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摘要
移动通信技术是一门发展快，但是起步很晚的技术，在过去的几十年里，移动通信技术飞速的发展，移动通信技术已经走过了四代，在这几十年的时间里，技术不断的更新发展，从最初的只有文字功能，到文字和语音相结合的功能，再到现在的通信文字和网络都有的时代，这是一个质的飞越。
智能手机的普及，更是把移动通信技术推向一个更高的高度，网络成为移动通信中核心的功能，现在的人已经离不开手机了，也离不开网络了，“低头族”没有网络，用他们的话说，简直就是不能活下去。
本次的毕业设计论文，主要研究的是移动通信技术中的切换技术，这种技术不是一个新兴的技术，已经有很多年的历史，它是和蜂窝技术共同诞生的，而且也是蜂窝技术一个特有的名词。
我们可以这样说，切换技术可以推动移动技术的发展，本次毕业设计论文主要讲了切换技术在通信中如何应用的。
3G时代的技术已经很成熟了，4G已经来到了我们的生活中，由于4G的LTE技术不具备通话的功能，所以打电话的时候需要切换到2G，切换技术在4G中的应用尤其的重要。
关键词:
切换技术,移动通信技术,4G,LTE
Abstract
Mobilecommunicationtechnologyisarapiddevelopment,butthetechnologystartedlate,inthepastfewdecades,therapiddevelopmentofmobilecommunicationtechnology,mobilecommunicationtechnologyhasgonethroughfourgenerations,inthedecades,updatingtechnologyunceasingdevelopment,fromtheoriginalonlytexttotextfunction,andacombinationofvoiceandtextcommunicationfunction,andsomearenowthenetworkera,thisisaqualitativeover.Thepopularityofsmartmobilephone,isthemobilecommunicationtechnologytoahigherlevel,thenetworkhasbecomethecoreofmobilecommunicationfunction,nowpeoplecannotdowithoutamobilephone,alsocannotdowithouttheInternet,"
bow"
withouttheInternet,theysay,isnottolive.
Thisthesis,mainlystudiestheswitchingtechnologyofmobilecommunicationtechnology,thistechnologyisnotanewtechnology,hasmanyyearsofhistory,itisacommonbirthandcellulartechnology,butalsoaspecialtermcellulartechnology.Wecansay,thedevelopmentofswitchingtechnologycanpromotemobiletechnology,thisdesignismainlyabouthowtoswitchtechnologyapplicationincommunication.3Gtechnologyhasbeenverymature,4Ghascometoourlife,becausethe4GLTEdoesnothavethefunctionofconversation,sowhenthephoneneedtoswitchto2G,theapplicationofswitchingtechnologyin4Gisparticularlyimportant.
Keywords:
switchingtechnology,mobilecommunicationtechnology,4G,LTE
目录
摘要III
AbstractIV
目录V
第一章绪论1
1.1移动通信系统1
1.1.1移动通信特点1
1.1.2移动通信工作方式1
1.2移动通信的发展2
1.2.1全球移动通信发展历程2
1.3课题研究的目的及内容3
1.4课题研究的意义3
第二章切换技术4
2.1切换技术的发展4
2.2切换的定义及分类4
2.3切换的控制方式5
第三章移动通信系统中的切换6
3.1CDMA系统中的切换6
3.1.1CDMA系统概述6
3.1.2CDMA系统中的软切换7
3.1.3CDMA系统中的硬切换8
