CDMA的基础及常见问题
CDMA基础知识与关键技术
第1章CDMA基础知识1.1CDMA发展史移动通信从20世纪20年代就出现了，但在近20年来才得到飞速发展，移动无线技术基本上是围绕开辟新的移动通信频段、有效利用频率和移动台的小型化、轻便化为中心而发展的，而有效利用频率技术的发展则是移动通信的核心。
20世纪40年代在美国开通了第一个移动电话系统。
为了提高频谱利用率，贝尔实验室提出了蜂窝和频率再用的概念。
公众蜂窝移动通信的出现极大的改变了人们的生活方式，近20年来，移动通信用户数迅猛增长，网络的用户容量需求大量增加。
在市场和技术的推动下，移动通信得到了迅速的发展，成为了当今通信发展的主流。
蜂窝移动通信仅仅是从70年代才出现的名词，70年代初，美国贝尔实验室提出了蜂窝系统的概念和理论。
第一代蜂窝移动通信系统于70年代末诞生于美国贝尔实验室，即著名的先进移动电话系统AMPS，其后，北欧（丹麦、挪威、瑞典、芬兰）和英国相继研制和开发了类似的NMTS和TACS移动通信系统。
仅仅几年后，采用模拟制式的第一代蜂窝移动通信系统就暴露出了容量不足、业务形式单一及话音质量不高等严重弊端，这就促使了对第二代蜂窝移动通信系统的研发。
第二代蜂窝移动通信系统(2G)采用数字制式提供更高的频谱利用率、更好的数据业务和通信质量以及比第一代系统更先进的漫游功能。
典型的第二代蜂窝移动通信系统包括居于主导地位的全球移动通信系统GSM、美国IS-54/IS-136与IS-95、日本PDC等系统。
其中IS-95是美国电信工业协会TIA于1993年确定的美国蜂窝移动通信标准，它采用了Qualcomm公司推出的CDMA技术规范。
1995年，第一个CDMA蜂窝移动通信系统在香港开通，标志着CDMA已经走向商业应用。
但是IS-95的发展受到了美国联邦通信委员会FCC的限制：要和AMPS相兼容，即带宽限制在AMPS原有的频带框架内。
因而IS-95是一个窄带CDMA 系统，只能提供非常有限的服务，还存在很多的不足。
CDMA移动通信基础
CDMA移动通信基础1. 介绍CDMA（ Division Multiple Access，码分多址）是一种数字移动通信技术，广泛应用于第二代（2G）和第三代（3G）移动通信系统中。
CDMA技术采用了先进的信号处理和调制技术，能够提高信号传输效率和容量，实现更可靠的通信。
2. CDMA原理CDMA技术基于扩频技术，通过将用户信号加上特定的扩频码再进行调制发送，不同用户的扩频码相互正交，可以实现多用户传输而不干扰。
CDMA还采用了软切换和功率控制等技术，使得信号传输更加可靠和高效。
3. CDMA系统结构CDMA系统主要由以下几个组成部分构成：基站（Base Station）：负责与用户终端进行通信，进行信号的调制解调和多用户间的分配和管理。
用户终端（Mobile Station）：包括方式和数据终端等，与基站进行通信，传输用户的语音、数据等信息。
控制器（Controller）：负责对基站和用户终端进行管理和控制，实现系统的整体协调和优化。
移动交换中心（Mobile Switching Center）：负责处理跨网络的通信和连接，实现用户的呼叫转移等功能。
4. CDMA优势CDMA技术相比其他移动通信技术具有以下优势：多用户接入：CDMA技术能够实现多用户接入而不干扰，提高了系统的容量和效率。
抗干扰能力强：CDMA技术采用了扩频技术，能够有效抵抗多径传播和其他干扰。
