（通信与信息系统专业论文）扬州地区cdma20001x无线网络优化.pdf

南京邮电学院硕士学位论文 摘要 中国联通从2 0 0 1 年7 月开始在全国大规模建设c d m a 移动通信网络，第一 期工程采用了c d m ai s 一9 5 a 技术，仅一年后第二期工程就全网升级为 c d m a 2 0 0 0 l x 系统。由于在全球首次如此大规模的建设c d m a 网络，尚有很多条 件不成熟加之网上引入了众多厂家的设备，各家设备再联网测试过程中遇到了大 量的问题。另外随着业务的增长，需要对网络不断加以优化以提高c d m a 系统的 性能，以满足用户的需求。 论文首先介绍了c d m a 的基本概念与原理以及c d m a 的特有的技术，接着 从工程角度出发阐述了设备安装后的初始优化及模拟加载优化，论文重点研究了 语音业务的优化，对于改善信号覆盖、解决导频污染以及对无线网络的切换性能、 功率控制参数、相邻小区关系、解决小区拥塞等方面结合扬州地区c d m a 2 0 0 0 实 例作了详细的分析，给出了优化结果。随着数据业务的增长，c d m a 的优势也在 数据业务上体现的犹为明显，论文最后对数据业务的优化进行了简单的分析。 关键词：c d m a 2 0 0 0 1 x 。无线网络，优化 南京邮电学院j ：程硕士学位论文 目录 a b s t r a c t c h i n au n i c o mc o m p a n ys t a r t e dh i sc d m am o b i l ec o m m u n i c a t i o np r o j e c ta ta l l c o u n t r ya r e ai n2 0 0 0c o s m i c m ly ，p h a s e1p r o j e c tm a k e su s eo fc d m a i s - 9 5t e c h n o l o g y ， a f t e ra p p r o x i m a t e l yo n ey e a lp h a s e2p r o j e c ta d v a n c e sw h o l es y s t e m sr e l e a s ef r o m c d m a i s 一9 5t oc d m a 2 0 0 0i x b e c a u s et h i st e c h n o l o g yi su s e df o r t h ef i r s tt i m e c o s m i c a l l yi nt h ew o r l d ，t h ec o n d i t i o ni sn o te n o u g hm a t u r e l ya tt h a tt i m e ，a n ds om a n y m a n u f a t u r e se q u i p m e n t sc o m p r i s e dt h i ss y s t e m ，s oi th a sm a n yp r o b l e m si nu s e i nt h e o t h e r w i s e ，w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h ev o i c ea n dp a c k e ts e r v i c e ，i ti sn e c e s s a r yt o o p t i m i z et h en e t w o r k t oe n h a n c ep e r f o r m a c eo ft h ec d m a s y s t e m t h i sa r t i c l ei n t r o d u c e sc d m af u n d m e n t a lc o n c e p ta n dt h e o r y , a n dc d m ao w n t e c h n o l o g y a n dt h e n ，e x p o u n di n i t i a lo p t i m i z a t i o na n ds i m u l a t i o n l o a do p t i m i z a t i o n a f t e re q u i p m e n th a sb e e ne q u i p p e df r o mt h ep o i n to fv i e wo ft h ee n g i n e e r i n g t h e a r t i c l ee m p h a s i z e sv o i c eo p t i m i z a t i o n h o wt oi m p r o v er a d i os i g n a lc o v e r , a n dr e s o l v e p i l o tp o l l u t i o n ，h a n d o f fp e r f o r m a n c e ，p o w e rc o n t r o lp a r a m e t e r ，n e i 曲b o rc e l lr e l a t i o n