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1、,第8章 CDMA系统性能案例分析,8.1 接入分析 8.2 切换分析 8.3 调话分析 小结,学习提示 网络优化是移动通信网络建设中一个非常重要的过程，其目的是改善网络的通信质量。具体地讲，就是通过对频率分配、基站参数、网络结构等的调整，来建设一个覆盖良好、话音清晰、接通率高的优质蜂窝移动通信系统。 网络优化对于CDMA移动通信系统更为重要。因为CDMA移动通信系统是干扰受限的通信系统，系统的容量是软容量，网络优化不仅能改善网络的性能和服务质量，还能增加系统的容量。本章就CDMA系统接入、切换和掉话的基本原因和典型案例展开论述。,学习目的和要求 了解CDMA无线接入过程。 了解CDMA切换类
2、型、切换算法。 了解CDMA掉话机制。 理解CDMA接入参数、接入定时器。 理解CDMA软切换过程、导频集、切换参数及导频搜索窗。 掌握CDMA接入失败原因及典型案例分析。 掌握CDMA切换失败原因及典型案例分析。 掌握CDMA掉话原因及典型案例分析。,接入过程即从手机发出呼叫请求(或手机被叫发起)到通话建立的过程。 移动用户发起的呼叫接入称为MTOL(Mobile to Land)或MTOM(Mobile to Mobile)，固定用户发起的对移动用户的呼叫接入过程称为LTOM(Land to Mobile)。本节只讨论移动用户发起的呼叫接入。,8.1 接 入 分 析,在系统资源可用的情况下
3、，不能在指定的时间内建立起起呼者到被呼者之间的呼叫连接称为一次接入失败。,8.1.1 接入过程 1. 接入试探 接入试探有请求接入类试探和响应类接入试探两大类，接入过程分别如图8-1和图8-2所示。,图8-1 请求类接入试探,图8-2 响应类接入试探,每次试探的基本单位为接入探针。由多次试探组成的序列是接入探针序列。接入探针序列和探针基本结构如图8-3和图8-4所示。 RS：序列滞后时延，01+BKOFF。 PD：持续性时延。 IP：初始开环功率。 PI：功率递增步长。 TA：确认响应超时上限，80 (2+ACC_TMO)。 RT：试探滞后时延，01 + PROBE_BKOFF。 NUM_ST
4、EP：接入试探的数目。,图8-3 接入探针序列,图8-4 探针结构,2. 接入试探流程 接入试探的基本流程如图8-5所示。,图8-5 接入试探流程图,8.1.2 接入参数 在寻呼信道周期下接入信道信息Access channel message中包含了手机接入时使用的参数。 PILOT_PN，100， /* 导频PN序列 */ ACC_MSG_SEQ，47， /* 接入参数消息序列号 */ ACC_CHAN，0， /* 接入信道号 */ NOM_PWR，0，dB， /* 名义发射功率偏置 */ INIT_PWR，0，dB， /* 初始发射功率偏置 */ PWR_STEP，5， /* 功率递增步
5、长 */ NUM_STEP，4， /* 接入探针个数 */,MAX_CAP_SZ，7， /* 最大消息容量 */ PAM_SZ，3， /* 前导帧长度 */ PSIST (0-9)，0， /* 接入过载级别持续值 */ PSIST (10)，0， PSIST (11)，0， PSIST (12)，0， PSIST (13)，0， PSIST (14)，0， PSIST (15)，0，,MSG_PSIST，0， /* 消息持续修正值 */ REG_PSIST，0， /* 登记持续修正值 */ PROBE_PN_RANDOM，0， /* 探针时间随机化 */ ACC_TMO，3， /* 应答定时时
