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(wǎng)初期把一些基站建在銀行、電力局等大樓上，來滿足當(dāng)時(shí)的覆蓋需求。然而隨著網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)的進(jìn)展，市中心的基站越來越多，這些高度有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)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(jié)合實(shí)際案例，分析闡述高站產(chǎn)生上述問題的原因以及其對(duì)應(yīng)的解決辦法。關(guān)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(duì)幾個(gè)重要參數(shù)、概念、理論進(jìn)行簡單說明。1.1高站 指小城市中，建在銀行、電力局等相對(duì)城市其他建筑物高度有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的CDMA基站1.2接入切換：接入切換是指移動(dòng)臺(tái)在接入過程中的切換功能，包括以下

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

3、ROBE_PN_RANDOM：RN是導(dǎo)頻相對(duì)原PN碼的偏置，RN是02PROBE_PN_RANDOM-1范圍內(nèi)的某個(gè)隨機(jī)數(shù)。增大PROBE_PN_RANDOM值可以增加基站在同一個(gè)接入信道時(shí)隙內(nèi)分別解調(diào)多個(gè)移動(dòng)臺(tái)所發(fā)消息的概率。因此我們建議對(duì)話務(wù)量大、接入失敗較嚴(yán)重的小區(qū)進(jìn)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(dāng)移動(dòng)臺(tái)發(fā)送一個(gè)探針到BTS后，在ACC_TIME時(shí)間內(nèi)未收到基站側(cè)的響應(yīng)消息后，在一個(gè)隨機(jī)的整數(shù)RT=（01+probe_bkoff）*一個(gè)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(jīng)產(chǎn)生沖突的呼叫在之后的探針又產(chǎn)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(lán)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(dòng)作動(dòng)作描述a移動(dòng)臺(tái)發(fā)送起呼消息bBS回證實(shí)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(qǐng)求eBS向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送信道指配消息f移動(dòng)臺(tái)開始在業(yè)務(wù)信道上發(fā)送前綴gBS回基站證實(shí)指令h移動(dòng)臺(tái)回移動(dòng)臺(tái)證實(shí)指令iBS發(fā)送業(yè)務(wù)連接消息j移動(dòng)臺(tái)發(fā)送業(yè)務(wù)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(wǎng)初期把一些基站建在銀行、電力局等高度有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的大樓上，來滿足當(dāng)時(shí)的覆蓋需求。然而隨著網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)的進(jìn)展，市中心的基站越來越多，這些高度有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的基站逐漸暴露出其不利之處： 、這些高站相對(duì)城市建筑物在高度上有明顯優(yōu)勢(shì)，覆蓋難于控制，容易導(dǎo)致覆蓋波瓣變形、越區(qū)覆蓋。由于優(yōu)化人員對(duì)這些高站進(jìn)行覆蓋控制時(shí)，對(duì)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(shì)必導(dǎo)致天線由于機(jī)械傾角過大產(chǎn)生波瓣變形。波瓣變形時(shí)會(huì)導(dǎo)致旁瓣增益大，容易導(dǎo)致基站旁瓣覆蓋區(qū)域產(chǎn)生導(dǎo)頻污染。、高度有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的基站比附近其他基站高度高的多，勢(shì)必導(dǎo)致信號(hào)越區(qū)覆蓋，致使某些區(qū)域?qū)ьl數(shù)增加，加大

6、了不必要的信號(hào)重疊覆蓋區(qū)域容易導(dǎo)致接入失敗。同時(shí)CDMA系統(tǒng)是自干擾系統(tǒng)，引入的信號(hào)越多干擾就越大。、高站覆蓋范圍大必然導(dǎo)致基站話務(wù)量相對(duì)較大，容易導(dǎo)致接入問題。 話務(wù)量高，同一時(shí)間內(nèi)多個(gè)用戶發(fā)起呼叫的幾率大。多個(gè)用戶同時(shí)發(fā)起探針，容易造成沖突，導(dǎo)致用戶要發(fā)送多個(gè)探針才能被系統(tǒng)解調(diào)致使接入時(shí)長增長。 下面將通過實(shí)際案例分析如上現(xiàn)象及其解決方法：3、案例分析3.1網(wǎng)絡(luò)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(jī)按下?lián)芴?hào)鍵后至手機(jī)跳秒之間的時(shí)間較長，即手機(jī)發(fā)起呼叫到無線業(yè)務(wù)信道分配完成這段時(shí)間太長；另一種情況是撥號(hào)鍵按下后手機(jī)出現(xiàn)回屏現(xiàn)象，即手機(jī)無線業(yè)務(wù)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(duì)問題區(qū)域進(jìn)行路面DT測試及參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析。3.2、測試分析首先，我們進(jìn)行DT短呼測試（這里的短呼測試是指把路測設(shè)備設(shè)置為自動(dòng)撥號(hào)、呼叫建立時(shí)長為15秒，通話時(shí)長為30秒、IDLE空閑時(shí)長為5秒的測試狀態(tài)）。測試結(jié)果如：一共進(jìn)行了40次呼叫，呼叫失敗3次，有4次2個(gè)探針才接入的呼叫，2次2個(gè)以上探針才接入的呼叫，如下圖統(tǒng)計(jì)結(jié)果： 、典型呼叫失敗的CALL進(jìn)行分析：根據(jù)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(yīng)該包括以下9個(gè)步驟：a移動(dòng)臺(tái)發(fā)送起呼消息bBS回證實(shí)指令eBS向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送信道指配消息f移動(dòng)臺(tái)開始在業(yè)務(wù)信道上發(fā)送前綴gBS回基站證實(shí)

