CDMA網絡中的掉話分析
一、引言
隨著我國移動通信的高速發展，移動通信網絡的系統性能和服務質量越來越重要。掉話是用戶通信非正常中斷，其在用戶方面的負面影響最為直接，是一種嚴重的網絡故障現象。所以確定掉話原因和解決辦法，降低掉話率，在移動通信網絡的運營和維護中非常重要。本文介紹了CDMA系統的掉話機制和幾種典型掉話情況的分析方法。
二、CDMA掉話機制
在CDMA網絡中移動臺和基站分別有相應的掉話機制。移動臺的掉話機制在協議中有詳細的規定，而基站的掉話機制在協議中未做詳細規定，由設備制造商設定。
1.移動臺的掉話機制
a、基于壞幀和移動臺衰落計時器
協議規定移動臺中維持著一個長為5s(T5m)的衰落計時器。如果移動臺連續收到12(N2m)個壞幀，移動臺停止發射機工作，同時衰落計時器開始計時。如果在衰落計時器到期之前，移動臺連續收到了2(N3m)個好幀，移動臺重置該衰落計時器，并重新激活發射機。如果衰落計時器在期滿之前沒有被重置，移動臺將重新初始化，從而導致掉話。
b、基于移動臺證實失敗
移動臺在業務信道上可以傳送N1m(IS-95A中為3,IS-95B中為9,IS-2000中為13)次需要證實的消息。如果移動臺在傳送N1m次消息后(每次間隔0.4s(T1m))，仍未收到證實，移動臺將重新初始化，從而導致掉話。
2.基站的掉話機制
基站制造商可能會制定與移動臺類似的基于壞幀和基于證實失敗的的掉話機制，這些機制由基站制造商設定。#p#
三、掉話原因分析
僅憑掉話機制并不能判斷掉話的深層原因，CDMA網絡中掉話的原因有很多，從全局來看，掉話主要是由前向干擾、覆蓋不足、前反向鏈路不平衡、業務信道功率受限、接入和切換沖突等原因引起。通過信令分析可以很容易的判斷掉話的直接原因，但要找出掉話的深層原因，以確定解決辦法，需對路測數據進行仔細的分析。一般是從路測數據中觀察掉話前后的各種特征，如移動臺掉話前后其發射功率、接收功率、導頻Ec/Io、移動臺發射功率調整值(TX_GAIN_ADJ)和導頻PN的變化情況以及信令交互情況，再結合這些特征進行分析，找出掉話的真正原因。下面將對幾種典型掉話情況進行分析。
1.前向干擾引起的掉話
根據前向干擾持續時間是否超過衰落計時器的設定值5s(T5m)分為長時前向干擾掉話和短時前向干擾掉話。
a、長時前向干擾掉話
特征
移動臺的接收功率不斷增加，導頻信號的Ec/Io不斷下降，低于-15dB；
前向FER增高；
移動臺的發射功率調整值TX_GAIN_ADJ的幅度保持平坦；
以上現象持續5s(T5m)后，移動臺很快在另外一個導頻上進行初始化或進入長時間的搜索模式中(掉話)。
分析
移動臺接收功率不斷增加，而導頻信號的Ec/Io不斷下降，表明在前向鏈路上存在強干擾源；
前向鏈路的質量嚴重下降，導致移動臺不能成功解調，FER升高，當移動臺連續收到12個壞幀后，移動臺關閉發射機，啟動衰落計時器(T5m)，忽略反向閉環功控，TX_GAIN_ADJ的幅度保持平坦；
由于前向干擾持續時間超過衰落計時器的設定值5s(T5m)，移動臺未能在衰落計時器期滿前連續收到2個好幀，未能重置衰落計時器，衰落計時器期滿，移動臺初始化，發生掉話；
如果移動臺掉話后很快在另外一個導頻上進行初始化，那么掉話是由于切換失敗引起的，干擾源是CDMA系統中的此可用導頻信號，屬于CDMA系統的自干擾。切換失敗可能是由以下原因造成；
移動臺沒有向基站發送包含此可用導頻的導頻強度測量消息(PSMM)或發送很慢?？赡艿脑蚴撬阉鞔翱谔 _ADD值太高或移動臺的導頻搜索太慢，導致移動臺沒有檢測到此可用導頻信號?？烧{整的參數有SEARCH_WIN_A、SEARCH_WIN_N、SEARCH_WIN_R、T_ADD和PILOT_INC；
移動臺向基站發送了包含此可用導頻的導頻強度測量消息(PSMM)，但基站沒有檢測到?？赡艿脑蚴欠聪蜴溌沸阅芟陆?反向FER太高，導致導頻強度測量消息(PSMM)出錯或丟失；
