（无线电物理专业论文）cdma无线网络优化技术的应用研究.pdf

山东大学硕士学位论文 4 符号说明 a g c ( a u t o m a t i c g a i n c o n t r 0 1 ) ： 自动增益控制 b s c ( b a s es t a t i o nc o n t r o l l e r ) ：基站控制器 b t s ( b a s et r a n s c e v c rs t a t i o n ) ：无线发射基站 c d m a ( c o d ed i v i s i o nm u l t i p l e a c c e s s ) ：码分多址 d a m p s ( d i g i t a l a d v a n c e d m o b i l e p h o n e s y s t e m ) ：数字先进移动电话服务 e b n o ：一个码片的能量与接收总频谱密度( 噪声加信号) 的比值 f d m a ( f r e q u c r m yd i v i s i o nm u l t i p l e a c c e s s ) ：频分多址 f e r ( f r a m ee r r o rr a t e ) ：帧误码率 f f e r ( f o r w a r df r a m ee r r o rr a t e ) ：前向帧误码率 g p s ( g l o b a lp o s i t i o ns y s t e m ) ：全球定位系统 i s 9 5 ( c d m a i n t e r i ms t a n d a r d 9 5 ) ： 移动通信的空中接口标准分配的编号 m c - c d m a ( m u l t i - c a r r i e r - c o d e d i v i s i o n m u l t i p l e a c c e s s ) ：多载波代码码分多址 m s c ( m o b i l es w i t c h i n gc e n t e r ) ：移动交换中心 n 3 ( m i n i m u m a r e a a v a i l a b i l i t y d e f i n e b y f e r p e r f o r m a n c e ) ：帧误码率定义的最 小应用范围( 最小值为9 0 ) n 4 ( m a x i m u mf e rr a t e ) ：最大误码率( 最大值为3 ) o m c ( o p e r a t i o nm a i n t e n a n c ec e n t e r ) 运行维护中心 p d c ( p e r s o n a ld i g i t a lc e l l u l a r ) ：个人数字蜂窝电话 r c v f e r ( r c v e r s ef r a m ee r r o rr a t e ) ：反向帧误码率 r f ( r a d i of r e q u e n c y ) ：射频 r s s i ( r e c e i v e ds i g n a is t r e n g t hi n d i c a t o r ) ：即接收信号强度指示 s d c c h ( s t a n da l o n ed e d i c a t e dc o n 臼o lc h a n n e l ) ：标准专用控制信道 ta d d ：导频增加门限 t c h ( t m f f i cc h a n n e l ) ：通信信道 t d - c d m a ( t i m ed i v i s i o nc d m a ) ：时分码分多址 t d m a ( t i m ed i v i s i o nm u l t i # e a c c e s s ) ：时分多址 t d - s c d m a ( t i m e d i v i s i o n - s y n c h r o n o u sc d m a ) ：时分同步码分多址接入 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：查i 鏊日期： 细7 - 9 乙 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：壹l 经导师签名：秀应盏日期；兰翌z ：! ! 丝 山东大学硕士学位论文 中文摘要 c d m a 是为满足现代移动通信网在大容量、高质量，综合业务、软切换、国际 漫游等方面的要求而设计的一种先进移动通信技术，它具有抗干扰性好。抗多径 衰落，保密安全性高等诸多优点。c d m a 网络是中国联通的主推品牌，c d m a 业务 的发展直接影响到联通的成败，而业务的发展必须依赖完善的网络才能顺利进 行因此，c d m a 系统在运营过程中需要不断地进行网络优化，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。 本文的研究目标是对投入运行的c d m a 网络进行参数采集、数据分析，找出影 响网络质量的原因，研究通过技术手段或参数调整使网络达到最佳运行状态的方 法，使网络资源获得最佳效益，同时了解网络的增长趋势，为扩容提供依据。