第1章 概述

在人类通信的发展历史上，移动通信称得上是最耀眼的明星成就之一，因为只有移动通信才能满足人们日益增长的随时随地进行信息交流的需求。近年来，随着移动通信技术和互联网的融合，移动通信业务已经渐渐越过话音业务的界限，渗透到社会各个领域，影响着人类的工作、生活及娱乐。移动通信可以提供任何时间、任何地点、任何终端的通话、视频、数据传输服务，大大缩短了人与人之间的空间距离，并提升了人们的办事效率，给当今社会及人类生活带来了极大的便利，实现了真正意义上无缝隙的个人通信。

移动通信的概念最早出现是在20世纪40年代，在第二次世界大战中广泛应用的无线电台开创了移动通信的先河。20世纪70年代，美国贝尔实验室最早提出蜂窝的概念，解决了频率复用的问题，20世纪80年代大规模集成电路技术及计算机技术突飞猛进的发展，长期困扰业界的移动终端小型化的问题得到了初步解决，给移动通信的普遍化发展奠定了基础。美国运营商为了满足用户增长及广域覆盖的需求，建立第一个以小区制为基础的蜂窝通信系统——先进移动电话服务（AMPS, Advanced Mobile Phone Service）系统，这也是世界上第一个商用化大容量移动通信系统，它主要建立在频率复用的技术上，较好地解决了频谱资源受限的问题，并拥有更大的容量和更好的话音质量，这在移动通信的发展历史上具有里程碑的意义。AMPS系统在北美商业上获得的巨大成功，有力地刺激了全世界蜂窝移动通信的研究和发展。随后，欧洲各国和日本相继开发了各自的蜂窝移动通信网络，具有代表性的有欧洲的全接入通信系统（TACS, Total Access Communication System）、北欧的北欧移动电话系统（NMT, Nordic Mobile Telephone System）和日本移动电话系统（NTT, Nippon Telegraph and Telephone）等。这些系统都是基于频分多址（FDMA, Frequency Division Multiple Access）的模拟制式的系统，统称其为第一代蜂窝移动通信系统（1G,1st Generation）。

第一代蜂窝移动通信系统建立在频分多址接入和频率复用的理论基础上，在商业上取得了巨大的成功，但随着技术和时间的发展，逐渐暴露出来了保密性差、所支持的业务单一（主要是话音）、频谱效率低、容量低等问题。人类对高质量、高容量无线通信的需求促成了第二代蜂窝移动通信系统（2G,2nd Generation）的发展，2G系统基于时分多址（TDMA, Time Division Multiple Access）技术和基于码分多址（CDMA, Code Division Multiple Access）技术的两类移动通信网络。

欧洲电信标准协会（ETSI, European Telecommunications Standards Institute）制订的全球移动通信系统（GSM, Global System for Mobile Communications）中应用了TDMA无线多址技术。GSM是为了解决欧洲大陆1G系统容量受限，标准不同而互不兼容，以及无法漫游等问题而发展起来的。ETSI早在20世纪80年代初期就开始研究可以覆盖全欧洲的移动通信系统GSM，如今GSM系统在我国国内被称作“全球通”, GSM网络是目前全球应用最多的移动通信网络制式，占移动通信市场的绝大部分份额，2011年7月GSM系统的用户超过52亿户[1]。

CDMA技术原本是第二次世界大战期间因战争需要而研究开发的军事无线通信技术，在战争期间军事通信对保密性要求较高。20世纪90年代中期，美国高通公司（Qualcomm）将CDMA技术转化成为民用蜂窝通信技术，并且得到迅速发展。1995年，第一个基于IS-95A标准的系统商用运行之后，CDMA技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验，高通公司主导了CDMA标准化工作，并在全球范围内推广了这一技术。据CDMA发展集团（CDG, CDMA Development Group）统计，1996年年底CDMA用户仅为100万；到1998年3月已迅速增长到1000万；2000年年初全球CDMA移动电话用户的总数突破5000万；进入21世纪后第一个10年，用户数已经站上了5亿台阶[2]。CDMA系统承载的业务也由单一的话音业务走向包括数据在内的多元化业务。

CDMA技术解决了移动通信中容量和保密性的关键问题，它具有以下技术特点：

① 多种形式分集（频率分集、时间分集、空间分集）；

② 低功率发射（低能耗、低干扰）；

③ 保密性好（准正交码分）；

④ 软切换（准无损切换）；

⑤ 采用各类降低信噪比（SNR, Signal Noise Ratio）或载干比（C/I, Carry to Interference）技术（话音激活、频率复用、扇区化、软容量）。

