CDMA2000网络数据分析-念轩媛(终极版)

1、江西环境工程职业学院大专毕业生毕业设计（论文）题目: CDMA2000网络数据分析 学院： 姓名： 念轩媛 学号： 专业： 通信技术 指导老师： 毕业论文答辩时间： 摘 要伴随着3G时代的稳步发展，CDMA技术越发受到关注。CDMA是为满足大容量、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。随着3G技术正式商用、CDMA用户数量增加、业务种类的多样化，以及城市建设等引起的电波传播条件的变化，便需要对网络持续不断地进行优化。网络优化工作，一方面是要对网络运行中存在的诸如覆盖不好、语音质量差、掉话、网络拥塞、切换

2、成功率低等质量问题予以解决，使网络达到最佳运行状态；另一方面，还要通过优化资源配置，对整个网络进行合理调配的运用，以适应需求和发展的情况，最大可能地发挥设备潜能，从而获得最大的投资效益。掉话是用户通信非正常中断，其在用户方面的负面影响最为直接，是一种严重的网络故障现象。所以确定掉话原因和解决办法，降低掉话率，在CDMA2000网络优化中非常重要。本文介绍了移动通信的发展历程、CDMA的发展历程、CDMA2000的基本原理、CDMA2000的关键技术。最后重点结合某些掉话案例数据，对CDMA2000网络各种情况下的掉话，详细分析了原因并给出了解决方案。关键词：码分多址，优化，掉话，分析II目录第

3、1章 绪论31.1 CDMA的发展历程4第2章 CDMA2000系统的特点、原理及关键技术42.1 CDMA系统的特点42.2 CDMA2000系统的特点52.2.1 CDMA2000系统的技术特点52.3 CDMA2000原理及关键技术62.3.1 扩频通信6第3章 CDMA2000掉话分析93.1 掉话的基本概念及掉话机制93.1.1掉话的概念93.1.2掉话机制93.2 掉话的分析方法103.2.1 话务统计分析103.2.2 告警统计分析103.2.3 路测数据分析103.3 常见掉话原因及案例分析103.3.1 弱覆盖导致的掉话113.3.2 邻区漏配导致的掉话123.3.3 导频污

4、染导致的掉话13结 论16参考文献18III第1章 绪论1.1 CDMA的发展历程CDMA是英文“Code Division Multiple Access”的缩写，直译为码分多址， 2000年，CDMA2000-1X标准中的CDMA2000-1X Rel.0, CDMA2000-1X Rel.A出台，随后CDMA2000-1X EVDO，EVDV等宽带CDMA技术纷纷出台。随着时间推移，在技术上有着较大优势的IS-95A 、1X Rel.0、1X Rel.A、EVDO Rel.0、EVDO Rel.A在现网中大规模的商用。CDMA各个标准的技术特性则如表所示：表1-1 CDMA各个技术标准特

5、性制式IS 95-ACDMA2000 1X Rel.0CDMA20001X Rel.ACDMA2000EV-DO Rel.0CDMA2000EV-DO Rev.ACDMA2000EV-DO Rev.B技术特点CDMA技术首次商用增加补充信道，支持分组数据业务增加补充信道，支持分组数据业务利用单独的载频实现高速率传输引入上下行高速分组技术将三个载波捆绑，上下行速率均提高三倍上行/下行速率14.4/14.4Kbps153/153Kbps153/307Kbps153Kbps/2.45Mbps1.8/3.1Mbps5.4/9.3Mbps成熟度成熟商用成熟商用成熟商用成熟商用成熟商用成熟，但未大规模商用

6、第2章 CDMA2000系统的特点、原理及关键技术2.1 CDMA系统的特点CDMA无线系统主要具有以下几个优点:(l)覆盖范围广在网络无负载的情况下，其小区的覆盖半径是标准GSM系统的3倍，在每个小区20个信道的负载情况下，其小区的覆盖半径是标准GSM系统的2倍。 (2)系统容量大CDMA系统采用了扩频技术来提高处理增益、增大系统容量;其频率复用因子为l，因此相同带宽下的系统容量大、频谱利用率高，CDMA在相同频谱情况下的容量是标准GSM系统的5.5倍。 (3)话音质量高CDMA系统采用了自适应多速率AMR、8kbit/EVRC、8k/13k等语音编码技术，有很好的背景噪声抑制功能。CDMA

