（通信与信息系统专业论文）铁路环境下gsmr系统越区切换的研究.pdf

北京交通大学硕士论文摘要 y 5 8 6 3 8 4 摘要 越区切换技术是 g s m- r移动性管理中的关键技术，铁路高 速环境 下越区切换的可靠性和有效性是体现 g s m- r 专用模式性能的重要方 面。本文以 g s m- r试验网络为基础，针对典型的铁路环境进行了越区 切换的理论分析和仿真评价， 利用铁路小区线状分布时部小区数目少的特点，提出了一种新邻小 区表设计方案和适用于高速移动台的目标小区指定法， 两种方法的联合 使用能够进一步缩短整个越区切换过程。 针对城市环境中由于重叠区长 度较短而容易 掉话的问 题， 建议采用基于功率估计的 提前切换策略， 并 借鉴了 现有提前切换技术实现的关键点， 提出一种以移动台运动速度为 主要依据的提前切换技术. 采用 h a t a 模型对铁路典型的五种地理环境进行建模， 并结合上下行 链路平衡预算， 给出了线状覆盖的小区 规划， 其中包 括小区的覆盖半径、 重叠区长度和基站间 距离. 在此基础之上， 又给出越区切换中最大切入 半径、 切换门 限、 切换容限等重要参数的参考设五， 推导了 三频组复用 g s m- r系统的切换中断率和切换阻塞率，并提出采用切换呼叫排队的 方法降低阻塞率，仿真工作证明了该方法的有效性， 关健词:g s m- r 、越区切换、h a t a 模型、功率佑计切换 来经作者、 导 s 间急 勿全文公布 北京交通大学硕士毕业论文 absr ract abs tract b e i n g t h e k e y t e c h n o l o g y o f g s m- r m o b i l i t y ma n a g e m e n t ( mm) , t h e c r e d i b l e a n d e ff i c i e n t h a n d o v e r r e p r e s e n t s t h e h i g h p e r f o r m a n c e o f g s m- r d e d i c a t e d m o d e f o r h i g h - s p e e d tr a i n s . b a s e d o n g s m- r t r i a l n e t w o r k , t h e h a n d o v e r t h e o ry a n d s i m u l a t i o n e v a l u a t i o n i n r a i l w a y e n v i r o n m e n t a r e a n a l y z e d . a c c o r d i n g t o c e l l s c h e m e a l o n g t h e r a i l w a y , w h i c h l e a d s t o t h e d e c re a s e o f a d j a c e n t c e l l n u m b e r s , a k i n d o f n o v e l a d j a c e n t c e l l l i s t d e s i g n a n d a m e t h o d o f t a r g e t c e l l n o m i n a t e d f o r h i g h - s p e e d m s a r e in t r o d u c e d . j o i n t i n g b o t h o f t h e m w i l l s h o rt e n t h e h a n d o v e r p r o c e s s . w h a t s m o r e , i t i s r e c o m m e n d e d a p p l y i n g e a r l y h a n d o v e r s t r a t e g y b a s e d o n p b g t i n o r d e r t o s o l v e t h e p r o b l e m o f h a n d o v e r f a i l u re o n a c c o u n t o f i n s u ff i c i e n t o v e r l a p r e g i o n i n u r b a n a r e a . b a s e d o n t h e v i t a l s o l u t i o n fr o m t h e o l d e a r l y h a n d o v e r s t r a t e g y , a n o t h e r e