CDMA2000无线网络优化.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-dateCDMA2000无线网络优化分类号： TN929学校代码： 10289分类号： TN929.533 CDMA2000无线网络优化 朱永林 江苏科技大学 密 级： 公开 学 号： 0731301005江苏科技大学硕 士 学 位 论 文（工程硕士）CDMA2000无线网络优化 研究生姓名 朱永林 导师姓名 李锋 申请学位类别 工程硕士 学位授予单位 江 苏 科 技 大 学

2、 学科专业 电子与通信工程 论文提交日期 2009年 11 月11 日 研究方向 信号与信息处理 论文答辩日期 2009年 12月20 日 答辩委员会主席 王建华 评 阅 人 2009年 12 月 18 日-分类号： TN929.533 密 级： 公开 学 号： 0731301005 工学 硕士学位论文（工程硕士）CDMA2000无线网络优化学生姓名朱永林指导教师李锋副教授江苏科技大学二OO九年十二月A Thesis Submitted in Fulfillment of the Requirementsfor the Degree of Master of EngineeringCDMA20

3、00 Wireless Network OptimizationSubmitted byZhu YonglinSupervised byProfessor Li Feng Jiangsu University of Science and TechnologyDec, 2009摘 要 现代通信技术已经成为衡量一个国家或地区的经济文化发展水平的重要标志。在扩频通信技术基础上发展来的，崭新而成熟的无线通信技术CDMA正在向人们展示着它的独特性：低发射功率；保密性能好；容量大；话音激活技术等性能在满足用户需求方面具有独特的优势，因而得到了迅速地发展。所谓网络优化，就是在现有网络的基础上不断地对系统进

4、行调整，以改善网络的运行质量，提高网络吸纳话务的能力，使系统性能不断改善，使得在已有系统配置下可以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。CDMA2000无线网络优化大致分为三种：工程优化，运维优化和专题优化。 本文基于CDMA1X无线通信系统，对网络优化进行了概述和介绍，并结合传统的网络优化的方法及优化调整措施，对一些无线网络优化方面的经验进行了总结和归纳，具体包括覆盖优化、容量优化、导频污染和切换性能优化等方面的措施，在工程实际中结合CDMA网络优化的案例对网络进行优化，将CDMA网络优化的理论研究付诸实施，实现网络的动态最优化配置。 本文在从事

5、网络优化研究的过程中，分别针对工程优化、运维优化和专题优化进行分析。在工程优化部分，本文在镇江电信一期C网工程优化案例中用镇江本地网络的工程优化项目详细的阐述了工程优化流程中的各个环节。在运维优化部分，本文首先从日常优化入手，依托华为CDMA网络，讲述日常优化流程，并通过边界异频待机优化方案从一个角度深入分析中期优化。专题优化属于网络优化范畴中比较深入的一种优化方式。在住宅区CDMA网络深度覆盖较差的问题上，大胆采用了滴灌技术，将信号巧妙的延伸，用最低的成本解决了住宅区CDMA网络信号深度覆盖问题。在导频污染问题处理，邻区优化等手段中，本文也有丰富的应用案例。针对掉话分析，本文分析了掉话可能产

6、生的各种原因和解决方案。关键词 CDMA2000；网络优化；工程优化；运维优化；专题优化ABSTRACT Modern communications technology has become the measure of a country or regions economic and cultural development level of an important indicator.A new and mature technology, CDMA wireless communications is to demonstrate its uniqueness which is b

7、ased on spread-spectrum communication technology. It has low transmission power, good performance of protecting secrets, high capacity, Voice activation technology etc. It has unique advantages too meet users requirements. So it has been the rapid development. Its network optimization to ensure that

8、 wireless communications have also become its important part. Network optimization is based on existing network, adjust the system in order to improve the quality of network operations, increase network capacity to absorb traffic, improve the system performance, and provide the best quality of servi

9、ce in the existing system configuration. The best quality of service means best coverage, satisfying with the signal strength, best call quality, and lowest drop call rate. CDMA2000 wireless network optimization can be divided into three kinds: Engineering optimization, operation and maintenance opt

