CDMA网络优化的研究.docx

1、CDMA网络优化的研究目录摘要无线网络优化是指按照一定的准则和需要，对正在运行的网络进行参数采集、数据分析和技术研究，找出影响网络运行质量的原因并且通过参数调整和采取某些改进技术，使网络服务质量更高，资源利用率更高，提升网络运营品牌。无线网络优化是无线通信工程运行的重要环节。对于移动通信系统，网络优化更为重要，因为CDMA移动通信系统是干扰受限的通信系统，系统的容量是软容量，网络优化不仅能改善网络的性能和服务质量，还能增加系统的容量。本文在研究移动通信和网络优化相关知识的基础上，结合实际工程，对CDMA2000 lx系统的无线网络优化问题进行了研究，并对网络优化中常见的诸如接入困难、掉话和数据

2、业务速率低等典型故障问题以及导频污染问题通过实际案例进行探讨分析，提出解决方案。本文主要研究工作如下：1、通过搜集文献和资料，着重阐述了CDMA2000的标准演进、网络性能和物理层关键技术，同时也对网络优化的概念、分类和流程及其CDMA2000 lx的无线网络优化进行了研究和总结。2、由于CDMA2000系统的容量的干扰受限性，引入了多种检测技术，通过消除多址干扰来增加系统的容量。3、工程优化方面，介绍了工程优化的准备工作、主要内容等。关键词CDMA2000；无线网络优化；数据业务优化第1章绪论本文进行了基于CDMA20001x系统无线网络优化方面的研究，主要介绍了CDMAD2000的一些基本

3、知识。1.1CDMA2000网络及其技术标准1.1.1CDMA2000网络CDMA2000是面向第三代（3G）无线通信系统的标准之一，它以当前的CDMA2000One系统为基础发展而来，与之有很好的后向兼容性，并可在多种环境条件下以不同的服务质量（QoS）支持多种/复合业务（如话音、分组/电路数据、定位业务），满足IMT-2000的要求。1.1.2CDMA2000的技术标准国际电信联盟（ITU）在2000年5月确定W-CDMA2000、CDMA2000、TD-SCDMA2000以及WiMAX四大主流无线接口标准，写入3G技术指导性文件2000年国际移动通讯计划（简称IMT2000）。CDMA2

4、000是Code Division MultipleAccess(码分多址)的缩写，是第三代移动通信系统的技术基础。第一代移动通信系统采用频分多址(FDMA)的模拟调制方式，这种系统的主要缺点是频谱利用率低，信令干扰话音业务。第二代移动通信系统主要采用时分多址(TDMA)的数字调制方式，提高了统容量，并采用独立信道传送信令，使系统性能大为改善，但TDMA的系统容量仍然有限，越区切换性能仍不完善。CDMA2000是由窄带CDMA2000(CDMA2000 IS95)技术发展而来的宽带CDMA2000技术，也称为CDMA2000 Multi-Carrier，这套系统是从窄频CDMA2000One数

5、字标准衍生出来的，可以从原有的CDMA2000One结构直接升级到3G，建设成本低廉。CDMA2000的研发技术是目前各标准中进度最快的。该标准提出了从CDMA2000 IS95(2G)-CDMA2000 1x-CDMA2000 3x(3G)的演进策略。CDMA2000 1x被称为2.5代移动通信技术。CDMA2000 3x与CDMA2000 1x的主要区别在于应用了多路载波技术，通过采用三载波使带宽提高。1.2CDMA2000在全球的应用截至2009年5月初，全球共有284个WCDMA2000/HSPA商用网络，分布在120个国家和地区。全球共有106个CDMA2000 1x EV-DO商用

6、网络，还有40个EV-DO网络正在部署之中。目前TD-SCDMA2000仅在中国部署。1.3现阶段存在的问题现阶段在基站建设方面已基本完成，主要考虑的问题一是如何提高网络建设的效益，提升网络容量来应对3G用户的快速增长；二是如何与其它的运营商争夺用户。从以往的经验来看，网络质量更好的运营商将获得更多的用户，所以网络质量、网络容量以及网络覆盖的指标在很大程度上影着运营商的经济利益。第2章CDMA2000网络结构及关键技术2.1CDMA2000CDMA2000系统的基本结构如图21所示。图21CDMA2000系统的基本结构图2.2CDMA2000系统的优势CDMA2000具有许多独特的优点，其中一

