安阳师范学院毕业论文-电子信息工程.doc

论文编码：_成人教育本、专科生毕业论文论文题目： 3G移动通信网络系统的无线网络优化                      作    者：                            学    院： 安阳师范学院                     专    业： 电子信息工程                     年    级： 2014级                          学    号：                           指导教师：                          论文成绩：                                 日    期： 2015年12月8日                 中 文 摘 要本文根据3G移动通信系统的技术标准，阐述了目前主流的三种3G系统WCDMA系统、CDMA2000系统和TD一SCDMA系统的无线网络特性和空中接口的无线帧结构，并通过综合比较的方法分析了它们之间的异同:三种3G系统的基础技术都是码分多址CDMA技术，但系统特性及空中接口上有着各自的特点，特别是TD一SCDMA系统在采用了时分双工TDD技术的同时利用智能天线技术实现了空分多址SDMA技术，极大地提高了无线频谱利用率。接着详细描述了移动通信系统无线网络优化的流程与方法。同时结合自身的实际工作，通过CDMA2000系统无线网络优化工程的具体过程，指出了无线网络优化在移动通信系统日常维护工作中的重要性与系统性，并验证了优化工作对无线网络的性能改善。最后，总结上述的研究、学习与工作，归纳出本课题的结论。关键词：3G；无线网络优化；CDMA2000AbstractAccording to the technical standard of the 3G mobile communication system，it elaborated three kind of mainstream 3G systems at present,WCDMA system，CDMA2000 system and TD-SCDMA system,and elaborated the characteristic of wireless network and the frame strueture of radio，and it gets the similarities and differences between them through analyzed by synthesis comparison: their  foundation technology is the multiple access technology of the code division，but their system performance and the structure of radio has respective characteristic，Specially，TD-SCDMA system used duplex technology of time division and the smart antenna to realize multiple of space division，and it raised the frequency spectrum of the wireless. Finally,it summarizes the above researeh,the study and the work,and induces the conclusion of this topic.TAP:3G;Optimization of wireless;CDMA2000目   录一、绪论6（一）  移动通信系统网络优化的目的及意义6（二）  网络优化研究背景6二、  3G移动通信系统无线特性与技术比较6（一）  3G移动通信系统标准61.  3G系统的目标与特征62.  3G系统主要技术标准7（二）  CDMA系统的优点与关健技术81.  