收发信机。而在w c d m a 系统 的无线接入网中也同样是一个n o d eb 服务一个小区，可以接入多个u s i m 卡用户， 一个无线网络控制器可以控制多个n o d eb 【1 2 】【1 3 】。 无线接入网部分和核心网中电路域连接的部分是移动交换中心( m s c ) ，它是 现有的移动系统电路域的核心，构成2 g 和3 g 网络基本架构无线系统与有线系统 重庆邮电大学硕士论文第二章w c d m a 与g s m 系统间切换基础知识 的接口，m s c 完成所有需要的功能以处理来自和发往移动台的电路交换服务。它 提供交换功能及与系统中其他功能实体和固网的接口功能。为了达到某一特定地 理区域的无线覆盖，通常需要一定数量的基站，因此，每个m s c 应能够连接多 个基站。m s c 主要处理其控制区域内m s 的信令、移动用户的位置更新、m s 发 起和m s 为被叫的呼叫过程以及越区切换等移动业务，并实现m s 与固定网的互 通。m s c 从拜访用户寄存器( v l r ) 中取得有关移动用户的必要数据。 从3 g p pr 4 版本，采用软交换的承载控制分离网络架构，所以在无线网络部 分接入到m s c 之前，会有媒体网关( m g w ) 的接入，它的作用就是承载和控制 分离。对应于m s c 也有两个实体：m s c 服务器，仅处理信令；c s - m g w ，处理 用户数据。m s c 服务器和c s - m g w 组成传统m s c 的全部功能实体。m s c 服 务器主要包括m s c 的呼叫控制( c c ) 和移动性管理( m m ) 部分。m s c 服务器 负责移动用户主叫和被叫的电路交换与呼叫控制，它终结用户网络信令，翻译成 网络网络信令。m s c 服务器还包含一个v l r 以保存移动签约用户的服务信息 及c a m e l 相关数据。m s c 服务器还控制呼叫状态在c s m g w 中与媒体信道连 接控制相关的部分。电路交换媒体网关( c s - m g w ) 对已定义网络是一个 p s t n w c d m a 传输终结点，它与无线网络部分通过i u 接口连接。c s m g w 终 结来自电路交换网络的媒体信道和分组交换网络的媒体流( 如p 网络中的r t p 流) 。在i u 接口上，c s m g w 能够支持媒体转换、承载控制和负荷处理( 如编 译码、回音消除、会议桥) ，它可以支持电路域内业务的不同i u 选项( 基于 a a l 2 a t m 或基于r t p ，【7 d p ，口) 【1 4 】。 我国的g s m 频段为上行8 8 5 m h z 9 1 5 m h z ，下行9 3 0 z 9 6 0 瑚z 和上行 1 7 1 0 1 v i h z 1 7 5 5 m h z ，下行1 8 0 5 i v f l - l z 1 8 5 0 m h z ，共计2 8 9 m h z 的频率。3 g p p 规范明确规定w c d m a 的频段的分配。根据3 g p pt s2 5 1 0 11 1 5 】规定，f d d 频段 为上行1 9 2 0 1 9 8 0 m h z ，下行2 1 1 0 - 2 1 7 0 m h z 和上行1 8 5 0 - 1 9 1 0 m h z ，下行 1 9 3 0 1 9 9 0 m h z ，但也不排除可以工作在其他的频段；t d d 工作在1 9 0 0 1 9 2 眦 和2 0 1 0 - - - 2 0 2 5 m h z 频段，t d d 的上下行信道不是成对的，其信道间隔为5 m h z ， 载频的中心频率为2 0 0 k h z 的整数倍，发射和接收同在一个频率上【1 6 j 【1 7 】【1 8 】。 w c d m a 的信道是按照数据传送的方向、共享性和功能来定义的。下行信道 是指由接入网发射而u e 接收的信道，上行信道是指由u e 发射而接入网接收的信 道。公共信道是指向多个u e 发送信息或者接收来自多个u e 信息的信道，专用信 道是指仅向一个u e 发送信息或者仅接收来自一个u e 信息的信道。逻辑信道则是 用信息类型来定义的信道。传输信道是用信息如何传输来定义的信道，比如多个 逻辑信道可以复用一个传输信道。物理信道是按空中接口传输数据的物理映射、 信道帧结构和物理层特征来定义，例如扩频码和扩频速率。 6 重庆邮电大学硕士论文第三童! 堕堡垒坠墨鱼璺丛壅堕塑塑鳖型塑塑 、w d m a r e l e 私e 9 9 定义了如下的逻辑信道、传输信道与物理信道。 逻辑信道包括： 广播控制信道( b c c h ，b r o a d c a s ec o n t r o lc h a n n e l ) ) 寻呼控制信道0 p c c h ，p 硒n gc o n t r o lc h a n n e l ) ： 公共控制信道( c c c h ，c o m m o nc o n t r o lc h a n n e l ) ) 专用控制信道( d c c h ，d e d i c a t e dc o n t r o lc h a n n e l ) ) 专用业务信道( d t c h ，d e d i c a t e d t r a f f i cc h a n n e l ) 。 