GSM网络优化测试的原理及其技巧.docx
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GSM网络优化测试的原理及其技巧
GSM网络优化测试的原理及其方法
GSM网络优化测试的原理及其方法
随着移动通信事业的深入发展，基站建设的不断加快，移动覆盖面积得到不断扩大，城市及大部分乡镇移动用户对室外使用手机的效果感到较为满意。
但在一些建筑物如地下商城、地下停车场、地铁隧道以及多层写字楼、宾馆和大型购物商场内，由于建筑物自身的屏蔽和吸收作用，造成了无线电波较大的传输衰耗，形成了移动信号的弱场强区甚至盲区，而无法保证用户的通讯质量，乃至用户打不通电话。
然而，这些场所正是移动通信用户较为集中的地方，用户在这些地方无法便利通讯，造成用户投诉，影响网络运营商的服务声誉，这直接关系着运营商的经济效益。
用户投诉包括：
掉话
阻塞
话音质量差
作背叫呼不通
产生这些问题的根源：
覆盖弱
导频污染
邻小区参数配置
基站定时
外部干扰
我们测试的目的就是发现造成问题的具体原因。
主要基于已在运营的GSM蜂窝小区，采集的是GSM移动网络Um接口（MS-BSS间的空中接口）的上下行无线参数（包括RxLevxQual、TA、FER、SQL、TxPwr参数等）、信令、链路等数据，观察小区设置参数及其效果，其主要依据是GSM04.08和GSM05.08规范。
其主要测试方式包括：
通话拨打测试、扫频测试等。
观察测试的轨迹、每个地理点的无线参数，完成对移动网无线品质的测查，针对网络中存在的问题作出分析处理，以达到对移动网络系统的优化目的。
通过测试我们可以知道：
1.网络规划或工程遗留问题的发现与证实;
2.服务小区的干扰区域定位;
3.确认无线小区无线场强的实际地理覆盖;
4.网络服务覆盖盲区普查;
5.客观评估、评比城市无线网参数的品质;
6.地理化分析定位频率复用;
7.高掉话和服务盲区的地理化查找定位;
8.专题地图化描述无线网络的各种无线参数；
9.专题地图化描述干扰分析和小区场强覆盖分析；
10.结合地图资源检查小区参数；
11.自动统计测试结果和信令事件分布；
12.实现了网络普查参数的地理化分析；
13.实现基站小区参数的地理管理等一系列功能；
14.小区切换带定位；
15.异网覆盖与干扰，两个运营网间的评估比较；
16.孤岛效应定位和评估；
17.结合地图资源分析小区运行统计性能（如：
话务、拥塞、掉话等）;
常用参数缩写解释
参数缩写含义解释参数缩写含义解释
CELL_NAME小区名称CELL小区号
ADDRESS基站地址TIME时间
BS_NAME基站名称BCCH广播控制信道
BS_NO基站编号BSIC基站色码
ARFCN载频号LON经度
LAC位置区号码LAT纬度
FER帧丢失率CI小区的识别码
SQI话音质量评估TA时间提前
C1路径损耗原则参数NUM_FRAME帧号码
C2小区重选信道质量标准参数DTX不连续传输
MARK计录测试标志（切换，掉话等）HOPPING跳频状态
MESSAGE消息内容MICROCELL微小区
BSIC_SERV当前的基站色码NON_BCCN邻小区的广播控制信道
BCCH_SERV当前的广播控制信道BCCH_N邻小区广播控制信道
MCC_SERV当前的国家移动码RXLEV_N邻小区平均的接收电平
MNC_SERV当前的移动网号BSIC_N邻小区基站色码
LAC_SERV当前的位置区号码C1_N邻小区路径损耗原则参数
CELL_SERV当前服务小区号C2_N邻小区小区重选标准参数
CI_SERV当前的小区识别码RXLEV_F平均的接收电平_F
MAIO_TCH业务信道移动配置指数偏移RXQUAL_F信道接收质量_F