6、长 */ PROBE_BKOFF，3， /* 探针补偿范围 */ BKOFF，3， /* 探针序列补偿范围 */ MAX_REQ_SEQ，3， /* 请求探针序列最大值 */ MAX_RSP_SEQ，3， /* 响应探针序列最大值 */ AUTH，0， /* 鉴权模式 */ NOM_PWR_EXT.0，0， /* 扩展标准发射功率 */,1. PAM_SZ (1) 每一个接入信道试探由接入信道前缀(access channel preamble)和接入信道消息实体(access channel message capsule)组成。接入信道前缀的长度为1 + PAM_SZ。 (2) 数值范围：
7、015(Frames)。 (3) 默认值：2,设置折衷： 该参数设置大将导致接入信道容量的浪费，因为每个消息都要发送1 + PAM_SZ个帧(不包含消息实体)，而不管发送更少数目的帧是否能被基站检测到。 如果该参数设置太小会降低接入试探得到基站成功确认的可能性，从而导致移动台重复发送接入试探(可能是多次)。 附加说明： 该参数的选择要考虑基站端对PN码空间的搜索速度、小区半径及该小区的多径特征。,基站的搜索速度取决于硬件配置，可以进行并行搜索，PN多径数目越多，基站确认移动台的速度就越快。类似地，小区半径越大，PN多径数目就越多。通过调整该参数的大小可以最小化相应的硬件设备或提高系统的性能。
8、接入信道前缀帧为全0。移动台用Walsh函数0对其进行调制。前缀是一个确定的序列，基站成功获得该消息的速度要远远快于前缀用一个未知的数据序列进行调制的情况。 PAM_SZ和INIT_PWR的设置存在折衷。增加任何一个参数的值都会增加接入信道试探被基站成功接收的概率，但是代价是增加了接入信道的干扰(从而减少了接入信道的吞吐量)。,2. MAX_CAP_SZ (1) 接入信道消息实体的长度 = 3 + MAX_CAP_SZ。 (2) 数值范围：07(Frames)。 (3) 默认值：4(每个接入消息中包含3个帧，不包含前缀)。 设置折衷： 由于不管实际的接入信道消息实际需要发送多少帧，每个消息都要
9、发送3 + MAX_ CAP_SZ个帧(不算前缀)，所以如果该参数设置很大会造成接入信道容量的浪费。,附加说明： 接入信道消息，一般是起呼消息，在最坏的情况下3个帧(消息实体)就足够了。,3. PROBE_PN_RANDOM (1) 接入信道试探的时间随机化。 移动台将发送时间随机时延RN个PN chips，这里的RN是根据该参数由Hash算法产生的，在02PROBE_PN_RANDOM - 1之间。,(2) 数值范围：09。 (3) 默认值：4。 设置折衷： 如果设置为较小的值(例如0或者1)，间隔距离近的移动台在接入信道上的接入试探碰撞不容忽视。,附加说明： 由于接入信道和时隙的选择都是随
10、机的，而且各个移动台是不相关的，因此有可能多个移动台在同一接入信道上的同一时隙发送接入信道消息。如果两个移动台的接入信道消息到达基站的时间差超过1 PN chip，基站就会将二者区分开来；如果接入信道消息到达时间差太小以致不能区分，就叫做接入信道碰撞。当三个或更多的接入信道消息在同一时隙发送时，有的会发生碰撞，而有的则不会。在微蜂窝中发生碰撞的可能性会更大一些，因为小区的半径很小。(当存在多径时，碰撞更容易发生，因为基站无法区分来自两个移动台的多径碰撞)。,4. PROBE_BKOFF (1) 接入信道试探滞后时间范围。如果移动台发送接入试探之后的一段时间内没有收到来自基站的确认消息，那么它会
