校区WCDMA网络优化工程实践毕业设计论文.docx

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校区WCDMA网络优化工程实践毕业设计论文

福建信息职业技术院

毕业设计（论文）

论文题目：

信息学院螺洲校区WCDMA网络优化工程实践

系别：

电子工程系

　　　　　专业：

通信技术

　　　　　班级：

学号：

　　　　　学生姓名：

指导教师：

摘要

WCDMA技术是最成熟，在全球也是最普及的3G技术。

本课题结合目前WCDMA网络的实际情况和测试优化内容对WCDMA覆盖、容量与通信质量问题进行了分析，对WCDMA网络网优工作中常见的问题与处理过程加以分析和整理。

网络优化工作，一方面是要对网络运行中存在的诸如覆盖不好、语音质量差、掉话、网络拥塞、切换成功率低等质量问题予以解决，使网络达到最佳运行状态；另一方面，还要通过优化资源配置，对整个网络进行合理调配的运用，以适应需求和发展的情况，最大可能地发挥设备潜能，从而获得最大的投资效益。

掉话是用户通信非正常中断，其在用户方面的负面影响最为直接，是一种严重的网络故障现象。

所以确定掉话原因和解决办法，降低掉话率，在WCDMA网络优化中非常重要。

关键词：

WCDMA优化掉话

摘要Ⅰ

1.1.2数字移动电话系统1

第2章WCDMA中的软切换4

2.1切换的定义和意义4

2.2切换的分类4

2.2.1硬切换4

2.2.2接力切换5

2.2.3软切换6

第3章WCDMA系统的特点、原理及关键技术7

2.1WCDMA系统的特点7

2.2WCDMA原理及关键技术8

2.2.1WCDMA网络结构8

2.2.2WCDMA空口协议栈结构9

2.2.3扩频通信10

第4章WCDMA网络优化概述12

4.1WCDMA网络优化流程12

4.3路测与网络优化13

4.3.1路测概述13

4.3.2WCDMA路测中需重点观察的指标13

第5章WCDMA掉话问题分析14

5.1WCDMA掉话常见原因14

5.1.1覆盖问题14

5.1.2干扰问题15

5.1.3切换问题15

5.1.4邻区漏配15

5.1.5其他异常原因16

5.2WCDMA掉话问题解决方法16

5.2.1工程参数调整16

5.2.2小区参数调整17

5.3WCDMA掉话案例分析17

5.3.1优化测试路线17

5.3.2疑似越区覆盖19

5.3.3掉话21

结论23

致谢24

参考文献25

第1章绪论

1.1移动通信的发展历程

现代移动通信技术的发展始于上世纪80年代，用户需求成为移动通信发展的最大动力，在用户需求的推动下，移动通信技术发展速度越来越快，近30年时间内，经历了三代技术的转变。

1.1.1模拟蜂窝移动通信系统

采用了蜂窝组网技术，以FDMA技术为基础。

模拟蜂窝移动通信系统主要有3种，北美的AMPS，北欧的NMT-450/900及英国的TACS；其主要标准有AMPS（先进移动电话系统）、NMT-450/900（北欧移动电话）、TACS（全向入网通信系统）。

模拟蜂窝通信系统弱点在于存在多种移动通信制式，相互之间不能兼容，无法实现全球漫游；无法与固网迅速向数字化推进相适应，数字承载业务很难开展；频率利用率低，无法适应大容量的要求；安全性能不好，易于被窃听；这些致命的弱点将妨碍其进一步发展，因此模拟蜂窝移动通信被数字蜂窝移动通信所替代。

1.1.2数字移动电话系统

20世纪90年代开发出了以数字传输、时分多址和窄带码分多址为主体的移动电话系统，称之为第二代移动电话系统。

代表产品分为两类：

TDMA系统、N-CDMA系统。

TDMA系列中比较成熟和有代表性的制式有：

泛欧GSM（全球移动通信系统）、美国D-AMPS（数字AMPS）、日本PDC（个人数字蜂窝电话），这三种产品的共同点是数字化、时分多址、话音质量比第一代好，保密性好、可传送数据、能自动漫游等。

