毕业设计（论文）-wcdma网络优化策略.doc

关键词： 1 摘要摘要 cdma 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。cdma 网络是中国电信的主推品牌， cdma2000 (3g)业务的发展直接影响到中国电信的成败，而 cdma 业务的发展必 须依赖完善的网络才能顺利进行。因此，cdma 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网络进行参数采集、数据分析，找出影响网络 运行质量的原因，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。具体的网络优 化主要包括以下几方面内容: 网络覆盖问题；掉话问题；二次呼叫问题；越区切换 问题；与其他网络手机用户的互连互通等。 本课题主要研究 cdma 无线通信网络中掉话和切换问题的分析和优化。通过 对覆盖区基本情况、网络覆盖、质量、话务的分析，应用现有理论和技术，在前期 工程的基础上为完善 cdma 网络的覆盖并优化网络，提出切实可行的设计方案。 使得网络容量、质量、经济效益、竞争力达到预期设定的目标值，最终满足客户市 场的需求。 关键词关键词： 无线网络优化、 cdma、 掉话、 软切换技术 北京信息职业技术学院毕业论文 目录目录 摘要摘要.1 关键词：关键词：.1 目录目录.3 引言引言.5 第第 1 章章 绪论绪论.6 1.1 cdma 技术的发展现状技术的发展现状6 (1). is-95 阶段.7 (2). cdma2000 1x阶段7 (3)cdma2000 1x/ev阶段7 1.2 本文研究的目的和意义 .7 第第 2 章章 cdma 技术基本原理技术基本原理.8 2.1 cdma 基本概念 8 2.2 ds-cdma 的关键技术8 2.2.1 功率控制技术 9 2.2.2 pn 码技术9 2.2.3 rake 接收技术 10 2.2.4 软切换(soft handoff)技术.10 1. 软切换的原理.10 第第 3 章章 cdma 无线网络优化流程和方法无线网络优化流程和方法.11 3.1 cdma 系统的网络优化概述 11 3.2 网络优化的分类 .11 3.2.2 运维优化 12 3.3 网络优化的通常流程 .12 第一步：当前网络情况调查12 第二部：数据采集13 第三步：制定优化方案13 第四步：优化方案实施和测试13 第第 4 章章 cdma 网络优化典型案例分析网络优化典型案例分析.14 4.1 cdma 网络中切换问题14 4.2 cdma 无线通信网络的掉话问题14 4.2.1 网络覆盖不足引起的掉话 14 4.2.2 导频污染引起的掉话 15 4.2.3 前反向链路不平衡引起的掉话 15 4.2.4 干扰引起的掉话 16 结论结论.16 致谢致谢.17 参考文献参考文献.18 引言 3 引言引言 通信是衡量一个国家或地区经济文化发展水平的重要标志，对推动社会进 步和人类文明的发展有着重大的影响。近年来，移动通信在全球范围内迅猛发 展，数字化和网络化已成为不可逆转的趋势。 我国的移动通信业以改革、重组为动力，改善服务质量，加大市场开发力 度，保持了快速健康的发展势头。一个覆盖全国、联通世界、技术先进、业务 多样化的国家现代通信网基本形成，全网实现了数字化，网络规模跃居世界第 一位。国内形成中国移动、中国联通和中国电信三大运营商对立的局面。 随着我国移动通信事业的蓬勃发展和客户规模的不断壮大，通信网络面临 严峻的挑战。运营商越来越重视 cdma 无线网络优化工作。同时网络优化也是 移动通信网络建设中的一个非常重要的内容，其目的就是对投入运行的无线网 络进行参数采集、数据分析，找出影响网络质量的原因，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。对于 cdma 移动通信系统，网络优化更为重 要，因为 cdma 系统是一个干扰受限的移动通信系统。应用现有理论和技术， 通过网络优化，使得网络容量、质量、经济效益、竞争力达到预期设定的目标 值，最终满足客户市场的需求。 虽然 cdma 移动通信系统在全球已实现商用化，但其网络系统功能还不够 完善，在技术层面上还是存在好多问题，主要体现在以下几个方面：1）网络覆 盖问题 2）掉话问题 3）二次呼叫问题 4）越区切换问题 5）与其他网 络手机用户的互连互通等。