（通信与信息系统专业论文）cdma2000+1x网络优化.pdf

摘要 c d 姒2 0 0 01 x 网络优化 摘要 网络优化目的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肘系统参数的调整，使系统性能得到逐步改善，达到现有的系 统配置下提供最优的服务质量。 本文分析了c d m a 网络主要技术指标，给出了c d m a 无线网络的重要的性能指标 要求。在对无线网络进行优化之前对现有的网络进行了多个性能指标的路测工作， 对每个测试结果的成因进行了具体而详细的分析和说明，并根据对路测的数据分析 提出了对网络进行阽能分析，然后根据分析结果调整系统参数的优化方法。 文中首先对无线子系统进行系统优化。根据c d m a 无线网络优化的原则和对掉 话、接入失败、切换失败以及f e r 等情况的具体分析，分别对基站的容量、信道及 天线配置等参数进行了优化配置。并利用路测对c d m a 无线网络进行了后分析，输 出了系统的下行误帧率f e r ，前向e c i o ，手机接收功率，手机发射功率几个重要 测试结果。 然后结合实际测试数据，重点提出对交换了系统进行了比较全面的分析和优 化。对交换网络现存问题的分析后，结合对参数的实际值利理论值的对比，根据对 信令的分析，调整了振铃和寻呼时长等设置，降低了呼叫建立失败率，较大程度提 高了接通率、呼叫应答率等指标：特别是对s c i 值、t 1 0 值的调整，使网络中各个 制造公司出厂设置相互彳i 匹配的参数问题，基本得到解决，使刚络业务量有一定程 度的上升；同时也对短信投诉进行了跟踪调查和分析，提出了解决方案，取得较为 明显的改善。对交换子系统的优化，提高了网络服务质量、系统运行稳定性并且改 善了系统的整体性能。 关键词：交换子系统；路测；网络优化；优化配置；c d m a 2 0 0 01 x ；无线网络 c d 俄2 0 0 0i xn e t w o r ko p t i m i z a t i o n a b s t r a c t t h ep u r p o s eo fn e t w o r ko p t i m i z a t i o nist oa n a l y z et h es y s t e ma c c o r d i n g t oi t sa c t u a lb e h a v i o ra n dp e r f o r m a n c e o nt h i sb a s i s t h eh i g h e r p e r f o r m a n c eo ft h es y s t e ma n do p t i m u mn e t w o r ks e r v i c eq u a l i t ya r ea c h i e y e d b ya d j u s t i n gt h ep a r a m e t e r so fs y s t e m t h em a i nt e c h n ：i c a li n d e x e so fc d m an e t w o r karea n a l y z e da n dt h e r e q u i r e m e n to ft h ei m p o r t a n tp e r f o r m a n c ei n d e x e si sp r e s e n t d r i v et e s t a b o u ts o m ep e r f o r m a n c ei n d e xo f t h ee x i s t i n gn e t w o r kh a sb e e nc a r r i e do u t b e f o r et h eo p t i m i z a t i o no fr a d i 0n e t w o r k d e t a i l e da n a l y s i sa n d e x p l a n a t i o no ft h ec a u s et oe a c hr e s u l tareg i y e n ，a n dac o n c r e t e o p t i m i z a t i o nm e t h o di sp r e s e n tt h r o u g ht h ea n a l y s i so ft h et e s tr e s u l f i r s t l y ，t h er a d i os u b s y s t e mi ss y s t e m a t i c a i l yo p t i m i z e d a c c o r d i n g t ot h ep r i n c i p l eo ft h eo p t i m i z a t i o no fc d m ar a d i 0n e t w o r ka n dt h ec o n c r e t e a n a l y s i so fv a r i o u sk i n d so fs i t u a t i o n ss