c d m a 与2 g 相比明显的优势在于功率控制和软切换的应用，所以，这往往是优化的重点， 此外，数据业务的优化往往也是重点和难点。具体的网络优化主要包括以下几方 面内容：功控参数的优化、接入参数的优化、发现算法和软件问题、负荷控制的 优化、数据业务的优化。 本文选取了多个实际无线网络区域作为实验，蓄先记录下该区域网络的各项 相关指标和参数情况，然后进行分析，再制定优化方案，根据方案对网络进行了 优化，最后对优化后的网络指标进行测试。测试结果表明，无论是路测指标还是 用户投诉，情况都有了很大的改善，进一步检验了本课题的可行性。 最后，本文还讨论了2 g 与3 g 技术的无线网络共享问题。主要从室外基站建 设策略和室内覆盖系统建设两个方面讨论了2 g 与3 g 技术基站网络资源共享的方 式与方法由于3 g 的技术特性，无论是初期建网还是后期扩容，3 g 都与2 g 差异 很大。制定科学的3 g 无线网络建设策略，合理地部署3 g 基站，对于节约建设成 本，加快建设速度将起到至关重要的作用。 关键词：c d m a ；无线网络优化；功率控制；软切换；优化方案 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t c d m ai sak i n do fa d v a n c e dm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , w h i c hf u l f i l l g r e a tc a p a c i t ya n dq u a l i t y 、s y n t h e t i c a lo p e r a t i o n 、s o f ts w i t c ha n di n t e r n a t i o n a lr a m b l e i t p o s s e s s e sl o t so fm e r i t ss u c ha sr e p e l l e n c eo fi n t e r f e r e n c ea n da t t e n u a t i o no fm u l t i p l e p a t h s t h es e c u r i t y i s a l s og r e a t t r a i t o f c d m a c d m a i s t h e m a i n o p e r a t i o n t h a t c h i n a u n i c o r ne 菹t e l l d t h ep r o g 阮嚣o fc d m a r i g h tr e s u l ti nt h e 娜c c e 蹈o fc h i n au n i e n m , a n dt h ed e v e l o p m e n to fo p e r a t i o nm u s td e p e n do np e f f e e tn e t w o r k t h e r e f o r e ，i nt h e p r o c e s s o f m a n a g e m e n t , i t i sc o m p l e t e l y n e c e s s a r y t oo p t i m i z e c d m a w i r e l e s s n e t w o r k c o n s t a n t l y o nt h eo n eh a n d , t h ep u r p o s eo fo p t i m i z i n gc d m aw i r e l e s sn e t w o r ki st o p r o v i d em o r ec o n s u m m a t es a v i o e , a n do nt h eo t h e rh a n d , i ti st oe x t e n ds y s t e m c a p a c i l yi no r d e r t ot a k e 婶m o r ea n dm o r ec o n s u m e r s t h ep u r p o s eo ft h i st a s ki st oi n v e s t i g a t et h eb e s tm e t h o d st h a tc a no p t i m i z e c d m aw i r e l e s sn e t w o r kb yc o l l e c t i n gd a t ao fn e t w o r kw h i c hi si n o p e r a t i o na n d 觚a l 灿gt h ed a t ai no r d e rt of i n dt h ec a u s ew h i c hi n f l u e n c e st h eq u a l i t yo f t h en e t w o r k t h ea d v a n t a g eo fc d m ai sa p p l i c a t i o no fp o w