切換

切換，指MS從一個小區或信道變更到另外一個小區或信道時能繼續進行。切換過程由MS、BTS、BSC、MSC共同完成。

移動通信中的切換是指移動台在與基站之間進行信息傳輸時，由於各種原因，需要從原來所用信道上轉移到一個更適合的信道上進行信息傳輸的過程。需要切換的原因主要有兩種：一種是移動台在與基站之間進行信息傳輸時，移動台從一個無線覆蓋小區移動到另一個無線覆蓋小區，由於原來所用的信道傳輸質量太差而需要切換。在這種情況下，判斷信道質量好壞的依據可以是接收信號功率、接收信噪比或誤幀率。另一種是移動台在與基站之間進行信息傳輸時，處於兩個無線覆蓋區之中，系統為了平衡業務而需要對當前所用的信道進行切換。

基本介紹

• 中文名：切換
• 外文名：Switching
• 工具：MS、BTS、BSC、MSC
• 切換方式：三種
• 性質：通信傳輸技術

說明

圖1 切換

–MS負責測量下行鏈路性能和從周圍小區中接收的信號強度

–BTS負責監測每個MS的上行接收電平的質量

–BSC完成切換的最初判決

–從其它BSS和MSC發來的信息，測量的結果由NSC來完成

觸發切換的原因有以下幾種：

–基於功率預算的切換

–基於接收電平的切換（救援性電平切換）

–基於接收質量的切換（救援性質量切換）

–基於距離的切換

–基於話務量的切換

只有切換滿足切換參數才能進行切換，該參數為BSC在切換中的控制參數，當鄰小區的電平高於服務區電

平（切換門限）後觸發切換。

三種切換方式

（1）軟切換（SoftHand-off）是指在導頻信道的載波頻率相同時小區之間的信道切換。在切換過程中，移動用戶與原基站和新基站都保持通信鏈路，只有當移動台在目標基站的小區建立穩定通信後，才斷開與原基站的聯繫。屬於cdma通信息系統獨有的切換功能，可有效提高切換可靠性

（2）CDMA到CDMA的硬切換：當各基站使用不同頻率或幀偏置時，基站引導移動通信台進行的一種切換方式。

（3）CDMA到模擬系統的切換：基站引導移動台由正向業務信道向模擬話音信道切換。

第一代蜂窩系統中的切換技術

在第一代模擬蜂窩系統中，由於採用的是FDMA技術，切換是在各頻率信道間進行的。為了避免同信道干擾，某一無線小區使用的頻率，其他的鄰近無線小區不能再使用。所以，進行信道切換時一定要變換所用的頻率信道，也即切換時要中斷一定時間的語音通信。第一代蜂窩移動通信系統的制式很多，我國用的是TACS制式。

在TACS蜂窩移動通信系統中，一旦移動台和基站之間建立語音通信鏈路，基站就在下行話音通信鏈路上發語音頻帶以外的監測音(如5970Hz或6000Hz或6030Hz)，移動台接收到監測音後轉發回基站。監測音的傳送、接收和轉發在整個通話過程中是一直在進行的。基站依據接收到的移動台轉發的監測音的相位延遲和強弱，來判斷移動台離開基站的距離和信道質量的好壞，以決定是否需要切換。如果需要切換，原正在與移動台進行通信的基站就通知鄰近合適的基站準備一個無線信道，並連線好相應的其他鏈路，然後就在原來所用的語音信道上中斷話音的傳輸，發一條約200ms左右的信道切換指令，移動台收到該指令並發應答信令後，就轉移到所分配的另一個基站的新的語音信道上繼續通話。原基站釋放原無線信道。

第二代蜂窩系統中的切換技術

第二代蜂窩移動通信較典型的系統有GSM、D-AMPS(ADC或IS-136)、PDC(JDC)和CDMA(IS-95)。除了CDMA(IS-95)系統是採用CDMA技術來區分不同的物理信道外，其他系統都是採用TDMA技術來區分不同的物理信道的。GSM系統是採用TDMA技術的第二代蜂窩系統中較典型的一種。以下介紹GSM系統和IS-95系統的切換技術。

（1）GSM系統中的切換技術

GSM系統是頻率—時間分隔的蜂窩系統。在該系統中，頻率信道的劃分是FDMA方式的。每個頻率信道又以時間劃分為8個時隙，構成8個物理信道，是TDMA方式的。顯然，某一無線小區使用的頻率，其他鄰近無線小區也不能再使用。所以在GSM系統中進行信道切換時，一般情況下，不但要在不同時隙之間進行切換，還要切換頻率信道，切換時也要中斷業務信號的傳輸。我們將切換時需要中斷業務信號傳輸(因為一個時刻只有一個業務信道可用)的切換方式稱為硬切換，而將切換時不需要中斷業務信號傳輸的切換方式稱為軟切換或更軟切換。

