利用非對(duì)稱覆蓋模式解決CDMA導(dǎo)頻污染問題

［王光陽］

利用非對(duì)稱覆蓋模式解決CDMA導(dǎo)頻污染問題

［王光陽］

導(dǎo)頻污染是影響CDMA網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和用戶感知的重要因素之一，給出在特殊場(chǎng)景下非對(duì)稱覆蓋模式解決CDMA導(dǎo)頻污染的思想，并在現(xiàn)有方案基礎(chǔ)上，提出了宏小區(qū)PN合并解決CDMA導(dǎo)頻污染的思路。

CDMA網(wǎng)絡(luò) 導(dǎo)頻污染 PN合并 非對(duì)稱

王光陽

中國(guó)電信阜陽分公司接入維護(hù)中心。

中國(guó)電信運(yùn)營(yíng)CDMA網(wǎng)絡(luò)以來，快速推進(jìn)CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，基站間距越來越小，PN資源日趨緊張，更容易造成導(dǎo)頻污染現(xiàn)象；導(dǎo)頻污染除對(duì)1X語音業(yè)務(wù)質(zhì)量造成影響外，對(duì)1X數(shù)據(jù)和EVDO數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)質(zhì)量和用戶感知會(huì)造成更大的影響，但當(dāng)前還沒有根本解決CDMA導(dǎo)頻污染的指導(dǎo)思想。本文作者理論結(jié)合實(shí)踐指出對(duì)稱性是導(dǎo)致導(dǎo)頻污染的根源，提出了非對(duì)稱覆蓋模式解決CDMA導(dǎo)頻污染的思想，并在現(xiàn)有天線調(diào)整和直放站建設(shè)等手段基礎(chǔ)上，提出了宏小區(qū)PN合并解決CDMA導(dǎo)頻污染的思路。

1 導(dǎo)頻污染定義

在CDMA網(wǎng)絡(luò)中，導(dǎo)頻污染分為導(dǎo)頻相位污染和導(dǎo)頻強(qiáng)度污染。如果兩個(gè)相同PN的扇區(qū)共同覆蓋某一個(gè)區(qū)域，那么該區(qū)域中的手機(jī)同時(shí)接收兩個(gè)相同PN的扇區(qū)信號(hào)，則手機(jī)無法區(qū)分正在通信的是哪個(gè)基站，此種現(xiàn)象就是導(dǎo)頻相位污染；如果移動(dòng)臺(tái)所處區(qū)域有3個(gè)以上導(dǎo)頻信號(hào)，而這些導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度相當(dāng)，造成當(dāng)前EcIo很差或很不穩(wěn)定，此種現(xiàn)象就是導(dǎo)頻強(qiáng)度污染。

如果某個(gè)扇區(qū)的信號(hào)經(jīng)過路徑傳輸，時(shí)延大于64chip，則手機(jī)會(huì)認(rèn)為是另外一個(gè)PN，有可能導(dǎo)致不同相位的扇區(qū)經(jīng)過路徑傳輸?shù)竭_(dá)手機(jī)時(shí)產(chǎn)生相同相位，這就產(chǎn)生導(dǎo)頻相位污染。產(chǎn)生導(dǎo)頻相位污染時(shí)由于MM（移動(dòng)性管理）不能正確辨別出與手機(jī)在通信的導(dǎo)頻是屬于哪個(gè)扇區(qū)的，這樣產(chǎn)生的干擾是非常大的，手機(jī)與基站之間就不可能正常通話，必然要導(dǎo)致信道分配失敗或者掉話?，F(xiàn)網(wǎng)中可通過PN復(fù)用規(guī)劃避免上述現(xiàn)象，因此導(dǎo)頻相位污染發(fā)生的概率很小，在本文中不作探討。

2 導(dǎo)頻污染產(chǎn)生的原因及影響

2.1 導(dǎo)頻污染產(chǎn)生的原因

由于CDMA手機(jī)的Rake接收機(jī)只能同時(shí)解調(diào)來自于3個(gè)導(dǎo)頻的信號(hào)，這樣多于3個(gè)的強(qiáng)導(dǎo)頻信號(hào)的存在，就會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，造成EcIo下降，同時(shí)強(qiáng)度相當(dāng)?shù)膶?dǎo)頻信號(hào)較多時(shí)，會(huì)造成最優(yōu)導(dǎo)頻信號(hào)交替出現(xiàn)且EcIo很差，這就產(chǎn)生導(dǎo)頻強(qiáng)度污染（下文簡(jiǎn)稱導(dǎo)頻污染）。