基站收到了移動臺發送的含有此可用導頻的導頻強度測量消息(PSMM)，但沒有向移動臺發送包含此可用導頻的切換指示消息(HDM)或擴展切換指示消息(EHDM)。可能的原因是此導頻不在鄰集列表中(可做的調整是修改鄰集列表，將此導頻添加到鄰集列表中)，或切換準許算法有問題(如允許的軟切換的路數過小，軟切換的路數已達到允許的最大值，可做的調整是增大允許軟切換的路數)；
基站向移動臺發送了切換指示消息(HDM)或擴展切換指示消息(EHDM)，但移動臺沒有檢測到?？赡艿脑蚴乔跋蚋逨ER使切換指示消息(HDM)或擴展切換指示消息(EHDM)出錯或丟失；
網絡負載過大，切換率過高，導致資源不足?？赡艿脑蛴蠺_DROP太低、T_TDROP太大等。
如果移動臺掉話后進入長時間的搜索模式中，那么干擾源很可能是來自CDMA系統外部，而不是CDMA系統中的可用導頻信號，這就需要檢測前向頻譜，找出干擾源并消除之。
b、短時前向干擾掉話
特征
移動臺的接收功率不斷增加，導頻信號的Ec/Io不斷下降，低于-15dB,但持續時間很短，不超過衰落計時器的設定值5s(T5m)，而后移動臺的接收功率又開始下降，導頻信號的Ec/Io又開始上升，在衰落計時器期滿之前又恢復到-15dB以上；
FER增高；
移動臺的發射功率調整值TX_GAIN_ADJ的幅度保持平坦，在導頻信號恢復到-15dB以上后，移動臺的發射功率調整值TX_GAIN_ADJ的幅度仍然保持平坦；
以上現象持續5s(T5m)后，移動臺在同一個導頻上重新初始化。
分析
在導頻信號恢復到-15dB以上后，移動臺的發射功率調整值TX_GAIN_ADJ的幅度仍然保持平坦，這表示移動臺的發射機沒有啟動，也就是說移動臺未能連續接收到2個好幀，衰落計時器仍在計時。這是因為基站的掉話機制已經啟動，基站在不能收到移動臺的反向信號后，認為已經掉話，已經停止在前向業務信道上發射信號。由于前向信號已經恢復，衰落計時器期滿后，移動臺在同一導頻上初始化。#p#
2.覆蓋不足引起的掉話
根據覆蓋不足持續時間是否超過衰落計時器的設定值5s(T5m)分為長時覆蓋不足掉話和短時覆蓋不足掉話。
a、長時覆蓋不足掉話
特征
移動臺接收功率和導頻信號的Ec/Io同時下降，移動臺的接收功率基本上接近-100dBm或更低，導頻信號的Ec/Io低于-15dB；
移動臺的發射功率增大，一般會達到最大值；
FER增高；
移動臺的發射功率調整值TX_GAIN_ADJ的幅度保持平坦；
以上現象持續5s(T5m)后，移動臺初始化，進入長時間的搜索模式中，可能要很長時間移動臺才能重新找到網絡(可能是在同一導頻上，也可能是在新的導頻上)。
分析
由于移動臺接收功率和導頻信號的Ec/Io同時下降，可以判斷是覆蓋不足；
前向鏈路的質量嚴重下降，導致移動臺不能成功解調，FER升高，移動臺關閉發射機，啟動衰落計時器(T5m)，忽略反向閉環功控，TX_GAIN_ADJ的幅度保持平坦；
衰落計時器期滿后，移動臺初始化，但由于覆蓋不足，所以需要很長的搜索時間才能重新捕獲到網絡。
b、短時覆蓋不足掉話
特征
移動臺接收功率和導頻信號的Ec/Io同時下降，移動臺的接收功率基本上接近-100dBm或更低，導頻信號的Ec/Io低于-15dB, 但持續時間很短，不超過衰落計時器的設定值5s(T5m)，而后移動臺的接收功率和導頻信號的Ec/Io又開始增加，在衰落計時器期滿之前導頻信號的Ec/Io又恢復到-15dB以上；
移動臺的發射功率增大，一般會達到最大值；
FER增高；
移動臺的發射功率調整值TX_GAIN_ADJ的幅度保持平坦，在導頻信號恢復到-15dB以上后，移動臺的發射功率調整值TX_GAIN_ADJ的幅度仍然保持平坦；
以上現象持續5s(T5m)后，移動臺在同一導頻上初始化。
分析
