CDMA2000 1X與HRPD混和組網的網規(guī)網優(yōu)介紹

1、引言

　　目前，3G這一熱點名詞經常見諸于各大媒體報刊，CDMA2000及其演進技術HRPD（High Rate Packed Data），也就是人們常說的EV-DO，作為3G技術的一種，也倍受大家關注。其中，無線資源可以說是3G網絡中最為稀缺的資源，因此，如何提高頻譜利用率，利用無線網絡設施向盡量多的用戶提供高性能的接入服務就成了運營商最為關心的一個問題，怎樣實現(xiàn)這一設備利用的最大化問題其實就是網絡規(guī)劃的目的所在，網絡規(guī)劃的合理，將直接為運營商節(jié)約成本，為整個網絡的建設和運營打下良好基礎。

　　當網絡規(guī)劃形成，一個大的體系架構便已構成。此時，網絡的優(yōu)化問題就顯得尤為重要。通過分析網絡狀況，對系統(tǒng)參數(shù)和網絡設備做出合情合理的調整，從而使網絡運行達到最佳狀態(tài)。目前，網絡優(yōu)化過程中所用的數(shù)據(jù)，主要包括話務和數(shù)據(jù)業(yè)務的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和來自無線路測過程的空中接口數(shù)據(jù)。由于整個移動通信系統(tǒng)中的無線網絡變化較多且難于估計，對移動通信系統(tǒng)整體性能的影響比較大，因此，對無線網絡的優(yōu)化是改善移動通信系統(tǒng)整體性能的關鍵。

2、CDMA2000 1X網絡的網規(guī)網優(yōu)

　　在做CDMA2000 1X系統(tǒng)網絡規(guī)劃時，首先要根據(jù)當前的服務需求以及地形地貌做一個總的設計方案，也就是說要考慮CDMA網絡中各個基站的覆蓋和容量。通過路測分析導頻覆蓋范圍、Ec/Io值、Eb/Nt值、反向功率和切換狀況等因素，評估設計方案。如果覆蓋及容量未能滿足要求，需進行站點優(yōu)化�？梢酝ㄟ^調整基站位置、數(shù)量、發(fā)射功率、天線方向角和高度以及基站部分參數(shù)，重新進行仿真運算，循環(huán)往復直至達到最優(yōu)的效果。當確定了站點位置后，需要進行站址勘測，勘測的同時，根據(jù)新獲得的信息對此前的設計方案進行修正，生成對網絡覆蓋及容量的最終預測，確定系統(tǒng)參數(shù)，完成網絡的基本規(guī)劃。

　　在鄉(xiāng)村等低話務密度地區(qū)，用戶申請的數(shù)據(jù)業(yè)務相對較少，覆蓋是主要問題，由于移動臺的發(fā)射功率有限，網絡覆蓋范圍受限于上行鏈路（手機的發(fā)射功率），容量不是問題，網絡規(guī)劃相對簡單。在市區(qū)等高話務密度地區(qū)，系統(tǒng)容量取決于下行鏈路的可分配功率以及基站的接收靈敏度，通過分配不同的導頻功率，可以控制各個基站的覆蓋范圍。由于在高話務密度地區(qū)小區(qū)重疊覆蓋面積較多，會有過多的無線信號能量投射到相鄰小區(qū)，從而產生導頻污染，當在同一區(qū)域有過多（數(shù)目超過Rake接收機的Finger數(shù)）強度接近的信號時，容易發(fā)生掉話，這在網絡建設中應當引起足夠的注意。

