1、 CDMA掉話原因分析 武漢理工大學 程曉摘要：文章就CDMA系統中由于無線原因造成掉話的幾種情況進行了較為詳盡的分析，并以在城區路測過程中發現的一些無線掉話具體問題作為實例進行分析和研究，揭示了掉話的原因，提出了解決方法和解決后改善的情況。關鍵詞：CDMA 掉話 切換 Abstract: this paper mainly analyse several circumstances that can cause call drop which is caused by wireless.It takes examples from driving test in the city prope

2、r, analyse and research into the question,reveal the cause of call drop . At last, put forward a solution to the problem and recount the result of the solution.Key words: CDMA call drop transform一、前言掉話率是評價CDMA網絡系統質量的一個關鍵指標CDMA系統規范中規定移動臺應該為特定的事件(例如移動臺接收到的錯誤幀)制定相應的計數器當計數器的計數值達到一定的門限值后，移動臺將關閉其發射機井回到初始狀

3、態，這樣就會發生掉話事件計數器和與之相對應的掉話機制決定了移動臺在何種狀態下會發生掉話事件。一般來說，確認特定機制導致的掉話是很難的，并且確認了這種機制也僅僅是只了解表面的問題，要詳細分析掉話的原因還需要從確定掉話事件的底層原因著手。本文通過分析一些典型掉話事件的掉話原因給大家提供一種分析掉話原因的方法。二、原因分析1接入/切換沖突引起的掉話當MS在小區覆蓋的邊緣處發起呼叫時，由于服務小區主導頻強度較弱，在接入過程中需要切換到新的導頻上去，而IS-95A CDMA系統中不支持在接入系統過程中同時進行切換，這樣很可能發生掉話情況。從數據分析表明，這種情況下MS接收到的信號強度越來越強，但是主導頻

4、Ec/Io越來越弱。當在接入過程中主導頻Ec/Io低于-15dB時，前向信道信號質量將極大惡化，因為新的導頻是一個強干擾源。當前向鏈路不能被MS解調出來時，手機很快收到12個連續的壞幀，手機停止發射并且啟動T5m計數器。如果在MS接收到信道分配消息12幀之后主導頻的Ec/Io小于-15dB，則MS來不及切換就會產生掉話，MS重新初始化到一個很強的導頻信號上。目前在IS-95B和CDMA2000系統中，已經解決了接入過程的切換問題12.切換失敗引起的掉話此類掉話的特征是移動臺的發射功率達到最大，移動臺的接收功率不斷增加，而導頻的Ec/Io不斷下降，在重新同步到新導頻上后又很快增加，TX-GAIN

5、-ADJ的幅度保持平坦。導頻的Ec/Io隨著移動臺的接收功率不斷增加而不斷下降說明有新的強導頻成為干擾源，應當進行切換。當導頻強度降低到-15dB以下時，前向鏈路的質量嚴重下降，當前向鏈路不能成功解調時移動臺將關閉它的發射機。因為移動臺不再發射信號，反向閉環功控比特將被忽略，TX-GAIN-ADJ的幅度保持平坦，一般是正的幾dB。很高的移動臺接收功率將使開環功控過程低估所需的移動臺發射功率。掉話原因有：1) 切換準許算法引起的軟切換失敗：如果BS日志顯示PSMM消息中有合適的導頻且有可用資源，但沒有發送包含強導頻的切換指示消息（HDM），則是切換準許算法問題?？赡艿脑蛴校翰辉试S多于3路的軟切

6、換；切換算法不完善；不允許切換到不屬于鄰集列表中的導頻上。2) 資源分配引起的軟切換失敗：當進行軟切換時，需要向目標基站申請資源。系統必須保證有足夠的資源來支持軟切換，如果系統的激活用戶數很多或由于切換率過高，最終所有的資源都用盡了，從而由于沒有可用資源導致切換失敗。若為切換呼叫預留過多的資源將導致新呼叫阻塞概率的增高，因此接入控制過程可能不會為切換預留足夠的資源，從而導致切換失敗?？赡艿脑蛴校壕W絡負載過大；切換率過高?？梢酝ㄟ^調整切換參數T-ADD、T-COM、T-DROP、T-TDROP和切換準許算法來解決。3) 切換信令引起的軟切換失?。河辛丝捎玫馁Y源，切換準許算法也允許，軟切換是否成

