LTE网络的切换过程解析

第一章 介绍

第一章 介绍

1.1研究背景

1.1.1移动通信的演进

现代移动通信技术的发展始于上世纪20年代，大致经历了五个发展阶段[1]。 第一阶段从上世纪20年代至40年代，为早期发展阶段。在这期间，首先在短波几个频段上开发出专用移动通信系统，其代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统。该系统工作频率为2MHz，到40年代提高到30～40MHz,可以认为这个阶段是现代移动通信的起步阶段，特点是专用系统开发，工作频率较低。

第二阶段从上世纪40年代中期至60年代初期。在此期间内，公用移动通信业务开始问世。1946年，根据美国联邦通信委员会(FCC)的计划，贝尔系统在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，称为“城市系统”。当时使用三个频道，间隔为120kHz，通信方式为单工。

第三阶段从上世纪60年代中期至70年代中期。在此期间，美国推出了改进型移动电话系统(IMTS)，使用150MHz和450MHz频段，采用大区制、中小容量，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。

第四阶段从上世纪70年代中期至80年代中期。这是移动通信蓬勃发展时期。1978年底，美国贝尔试验室研制成功先进的移动电话系统(AMPS)，建成了蜂窝状移动通信网，大大提高了系统容量。

第一代移动通信模拟蜂窝网虽然取得了很大成功，但也暴露了一些问题，比如容量有限、制式太多、互不兼容、通话质量不高、不能提供数据业务、不能提供自动漫游、频谱利用率低、移动设备复杂、费用较贵以及通话易被窃听等，最主要的问题是其容量已不能满足日益增长的移动用户需求。

第五阶段从上世纪80年代中期开始。这是数字移动通信系统发展和成熟时期。 该阶段可以再分为2G、2.5G、3G、4G等。

2G主要采用的是数字的时分多址(TDMA)技术和码分多址(CDMA)技术，与之对应的是全球主要有GSM和CDMA两种体制。

GSM技术用的是窄带TDMA，允许在一个射频(即?蜂窝?)同时进行8组通话。它是根据欧洲标准而确定的频率范围在900～1800MHz之间的数字移动电话系统，频率为1800MHz的系统也被美国采纳。GSM是1991年开始投入使用的。到1997年底，已经在100多个国家运营，成为欧洲和亚洲实际上的标准。GSM数字网也具

第一章 介绍

有较强的保密性和抗干扰性，音质清晰，通话稳定，并具备容量大，频率资源利用率高，接口开放，功能强大等优点。

CDMA的意思就是Code Division Multiple Access（码分多址），这种通信系统的容量大，通信质量高，抗干扰，但是技术上稍微复杂些。CDMA就是说，系统给每个用户分配了一个“Code（代码）”，系统根据不同的代码来识别不同的用户，而所有的用户共用相同的频率。CDMA系统的容量理论上是无限的，但是由于物理硬件及系统实现上的限制等，系统的容量总是有限的，但是一般来说，是TDMA容量的6倍以上。

针对GSM通信出现的缺陷，人们在2000年又推出了一种新的通信技术GPRS，该技术是在GSM的基础上的一种过渡技术。GPRS的推出标志着人们在GSM的发展史上迈出了意义最重大的一步，GPRS在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP和X.25分组数据接入服务。

在这之后，通信运营商们又推出EDGE技术，这种通信技术是一种介于2G和3G之间的过渡技术，因此也有人称它为“2.5G”技术，它有效提高了GPRS信道编码效率的高速移动数据标准，它允许高达384KbPs的数据传输速 率，可以充分满足未来无线多媒体应用的带宽需求。

3G技术目前全球有三大标准，分别是欧洲提出的WCDMA、美国提出的CDMA2000和我国提出的TD-SCDMA。与之前的1G和2G相比，3G拥有更宽的带宽，其传输速度最低为384K，最高为2M，带宽可达 5MHz以上。不仅能传输话音，还能传输数据，从而提供快捷、方便的无线应用，如无线接入Internet。能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务是第三代移动通信的一个主要特点。

第四代移动通信系统的提供便是希望能满足提供更大的频宽需求，满足第三代移动通信尚不能达到的在覆盖、质量、造价上支持的高速数据和高分辨率多媒体服务的需要。4G是集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到50Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。

1.1.2 LTE系统研究背景

为了应对宽带接入技术的挑战,同时为了满足新型业务需求,国际标准化组织3GPP在2004年底启动了其长期演进(LTE)技术的标准化工作。希望达到以下几个主要目标：保持3GPP在移动通信领域的技术及标准优势；填补第3 代移动通信系统和第4代移动通信系统之间存在的巨大技术差距；希望使用已分配给第3代移动

第一章 介绍

通信系统的频谱，保持无线频谱资源的优势；解决第3 代移动通信系统存在的专利过分集中问题。

由我国主导的TD-LTE作为我国自主知识产权的新一代宽带无线技术，从发展之初就受到了高度重视。据悉，中国移动作为主导运营商有望近日在政府的统一部署下开展TD-LTE规模试验，同时也通过规划试验终端用专项资金及加大研发创新投入带动产业加快发展。

LTE的技术优势主要集中在几个方面[2]：

1、灵活的频谱带宽配置,支持1.25MHz、1.6MHz、2.5 MHz、5 MHz、10 MHz、15 MHz 和20 MHz 的带宽设置，从技术上保证3GPP LTE系统可以使用第3代移动通信系统的频谱。

2、通过频分多址和小区间干扰抑制技术实现，提高小区边缘传输速率，改善用户在小区边缘的体验，增强3GPP LTE系统的覆盖性能。

3、在数据率和频谱利用率方面，实现下行峰值速率100 Mb/s，上行峰值速率50 Mb/s ；频谱利用率为HSPA的2～4 倍，用户平均吞吐量为HSPA的2～4倍。为保证3GPP LTE系统在频谱利用率方面的技术优势，主要通过多天线技术、自适应调制与编码和基于信道质量的频率选择性调度实现。

4、提供低时延，使用户平面内部单向传输时延低于5 ms，控制平面从睡眠状态到激活状态的迁移时间低于50 ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100 ms，以增强对实时业务的支持。

5、通过物理层帧结构、层2 的信道结构和高层的无线资源管理实现，进一步增强对多媒体广播和多播业务的支持，满足广播业务、多播业务和单播业务融合的需求。

6、全分组的包交换取消电路交换，采用基于全分组的包交换，从而提高系统频谱利用率。

1.1.3 LTE切换过程研究背景

为了保证在各种复杂的地形环境下，用户在移动的同时能够获得良好的信号质量，保证业务的畅通进行，LTE系统中连接下的切换是必不可少的保障。对于移动终端而言，切换性能的好坏直接关系到终端的稳定性，比如说会增大用户掉话率，降低用户的通话质量，由此可见小区切换过程是移动无线通信的一项重要的特性。

诺基亚西门子通信在2009年10月28日通过使用商用基站和标准软件完成了全球首个LTE切换测试，该项测试完全符合3GPP LTE标准。在这初步测试中，切换在诺基亚西门子公司的LTE小区间进行，移动终端在呼叫过程中穿过LTE小区，

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完成了小区间的无缝连接。 2010年8月，诺西顺利通过工信部制定的TD-LTE完整集测试，并与三星完成全球首例TD-LTE高清视频呼叫切换。诺基亚西门子通信的切换测试不仅使LTE在商业部署上又迈进了一步， …… 此处隐藏：2621字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……