移动通信系统中的切换技术描述

（一）切换的定义

所谓切换是指移动台从一个信道或小区切换到另一个信道或小区的过程。切换是移动通信系统中一项非常重要的技术，切换失败会导致通信失败，影响网络的运行质量。

（二）切换的分类

1.按无线网络覆盖范围划分

切换允许在不同的无线信道之间进行，也允许在不同的小区之间进行。根据发生切换的实体覆盖范围的不同，可以分为以下几种类型。

（1）小区内切换：移动台可能在同一个小区（或扇区）要执行小区内切换，改变通信所使用的信道，相关的操作只需要在BSC内进行。

（2）BSC内切换：BSC内切换是指同一BSC所控制的不同小区（基站）之间的信道切换。这种情况发生在移动台进入一个新基站（这个新基站与原来的基站处于同一个BSC管辖范围）的服务区时。BSC内切换不需要经过MSC的处理。

（3）MSC内切换：MSC内切换是指同一MSC所控制的不同基站子系统之间的信道切换。其中，切换前后的BSC在同一个MSC管辖范围内，这种情况发生在移动台需要改变基站和BSC时。MSC内切换需要经过MSC的处理，MSC从候选小区中选择一个目标BSC供切换使用。

（4）MSC间切换：MSC间切换是指同一PLMN覆盖区内的不同MSC之间的信道切换。当移动台要同时改变BSC、MSC时，需要进行MSC间切换。这种切换比较困难，引起的话音中断率也比较高。

（5）网络间切换：网络间切换涉及不同网络间的相互操作，这个切换可能需要跨越不同运营商或不同模式的网络，例如IS-95 CDMA网络和GSM网络间切换，或者IS-95 CDMA网络和AMPS模拟网之间的切换。网络间切换不仅需要多模终端，而且需要网络间交换、通话的鉴权计费等比较复杂的技术。

2.按切换处理过程划分

按照切换处理过程的不同，即按照当前链路是在新链路建立之前还是之后释放可将切换类型分为硬切换、软切换、更软切换和接力切换等。

1）硬切换

当移动台从一个基站覆盖区进入另一个基站覆盖区时，先断掉与原基站的联系，然后再与新进入的覆盖区的基站进行联系。这种“先断后接”的切换方式称为硬切换，硬切换技术主要用于GSM及一切转换载频的切换。

硬切换技术的先断开后切换，会造成短暂的暂时中断，通常人耳是无法察觉的。一般情况下，移动台越区时都不会发生掉话的现象，但当移动台因进入屏蔽区或信道繁忙而无法与新基站联系时，就会产生掉话。

2）软切换

在切换过程中，当移动台开始与目标基站进行通信时并不立即切断与原基站的通信，而是先与新的基站连通再与原基站切断联系，切换过程中移动台可能同时占用两条或两条以上的信道。这种先通后断的切换方式称为软切换。

软切换是由MSC完成的，软切换提供宏分集的作用，提高了接收信号的质量。软切换被广泛应用于CDMA系统中。

3）更软切换

移动台在同一小区的不同扇区之间进行的软切换称为更软切换。这种切换是由BSC完成的，并不通知MSC，应用于CDMA系统中。(www.xing528.com)

4）接力切换

接力切换是TD-SCDMA移动通信系统的核心技术之一。其设计思想是利用智能天线和上行同步等技术，在对UE的距离和方位进行定位的基础上，根据UE方位和距离信息作为辅助信息来判断目前UE是否移动到了可进行切换的相邻基站的临近区域。如果UE进入切换区，则RNC通知该基站做好切换的准备，从而达到快速、可靠和高效切换的目的。这个过程就像是田径比赛中的接力赛一样，因而形象地称之为“接力切换”。接力切换通过与智能天线和上行同步等技术有机结合，巧妙地将软切换的高成功率和硬切换的高信道利用率综合起来，是一种具有较好系统性能的切换方法。

3.按切换的原因划分

1）基于无线质量的切换

通常此类切换的原因是移动台测量报告显示出存在比当前服务小区信道质量更好的邻小区。

2）基于无线接入技术覆盖的切换

此类切换是在移动台失去当前无线接入技术覆盖，从而连接到其他无线接入技术覆盖的情况。例如，一个移动台远离城市区域从而失去LTE覆盖，网络就会切换到移动台检测到的GSM覆盖中。

3）基于负载情况的切换

此类切换用于当前小区过载时，为平衡小区间的负载状况，一些移动台需要从过载的小区切换到空闲小区。

（三）切换执行的原则

是否进行切换通常根据移动台处接收的平均信号强度来确定，也可以根据移动台处的信噪比（或信号干扰比）、误比特率等参数来确定。切换执行的原则有以下几种，现举例说明。

假定移动台从基站1向基站2运动，其信号强度的变化如图4-2所示。

图4-2　越区切换时信号强度的变化情况

原则1：相对信号强度标准，即在任何时间都选择具有最强接收信号的基站。如图4-2中的A处将要发生越区切换。这种准则的缺点是：在原基站的信号强度仍满足要求的情况下，会引发太多不必要的越区切换。

原则2：具有门限规定的相对信号强度标准，即仅允许移动用户在当前基站的信号足够弱（低于某一门限），且新基站的信号强于本基站的信号情况下，才可以进行越区切换。如图4-2所示，在门限为Th2时，在B点将会发生越区切换。

在该方法中，门限选择具有重要作用。例如，在图4-2中，如果门限太高取为Th1，则该准则与准则1相同。如果门限太低取为Th3，则会引起较大的越区时延，此时，可能会因链路质量较差而导致通信中断。另一方面，它会引起对同道用户的额外干扰。

原则3：具有滞后余量的相对信号强度标准，即仅允许移动用户在新的基站的信号强度比原基站信号强度强很多（即大于滞后余量（Hysteresis Margin））的情况下进行越区切换。例如图4-2中的C点。该技术可以防止由于信号波动引起的移动台在两个基站之间来回重复切换，即“乒乓效应”。

原则4：具有滞后余量和门限规定的相对信号强度标准，即仅允许移动用户在当前基站的信号电平低于规定门限并且新基站的信号强度高于当前基站一个给定滞后余量时进行越区切换。