e rc o n t r o la n ds o ns w i t c h , s oi h e ya m u s u a l l yt h ee m p h a s e sd u r i n gb a s es t a t i o no p t i m i z i n g o nt h eo t h e rh a n d , d a t ao p t i m i z i n g i sa l s oi m p o r t a n ta n dd i f f i c u l t c o n c r e t e l y , m e t h o d so fo p t i m i z i n ga 他a sf o l l o w i n g ：1 、 o p t i m i z a t i o no fp o w e rp a r a m e t e r s2 、o p t i m i z a t i o no fc o n n e c t i o n3 、d i s c o v e r i n gt h e p r o b l e mo f a r i t h m e t i ca n ds o f t w a r e4 、o p t i m i z a t i o no f l o a dc o n t r o l5 、o p t i m i z a t i o no f d a t a i nt h i st a s k , s e v e r a lp r a c t i c a lw i r e l e s sn e t w o r kc o m m u n i t i e sw e r ec h o s ei nw h i c h v a r i o u si n t e r r e l a t e dd a t aa n dp a r a m e t e rw 骶n o t e d t h e s ed a t aa n dp a r a m e t e r sw e i e a n a l y z e dc a r e f u l l ya n dw ef r a m e ds c h e m e sw h i c ho p t i m i z e dc d m aw i r e l e s sn e t w o r k w eo p t i m i z e dw i r e l e s sn e t w o r ko ft h ec o m m u n i t i e sb a s e do nt h es c h e m e s e v e n t u a l l y , w ec h o k e d 叩t h ef e a s i b i l i t yo f t h i st a s kb yc o m p a r e dc o r r e l a t i v ed a t aw i t hb e f o r e e v e n t u a l l y , w ed i s c u s st h er e s o u r o ：cs h a r i n gb e t w e e n2 ga n d3 gw i r e l e s s n e t w o r k a st h e r ea 此g r e a td i f f e r e n c e sb e t w e e n2 ga n d3 g d ti sv e r yi m p o r t a n tt of l o 1 t l e 2 山东大学硕士学位论文 as c i e n t i f i cs t r a t e g yo f3 gw i r e l e s sn e t w o r ka n da r r a n g ei tr e a s o n a b l e i nt h i s 牟i p 盯，w e d i s c u s st h em o d e sa n dm e t h o d so fs h a r i n gt h et w ot e c h n i c a lw i r e l e s sn e t w o r k s ，w h i c h i n c l u d es 撇e g i e so f o u t s i d eb a s es t a t i o n sa n dc o n s t r u c t i o no f i n s i d eb a s es t a t i o n s k e yw o r d s ：c d m a ：o p t i m i z a t i o no f w i r e l e s sn e t w o r k ：c o n t r o lo f p o w e r ；s o f ts w i t c h ： s c h e m eo f o p t i m i z a t i o n 3 山东大学硕士学位论文 i 1 研究背景与意义 第一章绪论 上个世纪8 0 年代是移动通信发展的重要时期，这个时候几乎同时萌芽了两种 重要的移动通信体制：一种是t d m a ( t i m ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s 。