wcdma無線網絡優化畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 要功能是提供用戶的簽約信息 的 存放、鑒權 的增強 、新業務支持 等功能。 陸地無線接入網 UTRAN的英文全稱是 UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network UMTS， 即陸地無線接入網， 由 無線網絡控制器 (RNC)和 基站（ Node B） 組成 [5]。 RNC，即 Radio Network Controller， 是無線網絡控制器， 其主要功能是 連接建立、斷開、切換、宏分集合并、無線資源管理控制。具體 功能 如下： (1) 系統信息廣播 和 系統接入控制功能 ； (2) 切換和 RNC遷移等移動性管理功能 ； (3) 宏分集合并功率控制無線承載分配等無線資源管理和控制功能 。 Node B是 WCDMA系統的基站 ， 即無線收發信機 ， 主要完 成 Uu接 口物理層協議的處理 ，包 括 基帶處理部件 和無線收發信機 。 Node B基站 和 Iub接口 互連， 它的主要控制 擴頻、調制、信道編碼及解擴、解調、信道解碼， 此外基帶信號和射頻信號的相互轉換等也是其功能 [5]。 終端設備 UE， 即 User Equipment， 叫 用戶終端設備，它主要 由 基帶處理單元 、 射頻處理單元 、協議棧模塊 以及應用層軟件模塊等 組成 。 用戶終端設備 通過 Uu接口與網絡設備進行數據交 互， 可以 為用戶提供 分組域和電路 域內的各種業務功能，包括 數據通信 、 普通話音、移動多媒體 以及 Inter應用。 外部網絡 外部網絡，即 External Networks ， 外部網絡可以分為兩類： （ 1） 分組交換網絡（ PS Networks ）： 實現 數據包的連接服務， 如 Inter。 （ 2） 電路交換網絡（ CS Networks）： 實現 電路交換的連接服務， 如 通話 的 服務。 WCDMA 關鍵技術 本章 節 主要 介紹 了 WCDMA收發信機的 原理以及 結構 ， 包括 RAKE接收機的原理和結構 ，中頻 以及 射 頻處理技術 ， 信道編解碼技術和多用戶檢測 等 技術的 基本原理 。 圖 2 2 數字通信系統 如圖 數字通信系統， WCDMA的收發信機是基于 這 個基本的 構造 上，其中調制解調部分采用 信道 ， 編譯碼部分采用 Turbo碼或者卷積碼 。根據應用數據的不同，碼分多址 采用 直接擴頻通信技術， 信源編碼部分 對語音采用 AMR自適應多速率編碼，對多媒體業務 以及 圖像 采用 ITU 。 RAKE 接收機 在 WCDMA擴頻系統中，信 道 的帶寬是遠 大于信道的平坦衰落帶寬。傳統的調制技術需要用均衡算法來消除相鄰符號間的碼間干擾， 但 WCDMA擴頻碼在選擇時就要求它有很好的自相關特性。由于多徑信號包括 可以利用的信息， 因此 WCDMA接收機可以通過合并多徑信號來改善 接收信號的信噪比 。 RAKE接收機是通過多個相關檢測器接收多徑信號中的各路信號 ， 并把 這些信號 合并在一起 。 圖 一個 RAKE接收機 ， 是 為 WCDMA系統設計的較為經典的 分集接收器， 當傳播時延超過一個碼片周期時 ， 多徑信號實際上可被看作是 相互獨立的。 帶 DLL的相關器是一個遲早門的鎖相環。它由兩個相關器 ，早和晚 組成， 遲早門的 結果相減可以調整碼相位， 和解調相關器分別相差 正負二分之一 或 正負四分之一 個碼片。 延遲環路的性能取決于環路帶寬， 延遲估計是通過匹配濾波器獲取不同時間延遲位置上的信號能量分布如（圖 ）， 能 識 別具有較大能量的多徑 的 位置，并將它們的時間量分配到RAKE接收機的不同接收徑上。匹配濾波器的測量精度可以達到 四分之一至二分之一 碼片。 而 RAKE接收機的不同接收徑的間隔 則 是一個碼片 [6]。 圖 2 3 RAKE接收機 圖 2 4 基于連續導頻信號的信道估計方法 WCDMA 射頻和中頻的總體結構 圖 WCDMA射頻和中頻部分的原理框圖，射頻部分是傳統的模擬結構，有用信號在這里轉化為中頻信號。射頻的上行通道部分主要包括 自動增益控制（ RF AGC） 二次上變頻寬帶線性功放 、 射頻發射濾波器 。