3.2GSM系统中的切换8
3.2.1GSM系统概述8
3.2.2GSM数字移动通信的主要技术9
3.2.3GSM切换9
3.3WCDMA系统中的切换9
3.3.1WCDMA系统概述9
3.3.2WCDMA中的切换10
3.3.3WCDMA中的软切换12
第四章中国3G的切换13
4.13G的简述13
4.2中国3G的发展驱动力13
4.3我国TD-SCDMA的切换过程13
4.3.1接力切换基本概念13
4.3.2接力切换过程14
4.4我国TD-SCDMA系统接力切换性能简要分析17
第五章结论与展望18
主要参考文献19
致谢20
附录22
第1章绪论
1.1移动通信系统
移动通信是一门新兴的，但是发展时间不是很长的技术。
这种技术改变了我们的生活方式，取代了我们过去的写信和邮递信件的方式，随着科技的发展，移动通信技术不再是以前单一的通话和短信，现在已经发展成了和互联网相连接的技术，在这里大家不但可以进行沟通，还可以进行数据的交换，以及互联网中的各种信息的共享和交换，速度之快，是我们以前不敢想象的。
1.1.1移动通信特点
1.移动通信依靠杆塔进行信息传输，杆塔发出的信号，在空气中可能会受到干扰，高大的建筑物和树木，对它们也有一定的影响。
2.干扰严重。
随着科技的发展，我们的空气中充斥着各种各样的信号，虽然我们看不到它们，但它们的确存在我们的身边，并无时无刻不在为我们服务。
由于空气中传播的信号较多，所以干扰的现象存在很久了，并且十分的严重。
3.由于已经走过了四代的发展时间，移动信号的频带占用十分严重，由于无线电的频率不是无限的，它具有一定的限制，我们在使用的时候，不断的加大频率的使用范围，导致我们现在的信号不是很稳定，在不断的变化。
4.移动通信技术不是一门单独的技术，它是和其他技术结合的一门综合性很强的技术。
5.对设备要求苛刻。
由于客户的使用地点不是固定的，在极其恶劣的条件下，对设备的要求十分的高，也很苛刻。
1.1.2移动通信工作方式
移动通信的分类方法有很多种，我们通常按照工作的方式进行分类，可以分为以下的几种方式。
1.单工通信
（1）单工通信概念：
单工通信就是指只能单一的进行通信，不可以同时进行信息的交换，收发不可以同时进行。
（2）单工通信分类
单工通信大概可以分为两类，一类是异频单工的，另一类就是同频单工的。
（3）单工通信的特点·
优点：
对设备的要求不是很高、可以为用户节省大量的电力资源、建设时的投入很小。
缺点：
操作复杂，不是很方便。
2.双工通信
（1）双工通信概念：
双工通信是单工通信的升级，可以同时进行收发两个命令，一方发送时另一方不但可以接收信号，还可以传送信号给另一方。
这是双工通信最大的优点。
（2）双工通信分类：
双工通信和单工通信的分类一样，大致也是两类。
一类是时分双工的类型，另一类就是频分双工的类型。
（3）双工通信的特点
使用方便。
设备较复杂、耗电大。
3.半双工通信
（1）半双工通信的概念：
半双工通信是全工通信和半工通信的结合，在一端采用的是全工通信，另外一端采用的是半工通信。
（2）半双工通信的特点
①对设备的要求不是很高，而且造价十分的低廉，还可以为用户节省电量。
②由于采用的是收发的频率是不一样的，所以频谱的占用十分的少。
③抗干扰能力强。
操作仍然不方便，对于单工通信的缺点没有做出十分有效的改变，没有为用户的体验带来改变。
1.2移动通信的发展
1.2.1全球移动通信发展历程
全球移动通信的发展大致经历了以下几个阶段：
20世纪20～30年代：
警车无线电调度电话（AM调幅），使用频率为2MHz。
20世纪40～50年代：
人工接续的移动电话（FM调频）。
单工工作方式，使用频段为150MHz及450MHz。
20世纪60年代：
自动拨号移动电话。
全双工工作方式，使用频段为150MHz及450MHz。
1964年美国开始研究更新的移动电话系统。
20世纪70～80年代：
AMPS、TACS分别在美国、英国投入使用。
20世纪90年代：
GSM数字移动通信系统和窄带CDMA数字移动通信系统及卫星移动通信。
21世纪初：
基于窄带IS-95CDMA技术的宽带CDMA技术的cdma2000、基于日本无线工业广播协会支持的纯WCDMA和欧洲电信标准协会定制的UTRA两个独立建议的WCDMA、由我们国家提出的TD-SCDMA等3G系统陆续开始投入使用，其中第三代（3G）系统使用的频段1885～2025MHz，2110～2200MHz，全球统一标准。
第二代移动通信采用TDMA或CDMA数字蜂窝系统，如GSM/DCS1800，D-AMPS（IS-136）、CDMA等。
1.2.2我国移动通信的发展历程
我国的移动通信发展的很晚，可以说在西方国家已经拥有了成熟的技术，我们才开始进行发展，造成了我们的通信发展起步晚，但是由于借鉴了西方国家的技术，发展很快。
