CDMA网络功控专题

CDMA网络功控专题
2006第三期
文档下载(4496 KB)
摘要：CDMA系统是一个干扰受限的系统，干扰的大小直接关系到网络的容量和网络的覆盖，也会影响到系统的质量。

而在一个CDMA网络中，其主要干扰来源于系统中其他用户或基站的发射功率。

因此，控制网络中手机与基站的发射功率就可以控制干扰，以便使网络容量，网络覆盖和系统质量达到预期效果。

当考虑网络规划时，功控参数的设置非常重要。

本文通过介绍CDMA网络功率控制原理，向大家阐述常用功控参数配置的原则。

1、功控原理介绍
1.1 反向功率控制原理
反向功控的作用对象是移动台，其首要目标就是调整移动台的发射功率来保证BTS接收机所收到的信号至少达到最小Eb/Nt需求值。

反向功控过程包括开环功控和闭环功控两个阶段，开环、闭环各自开始起作用的时间点如（图1）所示：
（图1）反向开环闭环起作用的起点
1.1.1 反向开环功率控制
开环功控是指手机根据接收的信号大小来决定发射功率应该是多少，它根据前向接收功率来估计反向发射功率，而由于前反向链路的无线传播环境不完全一
样，所以这种估计是不准确的。

在手机刚接入时，只有开环功控起作用，信道指配完成后，闭环功控开始起作用。

闭环功控在开环估计的基础上，对手机的发射功率迅速作出调整，使得手机在整个通话过程中，满足FER要求的同时，以最小的发射功率发射。

从而，使得对其他用户的干扰最小。

对于不同的信道，开环功控的计算方法是不一样的：
A、在接入信道上发射时，每一个接入试探的发射功率的计算方法：
平均输出功率(dBm) = －平均输入功率(dBm)+偏移功率+干扰校正因子
+NOM_PWRs - 16×NOM_PWR_EXTs+INIT_PWRs+PWR_LVL×PWR_STEPs (式1)
在（式1）中，平均输入功率为手机在工作频段内接收到的总功率，这个功率不仅包括本基站的功率，也包括其他基站的，并且落在本基站这个1.23M频段的信号。

偏移功率与扩谱速率SR，频段，信道类型等相关，对于现在的800M的CDMA2000 1X来说，用的是频段0，前反向扩展速率为SR1，所以接入信道的偏移功率为－73（这是一个常数，没有单位）。

干扰校正因子随着信道不同而有所不同，接入信道的干扰校正因子为min(max(-7-ECIO,0),7)。

即当Ec/Io<－14时，干扰校正因子为－7；-14<-7<>时，干扰校正因子为－7-Ec/Io；Ec/Io>-7时，干扰校正因子为0。

其中Ec/Io为先前 500ms内测量的本载频最强激活导频的Ec/Io，由手机自己计算所得。

其他的四个因子中，NOM_PWR_EXTs 在BANDCLASS 0 时为 0,另外三个，由接入消息传给手机，详细说明见参数部分。

B、在反向业务信道上发送时开环输出功率的计算方法：
无线配置1和2上（RC1,RC2)，在反向基本信道上的发射功率：
平均输出功率(dBm)= －平均输入功率(dBm)+ 偏移功率
+ 干扰校正因子+ ACC_CORRECTIONS + RLGAIN_ADJ （式2）
其中，偏移功率为－73；干扰校正因子为min(max(-7-ECIO,0),7)，与接入信道一致；ACC_CORRECTIONS = NOM_PWRs-16×NOM_PWR_EXTs+ INIT_PWRs + PWR_LVL ×PWR_STEPs
无线配置3,4上（RC3,RC4)，在反向导频信道上的发射功率：
平均导频信道输出功率(dBm)= —平均输入功率(dBm)+ 偏移功率
+ 干扰校正因子+ ACC_CORRECTIONS + RLGAIN_ADJ （式3）
偏移功率为－81.5；干扰校正因子为Min(max(IC_THRESs-ECIO,0),7)，
IC_THRESs是指干扰校正开始起作用的门限；RLGAIN_ADJ，业务信道发射功率相对于接入信道的发射功率调整值。