10、imization and topics optimization.Based on CDMA1X wireless communication systems, an overview of the network optimization were introduced in this paper. Contacting the traditional methods of network optimization and optimization of adjustment measures, it makes a number of wireless network optimizat

11、ion experience summary including its coverage optimization, capacity optimization, pilot pollution and switching measures in the areas of performance optimization, and optimize the network in a practical case of CDMA network optimization, dynamic optimize the network configuration. In this paper, th

12、e study engaged in the process of network optimization, respectively, for engineering optimization, operation and maintenance optimization, and optimization analysis of the topic. In engineering optimization part, this paper described all aspects of engineering optimization, using Zhenjiang Telecom

13、CDMA optimization phase 1 for case. In operation and maintenance optimization part, starting from daily optimization, based on Huawei CDMA network, this paper described the daily optimization process, and analyses the medium-term optimization in view of different frequency standby solution boundary

14、optimization. Topic Optimization is in-depth approach of network optimization. In the issue of poor coverage of CDMA network in residential, I have boldly taken drip irrigation to extend the signal. It uses the lowest cost to solve the residential areas the depth of coverage of CDMA network signal.

15、In this paper, it also has rich application case in solving pilot pollution and neighbor optimization. For the call drop analysis, this paper analyzes the dropped calls that may arise from a variety of reasons and solutions.Key Words CDMA2000；network optimization；engineering optimization；operation a

16、nd maintenance optimization；topic optimization目 录摘 要IABSTRACTIII第1章 绪论11.1 研究的背景和理论意义11.2 课题研究的国内外动态和现状11.3 本文研究的内容2第2章 CDMA移动通信系统的技术特点32.1 CDMA系统通信模型32.1.1信源编/解码32.2.2信道编/解码42.2.3交织42.2.4加扰42.2.5扩频42.2.6调制/解调52.2 CDMA无线网络特性52.2.1 功率控制52.2.2切换6第3章 CDMA2000无线网络工程优化73.1 工程优化简介73.2 工程优化流程分析73.3 工程优化案例9

17、3.3.1 工程概述93.3.2 射频参数检查93.3.3 划分基站群103.3.4 确定路测线路113.3.5 路测123.3.6 路测数据分析123.3.7 无线网络参数调整123.3.8 优化后复测13第4章 CDMA2000无线网络运维优化144.1日常优化144.1.1后台分析144.1.2客户投诉144.1.3 合理安排所负责区域内的测试工作144.1.4基站退服处理154.1.5 新增基站的入网优化154.2中期优化154.3长期优化164.4 华为网络日常优化方法研究164.4.1 概述164.4.2 系统监控174.4.3 网管性能数据分析194.5 中期优化案例194.5.

18、1 概述194.5.2边界优化方案204.5.3 优化调整前后测试对比214.5.4优化总结24第5章 CDMA2000无线网络专题优化255.1导频污染研究255.1.1导频污染问题描述255.1.2导频污染优化案例255.2邻区优化285.2.1邻区优化含义及意义285.2.2邻区优化案例295.3 CDMA硬切换方式研究305.3.1硬切换及其实现方式305.3.2伪导频触发的硬切换技术315.3.3伪导频技术的实现方式315.3.4伪导频技术应用中注意的问题325.4滴灌技术应用335.4.1滴灌技术需求的提出335.4.2滴灌技术引入345.4.3实施方案355.4.4滴灌技术实施效

19、果365.4.5滴灌技术实施总结375.5掉话分析385.5.1掉话的定义385.5.2接入和切换冲突引起的掉话385.5.3切换失败引起的掉话395.5.4前向干扰引起的掉话395.5.5前反向链路不平衡导致的掉话415.5.6覆盖不足引起的掉话425.5.7业务信道发射功率受限造成的掉话425.5.8掉话分析总结43结论45参考文献46致 谢49ContentsAbstract In ChineseIAbstract In EnglishIIIChapter 1 Introduction1 1.1 The Optimization Problem Calculation Method11.

