CDMA网络优化工作中导频污染问题的分析(广东电信网运部).doc

CDMA网络优化工作中导频污染问题的分析目 录1.问题来源及简要描述32.创新与建议详细描述32.1创新方法概述32.2创新方法的实现过程62.3创新方法的独特之处93.结果的量化和效果评估151. 问题来源及简要描述11 问题来源导频污染是CDMA网络优化过程中一个必须要重视的问题，它对系统的性能和容量的影响较大，也是用户投诉的热点之一。本文从三个角度较详细地分析了导频污染产生的原因以及给整个系统带来的影响，归纳并总结了解决导频污染的一些典型优化途径和方法。12 简要描述在我们日常的优化论文报告中，经常会引用到“导频污染”，而我们往往只注重它给无线网络带来的负面影响，但很少有人真正彻底地分析过究竟什么是导频污染（Pilot Pollution）。首先，我们要了解Pilot Pollution是CDMA系统特有的现象，其他2G系统如GSM系统不存在Pilot Pollution，这也是由CDMA系统本身特性决定的。一般来说，IS95CDMA中对导频污染的定义如下：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，由于其它不在移动台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。2. 创新与建议详细描述2.1 创新方法概述211 Pilot Pollution的产生原因分析及其影响2.1.1.1RAKE接收机RAKE接收机的属性直接决定了MS可承受的最大有效导频数（小于等于三个），因此，如果在激活集中导频信号数大于等于四个，便定义为Pilot Pollution。在CDMA扩频系统中，信道带宽远远大于信道的平坦衰落带宽。不同于传统的调制技术需要用均衡算法来消除相邻符号间的码间干扰，CDMA扩频码在选择时就要求它有很好的自相关特性。这样，在无线信道中出现的时延扩展，就可以被看作只是被传信号的再次传送。如果这些多径信号相互间的延时超过了一个码片的长度，那么它们将被CDMA接收机看作是非相关的噪声，而不再需要均衡了。由于在多径信号中含有可以利用的信息，所以CDMA接收机可以通过合并多径信号来改善接收信号的信噪比。其实RAKE接收机所作的就是：通过多个相关检测器接收多径信号中的各路信号，并把它们合并在一起。下图为一个RAKE接收机，它是专为CDMA系统设计的经典的分集接收器，其理论基础就是：当传播时延超过一个码片周期时，多径信号实际上可被看作是互不相关的。RAKE接收可以认为是一种时间分集技术。 RAKE接收机原理图上图可以看出：RAKE接收机有3路FINGERS，1路相关器，3路FINGERS可以对接收到的导频进行3路解调（这3路可以是3个不同的导频，也可以是同一导频的不同的多径信号）。当激活集中的导频数大于三个时，Rake接收机将以时分形式从中选取三路进行合并，而多余的导频信号对与系统来说就成为一种干扰，增加了系统的背景噪声，将会导致FER的升高。所以RAKE解调少于3路信号时，解调成功率最高，MS可以与基站保持正常通讯状态，如果强导频数超过3个，多余的信号对于MS来说就是干扰而可能造成解调失败而掉话，这也是Pilot Pollution会导致MS掉话的原因。2.1.1.2 CDMA系统的前向自干扰性分析由于CDMA系统不同用户同一时间采用相同的频率，所以CDMA系统为自干扰系统，并且前反向都会存在自干扰，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。在CDMA 2000 1X网络中，某个扇区的前向业务信道是由walsh码区分的，一般的网络规划前向使用64阶的Walsh码，即总共可以生成64个信道。其中，至少必须包含一个导频信道、一个同步信道和一个寻呼信道，也就是说，理想状态的理论极限值是同时建立61个语音通信。但在实际的网络中，往往还没有到达这个理论最大值的时候，基站的总发射功率、基站的反向接收灵敏度、手机的最大发射功率以及手机的接收灵敏度这些因素中的一个或几个同时已经到达了极限状态。如果此时再接入新的用户，便会产生雪崩效应，造成多个用户的掉话。而对于前向信道，同样的道理，如果在某一点存在多个扇区的前向信道信号，而且都很强，无疑也会给MS的解调带来自干扰。而多个扇区前向信道的自干扰可能造成Pilot Pollution，导致MS掉话。前向自干扰掉话期间典型的特征是：导频信号的Ec/Io下降而手机接收到的功率在增加，FER也很差。这就表明了有强导频干扰存在（此处暂不讨论外部干扰），但此时活动集内导频信号强度也很好，造成前向FER过高。