a r l y h a n d o v e r s t r a t e g y i s p r o v i d e d w h i c h m a i n l y d e p e n d s o n t h e m o v i n g v e l o c i 年 f i v e t y p i c a l r a i l w a y e n v i r o n m e n t s a re m o d e l e d b y m e a n s o f h a t a m o d e l . t o g e t h e r w i t h t h e l i n k b a l a n c e b u d g e t o f u p l i n k a n d d o w n l i n k , c e l l s c h e m e o f l i n e t y p e c o v e r a g e i s a c h i e v e d , s u c h a s c e l l r a d i u s , o v e r l a p re g i o n a n d d i s t a n c e b e t w e e n b a s e - s t a t i o n s . a t t h e s a m e t i m e , p a r a m e t e r s o f o t h e r h a n d o v e r c a u s e s a r e a l s o e s t i m a t e d , s u c h a s m a x i m u m h o i n r a d i u s , h a n d o v e r t h r e s h o l d a n d h a n d o v e r m a r g i n e t c . i n t h e e n d o f t h e p a p e r , h a n d o v e r a b o rt p o s s i b i l i t y a n d b l o c k p o s s i b i l i t y a re i n d u c e d i n g s m - r s y s t e m w i t h 3 - c e l l re u s e . i t i s p r o p o s e d i n c h a n n e l b l o c k s i t u a t i o n t h a t h a n d o v e r c a l l q u e u i n g c o u l d b e a d o p t e d i n o r d e r t o d e c r e a s e h a n d o v e r f a i l u re. s i m u l a t i o n re s u l t s c o n fi r m t h e u s e f u l n e s s o f t h i s me t h o d . k e y w o r d s : g s m- r , h a n d o v e r , h a t a m o d e l , p o w e r b u d g e t ( p b g t ) 北京交通大学硕士论文 第1 章概述 1 . 1 g s m- r的发展历程 1 . 1 . 1国外 g s m- r的发展 国际铁路联盟u i c为满足欧洲2 1 世纪铁路一体化进程推荐了欧洲铁路 专用移动通信系 统g s m - r ( g s m r a i l w a y ) ， 它是在g s m蜂窝系统上 增加了调度通信功能和适合高速环境下使用的要素组成，能满足国际铁路 联盟提出的铁路专用调度通信的要求。g s m- r系统很多技术借鉴了公网的 g s m技术， 保留了g s m的大体结构， 使得从一开始g s m- r系统就是一个 成熟可靠的系统， 它的绝大多数软硬件都已 在现网中得到检验。不仅如此 由 于二者都可以工作在 9 0 0 m 频段，因此在无线网络规划方面也是基本相 同的， g s m- r系统的规划设计也可借助于已成熟的g s m系统工具，方便 快捷地为用户提供网络设计安装 x - 4 1 出于众多的需要，g s m新技术如g p r s已经规范化并将安装使用，向 u m t s ( 通用移动通信系统) 的演进将提供新的业务和更加强大的无线系统， g s m- r据此可最大限度地引入新的业务， 因此g s m- r是面向未来的技术， 具有巨大的发展空间，日 前超过3 0 个铁路公司己承诺在其国际路网中使用 该技术5 ,6 g s m- r的发展大致分为以下三个阶段: 第一阶段标准制定 1 9 9 3 年国际铁路联盟u i c与欧洲电信标准组织e t s i 协商，提出了欧 洲各国铁路下一代夭线通信以g s m p h a s e 2 十 为标准的 g s m一 技术，这一 北京交通大学硕士论文 提议在 1 9 9 5 年经u i c评估并最终确认。 