基于此，很有必要对现有网络进行合理优化，以提 高网络的服务质量，满足客户需求。 本论文详细地介绍了 cdma 无线网络优化的流程和方法，并着重讨论了 cdma 无线通信网络中的掉话问题和切换问题，针对典型案例进行分析，给出 具体解决方案。 北京信息职业技术学院毕业论文 第第 1 章章 绪论绪论 1.1 cdma 技术的发展现状技术的发展现状 早期中国联通作为国内两大移动运营商之一，不但拥有庞大的 gsm 网络， 而且同时拥有先进的 cdma 网络。最初，cdma 技术主要被应用于军事领域 抗干扰方面的研究，后来在美国高通公司的介入下，才将其运用到商用无线通 信网络中来。在国内 cdma 网络规模不断壮大的同时，cdma 技术自身也在 不停地发展和改进，并在业界始终保持领先的地位。经过十多年时间的发展和 改进，cdma 技术已经经过了多个发展阶段(见图 1-1)。 图 1-1 cdma 发展历程 (1). is-95 阶段 一般认为，这两个移动通信标准属于第二代移动通信技术标准。is-95a 是 1995 年美 国正式颁布的窄带 cdma(n-cdma)标准。is-95b 是 is-95a 的进一步发展，于 1998 年制 定的标准。主要目的是能满足更高的比特速率业务的需求，is-95a 和 is-95b 均是系列标准， 统称为 is-95。cdmaone 是基于 is-95 标准的各种 cdma 产品的总称，即所有基于 cdmaone 技术的产品，其核心技术均以 is-95 作为标准。 (2) cdma2000 1x 阶段 cdma2000 是美国向 itu 提出的第三代移动通信空中接口标准的建议，是 is-95 标准 3gpp2 cdma 2000 3x cdma 2000 1x 1x ev-dv 1x ev-do is-95 ais-95 b 第 2 章 cdma 技术基本原理 5 向第三代演进的技术体制方案，这是一种宽带 cdma 技术。cdma2000 1x 原意是指采用 单载波形式的 cdma2000 系统，也可以理解为 cdma2000 的第一阶段。 (3) cdma2000 1x/ev 阶段 cdma2000 1x/ev 是在 cdma2000 1x 基础上进一步提高速率的增强体制。 这个技术也分为两个部分，一个被称为 1x/ev-do 技术，主要对数据业务进行 了增强，另一个叫做 1x/ev-dv 技术，同时对数据业务和语音业务进行了增强。 以上几个阶段不但描述了 cdma 技术发展历程，也见证了电信做 cdma 网络发展的历史和业务发展方向。其实，cdma 技术也是当今无线网络通信最 先进的技术手段之一，不仅在第二代移动通信网络中得到有效应用，也是第三 代移动通信网络普遍采用的技术。目前 cdma 系统已在我国大规模建设，因此 对 cdma 无线网络优化的研究变得十分必要。 1.2 本文研究的目的和意义 随着我国移动通信事业的蓬勃发展和客户规模的不断壮大，运营商越来越 重视 cdma 无线网络优化工作。同时网络优化也是移动通信网络建设中的一个 非常重要的内容，其目的就是对投入运行的无线网络进行参数采集、数据分析， 找出影响网络质量的原因，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。对于 cdma 移动通信系统，网络优化更为重要，因为 cdma 系统是一个 干扰受限的移动通信系统。应用现有理论和技术，通过网络优化，使得网络容 量、质量、经济效益、竞争力达到预期设定的目标值，最终满足客户市场的需 求 第第 2 章章 cdma 技术基本原理技术基本原理 2.1 cdma 基本概念 cdma (code division multiple access) 又称码分多址，是在无线通讯上使 北京信息职业技术学院毕业论文 用的技术，cdma 允许所有使用者同时使用全部频带(1.2288mhz)，且把其他使 用者发出讯号视为杂讯，完全不必考虑到讯号碰撞 (collision) 问题。cdma 中 所提供语音编码技术，通话品质比目前 gsm 好，且可把用户对话时周围环境 噪音降低，使通话更清晰。就安全性能而言，cdma 不但有良好的认证体制， 更因其传输特性，用码来区分用户，防止被人盗听的能力大大增强。 wideband cdma(wcdma)宽带码分多址传输技术，为 imt-2000 的重要基础技术，将是 第三代数字无线通讯系统标准之一。 