CDMA手機(jī)脫網(wǎng)分析

1、CDMA手機(jī)“脫網(wǎng)”現(xiàn)象分析沈凌（中國(guó)聯(lián)通江蘇分公司 210000）摘要：本文針對(duì)CDMA網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的手機(jī)脫網(wǎng)現(xiàn)象，通過(guò)理論上的分析，說(shuō)明了這一現(xiàn)象發(fā)生的各種原因，并進(jìn)一步提出在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、優(yōu)化中的解決辦法。關(guān)鍵字：CDMA脫網(wǎng)1. CDMA手機(jī)脫網(wǎng)現(xiàn)象CDMA移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)從IS95升級(jí)到CDMA2000-1X載波由單載波變?yōu)殡p載波、三載波,基站數(shù)量成倍增長(zhǎng)， 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力大為提高。但在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模迅速擴(kuò)大、深度覆蓋、高樓覆重新搜索網(wǎng)絡(luò)后再入網(wǎng)的現(xiàn)象。特別蓋不斷推進(jìn)的同時(shí)， 很多地區(qū)卻出現(xiàn)了手機(jī)頻繁脫網(wǎng),是某銷(xiāo)量最大的S品牌一款手機(jī)，這一現(xiàn)象最為嚴(yán)重。那么，這究竟是網(wǎng)絡(luò)存在問(wèn)題還是手機(jī)性能問(wèn)題呢2

2、.移動(dòng)臺(tái)的狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)移在研究移動(dòng)終端脫網(wǎng)前，讓我們先來(lái)看看移動(dòng)臺(tái)（Mobile Station ）的狀態(tài)和各狀態(tài)間的相互轉(zhuǎn)移（圖1）1。MS有4種狀態(tài)：初始化狀態(tài)、空閑狀態(tài)、系統(tǒng)接入狀態(tài)、MS控制在業(yè)務(wù)信道狀態(tài)。手機(jī)脫網(wǎng)是 MS重新進(jìn)入初始化狀態(tài)的反映。下面分析一些主要的轉(zhuǎn)移到初 始化狀態(tài)的條件。當(dāng)MS加電后，首先進(jìn)入初始化狀態(tài)。初始化狀態(tài)又可分為確定系統(tǒng)子狀態(tài)、捕獲導(dǎo)頻信道子狀態(tài)、捕獲同步信道子狀態(tài)和定時(shí)改變子狀態(tài)四種子狀態(tài)。初始化結(jié)束后，MS進(jìn)入空閑狀態(tài)?？臻e狀態(tài)下，MS監(jiān)聽(tīng)尋呼信道消息，當(dāng)需要對(duì)接收的信號(hào)響應(yīng)、注冊(cè)、或發(fā)起呼叫時(shí) 轉(zhuǎn)入接入狀態(tài)。MS還不斷監(jiān)測(cè)鄰區(qū)的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)調(diào)，當(dāng)鄰區(qū)的

3、信號(hào)足夠強(qiáng)時(shí)，MS就會(huì)做空閑狀態(tài)切換，在新基站下監(jiān)聽(tīng)尋呼信道消息。在SCI=1時(shí)，MS每秒“聽(tīng)” 一次尋呼消息（或QPCH旨示）。當(dāng)MS不能正確接收到尋呼消息（T30m超時(shí)）時(shí)，MS認(rèn)為尋呼信道丟失，進(jìn)入 初始化狀態(tài)的確定系統(tǒng)子狀態(tài)。系統(tǒng)接入狀態(tài)又可分為系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)消息更新子狀態(tài)、尋呼響應(yīng)子狀態(tài)等7種子狀態(tài)。在系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)消息更新子狀態(tài)，MS啟動(dòng)定時(shí)器T41m,如果沒(méi)能更新系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)消息而導(dǎo)致定時(shí)器超時(shí)，MS認(rèn)為系統(tǒng)丟失，將進(jìn)入初始化狀態(tài)。MS在接入狀態(tài)丟失尋呼信道也會(huì)進(jìn)入初始化狀態(tài)。MS控制在業(yè)務(wù)信道狀態(tài)時(shí)，MS通過(guò)前、反向業(yè)務(wù)信道與基站通信。這一狀態(tài)又可分為業(yè)務(wù)信道初始化子狀態(tài)等 5個(gè)子狀態(tài)。在進(jìn)入