时分多址 体制) 一一时分多址，另一种是c d m a ( c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ，码分多址) 体制一一码分多址。随即以t d m a 制式为基础的g s m 和其它类似系统，如d a m p s l ，于是 ( 善) n i = 牟 ( 争 ( 警) n ：拿【i 】【2 】 3 】 ( 争 ( 2 3 ) ( 2 - 4 ) 结果说明，在误比特率一定的条件下，所需要的归一化信噪比越小，系统可 以同时容纳的用户数越多。1 。应该注意这里的假定条件。所谓到达接收机的信号强 度和各个干扰强度都一样，对单一小区( 没有邻近小区的干扰) 而言，在前向传 输时。不加功率控制即可满足；但是在反向传输时，各个移动台向基站发送的信 号必须进行理想的功率控制才能满足。 其次，应根据c d m a 蜂窝通信系统的特征对这里得到的公式进行修正。 1 ) 话音激活期的影响 在典型的全双工通话中，每次通话中话音存在时间一般为0 3 5 。如果在话音 停顿时停止信号发射，对c d m a 系统而言，就减少了对其它用户的干扰，使系统的 容量提高到原来的i 0 3 5 = 2 8 6 倍。虽然f d m a ( f r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e a c c e s s ，频分多址) 和t d m a 两种系统都可以利用这种停顿，使容量获得一定程度 的提高，但是要做到这一点，必须增加额外的控制开销，而且要实现信道的动态 分配必然会带来时间上的延迟，而c d m a 系统可以很容易地实现。 2 ) 扇区化 c d m a 小区扇区化有很好的容量扩充作用，其效果好于扇区化对f d m a 和t d m a 9 山东大学硕士学位论文 系统的影响。小区一般划分为三个扇区，天线波束宽度一般小于1 2 0 度，因为天 线方向幅度宽而且经常出现传播异常，这些天线覆盖区域有很大的重叠，扇区之 间的隔离并不可靠。因此，窄带系统在小区扇区化时小区频率复用并无改善。而 对于c d m a 系统来说，扇区化之后( 采用方向性天线) ，干扰可以看成近似减少为 原来的三分之一。因此网络容量增加为原来的三倍。 3 ) 频率再用 在c d m a 系统中，若干小区的基站都工作在同一频率上，这些小区内的移动台 也工作在同频率上。因此，任一小区的移动台都会受到相邻小区基站的干扰， 任一小区的基站也都会受到相邻小区移动台的干扰。这些干扰的存在必然会影响 系统的容量。因此必须采取措施限制来自临近小区的干扰，才能提高系统的频率 再用效率。 4 ) 低的e b n o e b n o 是数字调制和编码技术藉以比较的标准。由于c d m a 系统采用很宽的信 道带宽，可以采用高冗余的强纠错编码技术，而窄带数字系统由于信道带宽限制， 只能采用低冗余的纠错编码，纠错能力也较低。因此，c d m a 系统要求的e b n o 比 窄带系统要低，降低干扰，扩大了容量。 2 2 软容量 在f d m a 、t d m a 系统中，当小区服务的用户数达到最大信道数时，已满载的系 统再无法增添一个信号，此时若有新的呼叫，该用户只能听到忙音“”。而在c d m a 系统中，用户数目和服务质量之间可以相互折中，灵活确定。例如系统运营者可 以在话务量高峰期将某些参数进行调整，例如可以将目标误帧牢稍稍提高，从而 增加可用信道数。同时，在相邻小区的负荷较轻时，本小区受到的干扰较小，容 量就可以适当增加。 体现软容量的另外一种形式是小区呼吸功能。所谓小区呼吸功能就是指各个 小区的覆盖大小是动态的。当相邻两个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够，切换到相邻的小区， 使负荷分担，即相当于增加了容量。 1 0 山东大学硕士学位论文 这项功能可以避免在切换过程中由于信道短缺造成的掉话。在模拟系统和数 字t d m a 系统中，如果没有可用信道，呼叫必须重新被分配到另一条候选信道。或 者在切换时中断但是在c d m a 中。可以适当提高用户的可接受的误比特率直到另 外一个呼叫结束。 2 3 软切换 所谓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， 而不是先切断与原摹站的联系再与新的基站连通。软切换只能在同一频率的信道 间进行，因此，模拟系统、t d m a 系统不具有这种功能。软切换可以有效地提高切 换的可靠性，大大减少切换造成的掉话，因为据统计，模拟系统、t d m a 系统无线 信道上的掉话9 0 9 6 发生在切换中。 同时，软切换还提供分集，在软切换中，由于各个小区采用同一频带，因而 移动台可同时与小区a 和邻近小区b 同时进行通信。在反向信道，两基站分别接 收来自移动台的有用信号，以帧为单位译码分别传给移动交换中心，移动交换中 心内的声码器选择器( v o c o d e r s e l e c t o r ) 也以帧为单位，通过对每一帧数据后 面的c r c 校验码来分别校验这两帧的好坏，如果只有一帧为好帧，则声码器就选 择这一好帧进行声码变换；如果两帧都为好帧，则声码器就任选一帧进行声码变 换；如果两帧都为坏帧，则声码器放弃当前帧，取出前面的一个好帧迸行声码变 换。