7、部分是扩频通信系统所固有的，另一部分则是由软切换和功率控制等技术所带来的。CDMA2000移动通信网是由扩频、多址接入、蜂窝组网和频率复用等几种技术结合而成，含有频域、时域和码域三维信号处理的一种协作，因此它具有抗干扰性好，抗多径衰落，保密安全性高，同频率可在多个小区内重复使用，容量和质量之间可做权衡取舍等属性。这些属性使CDMA2000具有以下几个非常重要的优势：、大容量根据理论计算及现场试验表明，CDMA2000系统的信道容量是模拟系统的10-20倍，是TDMA系统的4倍。、软容量CDMA2000系统中，用户数目和服务质量之间可以相互折中，灵活确定。同时，在相邻小区的负荷较轻时，本小区受到

8、的干扰较小，容量就可以适当增加。、软切换软切换是指移动台需要切换时，先与新的基站连通再与原基站切断联系，而不是先切断与原基站的联系再与新的基站连通。、采用多种分集技术分集技术是指系统能同时接收并有效利用两个或多个输入信号，这些输入信号的衰落互不相关。系统分别解调这些信号然后将它们相加，这样可以接收到更多的有用信号，克服衰落。、话音激活CDMA2000系统因为使用了可变速率声码器，在不讲话时传输速率低,减轻了对其它用户的干扰，这即是CDMA2000系统的话音激活技术。、保密CDMA2000系统的信号扰码方式提供了高度的保密性，使这种数字蜂窝系统在防止串话、盗用等方面具有其它系统不可比拟的优点。、

9、低发射功率众所周知,由于CDMA2000(IS-95)系统中采用快速的反向功率控制、软切换、语音激活等技术,以及IS-95规范对手机最大发射功率的限制,使CDMA2000手机在通信过程中辐射功率很小而享有“绿色手机”的美誉,这是与GSM相比,CDMA2000的重要优点之一。、大覆盖范围在相同的发射功率和相同的天线高度条件下，CDMA2000有更大的覆盖半径，因此需要的基站也更少（对于覆盖受限的区域这一点意义重大）。2.3关键技术2.3.1功率控制CDMA2000系统的容量主要受限于系统内部移动台的相互干扰，所以每个移动台的信号达到基站时都达到最小所需的信噪比，系统容量将会达到最大值。CDMA2

10、000功率控制分为：前向功率控制和反向功率控制，反向功率控制又分为开环和闭环功率控制。、反向开环功率控制反向开环功率控制是移动台根据在小区中所接收功率的变化，迅速调节移动台发射功率。其目的是试图使所有移动台发出的信号在到达基站时都有相同的标称功率。、反向闭环功率控制闭环功率控制的目的是使基站对移动台的开环功率估计迅速作出纠正，以使移动台保持最理想的发射功率。、前向功率控制在前向功率控制中，基站根据测量结果调整每个移动台的发射功率，其目的是对路径衰落小的移动台分派较小的前向链路功率，而对那些远离基站的和误码率高的移动台分派较大的前向链路功率。2.3.2CDMA2000系统的分集技术分集技术是指系

11、统同时接收衰落互不相关的两个或更多个输入信号后，系统分别解调这些信号然后将他们相加，这样系统可以接收到更多有用信号，克服衰落。移动通信信道是一种多径衰落信道，发射的信号要经过直射、反射、散射等多条传播途径才能达到接收端，而且随着移动台的移动，各条传播路径上的信号幅度、时延及相位随时随地发生变化，所以接收到的信号的电平是起伏、不稳定的，这些多径信号相互叠加就会形成衰落。叠加后的信号幅度变化符合瑞利分布，又称瑞利衰落。瑞利衰落随时间急剧变化时，称为“快衰落”。快衰落严重衰落深度达到2030dB。瑞利衰落的中值场强只产生比较平缓的变化，称为“慢衰落”，且服从对数正态分布。分集技术是克服叠加衰落的一个

