浅谈移动通信中的切换概念与接力切换
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摘要：切换是保证用户在移动通信系统中具有移动性的必不可少的方法。自从移动通信领域中引入的蜂窝概念，切换技术才开始出现并成为了移动通信系统中的重要技术之一。切换是蜂窝系统所独有的功能，也是移动通信系统的一个关键特征，它直接影响整个系统的性能。 在传统通信系统中最典型的切换技术就是硬切换。随着第三代移动通信系统的出现，开始出现软切换技术。软切换可以带来增益，减小系统干扰。而TD-SCDMA中还引入了接力切换的技术，它以精确定位为前提，因而与硬切换相比，UE可以很迅速地切换到目标小区，降低了切换时延，减小了切换引起的掉话率。本论文通过了解软、硬切换的概念，综合分析软、硬切换的在移动通信系统中的优势与不足，继而了解接力切换的概念及其技术的先进性和实用性。最后，预示着接力切换技术的发展前景和应用将非常广泛。
关键词：切换，硬切换，软切换，接力切换
1．越区切换的概念
• 在现代无线通信系统中，为了在有限的频率范围内为尽可能多的用户终端提供服务，将系统服务的地区划分为多个小区或扇区，在不同的小区或扇区内放置一个或多个无线基站，各个基站使用不同或相同的载频或码，这样在小区之间或扇区之间进行频率和码的复用可以达到增加系统容量和频谱利用率的目的。
• 工作在移动通信系统中的用户终端经常要在使用过程中不停的移动，当从一个小区或扇区的覆盖区域移动到另一个小区或扇区的覆盖区域时，要求用户终端的通信不能中断，这个过程称为越区切换。
注：这里的通信不中断可以理解为可能丢失部分信息但不致影响通信。
2．硬切换
• 在早期的频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA）移动通信系统中采用这种越区切换方法
• 当用户终端从一个小区或扇区切换到另一个小区或扇区时，先中断与原基站的通信，然后再改变载波频率与新的基站建立通信。
• 硬切换技术在其切换过程中有可能丢失信息。
• GSM网路与硬切换：在GSM系统中!基站与移动台同时主动参与切换过程。通话期间移动台不断向所在小区基站报告所在区基站及相邻基站的无线环境数据，并分析监视数据!依据接收信号载波电平或信号载干比或移动台到基站的距离判断是否需要进行越区信道切换。当需要切换时!移动台向基站发出切换请求，由基站转发给移动业务交换中心（MCS），MCS利用来自移动台的数据报告查找空闲信道中的最佳替补信道或次最佳替补信道进行话路转接，以完成一次越区切换。
• GSM越区切换技术的特点是GSM的切换控制在移动台端,从而避免了移动台端深度衰落时通信中断、无法进行切换的缺点。 这种系统切换机制的特点是先断后连，即先与原信道断开!再建立与新信道的联系(即硬切换方式)。
• 硬切换流程
3．软切换和更软切换
• 软切换（Soft Hand-off）是指在导频信道的载波频率相同时小区之间的信道切换。在切换过程中，移动用户与原基站和新基站都保持通信链路，只有当移动台在目标基站 的小区建立稳定通信后，才断开与原基站的联系。属于cdma通信息系统独有的切换功能，可有效提高切换可靠性。
• 更软切换（More Softer Hand-Off）：在同小区（BTS）两条不同的信号之间进行的切换，叫做更软切换。无论软切换还是更软切换，都是为了实现移动服务的连续性提高用户的主观满意度。
• 在WCDMA系统的无线网络中，当移动台（MS）处于切换区时，移动台可以根据事先设定的门限 和不同的小区的导频强度，选择同时与两个或多个服务小区发生连接。这样，切换过程也改变为移动台首先与原有小区和即将要切换到的小区同时连接，在继续移动 的过程中，当原始小区的电平低于一定的门限后，再释放与原服务小区的连接，而仅与即将进入的小区发生连接。这个过程叫做软交换，软交换保证了交换过程中信 息传输的连续性，降低了掉话的概率。
• 软切换的优点：软切换过程不丢失信息，不中断通信，还可增加系统容量。
• 软切换的缺点：其一解决了终端在相同频率的小区或扇区间切换的问题；其二软切换的基础是宏分集，但在IS-95中宏分集占用了50％的下行容量，因此软切换实现的增加系统容量被它本身所占用的系统容量所抵消。
• 软切换流程
4．接力切换
• 接力切换适用于同步CDMA移动通信系统，是TD-SCDMA移动通信系统的核心技术之一。
• 设计思想：当用户终端从一个小区或扇区移动到另一个小区或扇区时，利用智能天线和上行同步等技术对UE的距离和方位进行定位，根据UE方位和距离信息作为切换的辅助信息，如果UE进入切换区，则RNC通知另一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。这个过程就象是田径比赛中的接力赛跑传递接力棒一样，因而我们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优化的切换方法。
• 优点：将软切换的高成功率和硬切换的高信道利用率综合到接力切换中 ，使用该方法可以在使用不同载频的SCDMA基站之间，甚至在SCDMA系统与其他移动通信系统如GSM、IS95的基站之间实现不中断通信、不丢失信息的越区切换。
• 接力切换流程
• 接力切换的特点:
接力切换是介于硬切换和软切换之间的一种新的切换方法。与软切换相比，两者都具有较高的切换成功率、较低的掉话率以及较小的上行干扰等优点。它们的不同之处在于接力切换并不需要同时有多个基站为一个移动台提供服务，因而克服了软切换需要占用的信道资源较多，信令复杂导致系统负荷加重，以及增加下行链路干扰等缺点。与硬切换相比，两者都具有较高的资源利用率，较为简单的算法，以及系统相对较轻的信令负荷等优点。不同之处在于接力切换断开原基站和与目标基站建立通信链路几乎是同时进行的，因而克服了传统硬切换掉话率较高、切换成功率较低的缺点。接力切换的突出优点是切换高成功率和信道高利用率。
从测量过程来看，传统的软切换和硬切换都是在不知道UE准确位置的情况下进行的，因此需要对所有邻小区进行测量，然后根据给定的切换算法和准则进行切换判决和目标小区的选择。而接力切换是在精确知道UE的位置下进行切换测量的。因此，一般情况下它没有必要对所有邻小区进行测量，而只需对与UE移动方向一致的靠近UE一侧少数几个小区进行测量。然后根据给定的切换算法和准则进行切换判决和目标小区的选择，就可以实现高质量的越区切这样，UE所需要的切换测量时间减少，测量工作量减少，切换时延也就相应的减少，所以切换掉话率随之下降。另外，由于需要监测的相邻小区数目减少，因而也相应地减少了UE、NODEB和RNC之间的信令交互，缩短了UE测量的时间，减轻了网络的负荷，进而使系统性能得到优化。
结 语
TD-SCDMA是我国百年通信史上第一个拥有自主知识产权的国际标准，而接力切换就是TD-SCDMA的其中一项新技术，在TD-SCDMA中得到广泛的应用。从3G发牌到2011年3月31日，中国移动将TD-SCDMA系统从实验网转变为覆盖全国656个城市的商用网络， TD-SCDMA市场占有率接近50%，客户数近2700万， TD-SCDMA已经受到了社会各界广泛认可。TD-SCDMA标准第二阶段可以称为TD-LTE长期演进阶段，是移动通信标准在技术上的一次大的飞跃，而友好接力切换则是TD-LTE鲜明的自身技术特色之一，随着TDSCDMA标准未来演进和后续发展接力切换技术将会取得更大的成功。
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