同偽噪聲碼組網(wǎng)在碼分多址網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的應(yīng)用

江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司通信規(guī)劃設(shè)計(jì)院北京所 張 亮

0 引言

隨著2009年CDMA“3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)“的正式放號(hào)，CDMA網(wǎng)絡(luò)正式進(jìn)入“3G”時(shí)代。經(jīng)過(guò)3年多的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，目前CDMA網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展已進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期。從覆蓋角度來(lái)說(shuō)，下一步C網(wǎng)質(zhì)量提高的重點(diǎn)主要是密集城區(qū)、室內(nèi)、高速公路鐵路、地鐵等用戶特別關(guān)注的區(qū)域，這些區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量也將是三大運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)比拼競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

在實(shí)際工程應(yīng)用中PN（偽噪聲）碼數(shù)量受CDMA協(xié)議限制只能支持512個(gè)，且一般步進(jìn)取3或4，這樣實(shí)際可用的PN數(shù)量?jī)H為120～170個(gè)，在密集城區(qū)有可能出現(xiàn)PN規(guī)劃受限于PN資源不足的問(wèn)題。在協(xié)議限定的情況下，只能在現(xiàn)有空口協(xié)議下解決此問(wèn)題，通過(guò)多個(gè)RRU共用同一個(gè)PN碼實(shí)現(xiàn)同PN組網(wǎng)。

1 同PN組網(wǎng)方案的實(shí)現(xiàn)原理

同PN RRU（射頻拉遠(yuǎn)單元）思路下行相對(duì)比較簡(jiǎn)單，只需將BBU（室內(nèi)基帶處理單元）發(fā)送一個(gè)RRU數(shù)據(jù)同時(shí)送到多個(gè)RRU處理發(fā)射。上行相對(duì)比較復(fù)雜，常用方案有兩種，一種是OTSR（全向發(fā)射定向接收），通過(guò)反向獨(dú)占接收通道，保證同PN的反向接收指標(biāo)和獨(dú)立RRU相同，但需要占用更多的反向接收通道資源，如果信道資源不足，需要增加信道板；第二種是OTCR（全向發(fā)射合并接收）方式，同PN的多個(gè)RRU反向IQ（同相正交）信號(hào)進(jìn)入信道板之前完成合并，這樣增加的同PN載頻共享接收通道，不用額外增加信道板。

第一種方案會(huì)占用過(guò)多的反向CE（信道處理單元）資源，且因EV鄄DO（evolution data only）的A版本采用的6800芯片（高通發(fā)布的基于CDMA2000 1xEV鄄DO版本A無(wú)線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的CSM6800芯片）只有6個(gè)反向通道，同PN RRU數(shù)量受限嚴(yán)重。第二種方案克服了第一種的缺點(diǎn)，不額外占用通道和CE資源，同PN RRU數(shù)量可大大提高，但會(huì)犧牲1～3 dB的上行分集接收增益。

圖1為同PN RRU按載波配置的示例。示例說(shuō)明：第一個(gè)載波3個(gè)RRU同PN，第二個(gè)載波2個(gè)RRU 同PN，第三個(gè)載波2個(gè)RRU同PN，第四個(gè)載波是獨(dú)立PN。

2 同PN組網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)

要提高C網(wǎng)的質(zhì)量，僅僅通過(guò)常規(guī)的建設(shè)新宏站或室分信源RRU等手段是不夠的。必然會(huì)遇到PN規(guī)劃、鄰區(qū)設(shè)置和切換掉話等網(wǎng)絡(luò)深層次的問(wèn)題，而采用直放站也會(huì)出現(xiàn)新的問(wèn)題。具體分析如下。

1）PN規(guī)劃問(wèn)題。

CDMA 1x網(wǎng)絡(luò)采用同頻組網(wǎng)，前向通過(guò)短PN序列來(lái)區(qū)分不同的扇區(qū)。短PN序列是一偽隨機(jī)碼，長(zhǎng)度為215－1，再加上一個(gè)全0序列，共有32 768個(gè)相位，短碼的不同相位間完全正交。CDMA 1x擴(kuò)頻后的基帶信號(hào)速率為1.228 8 Mchip/s，1 chip時(shí)延在自由空間直線傳輸距離約為244 m，遠(yuǎn)小于基站的覆蓋半徑。所以規(guī)定將短PN的64個(gè)相位差稱為一個(gè)PN偏置，可用的短PN偏置為32 768/64＝512個(gè)。在實(shí)際商用網(wǎng)絡(luò)中，短PN的相伴偏置一般為3～6個(gè)，可用的PN偏置只有168或84個(gè)。在基站密集的區(qū)域（如北上廣密集城區(qū)、中央商業(yè)區(qū)等），這樣PN規(guī)劃是很困難的，各類同PN引起的問(wèn)題不可避免，而且隨著網(wǎng)絡(luò)下一步的建設(shè)，特別是室分系統(tǒng)RRU的建設(shè)，該問(wèn)題將會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。