隐私保护性能好：CDMA技术采用了特定的扩频码对用户信号进行加密，保护用户通信的隐私。
调度灵活性高：CDMA技术能够灵活地对用户进行分配和调度，优化系统资源的利用。
5. CDMA在移动通信中的应用CDMA技术在移动通信中得到了广泛的应用：第二代（2G）CDMA系统：以IS-95标准为代表，提供了CDMA2000 1X、CDMA2000 1xEV-DO等多种技术，实现了语音和数据的传输。
第三代（3G）CDMA系统：以CDMA2000 3X标准为代表，提供了更高的数据传输速率、更丰富的业务和更好的系统性能。
CDMA常见问题分析
在ＣＤＭＡ１Ｘ网络的维护和优化中经常遇到各种各样影响网络性能的因素，归纳起来主要有以下几点：邻小区列表的设置、搜索窗的设置、覆盖空洞、导频污染、接入失败、导频拐角效应和硬件问题等。
本文将重点从问题表征现象、问题原因分析和解决方案几个角度对这几个因素展开分析讨论。
１、关于邻小区列表设置的问题１．１问题表征现象手机在通话过程中可以成功地从Ａ小区切到Ｂ小区，但不能从Ｂ小区切到Ａ小区；手机距离某小区Ｂ很近，但却在手机的导频激活集中看不到Ｂ小区的ＰＮ码；随着手机向目标小区Ｂ的移动，手机激活导频集的Ｅｃ?Ｉｏ将逐渐降低，手机的接收功率上升，发射功率增大，ＦＦＥＲ（ＦｏｒｗａｒｄＦｒａｍｅＥｒｒｏｒＲａｔｅ）逐渐增大，可能引起掉话。
１．２问题原因分析一般情况下ＣＤＭＡ手机中有４个寄存器分别存放６个激活导频集、５个候选导频集、２０个相邻导频集和２０个候选导频集。
虽然我们在系统的数据库中可以为一个小区定义多达４５个相邻小区，但系统通过ＮＬＵＭ?ＮｅｉｇｈｂｏｕｒＬｉｓｔＵｐｄａｔｅＭｅｓｓａｇｅ?消息经空中接口向手机传送的只有２０个，而这２０个是系统按照一定的算法从当前服务小区的多个相邻小区数据库列表中选出来的，在选择的过程中系统一般不依赖于这些小区的信号强度和质量，而仅仅根据数据库的静态定义按照预先设定的算法进行选择。
这样如果某个相邻小区Ｂ在系统的邻小区列表中没有静态定义，或者虽然定义了但由于优先级太低而不能被选择算法选中，也就不能通过ＮＬＵＭ经空中接口广播给手机，手机的邻小区寄存器中也就没有该小区的信息，而导致随着手机向目标小区Ｂ的移动，手机激活导频集的Ｅｃ?Ｉｏ将逐渐降低，手机的接收功率上升，发射功率增大，ＦＦＥＲ逐渐增大，在没有其它ＰＮ可以切入的情况下将引起掉话。
１．３解决方案通过路测设备或系统呼叫跟踪工具采集空中接口的信令消息。
找到掉话的信令消息（ＣａｌｌＤｏｗｎ），即解码ＭＳ在ＣａｌｌＤｏｗｎ状态下从同步信道（ＳＹＮＣ）上获取的信息内容，确定掉话后同步的ＰＮ码，然后寻找该ＳＹＮＣ消息上面最近的一条ＮＬＵＭ消息，对这条消息进行解码判断其中是否有该ＰＮ码，并结合小区列表的数据库定义判断有没有静态定义该小区，还是虽然定义了但优先级很低。
CDMA常见问题分析
➢天线俯仰角 ➢天线水平角 ➢导引信道功率
➢切换参数 ➢邻区清单 ➢搜索窗口尺寸
优化示例（二）
• 改变不同类型天线减少盲区
Still insufficient
An adjustment of beam tilt angle
Adoption of wide beam antennas
RX POWER > -85dBm &
Ec/Io < -12dBm &
Active Pilot >= 4
优化示例（三）
• 导频污染的解决措施
–调节各小区的天线的下倾角、方位角.
• 远离的扇区最先调整. • 由远至近调整
–调节某一扇区使之正对问题区域
• 保证最佳服务小区的Ec/Io.
