由於移動通信系統採用蜂窩結構移動台在跨越空間劃分的小區時必然要進行越區切換。即完成移動台到基站的空中接口的轉移以及基站到網人口和網人口到交換中心的相應的轉移。在第一和第二代移動通信系統中都採用迫使通信容易中斷的越區硬切換方式。3G系統將在使用相同載波頻率的小區間實現軟切換，即移動用戶在越區時可以與兩個小區的基站同時接通只相應改變擴頻碼。即可做到”先接通再斷開”的交換功能從而大大改善了切換時的通話質量。
基本介紹
- 中文名：切換技術
- 功能：信息頻道的切換
- 分類：硬切換和軟切換
- 用途：蜂窩結構移動台
發展現狀,3G中,
發展現狀
這種軟切換具體的實現方法和步驟仍持研究、並且在使用硬切換實現不同載波的小區間的切換仍有許多需要解決的問題。
3G中
在了解WCDMA、CDMA2000中的軟切換，以及TD-SCDMA中接力切換之前，先來熟悉、比較兩個最為基礎的越區切換（HAND OFF）——硬切換和軟切換。硬切換是指在新的連線建立以前，先中斷舊的連線。軟切換是指既維持舊的連線，又同時建立新的連線，並利用新舊鏈路的分集合併來改善通信質量，當與新基站建立可靠連線之後再中斷舊鏈路。圖1表示軟、硬切換的切換過程。 第三代移動通信（3G）21世紀初是通信業內人士提到頻率較高的一個詞，其三大標準早為大家所熟知：WCDMA，CDMA2000，TD-SCDMA，它們各有優缺，而作為三大標準共有的關鍵技術之一——越區切換（HAND OFF）很值得討論。在移動通信系統中，切換是系統必不可少的過程，用戶在蜂窩覆蓋區內移動時，其正在進行的呼叫有可能從一個基站轉移到另一個基站，切換必須快而有效，否則將會影響用戶的通話質量。由於無線頻譜資源的限制，3G主要由混合小區組成，因而切換會以較高頻率發生。設計快速而可靠的切換機制，是決定3G網路性能優劣的關鍵因素之一。
圖1 軟、硬切換的切換過程示意圖
軟切換隻能在同一導頻信道間進行，硬切換是發生在兩個基站不同步或者是不同載頻的時候，語音或者數據通信在硬切換過程中將發生中斷。在不同載頻間是不可能發生軟切換的。任何時候載頻改變了，硬切換就發生作用了。在從一個服務鏈路過渡到另一個服務鏈路時，硬切換存在著瞬間的通話中斷。當載頻改變時。移動台需要從當前的頻率調整到一個新的頻率上，這樣就發生了硬切換，而不能發生軟切換。
一、WCDMA中的軟切換
WCDMA切換策略（如圖2）：WCDMA的軟切算法使用了相同導頻信道的Ec/Io作為切換測量數值，它有四個至關重要的導頻集分別如下：
圖2 WCDMA中的切換策略
⊙激活集：與分配給移動台的前向業務信道相對應的導頻。
⊙候選集：當前不在激活集裡，但是已經有足夠的強度表明，與該導頻相對應基站的前向業務信道可 以被成功解調的導頻集合。
⊙鄰近集：當前不在激活集裡和候選導頻集中，但可以進入候選集的導頻集合。
⊙剩餘集：在當前的系統中，除上述三種導頻集以外的其他導頻。
無線鏈路增加和釋放過程：
（1）小區2的導頻信號強度逐漸增強，當小區2的導頻強度Ec/Io達到(最好導頻Ec/Io－(報告門限－增加滯後門限))並維持△T時間，而此時候選集沒有滿，小區2此時被加入到候選集裡。該項動作也稱為無線鏈路增加。
（2）小區3的導頻信號強度逐漸增加並開始超過最早的小區1的導頻信號強度，在小區3的導頻（最好候選導頻）強度Ec/Io達到（最弱導頻Ec/Io +替換滯後門限）並維持△T時間，而此時候選集的數目已滿（假設此時系統設定的候選集最大數目是兩個），小區3（候選集中最強的信號）此時替代小區2（候選集裡最弱的信號）被加入到候選集裡，小區1同時被移出候選集。該項動作也被稱為無線鏈路增加和釋放。
（3）此時候選集中小區3的導頻信號強度逐漸減弱，當小區3的導頻強度Ec/Io弱到（最好導頻Ec/Io－（報告門限+刪除滯後門限））並維持△T時間，小區3（候選集裡最弱的信號）此時被移出候選集。該項動作也稱無線鏈路的釋放。
其中，報告門限是軟切換中要增加或刪除候選集中的小區的門限；△T是留給動作觸發的時間；導頻Ec/Io是指經測量後導頻的強度；最好候選導頻是指候選集裡信號最強的導頻。
滯後門限分三類：
⊙增加滯後門限是要增加無線鏈路的滯後門限；
⊙刪除滯後門限的要刪除無線鏈路的滯後門限；
⊙替換滯後門限是要同時增加並釋放一條無線連路的滯後門限。
二、CDMA2000中的軟切換
圖3 CDMA2000中的切換策略
CDMA2000中的切換策略如圖3所示。移動台不斷地搜尋著激活類、候選類、鄰近類、剩餘類各個導頻的強度，並且根據導頻強度維護各個類，當移動台靠近切換區時，移動台開始以下操作過程：