12、有效分发。由于具有频率、时间、空间的选择性，因此分集技术包括频率分集、时间分集、空间分集。2.3.3软容量软容量是通过CDMA2000系统的呼吸功能来实现的。呼吸功能是CDMA2000系统中特有的改善用户相互干扰、合理分配基站容量的功能。它是指相邻基站间，如果某基站覆盖区正在通话的用户数量较多时，该基站的用户之间会产生较大的干扰，这时，该基站可通过降低该基站的导频信道的发射功率使部分用户通过软切换切换到负荷较轻相邻基站中去，从而降低该基站的负荷，减轻该基站的干扰，这是所谓的“呼”功能；当该基站的用户数量减少、干扰减轻时，该基站又可增加导频信道的发射功率，将相邻基站的用户通过软切换纳入自己的覆盖

13、区域，这是所谓的“吸”功能。CDMA2000系统实现呼吸功能的本质在于其可以方便的控制各个基站的覆盖范围和系统能够实现软切换，通过改变基站的覆盖范围来调整各个基站下面用户的容量，CDMA2000系统通过呼吸功能，实现相邻基站之间的容量均衡，降低各个基站内部的用户干扰，从整个系统考虑是增加了容量。2.3.4切换切换是指将一个正在进行的呼叫从一个小区转移到另一个小区的过程。CDMA2000系统中的切换有两类：硬切换和软切换。、硬切换硬切换是指在切换的过程中，业务信道有瞬时的中断的切换过程。、软切换软切换是指在切换过程中，在中断与旧的小区的联系之前，先用相同频率建立与新的小区的联系。第3章CDMA2

14、000网络存在的问题及网络优化方案当前，随着CDMA2000技术在国内运营商的成熟应用，CDMA2000的网络优化成为运营商、设计单位和设备商共同关注的焦点。在CDMA2000移动通信系统中，网络优化较为重要，因为CDMA2000移动通信系统是干扰受限的通信系统。系统的容量是软容量，网络优化不仅能改善网络的性能和服务质量，还能增加系统的容量。移动通信网络优化的目标是尽可能利用系统资源，如系统基础结构和频谱，使系统性能达到最佳。加强网络优化，提高网络的运行效率，实现服务水平、服务质量、经营效率以及竞争能力的提高，已成为发展的必然。衡量无线网络质量的性能通常有话音质量、无线覆盖、掉话率、呼叫建立成

15、功率、软切换成功率、系统容量、软切换比等。3.1CDMA2000网络问题所引起的现象CDMA2000网络优化过程中常见问题有呼叫失败问题、掉话问题、切换问题、干扰问题、覆盖问题、寻呼和登记问题、负荷及准入控制问题等；下边就网络优化过程中几种最常发生的问题引起的现象进行展开说明。3.1.1呼叫失败所引起的现象移动台的呼叫包括起呼和被呼，都是属于接入过程。当一个用户拨打另一个号码时，称为一次接入，不能在指定的时间内完成起呼者到被呼者之间呼叫连接的呼叫建立过程就称为一次接入失败。网络呼叫情况的整体评估用呼叫成功率来衡量，提高呼叫成功率，会使用户增加对网络的信心，提高设备的利用率。呼叫成功率包括起呼成

16、功率和被呼成功率。呼叫失败的现象有以下几种：、设备故障引起呼叫失败的现象由此原因产生问题具有突发性和普遍性，即原先网络工作正常，突然出现问题，通过路测可以发现，出现问题的区域一般来说范围较广，可能是整个基站或者扇区覆盖范围，更为严重的是整个业务区出现大量非正常呼叫失败现象。、覆盖不足引起呼叫失败的现象由此原因产生问题的现象首先表现为移动台前向接收功率Rx Power大约在100dBm左右或更小；移动台反向发射功率Tx Power趋向于最大值23dBm，同时最强导频强度Ec/Io小于15dB或者更小；也会有一现象是移动台发出起呼消息后，迟迟无法接入成功，最后显示呼叫失败。、无线信道衰落引起呼叫失