我国初期主要发展十分传统的通信业务，如传统的邮寄业务，交通等等十分古老传统的通信技术。
上个世纪80年代以后，我国开始在南方的部分地区，发展现代通信技术，采用国外的先进技术进行推广，一经建立，迅速得到人们的喜爱，然后才普及到全国的范围。
在移动技术的2G时代，我国就开始关注3G技术的发展，从美国的高通引进CDMA技术，由我国的长城电信进行推广，开始的时候只在南方的大城市进行建设和开通，取得了十分良好的效果。
2000年以后，中国移动从中国电信中分离出来，建立了新的移动运营商公司，就是我们今天的中国移动，我国开始从国外引进技术，研究我们自己的3G技术，这是拥有我国自主知识产权的3G技术，为此我国投入了几千亿的资金，用来研究自主的第三代通信技术，积极的发展，终于可以合西方国家的3G技术相媲美，建立了不同于西方国家的3G新标准。
1.3课题研究的目的及内容
移动台在我们的通话过程中发挥的作用，我们可以这样简单的理解，它是把我们说话传出的信号由一个通信信号杆塔传到另外一个信号杆塔，直到我们通话的另一人。
而在传送的过程中，传输的通道不是一成不变，按照规定的路线来走，传输的过程可能需要切换路线，这就需要用到本次毕业论文所提到的切换技术。
我们在什么时候才会使用这种切换的技术呢？
大概有两种的情况，一种是我们处于漫游的时候，这时候需要切换提供服务的运营商。
另一种就是为了改善我们的体验，在必要的时候切换通道，降低通话堵塞的现象。
不论通信的技术如何发展，切换技术都是不可缺少的，它对于我们的日常中的维护和相应的优化，有着很重大的作用。
1.4课题研究的意义
随着智能手机的普及，移动网络的发展更快了，从以前的靠语音和短信赚钱，到今天的靠流量的费用来赚钱。
到了今天的4G时代，移动信号的频带已经十分稀少了，我国为三家移动运营商划分的频带范围，已经远远的不够他们使用了，如此以来，切换技术的重要性也在逐渐的体现，移动通信切换技术不是一个新技术。
它是和数字蜂窝通信一同诞生的，其目的就是为了提高用户的体验，保证用户的使用体验是最好的。
当我们通话或者上网的时候，我们所使用的移动通道可能出现堵塞或者无法使用的现象，对于这种情况，需要迅速的切换通道，来保证用户的正常使用，在这个切换的过程中，我们一定要保证快，不能让用户感觉到切换的存在，这就是对移动切换技术提出的要求。
虽然我们今天的切换技术已经十分成熟了，但是我们还应该不断地研究拓展，把我们的移动通信切换技术推向一个新的高度。
第2章切换技术
2.1切换技术的发展
移动通信技术已经发展很多年了，但是切换技术一词的出现，是伴随着蜂窝技术的引进才开始提出的，并且随着移动技术的发展，切换技术已经成为一种不可缺少的重要技术，并且这种技术已经逐渐的影响到我们今天使用通信技术的整体性能。
我国现在使用的网络结构十分的复杂，既有我国自主研发的网络技术--TACS，也有从国外引进的网络技术--CDMA和WCDMA网络技术。
由于采取多种网络技术共存、共同发展的策略，我国的无线资源利用率十分的庞大，留下的可用的已经很少了，我国的网络负担十分的沉重，为了提高用户的体验，我们必须要尽量减少切换的次数和时间。
2.2切换的定义及分类
切换的定义：
我们在什么样的情况下才会使用到切换呢？
当我们通信的时候，我们所传递的信号会从一个信号塔传送到另外一个信号塔，这中间需要切换技术的支持，通过切换技术可以保持我们和通信信号塔之间的联系。
从本质上来说，就是把信号从一个点切换到另外一个点。
切换的目的：
通过切换，我们可以获得更好的体验，对于用户的通话，还有保持连续性的作用。
我们在采取了适当的切换算法以后，不但可以减少我们在通话中的掉话率的现象，还可以提升我们的网速，提升移动通信技术的可靠性，为用户带来更好更快的体验。
切换的分类：
一般我们分为五种，软切换和硬切换是常见的两种。
触发切换的原因有很多种，主要有下面的几种：
1.由功率的预算造成的切换
GSM的通话技术是相对其他技术比较成熟的技术，在现在的4G时代，还是采用GSM时代的通话技术，由于LTE是不具有通话功能的，仅仅具有上网的功能。
GSM的通话技术，要求用户的通话时建立在电平处于最高的地方只有处于这种状态的时候，才能顺利的进行切换。
在一般的情况下，这种切换的成功几率，大概只有百分之五十。
而美国高通的CDMA技术，为了降低通信道的损耗，对系统做出了相应的限制。
2.由信号的强弱造成的切换
由于信号塔的分布不均匀，以及其他的原因，可能造成每个地方的信号的强度是不一样的，我们自身所处区域的信号塔和临近的信号塔的信号强度是不一样的。
当我们所处的信号塔的信号不是很强的时候，我们为了获得更好的体验，系统会根据相应的算法，为我们的信号通道进行切换，切换到强的信号通道，运用这样的算法，也是为了提高通信系统的稳定性。