HSN_TCH_业务信道的跳频序列码RXLEV_S平均的接收电平_S
NUM_TCH业务信道号RXQUQL_S信道接收质量_S
TN_TCH业务信道时隙ANT_TYPE天线型号
TYPE_TCH业务信道类型ANT_ANGLE天线覆盖角
MODE_TCH业务信道模型DOWNTILT天线下倾角
NUM_S_DCH独立专用控制信道BEARING天线水平极化角
ACT_RLINK无线接续超时计数最大值PHOTO天线照片文件名
MAX_RLINK无线接续超时计数当前值TX_POWER发信功率电平
RXLE_SAME同频平均的接收电平MAX_TS_BTS基站的最大时隙
BSIC_SAME同频基站色码MAX_TS_MS手机的最大时隙
RXLE_NEI邻频平均的接收电平HEX_STRING十六制字符
TX_POWER发信功率电平NCELL_NUM邻小区编号
BSIC_NEIG邻频基站色码HEX_STRING十六制字符
NCELL_NUM邻小区编号
基本概念名词解释
基站识别码（BSIC）
BSIC使移动台能区分相邻的各个基站。
BSIC=NCC+BCC
NCC=国家色码，识别GSMPLMN
注：
它不唯一地识别运营者，NCC主要是用来区分国界各侧的运营者。
BCC=基站色码，识别基站
在定义NCC的时候，我们需要特别注意，以确保相邻PLMN不使用相同的NCC。
因此，为了防止可能出现的僵局，GSM建议中给出了所有成员国的NCC定义。
小区全球识别码（CGI）
CGI是用来识别一个位置区内的小区。
它是在位置区识别码（LAI）后加上一个小区识别码（CI）。
CGI=MCC+MNC+LSC+CI
CI=小区识别码，识别一个位置区内的小区，最多为16bits。
DTX:
不连续传输
在GSM系统中，传输方式有普通和不连续传输（DTX）两种摸式。
所谓不连续传输就是在通话期间:
进行13kbit/s的话音编码；在通话间隙:
传输500bits/s低速编码。
目的是降低空中的总的干扰电平，节省无线发射机电源的耗电量。
当在TCH上使用DTX时,并非所有TDMA均可传输,但以下帧总被传输,因此可用来评价DTX期间的质量和信号电平.
RXLEV（平均接收电平）：
描述收到信号强度（电平）的统计参数，作为RF功率控制和切换过程的依据。
参数范围：
（-110dBm~-48dBm）
收信信号电平将被映射到0~63之间的某个RXLEV值。
RXLEV0<-110dBm
RXLEV1=-110~-109dBm
RXLEV2=-109~-108dBm
……
RXLEV62=-49~-48dBm
RXLEV63>-48dBm
注：
定义每个载波的RXLEV需6bit。
RXQUAL（信号接收质量）：
描述收信无线链路信号质量的统计参数，该参数作为RF功率控制和切换过程依据。
参数定义（表2：
）
RXQUAL0BER<0.2%假定值=0.14%
RXQUAL1BER=0.2%~0.4%假定值=0.28%
RXQUAL2BER=0.4%~0.8%假定值=0.57%
RXQUAL3BER=0.8%~1.6%假定值=1.13%
RXQUAL4BER=1.6%~3.2%假定值=2.26%
RXQUAL5BER=3.2%~6.4%假定值=4.53%
RXQUAL6BER=6.4%~12.8%假定值=9.05%
RXQUAL7BER>12.8%假定值=18.1
SQL（话音质量）
FER反应了帧丢失率，SQL是主观测试与客观参数（切换，比特误码率和帧丢失）相结合评价话音质量的图形曲线。
计算如下：
总分：
Max（SQL）=22分，Min（SQL）=-12分
切换开始：
-10分
切换结束：
+10分
C/A和C/I
在给定的复用距离上，本小区将使用其它小区也在使用的信道。
