CDMA2000 1X与HRPD混和组网的网规网优介绍

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1、引言

　　目前，3G这一热点名词经常见诸于各大媒体报刊，CDMA2000及其演进技术HRPD（High Rate Packed Data），也就是人们常说的EV-DO，作为3G技术的一种，也倍受大家关注。 其中，无线资源可以说是3G网络中最为稀缺的资源，因此，如何提高频谱利用率，利用无线网络设施向尽量多的用户提供高性能的接入服务就成了运营商最为关心的一个问题，怎样实现这一设备利用的最大化问题其实就是网络规划的目的所在，网络规划的合理，将直接为运营商节约成本，为整个网络的建设和运营打下良好基础。

　　当网络规划形成，一个大的体系架构便已构成。此时，网络的优化问题就显得尤为重要。通过分析网络状况，对系统参数和网络设备做出合情合理的调整，从而使网络运行达到最佳状态。目前，网络优化过程中所用的数据，主要包括话务和数据业务的统计数据和来自无线路测过程的空中接口数据。由于整个移动通信系统中的无线网络变化较多且难于估计，对移动通信系统整体性能的影响比较大，因此，对无线网络的优化是改善移动通信系统整体性能的关键。

2、CDMA2000 1X网络的网规网优

　　在做CDMA2000 1X系统网络规划时，首先要根据当前的服务需求以及地形地貌做一个总的设计方案，也就是说要考虑CDMA网络中各个基站的覆盖和容量。通过路测分析导频覆盖范围、Ec/Io值、Eb/Nt值、反向功率和切换状况等因素，评估设计方案。如果覆盖及容量未能满足要求，需进行站点优化。可以通过调整基站位置、数量、发射功率、天线方向角和高度以及基站部分参数，重新进行仿真运算，循环往复直至达到最优的效果。当确定了站点位置后，需要进行站址勘测，勘测的同时，根据新获得的信息对此前的设计方案进行修正，生成对网络覆盖及容量的最终预测，确定系统参数，完成网络的基本规划。

　　在乡村等低话务密度地区，用户申请的数据业务相对较少，覆盖是主要问题，由于移动台的发射功率有限，网络覆盖范围受限于上行链路（手机的发射功率），容量不是问题，网络规划相对简单。在市区等高话务密度地区，系统容量取决于下行链路的可分配功率以及基站的接收灵敏度，通过分配不同的导频功率，可以控制各个基站的覆盖范围。由于在高话务密度地区小区重叠覆盖面积较多，会有过多的无线信号能量投射到相邻小区，从而产生导频污染，当在同一区域有过多（数目超过Rake接收机的Finger数）强度接近的信号时，容易发生掉话，这在网络建设中应当引起足够的注意。

　　CDMA系统是一个自干扰系统，某个用户相对于其他用户来说就是干扰信号，每个小区也会对其它小区构成干扰，尤其是相同载频且相邻的小区。同时，小区具有呼吸功能，每个扇区的覆盖范围是可以随时变化的，每个扇区的容量是一种软容量。基于CDMA技术的网规网优相比于基于GSM技术的网规网优要复杂的多，不是增加几个基站就可以提高系统性能的，因此，功率控制在CDMA网络中显得尤为重要。CDMA系统本身是一个功率控制的系统，链路性能和系统容量取决于干扰功率的控制结果，因此，进行干扰分析、功率配置和软切换规划等工作显得非常必要。但是由于各种因素相互制约，往往牵一发而动全身。比如软切换，它虽然能够降低用户切换过程中的掉话率，但是当某个用户在进行软切换时，同时会和激活集中的多个基站建立业务信道，这样也就占用了多个基站的资源。CDMA2000 1X网络中，某个扇区的前向业务信道是由Walsh码区分的，一般的网络规划前向使用RC3建立语音业务呼叫，RC3使用的是64阶的Walsh码，即总共可以生成64个信道。其中，至少必须包含一个导频信道、一个同步信道和一个寻呼信道，3个信道分别使用Walsh0、Walsh32和Walsh1，也就是说，理想状态的理论极限值是同时建立61个语音通信。但在实际的网络中，往往还没有到达这个理论最大值的时候，基站的总发射功率、基站的反向接收灵敏度、手机的最大发射功率以及手机的接收灵敏度这些因素中的一个或几个同时已经到达了极限状态。一般情况下，首先达到临界状态的是基站侧的反向接收灵敏度。这是因为CDMA系统是个自干扰系统，某个用户相对于其他用户来说就是干扰信号，随着同时接入用户数的增加，干扰也愈大，基站的接收灵敏度在某一时刻便会达到临界状态，无法正确地解调手机的信号。如果此时再接入新的用户，便会产生雪崩效应，造成多个用户的掉话。所以在网络规划中，应该为每一个基站设置一个激活率的限制，避免雪崩效应的产生。当有多个用户同时进行语音通信，网络的负荷达到一定程度时就禁止新的用户接入了，此值设置过小会影响整个网络的容量，过大会造成网络的不稳定。设置此值时还应考虑到用户所处环境对语音容量的影响，当用户集中在基站信号覆盖良好的近点时和集中在覆盖边缘的远点时所能接入的语音呼叫数量肯定有很大差别。在网络规划时，一般将此值设置为60%～70%就可以了，空闲下来的资源可以留做软切换用，同时也避免了雪崩效应的产生。