17、败的现象由此原因产生问题的现象是起呼时移动台前反向信号正常，但最后还是呼叫失败；在此期间移动台接收信号出现很大衰落，具体情况可能由于移动台在街道拐弯或者进入地下隧道。、前反向不平衡引起呼叫失败（前向好于反向）的现象由此原因产生问题的现象是移动台前向接收功率Rx Power和最强导频强度Ec/Io维持在一个较好的状态，如Rx Power大于100dBm，Ec/Io大于15dB；移动台起呼后，反向发射功率Tx Power一直抬升，直到最大值23dBm，但无法接入成功；一旦呼叫失败后，移动台会在原来的导频上待机；当移动台向基站靠近，使之可以呼叫成功，此时的Tx_Adj值会是一个正值。、接入/切换冲突

18、引起呼叫失败由此原因产生问题的现象为移动台在信号覆盖弱区起呼（覆盖弱区可根据路测数据来判断：移动台接收功率Rx Power、导频强度Ec/Io都较低，移动台发射功率Tx Power较高）。如果移动台发起呼叫后位置保持不动，则可以起呼成功；如果移动台发起呼叫时由待机小区向其他小区快速移动，其接收功率Rx Power增大，但发射功率Tx Power增大，导频强度Ec/Io急剧变差，最终接入失败；接入失败后，移动台在一个新的较强导频上待机。这些现象的出现，很大程度上说明是接入或切换冲突引起的呼叫失败。、资源不足引起呼叫失败由此原因产生问题的现象是呼叫失败的情况并不是经常出现，一般是在忙时出现，在话务

19、量较低时就不会出现，呼叫正常。在呼叫失败期间移动台接收信号正常，没有出现大的衰落；在具体路测时可以观察移动台接收的信令消息，如果在上述情况下移动台发起呼叫后，收到基站下发的证实消息，但没有收到信道指配消息，最终呼叫失败那就说明这次呼叫失败的原因是资源不足引起的。、移动台激活集搜索窗设置过小引起呼叫失败由此原因产生问题的现象是在呼叫过程中，移动台前向接收功率Rx Power正常，反向发射功率Tx Power正常，移动台导频强度Ec/Io偏低，以至于无法维持良好解调要求，最终呼叫失败。而此时用PNScanner进行导频强度测试，当前激活集中PN的导频强度值正常，此情况发生的呼叫失败多是由于移动台激

20、活集搜索窗设置过小引起的。、寻呼信道增益设置过小引起呼叫失败由此原因产生问题的现象可分为几种：（）起呼时，移动台前向接收功率Rx Power正常，导频强度Ec/Io正常，反向发射功率Tx Power正常；（）呼叫过程中，移动台向远离基站方向移动，距离基站达到一定距离后（没有超出基站覆盖区），接入失败；（）在接入失败点，移动台无法待机在本小区上，或者一直处于初始化状态，或者待机在其他小区上（导频较弱），用PNScanner进行导频强度测试，起呼小区PN的导频强度Ec/Io值正常；（）用测试码域功率的仪器（比如Viper）进行码域功率测试，该小区寻呼信道功率不足。、接入参数设置不当引起呼叫失败由此

21、原因产生问题表现为在此期间移动台接收信号正常，没有出现大的衰落，移动台前向接收功率Rx Power正常，导频强度Ec/Io正常；在接入失败前移动台的发射功率并不高。在具体路测时可以观察移动台接收的信令消息，移动台发起呼叫后，没有收到基站下发的证实消息，最终接入失败。3.1.2掉话问题所引起的现象、超出覆盖区引起掉话的现象超出覆盖区引起掉话的现象首先是移动台前向接收功率Rx Power大约在100dBm左右或更小，移动台反向发射功率Tx Power趋向于最大值23dBm，最强导频强度Ec/Io小于15dB或者更小；其次，移动台Tx_Adj基本维持在一个正常值范围0至10dB左右；最后，如果移动台

22、掉话后进入搜寻系统模式，会搜索不到服务系统，或者即使搜索到系统，信号也很微弱，容易发生脱网。、接入/切换冲突引起掉话的现象接入/切换冲突引起掉话的现象为掉话前随着移动台的移动，其接收功率Rx Power增大，但导频强度Ec/Io却变得更差，以至于无法达到解调要求；在路测过程中如果在信号覆盖弱区起呼，起呼可能会失败（属于接入失败）或者呼叫成功后很快掉话，掉话后移动台重新初始化，在一个新的较强导频上待机；如果移动台在信号覆盖较强处起呼成功后再次经过同一路测路线，则不会发生掉话。、前反向不平衡引起掉话的现象前反向不平衡引起掉话的现象是随着移动台的移动，其前向接收功率Rx Power和最强导频强度Ec