7、系统的8kbit/s话音质量可相当于GSM系统的13kbit/s话音质量，而其13kbit/s的话音质量可接近于有线电话的话音质量。 (4)系统软容量CDMA系统是一个干扰受限系统，其网络容量受到干扰的限制，通过降低接收机的接收门限来提高误帧率，可以增加网络容量。(5)功率控制精确CDMA系统采用精确的功率控制技术，使得所有用户终端发出的无线信号在到达基站时的功率基本相等，这样有效地降低了用户间的干扰。(6)采用软切换WCDMA系统和CDMA2000系统采用了软切换技术，可以更有效地降低掉话率，提高系统容量，改善话音质量。(7)发射功率低CDMA系统以扩频技术为基础，用带宽换取较低的信噪比。C

8、DMA终端的发射功率约0.2W，而GSM终端的发射功率约1-2W。(8)话音激活技术CDMA系统采用话音激活技术，避免了无话音时无线信道资源的浪费。(9)保密性能好因为采用码分多址技术，其复杂的编译码及调制解调技术确保系统具有良好的保密性能。2.2 CDMA2000系统的特点2.2.1 CDMA2000系统的技术特点CDMA2000是继IS-95后CDMA家族中又一新的标准，它主要是指宽带码分技术。CDMA2000关键设计主要有如下特点：1）宽带CDMA无线接口在提高系统性能和容量上有明显的优势；基于导频相干解调的反向空中接口链路；连续的反向空中接口波形；快速的前向和反向空中接口的功率控制；采

9、用辅助导频来支持波束赋形应用和增加容量；2）支持多种范围的射频信道宽带：125MHZ、375MHZ、1125MHZ和15MHZ；3）增强的MAC功能以支撑高效率的高速分组数据业务；4）为支持MAC对物理层进行了优化采用了专用控制信道(DCCH)；可变帧长的分组数据控制信道操作(如5ms、20ms等)；可支持快速分组数据业务的接入控制采用了增强的寻呼信道和接入信道：5）为支持更高传送速率和增加系统容量采用Turbo码；6）可支持多种空中接口信令的灵活的信令结构等CDMA2000 1X的技术特点： 1）码片速率：1.2288MCPS； 2）反向导频，反向采用相干解调； 3）前向发射分集：OTD、S

10、TS； 4）前向快速功控、速率为800HZ； 5）支持快速寻呼信道、终端待机时长； 6）帧长可变：5、20、40、80ms； 7）信道编码上增加Turbo码； 8）物理层支持速率最大可达307.2Kbps 9）话音用户容量是IS-95A/B的1.5-2倍2.3 CDMA2000原理及关键技术2.3.1 扩频通信1）扩频通信的概念与特征扩频通信即扩展频谱通信技术，它的基本特点是其传输信息所用信号的带宽远大于信息本身的带宽。扩频通信还具有如下特征：a、扩频通信是一种数字传输方式；b、带宽的展宽是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息进行调制实现的；c、在接收端使用相同的扩频函数对扩频信号进

11、行相关解调，还原出被传信息。2)扩频通信的理论基础扩频通信是一种信息传输方式，其信号所占用的频带宽度远大于传送信息必要的最小带宽。频带的扩展通过一个独立的码序列，用编码及调制的方法来实现，与所传信息数据无关，在接收端用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据。香农公式：C=W2(1+S/N)式中：C：信道容量，W:频带宽度，S/N：信噪比由上式可知，加大频带宽度W或提高信噪比S/N，可提高信道容量C。同理，当信道容量C一定时，频带宽度w和信噪声比S/N是相互关联的，增加频带宽度可降低对信噪比的要求。故当频带宽度增加到一定程度，有用信号功率可接近噪声功率，甚至淹没在噪声之下。利用宽带传输

12、降低对信噪比的要求是扩频通信的基本思想和理论依据。3）扩频通信的工作原理扩频通信的过程如:图2-1扩频通信原理图该系统中输入的信息先经信息调制形成数字信号，然后经扩频码发生器产生的扩频码序列对数字信号进行扩频调制，以展宽信号的频谱，展宽后的信号再经射频调制发送出去。接收端收到宽带射频信号后，变频至中频，然后发射端用相同的扩频码序列进行相关解扩，再经过信息解调，恢复成原始信息输出。与一般通信系统相比，扩频通信增加了扩频调制和解扩。4）CDMA中使用的扩频码 a、Walsh码CDMA系统中的信道采用Walsh函数来区分。在CDMA系统中，每个码分信道用12288Mbps比特率的Walsh函数进行扩

