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TD-SCDMA系统接力切换技术的研究

作　者: 朱虹
导　师: 胡可刚
学　校: 吉林大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: TD-SCDMA 接力切换系统容量算法优化
分类号: TN929.533
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着计算机网络和通信技术的发展,移动通信迅猛发展。第二代(2G)数字移动通信系统的现有带宽无法满足信息内容和数据类型日益增长的需要。这就促使了第三代(3G)移动通信系统的快速发展。TD-SCDMA技术方案是我国首次向国际电联提出的3G标准之一。TD-SCDMA系统在越区切换时采用了接力切换方式,每个基站都具有对移动台的定位功能,从而可以对移动台进行精确定位,减少切换时延,提高切换成功率。TD-SCDMA系统的导频信道与业务信道处于不同的时隙,并且对业务信道的信号处理采用智能天线技术,这对于接力切换的效果和切换时消除干扰起到了至关重要的作用。针对这个问题,本文根据业务信道信号质量区分用户,结合导频信号强度自适应调整不同用户的切换判决门限,从而达到优化接力切换算法,提高切换成功率的目的。本文的主要工作是对TD-SCDMA系统中的接力切换技术进行研究。通过采用MATLAB软件进行计算机仿真。论文主要内容如下:第1章是概述,介绍了第三代移动通信系统的发展现状和未来发展趋势,以及TD-SCDMA系统的特点和论文研究的主要内容。第2章介绍了TD-SCDMA系统的基本结构,阐述了切换的基本理论,对硬切换、软切换和接力切换进行了分析比较,详细介绍了接力切换的基本过程——测量,预同步、判决和执行四个阶段。第3章分析了TD-SCDMA系统干扰及上下行链路容量影响。首先分析了影响TD-SCDMA系统容量的干扰的产生和抗干扰技术以及上下行链路干扰计算方法。然后对上行链路容量进行分析,通过仿真实验得出,多用户检测因子越大,语音速率越低,系统上行容量越大。最后对下行链路容量进行了分析,通过仿真实验得出,正交因子越大,语音速率越低,系统下行容量越大。通过对系统采用不同类型天线时的系统容量的计算机仿真,可知系统容量随着载干噪比的增大而减小。在载干噪比相同的情况下,使用智能天线的系统能容纳的小区用户数最大。后仿真对比了采用不同类型天线时误码率和小区的容量之间的关系,得出在路径损耗指数和误码率相同的情况下,基站使用智能天线时系统所容纳的用户数最多。说明接力切换采用智能天线使系统容量得到了本质上的提高。第4章首先介绍了各种切换策略。然后研究了现有的接力切换优化算法。在研究以上算法的基础上,本文提出了一种基于业务信道信号质量预留信道优先排队接力算法。根据移动台的业务信道信号质量的优劣,将移动用户分为两种,业务信号质量差的用户和业务信号质量好的用户。业务信号质量差的用户排在等待队列中前面,享有切换的优先权,业务信号质量好的用户排在等待队列中后面。这样,业务信号质量差的用户优先切换,可以有效降低用户切换呼叫的阻塞概率和掉话率,高效地利用了信道资源。第5章对接力切换的性能进行了深入研究和计算机仿真实验,首先建立系统仿真模型;然后确定了与切换相关的参数。本文提出的改进的新算法是在优先排队预留信道策略的基础上增加了业务信道信号质量区分用户排队方法,对新算法进行了计算机仿真,得出结论:预留信道的优先级策略与无优先级切换策略、预留信道策略相比,呼叫阻塞率大大降低。在呼叫强度和切换用户比例一定的情况下,区分用户优先排队预留信道接力切换算法的切换用户的阻塞率要明显低于预留信道接力切换算法。由于在预留信道优先级算法的基础上增加了根据业务信道信号质量对切换用户进行分类,大大地改变了切换效果,切换失败次数明显降低。并讨论了等候排队队列的长度变化对切换效果的影响,仿真结果表明:队列太长或太短都会增加切换失败次数,长度为10时的切换效果最理想。由此可知,改进的新的算法可以降低切换失败率,提高系统性能。第6章对全文进行了总结,并对所研究内容的局限性进行了分析。本课题对接力切换算法优化的研究,表明了所提出的新的优化方法可以提高TD-SCDMA系统的资源利用效率和服务质量,为接力切换算法优化打下了一定的理论基础,对在TD-SCDMA系统实际应用时无线资源规划也具有一定的参考意义。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第1章概述  11-15
  1.1 TD-SCDMA 移动通信系统的发展现状  11-12
  1.2 TD-SCDMA 技术的未来发展趋势  12-13
  1.3 论文研究的内容  13-15
第2章 TD-SCDMA 中的接力切换技术  15-30
  2.1 TD-SCDMA 系统的网络结构及其功能  15-17
  2.2 切换的概念  17
  2.3 移动通信系统中的切换方式  17-24
    2.3.1 硬切换  18-20
    2.3.2 软切换  20-21
    2.3.3 接力切换  21-24
  2.4 TD-SCDMA 系统的接力切换过程  24-29
    2.4.1 接力切换的测量过程  27-28
    2.4.2 接力切换的预同步过程  28
    2.4.3 接力切换的判决过程  28-29
    2.4.4 接力切换的执行过程  29
  2.5 本章小结  29-30
第3章 TD-SCDMA 系统中的干扰及上下行链路容量分析  30-50
  3.1 TD-SCDMA 系统的干扰分析  30-37
    3.1.1 TD-SCDMA 系统的干扰和干扰消除技术  30-32
    3.1.2 上行链路干扰  32-35
    3.1.3 下行链路干扰  35-37
  3.2 上行链路容量分析  37-42
    3.2.1 单小区系统容量分析  38
    3.2.2 多小区系统容量分析  38-42
  3.3 下行链路容量分析  42-48
  3.4 本章小结  48-50
第4章 TD-SCDMA 切换策略及切换算法研究  50-70
  4.1 切换策略  50-57
    4.1.1 无优先级切换策略  51-52
    4.1.2 基于先进先出(FIFO)排队切换策略  52-53
    4.1.3 预留信道切换策略  53-55
    4.1.4 预留信道和FIFO 排队相结合的切换策略  55-57
  4.2 接力切换算法的优化方法  57-62
    4.2.1 基于移动台移动速度的自适应门限算法  57-59
    4.2.2 基于移动台速度的预留信道优先排队算法  59-62
  4.3 基于业务信道信号质量预留信道优先排队算法  62-68
    4.3.1 预留信道优先排队策略  62-63
    4.3.2 基于业务信道信号质量的用户分类  63-64
    4.3.3 新算法的切换判决  64-68
  4.4 本章小结  68-70
第5章仿真实验及结果分析  70-78
  5.1 系统仿真设置  70-73
    5.1.1 算法模块设置  70-73
    5.1.2 算法仿真设置  73
  5.2 改进的切换算法仿真及结果分析  73-77
    5.2.1 三种策略的切换呼叫阻塞概率的仿真及结果分析  73-74
    5.2.2 切换用户比例对切换呼叫阻塞概率影响的仿真及结果分析  74-75
    5.2.3 三种算法的切换失败次数的仿真及结果分析  75-76
    5.2.4 等候队列长度对切换失败次数影响的仿真及结果分析  76-77
  5.3 本章小结  77-78
第6章结束语  78-80
  6.1 全文总结  78
  6.2 展望  78-80
参考文献  80-83
致谢  83

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