2）鄰區(qū)規(guī)劃問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)切換，CDMA系統(tǒng)定義了鄰區(qū)的概念，要求存在切換關(guān)系的扇區(qū)間配置鄰區(qū)關(guān)系。根據(jù)規(guī)范建議及實(shí)踐，扇區(qū)的鄰區(qū)數(shù)量一般設(shè)在20條以內(nèi)比較理想，合并后的鄰區(qū)一般在40條以內(nèi)。實(shí)際上，由于在基站密集區(qū)域存在大量的無(wú)線信號(hào)切換需求，需配置的鄰區(qū)數(shù)量遠(yuǎn)超過(guò)理想的范圍，超過(guò)系統(tǒng)定義的最大鄰區(qū)數(shù)，造成切換失敗概率上升、信令開(kāi)銷增大等，結(jié)果是通信質(zhì)量明顯下降，嚴(yán)重的時(shí)候產(chǎn)生掉話現(xiàn)象。

3）特殊場(chǎng)景下軟切換可能產(chǎn)生的問(wèn)題。

軟切換是CDMA的一項(xiàng)特有技術(shù)，非常有效地提高了切換的可靠性。為保證切換的可靠性，軟切換要求保證一定的信號(hào)重疊覆蓋區(qū)域。而在移動(dòng)臺(tái)處于高速移動(dòng)的狀態(tài)下，移動(dòng)臺(tái)必然出現(xiàn)頻繁的切換，錯(cuò)過(guò)理想的切換區(qū)域的概率明顯上升，甚至可能產(chǎn)生掉話。在地鐵等通過(guò)泄纜覆蓋的情況下，重疊區(qū)域一般相對(duì)較小，移動(dòng)臺(tái)高速通過(guò)時(shí)錯(cuò)過(guò)切換的概率也有可能明顯增加。

4）采用直放站技術(shù)產(chǎn)生的問(wèn)題。

目前，解決前三大問(wèn)題簡(jiǎn)單最常用的手段是采用直放站。但引入直放站也必然帶來(lái)如下新的問(wèn)題，主要包括施主站底噪抬升引起容量下降和射頻性能較差引起多載波情況下的互調(diào)問(wèn)題、功率回退和覆蓋間的矛盾問(wèn)題。引入EV鄄DO后問(wèn)題將更突出。而且直放站的質(zhì)量相對(duì)主設(shè)備廠家來(lái)說(shuō)可靠性差至少一個(gè)數(shù)量級(jí)，故障率較高，特別是無(wú)線直放站甚至?xí)锌赡墚a(chǎn)生自激從而造成對(duì)周圍大片區(qū)域的干擾。

所以，在CDMA網(wǎng)絡(luò)許多場(chǎng)合中，要提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量?jī)H僅靠增加宏基站或室分RRU是不可能取得好的效果的，甚至可能進(jìn)入越加站質(zhì)量越差的情況。為從根本上解決前面3個(gè)問(wèn)題，同時(shí)又避免引入直放站帶來(lái)的其他問(wèn)題，人們很自然地開(kāi)始研究是否能通過(guò)多個(gè)RRU共用一個(gè)PN。

同PN組網(wǎng)模式主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

1）減少PN邊緣切換區(qū)數(shù)量，減少PN間頻繁切換次數(shù)，緩解導(dǎo)頻污染；

2）節(jié)約PN資源，在PN資源緊張的狀況下，提高PN資源的利用率，有利于PN規(guī)劃；

3）在話務(wù)不甚高區(qū)域應(yīng)用，可以提升CDMA 1x（即CDMA2000的第一階段）和EV鄄DO覆蓋質(zhì)量，很好改善Ec/Io（一個(gè)chip的平均能量/來(lái)自于其他小區(qū)的干擾）、C/I（載波功率/干擾總功率）、DRC_value（數(shù)據(jù)速率控制值）和Tx（發(fā)射功率）等性能指標(biāo)值。

此種模式特別適用于話務(wù)不甚高，且使用RRU作為信源的室分系統(tǒng)和高速道路等場(chǎng)景。同PN組網(wǎng)是對(duì)載頻覆蓋范圍的增加，節(jié)省PN資源，但并未增加空口資源。所以，在新建RRU構(gòu)成同PN組網(wǎng)時(shí)，基站容量并未增加。相反，在對(duì)現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行同PN改造時(shí)，還會(huì)減小基站的空口容量。如：S111（S：sector，3個(gè)扇區(qū)每個(gè)扇區(qū)1個(gè)載頻）的配置進(jìn)行同PN改造為O1（O：omni，配置1個(gè)載頻的全向站）的配置后，基站由之前的3載扇變?yōu)?載扇的容量。因此，在對(duì)現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行同PN改造時(shí)，一定要做好話務(wù)量評(píng)估。

3 同PN小區(qū)組的鄰區(qū)配置思路

鄰區(qū)配置本應(yīng)附屬于小區(qū)配置下，此處單獨(dú)列出，是因?yàn)樵诋惿葏^(qū)同PN模式下，鄰區(qū)配置相對(duì)比較復(fù)雜。