a n dh o wt oe x p o u n dc e l lc o n g e s t i o n ，t h i sa r t i c l ew i l li n t r o d u l ep a r t i c u l a r l y b e c a u s e p a c k e ts e r v i c ew i l lb em o r ea n dm o r ei m p o r t a n c e ，c d m aa d v a n t a g ei nt h ep a c k e tu s e w i l li n c a r n a t eg r a d u a l l y , s ol a s tw i l li n t r o d u c ep a c k e to p t i m i z a t i o ns i m p l y k e yw o r d s ：c d m a 2 0 0 0 1 x r a d i o n e t w o r k o p t i m i z a t i o n r 程硕士论文 第一章c d m a 2 0 0 0 1 x 无线优化的基本原理 1 1c d m a 的基本概念与原理 c d m a 是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大 于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送 出去。接收端由使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换 成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。也就是说c d m a 系统给每一用户分配 一个唯一的码序列( 扩频码) ，并用它对承载信息的信号进行编码。知道该码序列用户的接 收机对收到的信号进行解码，并恢复出原始数据，这是因为该用户码序列与其它用户码序 列的互相关性是很小的。由于码序列的带宽远大于所承载信息的信号的带宽，编码过程扩 展了信号的频谱，所以也称为扩频调制，其所产生的信号也称为扩频信号。 用频带换取信噪比，就是现代扩频通信的基本原理，其目的是为了在信噪比为主要矛 盾的通信系统中，用带宽换取信噪比，即在低信噪比条件下用增大带宽的办法无误的传输 给定的信息，提高通信系统的可靠性。 1 1 1 扩频码、地址码 扩频码的选择主要有两个标准：自相关函数特性和互相关函数特性。扩频码自相关函 数特性尖锐，有利于同步及消除多径干扰。互相关性好，相互之间正交( 或准正交) ，则有 利于消除码间干扰。地址码的选择直接影响到c d m a 系统的容量、抗干扰能力、接入和切 换锁定等性能。所选择的地址码应能够提高足够数量的相关函数特性尖锐的码序列，保证 信号经过地址码解扩之后具有较高的信噪比。地址码提供的码序列应接近白噪声特性，同 时编码方案简单，保证具有较快的同步建立速度。伪随机码序列中常用m 序列和g o l d 序 列。伪随机序列( 或称p n 码) 具有类似于噪声序列的性质，是一种貌似随机但实际上是 有规律的周期性二进制序列。在采用码分多址方式的通信技术中，地址码都是从伪随机序 列中选取的，但是不同的用途选用不同的伪随机序列。 在所有的伪随机序列中，m 序列是最重要、最基本的伪随机序列，在定时严格的系统 中，我们采用m 序列作为地址码，利用它的不同相位来区分不同的用户，目前的c d m a 系 统就是采用这种方法。 工程硕士论文 在c d m a 系统中，用到两个m 序列，一个长度是2 1 5 - 1 ，一个长度是2 4 2 _ l ，各自的用处不 同。 在前向信道中，长度为2 ”1 的m 序列被用作对业务信道进行扰码( 注意不是被用作扩 频，在前向信道中使用正交的w a l s h 函数进行扩频) 。长度为2 1 5 _ 1 的m 序列被用于对前向 信道进行正交调制，不同的基站采用不同相位的m 序列进行调制，其相位差至少为6 4 个码 片，这样最多可有5 1 2 个不同的相位可用。在反向c d m a 信道中，长度为2 4 2 1 的m 序列 被用作直接扩频，每个用户被分配一个m 序列的相位，这个相位是由用户的e s n 计算出来 的，这些相位是随机分别且不会重复的，这些用户的反向信道之间基本是正交的。长度为 2 1 5 _ l 的p n 码也被用于对反向业务信道进行正交调制，但因为在反向信道上不需要标识属 于哪个基站，所以对于所有移动台而言都使用同一相位的m 序列，其相位偏置是0 。w a l s h 码作为地址码具有良好的自相关特性和处处为零的互相关特性。但w a l s h 码内各码组由 于所占频谱带宽的不同等原因，不能用作扩频码。 1 1 2 直接序列扩频 直接序列扩频通信系统是以直接扩频方式构成的扩展频谱通信系统，简称直扩( d s ) 系统。它是直接用高速率伪随机码在发端去扩展信息速率的频谱。在收端，用完全相同的 伪随机码进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始信息。 