【软切换】WCDMA软切换技术的仿真

1.软件版本

matlab2013b

2.本算法理论知识

切换是为保证移动用户通信的连续性，将用户当前的通信链路转移到其它小区的过程。切换是移动通信系统必须具备的最基本功能，也是移动通信系统中极为复杂和关键的技术。WCDMA系统中，根据切换发生时移动台与源基站和目标基站连接方式的不同，切换基本可以分为硬切换、软切换、更软切换。

·硬切换

硬切换是指移动台在载波频率不同的基站覆盖小区之间信道的切换。硬切换过程中，移动用户仅与新旧基站的其中一个链接，任一时刻只有一个业务信道被激活，移动台一般先中断与原基站的链接，再建立与新基站之间的链接。在WCDMA系统中，硬切换的执行过程分为：测量、判决和执行阶段三个部分。从一个基站切换到另一个基站过程中，通信链路有短暂的中断时间，当切换时间较长时，将影响用户通话。一般来说，硬切换的切换区域非常狭窄，当用户在切换区域活动时很容易发生频繁的硬切换现象，这就是“乒乓效应”，而且信道衰落效应会使“乒乓效应”更严重，这会严重影响系统的通话质量，如图1所示为一个硬切换执行过程。

【软切换】WCDMA软切换技术的仿真_MSAN

图1硬切换执行过程

·软切换

在该切换过程中，当移动台开始与一个新的基站联系时，并不立即中断与原来基站之间的通信。软切换过程是先连后断，不管切换有多么频繁，都很少会出现硬切换中频繁掉话的现象；另外，软切换采用分集接收，所以不需提高发射功率就能保证或提高通话质量。图2所示为软切换执行过程。

【软切换】WCDMA软切换技术的仿真_OP_02

图2软切换执行过程

·更软切换

更软切换是软切换的一种特殊情况。这种切换方式发生在同一基站具有相同频率的不同扇区之间。更软切换是CDMA的特色，在基站扇区间同频工作时可以方便地进行。软切换和更软切换的区别在于：更软切换发生在同一个Node-B范围内，分集信号在Node-B中做最大的增益组合，而软切换发生在两个Node-B之间，分集信号在RNC中进行合并处理。图2.3为两种切换方法的比较。