MS很快启动T5m计数器，如果时间持续过长大于T5m设定的时间，则手机就会重新初始化，导致掉话。若MS掉话后重新初始化进入新导频，这就是最明显的前向自干扰掉话，也是我们判定是否存在前向自干扰的依据。因此，通过对前向自干扰掉话特征的分析，要想避免Pilot Pollution，我们必须控制前向信道的数量和强度（控制导频信道数量和强度），一般我们通过控制基站发射功率（导频功率）和调整天线来实现，目的是尽量减少这样的系统内部干扰，以免产生掉话。用户满意，才是我们网络优化工作者的工作重点。2.2 创新方法的实现过程越区覆盖的处理与控制分析 2.2.1越区覆盖产生的主要原因从目前已知的情况来分析，产生这一现象的主要原因有以下几种：1. 工程质量问题。CDMA三期工程大规模割接了很多基站，本来每次割接新站和周边基站的天线都需要作出相应的调整，但是由于工程实施等各方面原因，很多新站的天线下倾角没有达到设计要求，而且周边基站的天线也没有调整。2. 天线使用问题。在市区或市郊的地方使用了垂直波瓣较宽的天线，如垂直波瓣大于13度或水平波瓣大于65度的天线。3. 数据库不准确，数据库上显示倾角已经很大但是实际上相差非常远。2.2.2越区覆盖可能产生的影响a) 通信语音质量差。当占用越区的信号时，由于信号不稳定，造成EC/IO差。b) 掉话率高。当在同一区域有过多(数目超过Rake接收机的Finger数)强度接近的信号时，容易发生掉话。c) 呼叫建立成功率低。d) 软切换因子高。e) 邻区表不够用。2.2.3 越区覆盖的判断方法越区覆盖可以通过以下几种方法来判断：1. 通过软切换因子发现越区覆盖。网优DA的统计指标中有软切换比例，如果是超过100，就要考虑这个基站的越区覆盖。(软切换因子=(软切换话务量/主要话务量)*100%)。2. 小区接入距离。PCMD工具中的小区接入距离非常有用，能够非常直观和方便的显示小区的最远覆盖距离，通过结合小区覆盖目标区域和mapinfo上基站之间的距离，就可能判断出小区是否越区。3. 通过UNL数据分析发现越区覆盖。每周六系统会自动生成UNL数据，如果发现多个扇区与同一个PN切换失败则考虑该PN的越区覆盖。(UNL:Nndeclared Neighbor List. UNL表记录的是能量足够强，本来可以进入目标扇区候选基的，但是由于不在该扇区邻区表中，因此而发生切换失败的导频信号的信息。通过UNL表，我们同样可以发现需要添加的邻区，再通过Mapinfo地图，如果两个基站相距较远，同样可以认定有信号越区覆盖，如果一个PN和多个扇区均发生切换失败，则说明这个PN很可能发生越区覆盖)4. 通过Pilot Pollution数据分析发现越区覆盖。使用SPAT导出每天的数据，进入Pilot Pollution选项，里面有以下指标：One Strong Pilot Above T_ADD(超过T_ADD的导频信号有4个)，Two Strong Pilot Above T_ADD（超过T_ADD的导频信号有5个）, Three Strong Pilot Above T_ADD（超出T_ADD的导频信号有6个, One Strong Pilot Above T_COMP（在激活集之外，超过T_COMP的导频信号有1个）, Two Strong Pilot Above T_COMP(在激活集之外，超过T_COMP的导频信号有2个), Three Strong Pilot Above T_COMP（在激活集之外，超过T_COMP的导频信号有3个，如果一个扇区其中有一些值比较大的话，则可以考虑该扇区是否存在越区覆盖。5. 通过邻区优化工作发现越区覆盖。邻区优化应该成为各区域的例行工作，每天都应该使用SPAT导出需要添加的邻区进行添加，如果在MapInfo地图上发现，需要添加邻区的两个基站相距很远，则判断其中一个基站越区覆盖。6. 路测数据分析。通过分析PN scanner路测数据，如果有很远的PN飘过来，则问题就比较严重了，因为路面是最低的，在路面都有越区，则在高处问题更加严重。在实际工作中，使用最多的是小区接入距离、软切换因子、HOMAX和UNL。最有针对性的是在用户使用地点的测试，记下所看到的PN，或者掉话前后的PN，就能够确定越区的信号；PCMD中的用户通话分析，因为知道了用户所处的位置，就可以找到用户使用的全部PN和各个PN使用的频率。2.2.4 越区覆盖的控制i. 压天线的倾角。注意是什么类型的天线，所覆盖的区域建筑物高度，不要相信数据库中的角度。发单的时候要求代维测量后联系我们确定调整角度。