浅析CDMA系统边界乒乓切换问题

【摘要】省际边界地区切换成功率低导致掉话问题一直是cDMA系统面临的困扰，文章在简要介绍CDMA系统硬切换方式的基础上，通过对某省际边界地区网络优化案例的分析，对CDMA系统省际边界乒乓切换问题作了详细阐述。

【关键词】CDMA　乒乓切换硬切换RTD　PilotBeacon

1　引言

随着3G浪潮在中国的推进，cDMA技术得到了飞速的发展，目前中国CDMA网络成为全球最大CDMA网。随着网络规模的扩大和用户的不断增加，CDMA网络建设由开始的以扩大覆盖面积为目标，转移到加强网络优化、提高信号质量上来。

CDMA的软切换技术在降低掉话率方面作用明显，但它仅在相同载频之间的切换中才能发挥作用。对于不同载频之间的切换，只能采用硬切换实现。硬切换的成功率相对较低，尤其是不同基站不同载频之间的硬切换，很容易造成掉话。考虑到国内CDMA系统的建设情况，不同载频区域存在以下三种情况(以双载波为

2CDMA硬切换方式

目前CDMA系统在发生省际边界区域硬切换时多采用基于伪导频方式硬切换与RTD触发方式硬切换两种方式。

2.1　基于伪导频方式硬切换

伪导频(PilotBeacon)是指仅有导频信号输出，无同步、寻呼和接入信道，也不在该载扇下建立业务信道，大大节省设备成本，但无法分担话务量。

伪导频小区如图1所示：

手机可以同时搜索到本小区(多载频小区)和目标小区(F2为伪导频的小区)的导频，并通过PSMM上报给基站。当目标小区的导频很强时，基站指示手机向目标小区做跨频切换，所以基站侧在F1上建立业务信道，从而发生换频切换。

伪导频规划时需注意以下几点：

(1)伪导频基站一定要规划在话务量小的地方，如果换频切换后引起基本载频过载，就要考虑将伪导频基站向外扩，也就是伪导频的规划区域要在边界的边界。

(2)伪导频载频在载频参数里一定要设置成非基本载频，而且都设置成临界小区。

(3)伪导频基站的两个载频的覆盖一定要一致，甚至基本载频覆盖可以比非基本载频略大一些；且由于伪导频没有接入和寻呼，基本载频的输出功率比非基本载频输出功率高2dB。

(4)伪导频不能增加寻呼信道和接入信道，同步信道最好配上，这有利于调整前向的覆盖。

(5)一定不要闭塞伪导频的基本载频，否则，可能出现大量的掉话、信号飘浮等；而且，如果闭塞了基本载频，即使伪导频再强，也不会发生换频切换，这时伪导频就成了一个非常强的干扰信号。

(6)一定不要闭塞伪导频所对应的物理资源，比如CE、Walsh码等。

(7)伪导频所对应的小区最好设置成临界小区，这样换频切换发生将会提前，只要信号足够强就可发生换频切换。

2.2　RTD触发方式硬切换

RTD(Round TripDelay)触发方式可称之为环路传播时延触发，即系统根据基站设备到移动终端无线信息的环路传播时延(以码片Chip为单位)，得到移动终端与基站设备的实际空间距离，将该时延值与系统数据库中预先设定的RTD门限值进行比较；当实际RTD值大于门限设定值时，系统触发载波间硬切换。

具体流程为：当业务信道建立在非基本载频的终端进入临界小区时，基站向手机发送(周期)导频强度测量请求消息(PPSMRM／PMROM)，移动台在收到该消息之后就会发送(P)PSMM消息，从而让BSC不断了解该移动台当前的无线状况。如果移动台上报的所有激活集导频的强度和RTD都分别小于各软切换服务扇区预先规定的切换门限，基站就会命令手机切换到基本载频。这些门限分别称为换频半软切换的强度门限和RTD门限。

由于RTD门限值是根据载波的可靠覆盖半径进行设定的，所以RTD方式是基于扇区可靠服务半径的硬切换，是一种基于纯软件的、低成本的硬切换机制。为保证成功率，目前RTD一般都是首先切换到本站的目标载波，然后再软切换至对端基站。

RTD触发机制为：没有要加入的新的当前载频导频；所有的激活集导频都在临界小区中；所有的激活集导频的搜索窗中心大于门限设定值；(P)PSMM中所有的PN的强度都弱于切换门限。

2.3　两种硬切换方式比较

相同点：用于辅助手机做换频切换；对于手机，两种切换方式都是盲切换，手机被动发起换频切换；换频切换区域的基本载频的覆盖小于第二载频的覆盖，无法保证相同，影响换频切换发生，导致换频切换不成功。

不同点：换频切换触发条件不同；邻区列表中用于换频切换的目标小区数目不同；伪导频方式具有更好的切换健壮性；RTD方式在话务量大的情况下，可以在临界小区非基本载频上配置寻呼信道，分担寻呼负荷；伪导频方式需要增加伪导频硬件设备。

3　边界地区乒乓切换分析

在我国省际交界区域，不同省份选用的设备不一导致跨设备厂家之间只能采取硬切换方式；但是硬切换前后双方信号互为干扰，经常发生乒乓切换现象，严重影响通话质量；因此硬切换区域应该合理控制在省际边界及低话务区。下面对A省与B省之间CDMA系统边界区域发生的乒乓切换问题做出分析并加以解决。

3.1　切换参数设置不合理导致乒乓切换

现象描述：掉话前，手机发生了A省与B省之间的频繁硬切换，最后信号切换到B省侧的PNl80上，Ec／Io恶化到LDROP以下，FER持续走高，无法继续完成切换，最终掉话。