CDMA系统的优点82. CDMA系统关健技术8三、  移动通信系统无线网络优化技术9（一）  网络优化内容9（二）  网络优化技术91.  网络优化的主要目标92.  网络优化的流程103.  网络优化措施11（三）  CDMA系统网络优化的难点12四、  CDMA2000系统无线网络优化12（一） 概述12（二） 主要工具及重要参数121. 系统优化主要工具仪器122. 路测5个重要参数13（三）  系统优化的主要工作14（四）  系统性能指标优化141. 硬件故障排除142. 基站载波扩容15（五）  优化结果15结束语19参考文献20一、 绪论（一）  移动通信系统网络优化的目的及意义  移动通信系统无线网络的性能随着网络的发展、用户数量的变化及用户分布的变化而不断发生变化。因此，无线网络优化是移动通信系统实际运营过程中的一个非常重要的环节，是运行维护工作中的一个非常重要的组成部分，只有不断地对网络进行优化，不断地提高网络性能，才能保证移动通信网络的服务质量和市场竞争力。  网络优化指的是通过参数采集、统计分析、信令跟踪、路测信息采集分析等多种手段对整个移动通信网络进行综合分析，以找出网络中实际存在的问题，并通过调整移动通信网络的软硬件配置及系统参数，使整个网络达到最佳的运行状况，使有限的网络资源能高效地被利用。(二)  网络优化研究背景由于移动通信市场的竞争日趋激烈，虽然CDMA网络建设日趋成熟和完善，但建设一个覆盖面更广，能提供高速数据业务的高质量CDMA网络既是用户的实际需求，也是运营商下一步网络建设的重点。二、  3G移动通信系统无线特性与技术比较（一）  3G移动通信系统标准移动通信科技发展飞速，加速了移动通信市场的发展，用户对移动通信系统的性能及功能需求变得越来越高。因2G系统在高速率数据新业务上受到技术所限制，己经无法再进一步满足移动通信网络的发展需求，所以，国际电联提出了3G系统，在1996年被正式命名为 IMT-2000系统。13G系统的目标与特征为了真正实现移动通信用户能全世界漫游，并享受高质量、高速率的无线宽带网络，3G系统提出的目标具备了频段全球性和数据高速性:(l)3G系统在全球使用统一的频段、统一的标准，以便于真正实现全球移动通信网络的无缝覆盖;(2)3G系统具有比2G系统更高的频谱效率，因此建设成本显得更低;(3)能够提供更高的无线网络服务质量Qos(Quality of Service)和安全保密性能;(4)能够提供更大的移动通信系统容量，且便于从2G系统过渡及演进;(5)能提供各种环境下的多种业务，传输速率要求最高能达到2Mbit/s，其中车速环境为144kbit/s，步行环境为384kbit/s，室内环境为2Mbit/s。基于以上的设计目标，3G系统的标准具备了2G系统所不具备的以下几点特征:(l)支持大容量话音业务及高速率数据与图像传输业务等;(2)可以在第二代的GSM系统和CDMA系统的基础上，实现向3G系统的平滑过渡;(3)3G系统采用了无线宽带技术，采用了复杂的编译码及调制解调算法，运用了快速功率控制、多址干扰对消、智能天线等2G系统中未使用的先进技术。2.  3G系统主要技术标准我国目前已经将WCDMA系统、CDMA2000系统和TD一SCDMA系统确定为国内3G商用的三个标准，并且指出将大力扶持“国产标准”TD一SCDMA系统。(l) WCDMA系统WCDMA系统支持频分双工FDD和时分双工TDD两种双工方式。在频分双工FDD方式下，WCDMA系统的上下行链路各占用5MHz的频带，而在时分双工TDD方式下，其上下行链路时分复用同一个5MHz的频带。(2) CDMA2000系统CDMA2000系统的特点是反向(上行)链路信道连续导频、相干接收，前向(下行)链路发送分集，电磁干扰影响小。(3) TD一SCDMA系统TD一SCDMA是一种集频分多址FDMA、码分多址CDMA、时分多址TDMA和空分多址SDMA技术为一体的3G移动通信技术，采用了 1.6MHz载波带宽。其上下行链路可以不对称，故具有频谱利用率高、发射功率低等优点，非常适合于互联网浏览、视频点播等非对称高速率的移动数据业务和在线多媒体业务。