N-CDMA系统主要是以高通公司为首研制的基于IS-95的N-CDMA（窄带CDMA），由美国电信工业协会制定，按双模式设计。

尽管第二代移动通信系统较之于第一代有了很多提高，但面对用户日益增长的需求，第二代移动通信系统的一些问题也逐渐显露出来：

1）频带太窄，不能提供如高速数据、慢速图像与电视图像等宽带业务；

2）无线频率资源紧张，抗干扰、抗衰落能力不是很强，系统容量不能满足需要；

3）频带利用率较低，切换容易造成掉话；

4）不同系统间不能彼此兼容，全球漫游较难实现。

1.1.3WCDMA,CDMA-2000,TD-SCDMA

WCDMA（宽带码分多址）是一个ITU（国际电信联盟）标准，它是从码分多址（CDMA）演变来的，从官方看被认为是CDMA-2000的直接扩展，与现在市场上通常提供的技术相比，它能够为移动和手提无线设备提供更高的数据速率。

WCDMA采用直接序列扩频码分多址（DS-CDMA）、频分双工（FDD）方式，码片速率为3.84Mcps，载波带宽为5MHz.基于Release99/Release4版本，可在5MHz的带宽内，提供最高384kbps的用户数据传输速率。

WCDMA能够支持移动/手提设备之间的语音、图象、数据以及视频通信，速率可达2Mb/s（对于局域网而言）或者384Kb/s（对于宽带网而言）。

输入信号先被数字化，然后在一个较宽的频谱范围内以编码的扩频模式进行传输。

窄带CDMA使用的是200KHz宽度的载频，而WCDMA使用的则是一个5MHz宽度的载频。

CDMA2000也称为CDMAMulti-Carrier，由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和後来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。

这套系统是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMAOne结构直接升级到3G，建设成本低廉。

但目前使用CDMA的地区只有日、韩、北美和中国，所以相对于WCDMA来说，CDMA2000的适用范围要小些，使用者和支持者也要少些。

不过CDMA2000的研发技术却是目前3G各标准中进度最快的，许多3G手机已经率先面世。

CDMA2000是一个3G移动通讯标准,国际电信联盟ITU的IMT-2000标准认可的无线电接口，也是2GCDMA标准（IS-95,标志CDMA1X）的延伸。

根本的信令标准是IS-2000。

CDMA2000与另两个主要的3G标准WCDMA以及TD-SCDMA不兼容。

TD－SCDMA的中文含义为时分同步码分多址接入，该项通信技术也属于一种无线通信的技术标准，它是由中国第一次提出并在此无线传输技术（RTT）的基础上与国际合作，完成了TD－SCDMA标准，成为CDMATDD标准的一员的，这是中国移动通信界的一次创举，也是中国对第三代移动通信发展的贡献。

在与欧洲、美国各自提出的3G标准的竞争中，中国提出的TD-SCDMA已正式成为全球3G标准之一，这标志着中国在移动通信领域已经进入世界领先之列。

该方案的主要技术集中在大唐公司手中，它的设计参照了TDD（时分双工）在不成对的频带上的时域模式。

1.2WCDMA的标准发展历程

历史上，欧洲电信标准委员会（ETSI）在GSM之后就开始研究其3G标准，其中有几种备选方案是基于直接序列扩频分码多工的，而日本的第三代研究也是使用宽带码分多址技术的，其后，以二者为主导进行融合，在3GPP组织中发展成了第三代移动通信系统UMTS，并提交给国际电信联盟（ITU）。

国际电信联盟最终接受WCDMA作为IMT-20003G标准的一部分。

中国联通公司于2009年5月17日开始试商用WCDMA服务，10月1日正式商用WCDMAR6网络，R6网络引入了MBMS业务，上行采用HSUPA，速率提高到5.76Mbps，最高下载速率可以达到7.2M。