中 頻部分主要包括 、上變頻器 、 下變頻器 、 ADC和上行的中頻 、下行的去混迭濾波器、 平滑濾波器 和 DAC。 由于 WCDMA的數字下變頻器 輸出的基帶信號的帶寬已經大于中頻信號的 百分之十 ， 因此 與 第一代信號 和 一般的 GSM信號 不同，稱為寬帶信號。 射頻下行通道部分主要包括下變頻器 、 接收濾波器（ Rx濾波器） 和 自動增益控制（ RF AGC） 。 圖 2 5 WCDMA射頻和中頻原理圖 分集接收原理 無線信道是隨機時變信道， 而其 衰落 的這個 特性會降低通信系統的性能。 因此，為了對抗衰落，可以采用多種措施。 比如 ： 擴頻技 術分集接收技術 、 抗衰落接收技術或者 信道編解碼技術 。 這些技術，通過實踐， 被認為是明顯有效而且經濟的抗衰落技術。 圖 2 6 正交發射分集原理 圖 如圖 正交發射分集的原理 圖 ， 其中， 兩個天線的發射數據是 各 不 相同的。 偶數位置上的數據 由 天線 1發射的 ，奇數位置上的數據 是 天線 2發射的 ，通過不同天線路徑到達接收機天線的數據 都具備 分集作用 ， 并且 利用兩個天線上發射數據的不相關性， 降低了數據傳輸的功率 。 同時由于發射天線上單天線發射數據的比特率降低 ， 使得數據傳輸的可靠性增加 。 可以看出， 發射天線分集 是 可以提高系統的數據傳 輸速率 。 3 WCDMA 無線網絡優化 網絡優化的任務就是利用一切可用來監測網絡運行狀況的 各種軟件和設備 對網絡進行監控 ， 提出 符合實際的網絡 調整 優化 方案 ，現場解決問題， 使網絡運行狀況達到最佳 的平衡 狀態 。 網絡 建設開通后在各方面 都需要進行調整 ， 比如：參數、天線以及基站的位置等。 調整的主要目的是優化重要區域的 網絡 覆蓋 ， 對網絡質量 和各種參數指標 進行跟蹤和優化 。 WCDMA 網絡規劃難點 詳細的網絡規劃是一個不斷重復 和實踐的過程。 網絡規劃就是對受干擾影響的覆蓋和容量進行不斷研究及調整的過程。 在 GSM網絡 系 統 中，詳細的無線網絡規劃重點在于覆蓋規劃，而在 WCDMA 網絡中詳細的網絡規劃不僅要對覆蓋進行規劃，而且更重要的是要對 容量和干擾 進行分析 。具體突破點在以下幾點： （ 1） WCDMA是一個 自干擾 系統， 在 WCDMA網絡中 干擾控制 是非常重要的 。在 WCDMA 網絡中， 靈敏度和負載 的 分析都需要干擾控制，它直接影響網絡 的 容量。因此， 在 初始規劃中 干擾余量是 需要考慮的一個重要參數 [7]。 （ 2） 在 WCDMA中 小區呼吸是一個重要 的 特征。小區呼吸 是 小區的覆蓋隨著網絡用戶數的增加、網絡負載的增大而減小。因此，容量和覆蓋規劃在 WCDMA 中不再是兩個分開的任務， 而 需要平衡后綜合考慮 ,是交織在一起的 。覆蓋門限是由 所有小區 用戶數量 和所使用的比特率決定的，因此對于 用戶數量 和不同的業務 ，小區 覆蓋區域是 變化的 ， 覆蓋門限 的值也是不同的 。 （ 3） 與 GSM系統相比， WCDMA 引入了軟切換技術。軟切換因子與容量有關，它可以決定除了正常業務所需信道外的實際所需的信道資源。 軟切換為網絡帶來了軟切換增益 及 軟切換宏分集結合增益，但同時 網絡的容量也因此而 損失。 （ 4） WCDMA系統 的另一個特點是上行鏈路和下行鏈路中業務 具有 非對稱性，因此在 容量規劃和覆蓋 中必須對 不同的業務分別進行分析，且必須對上 下 行鏈路都進行分析。 網絡優化的解決方案 對 WCDMA 網絡進行優化而言，有三種選擇：第一，引入基站設備進行基站補點，覆蓋信號盲區；第二，增加新直放站，延伸并擴大原基站信號，以增強信號覆蓋，保證通信質量；第三，繼續采用原來的網絡設備，對基站進行功率放。 基站系統 WCDMA系統基站的應用 如 圖 。理論情況下，在無遮擋區域，基站的覆蓋是比較好的，但是在實際應用過程中，密集的城市建筑，或者邊遠山區都會給基站的覆蓋帶來不利的影 響，大大減小其覆蓋范圍。同 GSM 基站覆蓋相比， WCDMA的網絡規劃應該注意以下問題： (1)容量、質量和覆蓋 優化 GSM與所安裝設備緊密相關，支持的用戶數可由載頻數和時隙數推算得到，其信道質量主要受同道、鄰道干擾的影響。 GSM 網絡規劃采取有序的規劃流程來先覆蓋、后規劃容量，在很大程度上按順序進行。增加容量可通過增加硬件資源而實現，而且不影響覆蓋。