CDMA网络优化2.docx

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CDMA网络优化2

CDMA网络优化

[  2003年9月16日，阅读人数351人]

概述

网络优化是CDMA系统实际运营过程中的一个重要环节。

CDMA系统在运营过程中需要对系统进行扩容和不断的网络优化，一是为了能够给系统当前的用户提供更加优质的服务，二是为了提高系统容量，以接纳越来越多的系统未来用户。

　　所谓网络优化，就是根据系统的实际表现、系统的实际性能，对系统进行分析，在分析的基础上通过对系统参数的调整，使系统性能得到逐步改善，达到现有的系统配置下提供最优的服务质量。

即最佳的覆盖；满意的信号强度以及最佳的通话音质和最低的掉话率等。

网络优化工具

　　在CDMA系统的网络优化中，主要用到如下一些工具：

　　*Smartsam Plus

　　*DM Mobile Diagnostic Monitor

　　*OPAS Office Propagation Analysis System

　　*NETPLAN Network prediction and design tools

　　下面分别介绍。

1、Smartsam Plus

　　Smartsam Plus是SAFCO公司生产的用于网络优化的一套系统设备。

该设备用于监视和显示呼叫处理过程中以及车辆行驶过程中的数据采集。

所收集的数据与导引信息（GPS）合并作为测量数据文件存入膝上型笔记本电脑。

得到的测量文件可用OPAS后处理软件作进一步的详细分析。

以提供快速、准确、可靠的，系统及故障信息。

　　Smartsam Plus的硬件要求如下：

　　*QCP-800或CD-3000CDMA车载电话

　　*膝上型笔记本电脑

　　*GPS天线

　　*Windows3.1或Windows 95

　　Smartsam Plus一般固定在测试车辆上，电源由车辆的点烟器提供，移动台天线和GPS天线固定在车外。

其连接图如图1所示：

2、车台诊断监视器（Mobile DM）

　　SAFCO公司的CDMA车台诊断监视器（MDM）是一个数据采集分析软件工具。

该工具为CDMA系统测试网络优化提供了一种全新的手段。

　　车台诊断监视器（MDM）的系统要求如下：

　　*Microsoft Windows 3.1或Windows 95；

　　*SAFCO CDMA Smartsam Plus；

　　*串行鼠标；

　　*至少486/66 CPU；

　　*至少270M硬盘；

　　*至少24M内存。

　　车台诊断监视器（MDM）提供如下功能：

　　*数据记录---记录来自Smartsam Plus的数据，并将其写入笔记本电脑硬盘；

　　*状态显示---显示移动台的各种状态信息，包括载频号、电子序列号（ESN）、固件版本、工作状态、系统状态如系统识别码（SID），网络识别码（NID）、MDM的软件版本号等等；

　　*瞬时分析仪显示---实时显示移动台rake接收机上每个耙指（Finger）的信噪比（Ec/Io）、接收功率电平（RxPwr（dBm））、发射功率电平（TxPwr（dBm））、功率调整电平（PwrAdj（dBm））、接收误帧率（FER）、发送声码器速率、用于解调的各导频集和PN短码相位偏置指数；

　　*诊断消息汇报---显示并记录空中接口消息；

　　*GPS位置记录---记录GPS信息并实时显示车辆速度。

3、后处理软件OPAS

　　后处理软件OPAS是SAFCO公司的数据分析后处理软件，用于分析有DM采集的数据，并对其进行进一步的处理，产生各种图表，并且可将MDM的数据解码输出空中接口上传送的各条消息。