13、频。沃尔什序列可以消除或抑制多址干扰，理论上，如果在多扯信道中信号是相互正交的，则多址干扰可减少至零。沃尔什序列在前向链路中用来区分信道；在反向链路中，沃尔什码仅用做正交调制。 b、伪随机噪声序列在传输数据之前，把数据序列转化成“随机”的，类似于噪声的形式，从而实现数据加扰，接收机再用PN码把被加扰的序列恢复成原始数据序列。这种序列即称为伪随机噪声(PN)序列。数据序列以2n-1个码片为周期重复生成，这种伪随机码具有自身完全相关、移位近似正交的特性。在CDMA中用到两个m序列，一个长度是242-1(n=42)，称为PN长码；一个长度是215-1(n=15)，称为PN短码。c、PN长码CDMA系

14、统中长码的周期为242-1。在前向信道中，PN长码被用作对业务信道进行扰码，在反向信道中，PN长码被用做直接扩频，用来标识用户。d、PN短码CDMA系统中的PN短码由两组PN序列(I序列和Q序列)正交生成。每个周期在PN序列的特定位置插入一个全0的序列，使其周期由215-1变为215。在前向信道中，PN短码用于对前向信道进行正交扩频，进而用来标识基站，反向上PN短码用来进行正交调制。2.3.2软切换1）软切换的概念指当移动台处予小区边缘时，同时有两个或两个以上基站向该移动台发送相同的信号，移动台的分集接收机能同时接收合并这些信号，当某一基站的信号强于当前基站信号且稳定后，移动台才切换到该基站的

15、控制上去，当移动台在同一基站的不同扇区间进行软切换时，称之为更软切换。2）软切换的优点：a、 “先接后断”，平滑完成。大大提高了切换的成功率，保证了通信质量。b、软切换进行过程中，移动台和基站均采用了分集接收的思想，有抵抗衰落的能力；同时，基站宏分集接收保证在参与软切换的基站中，只需要有一个基站能正确接收移动台的信号就可进行通信。c、进入软切换区域的移动台即使不能立即得到新基站的链路，也可进行切换等待的排列，减少了系统的阻塞率。3）软切换的过程CDMA2000 1X系统的软切换过程如图所示图2-2 CDMA2000 1X系统的软切换过程示意图 具体过程包括：a、MS将导频P2加入Candida

16、te Set（候选集）；b、导频P2的强度超过一定门限后，MS发送PSMM（导频强度测量消息）；c、BS发送HDM（切换指示消息），MS将导频P2由Candidate Set（候选集）加入到Active Set(激活集)；d、导频P1的强度降到一定门限后，MS启动HDT（切换去掉计时器）；e、定时器超时，MS发送PSMM（导频强度测量消息）f、BS发送HDM（切换指示消息），MS将导频P2由Active Set(激活集)加入到Candidate Set（候选集）；g、导频P1强度降到T_drop(导频信号去掉门限)，再次启动HDT（切换去掉计时器）；h、定时器超时，导频P1被移动neighbo

17、r set（相邻集）。第3章 CDMA2000掉话分析掉话是指用户通信发生中断，它是一种严重的网络故障现象，也是用户在通话过程中最不能接受的一种网络故障。同时掉话率也是评价网络性能的一项重要指标。3.1 掉话的基本概念及掉话机制3.1.1掉话的概念掉话是指在没有经过用户的同意的情况下，由基站或移动台释放业务信道。3.1.2掉话机制掉话机制在移动台和基站两侧分别定义。1）移动台掉话机制当移动台处于业务信道状态时，移动台将总是监测前向业务信道。若移动台在前向业务信道上收到N2m(IS-95规定为12)个连续坏帧，它将关掉发射机。并启动前向业务信道衰落定时器T5m(IS-95规定为5s)，若移动台收