u c ha sd r o p p e dc a l l 、a c c e s s f a i l u r e 、h a n d o f ff a i l u r ea n df e r ，t h ec a p a c i t yo fb s c h a n n e lc o n f i g u r a t i o n a n da n t e n n ac o n f i g u r a t i o na r er e a r r a n g e dr a t i o n a l l y a c c o r d i n gt od rj v e t e s t ，t h ep o s ta n a l y s i so fc d g ai sc a r r i e do u t a sar e s u l t ，s e v e r a l i m p o r t a n tt e s tr e s u l t s ，s u c ha st h ef f e r ，f o r w a r de c l o ，r xp o w e ra n di x p o w e ra r ea c h i e v e d t h e n ，c o m b i n i n gt h ed a t ao fa c t u a lt e s t i n g ，a no v e r a l la n a l y s i sa n d o p t i m i z a t i o ne m p h a s i so nt h es w i t c h i n gs u b s y s t e mi sd e s c r i b e d w i t ht h e a n a l y s eo ft h ee x i s t i n gp r o b l e m so ft h es w i t c h i n gn e t w o r ka n dt h ec o n t r a s t o ft h ea c t u a lv a l u ea n dt h e o r e t i c a lv a l u e ，t h er i n g i n gt i m ea n dp a g i n gt i m e area d j u s t e d ，w h i c hr e d u c e st h ec a l1s e t u pf a ii u r er a t ea n di m p r o v e st h e a c c e s sr a t ea n dt h ec a l lr e s p o n s er a t eg r e a t l y t h ea d j u s t m e n tf o r s c ia n d t 1 0r e s o l v e du n m a t c h i n gp a r a m e t e r si nn e t w o r kb yd i f f e r e n tm a n u f a c t u r i n g c o m p a n i e sa n dp r o m o t et h eq u a l i t yo fs e r v i c eo ft h es w i t c h i n gn e t w o r k a t t h es a n l et i m e ，s m st r o u b l ei si n v e s t i g a t e da n da n a l y s e da n dap r o j e c ti s p u tf o r w a r d w h i c hc a ns o l v et h et r o u b l eo b v i o u s l y t h r o u g ht h eo p t i m i z a t i o n o fs w i t c h i n gs u b s y s t e m ，t h eq u a l i t yo fs e r v i c ea n dt h es t a b i l i t yo fs y s t e m a n dt h ew h o l es y s t e mp e r f o r m a n c ea r ei m p r o v e d k e yw o r d s ：s w i t c h i n g s u b s y s t e m ：d r i v et e s t ：n e t w o r ko p t i m i z a t i o n ： r a t i o n a lc o n f i g u r a t i o n ：c d m a 2 0 0 0i x ：r a d i 0n e t w o r k 原创性声明 气，7 2 l d 6 本人声明，所呈交的学位呛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。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文巾不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得兰州理工大学或其他单位的学位 或证书而使用过的材料。