CDMA无线网络优化课程设计室内覆盖.docx
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CDMA无线网络优化课程设计室内覆盖
摘要
随着CDMA网络的不断扩建，网络优化的重要性已经被运营商认识到，而室内覆盖优化尤其是网络深度覆盖的重要内容，本文着重讨论的就是在室内覆盖优化设备大量应用的基础上，讨论如何使室内覆盖优化方案更合理，应用更科学，并提出应用中的具体的事例及解决方法。
一、室内覆盖优化的设计在讨论室内覆盖的优化之前，有必要讨论一下室内覆盖的设计，因为室内覆盖优化的效果将会在很大程度上取决于它的前期设计。
关键词：
无线网络优化、CDMA、掉话问题、室内覆盖等
前言
随着移动通信网络的发展和完善，运营商的网络建设的越来越完善，传统的室外站的建设项目基本所剩无几，但是随着城市高楼大厦的发展和用户对于通信质量要求越来越高，用户在商场，宾馆，写字楼，住宅区，地下停车场等区域经常投诉室内信号差，打不了电话，通话质量差或者经常掉话，传统的方法是增加室外站的发射功率来获得良好的覆盖，但是现在的高楼大厦越来越密集，地下商场，停车场越建越多，楼房结构越来越复杂，这种方法非但不能解决实际问题，可能还将破坏原有的外部良好的无线网络环境，使覆盖范围无法得到良好控制，导致全网的干扰增加，资源浪费，容量下降，最终导致网络性能，服务质量的下降。
对于高大建筑，购物中心，高档写字楼，地下停车场等项目，如何解决室内覆盖这个突出的问题摆在了运营商面前，用户在室内使用手机的需求促使运营商越来越重视室内覆盖。
室内覆盖解决方案一方面可以改善和增强室内的覆盖效果；另一方面可以吸收话务量，缓解室外网络的容量压力。
此外室内覆盖解决方案还可以改善高层建筑物内的通话质量。
室内覆盖解决方案适用于宾馆、写字楼、大型商场、机场、火车站、会展中心等公共场所。
目录
第1章CDMA技术1
1.1 CDMA基本概念1
1.2 CDMA技术的发展1
1.3 CDMA的关键技术2
1.4 CDMA网基本结构系统4
第2章 CDMA无线网络优化流程和方法5
2.1 CDMA系统的网络优化概述5
2.2 网络优化的发展5
2.3 网络优化的分类6
2.3.1 工程优化6
2.3.2 运维优化7
2.4 网络优化的通常流程7
2.5 网络优化的方法9
2.6 CDMA网络优化的主要内容10
2.6.1 优化准备工作10
2.6.2 现场测试10
2.6.3 CLUSTER级的调整和优化11
2.6.4 系统级优化（有负载）11
第3章CDMA网络室内覆盖12
3.1室内覆盖发展12
3.2室内覆盖的具体实施13
3.3室内覆盖系统的质量关键15
第4章CDMA网络室内覆盖案例分析16
4.1不同场景的规划思路16
4.2覆盖目标信息收集17
4.3室内分布系统勘查测试18
4.3.1室内分布系统现网调查18
4.3.3建筑物室内勘查19
4.4室内分布系统信号源选择21
4.4.1根据容量与覆盖需求选择合适的信号源21
总结23
参考文献24
第1章CDMA技术
1.1 CDMA基本概念
CDMA是码分多址（CodeDivisionMultipleAccess）的缩写，它是在数字技术的分支--扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。
CDMA技术的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽的信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。
接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。
CDMA按照其采用的扩频调制方式的不同，可以分为直接序列扩频（DS）、跳频扩频（FH）、跳时扩频（TH）和复合式扩频。
目前中国电信运营的CDMA网络是基于直接序列扩频技术的应用
1.2 CDMA技术的发展
（1）IS-95阶段
一般认为，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）CDMA20001X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。
CDMA20001X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）CDMA20001X/EV阶段
CDMA20001X/EV是在CDMA20001X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。