1 2 c d m a 蜂窝移动通信网的优点 与f d m a 和t d m a 相比，c d m a 具有许多独特的优点，其中一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。c d m a 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，所要求的载干比( c i ) 小于l ，容量和质量之间可做权衡取舍等属性。 这些属性使c d m a 比其它系统有非常重要的优势。 ( 1 ) 系统容量大：理论上c d m a 移动网比模拟网大2 0 倍。实际要比模拟网大1 0 倍，比 g s m 要大4 。5 倍。 ( 2 ) 系统容量的灵活配置：即软容量。在c d m a 系统中，用户数的增加相当于背景噪声 的增加，造成话音质量的f 降。但对用户数并无限制，操作者可在容量和话音质量之间折 衷考虑。另外，多小区之间可根据话务量和干扰情况自动均衡。体现软容量的另外一种形 j 程硕士论文 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。 ( 3 ) 通话质量好：c d m a 系统话音质量很高，声码器可以动态地调整数据传输速率，并 根据适当的门限值选择不同的电平级发射。同时门限值根据背景噪声的改变而改变，这样 即使在背景噪声较大的情况f ，也可以得到较好的通话质量。另外c d m a 系统采用软切换 技术，“先连接再断开”，这样完全克服了硬切换容易掉话的缺点。 ( 4 ) 频率规划简单：用户按不同的序列码区分，所以不相同c d m a 载波可在相邻的小区 内使用，网络规划灵活，扩展简单。 ( 5 ) 大覆盖范围：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。这样也降低了建网成本。 ( 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。 ( 7 ) 延长手机电池寿命：采用功率控制和可变速率声码器，手机电池使用寿命延长。 1 3c d m a 的网络技术 1 3 1 功率控制技术 在c d m a 系统中，功率控制被认为是所有关键技术的核心，c d m a 通过地址码解扩， 使有用信号功率大大高于干扰信号功率，以功率来区分信号。为克服通信中存在的远径效 应，必须降低距基站较近移动台的发射功率，使基站接收机从小区内每个移动台收到的发 射功率为一相同的标称值，以此标称值满足所需的最小信噪比，从而使系统容量达到最大。 功率控制技术是c d m a 系统的核心技术。c d m a 系统是一个自扰系统，所有移动用户都占 用相同带宽和频率，互相干扰问题特别突出。c d m a 功率控制的目的就是克服干扰，使系 统既能维护高质量通信，又不对其他用户产生干扰。功率控制分为前向功率控制和反向功 率控制，反向功率控制又可分为仅由移动台参与的开环功率控制和移动台、基站同时参与 的闭环功率控制。( 1 ) 反向开环功率控制。它是移动台根据在小区中接受功率的变化，调节 移动台发射功率以达到所有移动台发出的信号在基站时都有相同的功率。它主要是为了补 工程硕士论文 偿阴影、拐弯等效应，所以它有一个很大的动态范围，根据i s 9 5 标准，它至少应该达到正 负3 2 d b 的动态范围。( 2 ) 反向闭环功率控制。闭环功率控制的设计目标是使基站对移动台的 开环功率估计迅速做山纠正，以使移动台保持最理想的发射功率。( 3 ) 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。其中，反向功率控制尤其重要，因为，反向是依靠准正交码区分的，因此， 用户之间存在相互间干扰，只有保证到达基站各用户间功率一致( 防止远近效应) ，才能保 证用户容量及质量。进行反向功率控制的以在移动台接收并测量基站发来的导频信号，根 据导频信号强弱估计正确的传输损耗，并根据这种估计来调节移动台的反向发射功率。接 收信号增强就降低其发射功率，接收信号减弱就增强其发射功率。 功率控制的原则是：当信道的传播条件突然改善时，功率控制应作出快速反应( 例如 几微秒) ，以防止信号突然增强而对其他用户产生附加干扰，相反，当传播条件突然变坏时， 功率调整的速度可以相对慢一些。也就是说，宁愿单个用户的信号质量短时间恶化，也要 防止许多用户因为单个用户的信号电平突然变大而增大背景干扰。 这种功率控制办法简单、直接，不需要在移动台和基站之间交换信息，因而控制速度 快并节省开销。对于某些情况，例如车载移动台快速驶入或驶出地形起伏区或高大建筑物 遮蔽区而引的信号强度变化是十分有效的，但是对于信号因多径传播而引起的瑞利衰落变 化则效果不好。因为前向传输和反向传输使用的频率不同，通常两个频率的间隔大大超过 信息的相干带宽，因而不能认为移动台在前向信道上测得的衰落特性，就等于反向信道上 的衰落特性。为了解决这个问题，可以由基站检测来自移动台的信号强度，并根据测得的 结果，形成功率调整指令，通知移动台，使移动台根据此调整指令来调节其发射功率。实 现这种办法的条件是传输调熬指令的速度要快，处理和执行调整指令的速度也要快。一般 情况下，这种调整指令每毫秒发送一次就可以了 1 3 2p n 码技术 p n 码的选择直接影响到c d m a 系统的容量、抗干扰能力、接入和切换速度等性能。 