20、2 Present Situation And development trend 11.3 Main Contents Arranged2Chapter 2 CDMA Mobile System Features32.1 Cdma System Communication Model32.1.1 Source Coding and Decoding32.1.2Channel Coding And Decoding42.1.3 Interwoven42.1.4 Scrambling42.1.5 Band spreading42.1.6 Modulation and Demodulation52

21、.2 CDMA wireless network features52.2.1 Power Control52.2.2 Handover6Chapter 3 CDMA2000 Wireless Network Engineering Optimization73.1 Engineering Optimization Introduction73.2 Engineering Optimization Flow Analysis73.3 Engineering Optimization Case93.3.1 Project Introduction93.3.2 RF Parameter Check

22、93.3.3 BTS Group Division103.3.4 Determine The Drive Test Route113.3.5 Drive Test123.3.6 Drive Test Data Analysis123.3.7 Wireless network parameter adjustment123.3.8 Test After Optimization13Chapter 4 CDMA2000 Wireless Network Maintenance Optimization144.1 Daily Optimization144.1.1 Background Analys

23、is144.1.2 Custom Complaints144.1.3 Reasonable Arrangements for Testing Within The Region144.1.4 Dealing with BTS out of service154.1.5 New BTS Optimization154.2 Medium-term Optimization154.3 Long-term Optimization164.4 Huawei Network Daily Optimization Methods Research164.4.1 Introduction164.4.2 Sys

24、tem Monitor174.4.3 PM Data Analysis174.5 Medium-term Optimization Case194.5.1 Introduction194.5.2 Boundary Optimization Scheme204.5.3 Test Comparison Before and After Optimization214.5.4 Optimization Summary24Chapter 5 CDMA2000 Wireless Network Topic Optimization255.1 Pilot Pollution Research255.1.1

25、 Pilot Pollution Description255.1.2 Pilot Pollution Optimization Case255.2 Neighbor Optimization285.2.1 Neighbor Optimization Meaning and Significance285.2.2 Neighbor Optimization Case295.3 CDMA Hard Handover Methods Research305.3.1 Hard Handover and its Realization305.3.2 Hard Handover By Pilot Bea

26、con315.3.3 Pilot Beacon Realization315.3.4 Attention In Pilot Beacon325.4 Dip Irrigation Application335.4.1 Requirements For Dip Irrigation335.4.2 Introduction For Dip Irrigation345.4.3 Implementation Plan355.4.4 Dip Irrigation Application Effect365.4.5 Dip Irrigation Application Summary375.5 Call D

27、rop Analysis385.5.1 Call Drop Definition385.5.2 Call Drop Caused by the Conflict of Access And Handover385.5.3 Call Drop Caused by Handover failure395.5.4 Call Drop Caused by Forward Interference395.5.5 Call Drop Caused by Forward and Reverse Link unbalance415.5.6 Call Drop Caused by Lack of Coverag

28、e425.5.7 Call Drop Caused by Limit of Traffic Power425.5.8 Call Drop Analysis Summary43References45Acknowledgements46Thanks49第1章 绪论三1.1 研究的背景和理论意义随着通信市场竞争加剧，广大用户对移动通信网络质量的要求和业务需求越来越高，如何改善网络运行性能，提高网络服务质量，已成为移动通信企业在市场掌上握主动权和增强核心竞争力的基本前提。若能充分利用好现有网络的设备资源和频率资源，获取最佳效益，可降低网络运营成本，提高设备利用率。同时，多变的外界因素（如业务发展、网

29、络扩容增建、城市基础设施的建设等）也时刻影响着移动网络的无线环境，而使得CDMA这个动态的网络处在不平衡状态。网络优化即通过对频率设计、基站参数、网络结构等调整，建设覆盖良好、话音清晰、接通率高的优质蜂窝移动通信系统，是提高移动用户使用的网络总体质量和保证有效利用网络资源的过程。因此，深化网络优化工作不容忽视，势在必行，它的地位和作用对网络的运行维护、网络规划及工程建设日趋重要，并具有积极的指导意义。网络优化的前提在于对网络的充分了解，接下来本文从CDMA网络的现状以及发展方向开始展开研究，进而通过对CDMA网络原理的探讨作为理论基础，着重研究CDMA2000无线网络优化的三大方式：工程优化、

