CDMA導(dǎo)頻污染問題的優(yōu)化解決方案

摘要　通過研究基于CDMA技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)中存在的導(dǎo)頻污染現(xiàn)象，結(jié)合工作中的實(shí)際優(yōu)化案例，深入分析了導(dǎo)頻污染的產(chǎn)生原因，給出了不同的解決方案，并就導(dǎo)頻污染的預(yù)防提出了幾點(diǎn)建議，為解決導(dǎo)頻污染問題，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量指明了方向。

1  引言

隨著CDMA無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，使用無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的用戶越來越多，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的覆蓋范圍也越來越廣泛和深入，CDMA系統(tǒng)基站的數(shù)量也日益增加。由于CDMA是自干擾系統(tǒng)，隨著基站數(shù)量的大量增加，基站間距越來越小，很容易就造成弱覆蓋、無主導(dǎo)頻等現(xiàn)象而形成導(dǎo)頻污染區(qū)域，進(jìn)而影響系統(tǒng)容量、用戶的通話質(zhì)量以及接通率、掉話率等KPI指標(biāo)。因此，在規(guī)劃和優(yōu)化CDMA無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，導(dǎo)頻污染就成為需要特別關(guān)注、需要重點(diǎn)解決的問題。

2  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。我們平常提及的導(dǎo)頻污染通常是指導(dǎo)頻強(qiáng)度污染。

2.1  導(dǎo)頻相位污染

CDMA系統(tǒng)前向信道中，每個(gè)扇區(qū)用不同PN偏置就是不同PN短碼區(qū)分。15階移位寄存器產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列共215個(gè)Chip，CDMA規(guī)定64個(gè)Chip為一組，那么一共有215÷64=512組，也就是有512個(gè)PN碼。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。目前網(wǎng)絡(luò)中，可以設(shè)置Pilot Inc參數(shù)，設(shè)定了PN間復(fù)用的距離，一般不會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)相同PN覆蓋同一區(qū)域或者無法識(shí)別扇區(qū)的情況，現(xiàn)網(wǎng)中導(dǎo)頻相位污染情況出現(xiàn)概率較小。

2.2  導(dǎo)頻強(qiáng)度污染

對(duì)于CDMA系統(tǒng)，簡(jiǎn)單來說，導(dǎo)頻強(qiáng)度污染就是當(dāng)移動(dòng)臺(tái)所處區(qū)域有多個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)，而這些導(dǎo)頻信號(hào)都很強(qiáng)或都很弱，造成當(dāng)前EcIo很差，或者頻繁切換等現(xiàn)象。這里分兩種情況，一種認(rèn)為，當(dāng)我們接收的導(dǎo)頻信號(hào)多于3個(gè)導(dǎo)頻時(shí)，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，就視為存在導(dǎo)頻強(qiáng)度污染。一種認(rèn)為，移動(dòng)臺(tái)所處區(qū)域存在多個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)，但每個(gè)導(dǎo)頻的信號(hào)強(qiáng)度都比較弱，EcIo相近，即沒有一個(gè)信號(hào)足夠好的占主導(dǎo)地位的導(dǎo)頻，由于信號(hào)的快衰落就會(huì)引起移動(dòng)臺(tái)在通話時(shí)在不同扇區(qū)的業(yè)務(wù)信道間頻繁切換，極易造成掉話。

從鼎利路測(cè)軟件上來看，其表現(xiàn)形式通常是手機(jī)接收的導(dǎo)頻功率足夠好或相近，但各扇區(qū)Ec/Io都較弱，從軟件實(shí)時(shí)顯示的激活集、候選集和鄰集信息看，如果強(qiáng)度很好或者強(qiáng)度相近的導(dǎo)頻數(shù)超過3個(gè)，就有可能造成EcIo下降，或者頻繁軟切換。這種情況就可以看成是多于3個(gè)的導(dǎo)頻信號(hào)對(duì)激活集里面3個(gè)服務(wù)導(dǎo)頻的干擾。