之后， u i c开展了一系列的标准制 定和测试工作。首先， u i c建立标准化组织 e i r e n e ( 欧洲集成铁路无线增 强网) ， 制定一系列铁路需求规范， 涉及范围包括业务功能、 调度台车载台 需求、电磁环境等各项指标:其次，还密切与e t s i 合作， 最终将其所提出 的系列调度业务需求纳入到了g s m p h a s e 2 十 规范中( 7 1 第二阶段g s m- r系统试验 1 9 9 7 年， 2 4 个国家的3 2 个铁路组织签署了g s m- r谅解备忘录， 签字 的铁路组织至少要将 g s m- r用于过境运输通信。同年，为了验证 g s m- r 系统的可靠性、 兼容性等指标， u i c还成立了另一个专门 组织mo r a n e ( 欧 洲铁路 移动无线系统) ， 它的主要 成员包括铁路 运营商、 g s m - r 制造商 和研 究机构， mo r a n e 项目 的重点放在测量高速环境的g s m - r特性上。 从1 9 9 7 年至2 0 0 0年间， mo r a n e组织分别在法国、意大利、德国开展了三个试 验项目，对g s m- r系统进行了严格的测试。同时， mo r a n e还制定了一 系列技术标准用来规范一些主要流程和设备接口， 从而保证将来g s m一系 统在各过程中不仅要设备兼容， 还要终端兼容、 业务兼容 8 1 第三阶段g s m- r工程实施 1 9 9 9 年第一个g s m - r网 络在连接瑞典到丹麦的o r e s u n d 大桥建成并投 入运营。o r e s u n d大桥铁路线属于瑞典s ii u b a n v e r k e t 全国线路工程的一部 分，全国线路工程分为四期实施， 覆盖线路总长72001m，第一期工程的设 备安装、调试和验收己经在2 0 0 0 年夏天完成并投入商业运营，共采用了i 台交换机，6 台基站控制器和2 6 0 个基站，目 前正在安装调试g p r s 网络。 随后，瑞士、德国、荷兰、法国、西班牙、匈牙利、美国等相继建设了自 己的g s m- r系统。另外，中国、芬兰、挪威等国家也开始对g s m- r进行 招标或商业咨询1 9 北京交通大学硕士论文 1 . 1 .2国内g s m- r的发展 我国铁路移动通信从 2 0世纪 6 0年代开始，设备不断发展，制式不断 完善，至今己形成铁路全网的规模，成为保障铁路运输安全生产的重要手 段。截至2 0 0 2 年底，我国铁路营运里程己达7 1 5 0 0 k m，位居世界第三位， 预计到2 0 2 0 年，全国铁路营业里程达到9 万k m左右。在这样庞大的铁路 交通运输网中，要想大幅度提高铁路复线率、电气化率、自 动闭塞比重， 实现主要繁忙干线客货分线运输，只有放弃原有铁路模拟通信制式，选择 一种新的 铁路数字移动通信技术d “ 一 ， 3 j 。 我国从 1 9 9 4 年就开始对专用移动通信技术跟踪研究，当时的重点是对 g s m - r和t e t r a ( 陆上集群无线电 通信) 系统进行比 较选择， 支持两种不同 制式的研究者们在此期间发表各自的论点和论据，集思广益进行讨论，并 经过了 长时间的 调研和考察1 4 ,1 5 1 。 由 于g s m - r具有适应铁路运输特点的功 能优势，成熟的技术优势以及符合通信信号一体化技术发展的需要，更重 要的是g s m- r支持铁路移动通信的可持续发展，因此最终在2 0 0 0 年底确 定将g s m- r作为我国铁路未来发展的方向，之后基于g s m- r的各种铁路 特色业务的开发， 如无线列调、 中国 列车监控系统c t c s . g p r s 等在各大 科研院 所纷纷开展， 并取得了 相当大的成果【 1 6 ,1 7 1 。 更令人高兴的是， g s m - r 终于在2 0 0 3 年下半年获准了频段的使用， 其空中接口 参数见表1 - 1 . g s m - r 的研究应用即将从实验室走向铁路，实现我国铁路通信事业质的飞跃。 表 卜 t 我国g s m - r空中接口 参数表 项目 指 标 项 目指标 工作方式 f dd 下行( 基站到终端) 频段 8 8 5 - 8 8 9 m h z 语音编码速率 3 k b i u s 上行( 终端到基站) 频段 9 3 0 -9 3 4 mh 2 每载波信道数 8 上下行间隔 4 5 mhz 帧 长 4 . 