城市高站的副影響與解決

1、 城市高站的副作用及解決辦法摘要: 在很多小城市中，CDMA建網初期把一些基站建在銀行、電力局等大樓上，來滿足當時的覆蓋需求。然而隨著網絡工程建設的進展，市中心的基站越來越多，這些高度有絕對優(yōu)勢的基站逐漸暴露出其覆蓋波瓣變形、越區(qū)覆蓋、接入失敗以及容量等問題。本文結合實際案例，分析闡述高站產生上述問題的原因以及其對應的解決辦法。關鍵字:城市高站 副作用 解決 1、 概念及參數(shù)解釋為更好分析問題，首先必須對幾個重要參數(shù)、概念、理論進行簡單說明。1.1高站 指小城市中，建在銀行、電力局等相對城市其他建筑物高度有絕對優(yōu)勢的CDMA基站1.2接入切換：接入切換是指移動臺在接入過程中的切換功能，包括以下

2、三種：、Access Entry Handoff；當MS處于IDLE狀態(tài)進入鄰區(qū)BTS，MS將進行Access Entry Handoff，使呼叫在擁有較好導頻強度的尋呼信道上進行。、Access Probe Handoff；當MS處于Page Response Substate or Mobile Station Origination Attempt Substate時，MS將進行Access Probe Handoff。、Access Handoff。當MS發(fā)出接入嘗試后等待BS的回應消息或在發(fā)給BS回應消息之前，MS將進行Access Handoff。 圖3接入切換1.3接入參數(shù)：、P

3、ROBE_PN_RANDOM：RN是導頻相對原PN碼的偏置，RN是02PROBE_PN_RANDOM-1范圍內的某個隨機數(shù)。增大PROBE_PN_RANDOM值可以增加基站在同一個接入信道時隙內分別解調多個移動臺所發(fā)消息的概率。因此我們建議對話務量大、接入失敗較嚴重的小區(qū)進行參數(shù)修改，將PROBE_PN_RANDOM值增大一些來減少接入沖突。修改PROBE_PN_RANDOM就等于修改圖1接入探針中RN紅色參數(shù)值。、PROBE_BACKOFF：當移動臺發(fā)送一個探針到BTS后，在ACC_TIME時間內未收到基站側的響應消息后，在一個隨機的整數(shù)RT=（01+probe_bkoff）*一個接入探針總

4、長后發(fā)送第二次探針。增大PROBE_BACKOFF值可以減少在前面探針已經產生沖突的呼叫在之后的探針又產生沖突的概率。 修改PROBE_BACKOFF值就等于修改圖1接入探針中畫藍色圈圈RT的參數(shù)值。 圖1接入探針 1.4主叫呼叫流程起呼簡化流程圖11動作動作描述a移動臺發(fā)送起呼消息bBS回證實指令cBS向MSC送完全層3消息，其中包含CM Service Request消息dMSC回指配請求eBS向移動臺發(fā)送信道指配消息f移動臺開始在業(yè)務信道上發(fā)送前綴gBS回基站證實指令h移動臺回移動臺證實指令iBS發(fā)送業(yè)務連接消息j移動臺發(fā)送業(yè)務連接完成消息kBS發(fā)送指配完成消息lMSC送回鈴音 2、問題

5、闡述 在很多小城市中，CDMA建網初期把一些基站建在銀行、電力局等高度有絕對優(yōu)勢的大樓上，來滿足當時的覆蓋需求。然而隨著網絡工程建設的進展，市中心的基站越來越多，這些高度有絕對優(yōu)勢的基站逐漸暴露出其不利之處： 、這些高站相對城市建筑物在高度上有明顯優(yōu)勢，覆蓋難于控制，容易導致覆蓋波瓣變形、越區(qū)覆蓋。由于優(yōu)化人員對這些高站進行覆蓋控制時，對俯仰角下壓的力度肯定很大，如果天線類型使用不合理的話，勢必導致天線由于機械傾角過大產生波瓣變形。波瓣變形時會導致旁瓣增益大，容易導致基站旁瓣覆蓋區(qū)域產生導頻污染。、高度有絕對優(yōu)勢的基站比附近其他基站高度高的多，勢必導致信號越區(qū)覆蓋，致使某些區(qū)域導頻數(shù)增加，加大