OPAS同时还可以分析从基站控制器（CBSC）获得的数据。

　　OPAS对DM记录的数据进行格式转换处理后输出，其中包括：

　　*Sequence Number（序列号）；

　　*Latitude（纬度）；

　　*Longitude（经度）；

　　*Time（时间）；

　　*Speed（车速）；

　　*RxPwr（dBm）（接收功率（dBm））；

　　*RxAdj（接收功率调整（dB））；

　　*Search Pilot Type（搜索导频类型）；

　　*Search Pilot PN（搜索导频短码偏置指数）；

　　*Search Pilot Ec/Io（dB）（搜索导频信噪比（dB））；

　　*Rx Finger1 PN（接收机耙指1短码偏置指数）；

　　*Finger 1 code channel（耙指1码域信道）；

　　*Rx Finger 1 Abs offset（usec）（接收机耙指1绝对时间偏移（usec））；

　　*Rx Finger 1 RSSI（接收机耙指1信号强度指示）；

　　*Rx Finger 1 Ec/Io（dB）（接收机耙指1信噪比（dB））；

　　*Rx Finger 2 PN接收机耙指2短码偏置指数；

　　*Finger 2 code channel（耙指2码域信道）；

　　*Rx Finger 2 Abs offset（usec）（接收机耙指2绝对时间偏移（usec））；

　　*Rx Finger 2 RSSI（接收机耙指2信号强度指示）；

　　*Rx Finger 2 Ec/Io（dB）（接收机耙指2信噪比（dB））；

　　*Rx Finger 3 PN（接收机耙指3短码偏置指数）；

　　*Finger 3 code channel（耙指3码域信道）；

　　*Rx Finger 3 Abs offset（usec）（接收机耙指3绝对时间偏移（usec））；

　　*Rx Finger 3 RSSI（接收机耙指3信号强度指示）；

　　*Rx Finger 3 Ec/Io（dB）（接收机耙指3信噪比（dB））；

　　*Aggregate Finger Ec/Io（dB）（合成耙指信噪比（dB））；

　　*Tx Power（dBm）（发射功率（dB））；

　　*Forward FER（%）（前向误帧率（%））；

　　*Forward FEB（前向误比特块率（%））；

　　*Channel Type:

Message type（信道类型：

消息类型）。

　　OPAS在加入各基站的经纬度（该功能由OPAS的Cellsite editor完成）后，根据DM中的GPS信息及数据信息可画出系统的覆盖图，包括常规的前向发射功率（Forward Transmitter Power），反向发射功率（Reverse Transmitter Power），前向最强信噪比（Forward Strongest Ec/Io），前向合成信噪比（Forward Aggregate Ec/Io），前向误帧率（Forward Frame Error Rate）等。

以上各参数可以单独作图显示，在进行颜色调配后可直观的反映出系统的覆盖情况。

4、NETPLAN

　　NETPLAN是Motorola公司开发的专门用于系统模拟的工具软件，运行在UNIX平台上。

NETPLAN将一些系统参数作为输入，典型的系统参数如基站经纬度、基站类型、基站高度、天线类型及其方向图参数、地理环境信息、系统话务量分布、话务量模型、移动台话务量强度和运动速度等等，利用Motorola独有的传播模型XLOS进行计算，模拟系统的实际运行情况，从而得到系统在仿真意义下的运行参数和性能指标等。

网络优化过程

　　网络优化工作具体讲就是通过测试和分析，发现系统的问题，修改调整系统的参数，逐步改善系统的性能，如此反复不断进行，最终使系统在接近最优的状态下工作。

网络优化工作应遵循一定的步骤进行。

具体的网络优化步骤如下：

1、系统的初始设计模型

　　初始系统设计是在软件NETPLAN上进行的。

根据系统基站配置设计，模拟软件利用传播模型进行计算，以得到系统覆盖等概念性结果，利用软件模拟的方法还可以预见系统的部分问题，从而为系统的完善提出建议，为网络优化提供依据。

