（通信与信息系统专业论文）cdma2000+1x无线网络优化.pdf

摘要 摘要 无线网络优化是指按照一定的准则和需要，对正在运行的网络进行参数采集、 数据分析和技术研究，找出影响网络运行质量的原因并且通过参数调整和采取某 些改进技术，使网络服务质量更高，资源利用率更高，提升网络运营品牌。无线 网络优化是无线通信工程运行的重要环节。对于c d m h 移动通信系统，网络优化更 为重要，因为c d m a 移动通信系统是干扰受限的通信系统，系统的容量是软容量， 网络优化不仅能改善网络的性能和服务质量，还能增加系统的容量。本文在研究 移动通信和网络优化相关知识的基础上，结合实际工程，对c d m a 2 0 0 0l x 系统的 无线网络优化问题进行了研究。 本文主要研究工作如下： 1 通过搜集文献和资料，着重阐述了c d m a 2 0 0 0 的标准演进、网络性能和物理层关 键技术，同时也对网络优化的概念、分类和流程及其c d m a 2 0 0 0l x 的无线网络优 化进行了研究和总结。 2 。由于c d m a 系统的容量的干扰受限性，引入了多用户检测技术，通过消除多 址干扰来增加系统的容量。介绍了多用户检测技术的基本概念和算法，并进行 了仿真，给出了结论。 3 工程优化方面，介绍了工程优化的准备工作、主要内容和系统状态图等，列举 了实际工程中的优化案例。 4 对实际工程中的案例进行了优化前与优化后的对比分析，并结合案例对实际工 程优化进行了总结。 关键词：c d m a 2 0 0 0l x ，无线网络优化，语音业务优化，数据业务优化，多用户检 测技术 a b s t r a c t a b s t r a c t w i r e l e s sn e t w o r ko p t i m i z a t i o nm e a f l st h a ta c c o r d i n gc e r t a i nc r i t e r i aa n dn e e d s ，w e g a t h e rp a r a r n e t e r s ，a n a l y z ed a t aa n dr e s e a r c ho nt e c h n o l o g i e so ft h en e t w o r k ，f i n dt h e r e a s o n sa f f e c t i n gt h er u n n i n gq u a l i t i e s ，a d j u s tp a r a m e t e r sa n dt a k e s o m ei m p r o v e d t e c h n o l o g i e si no r d e r t oe n h a n c et h eq u a l i t yo ft h en e t w o r ks e r v i c e s ，m a k en e t w o r ko n i t sb e s ts t a t e f o rc d m am o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，n e t w o r ko p t i m i z a t i o n1 sv e r y i m p o r t a n t b e c a u s et h ec d m a m o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e mi s i n t e r f e r e n c el i m i t e d c o m m u n i c a t i o ns y s t e m s ，t h ec a p a c i t y o ft h e s y s t e m i ss o f t c a p a c i t y ，n e t w o r k o p t i m i z a t i o nw i l ln o to n l yi m p r o v et h en e t w o r kp e r f o r m a n c ea n ds e r v i c eq u a l i t y ，b u t a l s oi 1 1 c r e a s et h ec a p a c i t yo ft h es y s t e m b a s i n go nt h er e l e v a n tk n o w l e d g eo f m o b i l e c o m m u n i c a t i o na n dn e t w o r ko p t i m i z a t i o n ，t h i sd i s s e r t a t i o nm a k e sad e e pr e s e a r c ho n w i r e l e s sn e t w o r ko p t i m i z a t i o no fc d m a 2 0 0 0l