现在国内部分城市下载速率已可达14.4M。

WCDMA的标准发展如图1-2所示：

图1-2WCDMA的标准发展

第二章WCDMA中的软切换

2.1切换的定义和意义

手机（UE）在开机后有五中状态，再加上关机状态就有六种模式了，当UE处于CELL_DCH时，小区的表更才叫切换，由RNC发起，切换就是将用户的连接的连接从一个无线链路转换到另一个无线链路。

切换的目的是处理由于移动而造成的越区、负载调整或其它原因使得需要引起无线链路改变。

2.2切换的分类

切换分成软切换、硬切换和接力切换。

软切换是先连接后断开；硬切换是先断开后连接；接力切换介于两者之间。

软切换进一步可分成更软切换和一般软切换。

硬切换进一步可分成同频硬切换、异频硬切换和系统间切换。

2.2.1硬切换

硬切换是当无线链路发生变化时，UE释放原来的无线链路，再建立新的无线链路。

硬切换是采用先断后连的方法，这样就会造成通信的短时中断。

硬切换又分成同频硬切换、异频硬切换和系统间切换。

硬切换是在不同频率的基站或覆盖小区之间的切换。

这样切换的过程是移动台（手机）先暂时断开通话，在与原基站联系的信道上，传送切换的信令，移动台自动向新的频率调谱，与新的基站接上联系，建立新的信道，从而完成切换的过程。

简单来说就是“先断开、后切换”，切换的过程中约有1/5秒的时间的短暂中断，这是硬切换的特点。

在FDMA和TDMA系统中，所有的切换都是硬切换。

当切换发生时，手机总是先释放原基站的信道，然后才能获得新基站分配的信道，是一个“释放--建立”的过程，切换过程发生在两个基站过度区域或扇区之间，两个基站或扇区是一种竞争的关系。

如果在一定区域里两基站信号强度剧烈变化，手机就会在两个基站间来回切换，产生所谓的“兵乓效应”。

这样一方面给交换系统增加了负担。

另一方面也增加掉话的可能性。

现在我们广泛使用的“全球通（GSM）”系统就是采用这种硬切换的方式。

因为原基站和移动到的新基站的电波频率不同，移动台在与原基站的联系信道切换后。

往往不能马上建立新基站的新信道，这时就出现一个短暂的通话中断时间。

在“全球通”系统，这个时间大约是200毫秒，它对通话质量有点影响。

2.2.2接力切换

接力切换是TD-SCDMA独有的一项技术，它利用精确的定位技术，在对移动台的距离和方位进行定位的基础上，根据移动台方位和距离作为辅助信息，来判断移动台是否移动到了可进行切换的相邻基站临近区域。