无线配置3,4上（RC3,RC4)，反向业务信道的发射功率：
平均码道输出功率(dBm)= 平均反向导频信道输出功率(dBm)
+ 0.125 ×（Nominal_Attribute_Gain[Rate, Frame Duration, Coding] + Attribute_Adjustment_Gain[Rate, Frame Duration, Coding]
+ Reverse_Channel_Adjustment_Gain[Channel]
－ Multiple_Channel_Adjustment_Gain[Channel]
+ RLGAIN_TRAFFIC_PILOT+ RLGAIN_SCH_PILOT[Channel]s）（式4）
所有调整量都以0.125dB为单位；[Channel]表示不同的信道FCH/DCCH/SCH 有各自参数；Attribute_Adjustment_Gain，对不同的信道类型、帧长、编码速率，协议中规定了一系列的调整增益，这张表由手机保存；
Reverse_Channel_Adjustment_Gain也由手机维护；RLGAIN_TRAFFIC_PILOT 在
扩展系统参数消息、GHDM、UHDM消息中发给手机，对反向FCH、SCH、DCCH都有效；RLGAIN_SCH_PILOT 在扩展补充信道指配消息中发给手机，只对反向SCH信道有效。

1.1.2 反向闭环功率控制
对于反向业务信道上闭环功率的调整，如（图2）所示，移动台应根据其在前向功控子信道上接收的每个有效功率控制比特调整其平均输出电平。

反向闭环功率控制是BSC根据反向误帧率情况调整手机发射功率，它由外环和内环功控组成。

外环功控设定反向信道的目标Eb/Nt，内环功控根据设定反向信道的Eb/Nt 和实际的反向信道Eb/Nt，决定功率调整。

（图2）闭环功控示意图
外环功控是BSC统计反向误帧率，采用特定的算法与参数，决定目标的Eb/Nt （或称为设定的Eb/Nt）。

然后，BSC计算得到的这个目标Eb/Nt 在每一个前向业务帧的帧头中传给基站。

另一方面，基站测量手机发射信号到达基站的信噪比，计算出实际的Eb/Nt，然后通过实际Eb/Nt与设定Eb/Nt比较来决定由BTS通过前向功控子信道下发给MS的功控比特。

手机收到功控比特，根据其要求是上升还是下降，以及功控步长，来调整手机发射功率，每次调整的大小为一个闭环功控步长。

所有呼叫过程中累积的闭环调整总和，加上开环估计最终得出反向发射功率。

1.2 前向功率控制原理
1.2.1 测量报告功率控制
手机接收前向业务信道帧，根据误帧情况，按BSC给定的参数采用阈值或周期方式，上报功率测量报告消息（PMRM)。

