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无线功能原理

第一节空闲模式性能

一、空闲模式

移动台在没有分配到专用信道时候的模式。

空闲模式下的动作是由移动台自己来控制的，也可以通过在BCCH信道上接收到的参数来执行控制。

二、空闲模式下的低功率消耗

空闲模式下，移动台间隔性地监视由当前小区专送的系统信息并测量相邻小区以决定是否要启动小区的变化，然而大部分是间下移动台处于睡眠模式，因而节省功率。

当然也可以通过不连续接收来实现。

三、空闲模式下移动台工作分四个过程：

1、PLMN网络选择

2、小区选择

3、小区重选（PHASE22段手机才有效）

4、位置周期登记

1、选择网络

当移动台开机或脱离一个盲区后，它便试图去选择和登记一个合适的PLMN。

如果没有注册的PLMN或者注册的PLMN不存在，它将试图去选另一个PLMN（手动或自动），条件是它认另外网络的小区更适合登录且它发出的位置更新请求能被网络接受（当应有国际漫游权限）。

当然处于其它网络中的移动台也将会不断进行回归归属网的偿试。

有两种模式：

自动与手机，自动模式将有一份初始化的PLMN网络允许接入清单。

自动模式

在自动模式下，移动台将首先选择存在的并且允许接入的网络，当注册网络并不存在或注册网络无法接入时，将按如下次序；

1）归属PLMN

2）按SIM中存储的PLMN次序

3）SIM中并没有的PLMN网络，要满足如下条件：

接收强度大于-85dBm,

4）以信号强度次序选择

人工模式

即使登记的网络并不存在，移动台也将首先尝试去进行选择这个网络。

如果选择失败或者用户有其它的意图，则移动台将向用户显示所有当前存在的网络，此时用户可以键入期望的网络，且移动开始登录此网络。

如果此网络并不允许接入，则MS将向用户指示去选择另一个网络。

至于网络选择与重选将由选择模式来进行。

2、小区选择

算法

常规小区选择中，MS试图选择一个最合适的小区去CAMPON，所谓合适的小区是指：

1、属于所选的PLMN

2、CB=NO（CELLNOTBARRED）

3、不属于禁止的LA（如国内漫游时）

4、小区选择算法达标

如果所在网络的BCCH信道中没有任何信息（MS中的临时信息），则做全频段（双频段）扫描，方法是对所有BCCH载波进行测量并计算信号强度平均值，以3至5秒为周期对所有频点进行至少5次。

之后MS调谐至最强频点并以FCCH脉冲串来确定是否BCCH载波。

若判断是BCCH信道，则调谐至此载波并读取SCH中的BSIC，读取BCCH中的广播信息，例如BA表内容，如果所有数据解码成功且此小区为合适小区，则登录在这个小区上，并进行必要的登记。

小区选择的优先级控制由参数CBQ、CB来联合实现。

如下表示：

小区选择算法

空闲模式下的移动台将不断计算C1，C1大于0的小区才可以接入，选择C1值最大的小区。

C1=（手机接收到的信号强度-ACCMIN）-max（CCHPWR-P,0）

其中：

ACCMIN：

空闲时允许接入的最小信号强度

CCHPWR：

空闲模式接入系统时允许的最大发射功率，不同的移动台有不同的功率级，目前绝大部分采用5级，33dBm。

P：

手机的最大发射功率。

3、小区重选

为了控制小区间的业务分配，允许网络操作者对激活模式下的移动台进行定位、分层的操作，同样对于空闲模式下的移动台也具有同类的功能。

1）小区重选将选择C2值最大的小区：

C2=C1+CRO-TO*H（PT-T）当PT不等于31

（2）

C2=C1-CRO当PT=31（3）

CRO,TOandPT三参数描述；

CRO：

对某一小区提供一个OFFSET值，目的是调节其空闲模式下的边界。

TO：

是指在PT周期内的负补偿值，意即当某一小区被移动台列入邻区开始，必须经过PT时间后才能发生正常的小区重选，否则在重选序列中将被滞后处理。

PT：

惩罚周期

H（PT-T）：

如果计时器T的值小于PT，则H（PT-T）=1，如果如果计时器T的值大于PT，则H（PT-T）=0，也即TO不起作用。

当PT取31时，TO不起作用。

2）空闲模式下移动台可以多次偿试接入的参数是MAXRET

3）CRH的作用：

如果服务小区的C2小于邻区的C2，5秒以上时，将发生小区重选，为防止两小区属于不同的LA，引起不停的LAIUPDATE。

为此增加一个数据CRH，以防止这种情况的发生。

CRH取值太大与太小的情况：

太小时，位置更新频繁，信令负荷加大。

太大时，无益于MS去选择更加小区。

当然如果是双频网间，CRH大点没关系。

4）有几种情况移动台无法获得网络服务

不允许的PLMN

非法用户

HLR中不识别的IMSI

找不到合适的小区

非法设备

没有SIM卡

4、位置更新

位置更新的作用是为了让系统知道移动台的当前位置，.

