目录
1. 异构网络
2. 垂直切换
3. 垂直切换算法原理
3.1 信号强度检测
3.2 网络性能评估
3.3 切换决策
3.4 切换执行
4. MATLAB程序
5.测试结果
基于TD-SCDMA（时分同步码分多址）与WiMax（全球微波互联接入）异构网络的垂直切换算法，是一种用于在不同类型的无线网络之间实现无缝切换的技术。该算法的目标是在保证通信连续性和服务质量（QoS）的前提下，实现用户终端在TD-SCDMA和WiMax网络之间的有效切换。
1. 异构网络
异构网络是指由不同类型的无线接入技术（RAT）组成的网络，这些技术在覆盖范围、容量、数据速率和服务质量等方面存在差异。TD-SCDMA和WiMax是两种典型的无线接入技术，它们在移动通信领域各有优势。TD-SCDMA适用于广泛的覆盖和基本的语音服务，而WiMax则以其高速数据传输能力著称。
TD-SCDMA，全称时分同步码分多址，是一种第三代无线通信的技术标准。它主要采用了时分双工（TDD）方式，这是一种非常适合日益发展的不对称数据业务对频谱资源使用的一种双工方式。在TD-SCDMA系统中，上下行业务的传输使用相同的频带，但在不同的时隙进行，这样可以更灵活地分配上下行的时隙，以适应不同的业务需求。同时，TD-SCDMA还采用了多种技术，如智能天线、联合检测、软件无线电、接力切换等，以提高系统的性能和容量。
WiMax，全称全球微波互联接入，是一种基于IEEE 802.16标准的无线城域网技术。WiMax网络可以作为一个附加网络，通过现有的网络AAA服务器提供认证、鉴权和计费，或者通过本地的AAA服务器实现管理。WiMax主要在中低速移动性下提供高速率数据，这可以弥补TD-SCDMA在这方面的不足。同时，WiMax的物理层采用了多种技术体制，如单载波、OFDM、正交频分多址等，以提供高速的数据传输能力。
TD-SCDMA和WiMax在技术上能够互补，二者的融合可以为用户提供优质的服务，使用户享受基于无线宽带接入的高速数据多媒体业务。具体来说，WiMax可以作为一个独立的接入网运行，通过WiMax A路由器与TD-SCDMA的分组数据网关（PDG）将两者松散地联系起来。这样，WiMax用户就可以通过TD-SCDMA网络进行通信，享受高速的数据传输服务。
2. 垂直切换
垂直切换是指在异构网络中，用户终端从一种接入技术切换到另一种接入技术的过程。这种切换通常发生在用户移动过程中，或者当当前接入技术无法满足用户需求时。垂直切换的主要挑战在于如何准确判断切换时机，以及如何选择合适的目标网络。
3. 垂直切换算法原理
基于TD-SCDMA与WiMax异构网络的垂直切换算法通常包括以下几个关键步骤：
3.1 信号强度检测
用户终端需要不断监测当前接入网络以及相邻网络的信号强度。信号强度可以用接收信号码功率（RSCP）或接收信号强度指示（RSSI）来衡量。
3.2 网络性能评估
除了信号强度，算法还需要考虑其他网络性能指标，如带宽、延迟、抖动和丢包率等。这些指标可以通过网络测量或用户反馈来获得。
3.3 切换决策
切换决策是算法的核心部分，它通常基于一个综合评价函数来进行。该函数可以根据不同的权重因子将多个性能指标组合成一个单一的数值。
3.4 切换执行
一旦做出切换决策，用户终端就需要执行切换过程。这包括与目标网络建立连接、断开与原网络的连接以及数据传输的重新路由等步骤。
4. MATLAB程序
.......................................................................