18、到N3m(IS-95规定为2)个好帧时，定时器T5m将复位。若定时器T5m愈时，移动台断定前向业务信道丢失，系统认定一次掉话。当RETRYCOUNTs等于N1m(IS-95A中规定为3，CDMA2000中规定为13)，移动台将宣告证实失败，系统认定为一次掉话。2）基站掉话机制一种情况是指基站在连续数秒内（多数设备厂家规定在5-15秒内没有接受的连续两个好帧，将导致掉话；另一种情况是指在重试了几次之后仍然没有收到MS的确认消息，系统同样确认为一次掉话。3.2 掉话的分析方法常见的分析方法主要有话务统计分析、告警统计分析和路测数据分析等，以下将对各种方法简要阐述。3.2.1 话务统计分析话务统计分

19、析是网络数据分析工作中最常用的分析方法之一，分析时采用过滤法，找到指标明显异常的小区来分析，对指标恶化的小区寻找共性，如果是软、硬件方面的问题也可以结合告警来分析。通过话务统计分析无线掉话，需要注意以下两点：1）看指标不能只注意指标绝对数值的高低。例如某一扇区一段时间只有2次通话，却发生了1次掉话，50的掉话率非常高，但由于统计量太小根本就没有意义，只有当统计量比较高时掉话指标对优化工作才更有参考价值。2）掉话指标分析与其他指标分析要相互结合，掉话指标与呼叫建立成功率、切换成功率等指标都是反映网络运行状况的指标，当网络质量提升或者恶化时，其他其掉话率、呼叫建立成功率指标通常也是同时提升或者恶化

20、的。为此，在进行话务统计分析时，在重点抓住掉话指标统计分析的同时，要与其他网络指标结合来一起进行分析。3.2.2 告警统计分析设备告警信息能实时反映全网设备运行状态。话统中的某一指标出现异常，很有可能是因设备出现告警，设备传输延时上升、信道板或主处理器故障等均能引起掉话增长，此外基站设备不能正常解调GPS时钟信号，造成时钟不同步也会造成大量的掉话，这些硬件问题都可以通过设备告警的统计及时发现，缩短定位问题的时间，节省大量人力。3.2.3 路测数据分析路测是了解网络质量、发现网络问题较为直接、准确的方法。通过路测数据采集分析可以了解是否有越区覆盖、弱覆盖、覆盖盲区现象，是否有上下行不平衡，是否有

21、天馈系统接反，切换失败导致掉话等等。3.3 常见掉话原因及案例分析常见的掉话原因包括：弱覆盖、越区覆盖、邻区漏配、邻区位序不合理、搜索窗太小、同PN、导频污染、手机终端问题、外部干扰等原因，下面将阐述如何分析和解决这些问题。3.3.1 弱覆盖导致的掉话弱覆盖是掉话原因中最容易分析的原因。在路测过程中，由弱覆盖引起的掉话多发生在隧道、高速高路、地铁等特殊的地点，而在CQT中，由弱覆盖引起的掉话则多发生在电梯、高层建筑的室内等特殊场合。1）弱覆盖导致的掉话现象：a、移动台接收功率小于-100dBm；b、发射功率大于20dBm；c、发射功率增益调整大于-10dB；d、接收Ec/Io小于-14dB；e

22、、接收FER较高。2）解决方法：解决弱覆盖最佳同时也是效果最好的方法便是向局方申请在弱覆盖区域加站，但这样的成本却很高。解决弱覆盖往往遵循一下步骤：a、弱覆盖区域若不是在隧道、地铁等特殊场合，且周围有基站分布，可以通过调整天线的方向角、下倾角、发射功率等增强覆盖，但这样的调整方法却有一定的风险，可能会影响原先覆盖良好区域的通话。所以这种解决方法，必须综合考虑基站周围的话务量及覆盖情况。b、若通过调整天线无法解决弱覆盖或者弱覆盖是发生在隧道、地铁等人群聚居的地方，则需向局方申请增加新的基站。高速或者部分村庄的弱覆盖可申请增加新的宏站，地铁、隧道、电梯、高层建筑内等无法建设宏站的地方可申请增加室分

23、站点。3）案例分析图3-1 测试过程中某市某隧道的移动台接收功率图问题描述：某日，在测试过程中，在对某市隧道的路测数据分析时，发现该市最主要的一条隧道中间的300米左右的区域，信号相当弱，同时发射了掉话。问题分析：隧道入口和出口都有基站，隧道入口和出口处的信号均很好；但其却无法覆盖隧道的中间部分。问题解决：a、由于在隧道出入口均有基站，且天线直接对着隧道内，故无需调整天线的方位角及下倾角，则可考虑增大基站的发射功率，但通过后台检查发现隧道出入口的基站均已经是最大发射功率了，所以通过调整天线无法解决该处弱覆盖。b、由于通过调整天线无法解决问题，故向局方申请，在该隧道的中间区域增加一个室分站点。c

