白银地区CDMA无线网络优化Word文件下载.docx
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为了克服衰落提高信号链路质量,CDMA系统采用RAKE接收等分集接收技术。
CDMA系统中采用了最重要的两类编码技术:
语音压缩编码(QCELP可变速率声码器)和信道编码(卷积码和Turbo码)。
CDMA20001x系统语音业务采用卷积码,数据业务则采用Turbo码。
CDMA系统将智能天线(SmartAntenna,SA)技术用在抗衰落、抗干扰、增加系统容量以及移动台的定位上。
CDMA系统还使用多用户检测技术来提高带宽效率,获得系统容量和覆盖的改进。
CDMA2000无线接入网的设计基于无线网络设计的覆盖目标、容量目标、成本目标三方面的设计目标,无线网络设计可分为数据准备、系统设计、方案验证三大步骤。
(1)数据准备
数据准备是整个网络设计的基础。
详实、准确的基础数据是设计一个优秀方案的根本。
数据准备各个部分之间的相互关系和流程,地理数据地理数据指的是规划区内道路、建筑、地形地貌等基本情况。
无线网络规划设计需要建立数字化的地理信息数据库——电子地图,它是进行基站选址的基础,也是进行业务密度预测,网络仿真和传播模型校正的必备数据。
业务密度分布业务密度分布反映了业务(话音业务、数据业务)在规划区域内分布疏密的情况,它是选择基站站址最重要的根据无线传播模型及校正移动通信系统的设计目标是在满足话务需求的条件下,使网络达满意的质量。
信号质量是影响网络质量的关键因素,主要取决于发射端和接收端之间的传播条件。
路径损耗是体现传播条件的关键指标,它影响覆盖范围、信噪比和远近效应等蜂窝设计需要考虑的因素。
根据无线信道的传播特性和电波传播方式建立恰当的传播模型,准确地对传播损耗做出预测,是无线网络设计和优化的重要条件。
在移动通信系统中,移动台的天线高度一般都比较低,非常接近地面,路径损耗除了需要考虑大气层中的传播损耗,还需要考虑地面传播损耗。
精确描述复杂环境中传播信号的变化非常困难,传播模型一般通过电磁理论推算和实测数据相结合的方式获得。
国内外的研究人员经过大量的研究和实践,已提出许多种典型的传播模型,这些传播模型具有普遍的适用性。
目前应用比较多的室外传播模型主要有Okumura-Hata、COST231-Hata、CCIR模型、COST231-Walfish-Ikegami和LEE模型,各种传播模型适用范围。
(2)系统设计与调整
建设一个新的网络,网络设计人员首先对网络进行初步的计算工作,以确定所需要使用的基站数目。
经过链路预算,设计人员可大致确定满足覆盖目标所需的基站数目,同时经过容量估算,设计者得到在满足容量目标的前提下所需的基站数目。
进而,设计者比较满足覆盖需求和容量需求的基站数目,选择其中较大者,作为初步布站的数目。
设计基站站址是一个复杂的工作,除去工程技术的因素,站址选择的可行性也是很重要的一个方面。
由于实际的物理环境所限,从技术角度考虑最适宜建站的地方,并不一定能够安放基站设备,因此在网络设计的过程中,可行的方法是为拟定安放的基站设定基站搜索圈,然后通过实地勘察,在基站搜索圈中确定基站站址,安放基站设备。
站址的实地勘查工作量很大,耗时耗力,应尽量减少。
为了得到一个优选的方案,在进行实地勘查前,设计人员应当根据初选的基站站址和初步的基站设计参数,对网络的总体性能进行计算机模拟仿真。
设计人员通过对仿真结果进行分析,判断设计方案是否满足设计要求。
若不符合,设计者对方案进行修改,并重新进行网络的仿真模拟。