4、業(yè)務(wù)信道初始化子狀態(tài)后，MS如果沒(méi)有在T50m 秒內(nèi)收到N5m= 2個(gè)好幀，將認(rèn)為系統(tǒng)丟失轉(zhuǎn)到初始化狀態(tài)。如果MS在發(fā)送TCH Preamble后T51m秒內(nèi)沒(méi)有收到2層消息的專(zhuān)用信道捕獲指示，MS也將認(rèn)為系統(tǒng)丟失并轉(zhuǎn)到初始化狀 態(tài)。通話結(jié)束后，MS會(huì)回到初始化狀態(tài)，當(dāng)然這時(shí)并不會(huì)引起脫網(wǎng)。3.移動(dòng)臺(tái)脫網(wǎng)的原因與對(duì)策以上從移動(dòng)臺(tái)狀態(tài)角度說(shuō)明了移動(dòng)臺(tái)脫網(wǎng)的一些主要原因，下面分析實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中信號(hào)覆蓋造成脫網(wǎng)的主要原因和解決方法。3.1信號(hào)弱顯而易見(jiàn)，因?yàn)?MSI攵到的信號(hào)太弱，所以無(wú)法正確解調(diào)出尋呼信道的消息，造成尋呼信道丟失，MS脫網(wǎng)，重新搜索網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)新建基站、直放站或進(jìn)行深度覆蓋等都可以很容

5、易地解決這一問(wèn)題。3.2導(dǎo)頻污染導(dǎo)頻污染是CDMA網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的常見(jiàn)問(wèn)題。導(dǎo)頻污染嚴(yán)重的地區(qū)由于多個(gè)導(dǎo)頻作用，使Ec/lo很低，MS解調(diào)后的碼片能噪比不夠，不能正確接收尋呼信道消息。MS會(huì)因?yàn)閷ず粜诺纴G失而重新搜索網(wǎng)絡(luò)。導(dǎo)頻污染是基站扇區(qū)的覆蓋控制不合理造成的，因此解決導(dǎo)頻污染的最有效方法是調(diào)整天線方向角、下傾角，使導(dǎo)頻污染區(qū)內(nèi)只留 3個(gè)以內(nèi)的導(dǎo)頻覆蓋，盡量減小其它導(dǎo)頻的強(qiáng)度。 當(dāng)系統(tǒng)擴(kuò)容需要分裂小區(qū)時(shí)，如果站距足夠、有話務(wù)吸收需要，那么直接在導(dǎo)頻污染區(qū)新建 基站也是非常有效的方法。其它如調(diào)整基站位置、改變導(dǎo)頻功率等也是可以考慮的方案。高層建筑中極易由于收到多個(gè)信號(hào)而發(fā)生導(dǎo)頻污染。最有效的方法是

6、在樓內(nèi)布設(shè)分布覆蓋系統(tǒng)，用強(qiáng)信號(hào)作為主導(dǎo)頻覆蓋，提高M(jìn)S的Ec/lo值。也可采用在高樓旁用板狀天線直接覆蓋、增大遠(yuǎn)處基站天線下傾角、換用窄垂直波瓣角天線等因地制宜的解決方案。3.3鄰小區(qū)關(guān)系漏做鄰區(qū)關(guān)系往往可能使MS在移動(dòng)到小區(qū)邊界時(shí)，去卩無(wú)法在鄰區(qū)列表中選擇一個(gè)更好的導(dǎo)頻進(jìn)行空閑狀態(tài)的，直至無(wú)法正確接收尋呼消息。MS最終因?qū)ず粜诺纴G失而重新搜索網(wǎng)絡(luò)。在基站擴(kuò)容后，經(jīng)?？梢园l(fā)現(xiàn)漏做鄰區(qū)關(guān)系的情況，這一方面是由于人為錯(cuò)漏， 另一方面也由于做鄰區(qū)關(guān)系時(shí)是“圖上作業(yè)”，沒(méi)有考慮到實(shí)際地形情況。通過(guò)路測(cè)可以發(fā)現(xiàn)鄰小區(qū)不正確的問(wèn)題，增加相應(yīng)數(shù)據(jù)即可解決。3.4快衰落由于MS為防止發(fā)生頻繁的空閑切換，只有

7、當(dāng)相鄰小區(qū)的導(dǎo)頻Ec/lo超過(guò)當(dāng)前小區(qū)3dB且保持一斷時(shí)間2才進(jìn)行空閑切換。而 MS在移動(dòng)時(shí)會(huì)突然“落入”快衰落區(qū)，接收信號(hào)強(qiáng) 度和Ec/lo突然變得很差，MS不會(huì)立刻切換到其它小區(qū)上，如果這時(shí)恰逢MS在聽(tīng)尋呼信道消息，那么很可能造成尋呼信道丟失，MS脫網(wǎng)重新搜索網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)同步（圖 2）。14:46:43:821 PCHGen eral Page Message14:46:46:224 PCHGen eral Page Message秒后缺少一次 Page Message14:46:48:841 PCHExte nd System Parameter Message14:46:49:505 S

