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1、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
2、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：无线网络优化、CDMA、掉话、软切换技术目录摘要1关键词：1目录3引言5第1章绪论61.1CDMA
3、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71.2本文研究的目的和意义7第2章CDMA技术基本原理82.1CDMA基本概念82.2DS-CDMA的关键技术82.2.1功率控制技术92.2.2PN码技术92.2.3RAKE接收技术102.2.4软切换(Soft Handoff)技术101. 软切换的原理10第3章CDMA无线网络优化流程和方法113.1CDMA系统的网络优化概述113.2网络优化的分类113.2.2运维优化123.3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
4、13第四步：优化方案实施和测试13第4章CDMA网络优化典型案例分析144.1 CDMA网络中切换问题144.2 CDMA无线通信网络的掉话问题144.2.1网络覆盖不足引起的掉话144.2.2导频污染引起的掉话154.2.3前反向链路不平衡引起的掉话154.2.4干扰引起的掉话16结论16致谢17参考文献18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
5、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
6、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。第1章绪论1.1CD
7、MA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)。 3GPP2CDMA 2000 3XCDMA 2000 1X1x EV-DV1x EV-DOIS-95 AIS-95 B 图1-1 CDMA发展历程 (1). IS-95阶段一般认为，
8、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标准向第三代演进的技术体制方案，这是一种宽带CDMA技术。CDMA200
9、0 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
10、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
11、、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2章CDMA技术基本原理2.1CDMA基本概念CDMA (Code Division Multiple Access) 又称码分多址，是在无线通讯上使用的技术，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
12、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。2.2DS-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
13、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
14、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。 2.2.2PN码技术P
15、N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
16、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。2.2.3RAKE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
17、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
18、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3.1CDMA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
19、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，
20、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、
21、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。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。
22、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
23、试，并与优化前的测试结果进行比较，以验证优化的结果。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。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图3-1CDMA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。第4章CDMA网络优化典型案例分
24、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 ,TPTL
25、TP0”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。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
26、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。ABA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
27、小区图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2
28、83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
29、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。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。无线网络优化的目标就是在满足业务需求的前提下，平衡网络覆盖、质量和成本之间的关系，其主要方法就是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。致谢经过半年的忙碌和工作
30、，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，希望大家批评指正。在毕业设计过程中给予我帮助的人很多，感谢我的指导老师以及同学们对我的帮助。首先，我要特别感谢我的导师徐洁老师，虽然他平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料到开题报告的提交、中期检查、后期详细设计和论文定稿等整个过程中都给予了我耐心的指导。他严谨治学和科学研究的精神是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。其次我要感谢我的同学、朋友对我无私的帮助，我要感谢我的母校北京信息职业技术学院，是母校给我们提供了优良的学习环境。让我们的综合素质得到了大幅度的提高。最后，我还要
31、感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会我专业知识，教会我怎样去为人处事。参考文献1)李斯伟,贾璐,杨艳等著 CDMA无线通信原理 清华大学出版社 20082)华为技术有限公司著 CDMA无线网络规划与优化 人民邮电出版社 20053)张传福,卢辉斌等著CDMA移动通信网络规划设计与优化 人民邮电出版社 20064)中兴通讯著 CDMA网络规划与优化 电子工业出版社 20075)万晓榆,万敏,李怡滨著CDMA移动通信网络优化 人民邮电出版社 20046)郭梯云,邹国杨,李建东著 移动通信 西安电子科技大学出版社20047)卓熹著 CDMA网络优化常见问题及解决方法 人民邮电出版社20048)张忠平著 中国联通CDMA网络优化需要关注的几个问题 移动通信2004年12期9)Kyoung Kim著 杜志敏译 CDMA系统设计与优化 人民邮电出版社 2000
