CDMA网络中的掉话分析

一、引言

随着我国移动通信的高速发展，移动通信网络的系统性能和服务质量越来越重要。掉话是用户通信非正常中断，其在用户方面的负面影响最为直接，是一种严重的网络故障现象。所以确定掉话原因和解决办法，降低掉话率，在移动通信网络的运营和维护中非常重要。本文介绍了CDMA系统的掉话机制和几种典型掉话情况的分析方法。

二、CDMA掉话机制

在CDMA网络中移动台和基站分别有相应的掉话机制。移动台的掉话机制在协议中有详细的规定，而基站的掉话机制在协议中未做详细规定，由设备制造商设定。

1.移动台的掉话机制

a、基于坏帧和移动台衰落计时器

协议规定移动台中维持着一个长为5s(T5m)的衰落计时器。如果移动台连续收到12(N2m)个坏帧，移动台停止发射机工作，同时衰落计时器开始计时。如果在衰落计时器到期之前，移动台连续收到了2(N3m)个好帧，移动台重置该衰落计时器，并重新激活发射机。如果衰落计时器在期满之前没有被重置，移动台将重新初始化，从而导致掉话。

b、基于移动台证实失败

移动台在业务信道上可以传送N1m(IS-95A中为3,IS-95B中为9,IS-2000中为13)次需要证实的消息。如果移动台在传送N1m次消息后(每次间隔0.4s(T1m))，仍未收到证实，移动台将重新初始化，从而导致掉话。

2.基站的掉话机制

基站制造商可能会制定与移动台类似的基于坏帧和基于证实失败的的掉话机制，这些机制由基站制造商设定。#p#

三、掉话原因分析

仅凭掉话机制并不能判断掉话的深层原因，CDMA网络中掉话的原因有很多，从全局来看，掉话主要是由前向干扰、覆盖不足、前反向链路不平衡、业务信道功率受限、接入和切换冲突等原因引起。通过信令分析可以很容易的判断掉话的直接原因，但要找出掉话的深层原因，以确定解决办法，需对路测数据进行仔细的分析。一般是从路测数据中观察掉话前后的各种特征，如移动台掉话前后其发射功率、接收功率、导频Ec/Io、移动台发射功率调整值(TX_GAIN_ADJ)和导频PN的变化情况以及信令交互情况，再结合这些特征进行分析，找出掉话的真正原因。下面将对几种典型掉话情况进行分析。

1.前向干扰引起的掉话

根据前向干扰持续时间是否超过衰落计时器的设定值5s(T5m)分为长时前向干扰掉话和短时前向干扰掉话。

a、长时前向干扰掉话

特征

移动台的接收功率不断增加，导频信号的Ec/Io不断下降，低于-15dB；

前向FER增高；

移动台的发射功率调整值TX_GAIN_ADJ的幅度保持平坦；

以上现象持续5s(T5m)后，移动台很快在另外一个导频上进行初始化或进入长时间的搜索模式中(掉话)。

分析

移动台接收功率不断增加，而导频信号的Ec/Io不断下降，表明在前向链路上存在强干扰源；

前向链路的质量严重下降，导致移动台不能成功解调，FER升高，当移动台连续收到12个坏帧后，移动台关闭发射机，启动衰落计时器(T5m)，忽略反向闭环功控，TX_GAIN_ADJ的幅度保持平坦；

由于前向干扰持续时间超过衰落计时器的设定值5s(T5m)，移动台未能在衰落计时器期满前连续收到2个好帧，未能重置衰落计时器，衰落计时器期满，移动台初始化，发生掉话；

如果移动台掉话后很快在另外一个导频上进行初始化，那么掉话是由于切换失败引起的，干扰源是CDMA系统中的此可用导频信号，属于CDMA系统的自干扰。切换失败可能是由以下原因造成；

移动台没有向基站发送包含此可用导频的导频强度测量消息(PSMM)或发送很慢。可能的原因是搜索窗口太小、T_ADD值太高或移动台的导频搜索太慢，导致移动台没有检测到此可用导频信号。可调整的参数有SEARCH_WIN_A、SEARCH_WIN_N、SEARCH_WIN_R、T_ADD和PILOT_INC；