一般郊区35度没有问题，市区24度，市区不要超过1415度，郊区不要超过14度，具体要看基站高度。ii. 降低功率。不建议直接修改CBR衰减和基站最大功率，这样有两个坏处：一是降低了最大功率，对数据用户不利，因为一个16x就会消耗掉9w左右的功率；另外就是降低了系统的容量。建议先降低信道功率，导频信道数字增益最低可以降到80，相当于降低为标准功率的55左右，调整时需注意各信道的数字增益需要同步修改。iii. 更换天线。天线的垂直波瓣对越区的贡献很大，如果压得不能再压了，仍然不见效果，就需要考虑天线的类型了。2.3 创新方法的独特之处Pilot Pollution的典型优化途径及方法2.3.1基站越区覆盖的典型例子2.3.1.1过邻区优化工作发现基站越区覆盖在5月14日进行邻区优化的过程中发现海珠步林基（1922）需要添加的邻区有3个:从MapInfo地图上看到其距离海珠后滘（652）隔了2重站，所以怀疑海珠步林基2扇区发生越区覆盖，于是下工单将其2扇区下倾角由7度调整到13度。于16日完成下倾角调整的工作。导出17日SPAT数据，发现需要添加的邻区中海珠步林基已经消失了。朗讯的设备一个扇区只允许添加20个邻区，很多扇区的邻区表已经添加到20个，用SPAT导出需要添加的邻区已经添加不进去。固然可以使用homax统计15天的数据删掉一部分邻区，但是并没有从根本上改善网络的Pilot Pollution的状况，通过增大下倾角控制基站覆盖范围，既解决了区域邻区优化的问题，又改善了该区域Pilot Pollution的程度。2.3.1.2通过UNL数据分析发现基站越区覆盖4月21日的UNL统计发现PN=24的信号对海珠区有大量的UNL记录，后发现这个信号是广钢南门1扇区信号，4月30日上站实测下倾角为4度，通过下压下倾角为10度后，PN24对海珠区的影响基本消除，见下列数据：4月21日4局UNL数据（筛选TO PN24）Source源站名To PNAvg Strength (dB)CNT4_112_1海珠瑞宝27-13.531244_112_2海珠瑞宝24-9.820364_55_2长寿西9-1020234_63_2西华路西231-11.220184_98_2海珠四航267-10.913154_104_2泰沙路315-8.113044_96_2荔福路西6-12.212594_100_1昌岗立交93-12.312374_63_1西华路西426-1111194_126_2海珠云桂207-12.710074_95_2宝岗大道417-11.98414_22_1华泰宾馆138-8.57854_126_1海珠云桂171-12.97534_97_2置地广场45-12.46604_100_1昌岗立交24-136324_100_1昌岗立交390-12.86084_112_2海珠瑞宝210-10.25914_4_1东风陵园372-11.55864_112_2海珠瑞宝189-10.75604_40_1纸行路465-12.45504_128_2海珠凤凰150-13.95134_115_1瑞宝东约27-115034_103_3民政学校129-10.24594_55_2长寿西417-12.34574_58_1荔湾广场318-10.74484_97_1置地广场3-11.64324_4_1东风陵园207-12.84084_112_3海珠瑞宝474-9.34064_97_2置地广场6-12.84024_126_1海珠云桂411-12.93954_23_2友谊商店471-11.13754_89_2芳村葵蓬204-11.63684_53_1土产大厦120-10.83624_124_1江南穗花237-12.23604_99_2昌岗中路24-11.23504_19_2江湾桥北306-11.13444_125_3同福京粤192-11.93424_40_1纸行路171-11.43414_95_3宝岗大道192-12.33374_120_2宝岗路南132-10.83354_118_1洲嘴码头87-10.33314_115_3瑞宝东约474-8.23294_126_3海珠云桂99-10.93264_103_3民政学校429-11.73124_6_3黄华路南15-10.33114_38_2海珠北路6-10.53044_98_2海珠四航129-10.43004_22_1华泰宾馆300-12.42964_3_2东山宾馆303-7.32954_125_3同福京粤264-11.42914_55_3长寿西384-11.62904_72_1芳村增教462-12.42874_23_3友谊商店468-10.82864_22_1华泰宾馆9-10.72864_53