　　CDMA系統(tǒng)是一個自干擾系統(tǒng)，某個用戶相對于其他用戶來說就是干擾信號，每個小區(qū)也會對其它小區(qū)構成干擾，尤其是相同載頻且相鄰的小區(qū)。同時，小區(qū)具有呼吸功能，每個扇區(qū)的覆蓋范圍是可以隨時變化的，每個扇區(qū)的容量是一種軟容量�；�于CDMA技術的網規(guī)網優(yōu)相比于基于GSM技術的網規(guī)網優(yōu)要復雜的多，不是增加幾個基站就可以提高系統(tǒng)性能的，因此，功率控制在CDMA網絡中顯得尤為重要。CDMA系統(tǒng)本身是一個功率控制的系統(tǒng)，鏈路性能和系統(tǒng)容量取決于干擾功率的控制結果，因此，進行干擾分析、功率配置和軟切換規(guī)劃等工作顯得非常必要。但是由于各種因素相互制約，往往牽一發(fā)而動全身。比如軟切換，它雖然能夠降低用戶切換過程中的掉話率，但是當某個用戶在進行軟切換時，同時會和激活集中的多個基站建立業(yè)務信道，這樣也就占用了多個基站的資源。CDMA2000 1X網絡中，某個扇區(qū)的前向業(yè)務信道是由Walsh碼區(qū)分的，一般的網絡規(guī)劃前向使用RC3建立語音業(yè)務呼叫，RC3使用的是64階的Walsh碼，即總共可以生成64個信道。其中，至少必須包含一個導頻信道、一個同步信道和一個尋呼信道，3個信道分別使用Walsh0、Walsh32和Walsh1，也就是說，理想狀態(tài)的理論極限值是同時建立61個語音通信。但在實際的網絡中，往往還沒有到達這個理論最大值的時候，基站的總發(fā)射功率、基站的反向接收靈敏度、手機的最大發(fā)射功率以及手機的接收靈敏度這些因素中的一個或幾個同時已經到達了極限狀態(tài)。一般情況下，首先達到臨界狀態(tài)的是基站側的反向接收靈敏度。這是因為CDMA系統(tǒng)是個自干擾系統(tǒng)，某個用戶相對于其他用戶來說就是干擾信號，隨著同時接入用戶數(shù)的增加，干擾也愈大，基站的接收靈敏度在某一時刻便會達到臨界狀態(tài)，無法正確地解調手機的信號。如果此時再接入新的用戶，便會產生雪崩效應，造成多個用戶的掉話。所以在網絡規(guī)劃中，應該為每一個基站設置一個激活率的限制，避免雪崩效應的產生。當有多個用戶同時進行語音通信，網絡的負荷達到一定程度時就禁止新的用戶接入了，此值設置過小會影響整個網絡的容量，過大會造成網絡的不穩(wěn)定。設置此值時還應考慮到用戶所處環(huán)境對語音容量的影響，當用戶集中在基站信號覆蓋良好的近點時和集中在覆蓋邊緣的遠點時所能接入的語音呼叫數(shù)量肯定有很大差別。在網絡規(guī)劃時，一般將此值設置為60%～70%就可以了，空閑下來的資源可以留做軟切換用，同時也避免了雪崩效應的產生。

　　CDMA2000 1X網絡相對于CDMA 95網絡，在數(shù)據(jù)傳輸上增加了補充信道——SCH。正是由于這一信道的引入，使得前反向的數(shù)據(jù)傳輸速率增加至153.6kb/s。在進行前向的數(shù)據(jù)傳輸時，用戶獲得的速率與使用的Walsh碼息息相關。前向64階Walsh碼的信道傳輸速率是9.6kb/s，32階的為19.2kb/s，以此類推，要獲得153.6kb/s的數(shù)據(jù)速率，便要使用4階的Walsh碼。如上文所述，滿足一個扇區(qū)正常工作的最基本的開銷信道必須包含一個導頻信道、一個同步信道和一個尋呼信道。前向信道的64階Walsh碼中，0信道固定用來傳輸導頻信號，32信道固定傳輸同步信道，尋呼一般用1信道傳輸，用來傳輸數(shù)據(jù)的碼道不可以與這三個碼道沖突。使用的4階Walsh碼要與這三個信道避讓開來，根據(jù)一般Walsh碼樹的分配原則，一個扇區(qū)頂多只能支持兩個153.6kb/s的數(shù)據(jù)業(yè)務，Walsh碼樹的信道分配會對整個系統(tǒng)的容量產生影響，這也是容量優(yōu)化所要考慮的。當然，前向的數(shù)據(jù)速率一般來說也受制于基站的總發(fā)射功率，為了保持終端可以正確的解調高速數(shù)據(jù)，基站必然要分配給它較高的功率，此時，終端所處的無線環(huán)境也將起到決定作用，越差的環(huán)境所需的功率越高。

　　在反向上，不再受到Walsh碼的限制，但是終端可以得到的高速數(shù)據(jù)速率依然有限，這時主要瓶頸在于基站的接收靈敏度以及終端的發(fā)射功率�；�站側一般會有參數(shù)來確定最多可以分配的反向SCH的數(shù)量，此值不宜過大，過大的參數(shù)并不會增加反向扇區(qū)的吞吐量，反而會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成負面影響。