目前CDMA網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和建設(shè)的普遍模式是對(duì)稱式的，即在某種場(chǎng)景下天線下傾角基本一致、某個(gè)區(qū)域出現(xiàn)弱覆蓋或?qū)ьl污染時(shí)新建宏基站；依此類推導(dǎo)頻污染現(xiàn)象永遠(yuǎn)不會(huì)緩解，更談不上根本消除，反而導(dǎo)致CDMA網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部干擾水平逐步積累抬升，如圖1所示。究其根源是對(duì)稱式優(yōu)化和建設(shè)模式所致，沒能有效規(guī)避CDMA網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)自干擾系統(tǒng)的短板，在與基站等距離區(qū)域沒有主導(dǎo)頻。

圖1 傳統(tǒng)宏基站建設(shè)中新老導(dǎo)頻污染區(qū)域變換圖

2.2 導(dǎo)頻污染產(chǎn)生的影響

發(fā)生導(dǎo)頻污染的區(qū)域，在語音起呼、通話和切換狀態(tài)下網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和用戶感受均會(huì)明顯惡化；導(dǎo)頻污染對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的影響程度遠(yuǎn)超語音業(yè)務(wù)，是網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量類投訴的一個(gè)熱點(diǎn)。

在起呼狀態(tài)下由于導(dǎo)頻的污染使得用戶在呼叫過程中導(dǎo)頻會(huì)頻繁的切換，而現(xiàn)在的系統(tǒng)中較少有開接入切換的功能，這會(huì)使得手機(jī)起呼接續(xù)要比平時(shí)多發(fā)Preamble探針，使得接通時(shí)間變長(zhǎng)，接入時(shí)發(fā)射功率偏大，未接通率升高，同時(shí)也影響高速業(yè)務(wù)的呼叫接入。

在通話狀態(tài)下由于其他不能解調(diào)的導(dǎo)頻信號(hào)對(duì)能解調(diào)的信號(hào)造成干擾，將會(huì)導(dǎo)致背景噪聲提高，使得Ec/Io的值變小，而FER的值提高，手機(jī)在解調(diào)有用信號(hào)時(shí)就要提高發(fā)射功率，隨著手機(jī)發(fā)射功率的提高，使得該手機(jī)用戶對(duì)其他的用戶造成更大的干擾，對(duì)基站來說由于手機(jī)的發(fā)射功率提高，使得基站的靈敏度下降。當(dāng)手機(jī)用戶的FER達(dá)到很大時(shí)，由于誤幀率太高手機(jī)已經(jīng)無法解調(diào)出有用信號(hào)，就會(huì)產(chǎn)生掉話。

當(dāng)移動(dòng)臺(tái)在該區(qū)域中移動(dòng)時(shí)，由于強(qiáng)導(dǎo)頻信號(hào)較多，相互變化也比較快，勢(shì)必導(dǎo)致移動(dòng)臺(tái)發(fā)生頻繁的切換。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)的這種處于軟切換狀態(tài)的情況，需要同時(shí)和幾個(gè)基站進(jìn)行通信。雖然分集增益可以改善該移動(dòng)臺(tái)的通話質(zhì)量，但是切換增益在切換瞬間是負(fù)的，也就是說不僅沒有增益，反而會(huì)增加切換失敗的可能性。

由于導(dǎo)頻污染的存在，手機(jī)用戶就會(huì)在這幾個(gè)導(dǎo)頻之間互相軟切換或者更軟切換，使得系統(tǒng)容量下降，同時(shí)由于EcIo質(zhì)量很差容易造成切換掉話。

值得指出的是1X數(shù)據(jù)及EVDO業(yè)務(wù)以硬切換技術(shù)為主導(dǎo)，對(duì)導(dǎo)頻數(shù)量要求更加苛刻。當(dāng)只有一個(gè)導(dǎo)頻服務(wù)時(shí)數(shù)據(jù)速率很高，當(dāng)出現(xiàn)兩個(gè)導(dǎo)頻服務(wù)時(shí)速率會(huì)有所下降，當(dāng)出現(xiàn)3個(gè)導(dǎo)頻服務(wù)時(shí)速率會(huì)明顯下降，可引起用戶感知的下降和投訴；當(dāng)出現(xiàn)導(dǎo)頻污染時(shí)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率會(huì)很低，嚴(yán)重影響資源利用率和用戶感知。因此在數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展的形勢(shì)下，導(dǎo)頻純凈度優(yōu)化顯得更加重要和緊迫。