传输信道包括： 广播信道( b c h ，b r o a d c a s tc h a n n e l ) ： 寻呼信道( p c h ，p a g i n gc h a n n e l ) ) 前向接入信道( f a c h ，f o r w a r da c c e s sc h a n n e l ) ) 随机接入信道( r a c h ，r a n d o ma c c e s sc h a n n e l ) = 专用信道( d c h ，d e d i c a t e dc h a n n e l ) 。 物理信道包括： 主公共控制物理信道( p c c p c h ，p r i m a r yc o m m o nc o n t r o lp h y s i c a lc h a n n e l ) ) 辅公共控制物理信道( s c c p c h ，s e c o n d a r y c o m m o nc o n t r o lp h y s i c a lc h a n n e l ) ； 寻呼指示信道( p i c h ，p a g i n gi n d i c a t o rc h a n n e l ) ) 物理随机接入信道( p r a c h ，p h y s i c a l r a n d o ma c c e s sc h a n n e l ) ； 捕获指示信道( r i c h ，a c q u i s i t i o ni n d i c a t o rc h a n n e l ) 公共导频信道( c p i c h ，c o m m o n p i l o tc h a n n e l ) ； 专用物理信道( d p c h ，d e d i c a t e dp h y s i c a lc h a n n e l ) ； 专用物理数据信道( d p d c h ，d e d i c a t e dp h y s i c a ld a t ac h a n n e l ) ) 专用物理控制信道( d p c c h ，d e d i c a t e dp h y s i c a lc o n t r o lc h a n n e l ) ； 同步信道( s c h ，s y n c h r o n i z a t i o nc h a n n e l ) 。 除了r e l e a s e 9 9 信道之外，还有一些r e l e a s e 4 和r e l e a s e 5 的信道。r e l e a s e 4 的 信道包括：公共分组信道( c p c h ，c o m m o np a c k e tc h a n n e l ) 、物理公共分组信道 ( p c p c h 。p h y s i c a lc o m m o np a c k e tc h a n n e l ) 和下行链路共享信道( d s c h ，d o w n l i n k s h a mc h a n n e l ) 。c p c h 和p c p c h 分别是上行传输信道和上行物理信道，d s c h 是 下行传输信道。 r e l e a s e 5 的信道包括：高速下行共享信道( h s o d s c h ，h i g h - s p e e dd o w n l i n k s h a r e dc h a n n e l ) 、高速物理下行共享信道饵s p d s c h ，h i g h s p e e dp h y s i c a l d o w n l i n ks h a r e dc h a n n e l ) 、高速共享控制信道阻s s c c h ，h i g h - s p e e ds h a r e d c o n t r o lc h a n n e l ) 和高速专用物理控制信道阻s d p c c h ，h i 9 1 1 s p e e dd e d i c a t e d p h y s i c a lc o n t r o lc h a n n e l ) 。其中，h s d s c h 是下行传输信道，h s p d s c h 和 7 重庆邮电大学硕士论文第二章w c d m a 与g s m 系统间切换基础知识 h s s c c h 是下行物理信道，h s d p c c h 是上行物理信道【1 9 1 1 2 0 l 。 2 2 系统间切换的重要技术 处在w c d m a 小区中的手机会不停的对小区信号质量进行测量。当手机发起 系统间切换测量请求时，会涉及得到两个重要技术，一个是小区重选，另一个是 压缩模式。 2 2 1 小区重选 当u e 开机时，通过选择的手动或者自动模式，识别出公用陆地移动网络，并 搜索该网络中的一个合适的小区来待机，这是初始捕获过程。u e 待机在某个小区 后仍然连续地重选网络中最合适的小区，这种重选是由u e 自主进行的，无需r n c 的介入。