CDMA 掉話原因分析

 一、 掉話的基本概念及掉話機(jī)制

在CDMA 系統(tǒng)中要求通話時(shí)在MS 和基站之間保持良好的反向鏈路連接。如果這個(gè)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(duì)于CDMA 這個(gè)自干擾系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，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(huì)根據(jù)接收到基站的功率來(lái)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(duì)整個(gè)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(guò)程都需要良好的閉環(huán)通道。

MS 掉話機(jī)制：

MS 接收到前向鏈路信號(hào)質(zhì)量較差時(shí)，導(dǎo)致較高FER(ForwordError Rate)，表明前向鏈路不好，這時(shí)如果MS 連續(xù)接收到12 個(gè)壞幀，MS 就停止發(fā)射。同時(shí)MS 的T5m(一般設(shè)為5 秒)計(jì)數(shù)器開(kāi)始倒計(jì)時(shí)。如果在計(jì)數(shù)器到期之前，MS 接收到了2 個(gè)連續(xù)的好幀則計(jì)數(shù)器復(fù)位，MS 重新發(fā)射;如果計(jì)數(shù)器到期了仍然沒(méi)有復(fù)位，MS 重新初始化，導(dǎo)致掉話。另一種是MS 沒(méi)有收到確認(rèn)信息：MS 在業(yè)務(wù)信道上發(fā)射需要確認(rèn)信息時(shí)，如果重發(fā)了N1m 次后都沒(méi)有收到基站的確認(rèn)信息，MS 也會(huì)進(jìn)入初始化狀態(tài)。

基站掉話觸發(fā)機(jī)制：

CDMA 系統(tǒng)并沒(méi)有規(guī)定無(wú)線子系統(tǒng)的掉話機(jī)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(yīng)的掉話機(jī)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(méi)有收到MS 的確認(rèn)信息，系統(tǒng)也會(huì)認(rèn)為是掉話。

二.掉話原因分析

1.接入/切換沖突引起的掉話

當(dāng)MS 在小區(qū)覆蓋的邊緣處發(fā)起呼叫時(shí)，由于服務(wù)小區(qū)主導(dǎo)頻強(qiáng)度較弱，在接入過(guò)程中需要切換到新的導(dǎo)頻上去，而IS-95A CDMA 系統(tǒng)中不支持在接入系統(tǒng)過(guò)程中同時(shí)進(jìn)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(hào)強(qiáng)度越來(lái)越強(qiáng)，但是主導(dǎo)頻Ec/Io 越來(lái)越弱。當(dāng)在接入過(guò)程中主導(dǎo)頻Ec/Io 低于-15dB 時(shí)，前向信道信號(hào)質(zhì)量將極大惡化，因?yàn)樾碌膶?dǎo)頻是一個(gè)強(qiáng)干擾源。當(dāng)前向鏈路不能被MS 解調(diào)出來(lái)時(shí)，手機(jī)很快收到12 個(gè)連續(xù)的壞幀，手機(jī)停止發(fā)射并且啟動(dòng)T5m 計(jì)數(shù)器。如果在MS 接收到信道分配消息1～2幀之后主導(dǎo)頻的Ec/Io 小于-15dB，則MS 來(lái)不及切換就會(huì)產(chǎn)生掉話，MS 重新初始化到一個(gè)很強(qiáng)的導(dǎo)頻信號(hào)上。目前在IS-95B 和CDMA2000 系統(tǒng)中，已經(jīng)解決了接入過(guò)程的切換問(wèn)題。

2.切換失敗引起的掉話

此類掉話的特征是移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率達(dá)到最大，移動(dòng)臺(tái)的接收功率不斷增加，而導(dǎo)頻的Ec/Io 不斷下降，在重新同步到新導(dǎo)頻上后又很快增加，TX-GAIN-ADJ 的幅度保持平坦。導(dǎo)頻的Ec/Io 隨著移動(dòng)臺(tái)的接收功率不斷增加而不斷下降說(shuō)明有新的強(qiáng)導(dǎo)頻成為干擾源，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行切換。當(dāng)導(dǎo)頻強(qiáng)度降低到-15dB 以下時(shí)，前向鏈路的質(zhì)量嚴(yán)重下降，當(dāng)前向鏈路不能成功解調(diào)時(shí)移動(dòng)臺(tái)將關(guān)閉它的發(fā)射機(jī)。因?yàn)橐苿?dòng)臺(tái)不再發(fā)射信號(hào)，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(dòng)臺(tái)接收功率將使開(kāi)環(huán)功控過(guò)程低估所需的移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率。