6、了不必要的信號重疊覆蓋區(qū)域容易導致接入失敗。同時CDMA系統(tǒng)是自干擾系統(tǒng)，引入的信號越多干擾就越大。、高站覆蓋范圍大必然導致基站話務量相對較大，容易導致接入問題。 話務量高，同一時間內多個用戶發(fā)起呼叫的幾率大。多個用戶同時發(fā)起探針，容易造成沖突，導致用戶要發(fā)送多個探針才能被系統(tǒng)解調致使接入時長增長。 下面將通過實際案例分析如上現(xiàn)象及其解決方法：3、案例分析3.1網絡問題現(xiàn)象：在福建三明市中心的一些區(qū)域CDMA用戶出現(xiàn)接入困難的問題：一種情況是手機按下?lián)芴栨I后至手機跳秒之間的時間較長，即手機發(fā)起呼叫到無線業(yè)務信道分配完成這段時間太長；另一種情況是撥號鍵按下后手機出現(xiàn)回屏現(xiàn)象，即手機無線業(yè)務信道沒

7、有分配或者分配失敗。于是我們開始組織優(yōu)化人員對問題區(qū)域進行路面DT測試及參數(shù)統(tǒng)計分析。3.2、測試分析首先，我們進行DT短呼測試（這里的短呼測試是指把路測設備設置為自動撥號、呼叫建立時長為15秒，通話時長為30秒、IDLE空閑時長為5秒的測試狀態(tài)）。測試結果如：一共進行了40次呼叫，呼叫失敗3次，有4次2個探針才接入的呼叫，2次2個以上探針才接入的呼叫，如下圖統(tǒng)計結果： 、典型呼叫失敗的CALL進行分析：根據前面1.4主叫呼叫流程圖得知正常的主叫呼叫在空中接口應該包括以下9個步驟：a移動臺發(fā)送起呼消息bBS回證實指令eBS向移動臺發(fā)送信道指配消息f移動臺開始在業(yè)務信道上發(fā)送前綴gBS回基站證實

8、指令h移動臺回移動臺證實指令iBS發(fā)送業(yè)務連接消息j移動臺發(fā)送業(yè)務連接完成消息lMSC送回鈴音如上短呼統(tǒng)計中的3次呼叫失敗情況一樣，現(xiàn)對其中的一次呼叫失敗案例進行分析，下圖畫圈部分是這次失敗呼叫的層3消息： 對如上層3消息進行解析如下：Access Channel:Origination消息：Paging Channel:Order消息：手機收到如上主叫接入響應后再也未收到信道指配消息，之后便返回空閑狀態(tài)，也就是說MS只完成如起呼簡化流程圖11的a、b兩個步驟，接下來不知道系統(tǒng)是否有發(fā)送信道指配消息，但是從手機終端MS來看，它并沒有收到Paging Channel:Channel Assign

9、ment消息，之后就進入空閑IDLE狀態(tài)。接下來我們繼續(xù)查看后臺指標數(shù)據如下：從上表基本可以看出，在此次呼叫時，由于采用了PN78的信號，其信號強度逐漸減弱，EC/IO指標變差，而恰好在此時手機發(fā)起呼叫，而強信號PN414尚未成功進入有效集，因此此時PN414對于PN78來說是一個強干擾，導致呼叫失敗。也就是說這些接入失敗的CALL一方面是由于無線環(huán)境不穩(wěn)定，另一方面是系統(tǒng)未開啟接入切換功能，具體接入切換功能在文章開頭已有介紹。、發(fā)送多個探針才接入系統(tǒng)CALL分析此次短呼測試共有2次MS發(fā)送大于2個以上探針才接入的呼叫，比率為8%。手機發(fā)了3個探針才接入系統(tǒng)，在空中接口表現(xiàn)為發(fā)送3個Origi