这样就保证了基站最佳的接收结果。在前向信道，两个小区的基站同时向移 动台发射有用信号，移动台把其中一个基站来的有用信号实际作为多径信号进行 分集接收。这样在软切换中，由于采用了空间分集技术，大大提高了移动台在小 区边缘的通信质量，增加了系统的容量。从反向链路来说，移动台根据传播状况 好的基站情况来调整发射功率，减少了反向链路的干扰，从而增加了反向链路的 容量。 2 4 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更多输入信号，这些输入信 山东大学硕士学位论文 号的衰落瓦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。 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 多条传播路径才能到达接收端，两且随着移动台的移动，各条传播路径上的信号 负担、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的、不稳 定的，这些不同相位的多径信号相互迭加就形成衰落。迭加后的信号幅度变化符 合瑞利分布，因而又称瑞利衰落。瑞利衰落随时间急剧变化时，称为“快衰落”。 而阴影衰落是由于地形的影响( 例如建筑物的阻挡等) 而造成的信号中值的缓慢 变化。 分集接收是克服多径衰落的一个有效方法，采用这种方法，接收机可对多个 携有相同信息且衰落特性相互独立的接收信号在合并处理之后进行判决。由于衰 落具有频率、时间和空间的选择性，因此分集技术包括频率分集、时间分集和空 间分集。 减弱慢衰落的影响可采用空间分集，即用几个独立天线或在不同的场地分别 发送和接收信号，以保证各信号之间的衰落独立。由于这些信号在传输过程中的 地理环境不同，所以各信号的衰落各不相同。采用选择性合成技术选择较强的一 个输出，降低了地形等因素对信号的影响。 根据衰落的频率选择性，当两个频率间隔大于信道的相关带宽时。接收到的 此两种频率的衰落信号不相关。市区的相关带宽一般为5 0 k h z 左右，郊区的相关 带宽一般为2 5 0 k h z 左右。而码分多址的一个信道带宽为1 2 3 m h z ，无论在郊区还 是在市区都远远大于相关带宽的要求，所以码分多址的宽带传输本身就是频率分 集 时间分集是利用基站和移动台的r a k e 接收机来完成的。对于一个信道带宽为 1 2 3 删z 的码分多址系统，当来自两个不同路径的信号的时延差为l u s ，也就是这 两条路径相差大约为0 3 k m 时，r a k e 就可以将它们分别提取出来而不互相混淆。 c d y a 系统对多径的接受能力在基站和移动台不同的。在基站处，对应于每一个反 向信道，都有四个数字解调器，而每个数字解调器又包含两个搜索单元和一个解 调单元。搜索单元的作用是在规定的窗口内迅速搜索多径，搜索到之后再交给数 山东大学硕士学位论文 字解调单元这样对于一条反向业务信道，每个基站都同时解调四个多径信号， 进行矢量合并，再进行数字判决恢复信号。如果移动台处在三方软切换中，三个 基站同时解调同一个反向业务信道( 空间分集) ，这样最多时相当于1 2 个解调器 同时解调同一反向信道，这在t d m a 中是不可能实现的。而在移动台里，一般只有 三个数字解调单元，一个搜索单元。搜索单元的作用也是迅速搜索可用的多径。 当只接收到一个基站的信号时，移动台可同时解调三个多径信号进行矢量合并 如果移动台处在三方软切换中，三个基站同时向该移动台发送信号，移动台最多 也只能同时解调三个多径信号进行矢量合并，也就是说，在移动台端，对从不同 基站来的信号与从不同基站来的多径信号一起解调。但这里也有一定的规则，如 果处在三方软切换中，即使从其中一个基站来的第二条路径信号强度大予从另外 两个基站来的信号的强度，移动台也不解调这条多径信号，而是尽量多地解调从 不同基站来的信号，以便获得来自不同基站的功率控制比特，使自身发射功率总 处于最低的状态，以减少对系统的干扰。这样就加强了空间分集的作用。 c d m a 系统中就这样综合利用了频率分集、空间分集和时间分集来抵抗衰落对 信号的影响，从而获得高质量的通信性能。 2 5 话音激活 典型的全双工双向逶话中，每次的通话的占空比小于3 5 ，在f d 姒和t d m a 系 统中，由于通话停顿等重新分配信道存在一定的时延，所以难以利用话音激活因 素。c d m a 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c d m a 系统的话音激活技术。 2 6 保密 c d m a 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。 山东大学硕士学位论文 2 7 低发射功率 众所周知，由于c d m ai s - 9 5 ( c d - t ai n t e r i ms t a n d a r d 一9 5 ，移动通信的空中 接口标准) 分配的编号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i s 一9 5 规范对手机最大发射功率的限制，使c d m a 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6 s m 相比，c d m a 的重要优点之一。 