2.2 ds-cdma 的关键技术 dscdma（direct sequence code division multiple access）即直接序 列码分多址。从原理上来说，dscdma 是通过将携带信息的窄带信号与高速 地址码信号相乘而获得的宽带扩频信号。收端需要用与发端同步的相同地址码 信号去控制输入变频器的载频相位即可实现解扩。dscdma 系统具有抗窄带 干扰、抗多径衰落和保密性好的优点。dscdma 其余优点：许多用户可以共 享频率资源，无须复杂的频率分配和管理；具有“软容量“特性，即在一定限度 内的用户数增加，只会使得信噪比下降，而不会终止通信，也就是说 dscdma 没有绝对的容量限制。ds-cdma 应用在第二代移动通信系统中的 基本技术单元，即 rake 接收机、功率控制、软切换、频率切换和多用户检测。 2.2.1 功率控制技术 cdma 系统为自干扰系统，如果系统采用的扩频码不是完全正交的(实际系 统中使用的地址码是近似正交的)，因而造成相互之间的干扰。在一个 cdma 系统中，每一个码分信道都会受到来自其它码分信道的干扰，这种干扰是一种 固有的内在干扰。由于各个用户距离基站距离不同而使得基站接收到各个用户 的信号强弱不同，由于信号间存在干扰，尤其是强信号会对弱信号造成很大的 干扰，甚至造成系统的崩溃，这就是远近效应。因此必须采用某种方式来控制 各个用户的发射功率，使得各个用户到达基站的信号强度基本一致。 cdma 功率控制分为前向功率控制和反向功率控制， 1.前向功率控制 第 2 章 cdma 技术基本原理 7 基站周期性地降低发射到移动台的发射功率，移动台测量误帧率，当误帧 率超过预定值时，移动台要求基站对它的发射功率增加 1%，每 15-20ms 进行一 次调整。 2.反向功率控制又分为开环和闭环功率控制。 （1）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。 （2）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 率估计迅速做出纠正，以使移动台保持最理想的发射功率。 。 2.2.2 pn 码技术 pn 码的选择直接影响到 cdma 系统的容量、抗干扰能力、接入和切换速 度等性能。cdma 信道的区分是靠 pn 码来进行的，因而要求 pn 码的自相关 性要好，互相关性要弱，实现和编码方案简单等。目前的 cdma 系统就是采用 一种基本的 pn 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。 基站的扇区通过 pn 码区分，pn 是导频 pn 的简称，pn 码分长 pn 和短 pn， 对应也叫 m 序列和 m 序列。我们常说的用于区分基站扇区的 pn 码是指短 pn，它是连续的 15bit 组成，从 000000000000000111111111111111，它表示 偏置 pn。理论上可以有 2 的 15 次方个偏置，但是应为硬件上（解调）达不到， 两个 pn 隔 2 的 9 次方，即 64 的倍数，也就有 512 个 pn，但在设计中还有 pilot_inc，常等于 4，这样也就有 128 个可以用作导频 pn 偏置。 2.2.3 rake 接收技术 rake 接收技术是一种路径分集技术。 分集技术是研究如何充分利用传输中的多径信号能量，以改善传输的可靠 性。 rake 的基本原理：发射机发出的扩频信号，在传输过程中收到不同建筑物， 山岗等各种障碍物的反射和折射，到达接受机时每个波束具有不同的延迟，形 成多径信号。如果不同的路径信号的延迟超过一个伪码的码片时延，则在接收 北京信息职业技术学院毕业论文 端可将不同的波束区别开来。将这些不同的波束分别经过不同的延迟线，对齐 后合并在一起，把原来的干扰信号变成有用信号。 通常合并技术有三类：选择性合并、最大比合并和等增益合并。 rake 接收机是 wcdma 系统中的核心部分，其接收算法的设计对整个 系统的性能具有关键作用。 wcdma 系统采用的是导频辅助相干(psac)rake 接收技术，也就是说在 上行专用物 理控制信道 dpcch 的每个时隙内都插入导频符号使得基站 node-b 端接 收机利用导频符号实现最佳信道参数估计达到相干接收。 2.2.4 软切换(soft handoff)技术 1. 软切换的原理 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。