3.由信号的质量造成的切换
由于空气中存在的电磁波有很多种，它们之间可能会相互的干扰对我们的通信信号的通道也会造成一定的干扰，在这种情况下我们需要进行切换，通过切换到更好的信道，来保证信号的质量，就算原信道信号的电平足够。
4.移动台到基站的距离引起的切换
我们每个人所处的位置不同，距离移动台的基站的距离也是不一样。
当我们所处的位置信号不是很好的时候，系统会根据我们的位置，分析寻找最近的信号塔的基站，经过切换，换到一个质量更好的信号通道。
5.话务切换
移动信号的分布很广泛，但是每个地方，甚至每个小区的使用量和需求量是不一样的。
切换还有一个重要的作用，当一个小区服务器的需求量太大，但是不够的时候，我们可以切换到附近的未饱和的服务器，通过切换，保证网络信号资源的合理分配。
2.3切换的控制方式
切换控制的主要方式有三种，主要包括下面的几种方式：
1.移动节点控制的越区切换（MCHO）。
2.网络控制的越区切换（NCHO）。
3.移动节点辅助的越区切换（MAHO）。
通过对上面的三种技术进行分析，我们可以看出这几种技术已经被广泛的应用到现在的通信技术中，尤其是在第四代LTE通信技术中的应用更是广泛，通过这种切换技术，可以很好的在LTE和GSM的通话中进行切换。
可以说，目前主流的技术，都是应用的这三种技术的组合，特别是高通的通信技术，对这种切换技术的应用尤其的成熟。
第3章移动通信系统中的切换
3.1CDMA系统中的切换
3.1.1CDMA系统概述
1.CDMA系统的主要优点
（1）大容量和软容量
根据理论计算以及现场试验表明，CDMA系统的信道容量是模拟系统的10～20倍，是TDMA系统的4倍。
（2）软切换
软切换是指当移动台需要切换时，先与新的基站连通再与原基站切断联系，而不是先切断与原基站的联系再与新的基站连通。
（3）高质量和低功率
由于CDMA系统中采用有效的功率控制和强纠错能力的信道编码，以及多种形式的分集技术，从而使基站和移动台以非常节约的功率发射信号，延长手机电池使用时间，同时获得了优良的话音质量。
2.CDMA系统的主要原理
在CDMA系统中，不同用户传输的信息是靠各自不同的编码序列来区分的。
CDMA的示意图如图3.1所示，可以看出信号在时间域和频率域是重叠的，用户信号是靠各自不同的编码序列m来区分的。
图3.1：
CDMA示意图
3.1.2CDMA系统中的软切换
1.软切换概述
软切换是CDMA中最有价值讨论的特性，因为它增大分集增强了性能，还有用于避免小区过量的干扰。
2.软切换的过程
软切换分为三个阶段:
切换测量阶段，切换决策阶段和激活集更新阶段。
系统中导频信道被分为四个集合:
激活集:
由在软切换中具有足够强度、并正在参与MS接收的导频组成。
候选集:
由满足激活集准则，或是强度超过T_ADD（导频加入门限），但还没有包括在激活集中的有关导频组成。
相邻集:
由不在激活集与候选集中，但有可能参与软切换操作的导频组成。
剩余集:
由其它的导频构成。
3.软切换算法[7][8]
图3.2显示CDMA/IS-95系统算法中导频PO在导频集中的位置随其强度变化的过程。
图3.2：
CDMA/IS-95系统的切换算法
软切换算法涉及以下3种信令消息：
1.导频强度测量消息（PSMM，pilotstrengthmeasurementmessage），它由移动台发往基站，包含该移动台所有的激活集、候选集以及信号强度超过导频加入门限T_ADD的基站的Ec/Io估计值、到达时间以及切换结束计时器等，基站通过这些信息便可以确定该移动台新的激活集的基站列表，并通过HDM消息指示移动台是否进行软切换。
2.切换指示消息（HDM，handoffdirectionmessage），它是由基站发往移动台，指示移动台更新激活集的基站列表用以实现切换，它包含以下信息:
HDM序列号、CDMA信道频率分配、激活集总表、与激活集中每一个导频相关的PN码相位、用于激活集和候选集的搜索窗口尺寸、切换参数（T_ADD、T_DROP、T_COMP、T_TDROP）。
3.相邻集列表更新消息困（NLUM,neighborlistupdatemessage），它是由基站发送给移动台，包含激活集中导频的最新组合相邻集的列表。
3.1.3CDMA系统中的硬切换
1.硬切换的概述：
硬切换是在业务信道使用过程中，跨越边界，空中接口短时间内先断开再重新连接的过程。
CDMA工作模式下的系统硬切换有：
（1）不同CDMA运营商管理下的BS之间的切换；
（2）不同激活集之间的切换；
（3）不同频点之间的切换；
（4）不同帧偏置间的切换。
2.CDMA异频硬切换的实现：
目前市场上拥有多个CDMA载波的商用
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