（1）導頻p2強度超過了T_ADD，但尚未到達動態門限，移動台將這個導頻移到候選集。
（2）導頻p2強度超過了[(SOFT_ SLOP/8)×10×log10(PS1)+ADD_IN TERCEPT/2]。移動台傳送導頻強度測量訊息。
（3）移動台收到擴展切換指示訊息DROP_INTERCEPT/2，將p2移入激活集，開始宏分集。而後傳送切換完成訊息。
（4）導頻p1的強度下降低於動態門限[(SOFT_SLOPE/8)×10×log10(PS2)+DROP_INTERCEPT/2]，移動台開始啟動傳送切換定時器。其中DROP_INTERCEPT/2是計算去掉導頻p1時動態門限的一個參數，和ADD_INTERCEPT/2相對應。
（5）切換下降定時器逾時，移動台傳送導頻強度測量訊息給基站。
（6）移動台收到切換指示訊息，將p1移入候選類。而後傳送切換完成訊息。
（7）導頻p1的強度下降低於T_DROP。移動台開始啟動傳送切換定時器。
（8）切換下降定時器逾時，移動台將p1從候選類移到鄰近集。
這就是移動台進出切換區的全過程，由此看出對於移動台，切換的關鍵就是在複雜的無線信道條件下不斷地、較為準確地測量各導頻的強度，以及支持在切換區的宏分集。
三、TD-SCDMA中的接力切換
接力切換是利用精確的定位技術，在對移動台的距離和方位進行定位的基礎上，根據移動台方位和距離作為輔助信息，來判斷移動台是否移動到了可進行切換的相鄰基站臨近區域。如果移動台進入這個切換區，則RNC通知該基站作好切換的準備，從而實現快速、可靠和高效切換。這樣既節省信道資源、簡化信令、減少系統負荷，也適應不同頻率小區之間的切換。
實現接力切換的必要條件是：網路要準備獲得移動台的位置信息，包括移動台的信號到達方向(DOA)以及移動台與基站的距離。在TD-SCDMA系統中，由於採用了智慧型天線和上行同步技術，系統較容易獲得移動台的DOA，從而獲得移動台的位置信息。具體過程是：
（1）利用智慧型天線和基帶數位訊號處理技術，可以使天線根據每個移動台的DOA為其進行自適應的波形賦形。對每個移動台來講，仿佛始終都有一個高增益的天線在自動跟蹤它，基站根據智慧型天線的計算結果就能確定移動台的DOA，從而獲得移動台的方向信息。
（2）利用上行同步技術，系統可以獲得移動台信號傳輸的時間偏移，進而計算得到移動台與基站之間的距離。
（3）經過前兩步之後，系統就可準確獲得移動台的位置信息。
因此，上行同步、智慧型天線和數位訊號處理等技術，是TD-SCDMA移動通信系統實現接力切換的關鍵技術基礎。接力切換執行過程如圖4所示。
圖4 接力切換執行過程
（1）移動台與nodeB1進行正常通信。
（2）當移動台需要切換並且網路通過對移動台對候選小區的測量找到了切換目標小區時，網路向移動台傳送切換命令，移動台就與目標小區建立上行同步。然後移動台在與nodeB1保持信令和業務連線的同時，與nodeB2建立信令連線。
（3）當移動台與nodeB2信令建立之後，移動台就刪除與nodeB1的業務連線。
（4）移動台嘗試建立與nodeB2的業務連線，這時移動台與nodeB1之間的業務和信令連線全部斷開了，而只與nodeB2保持了信令和業務的連線，切換完成。
四、結束語
通過分析WCDMA，CDMA2000，TD-SCDMA中切換技術的不同，我們可以看出：在測量過程中，軟切換和硬切換都是在不知道移動台準確位置的情況下進行切換、測量的，因此需要對所有的鄰小區進行測量，然後根據給定的切換算法和準則進行切換判斷和目標小區的選擇。而接力切換是在知道移動台精確位置的情況下進行切換測量，所以它沒有必要對所有鄰小區進行測量，只需對與移動台移動方向一致的、靠近移動台一側少數幾個小區進行測量，然後根據給定的切換算法和準則進行切換判斷和目標小區的選擇，就可以實現高質量的越區切換。
移動台所需的切換測量時間減少，測量工作量減少，切換時延也就相應減少，切換掉話率隨之下降。另外，由於需要監測的相鄰小區數量減少，因而減少了移動台、NodeB和RNC之間的信令互動，縮短了移動台測量時間，減輕了網路負荷，進而使系統性能得到最佳化。接力切換不僅具備硬切換較低掉話率和較小上行干擾的優點之外，還具有軟切換資源利用率高、算法簡單、信令負荷輕的優點，更重要的是它大大提高了切換成功率和信道利用率。在實際工作中，可以通過權衡掉話、時延、信道忙閒等因素來確定採用哪種切換方式。