從鼎利的綜合后臺(tái)分析系統(tǒng)中，對(duì)于導(dǎo)頻強(qiáng)度污染的分析，提供了幾種基于用戶自定義的導(dǎo)頻污染定義條件，通過不同參數(shù)條件和判決門限條件的組合，可以針對(duì)不同的導(dǎo)頻污染現(xiàn)象快速定位存在導(dǎo)頻污染問題的區(qū)域，以進(jìn)行針對(duì)性分析和優(yōu)化，為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化給出建議。

下面主要介紹導(dǎo)頻強(qiáng)度污染產(chǎn)生原因、帶來的影響以及解決方法。本文中所指提到的導(dǎo)頻強(qiáng)度污染，統(tǒng)一簡(jiǎn)稱導(dǎo)頻污染。

3  導(dǎo)頻污染產(chǎn)生的原因

導(dǎo)頻污染產(chǎn)生主要是由于多個(gè)扇區(qū)之間信號(hào)相互之間干擾造成的。由于無線環(huán)境的復(fù)雜性：包括地形地貌、建筑物分布、街道分布、水域等等各方面的影響，使得信號(hào)非常難以控制，無法達(dá)到理想的狀況。導(dǎo)頻污染主要發(fā)生在基站比較密集的城市環(huán)境中，因?yàn)槌鞘械幕�站分布密集，容易產(chǎn)生幾個(gè)扇區(qū)的導(dǎo)頻信號(hào)覆蓋同一個(gè)區(qū)域，同時(shí)由于室內(nèi)信號(hào)會(huì)泄漏到室外以及信號(hào)受到城市中高樓大廈的折射反射，也容易導(dǎo)致導(dǎo)頻污染。另外，當(dāng)理論上強(qiáng)的導(dǎo)頻信號(hào)由于被遮擋可能會(huì)造成在這個(gè)導(dǎo)頻覆蓋的區(qū)域主用導(dǎo)頻變?nèi)�，�?dǎo)致同時(shí)收到幾個(gè)都不強(qiáng)的導(dǎo)頻信號(hào)，這也使導(dǎo)頻污染現(xiàn)象。

因此，在城市中導(dǎo)頻的規(guī)劃和扇區(qū)的覆蓋很重要，只要在工程建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中把導(dǎo)頻規(guī)劃好和扇區(qū)的覆蓋控制好才能盡可能避免產(chǎn)生導(dǎo)頻污染。

4  導(dǎo)頻污染對(duì)系統(tǒng)的影響

當(dāng)產(chǎn)生導(dǎo)頻污染時(shí)，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。

如果在導(dǎo)頻污染區(qū)進(jìn)行呼叫時(shí)，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，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。

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，雖然軟切換技術(shù)在CDMA中有利于反向的分集接收，但會(huì)占用系統(tǒng)資源（CE，Walsh碼和基站的功率），使得系統(tǒng)的容量下降。

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。

5  導(dǎo)頻污染的解決方法

解決導(dǎo)頻污染主要就是突出強(qiáng)的導(dǎo)頻信號(hào)、使進(jìn)入激活集的導(dǎo)頻減少、減弱部分導(dǎo)頻信號(hào)，這樣可以減少這些導(dǎo)頻信號(hào)造成的干擾，解決導(dǎo)頻污染問題。

要解決導(dǎo)頻污染問題，就要找到產(chǎn)生導(dǎo)頻污染的根源。以下是結(jié)合實(shí)際工作總結(jié)歸納的主要解決方法：

（1）減少基站間覆蓋重疊范圍，避免各基站覆蓋邊界出現(xiàn)多次重疊。

（2）避免基站出現(xiàn)越區(qū)覆蓋的情況。

（3）通過調(diào)整天線方位角、俯仰角以及基站發(fā)射功率，在導(dǎo)頻污染的區(qū)域增強(qiáng)主服務(wù)小區(qū)信號(hào)強(qiáng)度，降低其它小區(qū)信號(hào)強(qiáng)度。