这意味着该小区将受到来自使用相同信道小区的同频道干扰，最终基站的覆盖范围将受这些同频道干扰所限制，而不是受通常的噪声所限。
因此，相对于传统的噪声受限系统，我们说成熟的蜂窝系统是干扰受限系统。
在设计蜂窝系统时就是要把这些干扰控制在可容忍的电平。
通过对信道复用距离的控制能部分做到这一点。
复用距离越长，干扰越小。
为保证话音质量，所接收的载波电平C应大于同频道干扰电平I和相邻频道干扰电平A之和，C的能量还应大于反射信号的能量R。
在这一节中我们将叙述比值C/A和C/I。
通过（由一大群收听者）对什么是可接受话音质量的主观评估来决定这两个比值所适合的值。
GSM推荐值中给出的值是C/A>-9dB和C/I>9dB。
C/A
载波/邻道载波比;C/A是指有用信号与隔200KHz的邻频率信号强度电平之差，当使用例如3/9小区这橛的频率复用形式时，在相邻小区中将要使用邻频。
这意味着有些邻频的能量会泄漏进入服务小区并产生干扰。
所要的信号和干扰信号之间的关系称为C/A。
我们可以允许邻频信号和有用信号比不超过9dB。
C/I
载波干扰比，C/I，是指接收到的希望信号电平与非希望信号电平的比值，此值与MS的瞬时位置有关，这是由于地形不规则性及本地散射体的形状、类型及数量不同。
其他一些因素如天线类型、方向性及高度、站址的标高及位置、当地的干扰源数目也影响系统的C/I分布。
瑞得衰落的余量已经包括在9dB值中。
但是当判定为9dB值时，则要使用跳频。
由于在阶段1A中，不使用跳频。
因此，目前建网一开始用的是12dB值而不是9dB值。
显然，采用空间分集接收将会改善系统的C/I性能，因为陡的衰落得到减少并且衰落得到减少并且衰落发生的次数也变得更少。
应该提到的是，同频道干扰的产生不仅仅是当相同信道被分配给不同小区，而且要求它们实际上是在同时使用。
当然，这就意味着在忙时比其它时间干扰问题将更大。
然而，在业务等级1%到5%时，信道利用仍然仅仅是在70%左右。
C1：
路径损耗原则参数
根据无线信道的质量来选择小区或重选。
当移动台开机后，它会与一个公用的GSMPLMN取得联系，因此移动台将选择一个合适的小区，并从中提取控制信道的参数和其它系统消息，这种选择过程称为“小区选择”。
所谓合适的小区受许多因素限制，如该小区是否属于所选择的网络（在人工网络选择模式下），小区是否被禁止接入，小区的优先级，移动台的接入等级是否被该小区禁止以及无线信道的质量是否能满足通信的需要等等，其中无线信道的质量是小区选择的重要因素。
在GSM规范中规定了一个参数称作路径损耗准则C1，所谓合适的小区必须保证该小区的C1>0，
其定义为：
C1=（A–Max（B，0））
其中：
A=RXLEV–RXLEV_ACCESS_MIN（dBm）
B=MS_TXPWR_MAX_CCH-P（dBm）
RXLEV:
平均接收电平（“DedicatedReport”）
P:
移动台（MS）最大输出电平（“CMServiceReport（UL）”）
RXLEV_ACCESS_MIN：
MS接入系统所需要的最小接收电平
MS_TXPWR_MAX_CCH：
MS接入系统时可使用的最大发信功率电平
（“SystemInformationType3，4”）
C1是由每个移动台计算得到，它定义了每个小区的覆盖区域，在该小区之外，C1为负；它决定在待机状态下两个邻小区之间选择的界限，计算C1的参数均由网络在系统消息中广播。
移动台选择小区后，在各种条件不发生重大变化的情况下，移动台将停留在所选的小区中，同时移动台开始测量邻近小区的BCCH载频的信号电平，记录其中信号电平最大的6个相邻小区，并从中提取出每个相邻小区的各类系统消息和控制信息，在满足一定的条件时移动台将从当前停留的小区转移到另一个小区，这个过程称为小区重选，所谓一定的条件包含多方面的因素，如小区的优先级、小区是否被禁止接入等等，其中有一个重要的因素是无线信道的质量，当邻区的信号质量超过本区时会引起小区重选，小区重选时采用的信道质量标准为参数C2。