如果符合,该设计可以作为初步的可行性方案提交。
此后设计人员需要实地勘察设计方案中的基站站址是否都切实可行。
若不可行,需要重新在已选定的基站搜索圈中选择新的基站站址,并重复上述的网络模拟和调整过程,保证所选基站站址和设计参数可以实现设计目标。
经过上述的步骤完成站址设计和基站参数设计以后,设计人员再进行导频相位的规划,进一步完善整个设计方案。
(3)系统设计方案验证
设计方案优秀与否,必须拿到实际中去检验。
尽管通过网络模拟仿真,设计人员会对方案做出评价,但是网络的实际运行环境同计算机模拟环境的差异可能是巨大的,网络模拟结果表明设计方案可以达到设计目标,并不代表在实际环境中该方案不存在问题。
优秀的设计验证方法,可以帮助设计人员找出已有设计方案的缺陷,通过对设计方案实施结果和预期效果的对比,可对设计方案提出修改意见,帮助设计人员修改设计方法,提升日后设计的准确性。
如果我们在工程完全建设完毕前,对于已建的部分网络进行局部验证,发现设计方案中的问题并及时地进行调整,还可节省网络的建设成本。
3、CDMA2000无线接入网的优化网络优化的意义在于:
确保设备稳定高效运行,解决网络中现有的和潜在的问题,提升网络运行指标;
提升现有配置下系统的服务质量,更好地为用户服务。
它的目标是:
所谓网络优化,一方面是要对网络运行中存在的覆盖不好、通话质量差、呼叫困难、无法接通、掉话、网络拥塞、切换成功率低以及数据业务性能不佳等问题予以解决,使网络达到最佳运营状态;
另一方面,还要通过优化资源配置,对网络整体资源进行合理调配和利用,以适应需求和发展的情况,最大地发挥设备潜能,从而获得最大的投资效益。
所以,网络优化的主要目的就是通过对投入运行的无限网络进行数据的采集和分析,找出影响网络质量和资源利用率不高的原因,然后通过技术手段或参数调整使网络达到最佳运行状态,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。
因此,网络优化是移动通信系统实际运营过程中一项重要工作内容。
(1)网络优化的内容及流程
网络优化根据优化网络所处的阶段,可以分为网络开通后的RF优化和正式运营后的维护优化。
RF优化主要基于测试结果,对于影响网络性能的天馈参数和其他系统参数进行调整,大体分为单站优化、基站簇优化和全网优化及网络评估三个阶段;
而维护优化则主要基于网络性能指标,通过分析指标中存在的问题,对系统进行调整,可能涉及到一些比较深层次的网络问题,是一项长期的工作。
(2)网络优化数据网络优化所需采集的数据大体可分为网络测试数据和系统数据两类。
网络测试数据主要是指通过网络测试采集到的各种测试结果,包括DT数据、CQT数据、OMC数据和用户申告或者投诉数据等。
系统数据主要是指系统本身的一些参数,包括基站参数、天线参数和各种技术参数等。
通过对已有的数据进行排列、对比、关联、多维搜索等操作,查找出隐藏在大量数据下的异常现象,从而定位并解决问题称为数据分析。
(3)无线网络故障分析网络故障分析是网络优化工作中的一个重要环节,只有对采集来的网络测试数据进行全面系统的分析,才能对网络故障进行诊断和定位,从而为进一步制定网络优化措施提供基础。
1)终端接入问题。
终端拨打电话,需要与无线网络建立起正确的连接,此过程称为一次接入;
在基站侧各种资源充足的情况下终端却不能在指定时间内完成接入过程,称为一次接入失败。
常见的终端接入问题按照表现形式来分,主要包括以下几种:
被叫寻呼困难甚至无法被寻呼到,正常用户做被叫提示关机,呼叫困难甚至无法起呼,接入时间长以及其他一些问题。