1.3 CDMA的关键技术
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。
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，反向功率控制又分为开环和闭环功率控制。
*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。
*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。
。
*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、PN码技术
PN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。
3、RAKE接收技术
移动通信信道是一种多径衰落信道。
发射机发出的扩频信号，在传输过程中受到不同建筑物、山岗等各种障碍物的反射和折射，到达接收机时每个波束具有不同的延迟，形成多径信号。
如果不同路径信号的延迟超过一个伪码的码片的时延，则在接收端可将不同的波束区别开来。
将这些不同波束分别经过不同的延迟线，对齐以及合并在一起，则可达到变害为利，把原来是干扰的信号变成有用信号组合在一起。
这里多径信号不仅不是一个不利因素，而且在CDMA系统变成一个可供利用的有利因素。
这就是RAKE接收机的基本原理。
4、软切换（SoftHandoff）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。
（2）软切换能够实现的原因
1）系统可以实现相邻小区的同频复用；
2）手机和基站对于每个信道都采用多个接收机，可以同时接收多路信号，在软切换过程中各个基站的信号对于手机来讲相当于是多径信号，手机接收到这些信号相当于是一种空间分集。
以下是几个名词解释
·导频：
指导频信道
·导频集合：
指所有具有相同频率但不同码相位的导频集。
·有效导频集：
与正在联系的基站相对应的导频集合。
·候选导频集：
当前不在有效导频集里，但是已有足够的强度表明与该导频相对应的基站的前向业务信道可以被成功解调的导频集合。
·相邻导频集：
当前不在有效导频集或候选导频集里但又根据某种算法被认为很快就可以进入候选导频集里的导频集合。
·剩余导频集：
不被包括在相邻导频集。
候选导频集和有效导频集里的所有其它导
频的导频集合。
1.4 CDMA网基本结构系统
当前的CDMA20001X网络基本上都由BTS、BSC和PCF、PSDN等节点组成。
系统网络结构如下图3示：
图中PCF为分组控制单元，PDSN为分组数据服务器，SDU为业务交换数据单元模块，BSC为基站控制器。
与IS-95相比，网络结构中PCF和PDSN是两个新增模块，PCF用于转发无线子系统和PDSN分组控制单元之间的消息，PDSN节点为cdma20001x接入internet的接口模块，PCF和PDSN通过支持移动IP协议的A10、A11接口互联，可以支持分组数据业务传输。
MSC/VLR是网络的核心部分，支持话音和增强的电路交换数据业务。
图1 cdma20001x系统网络结构
第2章 CDMA无线网络优化流程和方法
2.1 CDMA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，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。
2.2 网络优化的发展
近几年移动通信不断发展，移动通信网络不断壮大，网络优化也相应地经历了以下几个发展阶段：
1）工程建设型优化向网络优化的转变
工程建设型优化一般是在一期工程或一次大型割接进行的优化。
主要处理基站、交换遗留问题，保持系统稳定。
而真正意义上的网络优化则要解决超常规的网络建设速度和网络整体提供能力的矛盾，希望达到网络设备提供能力的最大化。
2）无线网络优化向全网网络优化的转变
无线网络设备是移动网投资最大、变化最复杂的部分，是体现网络质量的主要环节。
它始终是网络优化的重点，而全网性网络优化则包括对无线网络、交换网络、传输网、数据网、信令网、同步网等在内的多网络的优化。
3）网络性能指标性优化向网络资源的配置型优化的转变
网络优化一方面是在现有网络资源下，合理配置网络，提高设备利用率和优化网络运行质量。
另一方面，前一期的优化要对后期的规划形成一定的指导，真正做到网络的规划、建设、优化的闭环管理。
4）传统语音业务的质量优化向多元化业务网络优化的转变
网络业务的多元化意味着网络优化思路、技术手段、支撑系统的全面改进。