6 1 5 ms 载波间隔 2 0 0 k hz 跳频方式无跳频 频点数 2 0 覆 盖 半 径一 0 ， 并且p b g t ( n ) h o m a r g i n ( n ) ， 则要触发功率估计切换。 这种切换方式可以使移动台始终锁定在路径损耗最小的小区上，发生这种 切换时，当前小区的信号电平和质量可能并没有低于门限值以下。在非功 率估计切换的 情况下， 如果p b g t ( n ) 0 ， 并且p b g t ( n ) h o m a r g i n x x ( n ) , 则表示有适合于相应切换原因的邻小区，切换允许发生。 注 h o m a r g in x x ( x ) 参 数的意 义 请 参 见3 a ,2 节 x指 切换的 原 因， 包 括r x q u a t . r x l c v , ms - b t s di s t a n c c . t r a ff i c 和 p b g t , 2 .3 选择过程 g s m- r的选择过程要较公网的简单很多。移动台和基站免去了对若干 邻小区的测量，也不用对众多合格小区进行冗长的排队和选择。如果不采 用目标小区指定法，基站需决定出预存储邻小区列表中的两个小区是否均 适合作为 切换小区 ( 满足式( 3 . 1 ) 和式 ( 3 .2 ) ) ， 将合格的小区放入切换邻小区 表 中，并根据 p b g t值的大小排列先后顺序作为候选邻区表。若采用了目 标 小区指定法，基站只需检查指定的目 标小区是否满足切换的要求，如果满 足要求则将其放入切换列表中。切换邻小区表中的信息会放入切换指示 ( h a n d o v e r ind i c a t e ) 消 息 中 发 送 给b s c 0 0 j . b s c 确 定 切 换目 标 小 区 的 算法建立在下列两个公式的基础上: r x l e v 一 n c e l l ( n ) r x l e v mi n c e l l ( n ) + ma x ( 0 , p a ) ( 3 . 1 ) p b g t ( n ) h o ma r g i n x x ( n ) ( 3 .2 ) b s c 或ms c按紧急性质量切换、紧急性电 平切换、紧急性距离切换、 北京交通大学硕士论文 业务切换和功率估计切换五种切换原因的优先顺序选择用于切换的小区。 如果小区中的切换请求原因个数不只一个，则选择优先级别最高的作为切 换原因。 当涉及到ms c内b s c间切换或者ms c间切换时，切换的发生需要由 原服务小区被管辖的ms c来决定。ms c根据目标小区指定法或者正常的 测量比 较后给出目 标小区， 指明切换原因， 并将这些信息放在h a n d o v e r c o mma n d中发送给原服务小区所属的b s c . 如果采用的是目 标小区指定法， b s c或者ms c只需要将指定的目 标小 区其相应的参数从预存储邻小区表中取出等待切换允许时发送即可。若没 有采用目 标小区指定法时， b s c或者ms c需要根据两个相邻小区的测量结 果排队后选择，排在第一位的将被作为目 标小区。当目 标小区的信道拥塞 时，可选择候选列表中的第二位小区作为切换目 标小区。如果没有找到可 供切换的小区，且在b s c或ms c中支持呼叫排队，则让切换请求在目 标 小区等待排队，排队处理的切换请求要比一般的呼叫请求优先级高。 2 .4 执行过程 在整个切换实现的过程中， 切换的触发过程和选择过程是实现越区切换 的量变过程，在移动台和网络间的消息传输的表象中没有变化。而切换的 真正质变是从执行过程开始的。切换执行过程的主要任务是分配、激活一 个新信道， 然后切换到这个信道上。 对于b s c内的 切换， b s c将切换的相 关信息加载到切换命令担a n d o v e r c o m m a n d ) 中， 并将这条消息通过 原b t s 发送给移动台， 此时启动定时器t 3 1 0 3 ， 切换执行过程正式开始(4 q 移动台接入新信道， 触发网络中路径的切换， 释放旧路径， 此过程结束后， b s c 接收到切换完成( h a n d o v e r c o m p l e t e) 消息， t 3 1 0 3 停止计时， 整个切换过程完成。对于 b s c间的切换，首先由原 ms c产生 b s s ma p h a n d o v e r c o mma n d 消息，并将它传送给原 b s c ，原 b s c 发出 北京交通大学硕士论文 h a n d o v e r c o mma n d消息给移动台，启动定时器t 3 1 0 3 ，切换过程结 束后， 原b s c 接收到从原m s c 发来的清除命令( c l e a r c o m m a n d ) 消息， 此时对 t 3 1 0 3 复位。 