然而，r n c 通过广播系统信息向u e 提供了一些参数，这些参数会影响 u e 的小区重选。 当u e 待机在某个小区时，会接收该小区提供的服务，u e 调谐到该小区的控 制信道，从移动网络接收系统信息。u e 通过n a s 注册过程在所待机的小区所属 的注册区域上进行注册，并且可通过r a c h 信道要求与网络建立l 泳c 连接。如果 网络接收到以u e 为被叫的呼叫，它基本上知道u e 待机小区所属的注册区域，并 在该注册区域的所有小区的p c h 信道上发送寻呼消息。因为u e 一直在侦听待机 小区的控制信道，所以会接收到寻呼消息，并且可在r a c h 信道响应。 不管任何原因，如果u e 无法找到一个合适的小区来待机时，它仍然会试图待 机在某个小区并进入“有限服务 状态，这时u e 只能拨打紧急电话。 如果u e 找到一个更合适的小区，它将会重选该小区并待机。如果这个新小区 属于不同的注册区域时，u e 将进行位置注册【2 。 在小区重选过程中，u e 测量当前服务小区和测量s i b 类型1 1 或1 2 所提供的 邻小区。对于每个被测量的小区，都要计算它的合适性和排名。用于合适性的标 准成为s 标准，而用于排名的标准成为r 标准。凡是满足s 标准的小区都是合适 的小区。小区重选过程根据r 标准对所有合适的小区进行排名，如果排名最高的 小区不是当前服务的小区，该小区就被选为重选小区。 1 s 标准 s 标准决定一个小区是否合适。一个w c d m a 小区要成为合适小区必须满足 如下s 标准： 最咖 0( 2 1 ) 8 重庆邮电大学硕士论文第二章w c d m a 与g s m 系统间切换基础知识 和 0 ( 2 2 ) 在此， = 一岫一圪蝴 ( 2 3 ) = 一晌 ( 2 4 ) z o 跏= m a x ( u e 一一p w r 一 倒一r a c h p 一 似，o ) ( 2 5 ) 其中，u e p w rm a xt m c t t 是在p r a c h 上的最大允许发射功率， p j 比是u e 的最大发射功率，q 曲一是测量的c p i c hr s c p 值，q 讪一是测 量的c p i c he c n o 值，q ，妇椭是小区要成为合适小区的最小c p i c hr s c p 值， 而墒则是小区要成为合适小区的最小c p i c he c n o 值。当前服务小区和每个 邻小区的q 砌岫，q 4 ，m 和u f , 一一p w r m a x r a c h 等参数由网络通过s i b 类型l l 或1 2 传送给u e 。 对于g s m 小区，只要满足式( 2 1 ) 便可成为合适的小区，式( 2 2 ) 不适用 于g s m 小区。 除了满足s 标准以外，一个合适的小区必须属于当前注册的网络，必须不能 被禁用，也不能属于被禁止的位置区域。 2 r 标准 r 标准决定当前服务小区和其他合适邻小区的排名。排名最高的小区被选为小 区重选的新小区。服务小区的r 标准定义为： r = q 一，+ 幺鹏 ( 2 6 ) 其中，q 幽。，是服务小区的测量质量，是应用于服务小区的迟滞参数。 q 蚺j 可以代表c p i c hr s c p 和c p i c he c n o 两者的测量值。当q 哪j 代表c p i c h r s c p 的测量值时，l 等于q 0 ，l l ，是应用在c p i c hr s c p 测量的迟滞参数。类 似地，当q 删一代表c p i c he c n o 的测量值时，等于2 j ，是应用在c p i c h e c n o 测量的迟滞参数。 邻小区的r 标准定义为： 兄= ，一吒 ( 2 7 ) 其中，q 哪是邻小区的测量质量，q 阮，是应用于邻小区的偏置参数。q 哪， 代表c p i c hr s c p 和c p i c he c n o 两者的测量值。当q 一。代表c p i c hr s c p 的 测量值时，q o 觚等于吨。，是应用于邻小区的c p i c h r s c p 测量的偏置参数 同样地，当q 脚。代表c p i c he c n o 的测量值时，q 既等于q n 触，是应用在 邻小区的c p i c he c n o 测量的偏置参数【2 2 1 。 小区重选排名流程图如图2 2 所示。第一步是利用蜴咖_ 鲫( w c d m a 用c p i c h r s c p ，g s m 用r x l o v ) 、m 和y 卿i j 一对所有合适的小区进行排名。假如排名最 9 重庆邮电大学硕士论文第二章w c d m a 与g s m 系统间切换基础知识 高的是g s m 小区，则排名结束。如果排名最高的是w c d m a 小区，则查看s i b 类型3 或4 中的“小区重选质量测量信息单元所含的参数是c p i c hr s c p 还是 ，、 c p i c he c i o 。如果是c p i c hr s c p ，那么排名就结束。否则，利用场讪邮( c p i c h n，1 e c i o ) 、2 j 和y 删对所有的w c d m a 小区再次进行排名。