30、运维优化和专题优化。1.2 课题研究的国内外动态和现状关于CDMA网络优化，美国Motorola公司开发出专门的软件来让CDMA网络优化工程师更好的进行全网的网络规划与优化工作1。在文献CDMA System Optimization SYS300中，Motorola公司对CDMA网络优化有专门的介绍和阐述，其CDMA网络优化工作分为以下步骤：CDMA系统优化流程综述，CDMA系统初始化设计，基站安装调试，CDMA系统参数设计，测试工具使用，仿真状态验证，单站功能性测试，初始化地形地貌分析，解决高级别系统问题，路测，分析解决细节性问题，友好用户测试，监控系统性能指标2。Motorola公司为此

31、开发的CDMA专用软件和功能模块有CDL，SMAP，NETPLAN3。作为后起之秀的深圳华为公司自2002年1月8日宣布进入CDMA领域后，发展势头迅猛，从核心侧到无线侧都取得了长足的发展4。目前Motorola在中国的CDMA份额已悉数被华为所取代。除了CDMA规范中所规定的标准技术以外，华为公司在CDMA网络优化的切换技术上提出HTC概念5，其主要原理为HTC利用了同扇区内硬切换成功率高的特点，首先进行扇区内的硬切换，目的是在扇区内的另一个频点上同其他具有相同频点的扇区间进行软切换。该技术有效地解决了不同CDMA厂商边界的硬切换问题。该技术为华为公司独创，目前在全球CDMA领域有领先优势。

32、华为公司针对CDMA开发出的专业软件为Nastar，Aplus6。针对CDMA网络优化的关键环节路测（DT），美国的Aglient公司开发出了专业的软件用于路测7。我国珠海鼎利公司开发出多款专业软件Panaroma以及Pioneer用于测试，软件水平已经达到世界领先水平8。1.3 本文研究的内容 本文主要通过华为CDMA2000网络作为工作环境，实现CDMA网络优化的方法研究以及网络优化中存在问题的处理。全文共分五章。第一章概述，主要介绍CDMA网络优化方法的研究意义、国内外动态以及研究现状。第二章CDMA移动通信系统的技术特点，主要介绍CDMA系统得通信模型以及CDMA独有的网络特性：功率控

33、制和软切换。第三章CDMA2000无线网络工程优化，工程优化主要是网络建设初期以及扩容后的初期优化，它注重整网性能。并对工程优化的主要过程进行研究探讨，明确工程优化过程中需要注意的方面以及重点在那些方面优化系统性能。第四章CDMA2000无线网络运维优化，主要介绍在网络稳定运行期间，在较高层次上进行的系统优化，提高系统的运行效率。将运维优化细分为日常优化、中期优化、长期优化，分别研究分析，并在华为网络中加以验证。第五章CDMA2000无线网络专题优化，主要介绍网络中出现的典型性的问题，并结合实际情况加以解决。第2章 CDMA移动通信系统的技术特点CDMA移动通信系统中，最重要的要素是无线网络的

34、覆盖、容量、质量、频谱利用率和传输效率。2.1 CDMA系统通信模型图2.1 CDMA系统通信模型Fig 2.1 Communication Model Of CDMA System2.1.1信源编/解码信源编码过程就是要将原始语音数据转化为可以在CDMA系统中处理的电信号，即含有信息的比特(bit)。信源解码过程就是将CDMA系统中处理的电信号恢复为原始语音信号的一个过程。 CDMA信源编/解码类型见表2.19表2.1CDMA编/解码类型Table2.1 Type of CDMA Coding And Decoding编/解码类型特 点8k QCELP编码全速率是8.6kbps.另外支持1/