while countinue_run
%################# measure the receieved signal strength ############
%if the mobile station is in the LTE network
if is_in_LTE_coverage(MS_coordinate)
RSS_LTE=calculate_RSS(MS_coordinate,MS_speed,'LTE',record_time*Tc,Tc);
% x=wgn(1,1,0,'dBw');
% RSS_LTE=RSS_LTE-x;
Ba_LTE=Bt(1)-(0.384+1+2);
Bi_LTE=Ba_LTE/Bt(1);
%计算效用函数
d=norm(MS_coordinate-LTE_BS_coordinate);
% x=wgn(1,1,0);
% RSS_LTE=Pmax_LTE-L-10*(2+1)*log10(d)-x;%网络的当前信号强度*rand()
x=0;%wgn(1,1,0);
RSS_LTE=RSS_LTE-L-10*(2+1)*log10(d)-x;%网络的当前信号强度*rand()
%COST_LTE=wrss*log(1/RSS_LTE)+wd*log(d1)+wb*log(1/vb)+wc*log(vc)+wl*log(1/vlive);
S_LTE=(RSS_LTE-Pth)/(Pmax_LTE-Pth);
% S_LTE=(RSS_LTE)/(Pmax_LTE);
U_LTE=wSNR*log(S_LTE)+wb*log(Bi_LTE);
else
RSS_LTE=-inf;
% COST_LTE=-inf;20*
U_LTE=-inf;
end
%if the mobile station is in the Wimax1 network
if is_in_Wimax1_coverage(MS_coordinate)
RSS_Wimax1=calculate_RSS(MS_coordinate,MS_speed,'Wimax1',...
record_time*Tc,Tc);
% x=wgn(1,1,0,'dBw');
% RSS_Wimax1=RSS_Wimax1-x;
Ba_Wimax1=Bt(2)-(0.384+1+2);
Bi_Wimax1=Ba_Wimax1/Bt(2);
%计算cost
d=norm(MS_coordinate-Wimax1_BS_coordinate);
% x=wgn(1,1,0);
% RSS_Wimax1=Pmax_Wimax-L-10*(2+1)*log10(d)-x;%网络的当前信号强度*rand()
x=0;%wgn(1,1,0);
RSS_Wimax1=RSS_Wimax1-L-10*(2+1)*log10(d)-x;%网络的当前信号强度*rand()
%COST_Wimax=wrss*log(1/RSS_Wimax)+wd*log(d1m)+wb*log(1/vbm)+wc*log(vcm)+wl*log(1/vlivem);
S_Wimax1=(RSS_Wimax1-Pth)/(Pmax_Wimax-Pth);
% S_Wimax1=(RSS_Wimax1)/(Pmax_Wimax);
U_Wimax1=wSNR*log(S_Wimax1)+wb*log(Bi_Wimax1);
else
RSS_Wimax1=-inf;
% COST_Wimax=-inf;20*
U_Wimax1=-inf;
end
%if the mobile station is in the Wimax2 network
if is_in_Wimax2_coverage(MS_coordinate)
RSS_Wimax2=calculate_RSS(MS_coordinate,MS_speed,'Wimax2',...
record_time*Tc,Tc);
% x=wgn(1,1,0,'dBw');
% RSS_Wimax2=RSS_Wimax2-x;
Ba_Wimax2=Bt(2)-(0.384+1+2);
Bi_Wimax2=Ba_Wimax2/Bt(2);
%计算cost
d=norm(MS_coordinate-Wimax2_BS_coordinate);
% x=wgn(1,1,0);
% RSS_Wimax2=Pmax_Wimax-L-10*(2+1)*log10(d)-x;%网络的当前信号强度*rand()
x=0;%wgn(1,1,0);
RSS_Wimax2=RSS_Wimax2-L-10*(2+1)*log10(d)-x;%网络的当前信号强度*rand()
%COST_Wimax=wrss*log(1/RSS_Wimax)+wd*log(d1m)+wb*log(1/vbm)+wc*log(vcm)+wl*log(1/vlivem);
S_Wimax2=(RSS_Wimax2-Pth)/(Pmax_Wimax-Pth);
% S_Wimax2=(RSS_Wimax2)/(Pmax_Wimax);
U_Wimax2=wSNR*log(S_Wimax2)+wb*log(Bi_Wimax2);
else
RSS_Wimax2=-inf;
% COST_Wimax=-inf;20*
U_Wimax2=-inf;
end
%############### decide whether to handoff according to RSS #########
% if Net_state~=0&&RSS_LTE>RSS_Wimax1&&RSS_LTE>RSS_Wimax2
if Net_state~=0&&U_LTE>U_Wimax1&&U_LTE>U_Wimax2
if handoff_clock>handoff_drop
count_handoff_number=count_handoff_number+1;
Net_state=0;
handoff_clock=0; %reset the counter
else
handoff_clock=handoff_clock+Tc;
end