（二 ）CDMA系统的优点与关健技术1  CDMA系统的优点CDMA是在扩频通信技术上发展起来的种新型的无线通信技术。CDMA以宽带扩频技术为基础，其特点是抗干扰性强，频谱利用率高，容量大，是3G系统标准中的最主要的空中接口技术。CDMA无线系统主要具有以下几个优点:(l)覆盖范围广(2)系统容量大(3)话音质量高(4)系统软容量(5)功率控制精(6)采用软切换(7)发射功率低(8)采用话音激活技术(9)保密性能好2 CDMA系统关健技术(l)功率控制技术CDMA系统中所有的用户终端使用同一频段的无线信道，用户间使用地址扩频码加以区别。由于多个用户终端的随机接入，所用的地址扩频码在一般情况下不能达到严格正交，结果导致各用户间相互干扰，即多址干扰，而干扰的大小将会直接影响到CDMA系统的容量。此外，如果在上行链路中小区内的所有用户终端的发射功率都相同，则由于各个用户终端与基站之间的距离的不同而造成距离基站近的用户终端无线信号强、距离基站远的用户终端无线信号弱，产生所谓的“远近效应”。 (2)软切换技术CDMA系统为了消除GSM系统在硬切换过程中普遍出现的“乒乓效应”问题，采用了软切换技术，当用户终端从一个基站覆盖范围移动到另一个基站覆盖范围时不中断原有的呼叫连接，而同时与多个基站连接实现切换过程。 (3)RAKE分集接收技术为了充分利用空间无线传输中的多径信号分量，CDMA系统采用了分集技术来改善无线传输的可靠性。分集技术是一种在时域、频域或空域中将信号分散与收集的技术。CDMA系统的分集主要有三种:时间分集、频率分集和空间分集。(4)多用户检测技术CDMA系统中的多址干扰在异步传输信道和多径传播环境中尤其严重，且随着同时接入系统的用户数的增加，多址干扰也会增加，使系统容量受到限制。多用户检测是引用信息论并通过严格的理论分析后提出的一种新的抗多址干扰的技术，而且还可抵抗多径干扰和远近效应。三、  移动通信系统无线网络优化技术（一） 网络优化内容无线网络优化根据移动通信网络建设的不同阶段，分为移动通信网络开通后的射频优化和正式运营后的维护优化。射频优化主要是基于无线网络的测试结果，对影响网络性能的天馈系统和其它系统参数进行调整。维护优化的主要工作是根据性能指标统计、系统告警、用户投诉等信息，利用DT路测、CQT拨测、性能统计、OMC信令跟踪等手段分析网络中存在的问题。维护优化是一项长期的工作，又可分为日常优化、中期优化、长期优化。日常优化是一项长期的日常维护性优化工作。移动通信网络的日常优化工作主要包括:断站、性能指标突然恶化、系统告警、用户投诉等的处理。网络中期优化的时间可从一周到一个月不等，主要是对可能引起移动通信网络性能恶化的潜在问题进行处理，对不能满足需求的性能指标进行优化。移动通信网络的长期优化所关注的是移动通信系统无线网络的可持续性发展。主要是根据移动通信网络的发展趋势对现网全网提出合理的调整方案。（二）  网络优化技术1  网络优化的主要目标网络优化的目的是从移动通信系统网络运营的角度出发，做到系统软硬件及参数配置合理，以最大限度地利用无线网络资源，提高移动通信网络运行的经济效益，降低移动通信网络的运营成本，同时从用户的角度出发，在移动通信网络的使用性、稳定性及话音质量、数据速率等方面提供保证用户满意度的服务。网络优化的主要目标有以下几点:(l)尽可能大的载频峰值和平均吞吐量;(2)确保各公共信道和各速率业务信道达到合适的覆盖范围;(3)优异的话音和数据业务误帧率;(4)最小的掉话率、接续时间、寻呼丢失以及接入失败率;(5)合适的移动台和基站发射功率;(6)合适的软切换比例与可靠的软切换、硬切换性能;(7)合适的数据业务的时延、公平性和RLP重传率;(8)具有良好的动态适应性和安全性;(9)良好的资源利用率。2.  网络优化的流程网络优化工作是一个复杂的系统工程，其主要流程如下：(l)准备工作移动通信网络优化需要使用的设备主要有:路测工具、信令分析仪、频谱仪等。路测工具的主要作用是对网络性能进行测试;信令分析仪的主要作用是对问题进行信令跟踪和定位;频谱仪的主要作用是用来排查频率上的干扰。其它还需准备的工具有笔记本电脑、测试手机、指南针等等。