xs y s t e m t h em a i nc o n t e n t so ft h i sd i s s e r t a t i o na r er e c a p i t u l a t e da sf o l l o w s ： 1 t h r o u g hg a t h e r i n gl i t e r a t u r e s ，t h ed i s s e r t a t i o ni n t r o d u c e st h en e t w o r k p e r f o r m a n c ea n dt h ek e yt e c h n i q u e so fp h y s i c a ll a y e ro f c d m a 2 0 0 0e m p h a s i z e d m e a i l w m l e t l l ec o n c e p tc l a s s i f i c a t i o n , f l o wo fn e t w o r ko p t i m i z a t i o na n dt h en e t w o r k 。o p t i m i z a t i o no fc d m a 2 0 0 0 1x s y s t e ma r ea l s os t u d i e da n dg e n e r a l i z e d 2 d u et ot h ei n t e r f e r e n c eo fc d m as y s t e m sc a p a c i t y , t h em u l t iu s e rd e t e c t i o n t e c h n i q u e sc a ne n h a n c et h ec a p a c i 哆o f 盘es y s t e mb ye l i m i n a t i n gm u l t i p l e a c c e s s i n t e r 】晤r e n c e i ta l s oi n t r o d u c e st h em u l t i p l eu s e rd e t e c t i o na l g o r i t h m ，s i m u l a t i o na n d m a k eac o n c l u s i o n 3 t h ep r e p a r a t o r yw o r k ，m a j o rc o n t e n t s ， o fe n g i n e e r i n go p t i m i z a t i o na r ei n t r o d u c e d s y s t e ms t a t u sd i a g r a ma n dp r a c t i c a lc a s e s 4 c o m p a r i n ga n da n a l y s i n g t h ee n g i n e e r i n gp r o j e c tb e f o r ea n da f t e ro p t i m i z a t i o n t h ee n g i n e e r i n gp r o j e c ta r es u m m a r i z e da sw e l lc o m b i n i n gw i t ht h eo p t i m i z a t i o n k e yw o r d s ：c d m a 2 0 0 01xs y s t e m ，w i r e l e s sn e t w o r ko p t i m i z a t i o n , v o i c e s e r v i c e s o p t i m i z a t i o n ，d a t as e r v i c e so p t i m i z a t i o n , m u l t i p l e u s e rd e t e c t i o n i i 图目录 图目录 图2 - 2t u r b o 编码器的组成7 图2 - 3t u r b o 码的m a p 迭代解码方法7 图2 - 4r a k e 接收机的基本原理图8 图3 - 1 网络优化流程1 1 图4 - 1 多用户检测模型。