系统的初始设计模型是网络优化中不可缺的一步。

2、单一基站的初始优化

　　单一基站的初始优化是在基站安装完毕后进行的。

包括如下步骤：

（1）基站设备的调试

　　基站设备的调试包括基站初始数据的加载、基站设备发射参数的测试和设备基础性能参数测试等。

所谓初始数据的加载即利用专门的基站调试工具LMF，将有关基站设备进行初始化后，所必需的原始数据下载到基站设备的存储器中，并进行必要的参数设置。

原始数据包括基站的初始环境文件、基站设备的原始代码等，参数设置是指有关与传输链路接口的一些参数设置，包括：

传输链路类型、传输码型、传输链路速率和传输时隙的设定等。

所谓基站设备发射参数的测试即测试基站设备内部至机器架顶天线馈线接口处的固有衰耗（包括发射通路和接收通路两方面），测试完毕后生成本基站发射参数记录文件。

设备基础性能参数测试包括发射通路和接收通路两方面。

发射通路测试包括发射机交调、发射机波形质量、导频时间偏移、载频精度测试和码域功率。

接收通路测试包括接收通路误帧率和接收灵敏度。

测试完毕后生成基站设备基础性能参数报告文件待后备存档。

　　基站调试完毕后，为使基站顺利开通，基站控制器（CBSC）还需做如下工作：

在基站控制器的该基站目录文件中加入本基站的基本发射参数记录文件、生成该基站的邻站目录、修改相邻基站的邻站目录等。

（2）环境噪声测试

　　环境噪声测试的目的是了解基站周围环境的电磁干扰情况，并消除干扰源。

　　（3）基站工作验证

　　在环境噪声测试和基站调试进行完毕后，在基站正式开通之前，应对该基站进行必要的工作验证。

验证工作主要包括以下内容：

固定→移动呼叫、移动→固定呼叫、移动→移动呼叫、扇区与PN偏置指数的对应关系、接收信号强度、信噪比以及本基站扇区与邻近基站扇区间的切换。

　　上述验证一般应使用MDM进行，若发现问题应做记录并及时向相关人员汇报，以侯处理。

3、多个基站有载条件下的网络优化

　　由于实际系统总是在有载情况下运行的，所以系统的网络优化一般也是在有载条件下进行的。

　　对于未商用系统而言，由于用户数较少，不能反映系统的真实情况，所以可以采用模拟话务量的方法，即利用一些工具软件如NETPLAN等在工作站上进行，这样同样可以发现系统存在的一些问题，进而为网络的优化提供依据。

　　对于已经投入实际运行的系统，用户数已经达到一定规模，话务量有了一定的增长，即系统在有载条件下运行，此时对系统测试获得的数据能够较真实的反映系统的实际运行情况。

　　在系统有载条件下的网络优化可以分 3 步进行，即网络故障诊断监视、网络优化测试和网络优化数据分析，用到的工具是Smartsam Plus、MDM和OPAS。

（1）网络故障诊断监视

　　所谓网络故障诊断监视就是采用网络优化工具中提到的Smartsam Plus和MDM。

对系统进行实时的监视，并且进行故障监视。

实时监视主要包括监视MDM提供的有关系统的各种消息的监视，如导频情况、误帧率情况、前向信噪比情况、前向和反向功率电平情况、移动台切换情况、基站参数配置情况等等。

故障诊断是依据各种监视信息，对系统中可能隐含的故障进行甄别、判断和定位。

在判断定位的基础上，提出对系统的修改方案，为进一步网络优化奠定基础。

（2）网络优化测试

　　经常性的网络优化测试就是路测（Metric Drive Test）。

通过对系统不断的必要测试，随时了解系统的工作情况，监视系统的变化，掌握系统的运行情况。

主要包括两方面，即测试路线的选择和测试数据的采集。

测试路线的选择可以是一条或多条，一般应遵循下列原则：

　　*穿越尽可能多的基站；

　　*包含网络覆盖区的主要道路；

　　*在测试路线上车辆能以不同的速度行驶；

　　*包含不同的电波传播环境；

　　*路线应穿越基站的重叠覆盖区。

　　测试数据的采集包括DM数据的采集和呼叫拨打测试数据的采集。

　　在使用DM进行网络故障诊断监视时，MDM软件实时显示诊断监视信息的同时，将来自Smartsam Plus的包含移动台收发信号情况、空中接口消息及GPS数据写入笔记本电脑硬盘，完成MDM数据的采集。

　　为掌握系统的运行情况，还应定期的进行固定车次的呼叫拨打测试。

即进行移动→固定的呼叫、固定→移动的呼叫以及移动→移动的呼叫，同时记录呼叫次数、成功呼叫次数、失败呼叫次数、掉话次数次数和阻塞呼叫次数等。

呼叫拨打测试的通话时长一般以每次两2分钟为宜。

　　另外，在每次通话过程中，应记录此次呼叫的通话质量。

通话质量一般分为4类：

很好的音质；好的音质即有少量断续，可懂度好；较差即通话尚能保持，但中断较多；差即可懂度较低，断续较多。

　　（3）测试数据分析

　　网络优化测试数据采集完毕后，就可以进行测试数据的分析。

测试数据分析包括两方面的内容即测试数据的统计和软件。

　　所谓统计分析就是从统计意义的角度出发，依据拨打测试数据结果，来计算系统的一些统计性能指标。

如：

　　*移动→固定的呼叫完成率、掉话率、阻塞率等；

　　*固定→移动的呼叫完成率、掉话率、阻塞率等；

　　*移动→移动的呼叫完成率、掉话率、阻塞率等；

　　*系统的掉话集中区；

　　*以及系统的其它统计指标。

　　所谓软件分析就是利用OPAS软件对MDM采集到的数据进行后处理，以获得一些系统的运行参数。

如测试线路上前向接收信号电平Rx Pwr（dBm）、前向误帧率FER、前向导频的信噪比EC/I0、反向信号电平Tx Pwr（dBm）、空中接口参数、空中接口消息等等。

以上运行参数可制作生成各种图表，获得系统的性能和运行情况的直观了解。

　　（4）系统参数的修改

　　通过以上对单一基站和多个基站的测试，并对测试所得的数据进行分析，一方面可以了解系统当前的运行情况，另一方面可以得出系统进一步网络优化的方案即对系统参数进行修改的方案。