11、在等待一个随机时延RT(01+PROBE_BKOFF)之后再次发送接入试探。 (2) 数值范围：015(Slots)。 (3) 默认值：0。 设置折衷： 如果该参数设置太大，在一次接入请求中需要发送多个接入试探的情况下接入的时间明显延长。,如果该参数设置太小，由于碰撞导致的在同一个试探序列中发送多个试探的情况不会明显好转，在不使用PN随机化或持续性时延的情况下更是如此。对于负载较轻的网络，该参数设置较小是可以接受的。 附加说明： 通过设置该参数，重新发送的时间被随机化，从而减小了发生再次冲突的可能性。因为考虑到无线信道的变化，在接入试探序列之间可能需要更大的时延，所以序列之间的时延值不同(该时
12、延值由BKOFF给出，下面会提到)，而PROBE_BKOFF定义的仅仅是同一序列中不同试探之间的时延。,5. NUM_STEP (1) 在每一个接入试探序列中有num_step + 1次接入试探。 (2) 数值范围：015(dB)。 (3) 默认值：5。 设置折衷： 该参数设置较大时会增加一个接入试探序列就完成接入成功的可能性，但是代价是增加了反向链路的干扰。 当该参数值较小时情况恰好相反，减小了反向链路的干扰，但同时减小了一个接入试探序列就完成成功接入的可能性。,附加说明： 既然PWR_STEP和NUM_STEP都是为了达到相同的目标，即确保基站成功地接收到接入请求，那么二者之间存在折衷。换
13、句话说，如果PWR_STEP设置得较小，那么NUM_STEP就要设置为相对大一点的值；反过来，如果PWR_STEP设置为较大的值，NUM_STEP就要设置得相对较小。根据仿真结果，比较合理的设置是PWR_STEP为3 dB和NUM_STEP为6 dB。PWR_STEP设置为较小的值也可以。,6. BKOFF (1) 接入信道试探序列滞后范围。对于每一个接入试探序列，将采用一个在01 + BKOFF之间的伪随机的滞后时延。 (2) 数值范围：015(Slots)。 (3) 默认值：1。 设置折衷： 如果该参数设置太大，在每次接入需要发送多个接入试探序列的情况下接入过程所需要的时间会延长。,如果该
14、参数设置太小，由于碰撞而造成的接入试探的重复发送(不同的试探序列中)的情况没有明显改善，在不使用PN随机化、持续性时延的情况下更是如此。然而对于负载较轻的网络还是可以接受的。,7. ACC_CHAN (1) 接入信道的数目。每个寻呼信道对应的接入信道的数目为1 + ACC_CHAN。 (2) 数值范围：031(Slots)。 (3) 默认值：0。,8. ACC_TMO (1) 移动台在接入信道上发送信号之后等待TA = (2 + ACC_TMO) 80 ms之后，如果还没有收到基站的响应，它认为基站并没有接收到移动台发送的信号。 (2) 数值范围：015(ms)。 (3) 默认值：3。 设置折
15、衷： 如果该参数设置太小，移动台在发送一个接入试探之后等待基站确认的时间不够长，就重新发送另外一个接入试探，也就是说，可能会发送不必要的试探，这样会导致接入信道的负载增加，并增加了接入信道碰撞的概率。,另外，协议规定，基站必须在接收到移动台的接入试探之后的ACC_TMO 80 ms时间内发送确认消息。如果该参数设置太小，基站将无法满足要求，特别是在负载很重的情况下。 如果设置太大，接入过程会慢下来，因为每次接入试探所需要的时间增加了。 附加说明： ACC_TMO不能太小，以避免发生下面的情况：当移动台发送另外一个接入试探的时候基站对前一个试探的确认消息已经发出。,从基站接收到来自移动台的接入试探到基站通过寻呼信道发送确认消息大概需要350 m/s(在无负载的系统中)，因此ACC_TMO不得小于3(当设置为3时，代表80 m/s (3 + 2) = 400 m/s)。 减小ACC_TMO不会加快接入过程，除非发送第一个接入试探就收到了基站的确认，而且会导致移动台发送一些不必要的接入试探和增加反向链路的干扰。 随着基站负载的增加，ACC_TMO需要设置为比3大的值，因为基站发送确认消息需要更多的时间。,9. MAX_REQ_SEQ (1) 接入信道请求试探序列的