与我共同： 作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作 了明确的说明。 作者签名 日期：超! 年易厶同 关于学位论文使用授权说明 本人了解兰州理工大学有保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位 论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可 以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文：学校可根据国家或甘肃省有关部门舰 名：擀铆虢国隰迎啤日 第一章绪论 第一章绪论 1 1 课题的研究的目的和意义 2 0 世纪人类最伟大的科技成果之一就是蜂窝移动通信技术。进入本世纪以来， 人们已经把目光转向第三代蜂窝移动通信系统产品的开发和商用网络的工作上来。 同时，许多业界的有识之士，又在积极研究和开发4 g 蜂窝移动通信系统。这些无 疑都预示本世纪蜂窝移动通信将会有更大的发展，并将继续成为通信行业发展最活 跃，最迅速的领域之一。 在蜂窝移动通信的各种体制中，码分多址( c d m a ) 技术有着十分重要的地位， 基于c d m a 技术的i s - 9 5 标准是当今主要运营的蜂窝移动通信的两大标准之一，而 3 g 蜂窝移动通信的三大技术标准体制无一例外地基于c d m a 技术。 中国的c d m a 网络发展，建设速度是惊人的。时至今日，中国基于i s 一9 5 和 c d m a 2 0 0 0i x 技术的网络已经成为世界c d m a 几大主要网络之一。但网络的高速发展 必然会带来一些问题，无论是初期建设阶段，还是过渡阶段或稳定的运营阶段，都 离不开网络优化工程”1 。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，改善网络的运营环境，解决网络的安全问题， 使网络运行在最佳状态，是c d 瞰网络优化工程的关键问题。 要充分发挥c d m a 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。 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，达到现有的系统配置下 提供最优的服务质量。 1 2c d m a 2 0 0 0 - 1 x 的国内外研究现状 第三代移动和个人通信系统需求有更大的系统容量和更灵活的高速率、多速率 数据的传输，除了话音和数据传输外，还能传送高达2 m b p s 的高质量的活动图像， 真正实现“任何人( w h o e v e r ) 在任何地点( w h e r e v e r ) 任何时间( w h e n e v e r ) 可以同 任何对方( w h o m e v e r ) 进任何形式( w h a t e v e r ) 嘲”都能便利的通信这样个目标。 以美国q u a l e o m m 公司为首的倡导者提出了在蜂窝移动通信系统中采用c d m a 技术的 总体实现方案。他们通过理论分析和不断的现场实验，证明c d m a 具有许多t d m a 技 术所没有的独特的属性，并认为c d m a 是移动通信环境下获得大容量和高质量的一 种灵活有利的技术，它既能解决近期2 g 系统容量不足的问题，也是一种通往个人通 信的长远解决办法。 第三代移动通信系统( 3 g ) ，能支持话音数据综合和移动多媒体业务。它最早 是由国际电联于1 9 8 5 年提出的，当时称为未来公众陆地移动通信系统( f p l m t s f u t u r ep u b l i cl a n dm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e m ) ，在1 9 9 4 年将其更名 为i m t 一2 0 0 0 ( 国际移动通信- 2 0 0 0 ) m i 。它主要采用1 8 2 2 g h z 频带，使用智能 网( i n ) 技术进行移动性管理和业务控制，能集成蜂窝系统、无绳系统、卫星系统 等多种无线网络环境，提供广泛的移动电信业务。 i m t - 2 0 0 0 无线传输技术的标准化工作主要由i t u - r 完成，而i t u t 负责网络 部分。无线传输技术( r t t ) 是3 g 系统的最重要组成部分，也是各国和各大电信制 第一章绪论 造商和运营商极为关注的焦点所在。1 9 9 9 年1 0 月份i t u 在赫尔辛基举行的会议 确定了五种方案”j ： i m t 一2 0 0 0c d m ad s ，即欧洲和日本的u t r a w c d m a ； i m t - 2 0 0 0 c d m am c ，即美国的c d m a 2 0 0 0m c ； i m t 一2 0 0 0c d m at d d ，即欧洲的u t r at d d 和中国的t d s c d m a ； i m t 一2 0 0 0t d m as c ，即美国的u w c 一1 3 6 ； i m t 一2 0 0 0t d m c ，即d e c t 。 