除了准备必需的工具之外，还需要收集网络规划和现网资料，用来分析现网存在的问题及关键点。(2)信息获取、设定目标在进行移动通信网络优化之前，应对现网情况作出初步的了解并进行相关评测，主要工作是收集各种现网信息并确定优化后需要达到的目标要求，如现网小区的站点信息，包括经纬度、天线挂高、天线方位角、下倾角、小区发射功率、邻区列表等，优化区域的范围和无线传播环境、重点覆盖区域、系统参数设置，包括切换参数、搜索窗口、IP地址配置方案等等。客户投诉及其它途径反馈来的问题信息，尤其是客户重点提出的反映最为强烈、最不能容忍的问题，需要在网络优化工作中予以重点解决。(3)网络运行数据搜集要了解移动通信网络的运行状况，主要方法是收集网络运行数据，在网络优化过程中所需要用到的网络运行数据主要有:话务统计数据、DT路测数据、重点区域CQT拨测数据、网络配置参数及告警数据等。此外，还可能需要从一些设备的接口中获取所需的信令消息数据。(4)网络问题分析定位这一步是对收集到的网络运行数据进行综合分析，以便找出移动通信网络现网运行中所存在的问题，以及可能产生这些问题的原因。在此基础上就可以准备制订网络优化的调整方案。(5)制订网络调整方案通过以上步骤，根据对现网问题的分析及初步定位的结果，制订出网络调整方案，一般涉及到网络参数的调整、故障设备的修复等。(6)方案实施根据制订的网络优化的调整方案，对移动通信网络实施调整。(7)效果评估当移动通信网络根据调整方案做完调整之后，需要对此次网络优化的效果进行评估，确定是否达到了预期的目标，原先存在的问题是否已经被解决，有没有带来其它的负面效应。根据效果评估的结果，若有需要的话要对原调整方案进行修正，然后再实施网络调整。3  网络优化措施移动通信系统无线网络优化的一般工作思路如下:(l)硬件排障:如排查外界的各种干扰、检查设备硬件的工作状态、检查天馈系统的驻波比、进行基本通话测试等。(2)参数优化:除硬件排障外，网络优化的重点是进行无线射频环境的优化，这决定了整个移动通信系统无线网络的布局和各小区的基本覆盖范围，对无线网络的总体性能起到了决定性的作用。这主要包括小区布局的优化，邻区配置的优化等。(3)分片及全网优化:在实际的网络优化过程中应该先进行分片区域的优化，解决区域内的局部问题后，再进行全网的整体优化，解决一些全局性问题。 l)覆盖优化解决覆盖优化的方法包括工程参数的调整和基站发射功率的调整等。可调整的工程参数包括基站天线的高度、方位角、下倾角等。2)容量优化移动通信网络的容量优化基于对基站的话务统计的数据进行详细地分析，对于有容量问题且同时还存在覆盖问题的地区，可以通过增加基站或微蜂窝的方式来解决。（三）  CDMA系统网络优化的难点CDMA系统是一种先进的移动通信系统，但CDMA系统比GSM系统更为复杂，其网络优化的难度大。其难度主要表现在以下几个方面:1.CDMA系统是一个干扰受限系统，其最大负载在60%80%之间，一旦系统负载超过这个范围时，系统的在线用户受到的干扰将急剧增大，网络服务质量则会很快下降，这就非常容易导致掉话或出现通话过程中产生断续现象等问题。2.软覆盖和软容量是CDMA系统所特有的优点，但这也给网络优化带来了一些困难，存在远近效应。3.软切换是CDMA系统的主要特点，能保证处于小区边缘的在线用户的网络服务质量。但是软切换会带来无线信道资源的浪费会导致系统容量一F降。 4.导频优化是CDMA系统无线网络优化技术的一个特点。导频优化的内容包括导频相位、搜索窗口大小和导频的发射功率。四  CDMA2000系统无线网络优化（一）概述在本课题进行期间，以新乡电信CDMA2000开发区移动通信网络的优化工程为例。根据这次对于CDMA2000系统的无线网络优化工程来验证上一章的无线网络优化技术，并结合前两章的内容研究三种3G系统的无线网络优化特征。下面详细说明这次优化工程的整个过程与方法，以及最终的优化结果，其中可能涉及到新乡电信公司商业机密的一些设备具体明细或参数调整清单等一概隐去。1.CDMA2000系统网络优化的主要目的是:（1）发现并解决现网中的主要问题，使系统在现有的资源情况下最佳运行。（2）打造中国电信CDMA精品网络的形象，增强市场竞争力。