CDMA2000 1x EV-DO网络高层建筑室内外协同优化策略分析

[摘要]文章从解决CDMA现网中高层建筑覆盖存在的主要问题出发，提出了高层建筑室内外协同优化策略，重点讨论了其三个关键点：室内外频点分配策略、业务态切换与空闲态待机策略和同PN技术应用策略，并给出了该协同优化策略实际应用前后的效果对比。

[关键词]CDMA　协同优化　频点分配　业务态切换　空闲态待机　同PN技术

1　引言

中国电信的CDMA网络经过近几年大规模建设，室外覆盖已比较完善。随着城市的发展，高层建筑覆盖需求日益增多，室外基站信号已不能满足相对集中的楼宇内用户通信质量要求。在高层建筑内手机能够收到的导频信号数量较多且强度相当，在众多信号作用下，难以形成保证通话质量的主导频信号，即产生高层导频污染，从而引起呼叫失败、掉话、通话质量差和数据传输速度慢等现象。CDMA现网中高层建筑存在的主要问题综合描述如下：

(1)导频污染严重。高层导频污染导致用户感知差。投诉和申告事件多。室内覆盖网络吸收话务量低，室内用户占用室外大量网络资源。

(2)PN码资源不足。目前CDMA网络中大规模采用RRU信源替换了室内分布的直放站信源，而每个RRU需分配相应的PN：5马，导致密集城区PN码资源紧张。若PN分配不合理则可能引起PN干扰，导致FER(误帧率)升高和掉话发生。

(3)邻区规划困难。由于高层建筑新增的RRU信源之间、RRU与室外宏站之间均需要配置两两邻区关系，使得邻区列表超大，可能引起邻区列表长度受限。给邻区规划带来困难。

传统的室内外同频组网方式难以彻底解决这三个根本问题，本文将对此提出相应优化策略，并分析优化策略的实际应用效果。

2　策略分析

针对CDMA网络高层建筑存在的突出问题，解决的思路主要从两个方面入手：(1)尽量消除高层导频污染；(2)节约PN码资源分配。

以密集市区相邻的两栋建筑为例，将高层建筑划分为高层信号区和低层信号区，高层信号区采用室内专用频点，室外专用频点以伪导频形式协助进行切换；超大型建筑可划分出几个高层信号区，分别采用不同的信源(RRU)进行覆盖，采用室内专用频点；低层信号区作为室内与室外信号的过渡区，采用室外专用频点。同时，相邻两栋建筑的低层室内信源RRU3和RRU6采用同PN技术(图1中RRU3和RRU6分配相同的PNe)，以节约PN资源。详细策略描述如图1所示。

在高层引入室内专用频点，采用室内和室外异频技术，使得手机无论在室内何处，都可以驻留并起呼在该室内专用频点上。由于该频点是室内专用，外部网络无此频点，可以有效避免高层导频污染并获得满意的前向Ec／Io，保证通话质量。同时，将高层和低层的切换区域控制在楼宇内，以切换成功率高的伪导频辅助硬切换实现，而低层楼宇与外界的切换为普通软切换。

该策略涉及三个关键方面：(1)室内外频点的合理分配策略；(2)合理的空闲态待机和业务态切换策略，以保证高层与低层、室内和室外的平滑切换；(3)同PN技术策略。下面着重对这三个关键点进行讨论。

2.1　室内外频点合理分配策略

中国电信cDMA网络目前已获批使用频点为：825MHz～835MHz(上行)／870MHz～880MHz(下行)，对应图2所示的37～283共7个频点，其中EV-DO对应频点从37频点开始往右使用，CDMA 1×对应频点从283开始往左使用。中国电信正申请次800M频率的使用权限：821MHz～825MHz(上行)／866MHz～870MHz(下行)，其中821MHz～824MHz／866MHz～869MHz频段。国家无委之前分配给天宇通信公司和铁道部使用开展无线数传业务，申请难度较大。所以次800M频率中可用的新频率为：824MHz～825MHz(上行)／869MHz～870MHz(下行)，对应图2所示的1013号频点。