上述方案中最主要最能有希望得到广泛应用的方案还是i m t 一2 0 0 0c d m ad s 即 w c d m a ( 直扩方式) 和i m t 一2 0 0 0c d m am c 即c d m a 2 0 0 0 ( 多载波方式) 。 与g s m 系统相比，窄带c d m a 系统在向第三代系统过渡时，将采用演进的方式。 c d m a 2 0 0 01 x ( c d m a 2 0 0 0 单载波方式) 是c d m a 2 0 0 0 的第一阶段，经过国际上的争论， 确定它属于第三代技术。c d m a 2 0 0 01 x 容量理论上是i s 一9 5 系统的两倍( 实际现场 试验表明大致是1 5 - 9 5 系统的1 5 1 7 倍) ，可支持1 4 4 k b p s 的传输速率。在c d m a 网络部分则将引入分组交换方式，以支持未来的移动i p 业务方式。也就是说在 c o m a 2 0 0 01 x 商用初期，网络部分在窄带c d m a 网络基础上，保持电路交换支持话音 业务、引入分组交换方式支持数据业务。由于c d m a 2 0 0 01 x 初期只能提供1 4 4 k b p s 左右的数据速率，不能达到2 m b p s 的传输需要，为了在c d m a 2 0 0 01 x 基础上进一步 增强能力，地区标准化组织3 g p p 2 已制订支持速率高于2 m b p s 的c d m a 2 0 0 0lx 演进 方向，其中高通公司的h d r ( 高数据速率) 、摩托罗拉和诺基亚公司联合提交的 1 x t r e m e ，还有中国的l a s - - c d k a 都作为主要的技术方案。在c d m a 网络扩容工程建 设中选择c d h i a1 x 技术可以减少工程投资、保护i s 一9 5 a 网的投资并实现网络的平 滑过渡“1 。同时国外的成功商用，也为中国联通采用c d m a1 x 标准提供了技术和网 络建设的保证，因此中国联通新时空在二期后的建设中发展了c o m a 2 0 0 01 x 。 1 3 具有代表性的c d m a 网络优化方法和现状 ( 1 ) 摩托罗拉的网络规划方法分为三步。”： 第一步：获取覆盖范围和容量的初步估计，由量化工具完成，其输出是小区的大 小、b s 的数目和由网络支持的平均业务量； 第二步：静态仿真； 第三步：动态仿真。 ( 2 ) 国内的华为公司针对c d 姒网络也有相应的手段配有“3 ： 规划工具：输出规划数据与系统配置数据相一致，将无线规划参数迁入 c d m a 2 0 0 0 系统，提高配置数据的一致性； 路测工具：校正传播模型，验证规划的正确性，达到优化系统参数的目的； 网优工具完成导入路测数据、话务统计、配置数据、告警数据、工程数据及用 户投诉信息，经过分析处理得出问题定位及优化处理意见。 1 4 课题目前需要解决的问题 1 4 1 网络覆盖问题 根据用户的投诉，部分地区由于建网或运营时环境等因素变化而导致部分地区 网络覆盖不到( 即盲区) ，解决方法是根据用户投诉和路测报告定制方案。 2 第一章绪论 1 4 2 导频污染问题 c d m a 2 0 0 0 是一个自扰系统，各用户都对其他用户构成干扰，每个小区也都对其 它小区构成干扰，链路的性能和系统的容量取决于干扰功率的控制结果。因此，干 扰分析、功率配置和软切换规划等：i 二作显得尤为重要。但是各种因素往往相互制约。 在c d m a 网络中站址布局不合理或受地形地物的影响，会造成过多的无线信号能量 投射到相邻小区，从而产生导频污染。当在同一区域有过多强度接近的信号时，容 易发生掉话。因此，导频的合理配置就显得优为重要。 1 4 3 呼叫建立时长问题 寻呼响应时间过长，手机搜寻p c h 寻呼信道的时间太长，从而导致用户投诉接 续时问太长。 1 ，4 ，4 短消息存在问题 c d m a 2 0 0 0 - l x 短消息业务包括点到点短消息业务( s m s p p ) 和广播短消息业务 ( s m s c b ) 。s m s p p 是一种双向服务，要求短消息在移动台与b s 间的两个空中接口 方向i 二交换，但是对通信实时性要求较高的应用而言，传输时延无疑是其能否付诸 实施的关键。 s m s 传输时延与s c 的处理能力、用户使用状态、s m 本身的数据长度以及 c 【) m a 2 0 0 01 x 网络的繁忙程度密切相关，尤其应当引起注意的是用户使用状态对传 输时延的影响，它决定了短消息从哪个信道中进行传输，从而在根本上影响到其传 输时延的大小。另外当数据发送频率过快可能超过s c 的处理能力，从而造成大量 s m 堆积滞留，导致数据无法正常连续发送。 1 4 5c d m a 网络的干扰问题 c d m a 网络的干扰可分为下行链路上的干扰和上行链路上的干扰。