当移动台接入到新小区的无线资源中后: 新小区必须检测切换参考号是否与指定的相同，如果吻合，移动台 将被锁定到新小区上， 如果不能吻合，新小区继续等待正确的移动台接入; 新小区发送h a n d o v e r d e t e c t消息给b s c ; 当移动台在网络中能够成功通信时，b t s 将接收到移动台发来的一 条r r消息h a n d o v e r c o mp l e t e 。如果正在进行的是b s c间的切换， 新小区还必须马上将这条消息发送给 ms c ，接下来 ms c给旧小区发送 c l e a r c o mm a n d消息以终止切换过程。 在执行完的切换是b s c内或者 ms c内b s c间切换， 原服务b s c还会发送一条h a n d o v e rp r e f o r me d 通知给 ms c . 2 . 4 . 1切换执行流程图 图2 - 2 , 2 - 3 和2 - 4 分别描述了b s c内b t s间、 ms c内b t s间和msc 间三种不同 类型切换执行过程的m s c ( m e s s a g e s y s t e m c h a rt ) 图。 图2 - 2中， b s c内b t s间的切换相对比 较简单，它的过程主要包括信 道激活( 消息1 -3 ) 、 发起切换( 消息4 -5 ) 、 物理信道建立( 消息6 -8 ) 、 切换 完成( 消息9 -1 4 ) 和旧 信道释放( 消息1 5 -1 6 ) . 图2 - 3 中， ms c内b s c间的切换执行包含的子过程和b s c内 切换相同， 只是每个子过程的消息传输更加复杂些，如: 信道激活( 消息 1 -7 ) 、发起 切换( 消息8 -1 0 ) 、 物理信道建立( 消息1 1 -1 4 ) 、 切换完成( 消息1 5 - 2 1 ) 和 旧 信道释放( 消息2 2 -2 4 ) . 北京交通大学硕士论文 图2 - 2 b s c内b t s间的切换流程图 图2 - 4中， ms c ib j 的切换执行流程除t要完成ms , b t s i , b t s 2 , b s c 1 、 b s c 2 和m s c z 之间 的消息传输( 这些传输过程同图2 - 3 中 描述的 相同 ) ， 还 要涉及到ms c 2 和v l r 2 两个功能实体。在图2 - 4中，消息 1 -3 属于信道 激活过程，并且应发生在信道激活的最开始。 消息4 可以 发生在m s c z 和 ms c 2连接建立后的任何时间。消息 5发生在移动台给 ms c 2发送 h o a c c e s s 之后。 当目 标小区收到移动台发回的h a n d o v e r c o mp l e t e消 息后，将通知给ms c 2 。于是ms c 2旧通过向ms c i 发送消息6来指示已 经建立起了与ms 之间的连接，切换完成。 北京交通大学硕士论文 ms c i n t e r b s ch 己 n d o v e r 一m s b s c i ms c日 sczb t s z 一一一 . 6亡h an a ctack 矛一-一 呀二 竺一 匕竺竺竺竺 兰- 1 1ho al 儿 匕石b 一二塑竺 匹 正 旦一 1 4p饭 介5翻 二 肚 ， mf o 1 55 户 归 meln e 月出出1 份通旦卫更 丝 鱼 之- 1 7ua叭嗯 .d“h l -一一- 匕- - 一 一 一 i 11 8 h oc o m p l e 正 1 9hoc ompl e i 下 司呀-一 才些 上 旦 卫 旦 卫 垦互 卫 乙 一 2 1c l e 八rcomma n d 叫. -. 一. - 2 2r rch anre l 心口 .卜 -.， .叫 夕 旦 丝q 竺塑韭望密 、 2 4 c l 八 r c o m 氏et 图2 一 3ms c内b s c间的切换流程图 ms c in te闪 s ci 粗喇0 咒 r 州5亡 ，m旧c z 、 只2 ， m 朋 脱 e p 月庄 卜 白 护 目仁 翔 暄砚 zm 成 p月团c a t 匕 洲口 别口 0 叭洲es n u . 怕匕 凡 3 ma fp 阅 p a r lh a 旧 ( 和 凡超 k 工 铸 州妒 j三 叫 之半 n 0 0 v 旧 r 曰 丫成t 工卜工一 图 2 礴ms c间的切换流程图 2 2 北京交通大学硕士论文 2 . 4 .2切换执行中的定时器 切换执行时与切换相关的定时器是表征越区切换性能的重要参数。图 2 - 2 中列出了几个重要的无线资源管理定时器。 定时器t 3 1 0 3 定时器 t 3 1 0 3的计数值是表征越区切换时间的一个重要参数，它位于 b s c内。