CDMA多载波组网导频污染优化方案详解

1、CDMA 多载波组网中导频污染优化方案覆盖 -容量控制一、概述本文通过简要分析了 CDMA 系统中无线信号分支数和负载对网络中存在的导频污染影响， 得出了导频污染产生的实质原因， 提出了不同于传统多载波组网的优化方案， 为提升网络服务质量的可能性进行了详细的论述。二、导频污染的原因CDMA 是码分多址通信系统， 它主要使用了 Walsh 和 m 序列两类码资源。 Walsh 码在同步状态下为完备的严格正交码， 但在不同步状态下，Walsh 码自相关和互相关性能都很差， 仅用于同一基站的不同下行信道及同一手机（ 1X 芯片）的不同上行信道中。 m 序列码又可分为短码和长码二种， 主要用于区分不同

2、基站和不同手机， m 序列码在异步的情况下保证了较好的正交性， 但并非是严格正交的， 不同基站下行信道、不同手机上行信道甚至同一基站 /手机的不同多径都存在干扰，称之为 CDMA 系统的自干扰。自干扰是引起导频污染的实质原因。第1页共11页三、负载和 PN 分支数对导频污染的影响在 CDMA 系统中，由于存在其特有的自干扰缺陷，在基站比较密集的城区、开阔区域、高楼会出现接收无线电磁波功率足够大，但受干扰致使 Ec/Io 较差的导频污染现象。为了说明问题，假设：在多基站覆盖区域中，无线环境为理想均匀介质，各无线分支数为独立 PN 分支，抽样点各分支接收信号功率相等，导频功率占最大发射功率百分比为

3、 15% 取值，功率负载率定义为天线实际发射功率占最大发射功率的百分比，统计计算MaxEc/Io 值下表所示。MaxEc/Io值（单位dB ） :功率负0.250.300.350.400.450.500.600.700.800.901.00载率1-2.2-3.0-3.7-4.3-4.8-5.2-6.0-6.7-7.3-7.8-8.22-5.2-6.0-6.7-7.3-7.8-8.2-9.0-9.7-10.3-10.8-11.3无3-7.0-7.8-8.5-9.0-9.6-10.0-10.8-11.5-12.0-12.6-13.0线信4-8.2-9.0-9.7-10.3-10.8-11.3-12

4、.1-12.7-13.3-13.8-14.3号分5-9.2-10.0-10.7-11.3-11.8-12.2-13.0-13.7-14.3-14.8-15.2支数6-10.0-10.8-11.5-12.0-12.6-13.0-13.8-14.5-15.1-15.6-16.07-10.7-11.5-12.1-12.7-13.2-13.7-14.5-15.2-15.7-16.2-16.78-11.3-12.1-12.7-13.3-13.8-14.3-15.1-15.7-16.3-16.8-17.3第2页共11页9-11.8-12.6-13.2-13.8-14.3-14.8-15.6-16.2-16

5、.8-17.3-17.810-12.2-13.0-13.7-14.3-14.8-15.2-16.0-16.7-17.3-17.8-18.2如果取值 MaxEc/Io -12dB 为导频污染， MaxEc/Io -13dB 为严重导频污染区域，以上表统计值为例，在功率负载率为 0.25 时，达 10 个分支时才会引起导频污染， 而在功率负载率为 0.8 时，3 个分支就会引起导频污染， 并且 4 个分支就会导致严重的导频污染， 说明导频污染和 PN 分支数及功率负载率（实际负载）有直接相关性。四、叠加载频功率控制优化方案1、分析思路基站导频功率的调整，天线挂高、下倾角、方向角、增益，基站拓扑的更

6、改， BSC 参数调整，室分系统的建设等都为导频污染优化的有效方法，但由于无线环境地形地貌、建筑物分布、街道分布的复杂性，使得无线信号非常难以控制， CDMA 同频组网方式很难在覆盖和干扰（导频污染）间取舍，以达到理想的状况。在传统多载波组网方式中， 叠加载波和基本载波导频一般以相同的功率发射，二频点覆盖和干扰基本一致。除了能提升系统容量外，并不能有效提升信号覆盖质量。由于导频污染和PN 分支数及实际负载有直接相关性，在多载波第3页共11页组网方式中，如果能用一个频点工作在低负载下， 主要用于信号覆盖，另外频点降低导频功率发射，主要承担话务容量，就有可能解决CDMA 覆盖和导频污染的矛盾。2、