7、功還依賴于適當信令消息的及時傳輸和接收。如果用于切換的信令不完整和及時，也可能導致切換失敗。如果基站日志上記錄沒有接收到包括強導頻的導頻強度測量消息（PSMM）或延遲很長時間收到PSMM，則是切換信令出現問題。主要原因有：強的可用導頻沒有被檢測到：移動臺向基站報告檢測到的強導頻，如果移動臺檢測導頻很慢或沒有檢測到所有的導頻，切換就不會及時地進行。若移動臺沒有發送包括強導頻的PSMM或發送的很慢，則是移動臺沒有檢測到強導頻。可能的原因是：搜索窗口太小、T-ADD太高、移動臺的導頻搜索太慢。可以調整的參數有：SERACH-WIN-A、SERACH-WIN-N、SERACH-WIN-R、T-ADD、

8、PILOT-INC。反向鏈路性能下降（反向FER高）：隨著服務導頻強度的不斷降低，切換信令必須及時地發送。如果反向鏈路下降得太快，基站將永遠不會接收到PSMM，因此導致切換失敗。前向高FER使接收的切換指示消息（HDM）出錯或被丟失：如果前向鏈路降低，移動臺可能接收不到切換指示消息，從而導致切換失敗。3前向干擾掉話這種情況分為長時（大于T5m）和短時（少于T5m）干擾掉話。長時是指持續時間超過移動臺的衰落計時器的設定值。此類掉話的特征是移動臺的接收功率不斷增加，而導頻強度Ec/Io在不斷降低，TX-GAIN-ADJ的幅度保持水平。隨著移動臺的接收功率不斷增加而導頻強度Ec/Io在不斷降低，表示

9、在前向鏈路存在干擾源造成強干擾，但此時活動集內導頻信號強度也很好，造成前向FER過高。當導頻強度低于-15dB時，前向鏈路的質量嚴重下降，FER增高，不能成功解調，此時MS很快啟動T5m計數器，如果時間持續過長大于T5m設定的時間，則手機就會重新初始化，導致掉話，連續收到12個壞幀后，移動臺關閉發射機，衰落計時器啟動（當連續收到2好個幀后發射機會從新開始發射）。反向閉環功控比特被忽略，TX-GAIN-ADJ的幅度保持平坦，一般是正的幾dB。如果這種情況持續直到衰落計時器期滿，發生的掉話稱為長時掉話。若MS掉話后重新初始化進入新導頻，這就是最明顯的前向干擾掉話；如果MS的FER是由外部干擾造成，

10、MS將長時間地進入搜索模式（大于10秒），這是因為干擾源信號很強但是MS解調不出相關信息。短時是指持續時間不超過移動臺的衰落計時器的設定值。此類掉話的特征是移動臺的接收功率在一段時間內不斷增加，而后又開始下降，導頻強度Ec/Io在一段時間內不斷降低，而后又開始上升，TX-GAIN-ADJ的幅度保持水平。在短時前向干擾掉話中，如果發生了上面的情況，手機的衰減計數器可能在短時間內復位，就不會導致掉話的情況。如果導頻Ec/Io在T5m到期之前恢復到-15dB以上，而基站的指令TX_GAIN_ADJ（調整移動臺功率）仍然保持恒定，則表明MS沒有重新發射功率，當T5m到期時，手機開始重新搜索網絡（即掉話

11、情況發生）。這是因為基站啟動了自己的掉話機制并且其計時器比MS的更短（如2秒），當MS檢測到服務小區的Ec/Io恢復時，基站卻認為MS已經掉話，就切斷了業務信道，導致手機又初始化到原來的導頻上。產生前向干擾的干擾源有兩種：CDMA的自干擾和外部干擾。CDMA的自干擾如果移動臺馬上在另外一個導頻上進行初始化，那么掉話是因為切換失敗，這是前向鏈路干擾造成掉話的最普遍的情況。解決的方法是優化鄰集列表，把強導頻加入鄰集列表，但要保證鄰集列表長度不超過限制。外部干擾如果移動臺掉話后進入長時間的搜索模式（超過10s），造成很高的FER，從而導致掉話。此時干擾源不可能是CDMA系統中的可用導頻信號。優化方法