接入问题的产生原因很多,主要有:
无线参数问题、系统软硬件问题、直放站问题、局向问题、终端问题等。
下面介绍一个由于登记参数设置不当而导致被叫无法接通的案例。
a)问题描述用户频繁投诉在从甲地到乙地的高速公路上存在终端无法用做被叫的现象。
具体表现为:
网络覆盖并不差,但是寻呼处于该高速公路上的终端时,常提示“用户暂时无法接通”的信息,但是终端一旦起呼后就能正常作为被叫。
已知覆盖甲地到乙地的高速路段涉及到的基站分别属于A,B,C,D四个县市,但是都同属于一个BSC。
b)问题分析根据前面描述的现象,有两个细节需要引起重视:
●出现寻呼不到终端的时候,终端实际上处于良好的网络覆盖下;
●一旦终端发起一次起呼,就不存在寻呼上的问题。
以上两个细节都说明该案例中的寻呼问题和无线网络覆盖没有必然联系,由于终端未及时登记或者交换机在错误的基站群发送寻呼消息导致的。
重点检查OMC与登记有关的无线参数,发现在该BSC下所有基站按照行政区域而分为4个寻呼区域,具体分配如下,A:
21072;
B:
21073;
C:
21074;
D:
21075。
这四个寻呼区域内基站的REG_ZONE参数设置如下,
A:
REG_ZONE=1;
C:
REG_ZONE=1。
这种情况下,终端从一个区域(例如A)移动到另外一个区域(例如D),由于A,B,C和D四个区域的REG_ZONE设置为同样的数值,终端将不会发起基于参数变化的主动登记。
在作为被叫的时候,交换机只在原登记区域内的基站上发起寻呼消息,由此就产生了高速公路上大量终端无法寻呼成功的现象。
c)问题处理与经验总结
将该业务区的REG_ZONE参数划分为4个,具体分配如下,A:
1;
2;
3;
4。
修改以上登记参数以后,终端在进入到一个新的寻呼区域后,通过寻呼信道消息得知REG_ZONE已经发生了变化,主动发起登记,避免了寻呼不到的现象。
所以,关于寻呼/登记区域的划分,应该基于实际的网络情况,而不应该硬性根据行政区域来划分。
2)掉话分析
掉话是指移动台通信发生中断,它是一种严重的网络故障现象,掉话率是评估CDMA系统性能的一项重要指标,掉话分为正常掉话和异常掉话。
在覆盖区边缘,终端与基站无法建立正确的通信链路,此时产生的掉话属正常掉话。
这种掉话应该通过加强覆盖解决。
网络覆盖良好区域内发生的掉话,属于异常掉话。
这种掉话产生的原因多种多样,例如天馈线接错、无线参数及邻区配置问题、系统软硬件问题、直放站干扰、终端问题等。
通常,通过信令分析判断导致掉话的直接原因并不困难,但要确定造成掉话的深层原因还必须对测试数据进行仔细的分析。
按照协议规定,在通话过程中移动台和基站之间需要有闭合的信令交换,如果由于某种原因造成信令交换失败,移动台就不能正确调整它的发射机,结果或者是重新初始化或者是返回空闲状态,移动台中维持着一个计时器,以限制允许诸如接收到坏帧这样的时间持续的时间。
当计时器到期时,移动台会关闭发射机,并返回到初始状态,这样即发生了掉话。
2.1.1移动台掉话机制
移动台坏帧:
移动台接收到12个坏帧后会关闭发射,在连续收到两个好帧后会重新激活发射机。
移动台衰落计时器:
T5衰落定时器到时,移动台关闭发射,并宣告前向业务信道丢失。
移动台证实失败:
移动台在传送了MIN次消息后仍未收到证实,则移动台重新初始化。
2.1.2基站掉话机制
无线设备制造商可能会制定与移动台坏帧和证实失败机制类似的基站坏帧和证实失败机制,这些机制由各制造商执行决定,在协议中未作详细规定。