CDMA集中多种技术优势，使得它成为第三代移动通信技术（3G,3rd Generation）标准体制中主流的多址接入方式。3G的目标是提供一个低成本、全球无缝漫游的通信环境，支持高质量的多媒体业务，拥有足够容量，为不同需求用户提供多样化的业务。3G的无线传输技术需要满足：支持多媒体业务的高速传输，室内至少2Mbit/s，室外慢速至少384kbit/s，室外高速至少144kbit/s；传输速率按需分配；上下行链路能适应不对称业务的需求；简单的小区结构和易于管理。

3G演进中，GSM系统向宽带码分多址（WCDMA, Wideband Code Division Multiple Access）系统或者时分同步码分多址（TD-SCDMA[3], Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access）系统演化。目前占多数的是GSM-WCDMA系统，全球161个国家的410个网络采用了这种制式，支持WCDMA的终端款式数以千计；TD-SCDMA系统主要在中国运营，服务3500万用户。

IS-95向cdma2000 1x及1x EV-DO演进。到2010年第四季度，CDMA已经全面进入3G商用时代，覆盖扩展到全球124个国家的326个运营商。

3G系统通过应用新技术来提高无线不对称数据业务传输能力。WCDMA和TD-SCDMA发展了高速分组接入（HSPA, High Speed Packet Access）技术，所有的WCDMA网络都已进入HSPA时代。cdma2000发展演进数据技术是cdma20001x EV-DO（Evolution Data Only）网络，以下简称1x EV-DO网络。到2011年7月，已经建立1x EV-DO Rel.0商用网络121个、1x EV-DO Rev. A商用网络125个、1x EV-DO Rev. B试验网络7个，1x EV-DO的用户超过1.6亿户。

早在3G运营的初始阶段，业界已经开始酝酿第四代移动通信技术（4G,4th Generation）研发。这是将3G技术与无线局域网（WLAN, Wireless Local Area Network）技术融合获得的宽带接入和分布式网络。传输速率远大于3G，在高速运动环境传输速率大于2Mbit/s，室内环境传输速率20Mbit/s。这个网络提供包括高质量影像多媒体业务在内的各种信息业务。这次演进的主要革新是网络架构全IP化（IP, Internet Protocol），采用正交频分多址接入（OFDMA, Orthogonal Frequency-Division Multiple Access）技术和多路输入/输出（MIMO, Multiple Input and Multiple Output）技术。

到2011年6月，中国最大的固网运营商中国电信运营的CDMA网络已经达到1.08亿用户，占全球用户的1/5，用户以cdma2000 1x为主，随着1x EV-DO终端的不断普及，1x EV-DO用户已经达到2500万。各地正在进行1x EV-DO Rev. B的试验网测试。

由于CDMA移动通信系统采用了无线电波作为传输媒介，而无线电波传输受环境影响非常大。当今经济发展和城市建设以及各种不确定外部环境因素使得无线信号始终处于变化之中，因此CDMA网络运营需要进行不断持续的无线网络优化。本书通过对CDMA系统原理及相关无线接入技术的深入剖析，为读者阐述如何诊断当前CDMA无线网络出现的各类问题，并论述问题的解决方法，为CDMA网络优化工程人员日常工作提供学习参考。书中也收集了编者多年来的实际优化案例经验，供读者分析探讨。

本书编写的主要依据3GPP2制订的CDMA系统技术规范，以及编者在CDMA网络优化的实践实施经验。

第1章是一般的论述，目的是介绍移动通信系统发展背景以及CDMA技术过去和目前发展现状；CDMA无线网络优化的基本范畴、手段、流程。第2章介绍和无线优化密切相关的天线和电磁波基本知识。第3章介绍CDMA无线通信基础。第4至8章介绍cdma2000 1x无线网络优化的对象，包括规划、信令、协议、事件、指标和参数。第9章综合介绍了CDMA 1x无线优化的过程。第10至14章介绍1x EV-DO网络技术、空口协议、事件、参数。第15章则是介绍了1x EV-DO优化过程。第16章介绍了CDMA无线网络的专题优化研究方法。第17章介绍了结合实际工作的优化案例。第18章主要介绍了网优工作常用工具和网优平台。

本章分为两部分：第一部分介绍CDMA移动通信的发展，包括了CDMA无线接入技术的历史背景及其发展趋势；第二部分主要介绍CDMA移动通信系统网络优化工作。