12、是檢測前向頻譜，找出干擾源并消除，保證頻譜可用于CDMA系統。 4前反向鏈路功率不平衡掉話基站系統分配給前向業務信道的功率和反向信道最大Eb/No值都有一個范圍，如果這些參數設置不合理，就可能導致前向信道功率太小不足以維持良好的通話質量，使MS啟動T5m計數器最終導致掉話。在反向信道上也是如此，系統允許MS信號的Eb/No最大值過低將會導致MS發射功率過小，不足以維持反向鏈路，使基站認為反向鏈路太差而切斷信道（即使在導頻Ec/Io很好的情況下也可能發生）。此類掉話的特征是移動臺的發射功率達到最大，移動臺的接收功率和導頻的Ec/Io基本保持不變，TX-GAIN-ADJ的幅度變得平坦。由

13、于導頻強度很高，意味著前向鏈路很好；移動臺的發射功率卻已經調整到最大，說明反向鏈路很差。這兩項指標說明存在前反向鏈路的不平衡，經過一段時間（35秒）之后，基站檢測到MS的反向信道信號很弱，放棄了反向信道，同時切斷前向信道，這樣就觸發了MS的掉話機制，導致掉話。基站將放棄反向業務信道，并且停止發送前向業務信號。此時移動臺的前向業務FER變得極高，很快會關閉發射機，參數TX-GAIN-ADJ的幅度變得平坦。造成這種情況有兩種原因：一種就是用戶過多造成反向鏈路阻塞，因為CDMA是個自干擾系統，一定功率下系統容量是有限的；另一種原因是導頻過多。還有一種是在反向鏈路上存在例如微波發射機等強反向干擾。優化

14、方法是由于是導頻信道增益過高，可以調整的參數：降低導頻發射功率，使導頻信道和業務信道覆蓋平衡；可以減小天線增益或調整天線方向角，縮小覆蓋區，從而減小反向干擾，但可能造成其它區域的覆蓋問題；可以增加新的基站或直放站。由于郊區往往使用較高增益的天線，導頻信道增益過高更易于發生。導頻信道增益過高時，手機信號顯示較佳，但是會出現無法進行撥打接聽電話，及通話質量較差。25覆蓋掉話覆蓋掉話最明顯的特征是導頻Ec/Io和MS接收的功率同時減少，當導頻強度低于-15dB并持續T5m以上時，就會導致掉話。如果主導頻信號強度在T5m內恢復到-15dB以上，MS仍然掉話，則表明基站的掉話機制已經關閉了前反向鏈路。6

15、業務信道發射功率設置不合理造成掉話此類掉話的特征是移動臺的發射功率、移動臺的接收功率、導頻的Ec/Io和TX-GAIN-ADJ的幅度都基本保持不變，但移動臺的發射功率未達到最大，移動臺的接收功率和導頻的Ec/Io也在門限以上。前向業務信道的功率分配值和反向業務信道Eb/Io的設置值都在一定的限制范圍內，如果這些參數的最大允許值設置為很小的值，業務信道可能不能發送足夠的功率來保持通信鏈路，導致掉話。即使在導頻的Ec/Io可接受的情況下也可能發生。3閉環功控分為內環和外環功控兩部分，目的是使BS能夠在保證一定接收質量的前提下，讓MS以盡可能低的功率發射信號，以減小對其它用戶的干擾，提高容量。內環功

16、控就是BS接收MS信號，將其與一閉環門限相比，如果高于該門限，向MS發送“降低發射功率”的功率控制指令，否則發送增加發射功率的指令。外環功控就是BS根據所接收到的反向業務信道誤幀率的變化，對閉環功控門限Eb/No進行調整。FER有一定的目標值，由于多徑信道的變化，反向FER和閉環門限沒有一一對應的關系，為了達到FER的目標值，需要動態調整閉環門限Eb/No。當實際接收的FER高于目標值時，BS就需要提高內環門限，以增加MS的反向發射功率；當實際接收的FER低于目標值時，BS就適當降低內環門限，以降低MS的反向發射功率。前向鏈路首先失?。河捎趯ьl強度和移動臺的接收功率都在門限之上，TX-GAIN