在覆蓋變好，導頻信號恢復到-15dB以上后，移動臺的發射功率調整值TX_GAIN_ADJ的幅度仍然保持平坦，這表示移動臺的發射機沒有啟動，也就是說移動臺未能連續接收到2個好幀，衰落計時器仍在計時。這是因為基站的掉話機制已經啟動，基站在不能收到移動臺的反向信號后，認為已經掉話，已經停止在前向業務信道上發射信號。由于前向信號已經恢復，衰落計時器期滿后，移動臺在同一導頻上初始化。#p#
3.前反向鏈路不平衡引起的掉話
特征
移動臺的接收功率和導頻信號Ec/Io都很強，移動臺的發射功率達到最大；
FER增高；
移動臺的發射功率調整值TX_GAIN_ADJ的幅度保持平坦；
以上現象持續5s(T5m)后，移動臺在同一導頻上初始化。
分析
移動臺的接收功率和導頻信號Ec/Io都很強，說明前向鏈路很好，而移動臺的輸出功率卻已達到最大，這說明反向鏈路很差。這表明前反向鏈路嚴重不平衡。出現此種情況的原因有：
反向鏈路存在強干擾；
用戶過多造成反向鏈路阻塞，這主要是因為CDMA是自干擾系統(可以通過減小天線增益或調整天線下傾角和方向角縮小覆蓋區，以減少用戶數)；
基站發送的導頻功率過高。
由于反向鏈路很差，經過一段時間之后，基站的掉話機制啟動，基站放棄反向業務信道，停止發送前向業務信號，這時移動臺的前向FER變得很高，當移動臺連續收到12個壞幀后，移動臺關閉發射機，啟動衰落計時器(T5m)，TX_GAIN_ADJ的幅度保持平坦；
由于前向信號很好，衰落計時器期滿后，移動臺在同一導頻上初始化。#p#
4.業務信道發射功率受限導致的掉話
特征
移動臺的發射功率、接收功率和導頻信號的Ec/Io均保持平坦，且移動臺的發射功率未達到最大，移動臺的接收功率和導頻信號的Ec/Io均足夠強，均在門限值以上；
移動臺的發射功率調整值TX_GAIN_ADJ的幅度保持平坦，持續5s(T5m)后，移動臺在同一導頻上初始化；
分析
移動臺的接收功率和導頻信道的Ec/Io都在門限之上，移動臺的發射功率未達到最大，且移動臺的接收功率、發射功率和導頻信道的Ec/Io均很平坦，沒有惡化或變大的趨勢，說明掉話是前向業務信道或反向業務信道功率受限引起的；
基站前向業務信道的功率有一定的范圍，這個范圍在基站側設置，若這個范圍設置不合理，會導致前向業務信道發射功率受限，造成前向業務信道的信號太弱，使移動臺不能成功解調，導致掉話。
移動臺反向業務信道功率的大小受限于反向閉環功率控制，若基站外環功控設置不合理，導致閉環功控目標值Eb/No不夠大，反向業務信道發射功率受限，造成基站接收到反向業務信道的信號太弱，基站放棄反向業務信道，停止發送前向業務信號，導致掉話。
在這種情況下，要檢查基站前向業務信道功率范圍設置以及基站外環功率控制設置是否合理。
5.接入和切換沖突引起的掉話
特征
在IS-95系統中，呼叫建立成功后隨即掉話；
之前移動臺的接收功率不斷增加，導頻信號的Ec/Io不斷下降，低于-15dB，移動臺的發射功率調整值TX_GAIN_ADJ的幅度5s(T5m)內保持平坦；
掉話后移動臺在一個新的導頻上初始化。
分析
由以上特征可知，移動臺在接入過程中進入了切換區，由于IS-95系統不允許在接入過程中進行切換，使得移動臺無法解調前向信號，關閉了發射機，造成掉話。在cdma2000系統中允許在接入過程中進行切換，所以不會存在接入和切換沖突的問題。
以上對基于壞幀的幾種典型掉話情況進行了分析，此外也可以將以上分析方法與信令交互情況相結合，分析由于證實失敗導致的掉話的深層原因。
四、結束語
實際網絡中掉話的原因很復雜，要想準確定位，需要多方面的數據來源(如大量路測數據和網絡側長期統計數據等)和豐富的經驗。在網絡運營中一旦發現某段時間內或某個區域頻繁掉話，必需對其進行分析，確定原因所在，及時對網絡存在的問題進行處理，以保證網絡性能和服務質量。
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