如果移动台进入这个切换区，则RNC通知该基站做好切换的准备，从而实现快速、可靠和高效切换。

这样既节省信道资源、简化信令、减少系统负荷、也适应不同效率小区之间的切换。

实现接力切换的必要条件是：

网络要准备获得移动台的位置信息，包括移动台的信号到达方向（DOA）以及移动台与基站的距离。

在TD-SCDMA系统中，由于采用了智能天线和上行同步技术，系统较容易获得移动台的DOA，从而获得移动台的位置信息。

具体过程是：

（1）利用智能天线和基带数字信号处理技术，可以使天线根据每个移动台的DOA为其进行自适应的波形赋行。

对每个移动台来讲，仿佛始终都有一个高增益的天线在自动跟踪它，基站根据智能天线的计算结果就能确定移动台的DOA，从而获得移动台的方向信息。

（2）利用上行同步技术，系统可以获得移动台信号传输的时间偏移，进行计算得到移动台与基站之间的距离。

（3）经过前两步之后，系统就可准确获得移动台的位置信息。

因此，上行同步、智能天线和数字信号处理等技术，是TD-SCDMA移动通信系统实现接力切换的关键技术基础。

接力切换执行过程：

（1）移动台与nodeB1进行正常通信。

（2）当移动台需要切换并且网络通过对移动台对候选小区的测量找到了切换目标时，网络向移动台发送切换命令，移动台就与目标小区建立上行同步。

然后移动台在与nodeB1保持信令和业务连接的同时，与nodeB1建立信令连接。

（3）当移动台与nodeB2信令建立之后，移动台就删除与nodeB1的业务连接。

（4）移动台尝试建立与nodeB2的业务连接，这时移动台与nideB1之间的业务和信令连接全部断开了，而只与nodeB2保持了信令和业务的连接，切换完成。

2.2.3软切换

软切换是当无线链路发生增加或者释放时，UE同UTRAN始终至少保持一条无线链路。

软切换的优点在于：

软切换过程中通信不中断，能够提高切换成功率；

软切换实现了选择合并，提供分集增益，可以加强覆盖，提高了无线链路的性能；

软切换具有切换性能好、切换失败不容易掉话的优点，有助于提高处于小区边沿UE通话的质量。

但是软切换只能发生在切换目标小区和原小区使用同一频点的情况，而且处于软切换状态的UE和两个（几个）小区同时保持通信，占用过多的系统前向无线资源。

软切换是同频之间的切换，软切换的目标小区与原小区必须是下列两种情况之一：

1）属于同RNC；

2）不同RNC但RNC之间存在Iur接口。

软切换分为更软切换和一般切换，更软切换和一般切换的区别在于：

前者在NodeB内部实现合并，而后者是在RNC内部实现合并。

更管切换

更软切换是发生在一个基站（NodeB）内的同一个频率内的不同小区间的切换，其合并在NodeB内完成，更软切换是软切换的一种特例。

更软切换在上行（下行本来是就最大比合并）实现了最大比合并（RAKE合并），相对于软切换具有更大的合并增益和更好的链路质量，并且更软切换无须占用额外的Iub/Iur口传输资源。

更软切换发生时会导致以下情形发生：

UE改变所在的小区，但目标小区和原小区属于同一基站；

改变物理信道的分配，如信道码、扰码分配等参数的更改；

无线链路合并在NodeB内实现。

一般软切换

1）软切换发生在同一NodeB内不同小区的同频切换，由于NodeB实现以及信令原因，此时不发生更软切换（NodeB内合并），而且发生软切换（RNC内合并）。

此时网络结构图同更软切换是一样，而实现机制是不一样的。

一般软切换发生在NodeB内不同小区间的同频切换，这种情况发生时会导致以下情形发生：

UE改变所在的小区，但目标小区和原小区属于同一基站；

改变物理信道、传统信道的分配，如信道码、扰码分配等参数的更改；

无线链路合并在RNC内实现。

2）一般软切换发生在同一RNC内不同NodeB间的同频切换，这种情况会导致以下情形发生：

UE改变所在的小区，但目标小区和原小区属于不同基站同一个RNC；

改变物理信道、传统信道的分配，如信道码、扰码分配等参数的更改；

无线链路合并在RNC内实现。

3）一般软切换发生在不同RNS内不同NodeB间的同频切换，这种情况出现以下情形：

UE改变所在的小区，但目标小区和原小区属于不同基站不同RNC；

改变物理信道、传统信道的分配，如信道码、扰码分配等参数的更改；

无线链路合并在RNC内实现。

第3章WCDMA系统的特点、原理及关键技术

3.1WCDMA系统的特点

WCDMA是宽带码分多址（WideCodeDivisionMultipleAccess）的英文缩写，是在扩频通信技术上发展起来的种新型的无线通信技术。

WCDMA无线系统主要具有以下几个优点:

（1）频点更宽

WCDMA采用了5MHz的频点带宽，是cdma2000频点带宽的4倍，因此可以采用高达3.84Mcps的码率，是cdma2000码率1.2288Mcps的3倍以上。