C2：
小区重选信道质量标准参数，
其定义为：
C2=C1+CELL_RESELECT_OFFSET–TEMPORARY_OFFSETxH
（PENALTY_TIME–T）
当PENALTY_TIME111111时
C2=C1-CELL_RESELECT_OFFSET
当PENALTY_TIME=11111时
其中：
CELL_RESELECT_OFFSET（小区重选偏移）：
MS对C2值的正、负偏移
TEMPORARY_OFFSET（临时偏移）：
给C2一个负作用偏移
PENALTY_TIME（补偿时间）：
定义临时偏移活动的时间长度
（“SystemInformationType7，8”）
T定时器：
初值为0，当某小区被移动台记录在信号电平最大的六个小区表中时，则对应该小区的计数器T开始计数，精度为一个TDMA帧（约4.62ms），当该小区从移动台信号电平最大的六个邻小区表中去除时，相应计数器T复位
函数:
H（x）=0，当x<0时；H（x）=1，当x>0时
ACS=1时，“SystemInformationType7，8”被选；
PI=1时，选C2；PI=0时，C2=C1
若移动台计算某邻区（与当前小区位于同一位置区）的C2值超过移动台当前停留小区的C2值，且维持5秒钟以上，则移动台将启动小区重选而进入该小区；若移动台测量到一个与当前小区不在同一位置区的小区，其计算得到的C2值超过当前小区C2值与小区重选滞后参数的和，且维持5秒钟以上，则移动台将启动小区重选而进入该小区，但必须注意，每次由参数C2引起的小区重选至少间隔15秒，这是为了避免移动台频繁的小区重选过程。
小区重选，MS至少每隔5秒重新计算C1，C2值，或当以下事件发生时：
-C1或C2<0；
-MS不能解出PCH码：
下行链路信号失败；
-服务小区拥塞；
-RACH失败（大于最大重传次数）；
-新的最好的小区；（如上所述）
小区重选的路径损耗原则和定时
MS在下列任何一个出现时将重新选择新的小区。
目前服务小区的C1连续5s小于0。
MS监测出下行链路信令故障。
如BCCH所指示，目前服务小区被禁止。
TA：
（TimingAdvance）：
时间提前量：
服务基站收到的上一次时间提前。
容差为±1bits。
（1）MS根据BS收到的信号安排其传输时间。
在收到BS的传输之后，MS到BS的传输（在MS无线处测量）为：
TA=468.75bit（对应为3个时隙）。
（2）当MS收到BS的一个新的TA值时，它将包含新TA的SACCH帧后的属于下一个报告周期的第一个TDMA帧开始时，改变到新的值。
（3）当MS接入一个新的BS（如随机接入）或服务BS变化（如切换）时，MS将改变TA值，如下：
随机接入：
MS将发送一个TA=0的随机接入同类实发脉冲，从BS收到TA时，则使用该TA值。
同步切换：
在发送一个TA=0的切换接入实发脉冲之后，MS将从原BS和新的BS的定时差中以及原BS的TA值中导出一个TA值。
当从新BS处收到此TA值时，将使用该新TA值。
非同步切换：
MS使用TA=0的切换接入实发脉冲。
当在物理信息消息中收到TA时，则使用该TA值。
从新BS收到TA之前，MS将发送无效所用“TA”给新BS。
（4）当MS在切换接入实发脉冲接收到新的TA时，在包括新TA值消息块的最后时隙结束40ms内，MS准备好采用新TA值发送。
TXPWR：
TX功率电平：
在每一个下行SACCH信息块或专用信令块中第一层的首标有5bits的发信功率（TXPWR）指示。
范围：
0~31，信道：