鉴于目前市区CDMA 1X网络以2～3载波(对应283／201t242频点)为主，EV-DO网络以1～2(对应37／78频点)载波为主，对于室内外频点的分配策略建议为：室内专用频点优先建议采用1013号频点，119和160号为室内备用频点，室外专用频点选用283／201／242／78／37号频点。

2.2　业务态切换和空闲态待机策略

(1)业务态切换策略

高层信号区一低层信号区一室外信号区切换策略如下(图3)：

1)手机由高层信号区1到高层信号区2，由于室内专用频点设置相同，故不同小区之间的切换为普通的同频软切换，遵循普通软切换算法，本文不做详细讨论。

2)手机由高层信号区2到低层信号过渡区，由于低层信号过渡区配置了伪导频(对应室内专用频点)，随着高层信号区2的导频强度变弱和伪导频信号变强，触发伪导频辅助硬切换。由室内专用频点1切换到室外专用频点。

3)手机由低层信号过渡区到室外信号区，由于占用频点为室外专用频点，二者属于普通的同频软切换。

4)在高层信号区窗边区域，可能会发生与室外信号的直接切换，此时可通过手机辅助硬切换完成由室内专用频点到室外频点的切换。若高层信号区的室内信号始终无法在窗边占据主导频并且由较远的基站信号越区覆盖，则要考虑对室内覆盖系统做适当的改造以增强室内信号导频强度；并且通过优化手机辅助硬切换的相关门限，使得切换区域尽可能远离建筑物；同时对越区宏站信号加以控制，减少室外宏站对高层信号区的影响。一般情况下，应用以上手段可有效实现避免出现窗边乒乓切换。

室外信号区一低层信号区一高层信号区切换策略如下(图4)：

1)手机由室外信号覆盖区到低层信号过渡区，由于室外频点设置相同，故不同小区之间的切换为普通的同频软切换，遵循普通软切换算法。

2)手机由低层信号过渡区到高层信号区2，由于高层信号区2配置了伪导频(对应室外频点)，随着低层信号区的导频强度变弱和高层信号区2的伪导频强度变强，触发伪导频辅助硬切换，由室外专用频点切换到室内专用频点。

3)手机由高层信号区2到高层信号区1，由于占用频点为室内专用频点，二者属于普通的同频软切换。

4)在高层信号区窗边区域，若手机起呼时占用室外频点，随着用户由窗边向室内移动，可能会发生由室外信号到室内信号的直接切换。由于高层信号区已配置了室外频点的伪导频，可触发伪导频辅助硬切换完成由室外频点到室内频点的切换过程。

(2)空闲态待机策略

1)手机在高层信号主覆盖区开机或起呼

此种情况下，手机由伪导频导引直接驻留在室内专用频点上，并且在室内专用频点上进行待机或起呼。

2)手机在高层信号区窗边区域(即高层信号区覆盖边缘)开机或通话结束

在高层信号区窗边开机或通话结束时，手机都会进行初始化过程。目前部分手机会记录上次通话结束时占 用的频点。并优先回到该频点进行初始化，其它手机都会回到基本业务频点(即283频点，本文列为室外专用频点之一)上进行初始化。在高层信号区窗边区域，若主导频为室内专用频点，或者上次通话结束时占用的频点为室内专用频点，则手机开机或通话结束后在室内专用频点上进行初始化，这种情况后续操作与1)相同；若主导频无法占到室内专用频点，手机可能会在室外基站的室外专用频点上进行初始化，根据室外基站的多载波参数配置，选择相应的室外专用频点进行驻留和起呼。

3)手机在低层信号区窗边区域开机或通话结束

这种情况与在高层窗边开机情况相类似，所不同的是低层室内信号区与室外信号采用同样的室外专用频点，只发生普通软切换。

2.3　同PN技术应用策略

同PN技术是一种比较新的技术，目前中兴、华为设备均可同时支持同PN技术在1X和EV-DO两种网络上实现。在物理上原本是两个或以上的扇区，利用同PN技术可合并成一个大扇区，即某个区域原来存在几个不同PN信号，可合并成一个PN信号进行覆盖。这种技术模式对于话务不甚高的区域有着非常大的应用价值，能够很好地改善小区覆盖性能，缓解导频污染，特别是提升小区边缘区域信号覆盖质量，明显降低边缘区域信号干扰，对于具有自干扰系统特性的CDMA网络有着特殊的意义。同时，配置同PN模式还可以节省宝贵的PN资源，提高网络PN规划的效率。