在GSM系統中，有的地理區域由於存在微區、宏區和雙頻網的三重覆蓋，基站在判斷是否需要切換和如何切換問題上就需要考慮更多的因素。

微區適用於人口密集、業務量大的區域，且移動台往往處於慢速移動狀態；宏區適用於快速移動的移動台；而雙頻網則是為了緩和高話務密集區無線信道日趨緊張的狀況。例如，我國就是採用以GSM900(用900MHz頻率段的無線信道)網路為依託，GSM1800(1800MHz頻率段的無線信道)網路為補充的組網方式。

移動台與基站之間進行業務信息傳輸時，BTS對上行鏈路的質量進行測量，並定期報告給BSC。MS對下行鏈路的質量進行測量，同時對其周圍其他BTS的廣播控制信道上的接收信號電平進行測量，移動台將測量結果通過慢速隨路控制信道(SACCH)經BTS送到BSC。BSC根據對測量結果的計算，決定是否切換。當BSC認為某移動台當前正在使用的信道需要切換後，就要提出切換請求。

如果需要進行的切換是發生在原BSC控制的兩個BTS的信道之間，則BSC向目標BTS提出切換請求，讓目標BTS準備一個業務信道(TCH)，並連通與目標BTS之間的鏈路。BSC在快速隨路控制信道(FACCH)上傳送切換指令。FACCH是向原業務信道(TCH)借用的。MS收到切換指令後，就轉移到目標BTS的新的信道上繼續進行業務信息傳輸。原BTS釋放原TCH。

如果需要進行的切換不是發生在原BSC控制的兩個BTS的信道之間，即目標BTS從屬於另一個BSC(同屬於一個移動交換中心MSC)，則BSC要向MSC提出切換請求。MSC通過新的BSC，要求目標BTS準備一個TCH，並連通與目標BTS之間的鏈路。MSC通過原BSC、BTS在FACCH上發一個切換信令。MS收到信令後轉移到新的信道上繼續進行業務信息的傳輸。

如果需要進行的切換是發生在分屬於兩個不同MSC的BTS的信道之間，則切換時原MSC要連通與新的MSC、BSC、BTS之間的鏈路。

當MSC檢測到某MS在進行業務傳輸的較短的時間內，在多個BTS的信道之間進行了切換，就認為該MS處於高速移動狀態。為了避免對MSC造成過重的交換負擔，如果在同一地理區域還有宏區覆蓋，MSC就可將該MS的業務切換到宏區(或稱傘形區)所屬的TCH上去傳輸。

當同一地理位置有雙頻網覆蓋時，為了平衡業務或選擇更佳信道，即使移動用戶沒有越區，只要使用的是雙頻手機，也可以在GSM900網和GSM1800網的信道之間進行切換。

（2）CDMA（IS-95）系統中的切換技術

CDMA系統的特點可以使頻率復用係數為1，即相鄰小區可以使用相同的頻率。又由於CDMA系統中的接收機採用了Rake接收技術，移動台能同時接收兩個或兩個以上基站的信息。所以，在CDMA系統中移動台在需要信道切換時，多個相鄰的基站可以同時接收在上行鏈路中同一移動台發出的相同的信號；移動台也可以利用Rake接收技術，將來自多個基站的信號作為不同路徑的信號進行處理，並對它們進行合併。也即移動台在欲切換到的目標基站的業務信道上和在原業務信道上同時接收業務信息。當測量到目標基站的導頻信道上的信號強度超過原基站的導頻信道上的信號強度一定值時，再將原信道釋放掉。這樣，在整個切換過程中就不需要中斷信息的傳輸，做到了軟切換。

但是，軟切換期間會使系統產生更多的干擾。因為，將要切換信道的移動台會與多個基站發生通信，這就相當於在各相鄰基站無線覆蓋範圍內增加了正在進行業務信息傳輸的用戶數。而CDMA移動通信系統是受自身干擾的系統，系統中其他正在進行業務信息傳輸的用戶，相對於某一用戶來說都是干擾。

更軟切換是指移動台在同一基站區中從一個扇區移動到另一個扇區時發生的切換。由於在切換時不需要基站控制器參與，切換的建立比軟切換更快。

採用CDMA技術的第三代系統中的切換技術

第三代CDMA系統中，為了增加系統容量，在每一個無線小區中將需要多個不同頻率的載波。各小區中的載波數，會因業務繁忙程度不同而不同。如果同一地理區域存在分層小區結構時，會有微區和宏區的交疊，微區和宏區要用不同的頻率。這就要求系統能夠處理不同頻率間的切換，也就是要求移動台去測量鄰近小區另一個載波頻率的強度的同時，保持和現有小區載波頻率的連線。要實現這一要求，必須採用壓縮模式和雙模接收機(CDMA系統不像TDMA系統那樣有空的時隙去進行頻率間的測量)。所謂壓縮模式，是通過傳輸的數據幀產生測量時隙。例如在一小段時間中用較低的擴頻率，使幀中剩餘的時間可以去測量其他載波。而雙模接收機則可以在不影響對現有載波頻率接收的情況下，測量其他頻率。