在切换过程中，b s c按照此计时器在发起切换的原始小区和目 标 小区中同 时 保留t c h信道， 它在发出 切换命令 ( h a n d o v e r c o m m a n d ) 消息时启动，收到切换完成( h a n d o v e r c o m p l e t e ， 用于b s c内 切换， 如图2 - 2 ) 消息时或清除命令( c l e a r c o m m a n d ， 用于b s c间 切换， 如图 2 - 3 ) 时复位， 此定时器的默认长度为5 s 。 当定时 器停止计数后， 旧小区将释 放被移动台占用的信道，返回到空闲状态。 这里需要注意的是， 定时器t 3 1 0 3 的计时是在b s c中看到的切换时间， 移动台真正的切换时间要比这个时间短，因为从b s c到移动台之间的传输 会有一定的时延，实际上，移动台的切换时间可以根据移动台端切换命令 和切换完成消息的接收进行判断。 定时器t 3 1 0 1 定时器 t 3 1 0 1 用于立即指配过程的计时，属于 b s c内。它在 b s c向 b t s 发送信道激活( c h a n n e l a c t i v e ) 的报文时启动， 在收到b t s 发送的 建 立指示 ( e s t a b l i s h i n d i c a t i o n ) 时复 位。 为了 优 化 信 令资 源的 使用， 应适当减小该定时器，建议对不过载的b s s ，该定时器默认为1 . 8 s . 定时器t 3 1 2 4 定时器t 3 1 2 4 用于两个非同步小区间的切换捕获程序，目的是检查网 络对特定信号的应答，位于 ms 内。它在 b t s向移动台发送切换接入 ( h a n d o v e r a c c e s s ) 时开始， 收到物理消息( p h y s i c a l i n f o ) 时复位。 如果切换命令中分配的信道类型为 s d c c h ( + s a c c h ) ， 该定时器默认为 北京交通大学硕士论文 6 7 5 m s ,其他情况下为 3 2 0 m s . 2 . 5 g s m- r越区切换过程与g s m的差异 本文提出的g s m- r越区切换过程与g s m 的差异究其根源是由于小区 沿线铺设而引起的: g s m- r中的切换邻小区表为2 个，而g s m中一般设为6 个: g s m- r中设置了预存储邻小区表，明确了需要进行预处理的邻小 区，这在g s m 中是没有的; 当在g s m- r中采用目 标小区指定法时，目 标小区在切换过程开始 之前就已经确定下来，选择过程的作用仅是用来核对该预定义的目 标小区 是否满足切换的条件而已， 而g s m的选择过程是为了从切换邻小区表中选 出性能最好的小区作为目 标小区: 切换的执行过程没有差异。 从以上分析可以看出， 两种切换过程的差异主要体现在切换的触发过程 和选择过程，这两个过程的决定条件在于过程设计和算法的使用:而切换 执行过程的决定条件是硬件设施，并且如果硬件条件不发生变化的话，切 换的执行过程所耗费的时间也不会发生改变。因此，要减少切换时间实际 上是要设法降低触发过程和选择过程的时间，本文的下一章还将对这一关 键问题进行深入分析。 北京交通大学硕士论文 第3 章 b s s 中越区切换的算法分析 越区切换算法是越区切换选择和执行的重要依据， 也是科研人员在切换 领域中 进行理论分析的重要切入点a 2 - 4 5 1 。对于铁路环境的 越区切换， 就算 法本身没有太多差异，但算法的应用会由于铁路的特殊性和切换过程的变 化会而有所不同。 3 . 1 越区切换的算法分析 根据上一章的过程分析， 在执行越区切换之前， 需要对当前服务小区和 相邻小区的一些参数进行比较，以取得切换依据，另外，当移动台的运动 速度不能达到采用目 标小区指定法的速度时，还需要对两相邻小区进行排 序，以便使移动台能够切换到最佳的相邻小区上， 这项工作由b t s中的第 一层管理住1 m ) 单元依据相关的 越区切换算法完成，图3 - 1 示出了l i m内 越区切换算法的流程。如果采用了目 标小区指定法时，则只有指定的目 标 小区测量结果才可以进入l i m单元中。 总的来看， l i m的作用是触发切换 决定，即由 于哪种原因导致了切换的发生， t mg的作用是选择目 标小区并 宣布切换的执行。 在图3 - 1 中， 首先 将经过b t s 预处理的r x l e v 一c e l 以 川 平均值代入 e x p 1 ( n ) 式中， 若满足e x p i ( n ) 0 ， 则在 接收到每个r u n h a n d o v e r s a c c h 块后就可以选出满足以上不等式的小区。