下行链路干 扰有下列四种典型的源，第一种源是由于服务b s 前向业务信道所发射的干扰功率； 第二种源是其他8 s 在下行链路上发射到空中的干扰功率；第三种源是由于其他b s 的下行链路上发射的业务信道而产生的干扰功率；第四种源是非c d m a 源干扰，干 扰发射机常常非法( 有意或者无意) 地工作在c d m a 频段。上行链路上的干扰有下 列三种典型的源，第一种源是由于在相同蜂窝中的那些移动台的业务信道的发射而 产生的；第二种源是其他b s 中的那些移动台所发射的业务信道而产生的干扰功率； 第三种源是非c d m a 源干扰，消除这种干扰必须确定干扰源的位置。 因为c d 姒是一个自干扰系统，用户信号在相同的频率采用互相关性较好的p n 码进行扩频绕码，由于多径的影响，各码字之间不能完全正交，每个用户都对其他 用户构成干扰，而且每个小区对其它小区构成干扰，链路性能和系统容量取决于干 扰功率的控制结果。因此，干扰分析、功率配置等各项工作显得尤为重要。同时干 扰不但依赖于主小区和相邻小区的业务情况，而且也受到外部干扰源的影响。 1 5 课题研究的主要内容 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很多，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，也就是路测。在路测过程中不仅可以进行这些测量，而且还采集了大量的 3 第一章绪论 数据。数据采集后要进行性能分析。性能分析有两个主要目的：第一个是对采集的 数据进行统计以确定系统是否满足验收的最低要求，如掉话率等，另一个r 的是对 个别的失败案例进行分析以查明原因。根据分析，解决导频相关参数的设置和具体 b s 参数的调整，并给出整体解决方案，以兰州联通c o m a 网络优化前后路测的主要 指标进行了分析，对优化前后e c t o 统计以统计图的形式作详细的对比。 c o m a 网络的导频污染问题是大蜂窝网普遍存在的一个问题，以单个事件失败 的原因分析一般很难解决问题，有时候需要许多工程实际的经验，同时多种数据来 源可以更加准确地定位错误。通常来说，如果对路测结果检查发现某个地域范【习或 时间范围内某种事件失败频繁发生，就有必要对这种事件失败原因进行分析，以便 对相关参数进行调整。 网络优化工作是一种持续性的工作，建网初期，由于话务量较小，通过路测进 行优化的过程一般需要重复多次。随着用户数的增多，还应该充分考虑网络维护中 心记录的各种数据对网络进行优化，这种连续不断的优化工作对c o m a 系统尤为重 要，因为c o m a 系统是干扰受限的通信系统，随着用户数量的不断增加，网内的干 扰随之增加，并且外部环境也在不断变化，因此需要不断修改某些网络参数以保证 网络在各方面有较好的性能。根据处理路测数据后生成的统计数据，找出事件失败 的原因和网络的具体问题，并根据o m c 统计采集和用户投诉进行全面的分析并制定 出优化方案。优化主要包括基本业务区域级的调整、优化和有负载下系统级优化。 本课题主要研究c o m a 网络的无线子系统和交换子系统的全面优化，重点是对 交换子系统的优化。通过对路测、数据和性能分析以及系统参数的调整等优化手段， 将c o m a 网建设成精品阿络，提高网络综合性能和指标，使其能在激烈的无线通信 市场中占有优势地位。 1 6 本文结构 本论文共分为5 章，第2 章阐述了c o m a 系统的主要技术，并介绍了c o m a 无线 网络优化与设计要考虑的工作原理，并给出了影响网络性能的有关参数；第3 章对 c o m a 系统性能分析的具体步骤进行较为详细的说明，并对优化过程进行了分析，给 出了网络优化时的工作方法；在第4 章对兰州西部市区优化前c o m a 业务区的e c i o ， f f e r ，r s s i ，t xp o w e r 路测结果进行了具体分析，结合具体模型，给出了优化解决 方案；在第5 章根据前面各章的分析，利用测试软件对c d m a 网络进行了比较全面 的测试分析，在此基础上首先重点对交换子系统进行详细分析，并进行了系统优化， 输出了优化前后对比图，然后对无线子系统进行优化并输出了兰州西部市区优化后 c o m a 业务区的e c i o ，f f e r ，r xp o w e r ，t xp o w e r 路测图等几个重要优化结果。 4 第二章c d 姒系统概述 第二章c d m a 系统概述 2 1c o m a 系统的主要优点 c d m a 系统采用码分多址的技术及扩频通信的原理，使得可以在系统中使用多种 先进的信号处理技术，为系统带来许多优点。 2 1 1 大容量 c o m a 系统的信道容量是模拟系统的1 0 2 0 倍，是t d m a 系统的4 倍。c d m a 系统 的高容量很大一部分因素是因为它的频率复用系数远远超过其它制式的蜂窝系统， 另外一个主要因素是它使用了话音激活和扇区化等因素”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小于 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，减少了对其它用户的干 扰，使系统的容量提高到原来的l o 3 5 = 2 8 6 倍。