2 4 图4 - 2 最优多用户检测模型2 4 图4 - 3 串行干扰消除多用户检测模型2 6 图4 - 4 并行干扰消除多用户检测模型2 6 图4 - 5 线性多用户检测比较2 7 图4 - 6 并行干扰消除法与匹配滤波法比较2 8 图4 - 7 多用户条件下多级并行干扰消除性能比较2 9 图5 - 1 路测设备连接方式3 4 图5 2r x 优化前3 7 图5 - 3e c i o 优化前3 8 图5 - 4t x 优化前3 9 图5 - 5f f e r 优化前4 0 图6 - 1r x 优化后4 5 图6 - 2e c i o 优化后4 6 图6 3t x 优化后4 7 图6 - 4f f e r 优化后4 8 图6 - 5r x 优化前后指标对比4 9 图6 - 6t x 优化前后指标对比5 0 图6 - 7e c i o 优化前后指标对比5 0 图6 - 8f f e r 优化前后指标对比5 0 图6 9 路测数据c 网拨打c 网呼叫建立时长对比5 l 图6 - 1 0c q t 测试c 网与其他网络建立时长对比5 2 图6 - 1 1 呼叫建立成功率5 3 图6 1 2 寻呼成功率5 3 v i 图目录 图6 - 1 3 无线系统接通率5 4 图6 - 1 4 话务掉话比5 4 图6 - 1 5 业务信道掉话率5 5 图6 - 1 6 坏小区比例5 5 图6 1 72 8 3 载频优化前后负载对比5 7 图6 - 1 82 0 1 载频优化前后负载对比5 8 图6 - 2 0b s c 9 0 1 1 的平均前向速率和数据流量6 0 图6 - 2 1b s c 9 0 1 4 的平均前向速率和数据流量6 0 图6 - 2 2b s c 9 0 1 6 的平均前向速率和数据流量6 1 图6 - 2 3b s c 9 0 1 7 的平均前向速率和数据流量6 1 图6 - 2 4m a t c hr a t e 6 2 图6 - 2 5 种子公司0 ( p n l 6 2 ) 6 3 图6 - 2 6 种子公司0 ( p n l 6 2 ) 6 4 图6 - 2 7 调整后覆盖情况6 5 图6 2 8 龙泉平安2 ( p n 3 9 9 ) 6 5 图6 - 2 9 调整后覆盖情况6 6 图6 - 3 0 联通枢纽大楼( p n 3 0 ) 6 7 图6 - 3 1 联通枢纽大楼( p n 3 0 ) ，6 7 图6 - 3 2 调整后覆盖情况6 8 v 表目录 表目录 表3 1 几种仿真性能的对比1 0 表5 - 1 测试设备( 硬件) 。3 3 表5 - 2 测试设备( 软件) 3 4 表5 3 手机发射功率图例对应3 5 表5 - 4 手机接收功率图例对应3 5 表5 5e c i o 图例对应3 6 表5 6 帧误码率图例对应3 6 表6 - 1 小区参数调整4 1 表6 - 2 天馈方位角、下倾角调整情况4 3 表6 - 3p n 优化调整4 4 表6 - 4 优化前后路测结果统计表4 9 表6 - 5 路测指标优化前后对比5 1 表6 - 6d t 测试中c 网拨打c 网呼叫建立时长优化前后对比5 1 表6 - 7c q t 测试中c 网与其他网络建立时长比例5 2 表6 - 8 性能统计优化前后指标对比5 6 表6 - 9s d u 参数调整5 8 表6 - 1 0 数据业务功率控制参数调整5 9 v i i i 缩略词表 缩略词表 英文缩写英文全称中文释义 f e r f r a m ee r r o rr a t e 误帧率 q o sq u a l i t yo fs e r v i c e 服务质量 t c p t r a n s p o r tc o n t r o lp r o t o c a l传输控制协议 s c h s y n c h r o n i z a t i o nc h a n n e l同步信道 f c h f u n d a m e n t a lc h a n n e l 基本信道 r l pr a d i ol i n kp r o t o c o 无线链路协议 p p pp o i n t - t o p o i n tp r o t o c o l 点到点协议 b s cb a s es t a t i o nc o n t r o l l e r 基站控制器 p d s n p a c k e td a t as e r v i c en o d e 分组数据服务节点 f f e rf o r w a r df r a m ee r r o rr a t e 前向误帧率 i x 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他入已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：盏尘至二日期：伽哆年f 月即日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 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 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 1 签名：三盘鸯二一导师签名：尘 以 日期： 年多月亏) e 1 第一章绪论 第一章绪论 本文进行了基于c d m a 2 0 0 0lx 系统无线网络优化方面的研究，本章主要介绍了 研究的背景、研究现状、本文的主要内容及构成等。 1 1 无线网络优化研究背景 当今的社会已经进入了一个信息化的社会，没有信息的传递和交流，人们就 无法适应现代化的快节奏的生活和工作。