CDMA2000协议规定,基站需要持续地监听每一个反向业务信道,以确定呼叫是否处于激活状态。
如果基站检测到呼叫不在激活状态,则基站将断定反向业务信道丢失,基站向移动台发送释放指令,一旦基站发送了释放指令,则向所有的呼叫控制实例发送释放指令,并进入释放子状态。
下面介绍一个由于Pilot_Inc设置不当而导致扇区掉话率高的案例。
a)问题描述用户投诉在A基站东北方向上掉话频繁。
根据规划,A基站的东北反向上是由该基站的α扇区进行覆盖的。
从该基站的告警管理中可以看出,所有单板工作正常。
在OMC上查看该扇区的反向RSSI,该指标正常。
b)问题分析反向RSSI正常,说明覆盖区域内不存在反向干扰。
终端进行切换时,将通过导频强度测量消息上报相关导频的强度和相位,基站将导频相位进行处理后取整,然后乘以Pilot_Inc参数,得到实际的导频序号,因此最终计算出来的导频序号都应该是Pilot_Inc的整数倍。
在这个案例中,该业务区的Pilot_Inc统一规划为3,不应该存在PN为500的导频,同时发现A基站附近相邻的基站有一个扇区的导频设置为501,显然A基站下的移动台是将这个PN501的相位计算成为PN500,因此,可以认定该扇区的Pilot_Inc的设置值肯定不是3。
检查A基站α扇区的Pilot_Inc,设置为4,导致与PN501导频之间的大量切换失败,最终的结果是终端用户直接感受到掉话。
由于A基站三个扇区的导频分别为PN48、PN216、PN484,都是4的倍数,因此切换次数最多的更软切换没有失败,避免了更多的掉话发生。
c)问题处理与经验总结将A基站α扇区的Pilot_Inc参数修改为3,呼叫、切换均正常。
所以,参数设置错误可能引起系统故障,遇到问题时应该首先确认参数设置是否正确。
2.2接入失败分析
当移动台拨打一个电话号码时即为发起一次呼叫;
由无线网络用户发起的呼叫分为移动台到固定网络的呼叫和移动台到移动台的呼叫。
如果在规定的时间内,呼叫建立过程不能在主叫方与被叫方建立连接,这种情况就成为一次接人失败。
移动台发送起呼消息之后,经过以下5个关键步骤完成业务连接。
第1步:
基站必须对收到的起呼消息进行证实,即在寻呼信道发送确认消息。
第2步:
基站必须在给移动台分配业务信道后,在寻呼信道上发送信道指配消息,同时在前向业务信道上发送空业务帧。
第3步:
移动台收到信道指配消息后,开始识别前向业务信道,通常移动台应在收到信道指配消息后200ms内识别前向业务信道。
第4步:
在成功识别前向业务信道后,移动台开始在反向业务信道上发送空业务帧,基站在识别反向业务信道后必须发送证实消息。
第5步:
基站发送业务连接消息给移动台。
以上5个步骤中每一步的完成可以被称为一个关键点,无论哪一步出错都会造成接入失败。
而每个步骤出错的可能原因都很多,这就要求对各种可能原因进行一定的收集和整理,因此掌握这个过程还是不难的。
还有一个有效的分析接人失败的方式就是从分析信令人手,通过其中的一些关键信令将问题迅速定位到上述的5个关键点中的某一个,然后再结合其他测试数据找出问题所在。
除信令流外,我们还需要观察其他测试指标的变化情况来对问题进行准确定位。
需要观察的测试指标主要包括:
移动台的接收功率、发射功率和导频强度。
2.3软切换失败分析
软切换过程:
(1)当邻集或剩余集的某一个导频的强度超过T_ADD时,移动台向基站发送导频强度测量消息,并且把该导频列入候选集。
(2)基站向移动台发送切换指示消息或者扩展切换指示消息。
(3)移动台将该导频列入激活集并且向基站发送切换完成消息。