掉話原因有：

1) 切換準(zhǔn)許算法引起的軟切換失?。喝绻鸅S 日志顯示PSMM 消息中有合適的導(dǎo)頻且有可用資源，但沒(méi)有發(fā)送包含強(qiáng)導(dǎo)頻的切換指示消息(HDM)，則是切換準(zhǔn)許算法問(wèn)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(dǎo)頻上。

2) 資源分配引起的軟切換失?。寒?dāng)進(jìn)行軟切換時(shí)，需要向目標(biāo)基站申請(qǐng)資源。系統(tǒng)必須保證有足夠的資源來(lái)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(guò)高，最終所有的資源都用盡了，從而由于沒(méi)有可用資源導(dǎo)致切換失敗。若為切換呼叫預(yù)留過(guò)多的資源將導(dǎo)致新呼叫阻塞概率的增高，因此接入控制過(guò)程可能不會(huì)為切換預(yù)留足夠的資源，從而導(dǎo)致切換失敗。可能的原因有：網(wǎng)絡(luò)負(fù)載過(guò)大;切換率過(guò)高?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整切換參數(shù)T-ADD、T-COM、T-DROP、T-TDROP和切換準(zhǔn)許算法來(lái)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(zhǔn)許算法也允許，軟切換是否成功還依賴于適當(dāng)信令消息的及時(shí)傳輸和接收。如果用于切換的信令不完整和及時(shí)，也可能導(dǎo)致切換失敗。如果基站日志上記錄沒(méi)有接收到包括強(qiáng)導(dǎo)頻的導(dǎo)頻強(qiáng)度測(cè)量消息(PSMM)或延遲很長(zhǎng)時(shí)間收到PSMM，則是切換信令出現(xiàn)問(wèn)題。

主要原因有：強(qiáng)的可用導(dǎo)頻沒(méi)有被檢測(cè)到：移動(dòng)臺(tái)向基站報(bào)告檢測(cè)到的強(qiáng)導(dǎo)頻，如果移動(dòng)臺(tái)檢測(cè)導(dǎo)頻很慢或沒(méi)有檢測(cè)到所有的導(dǎo)頻，切換就不會(huì)及時(shí)地進(jìn)行。若移動(dòng)臺(tái)沒(méi)有發(fā)送包括強(qiáng)導(dǎo)頻的PSMM 或發(fā)送的很慢，則是移動(dòng)臺(tái)沒(méi)有檢測(cè)到強(qiáng)導(dǎo)頻?？赡艿脑蚴牵核阉鞔翱谔　-ADD 太高、移動(dòng)臺(tái)的導(dǎo)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(dǎo)頻強(qiáng)度的不斷降低，切換信令必須及時(shí)地發(fā)送。如果反向鏈路下降得太快，基站將永遠(yuǎn)不會(huì)接收到PSMM，因此導(dǎo)致切換失敗。

前向高FER 使接收的切換指示消息(HDM)出錯(cuò)或被丟失：如果前向鏈路降低，移動(dòng)臺(tái)可能接收不到切換指示消息，從而導(dǎo)致切換失敗。

