phs网络掉话问题解析-通信工程

随着电信行业竞争的日益激烈，电信小灵通在资费上已经没有优势，如何提高 PHS 网络质量就成了 电信小灵通继续发展的重要手段。本文就如何提高 PHS 网络的一个重要指标掉话率进行了论述，着 重从 PHS 网络的覆盖、同步、干扰、切换等方面来分析掉话的原因及解决办法。 关键词 PHS 掉话率 同步 切换 1 引言 掉话率是 PHS 系统的一个主要指标，不同的厂家有不同的定义，例如 UT 斯达康公司(UTStarcom)定 义掉话率为：切回掉话次数/通话次数;而中兴通讯有限公司(ZTE)定义掉话率为：切回掉话次数/TCH 建立 次数(接通次数) 。一般地，都要求掉话率波动范围在2%为限。就 PHS 网络而言，根据 STD-28协议规范， 用户终端(PS，Personal Station)在执行切换时，如果 PS 发起，那么 PS 先向基站发送信道转换请求消息， 在基站响应信道转换指示后，基站在源业务信道(TCH)上开始发送同步脉冲，以保留源 TCH 信道以备 PS 切换。如果 PS 切换成功，目标基站将通过上层网络设备向源基站发送已拆线消息，源基站释放源信道;如 果源基站在 12s 时间内未收到系统的表示切换成功的拆线消息，源基站定义为本次从该基站切换出去的呼 叫失败，也即掉话。 由于无线环境的复杂性、设备出现故障等因素，都会对掉话产生一定影响。下面就覆盖、同步、切换 等问题所引起的掉话进行重点论述。 2 覆盖问题引起的掉话 PS 具有移动性，无线环境的复杂性以及未来的需求所应达到的目标，即为家庭、办公场所和公共场 所提供接入服务。要满足这些条件，首先需要考虑覆盖问题。覆盖问题主要有两种情况：欠覆盖问题和过 覆盖问题。 2.1 欠覆盖问题引起的掉话 在网络建设初期，由于对无线环境的了解不够和资金投入的有限，有些地区存在欠覆盖问题，主要有 三种情况：盲区、信号弱、覆盖层数不足。(1)盲区。这是一种典型的情况，如果通话用户从有信号区域 进入无信号区域，由于此时没有信道则必然引起掉话。(2)信号弱。有些区域虽然有信号，但收到的信号 比较弱，例如如果重呼类型切换处理电平低于25dB 时，PS 就无法接入了。另外，还有对于那些处在多个 基站重叠覆盖的边缘，PS 收到多个基站的弱信号，如果该地区话务密集，会出现频繁的重新呼叫切换， 一旦当周围的基站信号都满足不了切换门限电平或误码率要求时，容易出现掉话。(3)覆盖层数不足。某 些区域不是盲区，且有较强的信号，但是覆盖层数不够，也就是话务量过高所导致的掉话问题。 对于如上的欠覆盖问题，可以通过增加基站数量来加强覆盖、或通过调整天线参数(高度、增益、位 置等)来增加基站的覆盖范围。 此外，随着社会经济的快速发展，城市建设迅速，高楼、隧道越来越多，如何解决这些区域的信号覆 盖问题也是降低掉话率的一个重要环节。由于 PHS 系统本身的传播特性和国家无线电委员会对 PHS 使用 频率的规定，这些因素就决定了室内、隧道内的 PHS 网络覆盖需要有自己的组网方式。目前，在解决室 内信号覆盖问题上，成熟的做法有：基站架设在室外，通过信号的穿透性对室内进行覆盖;利用小基站对 室内盲区进行覆盖;设计室内分布系统。近年来，由于3G(第三代移动通信系统) 的来临，很多运营商要求 采用室内共用覆盖系统，因为采用这种系统有望通过几种系统的共用来降低综合布线成本。并且从发展的 角度考虑，室内覆盖系统还可以为将来新的系统所用。