c d m a 信道的区分是靠p n 码来进行的，因而要求p n 码自相关性要好，互相关性要弱，实 现和编码方案简单等。目前的c d m a 系统就是采用一种基本的p n 序列m 序列作为地址 码，利用它的不同相位来区分不同用户。 程硕士论文 1 3 3r a k e 接收技术 在移动通信中，移动台与基站之间的环境复杂，到达接收信号不会是一条路径来的信 号，而是多径合成信号。对于采用其他技术的移动通信系统，只能采用复杂的抵抗技术， 减少影响。而对采用c d m a 技术的移动通信系统，由于c d m a 的相关特性，只要路径之 间的时延差大于一个p n 码片宽度，就可以利用多径信号加强接收效果，此种技术称为r a k e 分集接收技术( 俗称路径分集) 。一般r a k e 接收机由搜索器( s e a r c h e r ) 、解调器( f i n g e r ) 、 合并器( c o m b i n e r ) 3 个模块组成。搜索器完成路径搜索，主要原理是利用码的自相关及互 相关特性。解调器完成信号的解扩、解调，解调器的个数决定了解调的路径数，通常c d m a 基站系统一个r a k e 接收机由4 个f i n g e r 组成，移动台由3 个f i n g e r 组成。合并器完成多 个解调器输出的信号的合并处理，通用的合并算法有选择式相加合并、等增益合并、最大 比合并3 种。合并后的信号输出到译码单元，进行信道译码处理。 1 3 4 软切换技术 c d m a 系统的所有小区采用相同的频带，移动台在小区间移动不需要进行频率和时隙 的“先中断后建立”的硬切换，而是进行“先建立后中断”的软切换，使移动台首先与基 站建立联系，在此期间与两个基站进行通信，直到与新基站的通信联系已经稳定后，才中 断与原基站的联系，克服了硬切换出现的乒乓效应和丢失概率较大的缺点，保证了通信的 可靠性。先连接，再断开称之为软切换。c d m a 系统工作在相同的频率和带宽上，因而软 切换技术实现起来比t d m a 系统要方便容易得多在c d m a 数字移动系统中，切换的标准 主要为导频信号的强度，导频信号强度为接收到的导频能量与全部接收到的能量的比值 ( e c i o ) 。导频信号是每个基站连续发射的未经调制的、直接序列扩频的信号，它主要用于 使所有在基站覆盖区中工作的移动台进行同步和切换。基站利用一周期为2 ”1 = 3 27 6 7 的最 大长度伪随机序列( p n ) 的时间偏置来标识每个前向c d m a 信道( 由基站到移动台) ，此 序列p n 也称为导频序列。不同前向信道使用不同相位的m 序列进行调制，其相位至少相 差6 4 c h i p ，因此导频p n 序列可使用的相位为5 1 2 个。在c d m a 系统中所有c d m a 小区都 采用同一个频率，移动台根据接收到的基站导频信号的不同偏置来区分各个基站。每个小 区的导频要与其同一c d m a 信道中的正向业务信道相配合才有效，当移动台检测到一个足 够强度的导频而它未与任何一正向业务信道相配合时，就向基站发送一导频强度测量报告， 基站根据此报告决定是否切换。在c d m a 的切换技术中一个显著的优点是可以使用软切换。 所谓软切换是指当移动台需要跟一个新的基站通信时，并不先中断与原先基站的联系。 程硕+ 论文 1 3 5 话音编码技术 目前c d m a 系统的话音编码主要有两种，即码激励线性预测编码( c e l p ) 8 k b i f f s 和 1 3 b i t ，s 。8 k b i # s 的话音编码达到g s m 系统的1 3 b i f f s 的话音水平甚至更好。1 3 b i f f s 的话音编 码已达到有线长途话音水平。c e l p 采用与脉冲激励线性预测编码相同的原理，只是将脉冲 位置和幅度用一个矢量码表代替。在c d m a 系统中，采用从线性预测编码技术发展起来的 q c e l p ( 码激励线性预测) 语音编码技术。q c e l p 语音编码技术丰要使用码表矢量量化差 值信号，然后基于语音的激活程度产生一个可变的输出数据速率，对于典型的双方通话， 平均输出数据速率比最高数据速率低得多。语音编码过程是提取语音参数，并将参数量化 的过程，该过程应当使最后合成的语音与原始语音的差别尽量小。 1 3 6 分集接收技术 c d m a 系统综合采用频率分集、空间分集和时间分集技术来抵抗衰落时信号的影响， 从而获得高质量的通信性能。在通信中，扩频谱速率通常较高，在接收机中使用相关解扩 频技术，以区分时间差大于或等于一位码元宽度的不同路径信号，每个相关调制解调器跟 踪一路较强路由信号，然后对各相关调制解调器的输出进行延时补偿并加权求和，在加权 求和后输出的有用信号强度会大大得到改善，并由此得到多径分集接收增益。 1 3 7c d m a 2 0 0 0 系统的技术改进 与i s ，9 5 相比，c d m a 2 0 0 0 具有后向兼容的特性，并采用了前向快速功率控制、反向 相干解调、发送分集和t u r b o 编码等技术，系统容量和性能都有很大的提高。前向快速 功率控制技术实现了前向信道上进行快速的闭环功率控制，大大通过了前向信道的容量。 