有三种类型的位置更新：

常规登记,周期登记、IMSI分离。

1）常规登记,

当MS进入一个新LA时，将检测到一个新的LAI，通过与SIM中的原存LAI比较可得。

此后一方面向系统向申请，另一方面更新SIM中的LAI。

如果更新申请失败，如进入一个禁止位置区时，此时MS将试图去选择另一个新小区，或回到网络选择状态。

2）周期登记

为了防止脱网、手机掉电和其它原因造成MSC/VLR中出现的不正常状态的MS寻呼，需要周期登记，由系统广播信息传送是否要进行周期登记，多长时间要通知系统进行IMSI附着，BSC控制参数是T3212。

这个计时器是在MS中实现的。

MS从激活模式变化到空闲模式之后，计时器将重新启动。

如果T3212发生变化时，也要重新广播。

3）IMSI分离与附着

关机的移动台关机时（人为的或LOWBATT、突然拆除电池外）将发送一次IMSI分离信号，以认HLR在IMSI中加上移动台已关机的“分离”信息，从而避免对已关机MS的寻呼。

如果手机在周期登记时间内进出盲区，则系统并不知道移动台的这个变化，如果有来电，则系统将同样进行寻呼，当发现移动台并没有响应时，会有分离动作。

之后进入服务区时，虽有网络，而来话不发寻呼，因系统误认MS已分离。

但是在手机做主叫的时候就可以接入网络了。

如果手机在盲区中周期登记时间到，此时的移动台是不会发周期登记的，因为它并没有可选择的小区，这个是移动台本身的操作。

只有当它进入服务区后才补发。

BSC中控制参数为ATT，ATT由系统向移动台广播，

MSC中控制参数为BTDM——MSC以此数据做为对MS分离的时间，一般取与T3212等值，另外加上一个保护时间GTDM。

也即是说真正分离时间为两种之和。

4.6控制信道的合并方式

只在三种合并方式，由BCCHTYPE参数描述：

NCOMB：

BCCH和CCCH共用时隙

COMB：

BCCH,CCCH和SDCCH/4共用时隙

COMBC：

BCCH,CCCH,SDCCH/4和CBCH共用时隙

一般来说，只有当话务量不高的情况下才会用COMB或COMBC的方式；

SDCCH信道的四种合并方式：

SDCCH/8:

每个物理信道含有8个子信道，即是可以同时指配8个用户的专用信令信道。

SDCCH/8中含有CBCH:

即CBCH代换了一个SDCCH子信道，即是可以同时指配7个用户的专用信令信道。

.SDCCH/4:

这是指所有信令信道的合并模式，即是可以同时指配4个用户的专用信令信道。

SDCCH/4中含有CBCH:

即CBCH代换了一个SDCCH子信道，即是可以同时指配3个用户的专用信令信道

需要的SDCCH/8数量由SDCCH参数定义，CBCH由参数CBCH定义，但只能定义一个CBCH。

1个CCCH子组中包含有PCH,AGCH与RACH.

