CDMA 掉話原因分析

 一、 掉話的基本概念及掉話機制

在CDMA 系統(tǒng)中要求通話時在MS 和基站之間保持良好的反向鏈路連接。如果這個鏈路由于任何原因被中斷了，MS 就失去了精確的功率控制。對于CDMA 這個自干擾系統(tǒng)來說，功率控制是決定系統(tǒng)容量和性能的關(guān)鍵，所以如果MS 失去了基站的控制，就會根據(jù)接收到基站的功率來調(diào)整自己發(fā)射的功率，這樣可能造成MS 以自己最大的功率發(fā)射，對整個系統(tǒng)造成很大的干擾，所以諸如功率控制和切換等重要的過程都需要良好的閉環(huán)通道。

MS 掉話機制：

MS 接收到前向鏈路信號質(zhì)量較差時，導致較高FER(ForwordError Rate)，表明前向鏈路不好，這時如果MS 連續(xù)接收到12 個壞幀，MS 就停止發(fā)射。同時MS 的T5m(一般設(shè)為5 秒)計數(shù)器開始倒計時。如果在計數(shù)器到期之前，MS 接收到了2 個連續(xù)的好幀則計數(shù)器復位，MS 重新發(fā)射;如果計數(shù)器到期了仍然沒有復位，MS 重新初始化，導致掉話。另一種是MS 沒有收到確認信息：MS 在業(yè)務(wù)信道上發(fā)射需要確認信息時，如果重發(fā)了N1m 次后都沒有收到基站的確認信息，MS 也會進入初始化狀態(tài)。

基站掉話觸發(fā)機制：

CDMA 系統(tǒng)并沒有規(guī)定無線子系統(tǒng)的掉話機制，但是設(shè)備制造商一般都根據(jù)MS 的掉話情況規(guī)定了相應的掉話機制。一種就是基站收到一定數(shù)目的壞幀，基站就關(guān)閉前向鏈路;另一種是在重試了幾次之后仍然沒有收到MS 的確認信息，系統(tǒng)也會認為是掉話。

二.掉話原因分析

1.接入/切換沖突引起的掉話

當MS 在小區(qū)覆蓋的邊緣處發(fā)起呼叫時，由于服務(wù)小區(qū)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(tǒng)中不支持在接入系統(tǒng)過程中同時進行切換，這樣很可能發(fā)生掉話情況。從數(shù)據(jù)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(zhì)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(diào)出來時，手機很快收到12 個連續(xù)的壞幀，手機停止發(fā)射并且啟動T5m 計數(shù)器。如果在MS 接收到信道分配消息1～2幀之后主導頻的Ec/Io 小于-15dB，則MS 來不及切換就會產(chǎn)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(tǒng)中，已經(jīng)解決了接入過程的切換問題。

2.切換失敗引起的掉話

此類掉話的特征是移動臺的發(fā)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-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(zhì)量嚴重下降，當前向鏈路不能成功解調(diào)時移動臺將關(guān)閉它的發(fā)射機。因為移動臺不再發(fā)射信號，反向閉環(huán)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(huán)功控過程低估所需的移動臺發(fā)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(fā)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?。寒斶M行軟切換時，需要向目標基站申請資源。系統(tǒng)必須保證有足夠的資源來支持軟切換，如果系統(tǒng)的激活用戶數(shù)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。可能的原因有：網(wǎng)絡(luò)負載過大;切換率過高?？梢酝ㄟ^調(diào)整切換參數(shù)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(xiàn)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(fā)送包括強導頻的PSMM 或發(fā)送的很慢，則是移動臺沒有檢測到強導頻?？赡艿脑蚴牵核阉鞔翱谔?、T-ADD 太高、移動臺的導頻搜索太慢?？梢哉{(diào)整的參數(shù)有：SERACH-WIN-A、SERACH-WIN-N、SERACH-WIN-R、T-ADD、 PILOT-INC。

反向鏈路性能下降(反向FER 高)：隨著服務(wù)導頻強度的不斷降低，切換信令必須及時地發(fā)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(xù)時間超過移動臺的衰落計時器的設(shè)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，表示在前向鏈路存在干擾源造成強干擾，但此時活動集內(nèi)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(zhì)量嚴重下降，F(xiàn)ER 增高，不能成功解調(diào)，此時MS 很快啟動T5m 計數(shù)器，如果時間持續(xù)過長大于T5m 設(shè)定的時間，則手機就會重新初始化，導致掉話，連續(xù)收到12 個壞幀后，移動臺關(guān)閉發(fā)射機，衰落計時器啟動(當連續(xù)收到2 好個幀后發(fā)射機會從新開始發(fā)射)。反向閉環(huán)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(xù)直到衰落計時器期滿，發(fā)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，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(diào)不出相關(guān)信息。