在 cdma 系统中软切换可以减少对于其它小区的干扰， 并通过宏分集还可以改善性能。软切换的原理如下移动台在上行链路中发射的 信号被两个基站所接收，经解调后转发到基站控制器(bsc)，下行链路的信号也 同时经过两个基站再传送到移动台。移动台可以将收到的两路信号合并，起到 宏分集的作用。因为处理过程是先通后断，故称为软切换，而一般的硬切换则 是先断后通。如果两个基站之间采用的是不同频率，则这时发生的切换是硬切 换。软切换包括以下四种情况: 同一基站的两个扇区之间如果切换发生在两个相同频率的扇区之间的话， 这种切换称为更软切换 不同基站的两个小区之间 不同基站的小区和扇区之间的二方切换 不同基站控制器之间。 第 3 章 cdma 无线网络优化流程和方法 9 第第 3 章章 cdma 无线网络优化流程和方法无线网络优化流程和方法 3.1 cdma 系统的网络优化概述 网络优化工作就是在不断监视网络的各项技术数据，并通过用户投诉和路 测等手段收集网络运行的数据，对这些数据进行分析，发现网络运行存在的各 类问题。根据发现的问题，通过对设备、参数的调整，使网络的性能指标达到 最佳状态，最大限度地发挥网络能力，提高网络的平均服务质量和用户的满意 度。同时，解决移动通信系统容量与网络质量之间日益突出的矛盾，在提高频 谱效率的同时提高系统整体质量，使网络长期稳定地运行。 网络优化是 cdma 系统实际运营过程中的一个重要环节。cdma 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，一是为了解决掉话、接入失 败、切换不畅、网络阻塞、数据业务速率低等质量问题，能够给系统当前的用 户提供更加优质的服务；二是为了优化资源配置，发挥设备潜能，提高系统容 量，以接纳越来越多的系统未来用户，提高网络效益。 3.2 网络优化的分类 根据网络运营的不同阶段，网络优化一般可分为工程优化和运维优化和工 程优化两部分。此次我们以运维优化为探讨重点。 3.2.2 运维优化 运维优化主要是指系统在正式投入商用后至下一次网络扩容之前，为保持 和提高网络质量，有效利用网络资源而开展的日常优化工作。运维优化不涉及 较大的网络投资，其工作重点是改善客户的感知度。 运维优化贯穿于网络运营维护的全过程。网络投入商用后，运营维护和优 化是相辅相成的。维护侧重于网络性能的监测、网络故障的处理、用户投诉的 响应和系统升级竹理，其解决的问题往往是显而易见的故障性问题而优化则侧 重于通过网络性能、网络故障、用户投诉等信息的统计，进行问题分析、定位 和处理，其解决的问题可以是故障性问题，也可以是系统性问题但往往是难以 实时发现和解决的问题。 北京信息职业技术学院毕业论文 维护过程中记录的数据是日常优化的基础，而日常优化则反过来改善网络 性能，降低维护的难度。 运维优化的工作内容主要针对全局性或者局部性的网络 kpi(关键业绩指标) 问题，通过性能指标统计、测试评估网络性能，对问题进行分析定位，提出针 对性的解决方案实现 kpi 的优化。根据优化范围，运维优化可分为单站优化、 片区优化和系统级优化，单站优化、片区优化和系统级优化的流程基本相同。 与工程优化不同的是，运维优化是长期和循环式的工作，工作内容较为繁 杂，需要具备丰富优化经验的工程师。 3.3 网络优化的通常流程 第一步：当前网络情况调查 当前网络情况调查的主要工作内容是收集网络设计目标和能反映现网总体 运行和工程情况的系统数据，经过比较和分析，迅速定位需要优化的对象，为 下一步更具体的数据采集、深入分析和问题定位做好准备。 第二部：数据采集 数据采集的主要工作内容是通过采用各种测试手段更加有针对性地进一步 对网络性能和质量情况进行测试。 第三步：制定优化方案 这一步的工作主要是通过对采集来的系统数据和网络测试数据进行深入系 统的分析，结合现网的运行和工程情况制定出适宜的优化调整方案。 第四步：优化方案实施和测试 在完成了前三步之后，就需要对制定的优化方案进行具体实施。调整完毕 之后，需要重新进行网络测试，并与优化前的测试结果进行比较，以验证优化 的结果。 第 3 章 cdma 无线网络优化流程和方法 11 以上过程是一个不断循环反复的过程，在优化方案实施之后，需要重新进 行数据采集和分析以验证优化措施的有效性，对于未能解决的网络问题或由于 调整不当带来的新问题需要重新优化调整，如此不断循环，才能使网络质量不 断提高，以保持最佳运行状态。 