(4)当激活集中某一个导频的强度低于T_DROP时,它所对应的切换去掉计时器开始启动。
(5)当切换去掉计时器期满时(即T_TDROP超时),移动台向基站发送导频强度测量消息。
(6)基站向移动台发送切换指示消息或扩展切换指示消息。
(7)移动台将该导频引入候选集,并且向基站发送切换完成消息。
软切换失败原因主要有以下两种情况:
(1)移动台发出导频强度测量消息,却没有收到基站的切换指示消息。
(2)移动台收到基站的切换指示消息,却没有发送切换完成消息。
在对软切换失败的情况进行分析时,需要仔细观察路测数据中服务小区导频强度的变化情况。
因为软切换失败导致掉话的一个重要标志是服务小区的Ec/Io太低,而别的导频则很强,具体可以从以下几点看出:
(1)在一个新的导频上重新初始化:
当移动台在导频A上发生系统丢失,然后很快在导频B上重新初始化,可能说明导频B足够强,应该在此之前进行切换。
(2)从邻集的搜索结果中可以看出可用的较强的导频。
(3)从导频强度测量消息可以看出可用的较强的导频。
(4)如果以上的方法都看不出可用的导频,那么对所有导频进行扫描就是最后一种方法。
引起切换失败的主要原因有:
(1)资源分配问题。
系统必须保证有足够的资源来支持软切换,但可能所有的资源都用尽了,这时就会发生切换失败。
可能的原因有:
T_DROP太低;
T_TDROP太大;
切换允许算法的有效性太差。
(2)切换信令问题。
假设系统有可用资源而切换允许算法没有对切换造成干扰,那么软切换是否成功还依赖于切换信令消息是否及时地发送和接受。
当移动台或基站接收到一个数据帧以后,要进行CRC校验,得到帧速率并检测帧是否错误。
所谓误帧是指检测到比特错误或无法检测出帧速率的数据帧。
误帧率就是指误帧的数目占总帧数的比例,是衡量语音质量的一项重要指标。
语音质量是一个非常主观的量,很难进行客观评估。
然而语音质量在很大程度上是与误帧率有关的,而误帧率则可以进行客观的测量。
当系统的误帧率高于目标值时,需要对系统性能进行细致地分析以查明原因。
3网络优化的分类
3.1覆盖优化
网络覆盖是衡量一个网络优势的关键,为了全面提升网络的覆盖水平,达到在最少的投资条件下实现无线网络设计目标,即最合理的基站布局、最佳的参数设置、最大的网络容量、最小的干扰水平以及最高的网络质量,应进行完善的覆盖规划设计和优化,认真考虑系统的用户分布情况,合理地设置基站数,对CDMA网络的前反向覆盖、导频Ec/Io和切换状态等多方面进行全面分析。
3.2容量优化
随着网络内用户的不断增加,系统内不可避免的会出现话务量不均衡的现象,某些局部地区可能会频繁发生话务量拥塞。
容量优化的目的就是解决网络内的话务量不均衡的问题,使得整个网络内的业务负荷保持均匀。
尤其在一些人口密集的商业区,要考虑人口的流动特点,而在一些大型活动场所又会在某些时段出现突发性的话务量。
进行容量优化需要对基站的话务统计数据进行仔细分析,对于既存在容量问题又存在覆盖问题的地区,可以通过增加微蜂窝或基站的方法来解决。
如果网络内的某个基站话务负荷很重,经常出现话务拥塞,而周围基站的话务量又相对较低,就说明明显存在话务量不均衡的现象,这时就需要解决由于软切换对系统信道资源的浪费问题。
通过调整软切换参数降低软切换比例。
如果软切换比例并不高,那么就需要通过调整天线的下倾角和方向角,使该基站的话务量能够分担到周围其他话务量较低的基站上。
在调整时要特别注意兼顾对覆盖的影响,需要反复进行测试和调整的过程。
3.3导频污染和干扰优化
(4)导频污染的分析与改善
1)导频污染的概念分析。