% elseif Net_state~=1&&RSS_Wimax1>RSS_LTE&&RSS_Wimax1>RSS_Wimax2
elseif Net_state~=1&&U_Wimax1>U_LTE&&U_Wimax1>U_Wimax2
if handoff_clock>handoff_drop
count_handoff_number=count_handoff_number+1;
Net_state=1;
handoff_clock=0; %reset the counter
else
handoff_clock=handoff_clock+Tc;
end
% elseif Net_state~=2&&RSS_Wimax2>RSS_LTE&&RSS_Wimax2>RSS_Wimax1
elseif Net_state~=2&&U_Wimax2>U_LTE&&U_Wimax2>U_Wimax1
if handoff_clock>handoff_drop
count_handoff_number=count_handoff_number+1;
Net_state=2;
handoff_clock=0; %reset the counter
else
handoff_clock=handoff_clock+Tc;
end
else
handoff_clock=0;
end
%##################### decide whether to continue run ################
if is_in_LTE_coverage(MS_coordinate)||...
is_in_Wimax1_coverage(MS_coordinate)||...
is_in_Wimax2_coverage(MS_coordinate)
%######################## record the data ########################
record_time=record_time+1;
record_RSS_LTE(record_time)=RSS_LTE;
record_RSS_Wimax1(record_time)=RSS_Wimax1;
record_RSS_Wimax2(record_time)=RSS_Wimax2;
% record_COST_LTE(record_time)=COST_LTE;
% record_COST_Wimax(record_time)=COST_Wimax;
record_U_LTE(record_time)=U_LTE;
record_U_Wimax1(record_time)=U_Wimax1;
record_U_Wimax2(record_time)=U_Wimax2;
record_Net_state(record_time)=Net_state;
MS_coordinate(1)=MS_coordinate(1)+MS_speed*Tc;
else
countinue_run=false;
end
end
%######################## plot the simulation results ####################
t=[1:record_time];
plot(t,record_U_LTE,'-bo','MarkerEdgeColor','b','MarkerFaceColor','y',...
'MarkerSize',2);
hold on
plot(t,record_U_Wimax1,'-ms','MarkerEdgeColor','m',...
'MarkerFaceColor','c','MarkerSize',2);
plot(t,record_U_Wimax2,'-rs','MarkerEdgeColor','r',...
'MarkerFaceColor','c','MarkerSize',2);
hold off
grid on
axis([0 1000 -1.6 0]);
xlabel('行程(m)');
ylabel('效用函数值');
% legend('TD-SCDMA','Wimax1','Wimax2');
legend('UMTS','WLAN1','WLAN2');
% title('the received signal strength about two networks');
title('网络效用函数值');
figure
plot(t,record_Net_state,'--ro','MarkerEdgeColor','g','MarkerFaceColor','y',...
'MarkerSize',2)
grid on
xlabel('距离(m)');
ylabel('网络');
text(0,0,'\leftarrow TD-SCDMA','FontSize',9)
text(0,1,'\leftarrow Wimax1','FontSize',9)
text(0,2,'\leftarrow Wimax2','FontSize',9)
title('移动台在TD-SCDMA与WiMax三个网络中的状态')
%############################END THE PROGRAM ##############################
40235.测试结果
文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-841646.html
在TD-SCDMA网络与WiMax网络之间的垂直切换中，由于两种网络的技术特点和覆盖范围不同，因此需要特别关注切换过程中的兼容性和互操作性。TD-SCDMA网络与WiMax网络之间的垂直切换是一个复杂的过程，需要综合考虑多个因素来实现无缝的通信体验。随着无线通信技术的不断发展，切换算法和机制也将不断演进和优化，以满足日益增长的通信需求。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-841646.html
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