如果这时需要执行强迫切换，则 直接依据 e x p i ( n ) 式排列出 切换邻小区表，不需要经过 e x p 2 ( n ) 的 计算过 程; 如果不满足强迫切换的条件， 则p b g t 值也会计算出来， 并代入e x p 2 ( n ) 式， 得出以 降 序排列的 切换邻小区 表。由 于根据参数h o m a r g i n x x来决定 北京交通大学硕士论文 切换，因此切换的依据也就是产生切换的原因。执行哪一种切换类型将由 l i m通过a b i s 接口发送给t mg单元，接下来由b s c单独或者联合ms c 共同完成一次切换过程。显然，由于邻小区的减少，l i m的处理过程在工 作量上相对减少了许多。 预存储邻小区的测量报告或指定日 标小区的测量报告 幸幸十幸幸 第一层管理 lim一蔫到 i l 算r x l e v n c e l l ( n ) ( r x n c e l l h r e g a v e ) 第一个选择条件 e x p i 扭 ) = r x l e v 卯c e l l ( n ) 一 ( r x l c v m i n c e l l ( n ) + m a x ( 0 , p a ) ) 0 第二个选择条件 e x p 2 ( n ) 二 p b g t ( n ) - h o m a r g i n x x ( n ) 0 进入切换邻小区表 图3 - 1 l i m 内越区切换算法流程 在切换的选择阶段，b t s 发送给b s c的切换指示h a n d o v e r i n d i c a t i o n消息中会指示出切换的原因、切换邻小区表及邻小区各自 的 l i m 表达式( 即 e x p 1或 e x p 2 ) 。 如果切换的原因是强迫切换，则使用的 表达式为e x p i ( n ) ， 其他切换原因的表达式为e x p 2 ( n ) 。 这些触发切换原因 的优先级从高到底排列如表3 - l ， 如果一次切换同时满足两种或两种以上原 因，则选用优先级最高的一种， 表3 - 1 切换原因的优先等级 优先级切 换 原 因 i 强迫切换( f o r c e d h a r i d o v e r ) 2 接收质2 ( r x q u a l 先u l 后d l ) 3l 接 收 电 平 ( r x l e 、 先u l 后d l ) a 8 p i3 s ( d is ta n c e ) 5 功率估计( p b g t ) 6 业务( t r a ff i c ) 北京交通大学硕士论文 3 . 1 . 1基于e x pi 的切换 e x p i 是用于切换时判断相邻小区是否可用于切换的首要条件，若将小 区接入门限参数修改为强迫切换算法参数时，还可作为强迫切换的判断准 则， e x p i 的 算术表达式见式( 3 . 1 ) . e x p 1 ( n ) = r x l e v n c e l l ( n ) 一 r x l e v mi n c e l l ( n ) + m a x ( 0 , ms t x p w r ma x c e l l ( n ) 一 p ( n ) ) 0 ( 3 . 1 ) 对于强迫切换， e x p i ( 司 可改写为; e x p 1 ( n ) = r x l e v es n c e l l ( n ) 一【 f o r c e d h a n d o v e r a l g o ( n ) + m a x ( 0 , ms t x p w r ma x c e l l ( n ) 一p 伪 ) ) 0 ( 3 .2 ) 在以上各式中 r x l e v min c e l l ( 呼 移动台允许切换到小区” 上所需的最小r x l e v . m s t x p w r m a x c e ll ( n )移动台 在邻近小区”l 的 最大发射功率。 p ( n ) :移动台在临近小区n 上可以使用的最大发射功率， 单位d b m . 在最终做切换之前， l i m 首先需要检查移动台报告的所有可用于切换 小区是否满足e x p i 伪 ) ， 检查的结果仍然要存储在l i m中。 3 . 1 . 1 . 1强迫切换 在一些情况下， 小区临时作为他用而不得不将当前在小区上进行的通话 转移到其他小区的信道上，比如基站需要维修等，这时移动台所执行的切 换就是强迫切换。强迫切换包含两方面操作，一方面是关闭小区，阻止切 换的进入;另一方面是启用强迫切换算法， 将小区内现有的呼叫分配出去。 将两个操作联合起来执行，可以提高切换的效率。因此强迫切换 e x p 1 ( n ) 的应用是为了给关闭小区内正在进行的呼叫寻找合适的邻小区，这时 f o r c e d h a n d o v e r a l g o ( n ) 的取值要视邻小区 n的 情况而定， 但一定不能低于 r x l e v mi n c e l l ( n ) . 