23、/Io一直维持在一个较好的状态，如Rx Power大于100dBm，Ec/Io大于15dB；移动台反向发射功率Tx Power逐渐升高，趋向于最大值23dBm，直至掉话；移动台Tx_Adj逐渐升高，会是一个正值，直至掉话；如果移动台掉话后重新初始化，会在原来的导频上待机，移动台显示有信号，但起呼困难，或者即使起呼成功后也很容易发生掉话。、前向干扰引起掉话的现象前向干扰引起掉话的现象为随着移动台的移动，其前向接收功率Rx Power逐渐升高，最强导频强度Ec/Io逐渐降低，以至于无法维持解调要求，前向误帧率急剧上升，直至掉话，反向发射功率Tx Power正常，一般不会趋于最大值；掉话后重新初始化

24、，有可能会在原来的导频上待机，但起呼困难，容易掉话，也有可能在一个新的导频上待机，信号稳定。、反向干扰引起掉话的现象反向干扰引起掉话的现象为随着移动台的移动，其前向接收功率Rx Power和最强导频强度Ec/Io维持在一个正常的状态，但是移动台反向发射功率Tx Power会逐渐升高，一直趋向于最大值23dBm，直至掉话；而移动台的Tx_Adj值会逐渐升高，是一个正值，直至掉话；移动台掉话后重新初始化，会在原来的导频上待机，移动台虽然显示有信号，但起呼困难，或者即使起呼成功后也很容易发生掉话。、前向业务信道功率不够引起掉话的现象前向业务信道功率不够引起掉话的现象为随着移动台的移动，其前向接收功率

25、Rx Power和最强导频强度Ec/Io虽然在减弱，但还是可以维持在一个可以接受的状态，如Rx Power大于100dBm，Ec/Io大于15dB，反向发射功率Tx Power虽然在增加，但还是可以维持在一个可以接受的状态，并没有达到最大值，Tx_Adj可以维持在一个正常的状态；但当移动台距离基站较远，达到一定距离后，前向误帧率FFER上升很快，直至掉话；移动台掉话后重新初始化，会在原来的导频上待机。3.1.3软切换失败所引起的现象在下面的分析中，把以下两种现象都归为软切换失败：软切换流程已经开始，但由于种种原因导致中断，软切换最终没有完成；本应该进行软切换，但由于种种原因没有进行软切换。、有

26、效集中导频已满引起软切换失败的现象查看信令移动台已经发送导频强度测量消息PSMM，该导频被移到候选集中；有效集中导频已经加满；该导频没能加入到有效集中，查看信令移动台没有收到切换指示消息。、邻区列表漏配引起软切换失败的现象邻区列表漏配引起软切换失败的现象为路测软件显示移动台接收到的邻区列表中，没有出现待切换小区导频；可以用PNScanner进行所有导频扫描，可以扫描到有强导频（待切换小区导频），其导频强度已经到达T_ADD；移动台继续往待切换小区移动，切换失败最终导致掉话，掉话后移动台重新初始化，会在一个新的导频（即待切换小区导频）上待机。、移动台相邻集搜索窗设置过小引起软切换失败的现象移动台

27、相邻集搜索窗设置过小引起软切换失败的现象为路测软件显示移动台接收到的邻区列表中，有待切换小区导频，但其强度较低，没有达到T_ADD；用PNScanner进行所有导频扫描，可以扫描到待切换小区导频，其导频强度已经达到T_ADD；移动台如果最终由于切换失败导致掉话，掉话后重新初始化，会在待切换小区导频上待机；当然，也有可能最终切换成功。、软切换加入门限设置过高引起软切换失败的现象软切换加入门限设置过高引起软切换失败的现象为移动台有效集中导频的Ec/Io较低；在路测软件显示移动台接收到的邻区列表中，有待切换小区导频，其强度已经较高（比如大于12dB），可以满足良好解调要求，但该导频加不进有效集；有效

