浅谈GSM系统掉话原因及解决方法

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摘要　针对GSM系统掉话原因及解决方法进行简要阐述，并对移动网络掉话问题进行总结，为日常优化提供一定的参考。
随着移动通信规模的不断扩大，网络维护工作的重点已逐渐转移到网络优化方面上来。网络优化中较为突出的一项指标是掉话率，掉话是许多移动用户在使用手机过程中经常遇到的问题，也是用户申告的热点问题之一。所谓掉话，就是指通话双方在通话期间由于某种原因而非正常终止通话。掉话率是指无线掉话次数占试呼总次数的比例。掉话现象是系统各种不良因素的综合体现，影响系统运行质量。提高网络质量，降低掉话势在必行。下面从以下几个方面具体分析掉话产生的原因，并提出一些可行的解决方法。
一、切换对掉话的影响
对于移动通信系统来说，切换对系统运行质量有较大的影响。切换掉话是无线掉话的一部分。切换的主要原因有四类：电平引起的切换、话音质量引起的切换、功率预算引起的切换及距离引起的切换。如果切换不成功将会造成掉话。根据我们对小区切换的统计可以看出，正常情况下切换成功率高的地区，一般说来掉话率都比较低。切换掉话的主要原因有以下几点：
（1）由于小区话务量大，有全忙时长，引起手机在切换时目标小区没有可用资源分配，源小区无线链路难以继续维持通话而引起掉话。
（2）在配置无线数据时，由于邻区漏配或错配引起手机在切换时没有合适的小区可以切换而引起掉话。
（3）手机在切换时，目标小区的载频硬件存在隐性故障，导致手机切换后占用问题载频，发生质量问题或电平差而引起掉话。
（4）手机在切换时，由于小区同BCCH、BSIC或同BCCH不同BSIC，手机在测量时出现解码错误而切换到错误小区引起掉话。
（5）存在孤岛效应，如果服务小区A由于地形的原因产生的场强覆盖孤岛C，而在孤岛C周围又为小区B的覆盖范围，这时如果在A的邻近小区的拓扑结构表中未添加小区B，那么当用户在C中建立呼叫后，一但走出孤岛，由于无处可切换将产生掉话。
减少因切换导致的掉话可以从以下几方面着手：
1.避免相邻小区拥塞引起掉话
各小区话务分布不均衡，一些小区，由于相邻小区都很繁忙，造成忙时目标基站无切换信道，而导致手机用户在进行切换时无法占用相邻小区的话音信道。在这种情况下，BSC将对此进行呼叫重建，若主叫基站的信号此时不能满足最低工作门限或亦无空闲话音信道，则呼叫重建失败导致掉话。因此，我们要合理分布话务。通过工程扩容、拆闲补忙、话务切换、开启半速率等功能减少由于拥塞而产生的掉话。
2.注意相邻小区的选择
正确、完整的邻区关系非常重要，邻区关系做的太少，会造成大量掉话；邻区关系做的过多，会导致测量报告的精确性降低。这两种情况都会造成网络质量的恶化和掉话。在定义相邻小区时，设计往往与实际情况存在差异。各小区的实际覆盖范围与天线高度、周围环境等都有着相当密切的关系，这就很容易漏定义或错定义相邻小区，造成切换成功率低，使小区之间存在漏覆盖或盲区，导致切换失败而掉话。尤其是对于一些在设计时没有切换数据，但实际上存在一个短而窄的切换区的情况，应该增加切换数据。我们应该定期进行全面的Drive Test，对网络的覆盖和切换情况有个全面清晰的了解，及时根据实际情况修改相邻小区的定义，尤其要注意不同BSC之间的切换和越局切换的Neighbor CELL定义，减少因错做或漏做Neighbor CELL产生的掉话。应特别指出的是：若某个小区的BSIC或BCCH频率作了修改，那么以这个小区作为hand-over target cell的小区须修改其Neighbor List定义。