移动台向基站发送了包含此可用导频的导频强度测量消息(PSMM)，但基站没有检测到。可能的原因是反向链路性能下降,反向FER太高，导致导频强度测量消息(PSMM)出错或丢失；

基站收到了移动台发送的含有此可用导频的导频强度测量消息(PSMM)，但没有向移动台发送包含此可用导频的切换指示消息(HDM)或扩展切换指示消息(EHDM)。可能的原因是此导频不在邻集列表中(可做的调整是修改邻集列表，将此导频添加到邻集列表中)，或切换准许算法有问题(如允许的软切换的路数过小，软切换的路数已达到允许的最大值，可做的调整是增大允许软切换的路数)；

基站向移动台发送了切换指示消息(HDM)或扩展切换指示消息(EHDM)，但移动台没有检测到。可能的原因是前向高FER使切换指示消息(HDM)或扩展切换指示消息(EHDM)出错或丢失；

网络负载过大，切换率过高，导致资源不足。可能的原因有T_DROP太低、T_TDROP太大等。

如果移动台掉话后进入长时间的搜索模式中，那么干扰源很可能是来自CDMA系统外部，而不是CDMA系统中的可用导频信号，这就需要检测前向频谱，找出干扰源并消除之。

b、短时前向干扰掉话

特征

移动台的接收功率不断增加，导频信号的Ec/Io不断下降，低于-15dB,但持续时间很短，不超过衰落计时器的设定值5s(T5m)，而后移动台的接收功率又开始下降，导频信号的Ec/Io又开始上升，在衰落计时器期满之前又恢复到-15dB以上；

FER增高；

移动台的发射功率调整值TX_GAIN_ADJ的幅度保持平坦，在导频信号恢复到-15dB以上后，移动台的发射功率调整值TX_GAIN_ADJ的幅度仍然保持平坦；

以上现象持续5s(T5m)后，移动台在同一个导频上重新初始化。

分析

在导频信号恢复到-15dB以上后，移动台的发射功率调整值TX_GAIN_ADJ的幅度仍然保持平坦，这表示移动台的发射机没有启动，也就是说移动台未能连续接收到2个好帧，衰落计时器仍在计时。这是因为基站的掉话机制已经启动，基站在不能收到移动台的反向信号后，认为已经掉话，已经停止在前向业务信道上发射信号。由于前向信号已经恢复，衰落计时器期满后，移动台在同一导频上初始化。#p#

2.覆盖不足引起的掉话

根据覆盖不足持续时间是否超过衰落计时器的设定值5s(T5m)分为长时覆盖不足掉话和短时覆盖不足掉话。

a、长时覆盖不足掉话

特征

移动台接收功率和导频信号的Ec/Io同时下降，移动台的接收功率基本上接近-100dBm或更低，导频信号的Ec/Io低于-15dB；

移动台的发射功率增大，一般会达到最大值；

FER增高；

移动台的发射功率调整值TX_GAIN_ADJ的幅度保持平坦；

以上现象持续5s(T5m)后，移动台初始化，进入长时间的搜索模式中，可能要很长时间移动台才能重新找到网络(可能是在同一导频上，也可能是在新的导频上)。

分析

由于移动台接收功率和导频信号的Ec/Io同时下降，可以判断是覆盖不足；

前向链路的质量严重下降，导致移动台不能成功解调，FER升高，移动台关闭发射机，启动衰落计时器(T5m)，忽略反向闭环功控，TX_GAIN_ADJ的幅度保持平坦；

衰落计时器期满后，移动台初始化，但由于覆盖不足，所以需要很长的搜索时间才能重新捕获到网络。

b、短时覆盖不足掉话

特征

移动台接收功率和导频信号的Ec/Io同时下降，移动台的接收功率基本上接近-100dBm或更低，导频信号的Ec/Io低于-15dB, 但持续时间很短，不超过衰落计时器的设定值5s(T5m)，而后移动台的接收功率和导频信号的Ec/Io又开始增加，在衰落计时器期满之前导频信号的Ec/Io又恢复到-15dB以上；