28、集中导频并没有加满；查看信令，移动台没有发送导频强度测量消息PSMM。、待切换小区资源不足引起软切换失败的现象待切换小区资源不足引起软切换失败的现象为移动台有效集中导频的Ec/Io较低，已经到达切换区，而待切换小区导频其强度已经超过T_ADD，查看信令，移动台已经发送导频强度测量消息PSMM，该导频被移到候选集中；但之后待切换小区导频没能加入到有效集中，查看信令，移动台没有收到切换指示消息；有效集中导频并没有加满；在此期间移动台接收信号正常，没有出现大的衰落，前向误帧率FFER一直保持很低；以上切换失败的情况并不是经常出现，一般是在忙时出现，在话务量较低时就不会出现，切换正常。3.2CDMA2

29、000网络存在的问题分析及网络优化方案在上一节中重点列举了CDMA2000网络中存在的三个主要问题所引起的现象，下面我就这三个问题所引起的现象进行分析并给出一般性的解决方案。在以后的具体的路测过程中，可以根据具体的现象来初步判定问题产生的原因，然后根据实际情况结合常用的解决方案，给出针对具体问题的合适方案。3.2.1呼叫失败问题的分析、设备故障引起呼叫失败严格来说，设备故障是应该在网络优化前就排除的，设备正常运行是网络优化的前提之一，但实际上很多时候设备问题是在优化过程中才发现的，另外，路测也是定位设备故障的手段之一。、覆盖不足引起呼叫失败移动台由于覆盖不足而发生呼叫失败是一种正常现象。在覆盖

30、边缘，移动台接收到的信号很弱，一般移动台前向接收功率Rx Power大约在100dBm左右或更小，最强导频强度Ec/Io小于15dB或者更小；而移动台反向发射功率Tx Power会趋向于协议要求的最大值23dBm。当移动台在覆盖边缘发起呼叫，由于空中链路很差，其与基站之间的信令传递很可能由于空中衰减太大而不能被对方正确接收，导致呼叫失败。另一种情况，即使移动台在信号覆盖尚好处起呼，但由于移动台的接入需要一定的时间，所以如果移动台快速向覆盖区外移动（比如移动台在行驶较快的汽车、火车上），就有可能在接入完成前，移动台已经到了覆盖区外，也会导致呼叫失败。虽然协议要求移动台的Tx Power最大发射功

31、率是23dBm（0.2W），但由于移动台是由各个终端生产厂家生产，在实际测试时发现有些移动台的最大发生功率会超过这一值。、无线信道衰落引起呼叫失败当移动台在街道拐弯或者进入地下隧道，由于无线传播环境的突然剧烈变化，信号衰落很快，一般来讲前向链路和反向链路都会同时衰落。而如果这时移动台要正在接入过程中，就很可能由于无线信道的衰落导致信令消息的丢失，最终接入失败。、前反向不平衡引起呼叫失败（前向好于反向）移动台接收功率Rx Power和导频强度Ec/Io较好表示有一个比较好的前向链路，但移动台起呼过程中，移动台一直抬升发射功率直至最大，表示反向链路较差，这就表明前反向链路不平衡。由于前向好于反向，

32、所以在反向覆盖边缘，即使前向信号覆盖较好，但反向链路已经很差，这样就可能使基站不能正确接收移动台发来的信令，导致接入失败。、接入/切换冲突引起呼叫失败如果系统不支持接入切换（接入切换也需要移动台的支持），那么在移动台接入过程中，即使有切换的需求，也要等接入完成后，再进行切换。如果一个移动台试图在一个小区覆盖的边缘（信号覆盖弱区）发起呼叫，因为移动台靠近覆盖边界，可能就会产生切换。但系统不支持接入状态的切换，接入过程和切换过程会出现冲突，切换过程就必须让位进行等待。由于接入过程要持续一定时间，此时随着移动台向待切换小区的移动，其接收功率会增大，而导频强度Ec/Io却减小，这时待切换小区的导频就成为了一个强导频干扰。当导频强度下降到一定程度时，前向链路的质量就会显