17、-ADJ的幅度在5s內保持平坦，之后移動臺重新初始化。這表明前向業務信道能量不足，使移動臺不能成功解調而關閉了發射機。而移動臺在同一個導頻信道上初始化明確地表明掉話的原因是前向業務信道的信號太弱。解決方法是增大前向業務信道最大發射功率，保證前向業務信道和導頻信道的覆蓋平衡。但這會增加鄰近小區的前向干擾，需要測試鄰近小區的前向覆蓋。反向鏈路首先失?。夯驹O置的反向業務信道Eb/No目標值是反向信道的一個限制，外環功控不合理會導致反向鏈路的發射功率不足。當基站所接收到的反向業務信道的能量達不到一定的值，基站將掉話，中斷前向業務信道，現象與前向鏈路首先失敗相同。 三、案例分析案例一1情況介紹在某市市

18、區的路測中，發現了一次語音掉話，我們通過分析掉話前的信號，得知掉話原因，并針對掉話原因，進行了調整，改善了掉話點的信號，解決了掉話問題： 圖1 市區某路段路測信號圖如圖，掉話前合成Ec/Io是20.8dB，激活集中主導頻為國安局第三扇區（PN=378，1503g），二監獄第二扇區（PN=237，1536b），候選集中為英華學校第二扇區（PN=285，1560g）。英華學校第二扇區（PN=285,1560g）的Ec/Io是12.1dB，但沒有進入激活集。2原因分析通過對路測數據的分析，我們可以發現，由于地形的原因，當路測車輛自北向南經過1560號基站英華學校的時候，首先在A區域內是1560的1扇

19、區信號為有效主導頻，信號較好；隨著進入B區域后，出現了上坡，1560號基站1扇區信號迅速衰減，手機切換到了紅線標志的1536和1503號基站，信號較差，但是能夠繼續保持通話狀態，直至1560號基站2扇區信號出現，并且較強，但是未能快速進行軟切換，同時1536和1503號基站信號迅速衰減，最終掉話；c區域已經是1560基站2扇區服務。由于從掉話的路測數據分析，我們可以了解到掉話主要原因是由于：1軟切換失?。褐饕?560號基站2扇區在候選集中信號較強，但是不能迅速與激活集中的信號較弱的1536號基站以及1503號基站成功切換。2坡地地形影響：主要是有較大的坡形地形導致在B區域內，沒有較強的主導頻

20、信號覆蓋，形成弱覆蓋區域。3解決方法針對掉話的主要原因，我們進行了如下調整和建議：1 軟切換失?。褐饕钦{整了1560號基站2扇區與1536號基站，1503號基站的軟切換參數，主要是切換參數包括了T_add從-12dB調整為-14dB，T_COMP從4dB調整為3dB，T_TDROP從3s調整為2s。2 坡地地形影響：通過天線調整解決效果有限，建議在B區域內通過增加直放站來保證該主要國道的覆蓋，避免掉話。4改善情況 圖二 市區某路段經過整改后路測信號圖調整后的路測效果如圖，可以看到，沒有發生掉話，信號質量也有了明顯改善。1560號基站第一扇區的掉話率從調整前的6.23下降到1.02；1560號

21、基站第二扇區的掉話率從調整前的3.55下降到3.47；案例二1情況介紹本次掉話發生于某市區路測過程中，手機在 09:59:28.508 起呼，導頻為PN48，09:59:31.842 收到基站的信道指配消息，09:59:33.278 完成起呼進入通話狀態，在 10:00:05.150 同步到 PN48。從信令上看，在發生掉話前手機一直發送功率測量報告消息和多次導頻測量消息，但導頻測量消息中只有 1 個導頻PN48，導頻的 Ec/Io 為-17.5dB，說明前向鏈路覆蓋不好，但沒有其它導頻可切換。從物理信號圖上來看，在掉話前手機的接收功率為-58.5dBm，手機的發射功率為 3.8dBm，FER=100%，Ec/Io=-24.6dB，說明是前向覆蓋不好而導致前向誤幀率非常高，從而引起掉話。從導頻測量圖上看，鄰集中可以搜索到 7 個導頻，但Ec/Io 在-18dB-20dB 之間。2情況分析說明此處是弱導頻區域，Ec/Io 較差，因此是前向