　　CDMA移动网的网络优化中，可供修改的系统参数大致可分为以下4类：

a）导频功率参数（Pilot Power Parameter），包括天线的高度、天线的倾角，方位角、馈线的长度、基站设备架顶功率等。

b）切换参数（Handoff Parameter），包括Tadd（切换时加入导频信噪比门限值）、Tdrop（切换时丢弃导频信噪比门限值）、Ttdrop（切换时导频丢弃定时器时长7）、Tcomp（切换时导频强度比较门限值）、Srch_win_A,Srch_win_N,Srch_win_R（激活导频集，邻近导频集，剩余导频集的搜索窗宽带之半）、PN_INC（导频搜索步长增量）等。

c）功率控制参数（Power Control Parameter），包括NOM_PWR（移动台接入的标称功率）、INIT_PWR（移动台接入的初始功率）、PWR_STEP（移动台接入的功率增量步长）、RPC_EbN0（反向功率控制的信噪比门限）。

d）接入参数（Access Parameter），包括MAX_RSP_SEQ（移动台等待应答最大接入序列个数）、NUM_STEP（移动台最大接入探测序列次数）、PAM_SZ（移动台接入探测序列中前导序列最大量）、MAX_CAP_SZ（移动台接入探测序列中填充序列最大量）。

　　系统参数的修改往往需要对一组参数同时进行修改，不完整的修改会给系统运行带来危害。

实际运行中，系统参数应慎重考虑后再进行修改。

　　实际工作中，CDMA系统的网络优化是一个不断反复的过程。

对网络优化过程中采集到的数据进行分析，并对上文中提到的四类系统参数进行修改，然后进行数据的采集，分析，再对系统参数修改，如此反复，不断进行，使系统的运行愈加合理。

由于地面构筑物的经常变化，为了维持系统的性能最优，系统参数也要根据情况随之调整。

所以网络优化是一个经常性的，必不可少的工作。

关于掉话

　　掉话是CDMA系统网络优化中经常碰到的问题，系统的掉话是影响系统统计性能指标的一个重要因素，掉话的处理是网络优化的一个重要方面。

一般有下面几种常见的掉话类型。

　　1、前向信噪比EC/I0差

　　当移动台接收电平较低时，会导致前向信噪比EC/I0较差，此时会引起前向误帧率增大，进而引起掉话。

造成这种现象的原因是该地点距离基站较远，或传播路径上有较大障碍。

解决方法是改善该点的覆盖。

　　2、反向误帧率FER高

　　反向误帧率高同样会造成掉话。

一般有下面几种情况：

若反向链路传播衰耗过高，造成反向误帧率FER也高，而此时前向链路也发生误帧率高的情况，则表明该基站的传播衰耗过大，造成这种现象的原因是该地点距离基站较远，通常的解决方法应该是增加基站。

若前向链路信号电平尚可，而仅是反向误帧率FER高，则表明此时基站覆盖没有问题，解决方法是调整系统参数，通常应调整反向功率控制门限RPC_EbN0。

若反向功率未达到最大，却发生反向误帧率FER升高，这种现象往往是由于快衰落引起的，说明在该地点缺少一个稳定的主导频。

　　3、多导频

　　在CDMA系统中，当移动台进入3向的软切换状态时，若此时有其它的导频有足够的强度，大于切换时加入导频信噪比门限值Tadd，但移动台rake接收机的3个finger均已占满，由于移动台硬件设计及软件版本的限制，移动台不能将该导频加入激活导频集中，这时，由于干扰的原因会造成掉话。

通常的解决方法是调整系统参数Tadd、Tdrop、Ttdrop和Tcomp，并调整个别基站的导频功率，将该地点的导频个数减少到3个以下。

减少多导频地区的出现也是实际工作中网络优化的任务之一。

　　4、无主导频

　　无主导频即在某一区域中没有一个具有足够强度的占主导地位的导频。

当移动台处于空闲状态时，移动台在不同基站的寻呼信道间切换，处于通话状态时，移动台在不同基站的业务信道间切换，由于这种频繁的切换，极易造成掉话。

通常的解决方法是调整天线的功率、倾角或方位角等，在该地区突出某一导频。

　　5、短码混淆

　　所谓短码混淆（PN Falsing）即移动台向基站汇报的关于导频的信息中，表示某一基站的短码相位发生了错误。

这种情况往往是由于短码规划不合理造成的，通常的解决方法是修改系统参数。

　　在实际系统中，发生掉话的情况千差万别，其原因也是各种各样，可能是上述的某一方面原因造成，也可能是上述多方面原因的组合。

在实际网络优化过程中，应根据实际情况，具体问题具体分析，提出切实可行的解决方案。

（注：

本文原作者为曹华俊、孙汉。

）