BCCHD/L
（1）MS通过在上行SACCH第一层首标将MS�TXPWRCONF字段设置到其现在的功率电平来证实其目前使用的功率电平。
其间的最后一个实发脉冲所用的功率电平。
MS用最新收到的功率电平值发射所有实发脉冲，包括TCH（包含切换接入实发脉冲）、FACCH、SACCH或SDCCH。
当MS在RACH上接入小区，但未收到在DCCH或TCH上的功率电平（如在立即指配消息后）时，MS则用在BCCH上，广播的MS�TXPER、MAX�CCH参数或MS按其类别所定义的最大的TXPWR来发送其信号。
（2）MS功率控制范围。
从定义的最大输出功率到最小20mW（13dBm），步长为2dB。
（3）BS实现功率控制为可选功能。
（4）BS功率控制范围。
从最大输出功率开始减少，变化范围为30dB，步长为2dB（15个步长）
无线考试题！
一、选择题（多选或少选不得分，每小题1分，共10分）
1、下面关于无线电波说法正确的是（）
A、是一种能量传输形式
B、在传播过程中，电场和磁场在空间是相互垂直的
C、在传播过程中，电场和磁场都垂直于传播方向
D、在真空中的传播速度等于光速300000公里／秒
E、频率越高，距离越远，基本衰耗中值越大
F、移动台天线高度越高，天线高度增益因子越小，衰耗越小
2、下面关于极化说法正确的是（）
A、极化方式是描述电磁波矢量空间方向性的一个辐射特性
B、水平极化是指电场矢量和地面平行
C、水平极化是指磁场矢量和地面平行
D、水平极化是指电场矢量由两个互相垂直的线性极化波合成
3、在移动通信系统中天线的频率带宽的定义是（）
A、天线增益下降三分贝时的频带宽度
B、在规定的驻波比下天线的工作频带宽度
4、下面关于dBi、dBd、dBc、dB说法错误的是（）
A、dBi和dBd是考征增益的值（功率增益），两者都是一个相对值
B、dBi的参考基准为偶极子，dBd的参考基准为偶极子全方向性天线
C、如果甲天线为12dBd，乙天线为14dBd，可以说甲比乙小2dBc
D、dBc是一个表示功率相对值的单位，与dB的计算方法完全一样
5、1.23MHzCDMA信号1个码片时间（1Chip）相当于无线信号在自由空间的传输距离是（）米。
A、212B、244C、328D、452
6、联通CDMA1X使用201号载频，其中心频率：
（）
A、831.03MHzB、832.26MHzC、828.57MHzD、829.80MHz
876.03MHz877.26MHz873.57MHz874.80MHz
7、M序列长度为215-1，CDMA导频512个PN码相互之间的最小间隔是（）Chip。
A、32B、64C、128D、256
8、在频普仪上假设设置RBW=30KHz，设使用MAKER键读出中心频率功率为Y，则在计算1.23MHz带宽上行底噪功率时，应进行换算其功率为：
（）
A、Y+0.9dBB、Y+10.2dBC、Y+14.3dBD、Y+16.1dB
9、CDMA直放站系统主要考核指标有哪些（）
A、RXB、TXC、RQD、FERE、Ec/Io
F、软切换路数G、掉话率H、接通率
10、关于GSM室内直放站施主信号选取说法正确的是（AD）
A、施主天线离施主基站不能太近，否则会干扰基站
B、施主天线离施主基站越近越好，信号太强可以加衰减器
C、施主天线安装点越高施主信号质量越好
D、施主天线尽量安装在六层以下，施主信号质量应该“纯、强、稳”
二、填空题（每格1分，共32分）
1、由于电波的，在高大建筑物后面会形成所谓的“阴影区”。
频率越，建筑物越、越，影响越大。
2、在天线方向图中通常都有两个瓣或多个瓣，其中最大的瓣称为，其余的瓣称为。
主瓣的夹角定义为天线方向图的波瓣宽度，称
为角。
主瓣瓣宽越，则方向性越好，抗干扰能力越。