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3.加强切换类型、切换参数的选择
在GSM系统中，切换基于多种触发条件，并有不同的切换类型。如果切换类型、ho_margin（HOM）设置不当，根据实际情况，对参数HOM进行调整（HOM表示：只有当相邻小区电平值与服务小区电平值的差值大于HOM时才会发生切换，它的取值范围是0～126，其中63对应0dB，可以对话务均衡、优化切换关系起到较好的作用。但是如果为了分担话务，将HOM设声负值，如A→B的HOM设为-20dB，即A小区信号比B小区信号低20dB发出切换请求，此时B小区的信号可能已经很差，难免产生掉话。因此，对于这种分担话务量的切换，其参数的选择尤其要注意，应权衡话务分担和掉话，找到一个最佳点。如果两个小区打开基于多种触发条件的切换，那么如果触发条件选择不当，就会产生乒乓切换，造成切换失败。我们应注意慎重选择切换类型和切换参数，提高切换成功率，减少掉话。
4.减少相邻小区不能工作引起的掉话
如果某个基站或小区不能工作，该基站或小区覆盖的地区就形成盲区，这样肯定产生掉话。即使其他小区能够覆盖该地区，但是由于GSM频率规划的原因，仍然会产生较严重的频率干扰，而引起掉话。
二、干扰导致的掉话
干扰会导致通信质量下降，是造成掉话的一个重要的原因。干扰可以分为外部干扰和内部干扰。
1、外部干扰
随着科技的进步，空中的无线电波越来越多，而且有些系统就是专门针对GSM系统的干扰设备，如为避免高考泄秘而采用的干扰设备，因此，如果频率设置不当，会造成严重的频率干扰。在发射设备的非线性单元，载波与通过天线进入的干扰信号互调而产生干扰，引起通话质量下降或掉话。针对外部干扰。首先应该采用测试工具对无线环境进行测试分析，确定干扰源，然后与无线电管理委员会联系采取有针对性的措施排除干扰。下面介绍一典型的外部干扰案例。
2005年10月17日开始，在BSC6覆盖下的东河区出现大面积用户投诉，同时在话务统计上观察大面积基站（东河地税、铁通、回民中学、供暖所）均出现高干扰现象。干扰时间从上午09：00一直持续至晚上21：00，对整网掉话指标影响较大，见图1、图2。

图1　BSC6干扰示意

图2　BSC6掉话示意

干扰地区手机无法正常主被叫，见图3。

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图3　大量分配失败导致无法接入

20日上午通过干扰查处，我们定位干扰在东河区转龙藏疗养院二楼会议室。现场干扰查处情况见图4。

图4

从图中可以看出现场基站下行信号已经完全淹没在干扰中。
当日下午我们联系无线电管理委员会对干扰进行处理，整网问题及用户投诉得到解决。
2.内部干扰
GSM系统内部干扰主要由以下几个方面的原因产生：
（1）频率规划不合理，引起同、邻频干扰；
（2）基站或手机功率设置不合理，引起下、上行链路干扰；
（3）频率复用不合理；
（4）由于多径效应、建筑物反射等造成干扰。
在GSM系统中最常见的干扰是同频或邻频干扰。当移动台在服务小区中收到很强的同频或邻频干扰信号时会造成误码恶化，从而使移动台无法正确解调相邻小区的BSIC码或不能正确接收测量报告，导致掉话。对这种情况，一方面可由网络规划部门重新分配频率；另一方面对邻频干扰而言，增加相邻关系也是解决问题的办法。因为在基站密集区，频率复用很紧密，不可避免会出现邻频干扰现象，在邻频抑制比范围内增加相邻关系是降低邻频干扰行之有效的办法之一。
对于系统内部干扰，在进行认真细致的频率规划的基础上，采用先进的测试手段对无线环境进行测试，依据测试结果对网络进行频率、功率及天馈线等各方面的调整，减少干扰，避免掉话。
3.几种减小干扰的方法
（1）不连续发射（DTX）
在用户通话过程中，其实大约只有50%的时间是真正的通话时间。所谓DTX，就是当检测到没有用户数据的间隙时（如说话间隔时间），停止或减少无线信号的发送。不连续发射的目的是把无线路径上的功率发送减到最小，以便减小相互间的干扰，从而达到减少掉话的目的。有研究表明，单一干扰源形成的干扰，假如原来有50%的干扰电平低于-120dBm，采用DTX后有75%低于-120dBm，改善程度是相当明显的。
DTX分上行DTX和下行DTX。优化初期，我们将上行DTX全部打开，使MS在通话过程中，在话音间歇期间，不上传信号。该参数的应用，一方面可以降低上行无线信道的干扰。从而使网络的平均通话质量得到提高；另一方面，可节约MS的功耗，增加移动台的待机时间。
近期随着网络内部干扰的不断增多，我们又将下行不连续发射DTX开启。开启DTX后，在下行方向上基站只有50%的时间需要发射功率，其余时间可以不发射功率。这样一方面可以节约系统资源，另一方面在市区干扰比较严重的地段可以有效降低下行干扰。相关参数情况见表1，参数修改前后的话务统计见表2。