人们期望不受时空限制，随时随地、并且 及时可靠进行信息交流，提高工作的效率和经济效益。 第三代移动通信，即国际电信联盟( i t u ) 定义的i m t - 2 0 0 0 ( i n t e r n a t i o n a l m o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n 一2 0 0 0 ) ，俗称3 g 。3 g 的主要制式标准有w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 和t d s c d m a 。在这三种体制中，c d m a 2 0 0 0 发展最早，目前积累的商用经验也最多n 3 。 c d m a 2 0 0 0l x 系统是从1 9 9 3 年q u a l c o m m 公司提出的c d m a 技术正式成为技术标准 ( i s 一9 5 ) 演变而来，是第三代移动通信系统的典型代表，目前由中国联通建设和运 行的基于c d m a 2 0 0 0l x 技术的无线网络已经成为世界c d m a 几大主要网络之一。但伴 随网络的发展必然会出现一些问题，无论是在网络规划阶段还是在运营阶段，都 离不开网络优化。因此，如何实现网络资源的合理配置，提高网络的服务质量， 如何解决网络中出现的各种问题，使网络运行在最佳状态，是c d m a 2 0 0 0l x 系统网 络优化工程的关键问题。 要充分发挥c d m a 2 0 0 0l x 网络的技术优势，网络优化工作是一个非常重要的技 术环节。无线网络优化就是指按照一定的准则和需要，对通信网络进行合理的调 整，使网络的服务质量更高，资源利用率更高，提升网络运营品牌。网络优化在 追求网络资源的最大利用、最大限度的提高服务质量的同时也为今后网络扩建积 累经验、创造条件。网络优化既是对网络规划的完善与补充，也是解决实际网络 突发需求的常用手段口3 。 1 2 网络优化研究现状 网络优化是移动通信网络建设中的一个非常重要的过程，其目的就是要改善 电子科技大学硕士学位论文 网络的通信质量。采用快速有效的网络优化方法，改善网络的性能和服务质量成 为移动通信网络运营商所关注的重要问题之一口1 。目前，网络优化工程主是通过对 频率设计、基站参数、网络结构等一系列调整措施，来建设一个覆盖良好、话音 清晰、接通率高的优质蜂窝移动通信系统。 对于c d m a 移动通信系统，网络优化更为重要，因为c d m a 移动通信系统是干扰 受限的通信系统。系统的容量是软容量，网络优化不仅能改善网络的性能和服务 质量，还能增加系统的容量。 网络优化发展到今天，己形成了一些典型的方式和方法： 网络建设初期即规划阶段的优化，主要是对网络设计的结果进行调整，以满 足规划设计的要求。一般先进行单站的检查及调测，再进行簇优化，最后进行全 网优化。这一过程可借助很多现有的网络规划软件实施，每一阶段也都有固定的 步骤和经验模式。 商用后的网络优化，主要是为了适应用户行为变化和性能考核的需要，主要 集中在降低掉话率，提高接入成功率，加强覆盖，提高用户满意度，同时在充分 利用现有网络资源的基础上使系统容量和覆盖最大化，并监视网络容量的增长情 况以判定是否需要扩容。这部分包括数据采集、数据分析、问题定位、方案制定 和方案实施等许多内容，常用的技术方法有路测、拨测等。 无线网络优化的一些通用原则是h 3 ：利用合理的规划设计实现有效的网络部 署，避免质量瓶颈的出现；通过蜂窝网络拓扑结构调整提高网络寻呼和接入性能； 通过尽可能精确的覆盖预测减少网络调整工作量，并通过仿真和成片验证降低网 优工作难度；通过蜂窝结构和天线调整尽快实现工程参数的固化。2 g 3 g 协同优化 重点是小区重选与切换的控制；室内分布系统优化重点是控制室内和室外的干扰； 通过恰当的无线信道管理和移动性管理降低无线链路和用户动态性对系统性能的 影响；通过合理的参数设置降低性能恶化的可能；通过有效的服务质量管理提高 系统质量等。 1 3 论文结构及内容安排 本文要解决两个问题，第一个问题怎样实现c d m a 2 0 0 0l x 系统的网络优化，第 二个问题是怎样解决在优化过程中遇到的问题。本文的主要内容分为两部分，第1 、 2 、3 章为本文的理论基础部分，从c d m a 系统和优化两个部分来进行阐述；第4 、5 、 6 章为本文的核心部分，这部分又分为三个方面，一是引入多用户检测技术实现容 2 第一章绪论 量的优化，二是实际的工程内容以及测试的方法，三是通过实际例子，对优化过 程中的优化措施以及优化后的数据进行了分析和总结。 第一章对课题研究的目的和意义进行了阐述，为本文所进行的研究工作搭 建了一个理论和技术背景 第二章介绍了c d m a 系统的标准演进和网络性能，对物理层关键技术，包括调 制技术，编码技术和r a k e 接收技术进行了阐述，并分析了物理层处理与网络优化 的关系。 第三章介绍了无线网络仿真的原理、方法，介绍了c d m a 2 0 0 0l x 无线网络优 化流程以及优化的一般思路，对无线网络语音业务优化和数据业务优化部分作了 阐述。 