由于參考扇區(qū)的PN代表整個(gè)同PN小區(qū)組的PN，所以在同PN小區(qū)組的鄰區(qū)配置中，僅配置參考扇區(qū)的鄰區(qū)列表即可，非參考扇區(qū)的網(wǎng)管設(shè)置PN值始終不起作用。鄰區(qū)配置時(shí)，只能添加正常扇區(qū)和同PN組的參考扇區(qū)，不能添加同PN組的非參考扇區(qū)。在同PN小區(qū)組與正常小區(qū)混配的網(wǎng)絡(luò)配置中，配置鄰區(qū)時(shí)，將整個(gè)同PN組作為一個(gè)“小區(qū)”考慮。

以圖2所示的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇槔?/p>

同PN小區(qū)組1包含2個(gè)小區(qū)A、D（藍(lán)色區(qū)域），其中A為參考小區(qū)；同PN小區(qū)組2包含兩個(gè)小區(qū)C、E（黃色區(qū)域），其中C為參考小區(qū)；B是正常小區(qū)。那么，組1的鄰區(qū)配置在參考扇區(qū)A的鄰區(qū)列表中，應(yīng)添加的小區(qū)為：B（正常小區(qū)），C（組2的參考小區(qū)）；組2的配置道理與組1相同。B的鄰區(qū)有同PN組1和同PN組2，B的鄰區(qū)列表為：A（組1的參考小區(qū)），C（組2的參考小區(qū)）。

非參考扇區(qū)D、E本身不能配置鄰區(qū)列表，同時(shí)也不應(yīng)出現(xiàn)在任何其他小區(qū)的鄰區(qū)列表中。

4 同PN RRU現(xiàn)網(wǎng)場(chǎng)景使用方案建議

一般情況，話務(wù)不甚高的區(qū)域，都可以考慮配置異扇區(qū)同PN模式，因?yàn)樗坏梢跃徑鈱?dǎo)頻污染、節(jié)約PN資源，而且能夠提高覆蓋區(qū)域的信號(hào)質(zhì)量。特別是對(duì)于一些需要消除切換的區(qū)域，作用更大。下面簡(jiǎn)單列舉3種主要應(yīng)用場(chǎng)景。

1）室內(nèi)分布系統(tǒng)場(chǎng)景，見(jiàn)圖3。

在密集城區(qū)或面積較大，覆蓋要求較高，且鄰區(qū)復(fù)雜的樓宇中，多RRU的應(yīng)用會(huì)造成PN資源不足的問(wèn)題。應(yīng)用同PN組網(wǎng)功能后，可以把區(qū)域內(nèi)多個(gè)PN分成幾個(gè)PN組，或者讓一個(gè)樓宇只有一個(gè)PN，有減少了室外覆蓋基站的鄰區(qū)數(shù)量，簡(jiǎn)化了鄰區(qū)規(guī)劃，提高切換成功率。同時(shí)，在樓內(nèi)沒(méi)有了切換，提高了信道資源利用率，進(jìn)一步降低掉話率。

2）部分用戶量低，但面積較大區(qū)域，如地下停車場(chǎng)用同PN的RRU，讓它與室外覆蓋基站的相應(yīng)扇區(qū)同PN，這樣進(jìn)出停車場(chǎng)就沒(méi)有了切換，保證了覆蓋了連續(xù)和延伸。

3）高速鐵路場(chǎng)景，見(jiàn)圖4。

高速鐵路的長(zhǎng)隧道中，終端運(yùn)行速度快，通話過(guò)程中終端切換頻繁，要是搜索窗的搜索速度不夠快的話，就會(huì)影響通話質(zhì)量，甚至發(fā)生掉話，配置異扇區(qū)同PN模式，可以避免切換的頻繁發(fā)生，提升用戶通話感受。

5 總結(jié)

異扇區(qū)同PN模式是一種比較新的技術(shù)，這種新小區(qū)工作模式對(duì)于話務(wù)不甚高的區(qū)域，有著非常大的應(yīng)用價(jià)值，能夠很好地改善小區(qū)覆蓋性能，緩解導(dǎo)頻污染，特別是提升小區(qū)邊緣區(qū)域信號(hào)覆蓋質(zhì)量，明顯降低邊緣區(qū)域信號(hào)干擾，這對(duì)于自干擾系統(tǒng)特性的CDMA網(wǎng)絡(luò)有著特殊的意義。同時(shí)，配置異扇區(qū)同PN模式還可以節(jié)省寶貴的PN資源，提高網(wǎng)絡(luò)PN規(guī)劃的效率，是有效提高密集城區(qū)室內(nèi)、高速公路鐵路、地鐵等網(wǎng)絡(luò)薄弱環(huán)節(jié)質(zhì)量的重要手段。當(dāng)然，同PN RRU技術(shù)也存在一個(gè)較明顯的問(wèn)題，即多個(gè)同PN RRU提供的容量和一個(gè)RRU基本相當(dāng)，這在目前網(wǎng)絡(luò)容量負(fù)荷還很低的情況下還不會(huì)顯現(xiàn)，但在今后高話務(wù)區(qū)域使用會(huì)受到一定的限制。 ◆