虽然f d m a 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。 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 系统的影响。小区一般划分为三个扇区，天线波束宽度为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，典型的7 通 道再用模式在3 个扇区内仍然是7 通道，一个a m p s 全向扇区在1 2 5 m h z 内有6 条 可用通道，现在变成一个三扇区小区内每个扇区有2 条信道。 c d m a 系统的扇区化也会由于干扰而产生不利影响，但干扰不是以最严重的值， 而是以其平均值来影响规划。扇区重叠导致的平均干扰增加幅度很小，同时，扇区 之间实行软切换导致增益。因此，c d m a 小区如果实行n 通道扇区化，则可扩充容量 n 倍。 频率再用”1 ：在c d s a 系统中，若干小区的b s 都工作在相同的频率上，若干小区 的移动台也工作在相同频率上。因此，任一小区的移动台都会受到相邻小区b s 的 干扰，任一小区的b s 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。 低的e b 4 。：e 。n 。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 系统要求的臣心 比窄带系统要低，降低了干扰，扩大了容量。 2 1 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，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 第二章c i ) t t _ 系统概述 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 务量高峰期将误帧率稍稍提高，从而增加可用信道数”1 。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 区蝴夏盖大小是动态的。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“。 2 1 3 软切换 所谓软切换是指移动台需要切换时，先与新的b s 连通再与原b s 切断联系， 而不是先切断与原b s 的联系再与新的b s 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 发生在切换中。同时，软切换提供分集，从而提高通信的质量。 但是软切换也相应带来了一些缺点：导致硬件设备的增加，降低了前向容量等“”。 2 。1 4 采用多种分集技术 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。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u “。 时间分集是利用基站( b s ) 和移动台( m s ) 的r a k e 接收机来完成的。对于一 个信道带宽为1 2 3 啊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 1 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 m a 系统中就这样综合利甩了频率分集、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 1 5 话音激活 典型的全双工双向通话中，每次的通话的占空比小于3 5 ，在f d m a 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 其它甩户的干扰，这即是c d m a 系统的话音激活技术“。 2 1 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 第二章c d m a 系统概述 话、盗用等方面具有其它系统不可比拟的优点。 2 2c d m a 的信道 2 。2 1c i ) m a 中使用的地址码 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系列，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。在c d m a 系统中，用到两个m 序列，一个长度是 2 ”一1 ，一个长度是2 4 2 _ 1 ，各自的用处不同。 在前向信道中，长度为2 4 2 _ l 的m 序列被用作对业务信道进行扰码( 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 “一l 的m 序列被 用于对前向信道进行正交调制，不同的b s 采用不同相位的m 序列进行调制，其相 位差至少为6 4 个b i t e ，这样最多可有5 1 2 个不同的相位可用“。 