反向相干解调技术比i s 9 5 反向信道的非相干解调技术提高了3 d b 的增益，使反向容量提 高近一倍。c d m a 2 0 0 0 前向信道采用的发送分集技术增强了抗衰落能力，改善了前向信道 的信号质量。信道编码采用t u r b o 码比采用卷积码平均提高了2d b 的增益，使系统容量 提高i 6 倍。 采用了快速寻呼信道l ，8 速率选通传输，从而延长了电池待机时间。c d m a 2 0 0 01 x 由 于采用了真正的四相键控q p s k 方式调制，i 路和q 路上总的可用正交函数的数目比i s - 9 5 多了大约一倍，所以对于相同条件f 的普通话音业务，其容量大致是i s 一9 5 的2 倍。 对于数据业务，由于采用了更为灵活的媒体接入控制( m a c ) 层和多种数据速率，加 上不同的信道组合以及动态信道分配，c d m a 2 0 0 0 比i s - - 9 5 有更为明显的优势。c d m a 2 0 0 0 j ：程硕士论文 采用了变长的正交函数( w a l s h 函数) ，数据速率高的用户占有较短的正交函数，即较多 的码信道资源：而数据速率低的用户占有较长的正交函数，即较少的码信道资源，这使得 无线资源的利用可以比i s 9 5 更为灵活，使空中无线资源的利用效率更高。 j ：程硕士论文 第二章c d m a 2 0 0 0 1 x 无线网络优化 2 1 网络优化概述 网络优化是c d m a 系统实际运营过程中的一个重要环节。c d m a 系统在运营过程中 需要对系统进行扩容和不断的网络优化，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，以接纳越来越多的未来用户。 所谓c d m a 网络优化，就是根据系统的实际表现、系统的实际性能，对系统进行分析， 在分析的基础上通过对系统参数的调整，使系统性能得到逐步改善，为现有的系统配置f 提供最优的服务质量，即最佳的覆盖、满意的信号强度、最佳的通话音质和最低的掉话率 等。 网络优化具体讲就是通过测试和分析，发现系统的问题，修改调整系统的参数，逐步 改善系统的性能，如此反复不断进行，最终使系统在接近最优的状态f 工作。网络优化应 遵循一定的步骤进行。 具体的网络优化应首先进行系统的初始设计模型，初始系统设计是在软件上进行的。 根据系统基站配置设计，模拟软件利用传播模型进行计算，以得到系统覆盖等概念性结果， 利用软件模拟的方法还可以预见系统的部分问题，从而为系统的完蒋提出建议，为网络优 化提供依据。系统的初始设计模型是网络优化中不可缺的一步，但这只是在网络设计的初 期会使用到。同时包括基站、软件等的一些调试也是在网络建设的初期是必不可少的。 2 2 基站的初始优化 单一基站的初始优化是在基站安装完毕后进行的。它包括基站设备的整个调试与数据 加载过程。基站设备的调试包括基站初始数据的加载、基站设备发射参数的测试和设备基 础性能参数测试等。所谓初始数据的加载即利用专门的基站调试工具，将有关基站设备进 行初始化。必需的原始数据f 载到基站设备的存储器中，并进行必要的参数设置。原始数 据包括基站的初始环境文件、基站设备的原始代码等，参数设置是指有关与传输链路接口 的一些参数设置，包括：传输链路类型、传输码型、传输链路速率和传输时隙的设定等。 所谓基站设备发射参数的测试即测试基站设备内部至机器架顶天线馈线接口处的固有衰 耗，测试完毕后生成本基站发射参数记录文件。设备基础性能参数测试包括发射通路和接 上程硕士论文 收通路两方面。发射通路测试包括发射机交调、发射机波形质量、导频时间偏移、载频精 度测试和码域功率。接收通路测试包括接收通路误帧率和接收灵敏度。测试完毕后生成基 站设备基础性能参数报告文件待后备存档。 基站调试完毕后，为使基站顺利开通，基站控制器( c b s c 】还需做如卜工作：在基站 控制器的该基站目录文件中加入本基站的基本发射参数记录文件、生成该基站的邻站目录、 修改相邻基站的邻站目录等。 2 3 有载条件下的优化 在系统有载条件卜- 的网络优化可以分三步进行，即网络故障诊断监视、网络优化测试、 测试数据分析和系统参数修改。 2 3 1 网络故障诊断监视 所谓网络故障诊断监视就是采用网络优化工具对系统进行实时的监视，并且进行故障 监视。实时监视主要包括监视m d m 提供的有关系统的各种消息的监视，如导频情况、误 帧率情况、前向信噪比情况、前向和反向功率电平情况、移动台切换情况、基站参数配置 情况等等。故障诊断是依据各种监视信息，对系统中可能隐含的故障进行甄别、判断和定 位。在判断定位的基础上，提出对系统的修改方案，为进一步网络优化奠定基础。 2 3 2 网络优化测试 经常性的网络优化测试就是路测。通过对系统不断的测试，随时了解系统的工作情况， 监视系统的变化，掌握系统的运行情况。主要包括两方面，即测试路线的选择和测试数据 的采集。 在使用d m 进行网络故障诊断监视时，m d m 软件实时显示诊断监视信息的同时，将 来自s m a r t s a mp l u s 的包含移动台收发信号情况、空中接口消息及g p s 数据写入笔记 本电脑硬盘，完成m d m 数据的采集。 