BSC据此消息确定前向增益，控制BTS 调整该前向业务信道上的发射功率。

根据不同的上报方式，测量报告功率控制分为阈值方式与周期方式。

阈值方式下，当误帧个数累积到一定数量之后发送PMRM消息；周期方式下，采用固定周期上报功率测量报告消息(PMRM)，而不管周期内误帧率情况如何。

周期方式：手机接收前向业务信道中的信号，解码后，可以知道当前收到的帧是好帧，还是坏帧。

手机在统计周期内，统计收到的误帧。

一个统计周期结束，上报该统计周期内的误帧数、总帧数。

BSC据此计算出FER，并将该实际FER与目标FER相比。

如果实际FER比目标FER低，则降低前向增益，反之，则增加前向增益。

阈值方式：手机在统计周期内，统计收到的误帧。

如果统计周期内误帧个数超过设定的阈值，才通过PMRM消息上报统计周期内误帧个数与统计周期内接收的总帧数。

BSC据此进行前向增益的调整，如果周期没有收到PMRM消息，则认为误帧情况良好，BSC进行降低功率的调整。

调整后得到新的业务信道发射功率，在FMR板的前向业务信道帧带给基站，最终调整了该前向业务信道的发射功率。

1.2.2 EIB功率控制
IS95手机从版本3开始，RC2的反向业务信道上带有擦除指示比特EIB。

手机在前向业务信道中接收业务帧后，判断其CRC校验是否能通过，来判断是好帧坏帧。

如果好帧，手机在相应的反向业务帧中，填EIB=0，坏帧EIB=1。

带有EIB 比特的反向业务帧到基站，经基站解码后，传给BSC的FMR，由FMR进行帧处理，提取出EIB比特，通过特定的EIB功控算法得出最终的前向增益。

然后这个增益通过前向业务信道帧携带给基站。

所以前向EIB功控的先决条件是：手机上报的反向业务信道帧中携带有擦除指示比特(EIB)。

如果手机在一段时间内收到的都是好帧（大于计数器EIB_CNT），之后手机收到一个坏帧，则基站发射功率上升EIB_UP_STEP；如果手机收到坏帧后，在计数器EIB_CNT内再次收到的坏帧，基站的发射功率不变；如果手机收到坏帧后，在计数器EIB_CNT内收到的好帧，则发射功率下降EIB_DWNB_STEP；如果手机收到坏帧后，在计数器EIB_CNT之外收到的好帧，下降EIB_DWNS_STEP。

EIB功率控制在FMR板上实现。

在FMR中保留有上次发射的前向增益，结合这次的调整值，得出新的前向增益。

调整后的增益通过前向业务信道帧带给基站，最终实现该前向业务信道的功率调整。

1.2.3 前向快速功控
CDMA2000开始提供前向快速功控。

它与反向闭环功控很类似，也是由外环与内环组成。

如（图3）所示，不同的是前向快速功控的控制过程均由手机完成：外环是手机根据前向FER决定前向的设定Eb/Nt，然后，手机计算前向实际的Eb/Nt，根据实际与设定Eb/Nt的关系来决定前向功率控制比特。

BSC对前向快速功控的控制途径是调整功控的参数：如前向功控步长，前向的最大增益、最小增益，前向Eb/Nt最大、最小值等，尽量使实际网络前向容量、覆盖、掉话率、数据业务传输速率等达到优良的性能。

具体的参数介绍将在下面的功控参数部分详细介绍。

（图3）前向闭环功控示意图
2 、常用功控参数配置
NOM_PWR （指定发送功率偏置）
开环功控参数，发射功率偏置，这个值的设定应该与实际有效辐射功率与标称功率偏移有关。

一旦实际的辐射功率定下来，则此标称值就已确定。

如果此值偏高则会使反向发射功率偏高，开环估计的功率偏离实际应该辐射的功率更远，从而增加闭环功控的负担；反之亦然。

取值范围：－8 ~ 7（dB）可调范围：－8 ~ 7（dB）
建议值：0 （dB）
INIT_PWR（接入时初始功率偏置）
开环功控参数，决定功率探测帧的初始发射功率偏置。

这个值的设定应该根据实际的负荷情况不同而有所不同，该值设的过高将对反向容量造成冲击,会有较大的功率容余;该值设的过低,则手机需要进行多次的试探才能接入,使手机接入的时间变长，甚至可能造成接入失败。

取值范围： -16 ~ 15（dB）可调范围：-3~3 （dB）
建议值：0 （dB）
PWR_STEP （接入时的功率提升步长）
手机接入试探时，每一个接入试探不成功所要提升的功率，也即相邻两个接入试探的功率提升的大小。

接入尝试次数乘接入功率提升步长即为实际手机接入所用的发射功率。

该值设的过大，可能会造成反向发射功率偏大，会增加反向的干扰；如果该值设的较小，则需要手机进行多次接入试探才能成功接入。

取值范围：0~7（dB）可调范围：2~5 （dB），该参数最大不能超过5 （dB）建议值：5 （dB）
REV_FCH_FER（反向功控步长）
反向闭环功控的功率调整步长，手机在前向功控子信道上收到一个上升的功控比特，则手机的发射功率在开环估计以及原先的闭环调整值基础上，上升一个功控步长。