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开启DTX功能后，下行质量切换比例明显下降。下行质量切换比例在一定程度上表征了网络下行干扰的情况，由此可见，网络中下行干扰得到了明显控制。
（2）功率控制（Power Control）
功率控制同DTX一样，共同的目标就是改善频谱效率。在保证良好接收的条件下，尽可能降低发端功率，改善对其他呼叫的干扰，减少掉话。在GSM系统中，减少干扰就意味着可以获得更高的频谱效率。BSS通过评估BTS对MS测量的结果，调整MS的传输功率，以保证在可接收的传输质量下的最小功率。同样，BSS也可以通过评估MS报告的BTS下行传输功率，来调整BTS的发射功率。
（3）跳频
跳频实际上是一种扩频技术，其方法是把一个宽频带分成若干频率间隔（称为频道），发射机在某一特定时间间隔中，用哪一个频道发送信号，由一个伪随机序列控制。这样接收机就多了时间选择性，除非窄带干扰在特定时间内与所需信号同时落入一个通道，否则不能形成干扰。采用跳频后，强干扰信号严重损伤，不再以连续的形式出现，起到了干扰分集的作用。跳频可以改善空间的频谱环境，提高全网的通信质量，有利于减少干扰对接收机的影响，控制掉话。在网络中是否应用跳频，可以通过设置参数ENHOPP来实现。
（4）频率规划
频率规划对于移动通信系统来说相当重要，在频率规划时应该考虑以下几方面的问题：
①C/I的要求（GSM系统一般要求9dB）；
②同频干扰；
③邻频干扰；
④BTS的经纬度和标高；
⑤地理环境及建筑物的影响。
上行干扰主要来源于同频干扰和外部干扰（交调干扰），通过分析drive test的相关报告，修改同频小区的同频频率，增加同频小区的间距；利用频谱分析仪，定位交调干扰。
下行干扰主要由频率规划不当引起，下行干扰会引起频繁切换。对于上、下行干扰，需利用频率规划重新进行优化调整。
合理利用上述方法可以在一定程度上减少系统干扰。达到降低掉话的目的。
三、射频部件及天馈线统对掉话的影响
射频部分主要是将BTS发出的TDMA帧基带信号调制到载频上，并发射出去；或从天线、收信前端电路接收高频信号并解调出基带信号。这部分有问题，将使上行或下行信号变差，以致产生掉话。下面分五种情况分别加以说明：
1.射频部件故障
发射合路器、接收低噪声放大器及双工器，还有载频单元，这些硬件故障，均会导致系统的发射、接收性能极度恶化，而产生掉话。