前后瓣最大电平之比称为，也就是天线最大与最大之比，用分贝表示。
3、BER、FER、C/I均可用于表征无线信号质量的好坏，其中文名称为：
BER：
；FER：
；C/I：
。
4、 是指直放站在工作频带范围内，正常工作时输入信噪比与输出信噪比的差值。
国家标准要求室内直放站dB；室外直放站dB。
5、当以工作频带内的两个信号输入直放站后，由于直放站的而在其输出端口产生互调产物，是指对这些互调产物的抑制能力。
6、 性能取决于功放特性和滤波特性，尤其在多载频使用时，该特性良好将使得载波之间的干扰很小。
7、载波干扰比是指接受到的希望信号电平与非希望信号电平的比值。
国家标准同频干扰保护比dB；工程中一般加dB余量，即要求dB。
邻频干扰保护比dB；工程中一般加dB余量，即要求dB。
8、影响无线接通率的主要因素是的拥塞和的拥塞，以及的分配失败。
9、要满足GSM基站接收机允许的外来带内杂散干扰，CDMA直放站与GSM基站之间的隔离度要求为dB。
三、判断题（每题1分，共12分）
1、GSM和CDMA系统中，相邻小区不允许使用相同的频率，否则会发生相互干扰，但任意两个小区只要相互之间的空间距离大于某一数值，即使使用相同的频率，也不会产生显著的同频干扰。
（）
2、基站的发射功率越大，覆盖距离越远，但是由于性价比限制了基站的最大发射功率。
（）
3、目前GSM网络的多址方式为频分多址和时分多址的混合多址方式。
（）
4、900M电波在传播过程中可能会发生反射、散射和折射现象，它对直射波会引起干扰，电波在自由空间的衰落值是和传播距离成正比的。
（）
5、同轴电缆工作频率范围宽，损耗小，对静电耦合有一定的屏蔽作用，但对磁场的干扰却无能为力。
（）
6、同轴电缆传输线的两根导线为芯线和屏蔽铜网，它是对称式或平衡式的传输线。
（）
7、标称最大输出功率是指直放站所能达到的最大功率。
（）
8、互调是指非线性射频线路中，两个或多个频率混合后所产生的噪音信号，互调可由有源元件或无源元件引起。
（）
9、在GSM中，对上行链路和下行链路都可分别使用功率控制，而且可对每个处在专用模式下的移动台独立控制。
（）
10、CDMA系统各小区的覆盖功能是动态的，当相邻两小区负荷一轻一重时，负荷重的小区通过减小导频发射功率，使本小区的边缘用户由于导频强度不足，切换到邻小区。
使负荷分担，即相当于增加了容量。
（）
11、CDMA系统前、反向链路都有分集技术。
（）
12、手机接入尝试过程中，GSM手机是以限定的最大功率发射的，CDMA手机是以限定的最小功率发射的。
（）
四、看图填空（第1题4分，第2题3分，共7分）
1、CDMA系统中有“硬切、软切、更软切“三种切换类型，
f1→f1同基站不同扇区属于。
f1→f1不同基站，同一MSC属于。
f1→f1不同基站，不同MSC属于。
f1→f2同基站不同频率属于。
3、
改变切换门限值可以相应增大或减小切换半径，达到均衡话务量的目的，切换门限是针对邻小区的，可以按每一个小区独立设置，请在上图框中填入“切入边界、切出半径、小区选择边界”。
六、问答题（共39分）
1.质差掉话是基站和手机受到干扰后造成信号载噪比恶化引致，理想情况下源基站的质差掉话应为0，请说明引入室内覆盖后，哪些情况可导致质差掉话？
（5分）
2、请分析引入室内覆盖系统后，哪几种情况可导致切换掉话？
（5分）
3、G&C合路器关键指标是什么？
二功分器和3dB电桥的相同点和不同点在哪里？
（5分）
4、请给出WYG04-III直放站主要技术指标参数值？
（如噪声系数、增益及调节范围、带外抑制、频段、供电方式及电压范围等）？
使用场合有哪些？
该
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