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1、CDMA手机“脱网”现象分析沈 凌(中国联通江苏分公司 210000)摘要：本文针对CDMA网络中出现的手机脱网现象，通过理论上的分析，说明了这一现象发生的各种原因，并进一步提出在网络规划、优化中的解决办法。关键字：CDMA 脱网1. CDMA手机脱网现象CDMA移动通信网络从IS95升级到CDMA2000-1X，载波由单载波变为双载波、三载波，基站数量成倍增长，网络的覆盖能力大为提高。但在网络规模迅速扩大、深度覆盖、高楼覆盖不断推进的同时，很多地区却出现了手机频繁脱网，重新搜索网络后再入网的现象。特别是某销量最大的S品牌一款手机，这一现象最为严重。那么，这究竟是网络存在问题还是手机性能问题呢
2、？2. 移动台的状态和状态转移在研究移动终端脱网前，让我们先来看看移动台（Mobile Station）的状态和各状态间的相互转移（图1）1。MS有4种状态：初始化状态、空闲状态、系统接入状态、MS控制在业务信道状态。手机脱网是MS重新进入初始化状态的反映。下面分析一些主要的转移到初始化状态的条件。当MS加电后，首先进入初始化状态。初始化状态又可分为确定系统子状态、捕获导频信道子状态、捕获同步信道子状态和定时改变子状态四种子状态。初始化结束后，MS进入空闲状态。空闲状态下，MS监听寻呼信道消息，当需要对接收的信号响应、注册、或发起呼叫时转入接入状态。MS还不断监测邻区的导频信号强调，当邻区的信
3、号足够强时，MS就会做空闲状态切换，在新基站下监听寻呼信道消息。在SCI=1时，MS每2.56秒“听”一次寻呼消息（或QPCH指示）。当MS不能正确接收到寻呼消息（T30m超时）时，MS认为寻呼信道丢失，进入初始化状态的确定系统子状态。系统接入状态又可分为系统开销消息更新子状态、寻呼响应子状态等7种子状态。在系统开销消息更新子状态，MS启动定时器T41m，如果没能更新系统开销消息而导致定时器超时，MS认为系统丢失，将进入初始化状态。MS在接入状态丢失寻呼信道也会进入初始化状态。加电移动台初始化状态IS2000-6移动台空闲状态系统接入状态移动台控制在业务信道状态图1 移动台基本状态转移移动台无
4、法收到寻呼信道消息等T41m计时器超时等T50m或T51m超时，结束使用业务信道等MS控制在业务信道状态时，MS通过前、反向业务信道与基站通信。这一状态又可分为业务信道初始化子状态等5个子状态。在进入业务信道初始化子状态后，MS如果没有在T50m秒内收到N5m2个好帧，将认为系统丢失转到初始化状态。如果MS在发送TCH Preamble后T51m秒内没有收到2层消息的专用信道捕获指示，MS也将认为系统丢失并转到初始化状态。通话结束后，MS会回到初始化状态，当然这时并不会引起脱网。3. 移动台脱网的原因与对策以上从移动台状态角度说明了移动台脱网的一些主要原因，下面分析实际网络中信号覆盖造成脱网的
5、主要原因和解决方法。3.1 信号弱显而易见，因为MS收到的信号太弱，所以无法正确解调出寻呼信道的消息，造成寻呼信道丢失，MS脱网，重新搜索网络。通过新建基站、直放站或进行深度覆盖等都可以很容易地解决这一问题。3.2 导频污染导频污染是CDMA网络优化中的常见问题。导频污染严重的地区由于多个导频作用，使Ec/Io很低，MS解调后的码片能噪比不够，不能正确接收寻呼信道消息。MS会因为寻呼信道丢失而重新搜索网络。导频污染是基站扇区的覆盖控制不合理造成的，因此解决导频污染的最有效方法是调整天线方向角、下倾角，使导频污染区内只留3个以内的导频覆盖，尽量减小其它导频的强度。当系统扩容需要分裂小区时，如果站
6、距足够、有话务吸收需要，那么直接在导频污染区新建基站也是非常有效的方法。其它如调整基站位置、改变导频功率等也是可以考虑的方案。高层建筑中极易由于收到多个信号而发生导频污染。最有效的方法是在楼内布设分布覆盖系统，用强信号作为主导频覆盖，提高MS的Ec/Io值。也可采用在高楼旁用板状天线直接覆盖、增大远处基站天线下倾角、换用窄垂直波瓣角天线等因地制宜的解决方案。3.3 邻小区关系漏做邻区关系往往可能使MS在移动到小区边界时，却无法在邻区列表中选择一个更好的导频进行空闲状态的，直至无法正确接收寻呼消息。MS最终因寻呼信道丢失而重新搜索网络。在基站扩容后，经常可以发现漏做邻区关系的情况，这一方面是由于
7、人为错漏，另一方面也由于做邻区关系时是“图上作业”，没有考虑到实际地形情况。通过路测可以发现邻小区不正确的问题，增加相应数据即可解决。3.4 快衰落由于MS为防止发生频繁的空闲切换，只有当相邻小区的导频Ec/Io超过当前小区3dB且保持一断时间2才进行空闲切换。而MS在移动时会突然“落入”快衰落区，接收信号强度和Ec/Io突然变得很差，MS不会立刻切换到其它小区上，如果这时恰逢MS在听寻呼信道消息，那么很可能造成寻呼信道丢失，MS脱网重新搜索网络与系统同步（图2）。14:46:43:821 PCH General Page Message14:46:46:224 PCH General Pag
