wcdma无线网络优化毕业设计

wcdma无线网络优化毕业设计内容摘要：

要功能是提供用户的签约信息 的 存放、鉴权 的增强 、新业务支持 等功能。 陆地无线接入网 UTRAN的英文全称是 UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network UMTS， 即陆地无线接入网， 由 无线网络控制器 (RNC)和 基站（ Node B） 组成 [5]。 RNC，即 Radio Network Controller， 是无线网络控制器， 其主要功能是 连接建立、断开、切换、宏分集合并、无线资源管理控制。 具体 功能 如下： (1) 系统信息广播 和 系统接入控制功能 ； (2) 切换和 RNC迁移等移动性管理功能 ； (3) 宏分集合并功率控制无线承载分配等无线资源管理和控制功能。 Node B是 WCDMA系统的基站 ， 即无线收发信机 ， 主要完 成 Uu接 口物理层协议的处理 ，包 括 基带处理部件 和无线收发信机。 Node B基站 和 Iub接口 互连， 它的主要控制 扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码， 此外基带信号和射频信号的相互转换等也是其功能 [5]。 终端设备 UE， 即 User Equipment， 叫 用户终端设备，它主要 由 基带处理单元 、 射频处理单元 、协议栈模块 以及应用层软件模块等 组成。 用户终端设备 通过 Uu接口与网络设备进行数据交 互， 可以 为用户提供 分组域和电路 域内的各种业务功能，包括 数据通信 、 普通话音、移动多媒体 以及 Inter应用。 外部网络 外部网络，即 External Networks ， 外部网络可以分为两类： （ 1） 分组交换网络（ PS Networks ）： 实现 数据包的连接服务， 如 Inter。 （ 2） 电路交换网络（ CS Networks）： 实现 电路交换的连接服务， 如 通话 的 服务。 WCDMA 关键技术 本章 节 主要 介绍 了 WCDMA收发信机的 原理以及 结构 ， 包括 RAKE接收机的原理和结构 ，中频 以及 射 频处理技术 ， 信道编解码技术和多用户检测 等 技术的 基本原理。 图 2 2 数字通信系统 如图 数字通信系统， WCDMA的收发信机是基于 这 个基本的 构造 上，其中调制解调部分采用 信道 ， 编译码部分采用 Turbo码或者卷积码。 根据应用数据的不同，码分多址 采用 直接扩频通信技术， 信源编码部分 对语音采用 AMR自适应多速率编码，对多媒体业务 以及 图像 采用 ITU。 RAKE 接收机 在 WCDMA扩频系统中，信 道 的带宽是远 大于信道的平坦衰落带宽。 传统的调制技术需要用均衡算法来消除相邻符号间的码间干扰， 但 WCDMA扩频码在选择时就要求它有很好的自相关特性。 由于多径信号包括 可以利用的信息， 因此 WCDMA接收机可以通过合并多径信号来改善 接收信号的信噪比。 RAKE接收机是通过多个相关检测器接收多径信号中的各路信号 ， 并把 这些信号 合并在一起。 图 一个 RAKE接收机 ， 是 为 WCDMA系统设计的较为经典的 分集接收器， 当传播时延超过一个码片周期时 ， 多径信号实际上可被看作是 相互独立的。 带 DLL的相关器是一个迟早门的锁相环。 它由两个相关器 ，早和晚 组成， 迟早门的 结果相减可以调整码相位， 和解调相关器分别相差 正负二分之一 或 正负四分之一 个码片。 延迟环路的性能取决于环路带宽， 延迟估计是通过匹配滤波器获取不同时间延迟位置上的信号能量分布如（图 ）， 能 识 别具有较大能量的多径 的 位置，并将它们的时间量分配到RAKE接收机的不同接收径上。 匹配滤波器的测量精度可以达到 四分之一至二分之一 码片。 而 RAKE接收机的不同接收径的间隔 则 是一个码片 [6]。 图 2 3 RAKE接收机 图 2 4 基于连续导频信号的信道估计方法 WCDMA 射频和中频的总体结构 图 WCDMA射频和中频部分的原理框图，射频部分是传统的模拟结构，有用信号在这里转化为中频信号。 射频的上行通道部分主要包括 自动增益控制（ RF AGC） 二次上变频宽带线性功放 、 射频发射滤波器。 