移动台的发射功率增大，一般会达到最大值；

FER增高；

移动台的发射功率调整值TX_GAIN_ADJ的幅度保持平坦，在导频信号恢复到-15dB以上后，移动台的发射功率调整值TX_GAIN_ADJ的幅度仍然保持平坦；

以上现象持续5s(T5m)后，移动台在同一导频上初始化。

分析

在覆盖变好，导频信号恢复到-15dB以上后，移动台的发射功率调整值TX_GAIN_ADJ的幅度仍然保持平坦，这表示移动台的发射机没有启动，也就是说移动台未能连续接收到2个好帧，衰落计时器仍在计时。这是因为基站的掉话机制已经启动，基站在不能收到移动台的反向信号后，认为已经掉话，已经停止在前向业务信道上发射信号。由于前向信号已经恢复，衰落计时器期满后，移动台在同一导频上初始化。#p#

3.前反向链路不平衡引起的掉话

特征

移动台的接收功率和导频信号Ec/Io都很强，移动台的发射功率达到最大；

FER增高；

移动台的发射功率调整值TX_GAIN_ADJ的幅度保持平坦；

以上现象持续5s(T5m)后，移动台在同一导频上初始化。

分析

移动台的接收功率和导频信号Ec/Io都很强，说明前向链路很好，而移动台的输出功率却已达到最大，这说明反向链路很差。这表明前反向链路严重不平衡。出现此种情况的原因有：

反向链路存在强干扰；

用户过多造成反向链路阻塞，这主要是因为CDMA是自干扰系统(可以通过减小天线增益或调整天线下倾角和方向角缩小覆盖区，以减少用户数)；

基站发送的导频功率过高。

由于反向链路很差，经过一段时间之后，基站的掉话机制启动，基站放弃反向业务信道，停止发送前向业务信号，这时移动台的前向FER变得很高，当移动台连续收到12个坏帧后，移动台关闭发射机，启动衰落计时器(T5m)，TX_GAIN_ADJ的幅度保持平坦；

由于前向信号很好，衰落计时器期满后，移动台在同一导频上初始化。#p#

4.业务信道发射功率受限导致的掉话

特征

移动台的发射功率、接收功率和导频信号的Ec/Io均保持平坦，且移动台的发射功率未达到最大，移动台的接收功率和导频信号的Ec/Io均足够强，均在门限值以上；

移动台的发射功率调整值TX_GAIN_ADJ的幅度保持平坦，持续5s(T5m)后，移动台在同一导频上初始化；

分析

移动台的接收功率和导频信道的Ec/Io都在门限之上，移动台的发射功率未达到最大，且移动台的接收功率、发射功率和导频信道的Ec/Io均很平坦，没有恶化或变大的趋势，说明掉话是前向业务信道或反向业务信道功率受限引起的；

基站前向业务信道的功率有一定的范围，这个范围在基站侧设置，若这个范围设置不合理，会导致前向业务信道发射功率受限，造成前向业务信道的信号太弱，使移动台不能成功解调，导致掉话。

移动台反向业务信道功率的大小受限于反向闭环功率控制，若基站外环功控设置不合理，导致闭环功控目标值Eb/No不够大，反向业务信道发射功率受限，造成基站接收到反向业务信道的信号太弱，基站放弃反向业务信道，停止发送前向业务信号，导致掉话。

在这种情况下，要检查基站前向业务信道功率范围设置以及基站外环功率控制设置是否合理。

5.接入和切换冲突引起的掉话

特征

在IS-95系统中，呼叫建立成功后随即掉话；

之前移动台的接收功率不断增加，导频信号的Ec/Io不断下降，低于-15dB，移动台的发射功率调整值TX_GAIN_ADJ的幅度5s(T5m)内保持平坦；

掉话后移动台在一个新的导频上初始化。

分析

由以上特征可知，移动台在接入过程中进入了切换区，由于IS-95系统不允许在接入过程中进行切换，使得移动台无法解调前向信号，关闭了发射机，造成掉话。在cdma2000系统中允许在接入过程中进行切换，所以不会存在接入和切换冲突的问题。

以上对基于坏帧的几种典型掉话情况进行了分析，此外也可以将以上分析方法与信令交互情况相结合，分析由于证实失败导致的掉话的深层原因。

四、结束语

实际网络中掉话的原因很复杂，要想准确定位，需要多方面的数据来源(如大量路测数据和网络侧长期统计数据等)和丰富的经验。在网络运营中一旦发现某段时间内或某个区域频繁掉话，必需对其进行分析，确定原因所在，及时对网络存在的问题进行处理，以保证网络性能和服务质量。