为掌握系统的运行情况，还应定期进行固定车次的呼叫拨打测试。即进行：移动一固 定的呼叫、固定一移动的呼叫以及移动一移动的呼叫，同时记录呼叫次数、成功呼叫次数、 失败呼叫次数、掉话次数和阻塞呼叫次数等。呼叫拨打测试的通话时长一般以每次两分钟 为宜。 上程硕士论文 另外，在每次通话过程中，应记录此次呼叫的通话质量。通话质量一般分为四类：很 好的音质；好的音质即有少量断续，可懂度好；较差即通话尚能保持，但中断较多；差即 可懂度较低，断续较多。 2 3 3 测试数据分析 网络优化测试数据采集完毕后，就可以进行测试数据的分析。测试数据分析包括两方 面的内容即测试数据的统计和软件。 所谓统计分析就是从统计意义的角度出发，依据拨打测试数据结果，来计算系统的一 些统计性能指标。实际过程中可以利用o p a s 软件对m d m 采集到的数据进行后处理， 以获得一些系统的运行参数。如测试线路上前向接收信号电平、前向误帧率、前向导频的 信噪比、反向信号电平、空中接口参数、空中接口消息等等。以上运行参数可制作生成各 种图表，获得系统的性能和运行情况的直观了解。 2 4 系统参数的修改 通过以上对单一基站和多个基站的测试，并对测试所得的数据进行分析，一方面可以 了解系统当前的运行情况，另一方面可以得出系统进一步网络优化的方案即对系统参数进 行修改的方案。c d m a 移动网的网络优化中，可供修改的系统参数大致可分为以下四类： 导频功率参数、切换参数、功率控制参数、接入参数。系统参数的修改往往需要对一组参 数同时进行修改，不完整的修改会给系统运行带来危害。实际运行中，系统参数应慎重考 虑后再进行修改。 实际工作中，c d m a 系统的网络优化是一个不断反复的过程。对网络优化过程中采集 到的数据进行分析，并对上文中提到的四类系统参数进行修改，然后进行数据的采集，分 析，再对系统参数修改，如此反复，不断进行，使系统的运行愈加合理。由于地面构筑物 的经常变化，为了维持系统的性能最优，系统参数也要根据情况随之调整。所以网络优化 是一个经常性的，必不可少的工作。 0 j 程硕十论文 第三章扬州地区c d m a 2 0 0 0 l x 无线网络结构 与优化流程 3 1 扬州地区c d m a 2 0 0 0 1 x 网络介绍 扬州联通的c d m a 工程始建于2 0 0 1 年7 月，第一期工程共有5 0 个基站，全部为 i s 一9 5 a 系统，所有基站设备采用爱立信r b s l l 0 7 系统，该系统系高通公司产品，基站设 备分为近端与运端两部分，远端射频部分安装在塔上与机房的近端设备之间利用光纤连接， 它仍属于第二代移动通信系统，主要提供语音业务。2 0 0 2 年7 月开始建设二期工程，该期 工程新增加了5 8 个基站，全部为r b s l l 2 7 产品，同时将一一期工程的r b s l l 0 7 全部更 换为r b s i1 2 7 ，该产品已属于l x 系统。建网初期无论是网络覆盖还是网络质量都存在着 许许多多的问题。接着在2 0 0 3 年的4 月、1 0 月又分别启动了两期工程，共建设了1 3 4 个基站，全部为支持多载频的r b s l1 3 0 产品，该基站产品是爱立信公司自己研发产品。 由于早期产品的运端单元损坏率极高且安装维护都极为不方便。所以应中国客户的要求， r b s l1 3 0 已不在设置远端单元，减少了设备的损坏率，也给维护带来了方便。在后期的工 程中在原有的2 8 3 载频的基础上，在市区与高速公路沿线增加了2 0 1 载频，以便为数据业 务提供充分的容量。 目前扬州c d m a 无线网络共有3 个b s c p c f ( 分组控制单元，用于转发无线子系统 与p d s n 分组控制单元的消息) ，2 4 9 个基站，无线信道达1 0 8 9 0 个，无线容量达3 3 5 8 万户，在双频网络覆盖地区数据业务承载与2 0 1 载频j 语音业务采用h a s h i n g 算法由2 8 3 、 2 0 1 两载频共同承担，网络结构如卜图所示。目前网络c d m a 的覆盖已较为完善，网络质 量已较为稳定。由于网上用户不多所以网络容量还较为富裕。 】：程硕十论文 图3 1 网络结构图 一戛_ u m 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 工程硕士论文 3 2 扬州联通网络优化的人员组织机构及分工 根据扬州公司的具体情况及网络优化规范的要求，我们将优化工程师分为了四个岗 位。针对每个岗位制定了岗位职责，明确了具体分工。再根据不同周期的优化要求制定网 络优化计划，按照计划要求进行实施。下图对人员结构与分工进行了简要说明。 图3 2 优化小组的人员结构及分工图 ，j 程硕士论文 3 3 扬州联通c d m a 2 0 0 0 1 x 网络优化流程及工具 3 3 i 优化前的准备工作 c d m a 2 0 0 0i x 无线系统的优化方法同g s m 无线系统的优化存在着相异及相同的地 方。c d m a 系统是同频系统且使用了扩频方式，而g s m 系统使用了不同的频点来区分每 个小区，它们的无线优化方式就不可避免的存在相异的地方。另外无论c d m a 系统或g s m 系统的组网方式都一样，他们的无线优化方式有存在着一定的相同点，特别是a 口参数基 本类似。 