7、技术方案本方案的核心思想为控制基本载频在低负载下工作，减小导频污染影响。叠加载频降低导频发射功率，控制PN 分支数，减小导频污染影响。( A)( A)( B)( B)( C)( C)基本载频以满功率发射叠加载频以低功率发射上图所示， A、B、C 三基站基本载频导频以正常功率发射，其中绿色区域为软切换区， 红色区域为导频污染区， 该载频保证了覆盖，软切换区大，但存在导频污染区。A、B、C 三基站叠加频载导频以低功率发射，其中绿色区域为软切换区，蓝色区域为导覆盖盲区，该第4页共11页载频降低了导频发射功率，软切换区小，并控制了导频污染，但存在覆盖盲区。基本载频导频以正常功率发射， 覆盖大圆区域，

8、主要承担信号覆盖（以下简称覆盖载频），叠加载导频以低功率发射，覆盖小圆区域，主要承担话务（以下简称容量载频） 。3、空闲态策略设置覆盖载频和容量载频同步信道消息（Sync Message ）中，CDMA_FREQ 和 EXT_CDMA_FREQ字段均为覆盖载频频点，空闲态手机守候覆盖载频上， 并在覆盖载频进行空闲切换和起呼。系统控制覆盖载频在低负载条件下工作以提升覆盖载频公共信道信号质量。4、接入和业务态切换策略手机在容量载频覆盖区域内接入， 首先在覆盖载频下起呼， 分配了覆盖载频业务信道后， 若系统判断信号足够好， 异频硬切换到容量载频。当手机向外移出容量载频覆盖区域， 则再异频硬切换至覆盖

9、载频。手机在容量载频覆盖区域外接入，在覆盖载频下起呼和业务通信。手机向容量载频覆盖区域内移动，异频硬切换至容量载频。、覆盖载频至容量载频的切换手机向容量载频覆盖区域内移动 （也就是向基站中心方向移动） ，手机接收信号趋好，若系统判断信号足够好， 异频硬切换到容量载频。第5页共11页触发方式为 PPSMM （周期性导频强度测量消息，仅仅1X 版本以上手机支持）。覆盖载频向容量载频切换时， 手机接收信号较好， 一般不能通过PSMM（导频强度测量消息） 及时触发。 95 版本手机可由 PMRM（导频测量报告消息）触发，并设置周期性功率测量报告开关 PWR_PERIOD_ENABLE 参数为开。切换完

10、成后，基站发送业务信道 Power Control Parameter 消息，设置 PWR_PERIOD_ENABLE参数为关，尽可能地降低容量载频信令负担。、容量载频至覆盖载频的切换手机向容量载频覆盖区域外移动（离开基站中心方向移动） ，手机接收信号变差， 若系统判定信号不是足够好， 异频硬切换到覆盖载频。触发方式为 PSMM/PPSMM 触发。、切换控制覆盖载频和容量载频间的切换是同扇区不同频点的切换， 而且是控制在目标载频信号较好的条件下进行切换，非常有利于通过 Handdown 硬切换方式进行高效切换，并且不同版本的手机都适用。1X 版本以上手机在 PSMM/PPSMM 触发后，基站也

11、可发送 Candidate Frequency Search Request Message (候选频率搜索请求消息 )，以手机辅助硬切换方式进行可靠切换控制。、切换时机第6页共11页手机在覆盖载频接入后，设定 PPSMM 周期时间，使覆盖载频至容量载频切换时，尽可能地在分配业务信道后到振铃 （或收回铃音）期间完成切换，以减小硬切换对语音质量的影响。、典型参数容量载频的导频功率比覆盖载频导频功率低10dB 。覆盖载频至容量载频的切换： 触发方式为 PPSMM/PMRM 触发，覆盖载频导频 Ec/Io -10dB （BSC 参数）容量载频至覆盖载频的切换： 触发方式为 PSMM/PPSMM 触发