3 導(dǎo)頻污染的解決思路

由于CDMA網(wǎng)絡(luò)是自干擾系統(tǒng)，因此突出主導(dǎo)頻、減少移動(dòng)終端（包括手機(jī)和網(wǎng)卡）使用的導(dǎo)頻數(shù)量顯得非常重要。以下給出3類解決導(dǎo)頻污染的思路，并進(jìn)行對(duì)比和關(guān)聯(lián)分析。

3.1 天線調(diào)整

通過天線方位角及下傾角調(diào)整，在導(dǎo)頻污染區(qū)域突出某一個(gè)主導(dǎo)頻；可同時(shí)通過功率和參數(shù)調(diào)整輔助，達(dá)到天線調(diào)整的預(yù)期效果。

3.2 新建宏基站或直放站

在導(dǎo)頻污染區(qū)域可通過新建三扇區(qū)宏基站或RRU達(dá)到解決特定區(qū)域?qū)ьl污染的目的；新建直放站可直接突出已有的某一主導(dǎo)頻，可有效解決小范圍導(dǎo)頻污染現(xiàn)象。

3.3 宏小區(qū)PN合并

當(dāng)前廠商已生產(chǎn)出一個(gè)BBU下帶多個(gè)RRU的設(shè)備，且所有RRU可實(shí)現(xiàn)PN合并功能，這樣就為特殊場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的單PN覆蓋奠定了基礎(chǔ)，也為非對(duì)稱覆蓋模式推廣提供了可能。

3.3.1 非對(duì)稱覆蓋模式定義

非對(duì)稱覆蓋模式是相對(duì)于對(duì)稱覆蓋模式而言的，即通過優(yōu)化和建設(shè)手段，打破傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的對(duì)稱性，使與基站等距離處存在絕對(duì)主導(dǎo)的信號(hào)。

3.3.2 新建可PN合并的RRU

仍以圖1為例，在計(jì)劃新建宏基站位置建設(shè)可PN合并的RRU，可有效減少兩新建RRU間區(qū)域的導(dǎo)頻數(shù)量，若此區(qū)域仍存在弱覆蓋，繼續(xù)建設(shè)可PN合并的RRU；這樣3個(gè)宏小區(qū)使用同一PN，且形成連續(xù)區(qū)域，有效阻隔周邊各小區(qū)信號(hào)重疊覆蓋現(xiàn)象，可根本解決此區(qū)域的導(dǎo)頻污染現(xiàn)象，如圖2所示。

圖2 可PN合并的RRU建設(shè)中導(dǎo)頻污染區(qū)域消除圖

3.3.3 原有宏基站PN合并

導(dǎo)頻數(shù)量是導(dǎo)致CDMA網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部干擾水平抬升的主要因素，原有宏基站扇區(qū)PN合并是大幅減少全網(wǎng)導(dǎo)頻數(shù)量的有效措施。

3.4 非對(duì)稱覆蓋模式解決導(dǎo)頻污染實(shí)例

安慶宿松大官湖和黃湖水域面積340平方公里，局部地形深入湖區(qū)如圖3紅色圓圈標(biāo)識(shí)。湖區(qū)周圍居民以漁業(yè)為生，居民較為聚集（小黑色圓圈為村點(diǎn)分布）。沿湖2公里內(nèi)有20個(gè)CDMA基站覆蓋，紅色圓圈區(qū)域?qū)ьl較多，具體無線環(huán)境如圖3所示。

在充分考慮各扇區(qū)話務(wù)量、覆蓋情況、切換關(guān)系等因素后作同PN調(diào)整。本方案只涉及1X網(wǎng)絡(luò)，EVDO考慮到容量因素未進(jìn)行同PN設(shè)置，互不影響。示意圖如圖4所示。（同種顏色的代表同PN）

