基于移动终端位置变化情况和信号强度的3G系统越区切换的优先级算法

陈刚++陈强

摘 要：在第三代移动通信系统中，终端在移动时，越区切换就变得频繁，如何高效实现越区切换就尤为重要。如果算法不稳妥，会导致通话掉线，影响通话质量。本文提出基于移动终端位置变化情况和信号强度的优先级算法，能够较好地解决越区切换问题。

关键词：第三代移动通信系统；越区切换；优先级算法

1 3G系统与通信切换

3G全称第三代移动通信系统，在3G系统中，切换是必须的过程，用户在移动时， 其正在进行的呼叫从一个基站转移到另一个基站，切换必须快而有效，以防止服务质量下降到不能接受的水平。3G系统主要由混合小区组成，越区切换频率较高，所以，快速可靠的切换机制，是决定3G网络性能的关键。根据类型的不同，切换分为：硬切换、软切换、其他切换方式，3G系统切换属于第三类，被称为接力切换或越区切换，是3G系统的核心技术，通过基于智能天线和上行同步等技术的应用，将硬切换信道利用率高及软切换的切换成功率高的优点结合起来，提高系统的性能。

2 越区切换及其算法

当移动台从一个小区（指基站或者基站覆盖范围）移动到另一个小区时，为保持移动用户不中断通信，系统需将该终端与原来小区建立的无线链路转移到新小区内，进行信道切换。而实现通信小区之间的正常切换，就要考虑相应的切换算法。基本的算法有两类：信道预留算法和先进先出（FIFO）排队策略算法。

信道预留算法就是在小区内专门预留部分信道作为切换呼叫使用，保证切换呼叫请求能顺利完成，但增加了新呼叫请求的阻塞率；先进先出（FIFO）排队策略的过程是将呼叫请求根据提出请求的时间进行排队，按时间先后顺序分配信道的使用权，但容易产生掉话。

3 基于终端移动和信号强度的优先级算法

该算法在基本算法的基础上结合移动终端的移动情况和运动方向选择目标小区，避免不必要的切换；小区内根据切换当前信号强度，给用户分配优先级，按优先级高低分配信道的使用权，降低切换阻塞率，更好地完成整个切换过程。这是一种动态控制算法，先根据排队算法设置优先级，再根据优先级分配信道，总的关系为：语音切换呼叫（信号弱）>语音切换呼叫（信号强）>新语音呼叫>切换数据业务>新数据业务。

3.1 切换流程

⑴语音切换呼叫：当一个语音切换呼叫到达某小区时，如果小区内有空余信道，则为其分配信道，完成越区切换；若没有空余信道供给语音切换呼叫使用，则此呼叫进入排队队列等待，若排队队列已经排满，此切换呼叫被阻塞；否则就先进入排队队列等待，排队等待的同时，根据当前终端信号强度设置呼叫优先级，信号强度好的，说明能够支持当前业务，则优先级较低，信号强度弱的优先级越高；小区根据优先级高低安排切换先后顺序，优先级高的呼叫先分配信道，完成切换。

⑵语音新呼叫：当语音新呼叫提出请求时，如果小区内有空余信道，则为其分配信道，接入新呼叫；若没有空余信道提供给语音新呼叫使用，则检查排队队列，若队列已满，该呼叫被阻塞；否则进入排队队列等待小区为其分配信道；同时检测小区内是否有切换呼叫请求存在，如没有为其分配最高优先级，提前分配可用信道，实现新呼叫；如队列中存在切换呼叫，则该请求进入队列进行等待，但等待时间应在一定时间内，若在这个时间内小区仍未为其分配信道，则该呼叫被阻塞；若被阻塞呼叫在等待时间内多次提出呼叫请求，次数达到设定数值时，为其分配最高优先级，可提前获得信道使用权。

⑶数据业务：当数据业务到达时，若小区内有空余信道，则分配可用信道，若没有空余信道，则检查排队队列，若队列已排满，该业务被阻塞；若队列未满，就为其分配优先级，进入队列排队等待分配信道。

3.2 性能优化

⑴切换频率：选择目标小区时，根据终端移动情况，可以减少不必要的切换，降低切换频率。基于速度考虑，一次通话过程中需要完成切换次数与终端速度成正比，随速度增大，切换次数也增大。基于方向考虑，终端与基站距离有一定角度，要求切换次数与角度成正比，角度越大，切换次数越多，角度越小，切换次数也减少。

⑵阻塞率：切换呼叫在队列中等待分配信道时，UE会不断检测信号强度，并根据信号强度大小来分配优先级（信号强度小的优先级高），防止信号强度过低产生掉话。先进先出（FIFO）算法只是根据切换请求时间来排队，先提出请求的先分配信道，但可能会导致某些切换呼叫信号强度已经低至某一门限值，却不能及时得到切换（提出切换请求的时间靠后）而产生掉话，使切换阻塞率升高。改进的切换策略，根据检测的信号强度，按时间间隔刷新排队队列，使当前信号不好的切换呼叫及时得到切换，防止因切换不及时掉话，提高切换的成功率，降低切换呼叫阻塞率。

4 总结

该算法通过在小区内根据终端移动情况和接收信号强度，给用户分配优先级，按照优先级高低分配信道使用权，从而降低切换阻塞率，能够较好地提高系统的性能。

[参考文献]

[1]郑宏东，周压枫，毛敏.基于UE移动速度的小区切换算法[J].计算机与现代化.2010年6月.

[2]张晓莉，迟敏娜，李白萍.基于信号强度和质量的切换算法[J].西安科技大学学报.2011年5月.