在本文的室内外协同优化策略中，对于密集城区主楼和裙楼的低层信号过渡区采用同PN技术，能够有效减少切换区域，降低导频污染、节约PN资源，明显地提升这些区域1X和DO的覆盖质量，改善用户使用感受。同PN技术在高层建筑的室内分布以及高铁覆盖等场景具有广泛应用前景。

3　策略实施效果对比

以某省会城市密集市区某主楼+裙楼为例，利用本文室内外协同优化策略进行改造和优化。

主楼为写字楼，高25层，裙楼为商业楼，高6层。优化改造前，主楼采用2个RRu进行覆盖，使用频点为283和201；裙楼采用1个RRU进行覆盖，使用频点为283和201。优化改造后，将主楼18～25层划分为高层信号区1，采用独立RRU1和室内专用频点1013，配置201／283为伪导频；将主楼9～17层划分为高层信号区2，采用独立RRU2和室内专用频点1013，配置201／283为伪导频；主楼8层以下楼层划分为低层信号过渡区，采用独立RRU3和室外专用频点201／283，配置1013为伪导频；裙楼采用独立RRU4和室外专用频点201／283，配置1013为伪导频，其中RRU3和RRU4采用同PN技术配置为同PN小区。

如图5所示，优化改造前由于室外信号干扰，导频污染严重，激活集中室内信源最佳导频Ec／Io为-9.0dB；优化改造后由于采用室内专用频点消除了导频污染，室内信源导频Ec／Io为-5 5dB。优化改造前后重要网络性能指标对比如图6所示，由图可知，优化后整楼覆盖系统话务量增长159％，室内分布吸收话务能力大大提高，由原来22Erl增长到57Erl；掉话率大大下降，由原来的2.35％下降到0.47％；同时，该策略有效避免了高层信号区窗边、低层信号区进出楼门口等区域的乒乓切换，使软切换发生比例大大降低。

4　结束语

三大移动运营商之间的激烈竞争，使得以完善和提高室内覆盖质量为目的的精细化覆盖变得非常重要。高层建筑的导频污染是影响3G网络服务质量的关键问题，关系到未来CDMA网络的发展前景。由于传统室内覆盖采用室内外同频策略，在同频状况下通过“除弱扶强”式的导频污染解决思路难以根本解决这一问题，而导频污染、窗边乒乓切换、楼宇大厅出入口乒乓切换是目前高层建筑掉话的主要原因。

本文提出的室内外协同优化策略，对于高层建筑物的低层部分采用室内与室外同频覆盖，高层部分采用室内与室外异频覆盖，以减少高层部分的导频污染；同时在高层建筑物的低层部分采用同PN技术，有效减少了室内外小区的切换次数，节约了PN资源，降低了PN规划和邻区规划难度。该室内外协同优化策略的缺点在于需要为高层建筑预留更多的室内专用频率资源，这对于大容量的网络虽难于满足，不过中国电信目前网络负荷较轻，对于容量的需求并不是网络的最大瓶颈；另外，由于高层信号区和低层信号过渡区采用不同信源，可能会增加一定的改造成本。尽管如此，本文提出的策略仍然广泛适用于建筑物高层受室外干扰比较严重且一楼进出电梯用户较多的情况，如密集市区内的高层宾馆、酒店等场景。该策略已成功应用于网优工作中，取得了良好效果。

参考文献

[1]胡恒杰，孟繁丽，TD-SCDMA网络居民小区深度覆盖策略研究[J]，移动通信,2010(6)：63-68

[2]彭中文，TD-SCDMA网络建设殊场景的解决方案[J]，数据通信,2009(6)：41-43

[3]华为技术有限公司，CDMA2000 1X无线网络规划与优化[M]，北京：人民邮电出版社，2005

作者简介

窦中兆：硕士毕业于北京邮电大学通信与信息系统专业，现任广东省电信规划设计院有限公司分院副总工程师，主要研究方向为无线网络规划和优化，出版专著两部。