随后，如果排名 最高的小区比当前服务小区的排名高的时间超过融秒，并且u e 已在当前服 务小区待机超过1 秒时，则u e 重新选择排名最高小区待机。参数。鼬由r n c 在s m 类型3 或4 中指定。 2 2 2 压缩模式 图2 2 小区重选排名流程图 当收到r n c 指示要做载频间或r a t 间测量时，u e 将使用另外一个接收机或 者采用压缩模式来进行测量。压缩模式是指一种传输模式，通过这种方式，信息 传输在时域上将被压缩而产生出一个传输间隙。或者说，它是用传输时间的压缩 或减少来产生一段传输间隔，u e 的接收机可以利用这段间隙调谐到另外一个载频 上进行测量【1 1 1 。 1 0 重庆邮电大学硕士论文第二章w c d m a 与g s m 系统问切换基础知识 当采用压缩模式时，u e 将不需要配置双接收机就可在w c d m a 模式下测量 不在服务w c d m a 载频或其他r a t 载频。特别是对于r a t 间测量，压缩模式可 进行g s m 载频的信号电平测量、初始b s i c 标识和b s i c 再证实。 当只配备了一个接收机的u e 从w c d m a 覆盖区移动到只有g s m 网络的覆 盖区时，只能采用压缩模式来进行r a t 间系统测量。压缩模式也可用于l i e 进出 w c d m a 多载频覆盖区域。在压缩模式下，l i e 可测量另一载频而不丢失在服务小 区的专用信道上传输的任何数据。 压缩模式中传输间隙的长度是用无线帧的时隙来衡量的。图2 3 是一个压缩模 式传输的例子。在压缩模式传输期间，被压缩的无线帧的瞬时功率将有所增加以 保证传输质量不受处理增益( 扩频因子) 降低的影响。功率增加的大小是由压缩 的方式来决定的。 产生传输间隙的方式包括比特抽掉、减少扩频因子和高层协议调度。在比特 抽掉方式中，传输间隙是通过额外的比特抽掉或在速率匹配时用比正常模式少的 重复比特而产生的，因此必须抽掉足够的物理信道比特以产生传输间隙。另一方 面，抽掉过多的物理信道比特会导致信息丢失，因此，通常不建议采用这种方法 来产生较长的传输间隙，而且这种方法只应用于下行信道。 正常模式传输 一无线帧1 0 m s 一无线帧1 0 m s 斗 一无线帧1 0 m s 无线帧1 0 m s 无线帧1 0 m s 一无线帧1 0 m s 图2 3 压缩模式传输的例子 采用减少扩频因子方法，被压缩的无线帧上的扩频因子将减少一半，以便在 更少的时间内传输同样数量的比特。或者说，提高被压缩的无线帧上的比特速率， 使传输同样数量的比特所需的时间更少，因而产生出一段时隙不需要发射信号。 这个方法用于扩频因子大于4 的情形，它可用于上下行链路。 重庆邮电大学硕士论文第二章w c d m a 与g s m 系统间切换基础知识 对于高层协议调度方式，上层协议可以通过限制允许的传输格式组合，实质 上产生一个传输间隙，找个方法可用于上下行链路。它可适用于分组数据传输， 因为分组数据传输本身就是突发传输方式。但是这种方式不适用于电路交换数据 和语音的情形【2 3 1 。 2 3 系统间切换策略和信令流程 在3 g p p 中定义了多种类型的切换，包括软切换、更软切换、硬切换以及不同 无线接入技术之间的切换。 软切换和更软切换( 仅限于f d d 模式) 有“先连后断 的特性，即在断开旧 小区的连接之前，就建立了与新小区的连接。以w c d m a 系统为例，软切换允许 手机在断开先前服务小区的连接之前，与一个新的n o d eb 建立连接。因此，在软 切换中，l i e 至少和两个n o d eb 保持连接。在上行链路，r n c 从这些无线链路接 收到的帧中选择最好的帧。当工作于专用信道时，l y e 会不停地搜索并测量那些可 能引起软切换的相邻小区的信号强度。 更软切换是指l i e 和小区之间的多个连接属于同一个n o d eb 。这是一种n o d e b 内的切换。在更软切换中，n o d eb 将合并从不同无线链路接收到的信号并解调， 然后传送至i 淝。 硬切换的特性则是“先断后连 ，即先断开与旧小区的连接，再与新小区建立 连接。硬切换发生时，所有已存在的连接必须先要断掉，然后建立新的连接。当 从老的服务小区转换到新的服务小区时，会引起语音通话或数据业务的短暂中断。 许多情况下会使用硬切换，包括载频间切换、系统间切换、物理信道重新配置和 r n c 到r n c 的切换( 假设没有i u r 接口连接) 。对于载频间切换，u e 必须要从老 的服务载频转换到新的服务载频。对于系统间切换，假设u e 在w c d m a 和g s m 系统之间转换，u e 必须要断开正在服务的系统，然后与新系统建立连接。另外对 于特定的某些物理信道进行重新配置，例如定时发生变化，则无论是否可能会改 变n o d eb 或小区，都要求先断开无线链路之后再重新建立。 不管是哪种切换，都必须要对无线链路进行评估。有两种切换评估过程：网 络端评估的切换和l i e 端评估的切换。前者是由网络端评估触发的切换，后者是 u e 端评估触发的切换。 在u e 端评估的切换中