c d m a 2 0 0 0 i x 系统优化流程是一个闭环流程，从数据收集开始到整个优化的结束是 一个完全闭环的流程。一个完善的c d m a 优化流程应该在网络规划的同时就需要考虑到整 个网络以后的优化，往往一个好的规划方案会给日后的网络优化减少很多的工作。 3 3 1 1 数据收集 c d m a 2 0 0 0i x 的优化流程是从全网数据的收集、统计开始的，这样整个优化项目就 能保证全局性。 数据采集的过程是一个需要高度精确的过程，在整个数据采集过程中需要对每个不确 定的数据进行详细的验证。整个的数据收集过程包含很多的项目，其中包括如下项目的搜 集： a 所有基站经纬度的搜集 b 所有基站每个扇区天线高度、方位角、俯仰角数据的收集 c 每个扇区p n 码使用情况及相邻关系的收集 d m s c 及b s c 区域划分的确定 c 天线型号及天线极性等各种参数的收集 3 3 1 2 硬件排障 数据收集之后需要对网络情况进行统计并对各种网络硬件故障及隐含故障进行排除。 这是一个非常必要的过程，因为在无线优化中，很多指标的f 降或干扰的存在都是由于硬 工程硕士论文 件情况造成的。为了在优化过程中排除不必要的困扰，在整个网络优化的数据统计及分析 阶段就必须对网络故障进行一个全面的排查。 网络故障排查主要根据故障告警及统计指标异常的情况来进行。因此c d m a 无线优化 过程中应该包括有专业素质强，对整个无线系统设备了解的设备工程师参与。故障排查包 括对板卡故障、天线故障、b s c 隐含故障的排除。在故障排查过程中还包括对各种数据的 核查，包括对天线参数、相邻关系等各种数据正确性的检查。因基站坏件造成掉话还可以 通过话务统计分析结合用户投诉得到发现。 3 3 1 3 c g t 、d t 测试 在对整个网络的数据进行了核查及对故障进行排除后，需要对整个网络进行d t 及 c q t 测试。d t 及c q t 测试的主要目的是测试整个网络的呼叫性能情况。包括呼叫建立性 能、系统接入性能、系统掉话性能等各种系统功能。c d m a 系统中区别于g s m 网络的足 不存在同频与邻频干扰，c d m a 系统中存在的相似的情况是导频污染的情况。在c d m a 系统中主要影响系统性能的区域就是导频污染区域，导频污染区域一般没有主导频覆盖， 覆盖的几个导频强度基本相差在3 个d b 之间，在这种情况下，手机的解调就会出现大量 的误码情况。在导频污染区域，手机的语音及数据业务的误帧率就会异常的升高。导频污 染区域的改善一般通过调整天线覆盖或增加基站来解决。在改善了主要的导频污染区域后， 网络系统性能就会得到一个极大的提升。在解决导频污染的前提下，再开展后续的优化工 作的工作量将会改善。d t 及c q t 的另一个目的是测试系统的切换性能。c d m a 系统所具 有的另一个特性是软切换功能，控制软切换区域及软切换比例是另一个重要的优化要点。 在上述步骤全部完成后，就可以进入正式的优化阶段。 3 3 2 优化流程 网络优化通常是利用各类优化方法，围绕接通率、掉话率、拥塞率和切换成功率等系 统指标，对网络进行详细的分析和优化。通常的优化流程为：统计测试一数据分析一制定 实施优化方案一系统调整一解决问题一统计测试的循环，达到网络质量明显改善的目的。 以f 两个图为整个日常优化的发起直道结束的工作流程图以及具体的优化实施流程 图。 】j 程硕十论文 二少 万瓮 足 文件归挡 图3 - 3 优化工作流程图 1 6 曼 一一 霉 9 一 图3 4 优化实施流程图 目前的网络优化工作已日益融合到日常的维护工作中去了，网络优化工作已变成了经常 性、日常化的工作。但针对网络上特殊问题，也经常会进行一突击优化与专题优化。 工程硕士论文 3 3 3 优化工具 优化工具除了日常使用的功率计、频谱仪、干扰测试以外丰要有路侧软件与后台分析 软件。路测软件有很多厂家制作的，其中比较通用的c d m a 路测软件有安捷伦的e 6 4 7 4 a 、 爱立信公司的t e m s 、高通公司的c a t 以及国内几个软件厂家的软件。目前在江苏联通使 用比较广泛的是安捷伦公司的e 6 4 7 4 a 。后台分析软件我公司使用的是a c t i v ec d m a 后台处理系统，该系统是是美国a c t i x 公司专为c d m a 前台路测文件分析而设计的处理 系统，它支持各种数据格式，包括m d 5 等各种数据格式。它可以针对各种特殊的指标要求 进行特定的分析。a c t i x 可以图形化的显出c d m a d t 文件中的各类指标，包括e c i o ， b e s tp n ，p nd e l a y 等。它可以根据优化目标的不同要求来图形化显示出路测情况。以 下图例分别为a c t i v ec d m a 后台处理系统e c i o 、前向f e r 及e c i o 统计图表的界 面。 图3 5a c t i x e c i o 图 1 8 在整个优化过程中，一个好的后台处理系统可以最大限度的减少优化工程师的工作量。 a 嗽的a n a l y z e r 后台处理系统是目前c d m a 后台处理系统中应用最广泛的。它具有各 种优良的功能。