从手机发射功率限制的角度来比较： 目前普遍使用的6 s m 手机9 0 0 m h z 频段最大发射功率为2 w ( 3 3 d b m ) ，1 8 0 0 删z 频段最大发射功率为l 髯( 3 0 d b m ) 。同时规范要求，对于6 s m 9 0 0 和1 8 0 0 频段，通 信过程中手机最小发射功率分别不能低于5 d b m 和o d b m 。c d m ai s 一9 5 a 规范对手机 最大发射功率要求为0 2 w l w ( 2 3 d b m 一3 0 d b m ) ，实际上目前网络上允许手机的最 大发射功率为2 3 d b m ( 0 2 w ) ，规范对c o m a 手机最小发射功率没有要求。 在实际通信过程中，在某个时刻某个地点，手机的实际发射功率取决于环境， 系统对通信质量的要求，语音激活等诸多因素，实际上就是取决于系统的链路预 算。在通常的网络设计和规划中，对于基本相同的误帧率要求，g s m 系统要求到达 基站的手机信号的载干比通常为9 d b 左右，由于c d m a 系统采用扩频技术，扩频增 益对全速率编码的增益为2 1 d b ，( 对其他低速率编码的增益更大) ，所以对解扩前 信号的等效载干比的要求为一1 4 d b ! ( c d m a 系统通常要解扩后信号的7a o 值为 7 d b 左右) 。 从手机发射功率的初始值的取定及功率控制机制的角度来进行比较： 手机与系统的通信可分为两个阶段，一是接入阶段。二是通话阶段。对于6 s m 系统，手机在随机接入阶段没有进入专用模式以前，是没有功率控制的为保证 接入成功，手机以系统能允许的最大功率发射( 通常是手机的最大发射功率) 。在 分配专用信道( s d c c t t 或t c h ) 后，手机会根据基站的指令调整手机的发射功率， 调整的步长通常为2 d b 。调整的频率为6 0 m s 一次。 对于c d t a 系统，在随机接入状态下，手机会根据接收到的基站信号电平估计 一个较小的值作为手机的初始发射功率，发送第一个接入试探，如果在规定的时 间内没有得到基站的应答信息，手机会加大发射功率，发送第二个接入试探，如 1 4 山东大学硕士学位论文 果在规定时间内还没有得到基站的应答信息，手机会再加大发射功率。这个过程 重复下去，直到收到基站的应答或者到达设定的最多尝试次数为止。在通话状态 下，每1 2 5 m s 基站会向手机发送一个功率控制命令信息，命令手机增大或减少发 射功率，步长通常为i d b 。 由上面的比较可以看出，总体而言，考虑到c d m a 系统其他独有的技术，如软切 换，r a l ( e 接收机对多径的分集作用，强有力的前向纠错算法对上行链路预算的改 善，c d m a 系统对手机的发射功率的要求比g s m 系统对手机发射功的要求要小得多， 而且g s m 手机在接入过程中以最大的功率发射，在通话过程中功率控制速度较慢， 所以手机以大功率发射的机率较大；而c d m a 手机独特的随机接入机制和快速的反 向功率控制，可以使手机平均发射功率维持在一个较低的水平。 2 8 大覆盖范围 在c d m a 的链路预算中包含以下的一些因素：软切换增益、分集增益等，这些 都是c d m a 技术本身带来的，是g s m 中所没有的。虽然c d m a 在链路预算中还要考 虑自干扰对覆盖范围的影响( 加入了干扰余量因子) 以及c d m a 手机最大发射功率 低于g s m 手机的最大发射功率，但是从总体来说，c d m a 的链路预算所得出的允许 的最大路径损耗要比g s m 大( 一般是5 - 1 0 d b ) 。这意味着。在相同的发射功率和相 同的天线高度条件下。c d m a 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) ：另外的好处是，对于相同的覆盖半径，c d m a 所需 要的发射功率更低嘲嘲 图2 - 1 描述了当允许的最大的路径损耗增大时对基站设置的影响。 山东大学硕士学位论文 1 6 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 p e r c e n t a g eo fsi t er e d u c t i o n 卜a =2譬 i n c r e a s ej i l la o w e dp a t hl o s si nd b 图2 一l 最大路径损耗对基站设置的影响 山东大学硕士学位论文 第三章c d m a 无线网络优化方法 无线网络结构按功能可以分成基站侧和传输交换侧目前网络优化工作主要 是针对基站侧进行的，同时结合后台话务统计和发现的其他系统问题，对系统提 出改进建议。下面详细讲述一下c d 姒无线网络优化的一般方法。 3 1 c d m a 无线网络优化前应做的准备工作 在进行网络优化前，需要进行必要的系统性能分析，这样才能做到有的放矢， 事半功倍。 3 1 1 了解系统 导致网络之间差异的原因有很多，这些都会影响网络参数的设置。