–增加新基站覆盖问题区域. –调整各小区导频发射功率
CDMA常见问题分析
网络中的问题与根源
• 用户抱怨：
– 掉话 – 阻塞 – 话音质量差 – 做被叫呼不通
• 问题根源：
– 弱覆盖 – 强干扰 – 导频污染 – 邻小区参数配置不当 – 搜索窗问题 – 基站定时 – 外部干扰
问题分析——弱覆盖
• 问题现象：FER、Rx Power、Ec/Io都较差 • 问题根源：离基站较远、阻挡、设备问题 • 定位问题方法：
无线优化方法
• 优化方法
– 天线系统优化 – 调整导引信道功率，解决导频污染 – 调整接入参数、切换参数 – 调整邻区清单 – 调整搜索窗口尺寸
• 观察调整对输出的影响（利用仿真软件）
➢在多种影响中寻求平衡
无线优化程序
基站确认
确认BTS的安装完整性
CDMA基本原理、基站结构及故障处理
CDMA基本原理、基站结构及故障处理1.CDMA概况：1）CDMA国际上最具代表性的3G技术标准有3种：WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000。
其中TD-SCDMA属于时分双工（TDD）模式，是由中国提出的3G技术标准；而 WCDMA和CDMA2000属于频分双工（FDD）模式，WCDMA技术标准由欧洲和日本提出，CDMA2000技术标准由美国提出。
2）太原CDMA网络全部使用MOTOROLA的网络设备。
现网使用的技术是来自美国的CMDA2000/95。
2.CDMA基本原理：码分多址的概念：CDMA是码分多址（Code－DivisionMultiple Access）技术的缩写，是近年来在数字移动通信进程中出现的一种先进的无线扩频通信技术，它能够满足市场对移动通信容量和品质的高要求，具有频谱利用率高、话音质量好、保密性强、掉话率低、电磁辐射小、容量大、覆盖广等特点，可以大量减少投资和降低运营成本。
1）CDMA是扩频通信的一种，他具有扩频通信的以下特点：（1）抗干扰能力强。
这是扩频通信的基本特点，是所有通信方式无法比拟的。
（2）宽带传输，抗衰落能力强。
（3）由于采用宽带传输，在信道中传输的有用信号的功率比干扰信号的功率低得多，因此信号好像隐蔽在噪声中；即功率话密度比较低，有利于信号隐蔽。
（4）利用扩频码的相关性来获取用户的信息，抗截获的能力强。
2）在扩频CDMA通信系统中，由于采用了新的关键技术而具有一些新的特点：（1）采用了多种分集方式。
除了传统的空间分集外。
由于是宽带传输起到了频率分集的作用，同时在基站和移动台采用了RAKE接收机技术，相当于时间分集的作用。
（2）采用了话音激活技术和扇区化技术。
因为CDMA系统的容量直接与所受的干扰有关，采用话音激活和扇区化技术可以减少干扰，可以使整个系统的容量增大。
（3）采用了移动台辅助的软切换。
通过它可以实现无缝切换，保证了通话的连续性，减少了掉话的可能性。
CDMA网络优化常见问题及解决方案
CDMA网络优化常见问题及解决方案随着CDMA技术在国内运营商的成熟应用，CDMA的网络优化成为运营商、设计单位和设备商共同关注的焦点。
CDMA网络优化有其自身特点，CDMA特有的软切换方式使基站信号的控制比其他移动通信系统更为重要，这也增加了控制难度，如果信号控制不当，可能造成导频污染、强干扰等致使网络性能下降的问题。
在实际工程中，应对出现的网络问题进行归纳总结，结合实地勘察、路测和OMC报表分析得出原因，不断积累网络优化的工程经验，打造精品网络。
前向链路干扰问题一是邻集列表丢失。
解决方案：将该PN添加到激活扇区的邻集列表内。
若该PN已经在邻集列表内，则将其优先级提升。
二是突发强PN干扰。
解决方案：引入软切换消除突发强PN干扰小区，可以通过增大导频功率，将突发PN顺利软切换，也可通过调整天线方向角、导频功率等措施，将信号发射至原来的阻挡区域以造成覆盖，或是降低切换参数T_ADD。
还可适当增大SRCH_WIN_x窗口，以便手机发现该PN。
消除突发PN的方法还有，先通过降低导频功率清除突发PN，或是通过调整天线方向、下倾角、更换天线等物理方法进行优化。