第四章说明了多用户检测技术与容量优化的关系。介绍了多用户检测技术的 基本概念和算法，并对线性多用户算法和非线性检测中的并行干扰消除多用户检 测算法进行了仿真，给出了结论。 第五章结合实际的优化工程对c d m a 2 0 0 0l x 系统的无线网络优化进行了进一步 阐述，研究了优化前测试分区和测试设备的相关问题，给出了优化过程中进行参 数及硬件调整的主要内容。给出了工程优化前的路测数据。 第六章结合所参与的优化工程，对具体工程中的优化措施进行了总结，给出 了优化前后的数据对比，并结合d t 数据对语音业务优化和数据业务优化进行了分 析和总结。还通过覆盖控制和前向电平改善两个方面的工程实例，对网络工程优 化的过程和所涉及到的问题进行了分析，并对语音业务优化中出现的常见问题及 解决办法进行了总结。 第七章给出了本文的总结和对未来该领域研究的展望。 电子科技大学硕士学位论文 第二章c d m a 2 0 0 01x 系统概述 c d m a 2 0 0 0l x 系统是3 g 移动通信的主要体制和标准之一，也是本文研究的对 象。本章对c d m a2 0 0 0 的标准演进以及无线网络性能做了概述，并对物理层的调制 技术，编码技术以及r a k e 接收技术进行了阐述。 2 1 c d m a 2 0 0 0 标准演进 作为第三代移动通信技术的一个主要代表，c d m a 2 0 0 0 技术是从c d m a o n e 演进 而来的。c d m a 2 0 0 0 是美国向i t u 提出的第三代移动通信空中接口标准的建议，是 i s 一9 5 标准向第三代演进的技术体制方案。由c d m a o n e 向3 g 演进的途径为： c d m a o n e ，i s - 9 5 b ，c d m a 2 0 0 0l x 和c d m a 2 0 0 0l x e v 。其中从c d m a 2 0 0 0l x 之后均属 于第三代技术1 。 2 2c d m a 2 0 0 0 无线网络性能概述 移动通信网的性能在一定程度上取决与无线部分的性能，一种无线通信体制 的优劣也主要通过无线性能来体现。3 g 系统的无线性能，既体现在通信中的各个 阶段，比如接入阶段、通信阶段、通信过程中的切换阶段等，也体现在各类业务 中，比如语音业务、数据业务等。 c d m a 是干扰受限系统，其覆盖不仅取决于最大发射功率，而且与系统负荷有 关。系统负荷升高，则本底噪声抬高，系统覆盖相应减小，反之亦然，体现出“大 容量、小覆盖，小容量、大覆盖的特点。并且不同组网条件下，由于容量模型 参数的差异，相同用户数造成的本底噪声抬升也差异较大。 评估c d m a 2 0 0 0 无线网络主要关注的指标有：代表网络性能的前向e c i o 、移 动台接收功率r x 、移动台发射功率t x 、掉话率、呼叫建立成功率、呼叫接续时间 分布、公共信道负荷、软切换分布及比例、用户平均连续速率分布、时延分布、 数据业务公平性、重传率分布等，以及严重影响c d m a 覆盖容量的导频污染、用户 分布因子、前向负荷、反向r s s i 、e b s 。、f e r 等指标口3 ( 关于这些指标的具体含义 参见参考文献 1 7 第三章3 2 节，3 3 节和3 4 节) 。 4 第二章c d m a 2 0 0 0l x 系统概述 2 3c d m a 系统通信模型 对于c d 凇移动通信系统，基本的系统通用模型如图2 - 1 所示。 一 一信息流7 l - - - - - - - - 一l - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 一l - - - - - - - - - 一l ，_ 一l - - - - 一l - - - - - - - - - - - 一 信息流 图2 - 1c d m a 移动通信系统通用模型 c d m a 移动系统中，最重要的要素是无线网络的覆盖、容量、质量、频谱利用 率和传输效率等。从图2 1 中可以看到，这些网络要素有效的达成，涉及到从信 源编码到射频收发等全流程技术，各种技术的良好配合和运用，都会对这些网络 要素产生重要作用。 2 4c d m a 2 0 0 01x 物理层关键技术 2 4 1c d m a 系统数字调制技术 2 4 1 1 o p s k 调制技术 四相相移键控( q p s k ) 在一个调制符号李可以传输两个比特，载波相位为4 个间隔相等的值，每个相位值对应唯一的一对信息比特。它在加性高斯白噪声信 道中的功率谱密度为： 尼= 磊 ( 鬻) 2 + ( 觜) 2 其中，f c 表示信号频率，e 。为每比特能量，如正弦波的幅度为a 。，比特周期 为r ，则e 。= l 2 a 2t b 。 q p s k 主要在i s - 9 5 ，c d m a 2 0 0 0l x 前向信道的数字调制技术中使用。