（3）提高CDMA2000系统无线网络重点指标，并兼顾用户实际感受的平衡。（4）对CDMA2000系统中暂时不能解决的问题，提出建议，给出解决方案。2.优化的目标从现网统计看，系统的主、被叫业务信道分配成功率都不差，导致无线系统接通率很差的原因就是寻呼成功率差，由于无线系统接通率差导致整个系统接通率也不高，所以这次优化的主要目的是要解决寻呼成功率、呼叫建立成功率低的问题，提高通话成功率。（二）  主要工具及重要参数    1. 系统优化主要工具仪器（1）Agilent6474路测设备:DT工具（2）Actix:无线网络优化后台处理软件（3）MapInfo:桌面地图信息系统（4）SiteMaster:天馈测量仪2. 路测5个重要参数（1）Ec/Io Ec/Io反映了可用信号的强度在所有信号中占据的比例。这个值越大，说明有用信号的比例越大，反之亦反。（2）TXPOWER    TXPOWER是手机的发射功率，反映了手机当前的上行链路损耗水平和干扰情况。上行链路损耗大、或者存在严重干扰，手机的发射功率就会大，反之手机发射功率就会小。（3）RXPOWER    RXPOWER是手机接收到的总的信号的强度，简单反映了路测区域的信号覆盖水平，而不是信号覆盖质量的情况。（4）TXADJ    TXADJ反映了上下形链路的一个平衡状况。一般要求TXADJ在0以下。（5）FFER    FFER是前向误帧率。前向误帧率跟Ec/Io一样，也是一个综合的前向链路质量的反映。（三）  系统优化的主要工作这次CDMA2000系统无线网络优化分成三个阶段;1.第一阶段为优化的准备阶段。通过采集现网性能报告，发现系统中存在的问题。在此基础上制定无线网络优化的具体方案以及时间进度。2.第二阶段为故障排除及资源调整阶段。此阶段分为两步进行，分别从软硬件资源上对系统进行调整与优化:（1）第一步，从系统统计中发现网络中存在的硬件故障并解决及跟踪;（2）第二步，分析新乡电信开发地区CDMA2000系统的语音业务和数据业务的话务统计报告，针对其中一些由于系统资源问题导致的语音拥塞及数据业务速率低的问题，进行网络资源的调整。（3）第三阶段为性能提升阶段。在前期资源调整的基础上优化系统的性能指标。这一阶段的主要工作是:（1）在MSC上对 DETACH TIME参数进行修改，缩短 DETACH TIME时间，以有效减少由于被叫手机仍为开机状态，但不在服务区带来的试呼，从而提高系统寻呼成功率;（2）对交换寻呼时长进行了修改，兼顾了网络性能及用户感受度，将寻呼时长从7秒改为7.5秒;（3）根据统计对LAC边界基站的LAC进行调整，原先话务量较小的LAC边界由于话务量的增加会导致用户终端在该区域的更新次数非常多，通过分析调整了5个基站的LAC，把LAC边界调整至话务量较小的区域，以避免因LAC边界设置不合理而对无线网络及用户造成不好的影响;（四） 系统性能指标优化1.硬件故障排除优化工作的第一步就是解决现网中存在的硬件故障，通过统计分析处理下列硬件故障:（1）CBSCS上的XCDR板卡故障，更换该板卡后问题解决;（2）通过统计发现，分配到C808的一条中继电路上的通话的掉话率很高，故与交换联系，禁用了这条存在问题的电路;（3）304和1302基站的功放出现故障，对它们先远程激活，但仍然未解决问题，后更换功放硬件解决了问题;    2. 基站载波扩容我们在处理基站拥塞问题的过程中，发现CBSC4上有很多基站的语音、数据业务的话务量都比较大，都产生了 Walsh Code拥塞的现象，无法平衡分配语音及数据业务的 Walsh Code来解决该问题，且这种类型基站的寻呼负荷都比较大，扩载波是解决该问题的最根本的办法。通过分析我们对CBSC4下13个基站载波扩容，并同时对相关的7个基站增加伪导频。通过这13个基站的载波扩容，这些基站的拥塞次数从扩容前的617次减少到24次。（五）  优化结果经过河南电信网络优化小组近两个月的努力，新乡电信CDMA2000开发区系统无线网络的各项统计指标都有了一定的提高。