WCDMA 與安裝的硬件相關，還與每載波容量、所處環境、鄰區干擾等相關，是典型的“軟”容量。 WCDMA 信號相互影響，需要在覆蓋、容量和質量三個因素間尋求平衡。 (2)鏈路分析和網絡規劃設計 為了確定基站的數目和位置，需要根據外圍環境進行上下行鏈路分析。 2G 主要以提供話音業務為主。由于話音業務是上下行對稱的業務，其上下行鏈路的負載是平衡的。 3G 同時提供話音和數據業務，數據業務是上下行不對稱的業務，因此可能會導致上、下行鏈路負載的不平衡。覆蓋和容量可能會受限于上行或下行方向的速率而需要進行傳播損耗的計算。 圖 3 1 基站的覆蓋示意圖 直放站系統 圖 。直放站（中繼器）屬于同頻放大設備，是指在無線通信傳輸過程中起到信號增強作用的一種無線電發射中 轉設備。直放站就是一個射頻信號功率增強器。直放站在下行鏈路中，由施主天線在現有的覆蓋區域中拾取信號，通過帶通濾波器對帶通外的信號進行極好地隔離，將濾波的信號經功放放大后再次發射到待覆蓋區域。在上行鏈接路徑中，覆蓋區域內的移動臺手機的信號以同樣的工作方式由上行放大鏈路處理后發射到相應基站，從而達到基地站與手機的信號傳遞 [8]。 圖 3 2 直放站覆蓋示意圖 直放站是一種中繼產品，是實現“小容量、大覆蓋”目標的必要手段之一，主要是由于使用直放站一是在不增加基站數量的前提下保證網絡覆蓋，二是其造價遠遠低于有 同樣效果的基站系統。直放站是解決通信網絡延伸覆蓋能力的一種優選方案，它與基站相比有結構簡單、投資較少和安裝方便等優點，可廣泛用于難以覆蓋的盲區和弱區，如商場、賓館、機場、碼頭、車站、體育館、娛樂廳、地鐵、隧道、高速公路、海島等各種場所，提高通信質量，解決掉話等問題 [9]。對于城市的覆蓋一般采用光纖直放站，這樣能夠有效防止信號的干擾，而對于郊區或者農村往往采用移頻或者寬帶直放站。 基站增強器 圖 ，也叫基站延伸系統 ，這將是解決邊遠地區的有效覆蓋手段。 WCDMA 基站覆蓋延伸系統由基 站功率放大器與塔頂放大器組成。基站功率放大器是專門為擴大現有基站的有效覆蓋范圍而設計的，它就是一種安裝在基站上的線性放大設備，由大功率線性功率放大器、高性能雙工器、電源及相應監控設備組成。緊靠天線的是塔頂放大器，功能是選擇和放大所接收的較弱上行鏈路信號，有效改善接收信號信噪比，提高基站的靈敏度，特別是對于使用相對較長傳輸饋線的基站，由于饋線損耗等因素對上行信號信噪比惡化較嚴重，通過安裝塔頂放大器可有效提高上行鏈路信號的信噪比，從而彌補由于饋線損耗對上行信號信噪比造成的影響 [13]。 圖 3 3 基站增強器覆蓋示意圖 對于上述三種方案的應用場合和優缺點，可以歸結到表 。根據網絡規劃的要求，我們可以在合適的地區選擇合適的網絡優化方式，這樣才能更有效地達到網絡覆蓋的目的。 表 3 4 三種優化方案的比較 方案 直放站 新增基站 基站增強器 優點 建設方便，價格較低，解決網絡覆蓋問題 有效覆蓋信號盲區 ，提高網絡質量 增大基站的覆蓋范圍，提高覆蓋質量 缺點 規劃不但會增加施主基站的噪聲電平，降低系統容量，造成基站性能的下降 工程量大，申請站址，地形勘測，信號指標測量與計算，成本高 設備的造價較貴，需 要跟基站聯合使用，需要解決和基站的干擾和匹配問題 掉話問題分析 路測掉話定義 從 UE側記錄的空口信令上看，在通話過程（連接狀態下）中，如果空口的消息，滿足以下三個條件的任何一個： (1)在測試軟件中系統 收到 RRC Release消息且釋放的原因值為 Not Normal。 (2)在測試軟件中 收到任何的系統消息 （ BCH消息）。 (3)在測試軟件中 收到 CC Release Complete， CC Disconnect， CC Release三條消息中的任何一條， 并且 釋放的原因為 Not Normal Clearing ， Not Normal或者是 Unspecified。 掉話分析流程 之鄰區漏配 從優化的經驗看， 在初期的網絡 優化過程 中， 掉話是由于鄰區漏配 而 導致的。對于同頻鄰區， 即在一個頻點的鄰區， 通常采用以下的辦法來確認是否為同頻鄰區漏配： 判斷 方法一：觀察掉話前 UE記錄的 激活級 EcIo的 信息和 Scanner（掃頻） 記錄的 Best Server EcIo信息，如果 Scanner記錄的 Best Server EcIo很好 ，而 UE