分析：在硬切换频繁地点，A省侧三路PN，PNl20(强度约为－16dB)、PN288(强度约为-7dB)、PNl08(强度约为－16dB)，B省侧PN180(强度约为14dB)。A省侧各路PN扇区的硬切换参数定义如表1所示：

当PNl08没有进入激活集的时候，系统合并切换参数为LCOMP=14，TCOA=4，需要B省侧PN强度大于A省侧PN强度7dB时，系统才会触发往B省的硬切换。但是，一旦PNl08强度足够强从而进入激活集，生效的切换参数变成T_COMP=2，TCOA=4，此时，只要B省侧信号强度大于T_ADD即触发硬切换。

如图2所示，一旦PN108出现在激活集里，便使得基于LCOMP的PilotBeacon硬切换功能关闭，只要目标小区PN180的信号强度大于T_ADD即触发硬切换。切换后，由于PNl80的信号强度不够而A省侧PN288的信号较强，手机上发PSMM消息，系统立即判决往A省侧PN288的硬切换。于是在该路段出现了来回的乒乓硬切换，最终往B省侧切换时，由于目标小区PNl80强度不够而无法维持链路，且不能执行往A省侧的回切，导致掉话。

解决方法：修改PN1084＼区切换参数，T_COMP修改为10，TCOA修改为4；在B省侧小区PN180(c1146_2)的硬切换目标小区中添加A侧小区PN288(BTS2725_2)。

3.2　硬切换方式设置不合理导致乒乓切换

现象描述：掉话前手机发生了频繁的乒乓硬切换，最后一次硬切换后，手机占用B省侧PN360的信号，PSMM消息里上报A省侧PN96的信号已经很强；但是由于B省未定义由PN360往A省PN96的切换关系，无法完成切换，FER走高，直至掉话。

分析：先看掉话前的乒乓硬切换的发生过程。切换前手机PN占用情况如图3所示：

切换发生前，手机占用A省侧PN420、PN84和PN96，三个小区在BSC中的小区类型均定义为边界小区(border)，相关参数设置如表2所示：

由于传播路径的复杂性，此时基站与手机之间的实际信号传播距离可能已经超过了RTD切换门限2.5km，于是触发了往PN96的目标小区PN360的硬切换，如图5所示：

RTD切换并不考虑目标小区的实际信号强度，因此切换后目标小区可能非常弱，无法维持链路。于是，手机上报PSMM消息，此时的PN96仍然很强。检查B省侧PN360的NLIST，并没有添加PN96为邻小区；因此尽管手机发送多条PSMM消息，系统仍然无法判决切换。直到手机搜索到PN360的目标小区A省侧PN420的信号强度高于PN3602.5dB，上发PSMM消息，系统才判决切换。至此，手机切回A省的系统，并且通过软切换重新占用到PN96和PN64的信号。手机重新占用到PN420、PN84、PN96。

此时，手机距离PN96的信号传播时延已经超过.2.5km，于是再次触发了往目标小区PN360的切换。此时PN360仍然很弱，无法维持链路。而此时A省侧PN96已经占据主导，手机无法通过搜索到PN420切回A省的系统，FER走高直至掉话。

解决：改BTS2726_1(PN96)、BTS2035_1(PN84)、BTS2035_3(PN420)往B省的硬切换方式为PilotBeacon触发方式；检查B省C261_3(PN360)的硬切换参数设置，并在切换目标小区中添加A省侧BTS27261(PN96)。

3.3　CDMA系统在省际边界区域发生乒乓切换分析

A省与B省交界区域发生乒乓切换。如图6所示：

发生如此频繁的乒乓切换的原因是：一方面由于覆盖控制不合理，形成类似导频污染(双方各有2路以上PN强度略大于T_ADD)；另一方面切换触发门限参数设置不够合理，某些区域的信号环境符合双方各自的触发条件。现从A省侧参数设置角度总结原因：

(1)对于PilotBeacon硬切换，我们只对部分正对边界的小区开启了基于T_COMP的切换方式，即设置TCOA=4及一定的触发门限T_COMP；而相邻的一些小区的设置没有充分考虑切换合并的影响，默认TCOA=O&TCOMP=2。这样，当手机处于多路软切换的时候，通过合并，TCOA=O&T_COMP=2变成生效的参数。此时，只要目标小区的信号强度大于T_ADD即触发切换，这样是极容易产生乒乓切换的。

(2)对于RTD硬切换，部分小区的切换门限BRPRTDT设置过小，在目标小区的信号强度弱而原小区信号仍然很强的时候，就已经触发了硬切换。而对方为基于信号强度差值的PilotBeacon硬切换，此时肯定会往回切，这样反复也形成了乒乓切换。

通常一连串的乒乓切换的后果就是掉话，以上基本涵盖了对乒乓切换的分析。把RTD切换方式改成基于T―COMP的PilotBeacon切换，并在原有PilotBeacon触发区域的周边增开一些小区作为参考小区，这样基本能够对乒乓切换进行抑制。应注意在参数修改实施完毕后观察指标并进行复测。

4　总结

省际边界问题一直是困扰CDMA系统正常运行的重要因素，也是用户投诉的集中区域。目前我国省际边界切换存在较大的问题，需要定期地投入一定的力量实施优化。总结过往经验，有以下几方面值得重视：通过测试比较，目前PilotBeacon切换方式在成功率和性能方面均优于RTD切换，因此在边界区域建议均采用PilotBeacon硬切换方式。而采用PilotBeacon切换的前提是对边界上的信号覆盖进行严格的控制，边界上的类导频污染比软切换中的导频污染带来的问题更严重，因此需要边界双方配合优化边界信号覆盖。

由于时间有限，加之CDMA2000网络技术仍处于不断的发展之中，文中难免出现疏漏，恳请专家和读者指正。