网络优化的目标是提高或保持网络质量，而网络质量是各种因素相互作用的结果，随着优化工作的深入开展和优化技术的提高，优化的范围也在不断扩大。
事实上，优化的对象已不仅仅是当前的网络，它已经渗透到包括市场预测、网络规划、工程实施直至投入运营的整个循环过程的每个环节。
2.3 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。
2.3.1 工程优化
指在涉及较大网络投资的工程建设阶段进行的优化，包括新建网络以及扩容工程的优化，该工作在工程建设完成后、投入运营之前进行，目标是通过调测和优化使网络达到验收指标并可以正常开通。
1）单站配置检查
单站配置检查主要包括设备排障、环境测试、参数检查、传输验证等内容。
其中设备排障主要关注基站设备的软硬件故障排除、软硬件版本问题；环境测试目的是了解基站周围环境的电磁干扰情况，并消除干扰源参数检查主要通过网管检查节点数据的一致性和完整性、配置原则和基站天馈线参数（如基站经纬度、方向角和下倾角等）的准确性；传输验证主要检验两个相连节点的传输链路配置。
2）单站调测
单站调测是每个基站必要的工作验证和测试工作。
主要测试手段包括DT和CQT。
其中CQT测试主要关注CQT中各类业务是否正常，是否有噪声、回音、话音断续等不良情况，若发现问题应做记录，并定位及解决问题。
DT测试对整个基站的覆盖范围、接收信号强度、信噪比以及本基站扇区与邻近基站扇区间的切换进行测试，主要关注其是否达到网络规划时覆盖区域的要求，与其他基站是否切换正常等，若发现问题应做记录，并定位及解决问题。
3）片区优化
一般情况下，15到20个小区可以组成一个片区。
片区优化的目的是通过相应区域的DT和CQT进行片区网络性能的验证和优化，其中测试记录更加关注网管的话统数据。
4）全网优化
通过片区优化后将全网内所有小区激活，在加载环境下对整个无线网络进行全面优化。
工程优化中前二步均是在无网络负载情况下完成，而在全网优化阶段必须进行模拟加载优化。
2.3.2 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、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。
2.4 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。
图2 CDMA无线网络优化实施步骤
图4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。
2.5 网络优化的方法
网络优化的方法有很多种，其中主要的有信令跟踪分析法、话务统计分析法及路测拨打分析法等。
在实际优化中，常将二种方法结合起来用。
尤其以分析OMC话务统计性能报告，并通过路测和七号信令仪表进行A接口或Abis接口跟踪分析，是进行网络优化常用的有效手段。
路测是网络优化中最基本的方式之一，通过路测，可以收集大量真实直观的数据，该数据基本包括了手机通讯的所有无线信息，通过分析，可以对当前网络概况有比较明确地了解，比如查看全网接收电平情况，可以很直观的看出目前何地覆盖情况不理想，或者通过察看Ec/Io情况，看何地处于导频污染区，从而比较容易的做出下一步的处理。
同时路测中遇到的掉话及接入失败分析，仍是目前分析掉话及接入失败原因的主要手段之一。
对于路测数据的分析在CDMA网络优化中占有重要的地位，是发现和解决问题的重要手段，也是常规优化工作的一个重要组成部分。
CQT测试是在测试区内选择多个测试点，在每个点进行一定数量的呼叫。
通过呼叫接通情况及测试者对通话质量的评估，分析网络性能质量。
测试内容主要包括覆盖率、接通率、掉话率、单方通话率、回声率、串话率等。
进行网络优化的关键一步就是以来自移动通信网络数据进行分析，主要数据类型包括无线数据、话务数据、干扰分析数据。
无线数据分析包括信号覆盖范围，接收信号场强，天线增益、指向，相邻小区间无线频率的切换，同频及邻频信号强度，使用的直放站覆盖效果。
话务数据分析包括对掉话率的分析，相邻小区间的关系是否完整，信令流量的设置准确度，误码率情况，话务流量是否溢出，高话务量基站是否出现阻塞掉话，接通率和拥塞等等。
话务数据分析还应该注意话务量发展的前期预测，如某个区域话务量的增长情况。
干扰分析数据包括当误码率超过一定的容限出现的低话音质量区域，干扰的分布，网外干扰源的定位和分布，网内和网间（联通和移动）的干扰、无线信号的衰落概率等。
以上这些数据可以从网内的数据库及监控系统的统计分析得到，也可以专门使用网络优化测试工具（路测）而取得。
2.6 CDMA网络优化的主要内容