在反向c o 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，这些相位是随机分派且 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 “一1 的p n 码也被用 于对反向业务信道进行正交调制，但因为在反向因为信道上不需要标识属于哪个 b s ，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o 。 2 2 2 反向c d p i a 信道 反向c d 姒信道由接入信道和反向业务信道组成。这些信道采用直接序列扩频 的c o m a 技术共用于同一c d m a 频率。在这一反向c d m a 信道上，b s 和用户使用不同 的长码掩码区分每一个接入信道和反向业务信道。当长码掩码输入长码发生器时， 会产生唯一的用户长码序列，其长度为2 心1 。对于接入信道，不同b s 或同一b s 的 不同接入信道使用不同的长码掩码，而同一基站的同一接入信道用户使用的长码掩 码则是一致的。进入业务信道以后，不同的用户使用不同的长码掩码，也就是不同 的用户使用不同的相位偏置n “。 反向c d m a 信道的数据传输以2 0 m s 为一帧，所有的数据在发送之前均要经过卷 积编码、块交织、6 4 阶正交调制、直接序列扩频队及基带滤波。接入信道和业务信 道调制的区别在于：接入信道调制不经过最初的“增加帧指示比特”和“数据突发 随机化”这两个步骤“”，也就是说，反f 哥接入信道调制中没有加c r c 校验比特，而 且接入信道的发送速率是固定的4 8 0 0 b i t s ，而反向业务信道选择不同的速率发送。 反向业务信道支持9 6 0 0 、4 8 0 0 、2 4 0 0 、1 2 0 0 b i t s 的可变数据速率。但是反向业务 信道只对9 6 0 0 b i t s 和4 8 0 0 b i t s 两种速率使用c r c 校验。 7 第，二章c d m a 系统概述 接入信道：移动台“”使用接入信道来发起同b s 的通信以及响应b s 发来的寻呼 信道消息。接入信道传输的是一个经过编码、交织以及调制的扩频信号。接入信道 由其共用长码掩码唯一识别，移动台在接入信道上发送信息的速率固定为 4 8 0 0 b i t s 。接入信道帧长度为2 0 m s ，仅当系统时间是2 0 m s 的整数倍时，接入信道 帧才可能开始。一个寻呼信道最多可对应3 2 个反向c d i a 接入信道，标号从0 至3 i 。 对于每一个寻呼信道，至少应有一个反向接入信道与之对应，每个接入信道都应与 一个寻呼信道相关联。在移动台刚刚进入接入信道时，首先发送一个接入信道前缀， 它的帧由9 6 全零组成，也是以4 8 0 0 b i t s 的速率发射。发射接入信道前缀是为了 帮助b s 捕获移动台的接入信道消息“。 反向业务信道：是用来在建立呼叫期间传输用户信息和信令信息。移动台在反 向业务信道上以可变速率9 6 0 0 、4 8 0 0 、2 4 0 0 、1 2 0 0 b i t s 的数据速率发送信息。反 向业务信道帧的长度为2 0 m s 。速率的选择以一帧( 即2 0 m s ) 为单位，即上一帧是 9 6 0 0 b i t s ，下一帧就可能是4 8 0 0 b i t s 。移动台业务信道初始帧的时问偏置由寻呼 信道的信道支配消息中的帧偏置参数定义。反向业务信道的时间偏置与前向业务信 道的时间偏置相同。仅当系统时间是2 0 m s 的整数倍时，零偏置的反向业务信道帧 才丌始，帧偏置参数被指定为f r a m e _ o f f s e t 的业务信道帧在比零片业务信道帧晚 1 2 5 f r a m e 师f s e t 毫秒时开始。 2 2 ，3 前向c d m a 信道 前向c d m a 信道由以下码分信道组成：导频信道、同步信道、寻呼信道( 最多 可以有7 个) 和若干个业务信道。每一个码分信道都要经过一个w a l s h 函数进行正 交扩频，然后又由1 2 2 8 8 m c h i p s 速率的伪噪声序列扩频。在b s 可按照频分多路 方式使用多个前向c d m a 信道( 1 2 3 m h z ) ”。 前向码分信道最多为6 4 个，但前向码分信道的配置并不是固定的，其中导频 信道一定要有，其余的码分信道可根据情况配置。例如可以用业务信道一对一地取 代寻呼信道和同步信道，这样最多可以达到有一个导频信道、0 个寻呼信道、0 个 同步信道和6 3 个业务信道。这种情况必须发生在b s 拥有两个以上的c d m a 信道( 即 带宽大于2 5 m h z ) ，其中一个为b s 的c d m a 信道( 1 2 3 m h z ) ，所有的移动台都先集 中在基本信道上工作，此时，若基本c d n a 业务信道忙，可由b s 在基本c d m a 信道 的寻呼信道上发生信道支配消息或其它相应的消息将某个移动台指配到另一个 c d m a 信道( 辅助c d m a 信道) 上进行业务通信，这时这个辅助c d m a 信道只需要一个 导频信道，而不在需要同步信道和寻呼信道。 