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2.天馈线系统故障
无线信号从BTS发信机出来，经过天线发射出去。天馈线出现损伤、打折、进水等现象，引起驻波比过高，是产生掉话的另一个主要原因。这就需要我们注意天馈线系统的工程质量和维护，将此类情况引起的掉话减至最少。
3.功率不平衡引起的掉话
目前，GSM技术已相当成熟，网络规模日益庞大，同一个小区可能有多个载频，各载频发射功率可能不相同，造成功率不平衡而引起掉话。在数据库中，可以通过调节参数TX-OFFSET的值，来达到控制覆盖和功率平衡的目的。
4.天线角度
天线角度有两种：方位角和俯仰角。天线的调整是网络优化工作中很重要的部分，它对于控制覆盖、掉话以及话务调整均有很大的影响。一般来说，无线网络优化中最重要的是控制覆盖，而控制覆盖最有效的方法便是调节天线的俯仰角和方位角。天线覆盖范围过大，会引起同、邻频干扰，产生掉话；覆盖范围过小，将会出现盲区，也会产生掉话。只有根据实际情况，将天线的俯仰角和方位角调整到理想的位置，实现良好覆盖，才能将掉话控制在最小的范围内。但应注意：天线的俯仰角不能过大，过大将使场强发生裂变，覆盖区内信号变弱。另外，我们目前常用收发共用方式，两根收发共用天线的俯仰角和方位角应该完全一致，否则，会出现同一小区两根天线的覆盖范围不相同，也会产生掉话。对于两根分集接收天线，其间的水平间距应大于3m，以保证良好的分集接收效果，提高收信灵敏度。
四、覆盖原因导致的掉话
GSM网络在不断扩大，城市建设也在飞速发展，高大建筑物、建筑结构的复杂性及建筑材料的屏蔽性，使市区高大建筑物室内存在许多信号较弱的区域或“盲区”。尤其是高楼的底层，更易产生掉话。对这种因覆盖不足而导致的掉话，采用室内分布系统+信号源方式解决。另一种覆盖较差的情况是缺少基站或基站布局不合理所致，如因工程建设速度问题不能及时增加基站。对于这种就要综合考虑频率规划和其它方位的覆盖情况，对天线的方位角、倾角、高度及最大发射功率进行调整。如果由于历史原因造成基站布局不合理，首先考虑基站搬迁的难易程度，如难度较大、投资较高，可考虑在减少该基站覆盖范围的基础上，在适当的位置重新建基站，尽量在吸收话务的同时降低干扰。还有一种覆盖导致的掉话是越区覆盖所致。对于越区覆盖，我们可以通过DT测试，采用锁定载频的方法进行。对覆盖范围的调整，最好采用调整BSC无线参数的方法。最常用的2个参数是PWRRED（载波的最大发射功率）和RXLEVMIN（小区最小接入电平）。PWRRED：0表示最大发射功率43dBm，每增加一挡表示载波的最大发射功率降低2dBm。RXLEVMIN：为避免移动台在接收电平很低的情况下接入网络，网络规定了移动台允许的最小接入电平，其值为：0～63，对应的电平值为-110dBm～47dBm。对PWRRED进行调整时，应注意室内信号的测试，调整幅度不能太大。我们在包头本地网的优化中，在进行整网基站功率调整时，对市区网络进行了多次较大范围的测试，但对有些因功率调整而影响室内信号的基站暂时未做调整。RXLEVMIN设置不能过高，设置过高会出现用户手机信号很强，但有时却不能正常使用的情况，做被叫会出现“用户不在服务区”的通知音，做主叫有时不能正常通话。因此，参数设置没有一个固定的模式，只能结合网络的实际情况，在优化中反复测试、调整，以实现最佳。
五、系统原因引起的掉话
1.系统硬件故障或软件不完善，程序或数据差错等原因都会引起掉话。
2.Abis接口或A接口失败产生掉话。原因可能是BSC未收到来自BTS的测量报告或超过TA时限，切换过程的一些信令失败，以及Abis接口或A接口的误码率影响等。
3.由于某种原因，当BSC计算出的时间提前量（TA）与实际所需要的TA不相符时，会造成时隙上的干扰。干扰严重时会引起掉话。

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六、采用直放站引起的掉话
为减少投资，扩大覆盖范围，一些小基站普遍采用直放站放大信号。由于目前大量使用的直放站是900MHz宽带放大器，而基站与直放站之间绝大多数又是射频连接方式，再加之直放站的规划与选址上也存在一些问题，所以使用直放站后导致掉话的现象是比较严重的。我们应尽量避免使用直放站。如果因环境或工程等方面的原因必须使用，也应该按照有关技术规范和标准正确选择直放站址。使用直放机；同时还要做到合理安装和使用，保证网络的质量要求。下面介绍一典型的由于网内直放站干扰导致掉话的案例：
2004年10月28日通过话务统计分析，发现白狐沟基站3小区存在严重的上行干扰，用户投诉电话的话音质量较差，且频繁掉话。
我们对用户投诉较为严重的地点进行定点拨打测试及干扰测试，发现白狐沟基站3小区，在下行电平及质量很好的情况下。不断发生切换失败。因MS Tx power一直是满功率发射，所以可以断定手机驻留在白狐沟基站3小区时，上行存在干扰问题。为了进一步定位问题，我们用TEK YBT 250干扰测试仪进行干扰测试与定位，发现干扰来自石拐河滩直放站。石拐河滩直放站的施主小区为20421（石拐_1），石拐河滩直放站将GSM上行频段890MHz～909MHz的底噪全部放大（见图5），而该频段正是移动GSM网络的上行频段，对附近的白狐沟基站3小区造成严重的上行干扰。

图5

联系直放站厂家修改相关参数后，掉话恢复正常。
以上是关于掉话的一些粗浅认识，在设备的日常维护工作中，应注重DT和CQT测试，对统计数据进行详细的分析。只有对系统有详细的了解，才能有针对性地提高网络质量。

yaoyaoer

精彩，谢谢楼主分享