3、HRPD網絡的網規(guī)網優(yōu)

　　隨著技術的日新月異，用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務的速率有了更高的要求，同時，用戶下載的需求大大多過了上傳的需求，HRPD技術應運而生。HRPD系統(tǒng)主要是針對非對稱的高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務而設計的，其基本設計思想是將高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務和低速語音及數(shù)據(jù)業(yè)務分離開來，利用單獨載波提供高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務。對于前向，HRPD Release 0版本支持的最高數(shù)據(jù)速率達到了2.4M，而CDMA2000 1X僅為153.6k，對于反向HRPD Release 0版本與CDMA2000 1X支持的最高數(shù)據(jù)速率均為153.6k，這也正迎合了目前前反向不對稱的業(yè)務需求。因此，從無線鏈路設計的角度上，HRPD系統(tǒng)設計優(yōu)化的重點是前向鏈路。為了解決前向鏈路的高速傳輸問題，HRPD采用了前向鏈路時分復用、自適應編碼調制、HARQ、智能調度算法、虛擬軟切換等多種新技術，使前向鏈路的速率有了很大的提高，同時也在某種程度上對反向鏈路進行了一定優(yōu)化。在無線網絡設計和規(guī)劃中，必須充分考慮這些新技術帶來的影響。

　　應當注意的是，HRPD與CDMA2000 1X技術有很大的不同，CDMA2000 1X網絡是一個功率控制的網絡，多個用戶碼分的使用整個系統(tǒng)的資源，而HRPD網絡是一個速率控制的網絡，多個用戶時分的使用網絡的資源，這也就導致了兩者在網規(guī)網優(yōu)上的不同。

　　HRPD網絡用戶在申請前向數(shù)據(jù)業(yè)務時，終端會首先測得當前的C/I值報告給基站，申請此值相對應的數(shù)據(jù)速率。由于DO的分配機制所限，終端申請的速率都是較為保守的，有造成系統(tǒng)資源浪費的可能，所以組網時，應該打開基站的early termination，HARQ功能可以補償一些保守申請造成的浪費，對系統(tǒng)容量產生積極的影響。當有多個用戶同時分享前向數(shù)據(jù)速率時，他們所處的環(huán)境各不相同，申請的速率也不一致。由于無線環(huán)境十分復雜，CI的值極不穩(wěn)定，CI幾個dB的變化會導致速率成倍的升降。所以每個用戶的速率也在紛繁的變化。系統(tǒng)要對總共2.4Mb/s的資源進行合理的分配，此時，運用的調度算法至關重要，既要爭取整個扇區(qū)數(shù)據(jù)速率的最大化，又要兼顧每個用戶的穩(wěn)定接入。一個好的QoS控制機制會解決這方面的不少問題，使得最大化的使用系統(tǒng)資源。

　　以目前技術的發(fā)展來看，將來的HRPD網絡一定會和CDMA2000 1X網絡混和組網，HRPD網絡會做熱點覆蓋，這兩個網絡均可以提供數(shù)據(jù)業(yè)務。當用戶身處混合蓋區(qū)時，申請數(shù)據(jù)業(yè)務時應當首先由HRPD網絡提供服務，當HRPD網絡忙時，應及時將業(yè)務轉向1X網絡，避免乒乓效應，這是網絡規(guī)劃中的一個重要問題。CDMA2000 1X網絡承載語音傳輸以及在HRPD網絡繁忙時承載部分數(shù)據(jù)業(yè)務。由于CDMA2000 1X和HRPD需要分配不同的載波，在網絡設計中，必須充分考慮HRPD和CDMA2000 1X技術體制的差異及其對網絡的影響。需要同時對CDMA2000 1X和HRPD上下行鏈路分別進行鏈路預算和覆蓋分析，同時，通過恰當?shù)脑拕漳Ｐ�，結合用戶密度，進行容量分析，判斷覆蓋受限還是容量受限，選擇合理的小區(qū)半徑策略。

4、結束語

　　目前，無線通信技術蓬勃發(fā)展，CDMA的陣營也越來越強大。CDMA2000 1X與HRPD技術也受到更多人士的關心，冀望本文能拋磚引玉，更好的實現(xiàn)兩種技術混和組網的網絡規(guī)劃和網絡優(yōu)化。