三是共PN干扰。
解决方案：改变其中一个基站的PN值。
定期对PN进行重新调整，这是一个长期艰难的工作，但对系统有很大好处。
边缘覆盖问题由于该区域噪声电平Io通常很低，因而即使信号很弱，Ec/Io仍然较好。
这种情况下的服务小区通常在网络的边缘，在网络建设期，为了增大覆盖，这些基站一般来说较高。
可能的解决方案：如果是小区覆盖范围过大，则可以加大天线下倾角，减小导频功率，更换低增益天线，必要时在基站发射天线的馈线上加一个衰减器；如果希望增加小区覆盖范围，则可以增加导频功率，更换高增益天线；如果反向链路受限，小区天线加装塔放会有一定效果。
覆盖空洞这种情况通常由于覆盖不够引起，可能是服务基站太远，或者服务基站被阻挡，FFER在一些地区是好的，但在某些场所较差。
解决方法：增加某一扇区的导频功率使之有主导频；对一个或多个服务扇区的物理参数进行优化(如天线方位角、倾角及天线类型)；在容量不受限的情况下，使用直放站增加覆盖；增加新站来覆盖空洞；在高话务区增加载波；采用波瓣跨度较窄、增益较高的天线来覆盖某一建筑物；建筑密集区可用六扇区方式来解决，但要根据路测结果来调整天线的物理参数。
非常实用的 CDMA基本知识
CDMA1X 系统的一个目标是使它所能容纳的用户量达到最大，如果每个移动台都调整其发射机的功率，使得基站系统的容量将达到最大，移动台增大功率会增大干扰，容量就会损失，功率控制可以其目标是在满足一定的通信质量的条件下，使整个系统的干扰最小。
Ec/Io=码片能/载频总功率频谱密度每个载频，按照目前cdma工作原理，理论上有64个码道，既有64路其中有部分信道分配做信令信道，剩余55个用作通话使用，但是由于cdma是自干扰系统，为保证一定质量水平的通话，必定要牺牲部分话务信道，在实际应用中并不是满配置。
三个载频理论上应该有165个话务信道，如果再分扇区，即165x3=498,在一个基站中理论上有大于498个话务信道，按0。
03erl/用户则容纳16000用户/基站。
载频是指一段频率，800M的CDMA网的每个载频是1.23MHz。
频点是指某个载频的中心频率的编号。
联通C网被授权的是10兆带宽，有7个频点，即可以有最大7个载频。
联通常用的频点201、242、283、342等，其中每个频点相差都是41，因为CDMA的信道划分为每个信有你上面的公式：41*0.03=1.23M，如果再加上两边的隔离带，就是1.25M了。
联通的7个频点：37 78 119 160 201 242 283用得最多的是201和283160一般用来做伪导频，201、242用来扩容，37用来做DO上行：载频=0.03M*频点+825M283主要用于1X 语音业务201主要用于1X 数据业务下行：载频=0.03M*频点+870242多用于数据业务均为1.23M现网频段：上行=283*0.03+825=833.49下行=283*0.03+870=878.493、联通CDMA频段Fn上行825M-835MFn下行870M-880M计算方法：Fn上行=825+0.03nFn下行= Fn上行+45M在CDMA系统中，已知系统使用的频点后，根据频点计算公式得到对应的具体频率，该频率就是系统使用的频带的中在该中心频率上下加减0.625MHz，就是该频点对应使用的频带。
CDMA基础知识
掉线率低
基站是手机通话的保障，当用户移动到基站覆盖范围 的边缘时，基站就应该自动"切换"来保障你，否则就 会掉话。CDMA系统切换时的基站覆盖是"单独覆盖 －双覆盖－单独覆盖"，而且是自动切换到相邻较为 空闲的基站上，也就是说，在确认手机已移动到另一 基站单独覆盖地区时，才与原先的基站断开，这样就 保障了手机不会掉话。
三：CDMA技术的优点 技术的优点
1容量增加,是目前流行的GSM的3-4倍 2通话质量大幅度提高,接近有线电话的通话质量 3大大简化小区频率规划,因为所有小区使用相同的频点 4保密性能更强 5手机功耗更小,从而使手机待机时间更长,通话时间更长 6增强小区的覆盖能力,减少基站数目 7不会与现在的模拟和数字系统产生干扰 8 提供可靠的移动数据通信 9可靠的软切换方式大大降低了切换的失败次数