8、e Message -2.56秒后缺少一次Page Message14:46:48:841 PCH Extend System Parameter Message 14:46:49:505 SCH Sync Channel Message -脱网重新同步14:46:49:982 PCH General Page Message图2 寻呼信道丢失快衰落是较难解决的问题，除了MS接收机的改进外，从网络覆盖上需要尽量提高信号强度和Ec/Io，使MS在信号急剧衰落时仍然能有足够的Ec/Io。3.5 多载波边界当系统扩容到多载频时，如果所有MS空闲时全部守候在第一频点（283）势必造成寻呼信道的拥塞，因
9、此通常采样HASH算法等方法将MS分配在不同的载频。在系统没有General Neighbor List Message或Extend Neighbor List Message时，当守候在201频点的空闲状态MS移动到单载波区时，将脱网重新搜索（图3）。283283201201BeaconMS图3 守候在201的MS向单载波区移动即使在单载波边界配备了伪导频，仍会由于MS无法从伪导频中获得任何系统信息而发生脱网。已有设备厂商的伪导频中带开销消息， MS切换后根据收到的系统消息再守候到283上，这样就不会重新搜索了。也可以将双载波区的边界站设置为MS守候在283频点，使MS提前切换到第一频点以
10、防止脱网。3.6 在较差条件下接续的呼叫在3.4中已叙述过，MS在小区边界移动时，Ec/Io迅速变差，而相邻小区Ec/Io较好时，MS并不会立即切换到新的小区。如果此时恰好有呼叫发出或接入，并且在接入过程中信号继续恶化，那么MS就很有可能导致接入失败，或者因TCH Preamble没有响应（图4）而脱网搜索。为解决这一问题，规范中定义了接入切换（Access Handoff），详细过程这里不赘述。启用这一功能后，MS如果在原小区不能接入时，还可以向新小区申请接入，以免接入失败。3.7 反向噪声反向噪声常由于于直放站引起。直放站在边远地区覆盖、高楼覆盖和深度覆盖中广泛使用。通常前向信道并没有什么
11、问题，而反向则会由于调试不当形成高的底噪干扰。这样，虽然MS收到的信号很强，Ec/Io看起来也非常好，但是在接续时就会出现接入失败，或者在业务信道初始化状态中因为发送TCH Preamble后不能捕获业务信道而脱网（图4）。MSBSSPage Response MessageBS ACK OrderChannel Assignment MessageGeneral Page MessageTCH Preamble图4 不能捕获业务信道而脱网减小反向噪声的常用方法是人为地使直放站系统（特别是用在高楼覆盖、深度覆盖）上下行不平衡，减小其反向增益。需要注意的是不能把反向增益降得过低，以免MS因发射功
12、率有限而无法接入网络。3.8 移动终端问题除网络引起的脱网外，MS本身也存在着问题。例如部分旧型号的手机不能有效支持HASH算法，导致启用HASH功能后反复脱网。前面提到的S品牌一款手机在无线环境很好的情况下偶尔会有无故脱网的现象发生（图5）。02:48:59:347 PCH General Page Message02:49:01:906 PCH General Page Message02:49:04:461 PCH General Page Message -Ec/Io = -3dB02:49:04:936 SCH Sync Channel Message -在201重新同步02:49:
13、05:422 PCH General Page Message02:49:05:461 PCH System Parameters02:49:05:481 PCH Extend System Parameters Message02:49:06:054 SCH Sync Channel Message -在283重新同步，入网02:49:06:541 PCH General Page Message图5 守候在201频点的某手机脱网4. 结论以上列举了部分脱网现象，并分析了原因。总体上看，除终端问题外，脱网是由两种原因造成：前向信道和反向信道原因。前向信道原因主要是各种情况的寻呼信道丢失造成的
14、，而反向信道原因主要是业务信道捕获失败。导致MS脱网的原因多种多样，只要清楚产生的原因，理论指导实践，对症下药，多数情况下是可以迅速有效解决的。参考文献：1 3GPP2 C.S0005-0 Version3 Upper Layer (Layer 3) Signaling Standards for cdma2000 Spread Spectrum Systems Release 0 2 3GPP2 C.S0011 Recommended Minimum Performance Standards for cdma2000 Spread Spectrum Systems Mobile Stations作者简介沈凌：1971年生，东南大学无线电工程系通信与信息系统专业毕业，工学硕士，现就职于中国联通江苏分公司移动通信部。E-MAIL：