（4）通過RRU，光纖直放站等方式加強(qiáng)導(dǎo)頻污染區(qū)主服務(wù)小區(qū)信號(hào)強(qiáng)度。

在實(shí)際工作中，需要結(jié)合實(shí)際，具體問題具體分析，找出最適合的方法來解決不同原因?qū)е碌膶?dǎo)頻污染。本文通過介紹實(shí)踐工作中的幾個(gè)案例，分析導(dǎo)頻污染產(chǎn)生的原因找出導(dǎo)頻污染的解決辦法，并對(duì)以下幾種導(dǎo)頻污染產(chǎn)生原因及解決辦法進(jìn)行歸納。

案例一：弱覆蓋引起

問題現(xiàn)象：在余姚從名仕花園沿四明路往東，有段約500m的路段由于信號(hào)弱存在導(dǎo)頻污染現(xiàn)象，導(dǎo)致FER和手機(jī)發(fā)射功率太高產(chǎn)生掉話（見圖1）。

圖1  弱覆蓋引起的案例

問題分析和解決：圖中可以看到，該問題點(diǎn)的信號(hào)較弱，接收電平平均在-90dBm左右，EcIo為-15dB左右，使得附近的幾個(gè)基站都能覆蓋到該問題點(diǎn)。該問題點(diǎn)位于四明西路與大黃橋南路路口，有用戶投訴過室內(nèi)信號(hào)不好，該問題點(diǎn)需要加站解決。從圖中地理位置看，余派出所第一扇區(qū)（PN63）有覆蓋過來，但導(dǎo)頻強(qiáng)度較弱，增加了該點(diǎn)的導(dǎo)頻污染情況，因此我們調(diào)整余姚中學(xué)二扇區(qū)PN330天線下傾角由6°到4°。整余科技館三扇區(qū)PN429天線方位角由270°到250°。經(jīng)過調(diào)整后該點(diǎn)的導(dǎo)頻污染有了一定的改善，但要徹底解決需在十字路口增加基站。

復(fù)測(cè)結(jié)果：見圖2。

圖2  復(fù)測(cè)結(jié)果

總結(jié)：在信號(hào)弱的地方容易同時(shí)收到附近幾個(gè)基站的信號(hào)，或者同時(shí)在幾個(gè)基站覆蓋的邊緣，所有的信號(hào)都會(huì)較弱，信號(hào)強(qiáng)度都在-90dBm以下，Ec/Io都比較差，手機(jī)容易在這幾個(gè)導(dǎo)頻之間產(chǎn)生乒乓切換，手機(jī)雖然能正常解調(diào)但誤幀率和手機(jī)發(fā)射功率都會(huì)比較高。而且在這種情況下由于CDMA的呼吸效應(yīng)，隨著用戶的增加，基站的覆蓋范圍卻在縮小容易出現(xiàn)盲區(qū)，這就有必要增加基站來彌補(bǔ)覆蓋和分擔(dān)話務(wù)。如果不想增加基站可以考慮增大導(dǎo)頻的功率，但是覆蓋距離與功率大約是平方反比關(guān)系，要覆蓋距離增加一倍，功率就要提高4倍，也就是要增大6dB，顯然靠提高功率對(duì)改善覆蓋起的作用不是很大。在城市中新增基站就是牽一發(fā)而動(dòng)全身的工作，使得很大區(qū)域的覆蓋控制要重新調(diào)整，增加基站就是引入新導(dǎo)頻，有可能新的導(dǎo)頻就會(huì)影響到其他的導(dǎo)頻信號(hào)而產(chǎn)生新的導(dǎo)頻污染，這也增加規(guī)劃和優(yōu)化的難度。但是，如果通過調(diào)整基站參數(shù)的確不能解決當(dāng)前區(qū)域的導(dǎo)頻污染問題，那就必須考慮增加基站。