在c d m a 2 0 0 0 l x 反向链路采用了混合相移键控( h p s k ) 技术，又叫o c q p s k ( o r t h o g o n a lc o m l e x q p s k ) ，移动台就能以不同的电平发射多个码道，使调制信号的峰均比达到最小， 减小信号过另率，降低功率放大器动态范围冗余，使移动台功率放大器可以更有 效的利用。 电子科技大学硕士学位论文 2 4 1 28 p s k 调制技术与16 q a m 调制技术 8 p s k 是多进制相移键控( m p s k ) m = 8 的特例，它在高斯白噪声信道中的平均 比特差错概率为： w 文厣如( 刍) 其中，q 函数为q ( x ) = 南e x p ( 一) 出，e 。= ( 1 。9 2 m ) e e ，n t 为有效噪声功率 进制的1 6 q a m 调制技术在高斯白噪声信道中的平均误码率为： ，一击) 文厝 珊心瑚蒯雌愀制。 2 。4 2 编码技术 2 4 2 1c d m a 语音编码 c d m a 系统中的q c e l p 可变速率声码器，它的主要原理是提取人说话时声音的 一些特征参数，然后将这些特征参数传送到对方，然后对方根据双方的约定用这 些参数将声音还原。可变速率的意思是声码器可以根据人说话声音的大小和快慢 改变编码速率，在说话声音大的时候采用较高速率的编码，声音小时采用较低速 率的编码，在语默期( 即人说话过程中不发声的时候) 采用最低的编码速率。 q c e l p 是码激励线性预测的可变速率混合编码方式，主要是使用码表矢量量化 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。其特点是： ( 1 ) 属于线性预测编码； ( 2 ) 使用码表矢量量化差值信号代替简单线性预测中产生的浊音准周期脉冲 的位置和幅度； ( 3 ) 采用话音激活检测( v a d ) 技术，在话音间隙期，根据不同信噪比情况， 分别选择9 6 k b s 、4 8 k b s 、2 4 k b 和1 2 k b s 四个档次的传输速率，从而使平 均传输速率比最高传输速率下降两倍以上； ( 4 ) 参量编码的主要参量每帧不断更新。 编码过程是提取语音参数并进行量化的过程。首先，对输入的语音按照8 k h z 抽样，紧接着将其分成多个2 0 m s 帧，每一帧含1 6 0 个抽样，根据这1 6 0 个抽样的 语音帧，生成包含三种参数( 线性预测编码滤波参数、音调参数、码表参数) 的 6 良坞“ 密 只 第二章c d m a 2 0 0 0lx 系统概述 子帧，三种参数不断被更新，按照一定的帧结构发送出去。 q c e l p 编码能根据不同的传输速率选择不同的矢量，若速率是最高速率的1 8 ， 则选择一个伪随机矢量：若是其他速率，则通过索引从码表中生成相应的矢量。 生成的矢量加上增益后激励音调合成滤波器和线性预测编码滤波器，最后经过自 适应滤波和增益控制输出合成语音信号哺1 。 2 4 2 2c d i a a 信道编码 c d m a 2 0 0 0lx 系统语音采用卷积码，数据业务采用t u r b o 码。 ( 1 ) 卷积码：卷积编码就是将信息序列以x 个码元分段，通过编码器输出长为r l 的一段码段，该码的n x 个监督检验码不仅与本段的信息元有关，而且也与其前m 段的信息元有关，故卷积码用( n ，x ，m ) 表示。一个( n ，x ，m ) 卷积码编码器 指有m 个移位寄存器，每输入一组x 个信息元，则输出1 1 个码元。 ( 2 ) t u r b o 码； t u r b o 编码由两个或更多的基本编码器通过一个或更多交织器并行级联构成， 如图所示。 输入信息 编码器1 复 开 接 关 禚 盥 1r 元 交织器 一编码器n - 图2 - 2t u r b o 编码器的组成 t u r b o 码的迭代译码原理如图所示： 图2 - 3t u r b o 码的m a p 迭代解码方法 图中m a p 算法：根据接收的整个序列r ，对每个信息比特巩计算它的软输出 值，该值用最大后验概率的形式表示。其对数似然函数比表示为： 7 电子科技大学硕士学位论文 人( m t ) _ l g 尝黜，其中，1 g “f 是接收序列的长度a 后验概率作为 软信息，根据一定规则提取出外信息并经过交织后，可用于下一级的解码过程中。 2 4 2 3r a k e 接收技术 移动用户的随即性和无线环境的复杂性，决定了接收的多径分量的数量、幅 度、相位、时延等都为随机量，合成矢量也是随机的。r a k e 接收机可以通过特殊 技术将这些多径分开，进行相位校准，则矢量合成被转化为代数的合成。 r a k e 接收机包含多个相关器，每一相关器接收一个多径信号，多径信号被相 关器解扩后，可按最大比组合在一起。因为接收到的多径信号的衰落是独立的， 经分集后，系统的性能可得到改善，这也是c d m a 系统的话音质量优于t d m a 系统， 通话时不易掉话的原因之一口1 。 