35、2, 1/4, 1/8速率编码,速率分别为4.0kbps,2.0kbps,0.8kbps.13k QCELP编码全速率是13.35kbps.另外支持1/2, 1/4, 1/8速率编码,速率分别为6.25kbps,2.75kbps,1.05kbps.EVRC编码全速率是8.55kbps.另外支持1/2, 1/8速率编码,速率分别为2.0kbps,0.8kbps.2.2.2信道编/解码信源编码过程就是要将原始语音数据转化为可以在CDMA系统中处理的电信号，即含有信息的比特(bit)。CDMA2000系统中有两种信道编码:卷积码和Turbo码 10。卷积码的基本思想就是根据码序列的相关性来检测和纠正

36、传输过程中产生的差错。Turbo码的特点为对输入的信息序列进行两次编码，译码时可相互交换信息，交织器的引入使得信息比特不仅受邻近校验比特的保护，而且受距离很远的校验比特的保护，Turbo码性能明显优于卷积码，但时延也明显高于卷积码，主要用于对时延要求不高的大数据包传输11。2.2.3交织在传输前，将帧中的符号顺序打乱，将传输过程中产生的连续误码离 散化，以便在信道解码时纠错，使信道具有一定的抗衰落能力12。2.2.4加扰加扰目的是将所要发送的数据利用M-序列进行加扰，以实现用户信息加密，以及区分不同的用户等功能。M-序列包含移位寄存器和掩码两部分，输出序列的周期是 2N -1 bits，N为寄

37、存器个数，当掩码不同时，输出的移位寄存器序列相位不同13。如:N=3，则输出序列的周期为23-1=7，输出的序列是以7为周期的序列(1110010，1110010)。根据掩码的不同，输出的移位寄存器相位会发生改变。当掩码为110时，输出的序列为:0111001。当掩码为010时，输出的序列为:0010111。2.2.5扩频系统将所需传输的信号用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机编码信号去调制它，使得信息数据的带宽大大扩展。解扩反之亦然。在CDMA系统中，采用直扩方式14。2.2.6调制/解调低频的模拟基带信号搬移到适于信道传输的高频段去发送.这种频谱搬移过程就称为调制，经调制后的信号称为已调信

38、号.已调信号通过信道传输到接收端后，则需要将收到的已调信号再搬移到低频的原始基带频谱上，以恢复原始信号，这一搬移过程称为解调15。最简单的调制/解调技术是从2ASK，2FSK，2PSK基础上发展起来的。在2ASK基础上，产生了正交幅度调制QAM，又称星座调制16。在2FSK向多进制调制技术上发展，产生了MFSK。在2PSK在多进制的方向上发展，产生了QPSK，OQPSK，MPSK.以及DPSK等。在CDMA中采用的各项调制技术包括BPSK，QPSK，OQPSK，MPSK等。前向信道中，主要采用QPSK调制技术，反向信道中，采用OQPSK/HPSK等调制技术17。2.2 CDMA无线网络特性2.

39、2.1 功率控制功率控制是指在满足Eb/No（解调门限）基本要求的前提下，尽可能降低发射功率，以降低相互之间的干扰，从而提高系统容量18。与Analog/GSM不同，CDMA MS（移动台）在接入系统时的发射功率是由低向高。进行功率控制是最大化系统容量的主要方法，同时也是CDMA移动通信系统能够正常工作的先决条件之一。移动台的发射功率必须进行控制使其在尽量降低对其它用户干扰的前提下到达基站时有足够的能量，以保证系统预定的通话质量。在CDMA中，所有的基站共用同一个宽带信道，因此由同一小区中的其它用户和周围小区中的其它用户所造成的自干扰成为限制系统容量的主要因素。一般来说，当每一个用户到达基站时