【软切换】WCDMA软切换技术的仿真_软切换_03

图3软切换和更软切换

WCDMA系统中的软切换过程划分为以下三个步骤：

第一、无线测量（无线测量由UE和Node-B完成的）；

在切换测量阶段，移动台要测量下行链路的信号质量、该移动台所属的小区及临近小区的信号能量；基站需要测量上行链路的信号质量。

第二、网络判决（网络判决在RNC中进行）；

在切换判决阶段，测量结果与预定义的门限值进行比较，以决定是否执行切换，同时要进行接纳控制，防止新的小区由于新用户的加入而降低已有用户的通信质量。

第三、系统执行（系统执行在UE、Node-B和RNC共同协作下完成）；

在执行阶段，移动台进入软切换状态，RNC根据测量结果判决切换的目标小区，并信令通知移动台完成切换，一个新基站或小区被加入、释放或者替换。

软切换执行的阶段示意图如下：

【软切换】WCDMA软切换技术的仿真_OP_04

图4软切换执行的步骤

3.部分源码

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clc;clear;close all;warning offs = RandStream.create('mt19937ar','seed',14);RandStream.setDefaultStream(s);%定义小区1，小区2，小区3的状态cell1_state = 1;%小区1处于连接状态cell2_state = 0;%小区2处于非连接状态cell3_state = 0;%小区3处于非连接状态full = 0;%激活集未满Count = 0;%定义激活集个数Best_pn = 10;%定义最好导频强度Worst_pn = 1;%定义最弱导频强度T_ADD = [1 2 3 4 5 6];%加入门限T_DROP = 7;%丢失门限T_REP = 1;%门限Delta_T = 5;%状态持续时间times = 1000;%仿真持续时间Power_cell2 = zeros(times,1);%小区2的强度tmp2 = 0;cnt2 = 0;Power_cell3 = zeros(times,1);%小区2的强度tmp3 = 0;cnt3 = 0;cnt4 = 0; %定义平均激活数ASUR = zeros(length(T_ADD),1);for j = 1:length(T_ADD) for k = 1:500 MASN_tmp = 0; %定义小区1，小区2，小区3的状态 cell1_state = 1;%小区1处于连接状态 cell2_state = 0;%小区2处于非连接状态 cell3_state = 0;%小区3处于非连接状态 full = 0;%激活集未满 Count = 0;%定义激活集个数 Best_pn = 6;%定义最好导频强度 Worst_pn = 1;%定义最弱导频强度 T_ADD = [1 2 3 4 5 6];%加入门限 T_DROP = 7;%丢失门限 T_REP = 1;%门限 Delta_T = 5;%状态持续时间 times = 1000;%仿真持续时间 Power_cell2 = zeros(times,1);%小区2的强度 tmp2 = 0; cnt2 = 0; Power_cell3 = zeros(times,1);%小区2的强度 tmp3 = 0; cnt3 = 0; cnt4 = 0; f = 0.19; for i = 2:29 if cell1_state == 1 tmp2 = tmp2 + rand(); if tmp2 - (Best_pn - T_ADD(j)) > 3 T_ADD_tmp = T_ADD(j)-0.5; elseif tmp2 - (Best_pn - T_ADD(j)) < -3 T_ADD_tmp = T_ADD(j)+0.5; else T_ADD_tmp = T_ADD(j); end if cell1_state == 1%步骤1 tmp2 = tmp2 + (1-f)*rand(); if tmp2 >= Best_pn - f*T_ADD_tmp & full == 0%当小区2的导频强度达到“［最好导频－T_ADD］”并维持ΔT时间，且此时激活集未满 cnt2 = cnt2 + 1; if cnt2 >= Delta_T%当持续时间大于T的时候，小区2加入激活集 cell2_state = 1; Count = Count + 1;%激活集个数 else cell2_state = 0; end else cell2_state = 0; cnt2 = 0; end end if cell2_state == 0; Power_cell2(i) = tmp2; else Power_cell2(i) = Power_cell2(i-1); end %判断激活集是否满 if Count > 19 full = 1;%激活集满 else full = 0; end %步骤三 if cell2_state == 1 tmp3 = tmp3 + rand(); Power_cell3(i) = tmp3; if Power_cell3(i) >= Worst_pn + T_REP cnt3 = cnt3 + 1; if cnt3 >= Delta_T & full == 1 cell3_state = 1; cell1_state = 0;%将小区1移出激活集 else cell1_state = 1; cell3_state = 0; cnt3 = 0; end end % 步骤四 if cell1_state == 0 & cell3_state == 1 tmp3 = tmp3 - rand(); Power_cell3(i) = tmp3; if Power_cell3(i) <= Best_pn - T_DROP cnt4 = cnt4 + 1; if cnt4 >= Delta_T cell3_state = 0; else cell3_state = 1; end end end end %统计激活数 if full == 1 MASN_tmp = MASN_tmp + 1; end end MM(k) = MASN_tmp; end ASUR(j) = 0.015 + mean(MM)/100;endendfigure;plot(T_ADD,ASUR,'b-o','LineWidth',2);xlabel('T ADD(DB)');ylabel('ASUR');hold on load UTRA/UTRA_ASUR.matplot(T_ADD,ASUR,'r-o','LineWidth',2);xlabel('T ADD(DB)');ylabel('ASUR');hold onlegend('改进后的软切换算法','传统UTRA算法');grid onaxis([1,6,0.01,0.08]);1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.35.36.37.38.39.40.41.42.43.44.45.46.47.48.49.50.51.52.53.54.55.56.57.58.59.60.61.62.63.64.65.66.67.68.69.70.71.72.73.74.75.76.77.78.79.80.81.82.83.84.85.86.87.88.89.90.91.92.93.94.95.96.97.98.99.100.101.102.103.104.105.106.107.108.109.110.111.112.113.114.115.116.117.118.119.120.121.122.123.124.125.126.127.128.129.130.131.132.133.134.135.136.137.138.139.140.141.142.143.144.145.146.147.148.149.150.151.152.153.154.155.156.157.158.159.160.161.162.163.164.165.166.167.168.169.170.171.172.173.174.175.