序 号
项目
CDMA手机 手机
GSM手机 手机 TDMA（时分 （ 多址）、 多址）、 FDMA（频分 （ 多址） 多址） 关机充电不会 开机
备注
1
调制方式
CDMA（码分多 （ 址） CDMA手机关机 手机关机 时充电， 时充电，手机会 自动开机 与GPS（全球定 （ 位系统） 位系统）时钟同 步，内部电路工 作时钟及实时时 钟均与此相同
一：手机制式
目前，手机制式主要包括GSM、CDMA、 3G三种，手机自问世至今，经历了第一代模 拟制式手机（1G）、第二代GSM、TDMA等 数 字 手 机 （ 2G ） 、 第 2.5 代 移 动 通 信 技 术 CDMA和第三代移动通信技术3G。
GSM全名为：Global System for Mobile Communications， 中文为全球移动通讯系统，俗称"全球通"，是一种起源于欧洲 的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是 让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用 一部手机就能行遍全球。我国于20世纪90年代初引进采用此项 技术标准，此前一直是采用蜂窝模拟移动技术，即第一代GSM 技术（2001年12月31日我国关闭了模拟移动网络）。目前，中 国移动、中国联通各拥有一个GSM网，为世界最大的移动通信 网络。GSM系统包括 GSM 900：900MHz、GSM1800：1800MHz 及 GSM-1900：1900MHz等几个频段 。
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Ec/Io 是导频功率和总功率的 比值. 在一个空闲的扇区中,Ec/Io约 为50%,即-3db. 在一个达到最大话务的扇区, Ec/Io通常只有10%,即-10db
20 W
TRAFFIC k
POWER
Io
TRAFFIC 2 TRAFFIC 1 SYNC PAGING
2W
Ec
PILOT
Ec/Io=10log(2/20)=-10db
Good Coverage
覆盖良好的判断: 低的FER(<2%) Rx Power>-100 Ec/Io>-12 Tx Power<0 NAPNS<=3
网络常见问题和解决方法
掉话分析 常用的优化手段
掉话分析
什么是掉话? CDMA 系统中移动台和基站无线子系统中都有相应的掉话机制 MS 掉话机制:MS 接收到前向链路信号质量较差时,导致较高 FER,表明前向链路不好,这时如果MS 连续接收到12 个坏帧,MS 就停止发射.同时MS 的T5m(一般设为5 秒)计数器开始倒计时. 如果在计数器到期之前,MS接收到了2个连续的好帧则计数器复位, MS 重新发射;如果计数器到期了仍然没有复位,MS 重新 初 始化,导致掉话. 另一种是MS 没有收到确认信息:MS在业务信道上发射需要确 认信息时,如果重发了N1m(IS2000中一般设为13)次后都没有收 到基站的确认信息,MS 也会进入初始化状态. 基站掉话触发机制:CDMA 标准并没有规定无线子系统的掉话机制, 但是设备制造商一般都根据MS的掉话情况规定相应的掉话机制.一 种就是基站在一段时间内,一直没有收到两个连续的好桢,基站会 要求释放链路;另一种是基站没有收到Extended Handoff Direction MSG(重复尝试?次)的确认或者Handoff Completion 消息,基站会要 求释放链34;干净"的环境中,手 机接收到的Ec/Io就是基站所 传送下来的Ec/Io. 在一个"导频污染"的环境中, 太多扇区的信号交叠,手机必 须在一大堆嘈杂的信号中找到 有用信号. Io是所有到达手机的信号的总 和. Ec 是单个扇区的导频信号强 度. 强烈的 Io淹没了微弱的Ec; Ec/Io变得很差.