12、，容量载频导频 Ec/Io -12dB （BSC 参数）以上参数设置仅以说明问题， 实际根据“覆盖载频主要承担覆盖，容量载频主要承担话务”的原则优化。5、室内分布优化设置覆盖载频频点伪导频，覆盖载频和容量载频同步信道消息（ Sync Message ）中， CDMA_FREQ 和 EXT_CDMA_FREQ 字段均为容量载频频点， 空闲态手机守候容量载频上， 并在容量载频起呼和业务通信。五、优化方案特点1、覆盖载频主要用于信号覆盖，配置正常导频发射功率，并在第7页共11页低负载下工作，提升小区边缘信号覆盖质量，降低导频污染影响，提高接入和公共开销信道可靠性。 容量载频主要承担话务容量， 降低导

13、频发射功率，减小小区覆盖半径，降低小区间干扰。2、覆盖载频和容量载频的切换，实际上是同扇区不同载频的异频硬切换。不同扇区间的传统软切换和硬切换， 一般是在切换到覆盖载频后进行，本方案并不影响传统软切换和硬切换的切换流程及切换参数设置。3、覆盖载频至容量载频的切换，是在信号覆盖较好的条件下切换，硬切换成功率高。同时容量载频至覆盖载频的切换，虽然信号已较差，但目标覆盖载频导频功率更大，且覆盖载频工作于轻载，仍能保证很高的硬切换成功率。4、手机在覆盖载频上起呼，在基站分配业务信道后，若系统判定信号较好，再异频硬指配到容量载频， 并不采用传统多载波组网系统中的硬指配方案（注：由于接入试探不包含导频功率

14、测量信息，而容量载频导频功率比覆盖载频导频功率低，本方案实际上不宜采用硬指配接入）。一方面，手机在接入过程中是进行闭环功控环节再硬切换到容量载频， 减小了容量载频的接入试探干扰，提高了容量载频容量。另一方面，不采用硬指配方法，可使容量载频不用配置寻呼信道（不用寻呼信道进行指配业务信道，而且在手机在接入过程中，系统丢失定时器 T40m 内，只需接收覆盖载频公共开销消息） ，减小了容量载频的前向信道干扰，提高了容量载频容量。第8页共11页5、在室内优化中，覆盖载频频点为伪导频，在容量载频起呼和业务通信。本方案中，邻近小区中覆盖载频较强的导频功率和容量载频较低的导频功率非常有利于室内分布系统的导频污

15、染优化。 在室外优化中，增大天线下倾，增加同 PN 覆盖载频补盲更能有效处理覆盖和干扰问题。6、容量载频优化相对独立，可灵活进行导频功率调整、控制软切换比例，更能有效控制基站低噪抬升，增加容量，并降低频繁切换带来的通话质量影响。 容量载频可配置简单的邻区关系， 设置较小的搜索窗，提高手机捕获系统效率，降低手机功耗。7、前向无线配置 RC4 相比 RC3 ，可使用的 Walsh 码多，但是每信道将会消耗更多的功率。 本方案容量载频功率资源富裕， 非常适合选择 RC4 作为缺省的前向 RC，使用 128 位长的 Walsh 码，满足容量载频高容量要求。8、CDMA 系统是一个自干扰系统，任何频带内

16、的干扰都会导致系统容量的损失，在传统组网方式中，以接收信号Ec/Io 作为小区覆盖范围的控制因素， 在复杂的无线环境下， 不能有效解决越区覆盖问题，对发射功率进行调节的方式对干扰进行控制具有一定的局限性，在近端基站辐射阴影区接入远端基站的手机移出阴影区时对近端基站的干扰尤其严重， 非常有必要增加基于距离的切换控制方法。本方案由覆盖载频至容量载频的切换能增加环路时延RTD 的控制策略，能有效解决容量载频越区覆盖问题，另外，在覆盖载频和容量载频之第9页共11页间的切换中，增加基于距离切换控制的动态门限调整方法， 能有效解决可能的覆盖载频和容量载频之间乒乓切换。六、方案存在的问题：1、本方案虽然是在同扇区且在较好的信号环境下完成异频硬切换。但 CDMA 系统硬切换需解调 PN 码的时延大，没有像 TDMA 系统一样有空闲时隙用于监听邻近空闲信道，特别是在快衰落环境下，硬切换性能有待仿真验证。2、容量载频低导频功率发射能降低手机接收功率Rx_Power ，若不考虑电磁底噪的影响， 手机接收的 Rx_Power 和