　　CDMA2000 1X网络相对于CDMA 95网络，在数据传输上增加了补充信道——SCH。正是由于这一信道的引入，使得前反向的数据传输速率增加至153.6kb/s。在进行前向的数据传输时，用户获得的速率与使用的Walsh码息息相关。前向64阶Walsh码的信道传输速率是9.6kb/s，32阶的为19.2kb/s，以此类推，要获得153.6kb/s的数据速率，便要使用4阶的Walsh码。如上文所述，满足一个扇区正常工作的最基本的开销信道必须包含一个导频信道、一个同步信道和一个寻呼信道。前向信道的64阶Walsh码中，0信道固定用来传输导频信号，32信道固定传输同步信道，寻呼一般用1信道传输，用来传输数据的码道不可以与这三个码道冲突。使用的4阶Walsh码要与这三个信道避让开来，根据一般Walsh码树的分配原则，一个扇区顶多只能支持两个153.6kb/s的数据业务，Walsh码树的信道分配会对整个系统的容量产生影响，这也是容量优化所要考虑的。当然，前向的数据速率一般来说也受制于基站的总发射功率，为了保持终端可以正确的解调高速数据，基站必然要分配给它较高的功率，此时，终端所处的无线环境也将起到决定作用，越差的环境所需的功率越高。

　　在反向上，不再受到Walsh码的限制，但是终端可以得到的高速数据速率依然有限，这时主要瓶颈在于基站的接收灵敏度以及终端的发射功率。基站侧一般会有参数来确定最多可以分配的反向SCH的数量，此值不宜过大，过大的参数并不会增加反向扇区的吞吐量，反而会对系统的稳定性造成负面影响。

3、HRPD网络的网规网优

　　随着技术的日新月异，用户对数据业务的速率有了更高的要求，同时，用户下载的需求大大多过了上传的需求，HRPD技术应运而生。HRPD系统主要是针对非对称的高速分组数据业务而设计的，其基本设计思想是将高速分组数据业务和低速语音及数据业务分离开来，利用单独载波提供高速分组数据业务。对于前向，HRPD Release 0版本支持的最高数据速率达到了2.4M，而CDMA2000 1X仅为153.6k，对于反向HRPD Release 0版本与CDMA2000 1X支持的最高数据速率均为153.6k，这也正迎合了目前前反向不对称的业务需求。因此，从无线链路设计的角度上，HRPD系统设计优化的重点是前向链路。为了解决前向链路的高速传输问题，HRPD采用了前向链路时分复用、自适应编码调制、HARQ、智能调度算法、虚拟软切换等多种新技术，使前向链路的速率有了很大的提高，同时也在某种程度上对反向链路进行了一定优化。在无线网络设计和规划中，必须充分考虑这些新技术带来的影响。

　　应当注意的是，HRPD与CDMA2000 1X技术有很大的不同，CDMA2000 1X网络是一个功率控制的网络，多个用户码分的使用整个系统的资源，而HRPD网络是一个速率控制的网络，多个用户时分的使用网络的资源，这也就导致了两者在网规网优上的不同。

　　HRPD网络用户在申请前向数据业务时，终端会首先测得当前的C/I值报告给基站，申请此值相对应的数据速率。由于DO的分配机制所限，终端申请的速率都是较为保守的，有造成系统资源浪费的可能，所以组网时，应该打开基站的early termination，HARQ功能可以补偿一些保守申请造成的浪费，对系统容量产生积极的影响。当有多个用户同时分享前向数据速率时，他们所处的环境各不相同，申请的速率也不一致。由于无线环境十分复杂，CI的值极不稳定，CI几个dB的变化会导致速率成倍的升降。所以每个用户的速率也在纷繁的变化。系统要对总共2.4Mb/s的资源进行合理的分配，此时，运用的调度算法至关重要，既要争取整个扇区数据速率的最大化，又要兼顾每个用户的稳定接入。一个好的QoS控制机制会解决这方面的不少问题，使得最大化的使用系统资源。

　　以目前技术的发展来看，将来的HRPD网络一定会和CDMA2000 1X网络混和组网，HRPD网络会做热点覆盖，这两个网络均可以提供数据业务。当用户身处混合盖区时，申请数据业务时应当首先由HRPD网络提供服务，当HRPD网络忙时，应及时将业务转向1X网络，避免乒乓效应，这是网络规划中的一个重要问题。CDMA2000 1X网络承载语音传输以及在HRPD网络繁忙时承载部分数据业务。由于CDMA2000 1X和HRPD需要分配不同的载波，在网络设计中，必须充分考虑HRPD和CDMA2000 1X技术体制的差异及其对网络的影响。需要同时对CDMA2000 1X和HRPD上下行链路分别进行链路预算和覆盖分析，同时，通过恰当的话务模型，结合用户密度，进行容量分析，判断覆盖受限还是容量受限，选择合理的小区半径策略。

4、结束语

　　目前，无线通信技术蓬勃发展，CDMA的阵营也越来越强大。CDMA2000 1X与HRPD技术也受到更多人士的关心，冀望本文能抛砖引玉，更好的实现两种技术混和组网的网络规划和网络优化。


作者：马治国