_1土产大厦456-11.62854_63_2西华路西285-13.22814_6_2黄华路南15-10.52794_98_2海珠四航183-12.72784_34_3北秀花园63-12.82734_22_1华泰宾馆177-11.12714_78_1芳村赤岗123-10.12704_121_1广纸纸城69-12.12604_100_3昌岗立交24-122584_63_2西华路西48-11.62574_125_2同福京粤117-102574_126_2海珠云桂408-13.12574_110_1江燕路69-12.62554_22_1华泰宾馆423-9.82494_9_1世贸大厦408-10.12474_110_2江燕路24-10.12464_56_1沙面胜利285-12.92444_123_1海珠晓燕45-10.52444_118_1洲嘴码头42-10.92424_110_1江燕路417-11.12394_22_1华泰宾馆207-10.72374_120_3宝岗路南45-122324_90_1芳村南教33-9.82314_16_1肇庆大厦33-9.42284_99_2昌岗中路315-6.92284_53_1土产大厦6-102274_104_3泰沙路429-10.42214_56_1沙面胜利216-11.22214_6_1黄华路南90-12.92184_99_1昌岗中路429-10.92174_3_3东山宾馆138-10.72174_116_2海珠紫来285-13.12134_6_3黄华路南177-11.12134_56_2沙面胜利18-11.72124_38_1海珠北路120-12.22114_111_2海珠南箕342-9.22094_124_1江南穗花225-11.32094_23_3友谊商店171-11.22084_104_2泰沙路24-10.22084_56_3沙面胜利126-11.32054_100_1昌岗立交21-122024_63_1西华路西231-11.72014_125_1同福京粤156-11.41974_89_2芳村葵蓬504-101974_38_1海珠北路171-8.61954_121_1广纸纸城132-10.71934_124_3江南穗花237-11.51854_16_2肇庆大厦231-12.71854_97_1置地广场6-11.61844_5_1东华西路87-121844_63_2西华路西6-81834_81_1广钢集团222-13.51834_95_2宝岗大道456-121824_95_1宝岗大道354-9.51824_120_2宝岗路南171-10.21794_124_3江南穗花273-11.11794_38_2海珠北路120-121764_6_1黄华路南15-11.41754_82_3芳村新爵33-10.61724_4_2东风陵园15-10.21714_95_3宝岗大道390-11.61704_72_1芳村增教15-11.91674_16_3肇庆大厦33-9.71664_63_2西华路西129-9.61644_115_1瑞宝东约285-11.61644_16_3肇庆大厦231-12.81624_33_2大德路366-111614_95_3宝岗大道345-12.61614_56_2沙面胜利87-12.21604_98_3海珠四航3-121584_112_1海珠瑞宝357-12.51564_34_2北秀花园189-11.91544_3_2东山宾馆117-11.51534_100_1昌岗立交132-11.21534_22_2华泰宾馆474-9.51524_100_1昌岗立交45-10.61504_4_2东风陵园66-11.51504_120_3宝岗路南417-10.91504_117_2晓港路中429-12.41504_78_1芳村赤岗15-12.11484_23_2友谊商店207-12.91444_55_3长寿西9-11.21424_72_1芳村增教270-12.31384_126_1海珠云桂399-10.61384_45_1广州大厦297-12.11384_45_1广州大厦75-11.51384_53_2土产大厦345-12.51374_58_2荔湾广场360-8.81364_22_1华泰宾馆18-10.31344_98_2海珠四航225-11.71344_104_3泰沙路273-121344_125_3同福京粤117-101344_6_1黄华路南69-11.31334_96_2荔福路西90-10.11324_23_2友谊商店282-11.51324_4_1东风陵园15-111314_6_1黄华路南273-10.51314