10、nation消息后才收到響應，如如下圖： 下面對上述情況進行分析：a、 反向接入信道發(fā)射功率基于開環(huán)估計，開環(huán)功率控制以試探方式逐步調整接入信道發(fā)射功率，直至BS給予響應，因此在無線環(huán)境不理想或不穩(wěn)定的情況下，手機可能要發(fā)送多個探針才能被BTS解調。因此手機是否發(fā)送多個探針才接入系統(tǒng)與無線環(huán)境是密切相關的。b、 MS發(fā)給基站的起呼消息必須具有足夠的Eb/Io，如果干擾太強，基站側就不能成功的檢測到。當有多個用戶在同一個接入信道上同時發(fā)送接入試探時，沖突就會發(fā)生。系統(tǒng)應該調整一些相關的參數(shù)來減緩沖突。我們統(tǒng)計三明市區(qū)2個高站中銀、建行的3天早忙時10：0011：00的平均話務量如下表： 基站名忙

11、時含軟切換話務量忙時不含軟切換話務量全天含軟切換話務量全天不含軟切換話務量中銀4227723459建行5129770449 從表中我們不難看出這兩個基站的話務量比較高，如果接入參數(shù)設置地不合理會造成接入沖突，我們檢查接入參數(shù)時發(fā)現(xiàn)中銀、建行兩個基站的參數(shù)probe_pn_random=probe_bkoff=0，根據本文開頭接入參數(shù)解釋中可以看出：probe_pn_random=probe_bkoff=0很容易對話務量高的基站造成接入探針沖突，因此我們建議把對應的參數(shù)修改為probe_pn_random2，probe_bkoff=1，來避免因接入探針沖突導致MS要發(fā)送多個探針才可接入系統(tǒng)的現(xiàn)象

12、，從而縮短接入時長。 這里的長呼測試是指把路測設備設置為自動撥號、呼叫建立時長為15秒，通話時長為5個小時（或設時間置的更長）、IDLE空閑時長為5秒的測試狀態(tài)；也就是說沒有掉話的情況下，測試手機會一直處于通話狀態(tài)的DT模式。、長呼路測效果分析在此先初步了解一下三明市中心的基站天線參數(shù)情況，市中心有中行、建行等2個基站特別高的基站，其他基站高度都在30米一下，如下表：基站站高天線傾角1扇區(qū)2扇區(qū)3扇區(qū)中行6481310建行55121011列東百貨28室內分部未配置該扇區(qū)8信息中心30556市中心其他基站高度都小區(qū)30米下面是三明市區(qū)中心中銀、建行、列東百貨、信息中心等基站周圍的各項路測指標或統(tǒng)

13、計比率圖： 三明市區(qū) RSSI效果圖 三明市ECIO效果圖三明市區(qū)TX的比率圖根據以上的統(tǒng)計結果：該區(qū)域接收電平RX大于85DB的比例達到100， RX大于75DB的比例達到90.34；然而ECIO小于9DB的比例達到54.73，ECIO小于12DB的比例達到8；手機發(fā)射功率TX大于0DB的比例達到8.3%。顯然，按照該區(qū)域接收電平的情況，ECIO小于9DB的比例應該遠小于54.73，TX大于0DB的比例應該接近于0?？梢娫搮^(qū)域的覆蓋控制有問題，如下分析：上圖明顯可以看出：中銀基站2扇區(qū)與建行基站1扇區(qū)重疊覆蓋太厲害了中銀基站2扇區(qū)信號覆蓋到建行基站站點的位置，建行基站1扇區(qū)信號覆蓋到中銀基站

14、站點位置。主要原因是如(表2 基站參數(shù)）中行與建行兩個基站的高度太高，并且相對附近其他基站在高度上有絕對優(yōu)勢，然而查看中銀基站2扇區(qū)與建行基站1扇區(qū)的天線俯仰角均達到11、12度，天線俯仰角已經不能再壓了。因此建議把現(xiàn)網天線更換成垂直波瓣角小、高增益的(上行抑制比大)電調天線或內置角為8度的垂直波瓣角小、高增益的(上行抑制比大)天線，可以更好的進行覆蓋控制及避免天線俯仰角太大導致的天線覆蓋波瓣變形問題。下面將進一步分析中銀基站2扇區(qū)與建行基站1扇區(qū)天線覆蓋波瓣變形情況。、天線覆蓋波瓣變形分析A、下圖是中銀基站2扇區(qū)的覆蓋區(qū)域，如下圖畫圓圈的區(qū)域就不應該由中銀基站2扇區(qū)覆蓋，而應該由信息中心基站