中 频部分主要包括 、上变频器 、 下变频器 、 ADC和上行的中频 、下行的去混迭滤波器、 平滑滤波器 和 DAC。 由于 WCDMA的数字下变频器 输出的基带信号的带宽已经大于中频信号的 百分之十 ， 因此 与 第一代信号 和 一般的 GSM信号 不同，称为宽带信号。 射频下行通道部分主要包括下变频器 、 接收滤波器（ Rx滤波器） 和 自动增益控制（ RF AGC）。 图 2 5 WCDMA射频和中频原理图 分集接收原理 无线信道是随机时变信道， 而其 衰落 的这个 特性会降低通信系统的性能。 因此，为了对抗衰落，可以采用多种措施。 比如 ： 扩频技 术分集接收技术 、 抗衰落接收技术或者 信道编解码技术。 这些技术，通过实践， 被认为是明显有效而且经济的抗衰落技术。 图 2 6 正交发射分集原理 图 如图 正交发射分集的原理 图 ， 其中， 两个天线的发射数据是 各 不 相同的。 偶数位置上的数据 由 天线 1发射的 ，奇数位置上的数据 是 天线 2发射的 ，通过不同天线路径到达接收机天线的数据 都具备 分集作用 ， 并且 利用两个天线上发射数据的不相关性， 降低了数据传输的功率。 同时由于发射天线上单天线发射数据的比特率降低 ， 使得数据传输的可靠性增加。 可以看出， 发射天线分集 是 可以提高系统的数据传 输速率。 3 WCDMA 无线网络优化 网络优化的任务就是利用一切可用来监测网络运行状况的 各种软件和设备 对网络进行监控 ， 提出 符合实际的网络 调整 优化 方案 ，现场解决问题， 使网络运行状况达到最佳 的平衡 状态。 网络 建设开通后在各方面 都需要进行调整 ， 比如：参数、天线以及基站的位置等。 调整的主要目的是优化重要区域的 网络 覆盖 ， 对网络质量 和各种参数指标 进行跟踪和优化。 WCDMA 网络规划难点 详细的网络规划是一个不断重复 和实践的过程。 网络规划就是对受干扰影响的覆盖和容量进行不断研究及调整的过程。 在 GSM网络 系 统 中，详细的无线网络规划重点在于覆盖规划，而在 WCDMA 网络中详细的网络规划不仅要对覆盖进行规划，而且更重要的是要对 容量和干扰 进行分析。 具体突破点在以下几点： （ 1） WCDMA是一个 自干扰 系统， 在 WCDMA网络中 干扰控制 是非常重要的。 在 WCDMA 网络中， 灵敏度和负载 的 分析都需要干扰控制，它直接影响网络 的 容量。 因此， 在 初始规划中 干扰余量是 需要考虑的一个重要参数 [7]。 （ 2） 在 WCDMA中 小区呼吸是一个重要 的 特征。 小区呼吸 是 小区的覆盖随着网络用户数的增加、网络负载的增大而减小。 因此，容量和覆盖规划在 WCDMA 中不再是两个分开的任务， 而 需要平衡后综合考虑 ,是交织在一起的。 覆盖门限是由 所有小区 用户数量 和所使用的比特率决定的，因此对于 用户数量 和不同的业务 ，小区 覆盖区域是 变化的 ， 覆盖门限 的值也是不同的。 （ 3） 与 GSM系统相比， WCDMA 引入了软切换技术。 软切换因子与容量有关，它可以决定除了正常业务所需信道外的实际所需的信道资源。 软切换为网络带来了软切换增益 及 软切换宏分集结合增益，但同时 网络的容量也因此而 损失。 （ 4） WCDMA系统 的另一个特点是上行链路和下行链路中业务 具有 非对称性，因此在 容量规划和覆盖 中必须对 不同的业务分别进行分析，且必须对上 下 行链路都进行分析。 网络优化的解决方案 对 WCDMA 网络进行优化而言，有三种选择：第一，引入基站设备进行基站补点，覆盖信号盲区；第二，增加新直放站，延伸并扩大原基站信号，以增强信号覆盖，保证通信质量；第三，继续采用原来的网络设备，对基站进行功率放。 基站系统 WCDMA系统基站的应用 如 图。 理论情况下，在无遮挡区域，基站的覆盖是比较好的，但是在实际应用过程中，密集的城市建筑，或者边远山区都会给基站的覆盖带来不利的影 响，大大减小其覆盖范围。 同 GSM 基站覆盖相比， WCDMA的网络规划应该注意以下问题： (1)容量、质量和覆盖 优化 GSM与所安装设备紧密相关，支持的用户数可由载频数和时隙数推算得到，其信道质量主要受同道、邻道干扰的影响。 GSM 网络规划采取有序的规划流程来先覆盖、后规划容量，在很大程度上按顺序进行。 增加容量可通过增加硬件资源而实现，而且不影响覆盖。 