因此，不 存在一套每个网络都适用的最优化参数。下面列举了一系列导致各个网络之间差 异的因素： c d m a 设备制造商 i s 啕5 a ，i s 啕5 b 和相关的一些标准对c d 姒系统都有详细的规定。然而建立这 些标准的目的是为了不同设备制造商的产品之间的兼容性，因此，一些比较重要 的但是不影响兼容性的细节并没有在标准中具体化例如，功率控制过程、软切 换过程等都没有标准化。所以，在进行系统分析之前一定要了解设备制造商的手 机和其他设备的具体运行过程。不过，对于系统的了解大部分知识还是来自于标 准。 站址 即了解详细的布站情况。 用户的移动性 用户的移动速度是一个非常重要的因素。保证通话质量的e b n o 在很大程度 上取决于多径环境。随着用户移动速度的增加，多径环境会迅速的恶化，所以在 山东大学硕士学位论文 进行网络优化时需要将用户的移动特性考虑进去。一个最极端的例子就是无线本 地环路( 耽l ) 在无线本地环路中，用户终端是固定的，因此在进行参数优化时 要基于用户的这种特性。 传播特性 多径：在小区分布非常拥挤时，传播以衍射、散射和反射为主，这主 要是由小区和移动台天线附近的建筑物和物体引起的。由散射体和反 射体所产生的多径信号合起来在天线端形成接收信号。 地形：进行优化是针对本地的传播环境，如果传播环境不同，在一个 网络中可以正常工作的参数值在另外一个网络中可能就会效果很差。 另外，地面的一些杂散物体如人造建筑物等对传播有非常大的影响， 但是，在网络规划中却一般都没有给予足够的重视。 气候、季节：气候对系统的性能有非常大的影响。温度和降雨对系统 的性能都有影响。在一些地方，由于植物的生长会使路径损耗随着季 节的变化而变化。在进行网络优化时，也需要将季节的变化考虑进去。 3 1 2 认并检查系统是否稳定 稳定性的定义 定义 “稳定”一般来说是指能正常工作而且不变动。一个“稳定”的系统最起码 要能发起呼叫，接收呼叫而且在整个数据收集过程中保持这个水平。下面的这些 要求对于一个稳定系统内的任何一个扇区都要满足： 1 ) b t s 在广播信号 2 ) 移动台能够接受服务 3 ) 移动台能够登记 4 ) 移动台能够发起呼叫 5 ) 移动台能够接受呼叫 6 ) 软切换工作正常 7 ) t x _ g a i n _ a d j u s t 恒定，而且没有超出正常范围( o 一l o d b ) 山东大学硕士学位论文 8 ) 软件版本没有变动 目的 第二步的目的是确保数据采集结果的可信性以节约时间和资金。如果在系统 不能正常工作或者不稳定的情况下进行数据采集，会造成时间上的巨大浪费。 一检查系统稳定性的方法 s t u 一般可以用s u b s c r i b e rt e s tu n i t ( s t u ) 或相近的设备进行r f ( r a d i o f r e q u e n c y ) ：射频测试。 初步的路测 完整的路测需要行驶几百公里、至少呼叫5 0 0 次。在进行正式的路测之前， 应先进行初步的路测来验证系统的基本功能和系统是否稳定。只要在网络的主要 部分的测试路线上用一步测试手机发起十几次呼叫就可以了。这可以让我们大概 地观察了解t x _ g a i n a d j ，空闲切换，接收功率大小，呼叫接入和业务信道的切换 等。从这些观测数据，我们就可以判断出系统是否处于稳定状态。 在评估系统是否稳定时有可能会需要进行导频扫描。一个稳定的系统的邻集 列表应该是相当准确的。路测设备应当对所有可能的导频偏置进行扫描以验证邻 集列表的正确性。 预测图表 网络规划软件会提供路径损耗、接收功率、导频强度等。这些预测值在进行 大规模的路测时可以用来检验系统的稳定性。例如，当接收功率的预测值与路测 值相差3 0 - - 4 0 d b 时可以认为系统是不稳定的川。 3 1 3 初始化邻集列表 定义 邻集列表是一个特定小区的一个导频相位偏置的集合，是处于该小区内的移 动台有可能搜索到的比较强的导频。这个列表由小区通过寻呼信道发送给移动台 ( 邻集列表消息) 。 作用 1 9 山东大学硕士学位论文 如果邻集列表设置得比较合理，会使空闲切换的失败率降到最小和由此所引 起的重新初始化。 预测工具 邻集列表的初始化一般需要由预测工具在得到路径损耗和接收功率大小的基 础上进行。现在已经有一些可以应用到邻集列表初始化中的原则。 邻集列表设置原则 1 ) 互易性原则：如果小区a 在小区b 的邻集列表中，那么小区b 也要在 小区a 的邻集列表中。 2 ) 邻近原则：如果两个小区相邻，那么它们要在彼此的邻近列表中。 3 ) 百分比重叠覆盖原则：确定一个导频门限，然后确定在该导频门限之 上的小区覆盖范围。如果两个小区重叠覆盖区域的比例达到一定的门 限，将这两个小区分别置于彼此的邻近列表中。 3 1 4 导频扫描 定义 导频扫描是对所有可能的导频相位进行一次彻底的搜索。它通常是在覆盖区 域内的测试路线上进行路测时不问断地进行。这样，就可以知道测试路线上每一 点的所有可以被检测到的导频导频扫描一定要在有负载的状态下进行 目的 设置非常准确的邻集列表非常重要。邻集列表的初始化是建立在预测的基础 上的，利用导频扫描的结果可以进一步完善邻集列表。