15、1扇區(qū)來覆蓋，但由于中銀基站2扇區(qū)天線機械俯仰角太大，導致水平波瓣角變形后，才會覆蓋畫圈區(qū)域。從下圖同樣可以看出中銀基站2扇區(qū)的信號一直覆蓋到建行基站的站底下，同樣驗證了建行、中行兩基站重疊覆蓋非常嚴重的結論。B 、下圖是建行基站1扇區(qū)的覆蓋區(qū)域，如下圖畫圓圈的區(qū)域就不應該由建行基站1扇區(qū)覆蓋，而應該由建行基站2、3扇區(qū)來覆蓋，由于建行基站1扇區(qū)天線機械俯仰角太大，導致水平波瓣角變形后，才會覆蓋畫圈區(qū)域。從下圖同樣可以看出建行基站1扇區(qū)的信號一直覆蓋到中行基站的站底下，同樣驗證了建行、中行兩基站重疊覆蓋非常嚴重的結論。、 總結三明市區(qū)長呼、短呼DT測試結果：a、 由于三明市區(qū)有2個高度有絕對優(yōu)

16、勢的基站中行、建行基站，導致了這兩個站之間重疊覆蓋嚴重，無線環(huán)境不理想。同時由于天線機械傾角下壓角度太大導致明顯的覆蓋波瓣變形。b、 由于中行、建行兩基站存在，無線環(huán)境不理想信號重疊覆蓋并且系統(tǒng)接入切換功能沒有打開，導致了DT中的接入失敗。c、 因站高覆蓋大引起這兩個基站話務量大，同時接入參數(shù)probe_pn_random、probe_bkoff設置不合理，導致MS要發(fā)多個接入探針才能接入系統(tǒng)，致使接入時間長。4、解決措施、第一方案徹底解決方法：盡可能地使覆蓋接近于理想的蜂窩覆蓋：要么搬遷基站位置，要么降低基站天線高度采取壁掛式方法安裝天線，把天線掛到大樓外墻中央的墻壁上，天線掛高根據網絡實際

17、情況而定，要注意的是不能高出附近建筑物高度太多，最好采用電調天線，方便今后俯仰角的調整并防止天線波瓣變形；同時調整附近基站的覆蓋范圍，必要時甚至增加直放站或基站來禰補高站調整造成的弱覆蓋情況。這種方法雖然優(yōu)化徹底、效果最理想，但是實施過程中較難實現(xiàn)，其一因為這些高樓一般都較注重外觀，不會同意我們安裝壁掛天線的；其二想在附近找到理想的站點代替現(xiàn)有基站也不容易。針對實施難的情況我們提出了第二方案，對問題也可起到一定的效果。、第二方案：a、 針對重疊覆蓋嚴重及天線波瓣變形的問題，提出了更換天線的方案把機械天線換為垂直波瓣角小、高增益的(上行抑制比大)電調天線或內置角較大且垂直波瓣角小、高增益(上行抑

18、制比大)的天線，同時做好覆蓋控制，從一定程度上改善了城市無線環(huán)境同時開啟接入切換功能將能基本解決接入失敗問題；b、 針對接入探針沖突導致接入時長變長的情況，通過上面更換天線并進行合理的覆蓋控制調整減少高站話務量，同時優(yōu)化系統(tǒng)相關接入參數(shù)也可以基本解決。 、方案實施情況在三明第一方案因為樓主不同意進行安裝掛壁天線，我們實施第二方案，天線更換并做完覆蓋調整以及優(yōu)化接入參數(shù)修改后，接入失敗沒有了，多次探針才接入系統(tǒng)的呼叫也沒了。具體短呼結果統(tǒng)計如下：從以上測試結果來看，我們提出得實施方案還是行之有效的：一方面天線調整后覆蓋效果得到改善在此就不多加闡述；另一方面從上面的統(tǒng)計結果來看，已經較為徹底地解決了三明聯(lián)通公司反映的回屏現(xiàn)象及分配無線業(yè)務信道時間長的問題。參考文獻1 楊大成/等編著cdma2022技術 北京郵電大學出版社 出版2022年11月 2、 三星電子 PKG 220 cdma2022 1x SystemParameter