3.前向干擾掉話

這種情況分為長(zhǎng)時(shí)(大于T5m)和短時(shí)(少于T5m)干擾掉話。

長(zhǎng)時(shí)是指持續(xù)時(shí)間超過(guò)移動(dòng)臺(tái)的衰落計(jì)時(shí)器的設(shè)定值。此類掉話的特征是移動(dòng)臺(tái)的接收功率不斷增加，而導(dǎo)頻強(qiáng)度Ec/Io 在不斷降低，TX-GAIN-ADJ 的幅度保持水平。隨著移動(dòng)臺(tái)的接收功率不斷增加而導(dǎo)頻強(qiáng)度Ec/Io 在不斷降低，表示在前向鏈路存在干擾源造成強(qiáng)干擾，但此時(shí)活動(dòng)集內(nèi)導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度也很好，造成前向FER 過(guò)高。當(dāng)導(dǎo)頻強(qiáng)度低于-15dB 時(shí)，前向鏈路的質(zhì)量嚴(yán)重下降，F(xiàn)ER 增高，不能成功解調(diào)，此時(shí)MS 很快啟動(dòng)T5m 計(jì)數(shù)器，如果時(shí)間持續(xù)過(guò)長(zhǎng)大于T5m 設(shè)定的時(shí)間，則手機(jī)就會(huì)重新初始化，導(dǎo)致掉話，連續(xù)收到12 個(gè)壞幀后，移動(dòng)臺(tái)關(guān)閉發(fā)射機(jī)，衰落計(jì)時(shí)器啟動(dòng)(當(dāng)連續(xù)收到2 好個(gè)幀后發(fā)射機(jī)會(huì)從新開(kāi)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(jì)時(shí)器期滿，發(fā)生的掉話稱為長(zhǎng)時(shí)掉話。若MS 掉話后重新初始化進(jìn)入新導(dǎo)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(zhǎng)時(shí)間地進(jìn)入搜索模式(大于10 秒)，這是因?yàn)楦蓴_源信號(hào)很強(qiáng)但是MS 解調(diào)不出相關(guān)信息。

短時(shí)是指持續(xù)時(shí)間不超過(guò)移動(dòng)臺(tái)的衰落計(jì)時(shí)器的設(shè)定值。此類掉話的特征是移動(dòng)臺(tái)的接收功率在一段時(shí)間內(nèi)不斷增加，而后又開(kāi)始下降，導(dǎo)頻強(qiáng)度Ec/Io在一段時(shí)間內(nèi)不斷降低，而后又開(kāi)始上升，TX-GAIN-ADJ 的幅度保持水平。在短時(shí)前向干擾掉話中，如果發(fā)生了上面的情況，手機(jī)的衰減計(jì)數(shù)器可能在短時(shí)間內(nèi)復(fù)位，就不會(huì)導(dǎo)致掉話的情況。如果導(dǎo)頻Ec/Io 在T5m 到期之前恢復(fù)到-15dB 以上，而基站的指令TX_GAIN_ADJ(調(diào)整移動(dòng)臺(tái)功率)仍然保持恒定，則表明MS沒(méi)有重新發(fā)射功率，當(dāng)T5m 到期時(shí)，手機(jī)開(kāi)始重新搜索網(wǎng)絡(luò)(即掉話情況發(fā)生)。這是因?yàn)榛締?dòng)了自己的掉話機(jī)制并且其計(jì)時(shí)器比MS 的更短(如2 秒)，當(dāng)MS 檢測(cè)到服務(wù)小區(qū)的Ec/Io 恢復(fù)時(shí)，基站卻認(rèn)為MS 已經(jīng)掉話，就切斷了業(yè)務(wù)信道，導(dǎo)致手機(jī)又初始化到原來(lái)的導(dǎo)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(dòng)臺(tái)馬上在另外一個(gè)導(dǎo)頻上進(jìn)行初始化，那么掉話是因?yàn)榍袚Q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(qiáng)導(dǎo)頻加入鄰集列表，但要保證鄰集列表長(zhǎng)度不超過(guò)限制。