WCDMA 与安装的硬件相关，还与每载波容量、所处环境、邻区干扰等相关，是典型的“软”容量。 WCDMA 信号相互影响，需要在覆盖、容量和质量三个因素间寻求平衡。 (2)链路分析和网络规划设计 为了确定基站的数目和位置，需要根据外围环境进行上下行链路分析。 2G 主要以提供话音业务为主。 由于话音业务是上下行对称的业务，其上下行链路的负载是平衡的。 3G 同时提供话音和数据业务，数据业务是上下行不对称的业务，因此可能会导致上、下行链路负载的不平衡。 覆盖和容量可能会受限于上行或下行方向的速率而需要进行传播损耗的计算。 图 3 1 基站的覆盖示意图 直放站系统 图。 直放站（中继器）属于同频放大设备，是指在无线通信传输过程中起到信号增强作用的一种无线电发射中 转设备。 直放站就是一个射频信号功率增强器。 直放站在下行链路中，由施主天线在现有的覆盖区域中拾取信号，通过带通滤波器对带通外的信号进行极好地隔离，将滤波的信号经功放放大后再次发射到待覆盖区域。 在上行链接路径中，覆盖区域内的移动台手机的信号以同样的工作方式由上行放大链路处理后发射到相应基站，从而达到基地站与手机的信号传递 [8]。 图 3 2 直放站覆盖示意图 直放站是一种中继产品，是实现“小容量、大覆盖”目标的必要手段之一，主要是由于使用直放站一是在不增加基站数量的前提下保证网络覆盖，二是其造价远远低于有 同样效果的基站系统。 直放站是解决通信网络延伸覆盖能力的一种优选方案，它与基站相比有结构简单、投资较少和安装方便等优点，可广泛用于难以覆盖的盲区和弱区，如商场、宾馆、机场、码头、车站、体育馆、娱乐厅、地铁、隧道、高速公路、海岛等各种场所，提高通信质量，解决掉话等问题 [9]。 对于城市的覆盖一般采用光纤直放站，这样能够有效防止信号的干扰，而对于郊区或者农村往往采用移频或者宽带直放站。 基站增强器 图 ，也叫基站延伸系统 ，这将是解决边远地区的有效覆盖手段。 WCDMA 基站覆盖延伸系统由基 站功率放大器与塔顶放大器组成。 基站功率放大器是专门为扩大现有基站的有效覆盖范围而设计的，它就是一种安装在基站上的线性放大设备，由大功率线性功率放大器、高性能双工器、电源及相应监控设备组成。 紧靠天线的是塔顶放大器，功能是选择和放大所接收的较弱上行链路信号，有效改善接收信号信噪比，提高基站的灵敏度，特别是对于使用相对较长传输馈线的基站，由于馈线损耗等因素对上行信号信噪比恶化较严重，通过安装塔顶放大器可有效提高上行链路信号的信噪比，从而弥补由于馈线损耗对上行信号信噪比造成的影响 [13]。 图 3 3 基站增强器覆盖示意图 对于上述三种方案的应用场合和优缺点，可以归结到表。 根据网络规划的要求，我们可以在合适的地区选择合适的网络优化方式，这样才能更有效地达到网络覆盖的目的。 表 3 4 三种优化方案的比较 方案 直放站 新增基站 基站增强器 优点 建设方便，价格较低，解决网络覆盖问题 有效覆盖信号盲区 ，提高网络质量 增大基站的覆盖范围，提高覆盖质量 缺点 规划不但会增加施主基站的噪声电平，降低系统容量，造成基站性能的下降 工程量大，申请站址，地形勘测，信号指标测量与计算，成本高 设备的造价较贵，需 要跟基站联合使用，需要解决和基站的干扰和匹配问题 掉话问题分析 路测掉话定义 从 UE侧记录的空口信令上看，在通话过程（连接状态下）中，如果空口的消息，满足以下三个条件的任何一个： (1)在测试软件中系统 收到 RRC Release消息且释放的原因值为 Not Normal。 (2)在测试软件中 收到任何的系统消息 （ BCH消息）。 (3)在测试软件中 收到 CC Release Complete， CC Disconnect， CC Release三条消息中的任何一条， 并且 释放的原因为 Not Normal Clearing ， Not Normal或者是 Unspecified。 掉话分析流程 之邻区漏配 从优化的经验看， 在初期的网络 优化过程 中， 掉话是由于邻区漏配 而 导致的。 对于同频邻区， 即在一个频点的邻区， 通常采用以下的办法来确认是否为同频邻区漏配： 判断 方法一：观察掉话前 UE记录的 激活级 EcIo的 信息和 Scanner（扫频） 记录的 Best Server EcIo信息，如果 Scanner记录的 Best Server EcIo很好 ，而 UE。