四、相关参数调整

ACCMIN：

空闲时允许接入的最小信号强度。

信号强度为负值，ACCMIN越大，手机越容易接入网络。

通常设置为104，在某些地方，可以设置为100，在某些特殊情况下，甚至可以设置为90，但是这时候手机将较难接入网络，形成人为的盲区。

CCHPWR：

空闲模式接入系统时允许的最大发射功率，不同的移动台有不同的功率级，目前绝大部分采用5级，33dBm。

通常这个参数固定为33，如果是微蜂窝则为30。

CRO、TO、PT：

C2算法，人为控制小区重选的边界。

如果想本小区的范围扩大10dB：

PT≠31,TO=0,CRO=10；

如果想本小区的范围缩小10dB：

PT=31,TO=0,CRO=10。

CRH：

小区重选滞后值。

可以等于6，如果处于不同的LAC（例如两个MSC之间）可以设置为8或者10。

BTDM、GTDM、T3212：

周期性登记时间。

T3212=5：

表示要求该小区内的MS每30分钟进行一次周期性登记。

BTDM=10,GTDM=10：

表示MSC/VLR在70分钟内收不到MS的登记信息，将设置该MS为IMSIDETACH。

第二节基站功率控制

一、什么是功率控制

在一个连接中BTS的输出功率能够被控制，BTS将会根据操作者期望的信号强度值来控制其输出功率。

这个功能由BSC执行控制。

二、为什么要使用功率控制

BTS功率控制的主要原因是：

如果不管MS是否接近基站，所有BTS总是以最大输出功率发射信号，那么网络将会出现较大的干扰电平。

如果BTS不是以最大的输出功率发信，当基站的主电源中断时，它能节省电池的电量。

当MS非常接近BTS时，MS从BTS接收到的信号能量可能变得非常饱和。

接收机的灵敏度将会减小，话音质量将会变差。

三、功率控制的范围

动态功率控制在TCH和SDCCH上进行，SDCCH上的动态功率控制由参数SDCCHREG来关闭和激活。

在BCCH载波上的所有信道都以最大功率发射，也即是在这些信道上不能进行动态功率控制。

四、功率控制的运算过程

动态功率控制包含下列三个运算过程：

1．测量准备：

测量数据丢失评估和应用的测量类型的选择（fullsetorsubset1），决定对跳频的情况是否进行补偿。

2．测量滤波器：

对测量的数据进行滤波以排除一些暂时性的变化，以确保下一个功率控制命令能够稳定。

3．功率控制命令的计算：

为了达到期望的信号强度和质量，必须计算BTS的功率控制值，在计算功率控制值时有一些规定来限制其计算过程。

（1）测量准备

如果有丢失的测量报告或者信息不全，那丢失的信号强度将会设置为丢失前和丢失后的接收信号强度中最低的一个，丢失的质量将会设置为丢失前和丢失后的接收质量中最高（即为质量最差）的一个。