对隧道内 PHS 信号的覆盖，较成熟做法是：利用 小基站对隧道内盲区进行覆盖;使用智能直放站;使用室外分布系统。 2.2 过覆盖问题引起的掉话 过覆盖是指网络中存在过度的覆盖重叠，覆盖层数过多，从而引起的控制信道(CCH)干扰、业务信道 (TCH)干扰导致的掉话。当这种干扰严重存在时，终端为了规避干扰，会出现频繁的 TCH 切换，一旦 PS 找不到满意的信道时，就会出现掉话。 对于过覆盖问题的判断，可以使用一些设备如测试仪 PHS 35L/C，由测试生成的基站重叠覆盖图来进 行分析。在话务数据统计方面，也可以结合逻辑控制信道(LCH)来建立再请求发生率、 TCH 切换率等指标 来综合分析。解决过覆盖问题常用的方法是合理规划基站分布，合理使用不同型号基站，合理调整天线参 数，避免在局部区域多个基站重叠覆盖和覆盖层数过多所引起的内部干扰。 3 网络同步问题引起的掉话 PHS 属于第二代数字移动通信系统，其接入方式采用了时分多址/时分双工(TDMA/TDD)的方式。同 步方式主要有系统时钟同步和空中帧同步。系统时钟同步是指所有设备的内部运行时钟的同步(比特定时) ， 主要是 CS(Cell Station)/CSC(CS Controller)、GW(网关) 、数据网等之间的同步问题，由于他们拥有同一个 同步源，所以他们是严格同步的。而空中帧同步是指基站之间通信的帧信号的同步(帧定时) ，主要是不同 的 CS 设备之间的同步问题，可以通过 GPS 同步发生器(GSG ， GPS Synchronization Generator )来校正她 们的帧起始相位，以达到帧同步的目的。 如果基站间不同步，主要会带来两类干扰。一类是不同基站下行链路之间的干扰。在非同步 PHS 网 络内由于不同基站之间没有同步，因此在一个基站的下行逻辑控制信道发射期间内，有可能会有其他基站 开始自己的下行逻辑控制信道发射，这样就形成时隙错位。 另一类是基站下行链路与其他基站下终端的上行信号发生干扰。在非同步 PHS 网络，当干扰基站所 发出的逻辑控制信道在时间上正好与被干扰基站的接收时隙有重叠时，终端发送给被干扰基站的信号就会 受到干扰，使得信噪比降低，造成被干扰基站很难接收到终端发来的上行信号。因此，为了让被干扰基站 可以接收到终端发来的信号，终端发送给被干扰基站的信号即有用信号必须比干扰信号强15dB 以上，才 能保证上行信号的正常接收。如果时隙不同步，很容易导致上下行链路受到干扰，C/I 恶化。如果基站间 失去帧同步后，容易引发以下问题：手机有信号，但主叫或被叫困难;基站控制信道丢失;切换时间长甚至 造成断话;呼出电平升高。 解决同步问题，一是从系统本身是否同步考虑;二是从空中帧是否同步考虑，空中帧是否同步可以从 室外测试或从网管平台中发现，若不同步可以复位 GPS 主站或增加 GPS 主站。 4 切换引起的掉话 切换所引起的掉话在掉话指标统计中占很高的比例，因此处理切换掉话是提高掉话率尤为重要一个手 段。PHS 的切换都是硬切换，主要有：CS 内切换和 CS 间切换。前者一般考虑误码率和信道忙闲，后者 主要考虑切换门限电平、误码率、信道忙闲等。切换掉话主要发生在下面几种情况： (1)频繁切换导致的掉话。在一些特殊区域，由于信号都偏低，且在切换门限附近，这种情况容易发 生切换，自然掉话概率就增加。 (2)切换的目标基站无空闲话务时隙。PS 在移动过程中，向目标基站发起切换请求，而目标基站没有 空闲时隙，这时目标基站会给 PS 发一个无空闲时隙信息，但用户已远离源基站，无法切回源基站从而导 致掉话。 (3)寻呼区之间切换时产生的掉话。如果寻呼边界设计不合理，设置在繁华地区或火车等经过的区域 等，用户较多，切换增加，此时位置登记又占用了一定的无线资源，使得 PS 发起切换时，没有无线资源 而产生掉话。 (4)高层建筑的室内、外边界区域切换不畅产生的掉话。由于室外 PHS 无线环境复杂，当高层建筑的 室内分布系统若欠考虑与室外连通的窗户、门、走廊等区域信号变化，在该区域多种信号强度相当并且弱 时，移动的用户在通话时会有断断续续、停顿等感觉。这是由于 PS 使用的信号不稳定或接收到的误码率 突然过高而引起的频繁切换，这种频繁切换一旦 PS 找不到合适的 TCH 信道就会掉话。解决这种掉话最好 是将室内信号强度提高到大于室外信号510dB ，不让 PS 发生切换。 (5)电梯门开/闭瞬间发生的切换产生的掉话。由于很多楼宇较高，人员密集，而单基站无法满足用户 要求。例如，对于15信道的基站(1C15T)有15个 TCH，容量为10.63Erl，可以同时支持354个户数，再考虑 线路的损耗，用单基站是不能解决大型楼宇室内覆盖，需要多基站来覆盖。这样的设计就可能导致电梯门 口附近有多信号覆盖，切换会发生在 CS 间，若设计不合理，则通话的用户进出电梯，会感觉到通话短暂 停顿，严重时就掉话了。这是由于电梯运行速度快，电梯门屏蔽性能好，当电梯门口内外信号相当且不够 强时，电梯门迅速开/关，在信号强度突变或收到的误码率恶化时，PS 将发送切换请求指令，在指令传送 过程中，电梯已离开，这时源基站如果在12s 内未收到系统切换成功的拆线消息，系统就定义为掉话。 解决该问题一是提高电梯门口多基站信号强度，让 PS 在强信号下切换;二是纯净无线环境，降低误码 率。 5 其他问题引起的掉话 除了前面所讨论的覆盖、同步、切换等所引起的掉话外，寻呼区的划分、网络干扰、PHS 网络硬件方 面等也会引起掉话。 (1)寻呼区的划分问题引起的掉话。当基站所属的寻呼区(Paging Area)规划存在寻呼区“孤岛”或寻呼区 分界于繁忙地区等情况就有可能会引起掉话。对寻呼区的规划，一般从寻呼区规模、寻呼区形状和相邻寻 呼区边界重叠等方面考虑，以减少频繁的位置登记，提高接通率。对于这种掉话的分析，可以把寻呼区划 分图和话务统计结合起来分析，在话务方面主要看位置登记率，如果位置登记率较高而话务量偏低，并且 时隙忙拒绝率和掉话率都偏高，则说明寻呼区规划不合理，需要重新规划。 (2)干扰引起的掉话。PHS 网络的干扰主要有外部干扰和内部干扰。外部干扰源主要是超强功率的信 号，目前有 GSM 900MHz、1800MHz 边缘频率信号和非法使用的放大器、直放站等放大设备产生的信号。 还有就是 PHS 系统与 TD-SCDMA、WCDMA 系统共存引起的干扰。对于前一种干扰可以通过扫频仪来定 位，也可以用 PHS35L/C 测试仪来定位干扰源，该问题需要通过国家无线电委员会协调解决。后一种系统 共存引起的干扰要考虑发射机和接收机性能问题以及无源器件的选择问题。 内部干扰包括同频干扰和邻频干扰，其中同频干扰主要有同频 CCH 干扰和同频 TCH 干扰这两种，它 是系统的主要干扰源。邻频干扰主要是谐波的干扰。解决这两种干扰，前者可以从天线参数、话务量、同 步、过覆盖等问题考虑，后者可以从设备对邻道选择性问题着手。 (3)PHS 网络硬件方面引起的掉话。主要有天线阵配对出错，CSC 与 CS 之间的用户线质量出问题， CSC 与网关之间的