这样WCDMA就可以提供数倍于cdma2000的上、下行业务速率，这对提高数据业务的用户体验非常有帮助。

（2）复用更充分

复用更充分来源于以下两个方面的要求：

其一WCDMA是3G技术，因此需要支持多媒体业务，业务种类自然很多。

例如，常用的业务就有语音业务（CS12.2）、视频电话业务（CS64）、分组数据业务（PS64/PS128）和高速分组数据业务（HSPA）等。

另外，每个用户还可以同时进行多项业务，例如，语音业务与数据业务的组合，需要支持并发的业务。

其二是由"频点更宽"带来的。

由于WCDMA频点带宽很大，充分利用这些带宽就很关键，需要尽量减少浪费。

（3）话音质量高

WCDMA系统采用了AMR语音编码技术，有八种语音编码速率（12.2kbps-4.75kbps），可以根据小区负荷自适应调节编码速率。

有很好的背景噪声抑制功能。

WCDMA系统使用RAKE分集接收技术以克服衰落、提高话音质量，使用软切换技术更可以有效地减少掉话。

（4）采用软切换

WCDMA系统和CDMA2000系统采用了软切换技术，而TD-SCDMA系统则采用了接力切换技术，这些切换技术可以更有效地降低掉话率，提高系统容量，改善话音质量。

（5）保密性能好

因为采用码分多址技术，其复杂的编译码及调制解调技术确保系统具有良好的保密性能。

3.2WCDMA原理及关键技术

3.2.1WCDMA网络结构

UTRAN包含一个或几个无线网络子系统（RNS,RadioNetworkSub-system）。

一个RNS由一个无线网络控制器（RNC）和多个基站（NodeB）组成。

RNC与CN之间的接口是Iu接口，包括与CS域的Iu-CS接口和与PS域的Iu-PS接口。

NodeB和RNC通过Iub接口连接。

在UTRAN内部，RNC之间通过Iur互联。

RNC用来分配和控制与之相连的NodeB的无线资源。

NodeB则完成Iub接口和Uu接口之间的数据流的转换，同时也参与一部分无线资源管理。

WCDMA网络结构如图所示：

图2-1WCDMA网络结构示意图

3.2.2WCDMA空口协议栈结构

WCDMA空口协议栈结构如图所示：

图2-2WCDMA空口协议栈结构图

UTRAN无线接口（Uu接口）在接入层的有关协议结构。

图中自上而下是发射路径，自下而上是接收路径。

从协议结构上看，WCDMA无线接口水平分为三个层，垂直分为两个面。

从水平来看，整个接口由层1、层2、层3组成。

层1即物理层（PHY,PhysicalLayer）；层2即数据链路层，包括MAC（媒体接入控制，MediumAccessControl）、RLC（无线链路控制，RadioLinkControl）、BMC（广播/组播控制，Broadcast/MulticastControlprotocol）、PDCP（分组数据汇聚协议，PacketDataConvergeProtocol）等子层；层3即网络层，包括RRC（无线资源管理，RadioResourceControl）。

从协议层次的角度看，WCDMA无线接口上存在三种信道：

物理信道、传输信道、逻辑信道。

RLC与MAC之间的SAP提供逻辑信道，MAC与物理层之间的SAP提供传输信道，物理层上承载的就是物理信道。

2.2.4扩频通信

1）扩频通信的概念与特征

扩频通信即扩展频谱通信技术，它的基本特点是其传输信息所用信号的带宽远大于信息本身的带宽。

扩频通信还具有如下特征：

a、扩频通信是一种数字传输方式；

b、带宽的展宽是利用与被传信息无关的函数（扩频函数）对被传信息进行调制实现的；

c、在接收端使用相同的扩频函数对扩频信号进行相关解调，还原出被传信息。

2）扩频通信的理论基础

扩频通信是一种信息传输方式，其信号所占用的频带宽度远大于传送信息必要的最小带宽。

频带的扩展通过一个独立的码序列，用编码及调制的方法来实现，与所传信息数据无关，在接收端用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据。

3）扩频通信的工作原理

WCDMA扩频通信的过程如图所示：

图2-4扩频通信原理图

该系统中输入的信息先经信息调制形成数字信号，然后经扩频码发生器产生的扩频码序列对数字信号进行扩频调制，以展宽信号的频谱，展宽后的信号再经射频调制发送出去。

接收端收到宽带射频信号后，变频至中频，然后发射端用相同的扩频码序列进行相关解扩，再经过信息解调，恢复成原始信息输出。

故一般扩频通信系统都要进行三次调制和相应的解调。

与一般通信系统相比，扩频通信增加了扩频调制和解扩。

4）WCDMA中使用的扩频码

a、Ovsf码

WCDMA使用的扩频码是OVSF码，全称为正交可变扩频因子码，也称信道化码，主要用于物理信道的信道化操作，对物理信道比特进行扩频，以保证不同物理信道之间的正交性。