外部干擾—如果移動(dòng)臺(tái)掉話后進(jìn)入長(zhǎng)時(shí)間的搜索模式(超過(guò)10s)，造成很高的FER，從而導(dǎo)致掉話。此時(shí)干擾源不可能是CDMA 系統(tǒng)中的可用導(dǎo)頻信號(hào)。優(yōu)化方法是檢測(cè)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(gè)范圍，如果這些參數(shù)設(shè)置不合理，就可能導(dǎo)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(dòng)T5m 計(jì)數(shù)器最終導(dǎo)致掉話。在反向信道上也是如此，系統(tǒng)允許MS 信號(hào)的Eb/No 最大值過(guò)低將會(huì)導(dǎo)致MS 發(fā)射功率過(guò)小，不足以維持反向鏈路，使基站認(rèn)為反向鏈路太差而切斷信道(即使在導(dǎo)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(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率達(dá)到最大，移動(dòng)臺(tái)的接收功率和導(dǎo)頻的Ec/Io 基本保持不變，TX-GAIN-ADJ 的幅度變得平坦。由于導(dǎo)頻強(qiáng)度很高，意味著前向鏈路很好;移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率卻已經(jīng)調(diào)整到最大，說(shuō)明反向鏈路很差。這兩項(xiàng)指標(biāo)說(shuō)明存在前反向鏈路的不平衡，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間(3~5 秒)之后，基站檢測(cè)到MS 的反向信道信號(hào)很弱，放棄了反向信道，同時(shí)切斷前向信道，這樣就觸發(fā)了MS 的掉話機(jī)制，導(dǎo)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(hào)。此時(shí)移動(dòng)臺(tái)的前向業(yè)務(wù)FER 變得極高，很快會(huì)關(guān)閉發(fā)射機(jī)，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(guò)多造成反向鏈路阻塞，因?yàn)?strong>CDMA是個(gè)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(dǎo)頻過(guò)多。還有一種是在反向鏈路上存在例如微波發(fā)射機(jī)等強(qiáng)反向干擾。

優(yōu)化方法是由于是導(dǎo)頻信道增益過(guò)高，可以調(diào)整的參數(shù)：降低導(dǎo)頻發(fā)射功率，使導(dǎo)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(wèn)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(dǎo)頻信道增益過(guò)高更易于發(fā)生。導(dǎo)頻信道增益過(guò)高時(shí)，手機(jī)信號(hào)顯示較佳，但是會(huì)出現(xiàn)無(wú)法進(jìn)行撥打接聽(tīng)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(dǎo)頻Ec/Io 和MS 接收的功率同時(shí)減少，當(dāng)導(dǎo)頻強(qiáng)度低于-15dB 并持續(xù)T5m 以上時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致掉話。如果主導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度在T5m 內(nèi)恢復(fù)到-15dB 以上，MS 仍然掉話，則表明基站的掉話機(jī)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(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率、移動(dòng)臺(tái)的接收功率、導(dǎo)頻的Ec/Io和TX-GAIN-ADJ 的幅度都基本保持不變，但移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率未達(dá)到最大，移動(dòng)臺(tái)的接收功率和導(dǎo)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(lái)保持通信鏈路，導(dǎo)致掉話。即使在導(dǎo)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(hào)，以減小對(duì)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(hào)，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(duì)閉環(huán)功控門限Eb/No 進(jìn)行調(diào)整。FER 有一定的目標(biāo)值，由于多徑信道的變化，反向FER 和閉環(huán)門限沒(méi)有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，為了達(dá)到FER 的目標(biāo)值，需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整閉環(huán)門限Eb/No。當(dāng)實(shí)際接收的FER 高于目標(biāo)值時(shí)，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(dāng)實(shí)際接收的FER 低于目標(biāo)值時(shí)，BS 就適當(dāng)降低內(nèi)環(huán)門限，以降低MS 的反向發(fā)射功率。

前向鏈路首先失敗：由于導(dǎo)頻強(qiáng)度和移動(dòng)臺(tái)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(dòng)臺(tái)重新初始化。這表明前向業(yè)務(wù)信道能量不足，使移動(dòng)臺(tái)不能成功解調(diào)而關(guān)閉了發(fā)射機(jī)。而移動(dòng)臺(tái)在同一個(gè)導(dǎo)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(hào)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(dǎo)頻信道的覆蓋平衡。但這會(huì)增加鄰近小區(qū)的前向干擾，需要測(cè)試鄰近小區(qū)的前向覆蓋。

反向鏈路首先失敗：基站設(shè)置的反向業(yè)務(wù)信道Eb/No 目標(biāo)值是反向信道的一個(gè)限制，外環(huán)功控不合理會(huì)導(dǎo)致反向鏈路的發(fā)射功率不足。當(dāng)基站所接收到的反向業(yè)務(wù)信道的能量達(dá)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。