8、CHSync Channel Message-脫網(wǎng)重新同步快衰落是較難解決的問(wèn)題，除了MS接收機(jī)的改進(jìn)外，從網(wǎng)絡(luò)覆蓋上需要盡量提高信號(hào)強(qiáng)度和Ec/Io，使MS在信號(hào)急劇衰落時(shí)仍然能有足夠的Ec/Io。3.5多載波邊界當(dāng)系統(tǒng)擴(kuò)容到多載頻時(shí)，如果所有MS空閑時(shí)全部守候在第一頻點(diǎn)（283）勢(shì)必造成尋呼信道的擁塞，因此通常采樣HASH算法等方法將MS分配在不同的載頻。在系統(tǒng)沒(méi)有 General Neighbor List Message 或 Extend Neighbor List Message 時(shí)，當(dāng)守候在201頻點(diǎn)的空閑狀態(tài) MS移動(dòng)到單載波區(qū)時(shí)，將脫網(wǎng)重新搜索（圖3）。圖3守候在201的MS向

9、單載波區(qū)移動(dòng)即使在單載波邊界配備了偽導(dǎo)頻，仍會(huì)由于MS無(wú)法從偽導(dǎo)頻中獲得任何系統(tǒng)信息而發(fā)生脫網(wǎng)。已有設(shè)備廠商的偽導(dǎo)頻中帶開(kāi)銷(xiāo)消息， MS切換后根據(jù)收到的系統(tǒng)消息再守候到 283 上，這樣就不會(huì)重新搜索了。也可以將雙載波區(qū)的邊界站設(shè)置為MS守候在283頻點(diǎn)，使MS提前切換到第一頻點(diǎn)以防止脫網(wǎng)。3.6在較差條件下接續(xù)的呼叫在中已敘述過(guò)，MS在小區(qū)邊界移動(dòng)時(shí)，Ec/lo迅速變差，而相鄰小區(qū) Ec/lo較好時(shí)，MS 并不會(huì)立即切換到新的小區(qū)。如果此時(shí)恰好有呼叫發(fā)出或接入，并且在接入過(guò)程中信號(hào)繼續(xù)惡化，那么MS就很有可能導(dǎo)致接入失敗，或者因 TCHPreamble沒(méi)有響應(yīng)（圖4）而脫網(wǎng)搜 索。為解決這一

10、問(wèn)題，規(guī)范中定義了接入切換（Access Han doff ），詳細(xì)過(guò)程這里不贅述。啟用這一功能后，MS如果在原小區(qū)不能接入時(shí)，還可以向新小區(qū)申請(qǐng)接入，以免接入失敗。3.7反向噪聲反向噪聲常由于于直放站引起。直放站在邊遠(yuǎn)地區(qū)覆蓋、高樓覆蓋和深度覆蓋中廣泛使 用。通常前向信道并沒(méi)有什么問(wèn)題，而反向則會(huì)由于調(diào)試不當(dāng)形成高的底噪干擾。這樣，雖然MS收到的信號(hào)很強(qiáng)，Ec/Io看起來(lái)也非常好，但是在接續(xù)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)接入失敗，或者在 業(yè)務(wù)信道初始化狀態(tài)中因?yàn)榘l(fā)送TCH Preamble后不能捕獲業(yè)務(wù)信道而脫網(wǎng)（圖4）。MSBSS圖4不能捕獲業(yè)務(wù)信道而脫網(wǎng)減小反向噪聲的常用方法是人為地使直放站系統(tǒng) （特別是用

11、在高樓覆蓋、深度覆蓋）上 下行不平衡，減小其反向增益。需要注意的是不能把反向增益降得過(guò)低，以免 MS因發(fā)射功 率有限而無(wú)法接入網(wǎng)絡(luò)。3.8移動(dòng)終端問(wèn)題除網(wǎng)絡(luò)引起的脫網(wǎng)外，MS本身也存在著問(wèn)題。例如部分舊型號(hào)的手機(jī)不能有效支持HASH算法，導(dǎo)致啟用 HASH功能后反復(fù)脫網(wǎng)。前面提到的S品牌一款手機(jī)在無(wú)線環(huán)境很好的情況下偶爾會(huì)有無(wú)故脫網(wǎng)的現(xiàn)象發(fā)生（圖5）。02:48:59:347 PCHGen eral Page Message02:49:01:906 PCHGen eral Page Message02:49:04:461 PCHGeneral Page Message-Ec/Io = -3dB

12、02:49:04:936 SCHSync Channel Message-在 201 重新同步02:49:05:422 PCHGen eral Page Message02:49:05:461 PCHSystem Parameters02:49:05:481 PCHExte nd System Parameters Message4.結(jié)論以上列舉了部分脫網(wǎng)現(xiàn)象，并分析了原因。總體上看，除終端問(wèn)題外，脫網(wǎng)是由兩種原因造成：前向信道和反向信道原因。前向信道原因主要是各種情況的尋呼信道丟失造成的， 而反向信道原因主要是業(yè)務(wù)信道捕獲失敗。導(dǎo)致MS脫網(wǎng)的原因多種多樣，只要清楚產(chǎn)生的原因，理論指導(dǎo)實(shí)踐，對(duì)癥下藥，多數(shù)情況下是可以迅速有效解決的。參考文獻(xiàn)：1 3GPP2 Version3 Upper Layer (Layer 3) Signaling Standards for cdma2000 Spread