因为挪用其他参数，所以变量名称比较怪，REV_FCH_FER，通过修改SQL脚本来改数据时，需特别注意。

步长小，功率变化平稳；步长大，则变化剧烈。

由于反向功控能达到800
次/秒，控制速度是快的。

功控的步长越小，则功率控制会越精细，从而可以减少功率的浪费，所以0.25（dB）的步长对于节省系统功率最有效。

不过有时手机并不支持某些步长的功控，但是在功控步长较小的情况下，手机会自动去选择一种自己能够实现的步长，比如如果手机的最小功控步长为0.5（dB），但是系统设的反向功控步长为0.25（dB）。

则手机会自动把它的功控步长设为0.5（dB）。

取值范围：(0,2) 0：1dB; 1：0.5dB; 2：0.25dB
建议值：1，即为0.5dB
FWD_MAX_CHN_GAIN（前向信道最大发射功率）
测量报告功控中前向信道最大发射功率，调整这个参数能使容量和质量之间达到一个很好的平衡，该参数限制前向功率的最大值，防止单个业务信道因为功控的原因过多的占用前向功率资源。

如果该参数设得高，则在环境变恶劣时，话音质量依然能够维持在一定的水平，但是前向容量会降低；如果该参数设得低，则在恶劣环境下，话音质量严重下降，甚至掉话，但是前向容量相对大一些。

取值范围：－255~0（db），单位：0.25（dB）可调范围：（导频增益-6dB）~ 导频增益
建议值：导频增益 -3（dB）（PILOT_CHN_PWR_GAIN - 12）
FWD_MIN_CHN_GAIN（前向信道最小发射功率）
测量报告功控中前向信道的最小发射功率，该值调高，在无线环境较好时对话音质量没有多大改善的效果，但是前向容量会降低；将该值调低，则在无线环境较好时，话音质量变化不大，但是前向容量会得到提高，但要保证由好的无线
环境进入恶劣环境时，功率能迅速上调。

取值范围：－255~0（dB），单位：0.25（dB）可调范围：（导频增益-13（dB））~ （导频增益-9（dB））
建议值：导频增益 -9（dB）（PILOT_CHN_PWR_GAIN -36）
FWD_INIT_CHN_GAIN（前向信道发射功率初始的设定值）
测量报告功控中前向信道的初始发射功率。

在容量测试中，为保证容量，可适当设置较小的前向初始发射功率。

例如，如果容量测试的无线环境很好，可大幅降低该参数到-68（导频信道增益为-28）等，但要保证能打通电话。

取值范围：-255~0（dB），单位：0.25（dB）
可调范围：（FWD_MAX_CHN_GAIN- 3（dB）） ~ FWD_MAX_CHN_GAIN
建议值：导频增益 -7（dB）（PILOT_CHN_PWR_GAIN -28）
FWD_PWR_STEP（前向功控步长）
前向快速功控时，基站接收功控比特的调整步长，对于上升与下降功控的调整步长均用此步长。

设的过高，控制不精细，会有前向发射功率的浪费；如果设的过低，功率调整慢一些，可能会无法快速的补偿衰落。

取值范围：1~4（dB），单位：0.25（dB）
可调范围：1~2（dB）
建议值：2，即为0.5（dB）
3 、CDMA网络中的功控案例
3.1 95和2000功控参数变化导致的呼叫建立成功率低
【问题描述】
Z项目割接之后呼叫建立成功率一直偏低，大约在91.5%左右，其中包含了大约2%的MSC拒绝和呼叫早释导致的呼叫建立失败；又约有4.5%左右的呼叫建立失败为捕获前导帧失败和MS响应超时。