c d m a 系统中r a k e 接收机的基本原理图 图2 4r a k e 接收彩l 的基本原理图 图中假设有多条路径，路径具有不同的时延a t l 、a t 2 、a t 3 a t n ，以及不同 的衰落因子a 1 、a 2 、a 3 a n 。r a k e 接收机设计成三个支路对应三条路径的多径 分量。对每一支路，接收信号分别与个对应时延t 的扩频码相关，信号经解扩 后加权再组合，从而达到分集接收的目的。 2 4 3 物理层处理与网络优化的关系 物理层和m a c 层( 媒体接入控制层) 是无线网络对其性能影响最大的两层，物 理层的处理对网络优化有极大的影响。 语音编码采用q c e l p 可变速率声码器的语音激活技术，提取人说好时声音的一 第二章c d m a 2 0 0 0lx 系统概述 些特征参数，对于不同类型的语音进行变速压缩处理，降低了系统的干扰水平， 提高了系统的容量。信道编码采用卷积码和t u r b o 码，使信道中信息的误码率得到 了改进。在不同的编码方式下，有不同的解调门限的要求。而当多径信号数目很 多，r a k e 接收机的f i n g e r s 数目有限，当在同一时刻无法被r a k e 接收机接收的多径 信号就会成为干扰。在c o m a 系统中，通常使用r a k e 接收机，通过时间分集改善网 络性能。 c d m a 2 0 0 0i x 系统中，当基站和特定的移动台希望在某个c d m a 信道上建立点对 点连接时，系统根据业务类型、速率要求等，参考当前的资源状况，决定是否分 配信道、分配什么信道，并决定传输速率、无线配置等参数，用以传送业务和信 令数据哺3 。 2 5 本章小结 本章介绍了c d m a 2 0 0 0 系统的标准演进和网络性能，对c d m a 系统的物理层关 键技术，包括调制技术，编码技术和r a k e 接收技术进行了阐述，并简单分析了物 理层处理与网络优化的关系。 9 电子科技大学硕士学位论文 第三章无线网络优化原理分析 网络优化是对正在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，并且通过对参数的调整和采取某些技术手段，使网络达到最佳运行 状态，使现有的网络资源达到效益最大化。换句话说，就是在现有网络的基础上 不断地对系统进行调整，以改善网络的运行质量，提高网络吸纳话务的能力，使 系统性能逐步得到改善，达到在现有的系统配置下或在改进的系统配置下，提供 最优的服务质量，即最佳的覆盖、满意的信号强度以及最佳的通话音质和最低的 掉话率等阳1 。 无线网络优化主要包括语音业务优化、数据业务优化和技术优化三方面。本 章主要从网络优化的流程，网络优化中的关键步骤，语音业务优化，数据业务优 化四方面来进行研究和讨论。 3 1网络优化流程 网络工程优化涉及的内容比校多，步骤、方法也要根据各个具体网络的运行 情况而定。一般来讲，网络优化遵从如图3 1 所示的基本流程n 0 。 ( 1 ) 准备工作：包括设备的准备、资料的准备等方面。另外，需要收集网络规 划及前期优化阶段的资料，了解网络的背景、运行情况以及工程实施情况。 ( 2 ) 信息获取、设定目标：在网络优化前，应对现场情况作出初步了解及评测， 对网络关键问题及矛盾有初步的把握，确定此次网络优化的主要目标、评 价标准和准备采取的主要手段。 ( 3 ) 网络运行数据收集：主要包括话务统计数据、路测数据、重点区域拨测数 据、网络配置参数数据、告警数据等。 ( 4 ) 网络问题分析定位：对所搜集到的网络运行数据进行综合分析，得出目前 网络运行中存在的问题及产生的可能原因，在此基础上，制订出网络优化 调制方案。 ( 5 ) 制定网络调制方案：一般涉及到网络工程参数及系统参数的调制、故障设 备调制等。在制定网络调制方案时，着眼点应全面，不仅仅考虑方案对解 1 0 第三章无线网络仿真与优化原理分析 ( 6 ) ( 7 ) 决当前问题的有效性，还需要考虑网络调制对网络质量将带来的负面影响。 方案实施：依据网络调制方案，对网络实施调制。 效果评估：在所有调整结束后，看看是否设定的网络优化目标已经达到， 如果达到，则这次网络优化过程结束。如没有达到，则需要继续搜集网络 数据，进入下一个网络优化过程，直至达到预期目标为止n 们。 3 2 网络优化中的关键步骤 图3 1 网络优化流程 ( 1 ) 排障：在网络优化开始阶段，需要先进行全网排障。比如外界干扰排除、 软件版本检查、硬件工作状态检查、天馈驻波比和工程参数安装符合度检 电子科技大学硕士学位论文 查、功率和灵敏度定标以及基本的通话测试等。 ( 2 ) 主要和次要参数优化：在完成排障工作后，网络优化的重点应该是首先进 行射频环境的优化，这些方面基本上决定了整个网络的布局、各小区基本 的服务范围，对网络的总体性能起到决定的作用。主要包括：小区布局 优化：站点位置、拓扑结构、天线方位角、下倾角、高度等工程参数的优 化；邻区配置优化。 ( 3 ) 分片与全网优化：在实际的网优过程中按先区域优化再整体优化的思路进 行，先解决区域内点上局部的问题。