8、指令h移動(dòng)臺(tái)回移動(dòng)臺(tái)證實(shí)指令iBS發(fā)送業(yè)務(wù)連接消息j移動(dòng)臺(tái)發(fā)送業(yè)務(wù)連接完成消息lMSC送回鈴音如上短呼統(tǒng)計(jì)中的3次呼叫失敗情況一樣，現(xiàn)對(duì)其中的一次呼叫失敗案例進(jìn)行分析，下圖畫圈部分是這次失敗呼叫的層3消息： 對(duì)如上層3消息進(jìn)行解析如下：Access Channel:Origination消息：Paging Channel:Order消息：手機(jī)收到如上主叫接入響應(yīng)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(gè)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(jī)終端MS來看，它并沒有收到Paging Channel:Channel Assign

9、ment消息，之后就進(jìn)入空閑IDLE狀態(tài)。接下來我們繼續(xù)查看后臺(tái)指標(biāo)數(shù)據(jù)如下：從上表基本可以看出，在此次呼叫時(shí)，由于采用了PN78的信號(hào)，其信號(hào)強(qiáng)度逐漸減弱，EC/IO指標(biāo)變差，而恰好在此時(shí)手機(jī)發(fā)起呼叫，而強(qiáng)信號(hào)PN414尚未成功進(jìn)入有效集，因此此時(shí)PN414對(duì)于PN78來說是一個(gè)強(qiáng)干擾，導(dǎo)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(gè)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(gè)以上探針才接入的呼叫，比率為8%。手機(jī)發(fā)了3個(gè)探針才接入系統(tǒng)，在空中接口表現(xiàn)為發(fā)送3個(gè)Origi

10、nation消息后才收到響應(yīng)，如如下圖： 下面對(duì)上述情況進(jìn)行分析：a、 反向接入信道發(fā)射功率基于開環(huán)估計(jì)，開環(huán)功率控制以試探方式逐步調(diào)整接入信道發(fā)射功率，直至BS給予響應(yīng)，因此在無線環(huán)境不理想或不穩(wěn)定的情況下，手機(jī)可能要發(fā)送多個(gè)探針才能被BTS解調(diào)。因此手機(jī)是否發(fā)送多個(gè)探針才接入系統(tǒng)與無線環(huán)境是密切相關(guān)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(qiáng)，基站側(cè)就不能成功的檢測到。當(dāng)有多個(gè)用戶在同一個(gè)接入信道上同時(shí)發(fā)送接入試探時(shí)，沖突就會(huì)發(fā)生。系統(tǒng)應(yīng)該調(diào)整一些相關(guān)的參數(shù)來減緩沖突。我們統(tǒng)計(jì)三明市區(qū)2個(gè)高站中銀、建行的3天早忙時(shí)10：0011：00的平均話務(wù)量如下表： 基站名忙

11、時(shí)含軟切換話務(wù)量忙時(shí)不含軟切換話務(wù)量全天含軟切換話務(wù)量全天不含軟切換話務(wù)量中銀4227723459建行5129770449 從表中我們不難看出這兩個(gè)基站的話務(wù)量比較高，如果接入?yún)?shù)設(shè)置地不合理會(huì)造成接入沖突，我們檢查接入?yún)?shù)時(shí)發(fā)現(xiàn)中銀、建行兩個(gè)基站的參數(shù)probe_pn_random=probe_bkoff=0，根據(jù)本文開頭接入?yún)?shù)解釋中可以看出：probe_pn_random=probe_bkoff=0很容易對(duì)話務(wù)量高的基站造成接入探針沖突，因此我們建議把對(duì)應(yīng)的參數(shù)修改為probe_pn_random2，probe_bkoff=1，來避免因接入探針沖突導(dǎo)致MS要發(fā)送多個(gè)探針才可接入系統(tǒng)的現(xiàn)象

12、，從而縮短接入時(shí)長。 這里的長呼測試是指把路測設(shè)備設(shè)置為自動(dòng)撥號(hào)、呼叫建立時(shí)長為15秒，通話時(shí)長為5個(gè)小時(shí)（或設(shè)時(shí)間置的更長）、IDLE空閑時(shí)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(jī)會(huì)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(gè)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(nèi)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(xiàng)路測指標(biāo)或統(tǒng)