【问题分析】
1）捕获前导帧失败和MS响应超时的呼叫建立失败比较普遍，几乎每个小区都存在，部分小区特别严重。

2）通过RSSI跟踪发现捕获前导帧失败和MS响应超时特别严重的基站，大部分都存在比较明显的干扰。

可以说瞬间的干扰是呼叫建立失败的一个原因。

但
是这些基站的掉话率不是很高，都低于5%，说明呼叫建立失败还存在其它的原因。

3）始呼和寻呼的信令流程以及在开环功控和闭环功控的作用点，在手机发射反向业务前导帧之后就进入闭环功控，手机在计算反向公共信道和业务信道的发射功率如下：
在接入信道上的发射功率为：
平均输出功率(dBm) = －平均输入功率(dBm)+偏移功率+干扰校正因子
+NOM_PWRs - 16×NOM_PWR_EXTs+ INIT_PWRs+PWR_LVL×PWR_STEPs （式5）
在手机收到功控比特之前的反向业务信道发射功率为：
平均输出功率(dBm)= －平均输入功率(dBm)+ 偏移功率+ 干扰校正因子
+ ACC_CORRECTIONS + RLGAIN_ADJ (式6)
其中RLGAIN_ADJ业务信道发射功率相对于接入信道的发射功率调整值，该参数在Extended Channel Assignment Message扩展信道指配消息中发给手机。

对于以上的发射功率计算，不同RC配置下的功率偏移存在差异。

网上运用的接入信道是95接入信道，而业务信道是2000业务信道，所以存在－81.5和－73的之间的功率差异，即相差了8.5（dB），也就是手机在转入业务信道后发射功率较公共信道少了8.5（dB）。

一般可以通过RLGAIN_ADJ来弥补这种差异，其修正范围为：0-15，对应于－8～7（dB）。

查DB中的值为8，即修正0（dB）。

整体存在捕获前导帧失败和MS响应超时的原因已经清楚，即接入信道和业务信道使用了不同无线配置。

【处理过程】
1）修改RLGIAN_ADJ为15即7（dB）之后，呼叫建立成功率有所上升。

2）修改INI_PWR为-3（dB），和NOM_PWR为3（dB）之后，寻呼成功上升很明显，整体达到了94％左右，问题得到解决。

3.2 前向慢速功控数据配置问题导致呼叫建立成功率低
【问题描述】
某局点是1900M网络，由原来BSC版本R001B02D405升级到R002BO3D008,升级后发现呼叫建立成功率较升级前降低了5～6个百分点。

【问题分析】
1）由于现网大部分手机是IS95A制式的，需要把分析重点转移到前向慢速功控参数上。

2）一般情况下，前向信道最大发射功率和前向信道发射功率设定的初始值应该设定为与导频信道功率相当，以保证不会出现导频信道覆盖范围与业务信道覆盖范围不一致的情况。

3）升级后，话统中反映出的呼叫建立失败次数大部分集中在业务信道信令交互失败上，很大一部分原因可以归结为导频信道功率与业务信道功率不一致上。

【处理过程】
1）升级后指标变差，检查有无告警，发现没有告警。

2）在维护台上检查现网运行的各个参数，反向功控和前向快速功控基本正常，其他数据也基本正常。

3）观察前向负荷，最大不超过70%，不影响系统的正常运行。

4）继续检查，发现很容易被忽视的前向慢速功控数据配置出现问题。

由于现网大部分手机制式为IS95A，其前向功控方式遵循前向慢速功控方式，不是我们熟悉的前向快速功控。

在前向慢速功控表中，发现前向信道最大发射功率为215、前向信道发射功率设定的初始值为199，与导频信道功率227相差较大。

由于升级后加载的脚本没有涉及到前向慢速功控表的修改，怀疑是版本的默认值。

5）通过动态数据配置，修改前向信道最大发射功率为227、前向信道发射
功率设定的初始值为227（虽然高通建议前向信道最大发射功率为导频信道功率－3（dB），但是考虑到现网用户很少，在负荷不高的情况下修改到与导频信道功率一致）。

呼叫建立成功率恢复到升级前的水平。