2.6.1 优化准备工作
a）监视基站硬件的状态：
基站的安装；基站的联调；基站准备就绪。
b）基站基本测试：
检查基站的收发路径；测试TX输出功率的调整范围；测试基站接收端的背景噪声；测试天线的下倾角和方向；选定基站的基本参数。
c）采集基站信息选定基站现场测试方案制作邻小区的列表检查基站的运营状态并测试输出功率。
d）各CLUSTER的规划：
一般将一个系统分成多个CLUSTER（基本业务区域），一般选择两层结构的20-30个蜂窝为一个CLUSTER，CLUSTER的选择受地理位置如水域、山脉、相关旧和客户的喜好的影响。
先优化内层，再优化外层。
e）选定路测的线路：
CLUSTER测试线路（用于优化CLUSTER及测试CLUSTER的扩展覆盖，应完全在被测的CLUSTER预测覆盖区域内）；系统级测试线路（要经过每一个CLUSTER，用于性能测试）。
所有的路测线路应使用覆盖预测图和地形地貌来定义。
应包括主要的公路和主要的街道，如果时间允许还要包括一些稍小的街道。
f）频谱检测：
在RF优化开始前应清楚所使用的频谱，RF组应进行频谱监测，以保证临界区域确实没有干扰。
上行链路频谱和下行链路频谱都应进行检查，方法是:
1）关闭CDMA系统；2）监视前向链路的频带；3）监视反向链路的频带；4）在进行CLUSTER测试前找出干扰源并将其消除。
2.6.2 现场测试
根据实际的地理环境最后确定测试路线。
无负载测试主要包括三项检查：
各部分是否正常工作；CLUSTER无负载覆盖测试；移动台起呼测试。
第一项主要测试各部分是否能正常工作。
能正常工作的标准是基站己完成功率校准并进行了全面的联调蜂窝中天线能正常工作的标准是：
RF天线、GPS和电缆已正确安装；天线模型、高度、方位角、下倾角与RF设计预测的相同。
RF部分能正常工作的标准是:
天线配置（包括方向、倾角）基于RF工程设计工具；邻集列表的产生也是根据设计工具和工程调整完成了偏置的分配；没有频谱干扰；测试设备己配备和校准。
第二项测试的主要目的是检查覆盖盲区、多导频覆盖区域、邻集列表问题和切换区域。
因此它将测量前向信道的导频和前反向链路的FER。
通过监测FER来衡量通话质量。
要进行的工作有盲区优化和盲区图制作；检查现场状态（包括和切换状态）；测试无线环境状态（包括RSSI/MSTX/FER、切换测试和链路平衡测试）。
第三项测试主要是基本呼叫处理测试，包括移动台起呼的处理状态和各切换类型的现场测试。
2.6.3 CLUSTER级的调整和优化
a）天线调整选定天线的调整值，调整天线。
b）参数调整：
分析参数，调整参数。
c）盲区优化工作基站输出功率的确认和调整，进行天线的调整和在盲区的优化，进行各要素的优化（RSSI、MSTX、Ec/Io、FER等）
d）最终各CLUSTER的优化工作：
各CLUSTER的测试（RSSI、MSTX、Ec/Io、FER、TX-ADJUST等），进行各切换类型的现场测试和优化和链路平衡测试。
2.6.4 系统级优化（有负载）
系统级优化是对整个系统进行全面的优化，并为系统性能侧试做准备。
将所有的CLUSTER组合成完整的系统。
起呼失败率、掉话率和FER是系统级优化的主要参数。
系统级优化的主要目标是使整个系统的性能达到最优，而不是使某个区域达到最优，因为对一个区域优化所做的任何改动都有可能影响其它区域的性能。
所有优化步骤与CLUSTER级优化的步骤相同。
主要集中在有问题的区域并解决问题，当改动参数时要测试周围的区域以保证对其没有很大的影响。
第3章CDMA网络室内覆盖
3.1室内覆盖发展
市场调查结果显示，70％的3G业务发生在室内。
依据人们的生活、工作特点，办公场所、大型居住区、机场、车站、地铁、大型商业区、体育馆、展览中心、宾馆等是人们的主要活动区域。
3G开通后，高达90%的业务数据将发生在室内。
20%的室内覆盖将带来80%的3G收益。
因此保证良好的室内覆盖，是提高服务等级、发展客户、提高营运收入的关键，也是决定3G成败的重要因素。
国内无线网络经过多年的建设和发展，室外覆盖已经达到比较好的水平。
然而随着城市发展日新月异，高楼林立，话务密度和覆盖要求不断上升，无线环境变得非常复杂：
覆盖方面，由于建筑物自身的屏蔽和吸收作用，造成了无线电波较大的穿透损耗，形成了移动信号的弱场强区甚至盲区；容量方面，大型购物商场、会议中心等场所，由于移动电话使用密度过大，局部网络容量不能满足用户需求，无线信道发生拥塞现象；质量方面，建筑物高层空间导频杂乱，极易出现导频污染和乒乓切换效应，话音质量难以保证。
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