24、、增加了一个室分站点后，弱覆盖得到解决，测试过程中也没有发生掉话，问题解决。3.3.2 邻区漏配导致的掉话多发生在建网初期。激活扇区和未激活扇区之间没有邻区关系，但是未激活扇区的信号和电频都很好，不造成导频污染，就应该添加到邻区关系中去，否则很容易造成掉话。1）邻区漏配导致的掉话现象：a、掉话前，移动台所占用的PN的信号较差，而紧随其后的PN的信号很好，但移动台却无法通过切换占用上。b、掉话后，移动台迅速同步到原先很好的那个PN上去，且信号很强。2）解决方法：很显然邻区漏配解决的唯一的办法就是在邻区列表中添加上相应的小区。3）案例分析图3-2 测试过程中某市某路段邻区漏配分析图问题描述：某日，

25、在测试过程中，车辆行进到该市某一主要路段时，发现移动台在掉话前所占用的PN429信号较差，但紧随其后的PN126的信号很强，掉话后，移动台迅速同步到PN126.问题分析：从掉话发生前后移动台的PN及其信号的特点，可以基本判断此处掉话发生的现象符合邻区漏配，及掉话前，尽管PN126的信号要明显强于PN429，但因为PN126不在PN429的邻区列表中，移动台无法切换到信号更好的PN126。，从而导致切换失败，直接导致掉话。问题解决：将PN126加入到PN429的邻区列表中，完善邻区关系列表，复测后发现该问题解决，该路段不再出现掉话。3.3.3 导频污染导致的掉话强的导频信号由于被遮挡,造成在这个

26、导频覆盖的区域主导频变弱，导致同时收到几个都不强的导频信号。1）导频污染导致的掉话现象：a、激活集中的几个信号都高于T_ADD门限值，但相差小，无一可为主导频；b、移动台在导频污染区域内接受功率和发射功率正常；c、Ec/Io较差；d、FER较高；e、发射功率增益Tx_Gain_Adj较高；f、可能会发生乒乓切换，移动台在几个导频之间频繁切换。2）解决方法：解决导频污染的核心思路就是突出强的导频信号、使进入激活集的导频减少、减弱部分导频信号。具体的方法包括：a、减少基站间覆盖重叠范围，避免各基站覆盖边界出现多次重叠；b、避免基站出现越区覆盖的情况；c、通过调整天线方位角、下倾角以及基站发射功率，

27、在导频污染的区域增强主服务小区信号强度，降低其它小区信号强度；在实际优化中，需要结合实际，具体问题具体分析，找出最为合适的方法来解决问题。3）案例分析：图3-3 测试中发现的导频污染点问题描述：在测试过程只，从“名仕花园”沿“四明路”往东，有段约500m的路段几个导频集信号很差，且相互间差距很小，而Ec/Io很差，且FER也较差，并且发生了掉话。问题分析：该处周围几个基站均覆盖到该问题点路段，移动台同时收到几个信号均一般的信号，接受电平在-90dBm左右，且几个信号之间相差很小，没有一个足以成为主导频，且前向FER也较大，可以初步判断出该处是由弱覆盖到导致的导频污染。问题解决：1）尝试改动周围

28、基站的机械参数：将“余姚中学2扇区”（PN330）天线下倾角由6度提高到4度，“余姚科技馆3扇区”天线方位角由270度调整为250度，调整后复测发现，导频污染有了一些改善，但并未彻底解决；2）尝试改动周围基站的功率：改动后再进行复测仍未能完全解决，这是因为覆盖距离与功率大约是平方反比关系，要覆盖距离增加一倍，功率就要提高4倍，也就是要增大6dB，显然靠提高功率对改善覆盖起的作用不是很大。3）向局方提出加站请求：改动天线机械参数和调整功率均未完全解决问题后，便只能向局方提出加站请求，再该区域增加新的站点，彻底消除导频污结 论本文在原理部分主要介绍了CDMA的发展史、CDMA2000基本原理及其关键技术即软切换。CDMA2000使用扩