在整个的OVSF码树中，每个码字与它的非前置码，非延长码都是正交的，而与它的前置码，延长码都不正交。

因此在为业务分配OVSF码字时，一个码字若是被分配了，那么其前置码和延长码就均不能再被分配了。

WCDMA在OVSF码树上为业务选择码字时，要选择正交码字。

不同的业务使用不同的扩频因子，最终码片速率都达到3.84Mchip/s。

5）WCDMA中使用的扰码

WCDMA中的扰码是从GOLD序列中截取，长度是38400chips，周期为10ms。

对于上行物理信道，可用的扰码分为长扰码和短扰码，共有224个上行长扰码和224个上行短扰码。

WCDMA系统目前使用长扰码，上行扰码由RNC进行分配，同一RNC内不同用户上行扰码不同。

下行扰码分为512集（set），每集包含1个主扰码和15个从扰码，主扰码包括扰码号为n=16×i（i=0...511），对应第I集的从扰码扰码号为16×i+k（1...15），512个主扰码又可以分为64组（group），每一组有8个主扰码

WCDMA系统中，一个小区有一个下行主扰码。

第4章WCDMA网络优化概述

3.1WCDMA网络优化流程

一个良好的优化展开，就要制定出严格的流程。

因此WCDMA的网络优化流程重要。

WCDMA网络优化的具体流程如图所示：

图3-1WCDMA网络优化流程图

3.2路测与网络优化

3.2.1路测概述

路测是进行网络优化最基础的工作，通过路测数据能后及时发现网络中的问题，为后面的调整及提升网络质量奠定了基础。

路测是了解网络质量、发现网络问题较为直接、准确的方法。

路测在掌握无线网络覆盖框架方面，具有话务统计、KPI统计等其它方法不可替代的特点。

通过路测数据采集分析可以了解是否有越区覆盖、覆盖差、覆盖盲区现象，是否有上下行不平衡，是否有天馈系统装反，导频污染等等。

特别在进行了参数调整或做了覆盖方面的调整后，都需要路测了解这些调整是否达到了预期效果。

3.2.2WCDMA路测中需重点观察的指标

1）Ec/Io

Ec/Io反映了手机在当前接收到的导频信号的水平。

这是一个综合的导频信号情况。

Ec是手机可用导频的信号强度，而Io是手机接收到的所有信号的强度。

所以Ec/Io反映了可用信号的强度在所有信号中占据的比例。

这个值越大，说明有用信号的比例越大，反之亦反。

2）TX_Power

TX_Power是指手机的发射功率，功率控制是保证CDMA通话质量和解决小区干扰容限的一个关键手段，手机在离基站近、上到手机发射的信号并且误帧率也小，而且手机的发射功率小，对本小区内其行链路质量好的地方，手机的发射功率就小，因为这时候基站能够保证接收他手机的干扰也小。

上行链路损耗大、或者存在严重干扰，手机的发射功率就会大，反之手机发射功率就会小。

3）Rx_Power

Rx_Power是手机的接收功率。

在CDMA中，有三个参数是比较接近的，可以几乎等同使用的参数。

分别是RXPOWER、RSSI、Io。

RXPOWER是手机的接收功率，Io是手机当前接收到的所有信号的强度，RSSI是接收到下行频带内的总功率，这三者称谓解释不同，但理解上是大同小异，都是手机接收到的总的信号的强度。

4）FFER

FFER是前向误帧率。

前向误帧率跟Ec/Io一样，也是一个综合的前向链路质量的反映。

FER越小，说明手机所处的前向链路越好，接收到的信号好，这个时候Ec/Io也应该比较好。

FER越大，说明手机接收到的信号差，这个