40、的信噪比（SNR）是达到系统性能要求可以接受的最小值时，系统容量达到最大。既然绝大部分噪声是由其它用户造成的，因此各个用户到达基站接收机时应该具有相同的能量。在移动传播环境中这需要移动台和基站共同协调进行动态的功率控制才能够实现。在功率控制中需要考虑系统负载的变化、信道状态的快速和慢速的变化以及信道的衰落。CDMA的前向信道功率要分配给导频信道、同步信道、寻呼信道和各个业务信道。基站需要调整分配给每一个业务信道的功率，使处于不同传播环境下的各个移动台都得到足够的信号能量。一般来说，该调整范围很小，在标称功率上下浮动范围建议是 3到 4 dB（各个设备厂家可能不同）。基站通过移动台对前向链路误帧

41、率的报告来决定是增加发射功率还是减小发射功率。移动台的报告分为定期报告和门限报告。定期报告顾名思义就是隔一段时间汇报一次，门限报告就是当FER（误帧率）达到一定门限时才报告。这个门限是由运营者根据对话音质量的不同要求设置的。这两种报告可以同时存在，也可以只要一种，可以根据运营者的具体要求来设定。反向功控涉及到开环估计等概念，开环估计是指移动台仅仅根据接收到的来自基站的信号强度来粗略估计信道传播环境，并相应调整自己的反向发射功率，是单方面的调整。例如当移动台检测到所接收到的前向功率比较高时，通常表明它离基站较近，传播环境较好，因此移动台可以降低其平均发射功率。当然，这样就忽略了前向信道和反向信道

42、并不相关的的事实，会导致在短时间内出现较大的误差，并且由于无线信道的快衰落特性，开环功控还需要更快速更准确的校准，这由闭环功控来完成。闭环校准是指在开环估计的基础上，移动台根据在前向业务信道上收到的功率控制指令快速校正自己的发射功率（每秒800次），其中的功率控制指令（升或降）是由基站根据它所接收的移动台信号的质量来决定的；由于功率控制指令由基站根据反向业务信道指令产生，再通过前向信道发送移动台调整反向发射功率，形成了控制环路，因此称这种方式为闭环校正19。闭环校正又分为内环和外环两部分，内环指基站接收移动台的信号后，将其强度与某个门限（下面称为“闭环门限”）相比，如果高于该门限，向移动台发送

43、“降低发射功率”的功率控制指令；否则发送“增加发射功率”的指令。外环的作用是对内环门限进行调整，这种调整是根据基站所接收到的反向业务信道的指令指标（误帧率）的变化来进行的20。通常FER都有一定的目标值，当实际接收的FER高于目标值时，基站就需要提高内环门限，以增加移动台的反向发射功率；反之，当实际接收的FER低于目标值时，基站就适当降低内环门限，以降低移动台的反向发射功率。最后，在基站和移动台的共同作用下，使基站能够在保证一定接收质量的前提下，让移动台以尽可能低的功率发射信号，以减小对其它用户的干扰，提高容量。2.2.2切换在移动通信系统中，切换分为两大类，一类为硬切换，一类为软切换21。所

44、谓硬切换是指手机在联接到新的信道之前，无论什么原因，都必须先断开与原有信道的联接。因而使通信有短暂的中断。例如ANALOG和GSM所采用的切换，CDMA不同载频之间的切换。（不同载频，不同系统，不同信号格式之间）。所谓软切换22是指手机在联接到新的信道之前，无论什么原因，都始终保持与原有信道的联接。因而使通信无任何中断。CDMA2000采用此种切换方式。此外还有一种切换方式为更软切换，是指软切换发生在同一个BTS的不同SECTOR之间。第3章 CDMA2000无线网络工程优化所谓网络优化，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，达到现有的系统配置下提供最有的服务质量，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。一般来说，CDMA2000无线网络优化大致分为三种23：工程优化，运维优化和专题优化。3.1 工程优化简介工程优化主要是网络建设初期以及扩容后的初期优化，它注重整网性能。工程优化的目的是扩大的网络覆盖区域，降低掉话率，减少起呼和被叫失败率，提供稳定的切换，减少不必要的软切换，提高系统资源的使用率，扩大系统容量，满足RF（射频）测试性能要求等24。工程优化需要有网络评估。网络评估分为优化前网络评估和优化后网络评估。优化前网络评估是对系统当前的运行状