它可以做到路测情况与i s 2 0 0 0 消息文件的相关联，更方便优化工程师查 找深层次的问题所在。 目前在联通实际使用过程中一般把安捷伦的e 6 4 7 4 前台路测系统和a c t i x 的 a n a l y z e r 后台处理系统配合使用。 图3 - 6 ：a c t i x 前向f e r 及e c i o 统计图表 1 9 程硕十论文 第四章扬州地区c d m a 2 0 0 0 1 x 无线网络语音业务优化 语音业务是c d m a 2 0 0 0i x 网络主要承载的业务类型。对语音业务的优化是 c d m a 2 0 0 0i x 优化中的最重要的一方面。c d m a 2 0 0 01 x 语音优化按优化类型分可分 为空口优化、a 接日优化、a b i s 口优化等几个方面，按优化项目分可分为导频污染区域的 优化、相邻关系的优化、网络指标的提升优化等。 语音优化一般分为几个优化专题进行，在c d m a 2 0 0 0 无线网络优化中这些优化专题 主要分为系统呼叫接入性能及接入时长的优化、系统呼叫建立成功率的优化、系统掉话性 能的优化。 语音业务优化需要无线优化工程师了解或知晓多方面的知识，其中包括对c d m a 2 0 0 0 1 x 物理层、m a c 层、信令层规范的熟悉，对空口及a 接口信令流程及主叫与被叫信令流 程的熟悉，对各种参数及计数器、定时器的熟悉，对天线传播模型及性能的了解，对语音 编码方式的熟悉及对扇区复用方式的熟悉，此外还必须能够熟练使用各种优化的仪器仪表。 考核语音业务的质量水平有几个重要的指标，例如语音质量的级别、语音业务的断续 情况、语音业务的接续情况等几个指标。语音业务的质量级别这个指标是根据人耳区分的 语音清晰度来定级的，他主要由误帧率f e r 来决定的。一般而言f e r 越高，语音质量就 越低，f e r 越低，语音质量一般越高。如果过瞬间的f e r 过高就会导致语音产生断续， 这种情况同样需要优化。因为瞬间f e r 过高，常常容易导致语音掉话。另外在语音业务优 化需要重点关注的就是语音呼叫接续的情况，改善接续时长、提高接续成功率在优化中是 第二大点。往往c d m a 用户能够容忍掉话情况的发生，但呼叫接续时间长或呼叫接续总是 失败往往导致用户的无法容忍。改善掉话性能和改善接续性能的优化方式存在一定的区别， 但通过改善信号的覆盖、改善导频污染区域、改善信号切换性能这些措施使两者的性能都 能得到改善。 4 1 对统计文件及原始l o g 文件分析 对统计文件和原始l o g 的分析是初步判断网络情况的方法，我们可以通过无线网管的 p m 统计功能统计每个扇区的呼叫建立成功率、掉话率等各种指标，如果发现某个扇区存在 问题，我们可以检查原始l o g 看究竟哪方面出了问题导致指标的下降。以掉话为例就有好 j ：程硕士论文 几种，有无线环境原因造成的掉话，有a 接口错误造成的掉话，有手机原因造成的掉话等 各种原因，当查找各基站扇区掉话的具体原因并制定相应措施的时候，分析原始文件是个 很有效的手段。在语音优化中，可以先通过p m 统计各扇区指标情况。如果条件具备可以 在m a p i n f o 或类似的工具软件上标出低于标准值的各扇区，看指标低是否存在区域特性， 如果存在区域特性，可以通过区域查找的方法查看是否问题区域存在扇区越区覆盖、导频 污染、相邻关系漏加或存在干扰等情况。在无线优化中无论c d m a 还是g s m 的优化， m a p i n f o 是个很有用的工具。如果上述方案依然无法发现b s c 系统或扇区指标异常的原 因，我们还可以通过对特定的一个基站或多个基站开相关的l o g ，这些l o g 根据特定的 要求可以实时收集各种性能数据，甚至可以收集到所需基站各通话的信令接续流程。通过 对信令的详细分析，基本可以看出各种指标异常的原始原因。然后可以通过发现的原因制 定相应的解决方法。上述方法是一个由简到繁的实现过程，一般从简单到复杂来实现优化 初期对异常指标的收集。如果简单的方法能够实现我们所要求的效果，这样将极大的提高 优化的效率，一般对特定的难题才需要分析到原始统计l o g 或作相关的l o g 。 4 2 对d t 文件的分析 在c d m a 2 0 0 01 x 的无线优化中，d t 是一个最重要的手段，一般而言，一个优化工 程师熟悉整个无线优化的过程都是从路测开始的。通过路测可以体会到用户在交通干道及 道路上的通话感受及道路的信号覆盖情况。在安捷伦的路测工具中一般会配备一个相关的 导频测试仪，通过导频测试仪可以正确测试出每个区域导频的个数及相关的o f f s e t 情况。 在对c d m a 网络进行测试时，在路测中应该随时标记各种问题发现的区域，其中包括掉话 发生的区域和呼叫接入不成功的区域及导频污染的区域、f e r 高的区域。路测是对基站下 行信号的测试，而整个无线环境包括基站的上下行链路，为了正确掌握上行无线链路的情 况，在路测的时候就有必要记录上行链路的无线情况。上行链路的无线情况可以通过在b s c 上对路测手机的i m s i 做相关的l o g 来收集路测过程中上行链路的情况。对路测软件分析 可以通过路测情况的回放来查找各种问题发生的具体原因。因为路