工程上,导频污染通常指当移动台的激活集中有四个或者更多导频信号,这些导频信号强度都比T_ADD门限大,而且有时没有一个信号的强度足够大成为真正的主导频。
在这些区域,由于其他不在激活集中的强导频信号的突然出现导致移动台在切换当中经常容易引起掉话。
因此,强导频信号成为潜在的干扰源,这也就是导频污染概念的由来。
当与最佳导频的Ec/Io值相差小于6dB的导频数量大于三个时,即确认产生导频污染。
原因是CDMA手机中有三路解码,导频超过三个就定义为导频污染。
多余的导频信号对有用的导频信号而言,不但没有好处,反而是一种干扰,增加了系统的背景噪声,会导致误帧率的上升,影响系统功能,甚至引起掉话。
由于移动台需要从基站或扇区接收一些系统参数,其主要来源就是主导频的基站或扇区。
在这种情况下,移动台在移动的过程中,四个导频的大小不断变化,主服务小区也随之变化,这将对移动台的通话产生一定的影响。
而且,Rake一般只处理三径的信号,当激活集中的导频数大于三个时,Rake接收机将时分地从中选取三路进行合并,剩余的PN不能被解调。
这对Rake接收机的自适应算法也是不利的,将会导致FER的升高。
当移动台在该区域中移动时,由于强导频信号较多,相互变化也比较快,势必导致移动台发生频繁切换。
当移动台处于软切换状态,需要同时和几个基站进行通信。
虽然分集增益可以改善该移动台的通话质量,但其对系统容量有一定的负作用。
而且,移动台掉话大多数情况下发生在移动台切换的过程中,频繁切换势必增加了移动台发生掉话的几率。
这种情况下,不但降低了系统的容量,而且掉话率也会因此而升高。
工程上,导频污染的检测主要通过借助网络优化测试软件进行实地路测来获取,然后通过专业的网络优化分析软件进行分析,来指导我们对导频污染区域的优化。
2)导频污染区域的改善方案。
解决导频污染问题,一般通过调整系统的多个参数来实现,解决思路是“增强有用导频,抑制污染导频”。
增强有用导频和抑制污染导频的方法有很多,不同原因造成的导频污染要用不同的方法来解决。
结合优化理论及一些实例,我们对导频污染区域的优化提出以下三种比较常用和可行的改善方案:
a)在导频污染区域增加或删除基站是工程中比较常用的一种方法,其原理是:
基于链路预算公式,新建基站导频的路径损耗要远小于原来产生导频污染的小区导频,因此,其功率也要明显大于其他几个导频,新建基站自然将成为移动台的主服务小区。
而其他几个扇区,由于新建基站的引入,使得该区域的Io明显增加,Ec/Io也就会相应的降低,导频污染问题也就得到了解决。
如果覆盖重叠区过多,引起软切换频繁,甚至导致导频污染的基站应该考虑删除。
该方案的缺点是:
增加基站的建设周期比较长,而且给PN规划带来了一定的麻烦。
b)调整基站扇区的发射功率减少某些扇区的导频功率,则会减少对某地点的导频污染,但导频功率如果太低就失去基站的作用了。
通过降低最弱扇区的发射功率可以产生一到两个主服务导频。
如果降低其中一个扇区的功率,则在导频污染区域到达移动台的Io将会减小,其他几个导频在功率不调整的情况下,Ec/Io相应得到了提高。
这样,就可以拉开激活集中四个PN的Ec/Io值的差距,从而使降低了功率的扇区信号从移动台激活集中去除,达到消除导频污染的目的。
同理,增加某些扇区的导频功率也可以消除导频污染。
调整基站扇区的发射功率同样要综合考虑对调整扇区周围基站的影响,因为在提高扇区发射功率的同时,也扩大了该扇区的前向覆盖范围;
而在降低某扇区发射功率的同时,也就缩小
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