然后着眼子整网调整网络架构，解决 一些全局性的问题。 ( 4 ) 空载与加载优化：在开局阶段，先进行空载测试优化，在空载情况下达到 较好的质量。特别需要注意的是，在空载情况下，软切换的比例可能会较 大。因为c d m a 无线网络覆盖具有动态性，在空载优化结束后，还需要进行 加载测试优化，以验证网络在话务量上升后是否还满足质量要求。对于不 满足的，继续进行加载状态的优化。一般采用o c n s ( 前向) 、o u n s ( 反向) 方法进行系统负荷加载。优化方法与空载类似1 。 3 。3c d m a 2 0 0 01x 无线网络语音业务优化 针对语音业务的无线网络优化主要关注的是系统的覆盖、容量、切换、掉 话性能和接入性能等，下面分别简单说明： 3 。3 1 覆盖容量优化 3 3 1 1 覆盖能力的衡量 c d m a 网络通常用路测数据中的r ；与e j i 。来评价网络的前向覆盖能力。r x 表示 移动台的接收功率，e 。i 。表示码片功率与总的噪声干扰功率之比( 导频信噪比) 。 这两个指标应结合在一起来看，不能割裂开来。如某区域的r x 很高，不能就说覆 盖就很好，还应该参考e c i 。的情况u2 1 。 c d m a 网络的反向覆盖能力可以用移动台发射功率t ；来表征。如果在某区域移 动台的发射功率已经接近于移动台的最大发射功率，则表明已经接近覆盖的边缘。 c d m a 系统的覆盖能力与业务相关。不同种类的业务，其业务速率、q o s ( q u a l i t y o fs e r v i c e ，服务质量) 、应用场合、解调门限也会不同，导致接收灵敏度表现出 1 2 第三章无线网络仿真与优化原理分析 差异性，覆盖能力相应也就不同n 引。如打电话时移动台紧贴人体会带来额外的人 体损耗，而数据业务终端相对而言距人体会远一些，人体损耗可以不必考虑。不 同业务具有不同的覆盖特性，某一区域对语音业务来说覆盖良好，但可能无法满 足高速数据业务对覆盖的要求。 3 3 1 2 覆盖优化的手段 解决覆盖问题时，首先应该先区分覆盖问题的类型：是属于欠覆盖还是属于 过覆盖。欠覆盖会导致系统无法提供服务，而过覆盖则容易导致导频污染，直接 引起系统性能的恶化。其次应该区分是前向覆盖还是反向覆盖，这可以依据覆盖 能力的判断标准来区分。对覆盖优化最常用的手段是进行基站发射功率调整、工 程参数调整及系统参数的调整或者增加基站来解决。 3 3 2 切换及邻区优化 c d m a 2 0 0 0i x 系统中的切换包括软切换和硬切换两种。软切换是指在导频信道 的载波频率相同时，小区之间的信道切换。在切换过程中，移动用户与原基站和 新基站都保持通信链路，只有当移动台在目标基站的小区建立稳定通信后，才断 开与原基站的联系。是属于c d m a 通信息系统独有的切换功能。软切换中需引入搜 索窗口的重要概念，移动台并不知道任意给定的导频的传播时延大小，所以它必 须在合理的时延窗口上进行搜索，直到找出导频的实际时序。移动台寻找给定导 频时，其搜索宽度称为搜索窗口。搜索窗参数设置过小，导致该利用的多径分量 及其他的相邻导频信号不能有效的利用起来，形成干扰n 钔。 硬切换是移动台先中断与原基站的联系，再与新基站取得联系，因而在硬切换 过程中会造成通信链路的短暂中断。由于硬切换对通信质量有影响并且切换成功 率较难保证，因此在实际网络优化过程中，必须对硬切换进行良好的控制与优化， 保证硬切换区域的通信质量，是c d m a 网络优化的一个重要课题n 卯。 邻区规划是无线网络规划中重要的一环。c d m a 网络是一个自干扰系统，如果 邻区规划不当，会导致干扰增大，导致容量及覆盖能力下降。一个好的邻区规划 是保证c d m a 网络性能的基本要求。 在针对实际网络进行邻区规划时，一方面要考虑空间位置上的相邻关系，另一 方面要考虑虽然在位置上不相邻但在无线意义上具有相邻关系。因为移动台能够 保存并进行持续监控的邻区总数是一定的，i s - 9 5 移动台相邻集最大为2 0 个p n ， i s 一2 0 0 0 移动台最大邻区为4 0 个。当激活集中有3 个导频时，系统会将这3 个导 电子科技大学硕士学位论文 频的所有邻区关系放在一起进行裁剪，使得总数控制在移动台的能力范围之内。 系统会把激活集内各个分支的邻区进行合并，当合并后的数量超过移动台对邻 区数量的限制时，则会把其余的邻区丢弃。为了保证真正有效的邻区不至于被裁 剪掉，系统提供了邻区优先级设置，以此来保证对重要邻区的搜索。在空闲状态， 移动台激活集内只有1 个分支，系统会按照当前这个扇区载频的邻区优先级来排 列各个邻区顺序，在邻区列表消息内按优先级从高到低下发邻区，移动台就依照 这个顺序来搜索邻区u 钔。在通话阶段，每一次切换完成后，系统会下发邻区列表 更新消息，当存在多个软切换分支时，每个分支都有各自的邻区，系统下发的邻 区顺序是依照优先级和各个分支的导频强度e j i 。来排列下发的。如果是i s - 9 5 移 动台，系统只会把