现将部分路测结果显示如下：1.Ec/Io(导频信号的水平)Ec/Io分布统计结果：OrderRangeSamplePDFCDF1-15.007610.36%0.36%2-15.00，-12.00）14010.67%1.03%3-12.00,-10.00)24751.18%2.22%4-10.00,-6.00)5370825.69%27.9%5=-6.0015075372.1%100%Total209098Average-5.30Maximum-1.48Minimum-24.60通过以上DT复测EcIo统计表，可看出Ec/Io大于等于-12dB的区域占98.97，由此可知通过一些基站天馈的调整和优化，对整个城区和开发区的误帧率有很大提升。2.RXPOWER(手机接收功率)Rx分布统计结果：OrderRangeSamplePDFCDF1-105.0000%0%2-105.00，-94.00)5750.16%0.16%3-94.00,-85.00)184694.99%5.15%4-85.00,-75.00)8321822.5%27.64%5-75.00,-50.00)25054767.73%95.37%6=-50.00171244.63%100%Total369933Average-68.45Maximum-28.91Minimum-100.25Rx分布统计结果显示，Rx大于等于 -85dB以上的区域占94.85%，信号覆盖比较理想。相比优化前有了不少提高。3.TXPOWER(手机发射功率)通过以上DT复测Tx覆盖图，可看出TX Power小于0dB的区域为 94.95%，TX Power较高的区域都集中在弱覆盖区域。所以通过优化后其指标有了很大的好转。4.FFER（前向误帧率）FFER分布统计结果：OrderRangeSamplePDFCDF1-1.004677792.91%92.91%21.00，3.00）32696.49%99.4%33.00,5.00)1960.39%99.79%45.00,10.00)580.12%99.91%5=-10.00460.09%100%Total50346Average0.14%Maximum100.00Minimum0.00通过以上DT复测FFER覆盖图，可看出FFER小于3%的区域占99.4%，由上可知通过优化后整体指标都有了很好的改善。通过Ec/Io、Rx、Tx、FFER的路测结果显示，新乡开发区的CDMA2000系统接通率、寻呼成功率和呼叫建立成功率指标相比优化前得到了很大的提高。通过这次优化工程，修复了一些硬件故障，调整了一些软硬件资源，优化了一些系统配置参数，改善了基站无线覆盖率，使得该地区CDMA2000系统的无线网络性能和用户感受度有了很大提高。结束语通过两个多月的学习与研究，并结合了自己的实际工作，在理论上对WCDMA、CDMA2000和TD一SCDMA这三种3G系统有了较深入的认识，同时经过工作实践的经验积累，对移动通信系统的无线网络优化也有了进一步的理解。对这些专业技术知识进行比较分析、综合研究，归纳总结出了本课题的几点结论:（1）这三种3G系统的基础技术采用的都是码分多址CDMA技术，但在系统特性及空中接口上存在不同，有着各自的特点与优势。（2）网络优化工作则是网络规划工作的后续，是在网络实际运行过程中对其进行调整，以不断提高网络整体质量及用户满意度的过程。网络优化过程中的计算量较少，除各种设备的容量计算外，更多工作是报表分析、图形分析、经验判断，以查找故障、调整参数。参考文献1.Heikki Kaaranen，Ari Ahtiainen，Lauri Laitinen等.3G技术和UMTS网络M.彭木根等译.北京:中国铁道出版社，20042.Jhong sam Lee，LeonardE.Miller.CDMA系统工程手册M.许希斌等译.北京:人民邮电出版社，20003.John Peha，Arak Sutivong.Admission Control Algorithms for Cellular SystemsJ. ACM/Baltzar Wireless Network，2001， 7(2):117一 1254.Kyoung II Kim.CDMA系统设计与优化M.刘晓宇等译.北京:人民邮电出版社，2000命运如同手中的掌纹，无论多曲折，终掌握在自己手中=