导频信道在c d m a 前向信道上是不停发射的。它用于使所有在b s 覆盖区中的移 动台进行厨步和切换。b s 利用导频p n 序列的时间偏置来标识每个前向c o m a 信道。 由于c d 姒系统的频率复用系数为“l ”，即相邻小区可以使用相同的频率，所以频 率规戈变得简单了，在某种程度上相当于相邻小区导频p n 序列的时间偏置的规划。 在c d m a 蜂窝系统中，可以重复使用相同的对闷偏置( 只有使用相同时闻偏置的b s 的间隔距离足够大) 。导频信道用偏置指数( o 5 1 1 ) 来区别。偏置指数是指相当 于0 偏置导频p n 序列的偏置值”。 虽然导频p n 序列的偏置值有2 “个，但实际取值只能是5 1 2 个值中的一个 ( 2 5 6 4 = 5 1 2 ) 。一个导频p n 序列的偏置( 用比特片表示) 等于其偏置指数乘以6 4 。 例如，若导频p n 序列偏置指数是4 ，则该导频的p n 序列偏置为5 6 4 = 3 2 0 c h i p s 。 第二章c d 姒系统概述 一个前向c d m a 信道的所有码分信道使用相同的导频p n 序列。 同步信道在发射前要经过卷积编码、码符号重复、交织、扩频可调制等步骤。 在b s 覆盖区中开机状态的移动台利用它来获得初始的时间同步，同步信道的比特 率是t 2 0 0 b i t s ，其帧长为2 6 6 6 6 m s 。同步信道上使用的p n 序列偏置与同一前向 信道的导频信道使用的相同。 一旦移动台捕获到导频信道，即与导频p n 序列同步，这时可认为移动台在这 个前向信道也达到同步。这是因为同步信道和其它所以码分信道是用相同的导频刚 序列进行扩频的，并且同一前向信道上的整和交织器定时也是用导频p n 序列进行 校准的。 寻呼信道是经过卷积编码、码符号重复、交织、扰码、扩频和调制的扩频信号。 b s 使用寻呼信道发送系统信息和对移动台的寻呼消息，基本训信道是编号为l 的爿 呼信道，寻呼信道发送9 6 0 0 b i t s 或4 8 0 0 b i t s 固定数据速率的信息，在一给定的 系统中所有寻呼信道发送数据速率相同，寻呼信道帧长为2 0 m s ，寻呼信道使用的导 频序列偏置与同一前向c d m a 信道上实体的相同，寻呼信道分为许多寻呼信道时隙， 每个为8 0 m s 长。 前向业务信道是用于呼叫中，b s 向移动台发送用户信息海外信令信息的。个 前向c d b a 信道所能支持的最大前向因为信道数等于6 3 减去寻呼信道和同步信道 数，b s 在前向业务信道上以9 6 0 0 、4 8 0 0 、2 4 0 0 、1 2 0 0 b i t s 可变数据速率发送信息， 前向业务信道帧长是2 0 m s ，随机速率的选择是按帧进行的。 同一c d m a 信道的不同前向业务信道所用的导频偏置不同，帧偏置是由 f r a m eo f f s e t 参数决定的。前向业务信道的帧偏置和反向业务信道的帧偏置相同。 帧偏置为0 的前向业务信道与b s 发送时间( 系统参考时间) 的偶数秒对准。帧偏 置为f r a m eo f f s e t 的前向业务信道帧比0 偏置的业务信道帧滞后1 2 5 f r a m eo f f s e t m s 。【2 2 。 2 3 呼叫处理 移动台的呼叫处理包含下列状态： 夺移动台初始化状态：在该状态移动台选择并捕获系统。 夺移动台空闲状态：在该状态中，移动台监视寻呼信道上的消息。 夺系统接入状态：在该状态时，移动台在接入信道上向b s 发送消息。 夺移动台控制在业务信道状态；在该状态时，移动台通过前向和反向信 道与b s 通信。 2 3 1 空闲状态 寻呼信道被分为8 0 m s 的时隙，称为寻呼信道时隙。工作在非分时隙模式的移 动台在任何寻呼信道时隙上接收寻呼和控制消息，而工作在分时隙模式的移动台仅 仪在某些分配的时隙上监视寻呼信道。移动台在不监视寻呼信道的时隙里，可以停 止或减少其处理过程，以便节省电源。除了处于空闲状态，移动台在其它状态均不 能工作于分时隙模式。 工作于分时隙模式的移动台通常在每个时隙周期内监视一个或两个时隙的寻 第一章c d m 系统概述 呼信道。通过使用登记消息、始呼消息或寻呼响应消息的时隙周期指数 ( s l o t c y c l e i n d e x ) 字段，移动台可以定义其所希望的时隙周期。时隙周期的长 度为t ，以1 2 8 m ( 秒) 为单位，可由下式给出：t = 2 i ，其中i 是所选的时隙周 期指数。“。 2 3 2 接入状态 移动台在接入信道上采用随机接入过程发送消息。而随机接入过程中的许多参 数，都由b s 的接入参数消息所提供。 进行一次消息的发送和对该消息的应答的接收( 或者接收失败) 的整个过程， 称为一次接入尝试。而接入尝试的每一次发送过程，都称为一次接入试探。在一次 接入尝试的每一次接入试探中，移动台都发送相同的消息。在一次接入尝试中，接 入试探按照接入试探序列分成组。每一个接入试探序列由多至i +