CDMA 基础及常见问题
CDMA性能分析
在我们日常测试分析中,通常需要收集5个关键指标进行分析:
Received Power Ec/Io Transmitter Power FER Frame Erasure Rate Number of Active Pns
Received Power
通常用dBm表示 宽带的,非智能的测量:包括所用载波频率 范围内所有的RF的强度总和,而不只是当 前服务基站的信号强度. 太强的信号强度(-35 dbm或更高) 可能会导 致手机的某些较为敏感的放大器过载,导致 编码/解码的失真 信号强度太弱(-105dbm或更低) 会导致无法 解调有用信号,误码率过高,脱网等问题
掉话分析
掉话 或话音质量差
Rxpower 低 高
Case-1 差
最强导频强度
好
活动导频集导频个 数 小于4 大于等于4
Case-4
Case-2
Case-3
掉话分析- 掉话分析-Case1
表现:Rxpower低,Ec/Io差,FER高 原因: 覆盖盲区 BTS硬件故障 解决措施: 排除硬件问题 调整周边小区天线,覆盖该区域 增加新的基站/直放站
掉话分析- 掉话分析-Case2
表现:Rxpower高,Ec/Io差,FER高 原因: 切换过慢(PSMM发送,但没有收到HDM) 邻区表设置不当(强导频不在邻区表中) 搜索窗口过小(强导频在邻区表中但搜索不到) BTS(当前基站或者邻区基站) GPS失锁,造成不同步 干扰 解决措施:(与上面对应) 减小SRCH_WIN,优化邻区表 将未解调强导频加入到邻区表(或者调整天线) 加大SRCH_WIN_N(或者调整天线) 修整GPS,保证同步 排除干扰源
Rx Power
Ec/Io
为什么我们不用Rx Power来衡量信号的好坏,进行 功率控制,引导切换? Rx Power只是简单的无线信号能量的叠加,它 包括手机能接收到的所有基站(使用同一频率基站) 的信号之和,并不能区分各个扇区的信号强度. 我们需要找到一种方法可以简单,快速的判断各个扇区信 号质量的好坏:各扇区导频功率信噪比EcIo.对于手机来 说,如果接收到的某一扇区导频信号很好,那么手机有理 由认为此扇区的话务信道也应该是比较好的;反之也一样.
Transmitter Power
手机发射功率由BTS控制,功率控制的目的是 使所有手机在保证正常通话的情况下以最小功 率发射. 最大功率不能超过手机本身的限制(通常 +23dbm) 反映区域的反向覆盖情况
Number of Active PNs
通过此指标可以清楚的看出导频污染情况 系统设置在激活集/候选集最多可以有6个PN, 但最多只有3路被解调. 如果在激活/候选集中多于3个导频,意味着将 会有较强的信号不能被解调造成干扰. 多路通话会占用较多系统资源,同时也增加了 基站的发射功率,增加了下行干扰.
-25 -15 -10 0
Ec:导频信道的平均码片能量 Io:在频段内接收到的总的能量,包括信号和干扰
EC/I0
dB
不同话务负载下EcIo的变化情况
每个扇区多种不同信道发射功 率,包括: 导频信道,同步信道和寻呼信 道的功率 在当时用到的话务信道的功率
Heavied Traffic Loading
掉话分析- 掉话分析-Case3
表现:Rxpower高,Ec/Io差,FER高 原因:
活动导频大于等于4,且强度相当,引起导频污染 解决措施: 调整天线功率或发射角度,减少覆盖 该区域的导频数目
掉话分析- 掉话分析-Case4
表现:Rxpower高,Ec/Io好 原因: : 服务小区业务信道功率相对导引信道过低 反向覆盖弱(表现为Tx异常高) 硬件故障 PN规划错误,造成同PN干扰(表现为Rx,Tx,Ec/Io 都很好,但FER很高) 解决措施: : 调整功率分配 进行链路平衡 检查硬件问题 更换其中基站的PN
FER
FER Frame Erasure Rate 包括前向FER和反向FER 被用来统计一个呼叫的质量 FER是整个传输链路的最终结果的反映 如果FER是好的,那么其他的问题都不会对通话产生太大 的影响. 如果FER很差,说明一定在信号传输过程中出了问题(覆 盖差?干扰?) – 我们必须通过其他的一些指标发现问题的所在.
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