CDMA2000 1X與HRPD混和組網(wǎng)的網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)介紹

1、引言

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

　　當網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃形成，一個大的體系架構(gòu)便已構(gòu)成。此時，網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化問題就顯得尤為重要。通過分析網(wǎng)絡(luò)狀況，對系統(tǒng)參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備做出合情合理的調(diào)整，從而使網(wǎng)絡(luò)運行達到最佳狀態(tài)。目前，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中所用的數(shù)據(jù)，主要包括話務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化是改善移動通信系統(tǒng)整體性能的關(guān)鍵。

2、CDMA2000 1X網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)

　　在做CDMA2000 1X系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，首先要根據(jù)當前的服務(wù)需求以及地形地貌做一個總的設(shè)計方案，也就是說要考慮CDMA網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(diào)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(fù)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(shè)計方案進行修正，生成對網(wǎng)絡(luò)覆蓋及容量的最終預(yù)測，確定系統(tǒng)參數(shù)，完成網(wǎng)絡(luò)的基本規(guī)劃。

　　在鄉(xiāng)村等低話務(wù)密度地區(qū)，用戶申請的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)規(guī)劃相對簡單。在市區(qū)等高話務(wù)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(wù)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(chǎn)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(wǎng)絡(luò)建設(shè)中應(yīng)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(gòu)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?；贑DMA技術(shù)的網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)相比于基于GSM技術(shù)的網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)要復(fù)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(wǎng)絡(luò)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(jié)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(wù)信道，這樣也就占用了多個基站的資源。CDMA2000 1X網(wǎng)絡(luò)中，某個扇區(qū)的前向業(yè)務(wù)信道是由Walsh碼區(qū)分的，一般的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃前向使用RC3建立語音業(yè)務(wù)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(wǎng)絡(luò)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(jīng)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(cè)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(diào)手機的信號。如果此時再接入新的用戶，便會產(chǎn)生雪崩效應(yīng)，造成多個用戶的掉話。所以在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，應(yīng)該為每一個基站設(shè)置一個激活率的限制，避免雪崩效應(yīng)的產(chǎn)生。當有多個用戶同時進行語音通信，網(wǎng)絡(luò)的負荷達到一定程度時就禁止新的用戶接入了，此值設(shè)置過小會影響整個網(wǎng)絡(luò)的容量，過大會造成網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定。設(shè)置此值時還應(yīng)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(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，一般將此值設(shè)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(yīng)的產(chǎn)生。

　　CDMA2000 1X網(wǎng)絡(luò)相對于CDMA 95網(wǎng)絡(luò)，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(guān)。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(wù)，Walsh碼樹的信道分配會對整個系統(tǒng)的容量產(chǎn)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(diào)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?jīng)Q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。基站側(cè)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(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)

　　隨著技術(shù)的日新月異，用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)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(shù)應(yīng)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(wù)而設(shè)計的，其基本設(shè)計思想是將高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和低速語音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分離開來，利用單獨載波提供高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。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(wù)需求。因此，從無線鏈路設(shè)計的角度上，HRPD系統(tǒng)設(shè)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(fù)用、自適應(yīng)編碼調(diào)制、HARQ、智能調(diào)度算法、虛擬軟切換等多種新技術(shù)，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(wǎng)絡(luò)設(shè)計和規(guī)劃中，必須充分考慮這些新技術(shù)帶來的影響。

　　應(yīng)當注意的是，HRPD與CDMA2000 1X技術(shù)有很大的不同，CDMA2000 1X網(wǎng)絡(luò)是一個功率控制的網(wǎng)絡(luò)，多個用戶碼分的使用整個系統(tǒng)的資源，而HRPD網(wǎng)絡(luò)是一個速率控制的網(wǎng)絡(luò)，多個用戶時分的使用網(wǎng)絡(luò)的資源，這也就導致了兩者在網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)上的不同。

　　HRPD網(wǎng)絡(luò)用戶在申請前向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)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(yīng)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(wǎng)時，應(yīng)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(chǎn)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(fù)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(diào)度算法至關(guān)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(shù)的發(fā)展來看，將來的HRPD網(wǎng)絡(luò)一定會和CDMA2000 1X網(wǎng)絡(luò)混和組網(wǎng)，HRPD網(wǎng)絡(luò)會做熱點覆蓋，這兩個網(wǎng)絡(luò)均可以提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。當用戶身處混合蓋區(qū)時，申請數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時應(yīng)當首先由HRPD網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)，當HRPD網(wǎng)絡(luò)忙時，應(yīng)及時將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)向1X網(wǎng)絡(luò)，避免乒乓效應(yīng)，這是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的一個重要問題。CDMA2000 1X網(wǎng)絡(luò)承載語音傳輸以及在HRPD網(wǎng)絡(luò)繁忙時承載部分數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。由于CDMA2000 1X和HRPD需要分配不同的載波，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，必須充分考慮HRPD和CDMA2000 1X技術(shù)體制的差異及其對網(wǎng)絡(luò)的影響。需要同時對CDMA2000 1X和HRPD上下行鏈路分別進行鏈路預(yù)算和覆蓋分析，同時，通過恰當?shù)脑拕?wù)模型，結(jié)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(jié)束語

　　目前，無線通信技術(shù)蓬勃發(fā)展，CDMA的陣營也越來越強大。CDMA2000 1X與HRPD技術(shù)也受到更多人士的關(guān)心，冀望本文能拋磚引玉，更好的實現(xiàn)兩種技術(shù)混和組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。