因为在导频扫描的过程中 可以检测到在某一个小区中比较强但是没有被列入该小区的邻集列表的导频反 过来，列入邻集但是在该小区中并不能被检测到的导频可以从邻集列表中剔除。 搜索设备 q u a l c o m m 的导频扫描测试手机( r e t r i e v e rp h o n e ) 可以完成导频扫描。这种 手机可以在不到2 秒的时间内扫描所有的5 1 2 个导频，包括剩余集。 测试手机的输出 导频扫描的结果会以电子表格或图表的形式来描述在什么地点检测到那些导 山东大学硕士学位论文 频、它们的强度是多少。 3 1 5 更新邻集列表 邻集列表分析 根据导频搜索的结果可以对邻集列表进行适当的调整。 目的 产生强干扰的导频会使系统的性能下降，因此必须采取适当的措施来减少 干扰有两种方法：一是增加强干扰导频的空间隔离度( 如，增加天线的下倾角) ； 另一种方法是将该强干扰导频加入邻集列表。但是。将导频加入邻集列表时一定 要十分小心。如果邻集列表过长( 1 5 ) 时移动台的性能会下降”。 3 1 6 清频 干扰的影响 频点在2 8 3 信道，上、下行1 2 3 m h a z 带宽内的外部信号源均为干扰，容易 对网络性能造成很大影响。 在射频优化工作开始之前，应完成清频工作。应对使用的频带( 前向、反向) 进行扫频以监测频谱，保证带内频谱干净。 频带：8 2 5 8 3 5 姗z ，8 7 0 - 8 8 0 姗z 测试设备：a g i l e n te 6 4 5 2 a 接收机( 带3 d b 天线增益) 表3 1 描述了系统所允许的最大干扰： 表3 - 1 系统所允许的最大干扰 n o k t m sn o i s ef g u “ n o j 柏b a n d w l d t h b ) n o i s e a tc e l li n p u t ( n o b ) t o l l x a b l e l 蛳o f s e n g i v d l m t e n r ag a t r c a b l el 0 3 一h a i i o w a 叫h o l 辅阳- d i 啊 d b m i - 1 7 4 0 璺曼l 璺：旦 ! ! 生i ! ! 里 d b m i - 1 0 5 1 d bi 5 0 曼兰i 兰：! ! 璺i ! ：旦 d b m1 1 0 0 1 环境中若没有高于- l o o d b m 的信号，爨| j 可认为无干扰。如果发现干扰，首先要 山东大学硕士学位论文 把干扰源去掉。 可能的干扰源： 广播电台、无绳电话、有线电视接线盒、小家电等 3 1 7 数据采集 实施网络优化前，必须全面了解网络的实际运行状态和网络覆盖情况，为此， 必须对相关的网络数据进行采集网络数据主要通过路测和o m c ( o p e r a t i o n m a i n t e n a n c ec e n t e r ，运行维护中心) 迸行采集。 路测 无线网络进行规划时一般都采用适当的射频传播模型、天线类型及地形地物 类型等，然而影响射频传播的因素太多，规划者不可能将所有这些因素都考虑进 去。因此需要在整个网络覆盖范围内对接收射频功率大小、f e r 、接入失败率等参 数进行测量，也就是所说的路测。在路测过程中不仅可以进行这些测量，而且还 可采集大量的数据。路测对于网络优化的成功是至关重要的。 选择的测试路线必须覆盖整个覆盖区内的大部分高速公路和街道。每一条测 试路线要进行反复的测试。 路测会收集大量的数据。1 0 分钟的路测将会得到长达t 0 0 0 多页的数据。即使 这样。在发牛错误时测试手机也可能会错过一些比较重要的信息，因为在测试中 手机的首要任务是维持呼叫，进行记录是次要的，有时二者是冲突的，此时会导 致数据的丢失。 收集的数据一定要以一种易于进行分析的形式进行显示，这些数据要包括时 间和位置信息，如： 接收信号强度 移动台发射功率 发射功率调整 激活集的导频功率 邻集的导频功率 山东大学硕士学位论文 具体的路测方法 1 路测工具 济南联通的路测设备是q a u l c o 删公司的c a i t s 。q a u l c 0 删的c i t 是对第二 代c d 姒系统优化的工具，该设备是朗讯公司在高通公司标准上开发的路测优化设 备，可评估、调试、优化c d m a 无线网络r f 系统的性能。主要工具包括：c d m a 测 试手机两部，g p s 接收器，测试天线两根，信号衰减器和其它附件。便携机和相关 的软件。需要注意的是路测前将预置3 d b 的衰减 另外，很多用户要求网络优化应该在一定的业务负载情况下进行。当加载 负荷后，e c i o 可能会比t - a d d ( 导频增加门限) 要低，这样会使一些导频变得稍 差因此，至少首次优化应首选无负载。下面将要提到的方法是在近似真实用户 分布的负载情况下进行的 1 ) 前向链路 前向链路负载是通过加载0 c n s ( o r t h o g o n a tc h a n n e ln o i s es o u r c e ) 实现。 2 ) 反向链路 使用手机信号衰减器( 3 d b ) 模拟话务负荷造成的反向覆盖缩减。它是 g d m ( m o b il ed i a g n o s t i cg o n i t o r ) 的w i