北京交通大学硕士论文 3 . 1 . 2基于e x p 2 的切换 e x p 2 是用于切换时判断相邻小区是否可于切换的第二个条件， 对于强 迫切换不需要计算e x p 2 ，其算术表达式见式( 3 .3 ) 0 e x p 2 ( n )=p b g t ( n ) 一h o ma r g i n x x ( n ) 0 ( 3 . 3 ) 式中: p b g t ( 二 ) = r x l e v ee n c e l l ( n ) -m i n ( ms t x p w r ma x c e l l ( n ) , p ( n ) ) 一 r x l e v d l ( p , a x ) 一mi n ( ms t x p w r ma x , p ) ( 3 . 4 ) 参数h o m a r g i n x x ( n ) 的 取值因切换方式的不同 而有所区别。 对于功率估计切换: h o ma r g i n x x ( n ) =h o ma r g i n ( n ) ( 3 .5 ) 对于紧急性质量切换: h o ma r g i n x x ( n ) =h o ma r g in r x q u a l ( n ) ( 3 .6 ) 对于紧急性电平切换: h o ma r g in a x ( n ) = h o ma r g i n r x l e v ( n ) ( 3 . 7 ) 对于紧急性距离切换: h o ma r g i n x x ( n ) =h o ma r g i n d i s t ( n ) ( 3 . 8 ) 对于业务切换: h o ma r g i n x x ( n ) =h o ma r g i n ( n ) 一h o ma r g i n t r a f fi c o f f s e t ( n ) ( 3 . 9 ) 以上各式中: r x l e v d l ( p _) =r x l e v d l +p wr _ c es d p wr c d : r f 最大下行链路功率与b s s 功率控制下的实际下行链路功率之差。 r x l e v d l :移动台在当前小区_ 二 的平均接收电 平。 r x l e v n c e l l ( n ) : 相邻小区 n 上的 接收电 平值 m s t x p w r m a x c e l l伺/ m s t x p w r m a x 移 动台 在相 邻小 区 n ! 当 前小 区 上的 最大 发 送 功 率 p ( n ) /p .移动台在相邻小区n / 当前小区上的最大r f 发射功率。p 的值与移动台在小区上的 北京交通大学硕士论文 功率等级以 及小区的频带都有关系，见表3 - 2 . 表3 - 2参数p的取值 cs m gs m 1 8 0 0gs m 1 9 0 0 第 类 第2 类 v , 3 类 第4 类 第5 类 8w 门 9d b m 5 w / 3 7 d b . 2w / 3 3 d b m 0 . 8 w / 2 9d b m i w / 3 0 d bm 0 . 2 5 w / 2 4 d bm 4 w / 3 6 d b . 1 w / 3 0 d b. 0 . 2 5 w 1 2 4 d bm 4 w / 3 6 d b. 3 . 1 . 2 . 1切换容限h o ma r g i n x x ( n ) 的意义 h o m a r g i n x x ( n ) 是决定越区切换原因的参数， 它对应的原因包括功率估 计、紧急性质量切换、紧急性电平切换、紧急性距离切换和业务切换，此 参数的意义见图 3 - 2 。 在切换的触发阶段对功率估计值p b g t ( n ) 进行预处理 时，一定会将目 标小区的接收电 平r x l e v es n c e l l ( n ) 与当前小区接收电平 进行比较，其差值就是功率估计值。当经过门限值比较过程后，发现超过 了 规定的门 限 值， 则 表明 切换可以 进行。 一般来 讲， h o m a r g i n x x ( 的 为正 值， 即要想达到切换要求， 邻小区的接收性能要好于当 前小区。 h o m a r g i n x x ( n ) 取负值的原因是由于有的切换是强制性的，如在隧道中，选择一个具有较 低切换容限甚至是负值的小区，以便获得规定的功率估计;或者是由于运 营者为了达到对业务分布的完全控制，阻止两个特定小区之间的切换，使 业务管理的有效性最大化。 北京交通大学硕士论文 h o ma r g i n x x ( n ) o r x l e v nc e l 以n ) 一 二 磊 计 值 与基站的距离 图3 - 2 h