圖3 宿松湖區(qū)整體無線環(huán)境

圖4 同PN方案示意

同PN合并后進(jìn)行鄰區(qū)優(yōu)化，路測(cè)及相關(guān)指標(biāo)對(duì)比觀察如圖5及表1～5所示。

圖5 同PN方案實(shí)施前后Ec/Io對(duì)比

表1 同PN方案實(shí)施前后Ec/Io分布對(duì)比

表2 同PN方案實(shí)施前后ActiveSet分布對(duì)比

表3 同PN方案實(shí)施前后FFER分布對(duì)比

表4 區(qū)域內(nèi)KPI指標(biāo)對(duì)比（4月15日-21日忙時(shí)）

可見同PN設(shè)置后該區(qū)域未話務(wù)高導(dǎo)致?lián)砣F(xiàn)象，單站PN因覆蓋范圍的擴(kuò)大，單扇區(qū)軟切換因子增加，其他KPI指標(biāo)沒有明顯異常。

表5 區(qū)域內(nèi)平均接入Ec/Io對(duì)比

通過安慶宏基站PN合并可看出：導(dǎo)頻數(shù)量、路測(cè)Ec/Io和用戶平均接入Ec/Io、FFER得到不同程度的改善，導(dǎo)頻純凈度得到較大提升，在水域優(yōu)化中其效果是傳統(tǒng)對(duì)稱覆蓋模式所不能比擬的。

3.5 方案對(duì)比關(guān)聯(lián)分析

上述方案可分為3類：（1）單純宏基站建設(shè)不能緩解導(dǎo)頻污染現(xiàn)象，反而抬升全網(wǎng)干擾水平；（2）天線調(diào)整可緩解導(dǎo)頻污染現(xiàn)象，但不能從根本上予以解決；（3）新建直放站和宏小區(qū)PN合并可從根本上解決導(dǎo)頻污染現(xiàn)象，但直放站解決的范圍有限，且直放站設(shè)備穩(wěn)定性較差、覆蓋范圍較小、容易產(chǎn)生自激，增加了維護(hù)網(wǎng)優(yōu)難度，增加了網(wǎng)絡(luò)隱患，而RRU設(shè)備可全面監(jiān)控、穩(wěn)定性好、使用安全。

新建直放站和宏小區(qū)PN合并體現(xiàn)了非對(duì)稱覆蓋思想；其中宏小區(qū)PN合并是基于直放站設(shè)備的不足，由直放站建設(shè)思路延伸而來。

3.6 方案適用場(chǎng)景

越區(qū)覆蓋是導(dǎo)致導(dǎo)頻污染和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量下降的重要因素，可通過覆蓋控制優(yōu)先予以解決，本文中未予考慮；實(shí)際網(wǎng)絡(luò)覆蓋實(shí)體為小區(qū)，且涉及覆蓋方向，為表述方便本文以基站為單位進(jìn)行描述；本文僅從全網(wǎng)層面對(duì)導(dǎo)頻污染進(jìn)行探討，實(shí)際工作中存在某一建筑物對(duì)來自不同方向的信號(hào)衰減各異，雖不處于周邊基站中心，但也存在導(dǎo)頻污染現(xiàn)象，需根據(jù)衰減考慮等效距離。

該方案由于需要將RRU設(shè)置為同PN，將導(dǎo)致設(shè)備容量下降，適用范圍具有一定的局限性，僅適用于容量需求較低的水域、農(nóng)村、高鐵等特殊場(chǎng)景，不適用于容量需求較高區(qū)域。

4 結(jié)論

本文通過分析CDMA導(dǎo)頻污染根源是對(duì)稱式覆蓋模式，提出了非對(duì)稱覆蓋思想和具體解決導(dǎo)頻污染方案，并基于網(wǎng)絡(luò)安全性、維護(hù)便利性和適用場(chǎng)景等方面對(duì)該方案進(jìn)行探討。該方案對(duì)以上特殊場(chǎng)景不但能從根本上解決導(dǎo)頻污染問題，也能有效降低全網(wǎng)干擾水平；非對(duì)稱覆蓋模式不但適用于CDMA網(wǎng)絡(luò)，同樣適用于其他通信網(wǎng)絡(luò)。

1 李方偉.移動(dòng)通信原理與系統(tǒng)［M］.西南師范大學(xué)出版社，2003

2 宋捷，曾偉，許強(qiáng).CDMA網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)頻污染問題［J］.移動(dòng)通信，2004，28（1）.912

3 啜鋼.CDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，2004

4 劉小偉.同PN技術(shù)水域覆蓋應(yīng)用［D］

5 鈐明潔.論特殊場(chǎng)景下的CDMA系統(tǒng)導(dǎo)頻優(yōu)化［D］

10.3969/j.issn.1006-6403.2016.08.007

2016-08-02）