（2）测量的滤波

确定需要多少个测量报告的平均值作为计算标准。

这个滤波的长度（时间间隙）由参数SSLENDL来设定。

质量的平均计算的滤波长度由参数QLENDL来设定。

（3）功率控制命令的计算

功率控制值的计算分成两步进行，第一步计算出一个不受限制的功率控制值。

然后在功率控制值被最后（由BSC）送往BTS之前对这个功率控制值进行加限制。

限制包括每步的限制和BTS功率控制范围的限制。

不加限制的功率控制值（pu）由下列公式表示：

pu=（1-α）BTSTXPWR+α（SSDESDL+L）-β（Q_AVE_dB-QDESDL_dB）

（1）

51-901401618

上式中：

Q_AVE_dB=32-10×Q_AVE/25

1640

（2）

QDESDL_dB=32-10×QDESDL/25

1830（3）

α=LCOMPDL/100and

0.055（4）

β=QCOMPDL/100

0.330（5）

举例说明：

假若BSC当前以40dB的有效功率发送————————————————————40

SSDESDL=90（实际为-90），———————————————————————80

移动台的实测接收电平为-100，—————————————————————100

L=BTSTXPWR-（-100）=140，——————————————————————140

移动台的实测质量值为40（误码率），———————————————————40

QDESDL=30，——————————————————————————————10

LCOMPDL=5———————————————————————————————5

QCOMPDL=30——————————————————————————————60

最后结果：

PU=（1-0.05）×40+0.05×（-90+140）–0.3×（16-18）=41.1（dB），也即是说基站要加大约1.1dB的输出功率。

另一列结果：

PU=（1-0.05）×40+0.05×（-80+140）–0.6×（16-28）=48.2（dB），也即是说基站要加大约8.2dB的输出功率。

五、功率控制的调节过程

当信号强度滤波器被计满时调节将会启动。

额外的功率控制限制

在三种不同的业务情况中，功率控制值总是由功率限制PMARG参数来增加：

1、在一条TCH的分配上：

由新的信道可能是有一个较高的干扰电平，所以BTS在这条业务信道上的开始发射功率值将用最后的发射功率值加上PMARG参数的定义值。

2、在分配或切换失败时：

在正常小区中的一条旧信道重新被激活时，动态功率控制将会重新启动，在这段失败时间内旧信道的无线环境可能已经变化，所以下一个功率调节值要加上PMARG参数的定义值。

3、在小区内切换和subcell小区的改变上：

当一个正常的小区内切换时动态功率控制是不会重新启动的，在新信道上首次的功率调节值将比旧信道的值加上参数PMARG定义的值。

六、

小区设置的相关参数

SSDESDL：

在调节时间隙的不同部分中定义期望信号强度的目标值。

在没有质量补偿的情况中，SSDESDL是在在调节区域外边上的信号强度期望值。

这个参数在每个小区中都要设置。

取正值，但计算中取其负值。

在基站密集的地区，可以设置为85－90，在基站稀疏的地方，可以设置为95－100。

如果SSLENDL比较大（＝10），这个值要相对减少2左右。

QDESDL：

定义由MS中接收机测量到的期望质量电平值。

它在rxqual单元中被测量，在应用于运算前被转化为dB单位。

这个参数每个小区都要设置。

可以设置为30，因为这个参数要除以25后才对计算结果有影响，所以它的设置并不重要。

REGINTDL：

是调节的时间间隙。

这个参数每个小区都要设置。

SDCCHREG：

是SDCCH信道上调节的开关控制参数，每个subcell小区都要设置。

SSLENDL：

是固定的信号强度滤波器的长度，每个subcell小区都要设置。

通常＝3，如果希望计算得更加准确，可以加大这个参数的取值，例如＝7。

LCOMPDL：

这个参数决定将要补偿的路径损耗是多少。

这个参数的设置原理与SSDESDL一样，可以设置为5。

QLENDL：

质量滤波器的长度。

每个subcell小区都要设置。

通常＝3，如果希望计算得更加准确，可以加大这个参数的取值，例如＝7。

QCOMPDL：

这个参数决定将要补偿的质量值，其取值范围为0至60。

不能设置至100的原因是它会在运算中增加不稳定的风险。

这个参数的设置原理与QDESDL一样，可以设置为50。

PMARG：

在一条TCH上指配时在新信道上采用的功率附加值。

它用于指配失败或切换失败后回到原来的信道上的情况。

也用于小区内切换和subcell的改变。

这个参数每小区都要设置。

PMARG也用于MS的动态功率控制。

BTSTXPWR：

是在当前的subcell内的BTS允许的最大功率电平。

这个参数也用于定位算法中。

注意：

此值是一个有效幅射功率值，最好针对CDU型号与天线增益来设置

BSPWRMIN：

在非BCCH载波的BTS最小允许的功率电平。

这个参数每个subcell小区都要设置。

一般设计上比上面值小16dB。

七、移动台功率控制的作用

由于移动台对网络整体噪声的影响不大，所以移动台功率控制的主要目的是为了省电。

第三节上下行不连续发射

一、什么是DiscontinuousTransmission

在一个正常的交谈中，讲话和聆听时间大约各占一半。

在没有话音进入麦克风的时候，也就没有信息在无线信道上发送，不连续发射功能（DTX）是发射机仅在探测到有话音的时候才发射。

这将减少了移动台和BTS的功率损耗，同时也能减少无线信道上的总的功率。

这个功能在BSC中执行，信令信道不会使用DTX功能，DTX仅影响到TCH帧的发射，在每个小区上设置。

二、使用DTX的优点

如果发射机在没有数据发送的时候关闭，移动台的功率和无线链路的总功率都会减小。

网络的整体干扰也会减少，由于在发射时的功率电平没有受到影响，所以当使用DTX功能时对所有的连接无线链路的C/I值都会被提升。

C值不变但I值降低。

DTX功能是为了降低MS和BTS的功率损耗和减少系统的总体干扰，主要功能有：

1、上行链路

节省MS的电池。

减少系统的干扰。

2、下行链路

减少系统的干扰。

减少BTS的功率损耗，特别是当BTS由于电源系统故障而在使用电池供电时能节省电池电量的损耗。

减少互调干扰。

三、使用DTX的缺点

当应用DTX功能时，信号强度、信号质量和时间提前量的测量的精确度将会变低。

所以，应用这些测量的系统功能将会受到影响，如功态功率控制和定位。

属于定位功能的一个完整部分的功能也会受到影响。

这些功能是：

负荷分享、指配至另一小区，小区分层结构、小区内部切换、OL/UL子小区结构和呼叫的连接。

由于在没有话音的时候关闭发射机，讲话者将听不到对方的背景声音，感觉好像对方已经挂机一样，通话感受会受到影响，例如会经常问：

“你还在听吗？

”。

四、DTX的工作原理

在发射机（BTS和MS中）的VAD是用于检测业务帧中是否包含话音、非透明数据或背景噪声。

如果业务帧中只包含噪声，发射机发送一个SID（静默指示符）帧，然后停止发射信号。

以后，每一个SACCH周期中发送一个新的SID帧。

等到检测到话音或数据再开始发射。

测量报告与平常一样在SACCH信道上发送。

一个SID帧包含有关一个确定的连接的背景噪声信息。

在MS或BTS的接收机中，SID帧检测器检查所有收进来的帧。

检测器能够从话音或非透明数据帧中分离出SID帧。

当一个SID帧被检测到时，缓和的噪声特性将会被更新并且产生缓和的噪声。

当一个话音帧被检测到时，噪声发生器会被停止。

五、工程应用

当与跳频功能一起使用时，对于TCH信道，其无线的C/I能够大约改善3dB左右。

建议在使用跳频的基础上才使用DTX。

由于DTX会影响测量报告的准确性，在郊区或者公路上，不使用DTX。

六、