图 3-1 cdma 无线网络优化实施步骤 图 3-1 表示的是对全网性能优化的全过程。对于网络局部存在故障或质量问 题的情况，也可以按照前面所讲的 4 步来完成。 单站测试及分析 确保具备优化条件 完成单站优化报告 单站优化 指定单站优化方案 单站优化结果考核 明确优化目标 单站 优化 小区簇级优化 系统级优化 未通过 通过 通过 北京信息职业技术学院毕业论文 第第 4 章章 cdma 网络优化典型案例分析网络优化典型案例分析 4.1 cdma 网络中切换问题 cdma 系统区别于其它系统的一个重要特点是支持多种类型的切换，主要 类型有硬切换、软切换和更软切换，这个特点在增强 cdma 功能的同时也保持 了呼叫的完整性。 硬切换中存在的主要问题有： 频率不匹配、 帧偏移不一致 软切换中存在的问题主要有：时延和刷新、切换信令及相应参数 4.2 cdma 无线通信网络的掉话问题 4.2.1 网络覆盖不足引起的掉话 例如，在优化过程中，分析济青高速的路测数据，发现在十里堡附近 300 米左右的区域内 cdma 网络信号相当弱，极易掉话。原因是基站发射功率无法 满足该区域的覆盖。 由于在附近有基站天线直接对此覆盖，首先考虑采用调整参数“pilotgain “ ,“tptltp0”的设置和天线方位角的方案。经实施，效果不明显。于是又考虑 boomercell 的思路，彻底的增强隧道口基站的发射信号，将 sfrm 更换成 mfrm 并且调整关于 boomercell 的部分参数。 第 4 章 cdma 网络优化典型案例分析 13 通过调整导频信道功率和输出功率的增加，覆盖和 ec/io 都有相应的提高。 满足了中梁山隧道内的覆盖率要求，测试过程中没有发生掉话，问题解决。 4.2.2 导频污染引起的掉话 例如:在网络优化过程中，通过测试发现，滨城市区以北部分路段在测试中 发现总体接收功率良好，ec/io 情况较差现象。经分析，此路段有超过 5 个基站 扇区的信号，且强度相当无任何一路信号可充当主导频，此为典型导频污染现 象。根据周围基站高度及分布，我们将滨市邮政局第二扇区方位角由 240 度调 整至 280 度，俯仰角由 8 度减小至 6 度，并将第二扇区发射功率提升 3db，最 后将滨市银监会第三扇区方位角由 240 度调整至 200 度，通过这些措施有效地 在问题地段建立起了主导频，从而提高了通话质量，减少了用户的投诉。 4.2.3 前反向链路不平衡引起的掉话 如下图所不，a 小区前向覆盖大于反向覆盖，阴影区域为前反向链路不平 衡区域，当移动台由相邻的 b 小区向 a 小区移动进入阴影区域时，由于收到来 自 a 小区的导频信号而且超过切换门限，移动台向 a 小区切换，但是由于阴影 区移动台发射功率不能满足反向链路需求，形成无线掉话。 图 4-2 前反向链路不平衡示意图 此类问题多发生在基站分布比较稀疏的地区，尤其是前向覆盖很远的基站 ab a 小区前向覆盖达 与反向，阴影区域 为不平衡区域 b 小区为前反向链 路平衡小区 北京信息职业技术学院毕业论文 边缘，譬如高山站等。对此我们可以采取降低导频信道增益、调整基站天线下 倾角或方向角等方式来缩小基站覆盖范围，从而均衡前反向链路的覆盖。但缩 小基站覆盖范围可能会对部分地区的覆盖带来负面影响，最行之有效的解决方 案还应该通过合理的网络布局，持续的网络建设来加以解决。 4.2.4 干扰引起的掉话 例如，通过检查基站接收电平，发现滨城某 111 基站 1 扇区(mcbts 1111_1)接收电平较高，确定在此扇区存在干扰源。使用八木天线逐步缩小干扰 源可能存在的范围，最终找到两个干扰源，其中一个干扰源在 242 频带内，对 当前 283 频带暂无影响;另一个干扰源在 283 频带内接近上边带处，带宽约为 30khz，此干扰源为平房居民使用的 panier 电视增台器。在此民居户外的干扰 源接收电平为-60dbm 进入室内后为-50dbm，最高达到-38dbm。关掉电视增台 器，干扰消失，从机房看到的基站接收电平回落到正常水平。确定此干扰源为 影响 mcbts1111_1 接受的干扰源。停止使用此电视增台器，反向干扰问题解 决。 结论结论 本文在简要介绍了 cdma 基本理论和关键技术相关内容的基础上，着重讨 论了 cdma 无线网络优化的工作流程、网络优化中的主要问题和典型问题的具 体解决方案。实现了预期目标！ cdma 技术是当今无线网络通信最先进的技术手段之一，不仅在第二代移 动通信网络中得到有效应