13、計(jì)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(jù)以上的統(tǒng)計(jì)結(jié)果：該區(qū)域接收電平RX大于85DB的比例達(dá)到100， RX大于75DB的比例達(dá)到90.34；然而ECIO小于9DB的比例達(dá)到54.73，ECIO小于12DB的比例達(dá)到8；手機(jī)發(fā)射功率TX大于0DB的比例達(dá)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(yīng)該遠(yuǎn)小于54.73，TX大于0DB的比例應(yīng)該接近于0。可見該區(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(hào)覆蓋到建行基站站點(diǎn)的位置，建行基站1扇區(qū)信號(hào)覆蓋到中銀基站

14、站點(diǎn)位置。主要原因是如(表2 基站參數(shù)）中行與建行兩個(gè)基站的高度太高，并且相對(duì)附近其他基站在高度上有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，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(dá)到11、12度，天線俯仰角已經(jīng)不能再壓了。因此建議把現(xiàn)網(wǎng)天線更換成垂直波瓣角小、高增益的(上行抑制比大)電調(diào)天線或內(nèi)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(jìn)行覆蓋控制及避免天線俯仰角太大導(dǎo)致的天線覆蓋波瓣變形問題。下面將進(jìn)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(yīng)該由中銀基站2扇區(qū)覆蓋，而應(yīng)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(jī)械俯仰角太大，導(dǎo)致水平波瓣角變形后，才會(huì)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(hào)一直覆蓋到建行基站的站底下，同樣驗(yàn)證了建行、中行兩基站重疊覆蓋非常嚴(yán)重的結(jié)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(yīng)該由建行基站1扇區(qū)覆蓋，而應(yīng)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(jī)械俯仰角太大，導(dǎo)致水平波瓣角變形后，才會(huì)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(hào)一直覆蓋到中行基站的站底下，同樣驗(yàn)證了建行、中行兩基站重疊覆蓋非常嚴(yán)重的結(jié)論。、 總結(jié)三明市區(qū)長呼、短呼DT測試結(jié)果：a、 由于三明市區(qū)有2個(gè)高度有絕對(duì)優(yōu)

16、勢(shì)的基站中行、建行基站，導(dǎo)致了這兩個(gè)站之間重疊覆蓋嚴(yán)重，無線環(huán)境不理想。同時(shí)由于天線機(jī)械傾角下壓角度太大導(dǎo)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(hào)重疊覆蓋并且系統(tǒng)接入切換功能沒有打開，導(dǎo)致了DT中的接入失敗。c、 因站高覆蓋大引起這兩個(gè)基站話務(wù)量大，同時(shí)接入?yún)?shù)probe_pn_random、probe_bkoff設(shè)置不合理，導(dǎo)致MS要發(fā)多個(gè)接入探針才能接入系統(tǒng)，致使接入時(shí)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(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)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(diào)天線，方便今后俯仰角的調(diào)整并防止天線波瓣變形；同時(shí)調(diào)整附近基站的覆蓋范圍，必要時(shí)甚至增加直放站或基站來禰補(bǔ)高站調(diào)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(shí)施過程中較難實(shí)現(xiàn)，其一因?yàn)檫@些高樓一般都較注重外觀，不會(huì)同意我們安裝壁掛天線的；其二想在附近找到理想的站點(diǎn)代替現(xiàn)有基站也不容易。針對(duì)實(shí)施難的情況我們提出了第二方案，對(duì)問題也可起到一定的效果。、第二方案：a、 針對(duì)重疊覆蓋嚴(yán)重及天線波瓣變形的問題，提出了更換天線的方案把機(jī)械天線換為垂直波瓣角小、高增益的(上行抑制比大)電調(diào)天線或內(nèi)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(shí)做好覆蓋控制，從一定程度上改善了城市無線環(huán)境同時(shí)開啟接入切換功能將能基本解決接入失敗問題；b、 針對(duì)接入探針沖突導(dǎo)致接入時(shí)長變長的情況，通過上面更換天線并進(jìn)行合理的覆蓋控制調(diào)整減少高站話務(wù)量，同時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)相關(guān)接入?yún)?shù)也可以基本解決。 、方案實(shí)施情況在三明第一方案因?yàn)闃侵鞑煌膺M(jìn)行安裝掛壁天線，我們實(shí)施第二方案，天線更換并做完覆蓋調(diào)整以及優(yōu)化接入?yún)?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(jié)果統(tǒng)計(jì)如下：從以上測試結(jié)果來看，我們提出得實(shí)施方案還是行之有效的：一方面天線調(diào)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(jì)結(jié)果來看，已經(jīng)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(wù)信道時(shí)間長的問題。參考文獻(xiàn)1 楊大成/等編著cdma2022技術(shù) 北京郵電大學(xué)出版社 出版2022年11月 2、 三星電子 PKG 220 cdma2022 1x SystemParameter