短時是指持續(xù)時間不超過移動臺的衰落計時器的設(shè)定值。此類掉話的特征是移動臺的接收功率在一段時間內(nèi)不斷增加，而后又開始下降，導頻強度Ec/Io在一段時間內(nèi)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(fā)生了上面的情況，手機的衰減計數(shù)器可能在短時間內(nèi)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(diào)整移動臺功率)仍然保持恒定，則表明MS沒有重新發(fā)射功率，當T5m 到期時，手機開始重新搜索網(wǎng)絡(luò)(即掉話情況發(fā)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(wù)小區(qū)的Ec/Io 恢復時，基站卻認為MS 已經(jīng)掉話，就切斷了業(yè)務(wù)信道，導致手機又初始化到原來的導頻上。

產(chǎn)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(yōu)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(tǒng)中的可用導頻信號。優(yōu)化方法是檢測前向頻譜，找出干擾源并消除，保證頻譜可用于CDMA 系統(tǒng)。

4.前反向鏈路功率不平衡掉話

基站系統(tǒng)分配給前向業(yè)務(wù)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(shù)設(shè)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(zhì)量，使MS 啟動T5m 計數(shù)器最終導致掉話。在反向信道上也是如此，系統(tǒng)允許MS 信號的Eb/No 最大值過低將會導致MS 發(fā)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(fā)生)。

此類掉話的特征是移動臺的發(fā)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。由于導頻強度很高，意味著前向鏈路很好;移動臺的發(fā)射功率卻已經(jīng)調(diào)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(jīng)過一段時間(3~5 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(fā)了MS 的掉話機制，導致掉話?；緦⒎艞壏聪驑I(yè)務(wù)信道，并且停止發(fā)送前向業(yè)務(wù)信號。此時移動臺的前向業(yè)務(wù)FER 變得極高，很快會關(guān)閉發(fā)射機，參數(shù)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(tǒng)，一定功率下系統(tǒng)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(fā)射機等強反向干擾。

優(yōu)化方法是由于是導頻信道增益過高，可以調(diào)整的參數(shù)：降低導頻發(fā)射功率，使導頻信道和業(yè)務(wù)信道覆蓋平衡;可以減小天線增益或調(diào)整天線方向角，縮小覆蓋區(qū)，從而減小反向干擾，但可能造成其它區(qū)域的覆蓋問題;可以增加新的基站或直放站。由于郊區(qū)往往使用較高增益的天線，導頻信道增益過高更易于發(fā)生。導頻信道增益過高時，手機信號顯示較佳，但是會出現(xiàn)無法進行撥打接聽電話，及通話質(zhì)量較差。

5.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(xù)T5m 以上時，就會導致掉話。如果主導頻信號強度在T5m 內(nèi)恢復到-15dB 以上，MS 仍然掉話，則表明基站的掉話機制已經(jīng)關(guān)閉了前反向鏈路。

6.業(yè)務(wù)信道發(fā)射功率設(shè)置不合理造成掉話

此類掉話的特征是移動臺的發(fā)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(fā)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(yè)務(wù)信道的功率分配值和反向業(yè)務(wù)信道Eb/Io 的設(shè)置值都在一定的限制范圍內(nèi)，如果這些參數(shù)的最大允許值設(shè)置為很小的值，業(yè)務(wù)信道可能不能發(fā)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(fā)生。

閉環(huán)功控分為內(nèi)環(huán)和外環(huán)功控兩部分，目的是使BS 能夠在保證一定接收質(zhì)量的前提下，讓MS 以盡可能低的功率發(fā)射信號，以減小對其它用戶的干擾，提高容量。

內(nèi)環(huán)功控就是BS 接收MS 信號，將其與一閉環(huán)門限相比，如果高于該門限，向MS 發(fā)送“降低發(fā)射功率”的功率控制指令，否則發(fā)送增加發(fā)射功率的指令。

外環(huán)功控就是BS 根據(jù)所接收到的反向業(yè)務(wù)信道誤幀率的變化，對閉環(huán)功控門限Eb/No 進行調(diào)整。FER 有一定的目標值，由于多徑信道的變化，反向FER 和閉環(huán)門限沒有一一對應的關(guān)系，為了達到FER 的目標值，需要動態(tài)調(diào)整閉環(huán)門限Eb/No。當實際接收的FER 高于目標值時，BS 就需要提高內(nèi)環(huán)門限，以增加MS的反向發(fā)射功率;當實際接收的FER 低于目標值時，BS 就適當降低內(nèi)環(huán)門限，以降低MS 的反向發(fā)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-ADJ 的幅度在5s 內(nèi)保持平坦，之后移動臺重新初始化。這表明前向業(yè)務(wù)信道能量不足，使移動臺不能成功解調(diào)而關(guān)閉了發(fā)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(yè)務(wù)信道的信號太弱。解決方法是增大前向業(yè)務(wù)信道最大發(fā)射功率，保證前向業(yè)務(wù)信道和導頻信道的覆蓋平衡。但這會增加鄰近小區(qū)的前向干擾，需要測試鄰近小區(qū)的前向覆蓋。

反向鏈路首先失?。夯驹O(shè)置的反向業(yè)務(wù)信道Eb/No 目標值是反向信道的一個限制，外環(huán)功控不合理會導致反向鏈路的發(fā)射功率不足。當基站所接收到的反向業(yè)務(wù)信道的能量達不到一定的值，基站將掉話，中斷前向業(yè)務(wù)信道，現(xiàn)象與前向鏈路首先失敗相同。