_3_3东山宾馆345-9.91304_103_1民政学校45-11.61294_58_3荔湾广场318-10.11274_126_3海珠云桂129-9.71274_128_1海珠凤凰66-10.91264_128_1海珠凤凰417-10.71264_125_1同福京粤360-12.41254_115_2瑞宝东约24-11.21254_128_1海珠凤凰354-121244_22_1华泰宾馆345-11.41244_117_2晓港路中378-12.21244_3_3东山宾馆402-10.81234_22_1华泰宾馆321-12.41234_128_1海珠凤凰6-11.61234_110_3江燕路417-10.71214_6_1黄华路南168-9.51214_55_2长寿西264-10.51204_74_2鹤洞新村381-10.41204_6_3黄华路南297-11.11204_117_1晓港路中60-11.41194_121_1广纸纸城21-10.31174_22_1华泰宾馆183-10.61174_4_3东风陵园207-10.21164_104_3泰沙路129-11.31164_5_3东华西路399-10.91144_124_1江南穗花78-121144_38_1海珠北路6-10.91134_118_2洲嘴码头6-10.81134_95_2宝岗大道366-12.91134_124_3江南穗花69-10.91124_100_1昌岗立交450-11.61124_99_3昌岗中路132-11.71124_33_1大德路366-10.91114_33_1大德路144-11.61114_22_3华泰宾馆408-10.61114_16_1肇庆大厦231-12.11104_103_3民政学校141-11.91104_78_2芳村赤岗231-10.31104_115_2瑞宝东约189-10.11104_5_3东华西路177-121084_6_3黄华路南213-9.81074_33_1大德路357-11.31064_104_2泰沙路189-11.11054_98_2海珠四航3-11.81054_33_1大德路123-11.61054_103_3民政学校93-111054_19_2江湾桥北114-11.61044_6_1黄华路南102-12.41044_3_2东山宾馆435-10.51034_22_2华泰宾馆426-11.41034_22_3华泰宾馆27-11.81034_128_1海珠凤凰267-12.51034_112_1海珠瑞宝168-13.71014_115_2瑞宝东约210-12.21014_128_2海珠凤凰417-11.7994_99_2昌岗中路243-14994_34_1北秀花园495-11.4994_34_1北秀花园66-11.5984_124_1江南穗花3-11.6984_5_1东华西路15-8.8984_5_1东华西路24-11.3984_118_2洲嘴码头102-12.5974_23_3友谊商店471-9.8974_39_1起义路30-11964_19_1江湾桥北453-11.7964_32_2府前路西456-12.6964_34_1北秀花园330-9.8964_98_1海珠四航156-13954_19_3江湾桥北45-12944_33_1大德路27-12944_120_1宝岗路南450-10.9944_19_1江湾桥北255-11.3944_22_3华泰宾馆414-7.7934_22_1华泰宾馆126-11.2934_127_3中大校园411-13.7924_89_1芳村葵蓬135-12.3924_6_3黄华路南21-11.8924_6_3黄华路南69-12.3914_19_1江湾桥北306-10.2904_90_1芳村南教36-9.4904_5_3东华西路63-10.9904_128_2海珠凤凰267-11894_96_3荔福路西90-9894_3_2东山宾馆207-13.3884_124_3江南穗花219-11.9884_99_2昌岗中路279-12.1884_32_3府前路西150-10.8884_5_1东华西路21-10.5884_121_1广纸纸城48-12.6884_95_2宝岗大道60-13.2884_121_1广纸纸城417-11.9874_120_3宝岗路南354-12874_95_1宝岗大道480-11.2874_58_1荔湾广场60-13874_125_3同福京粤285-13.1864_99_2昌岗中路189-128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