降低軟切換因子提升CDMA系統容量的探討

張慈秀

(廈門縱橫集團建設開發有限公司，福建 廈門 361000)

1 概述

1.1 定義 CDMA系統的軟切換是先與目標基站建立連接后，待原基站信號強度小于一定值后再斷開與原有基站的連接，屬于“先連后斷”。軟切換可以改善話音質量、控制干擾、降低掉話率、提高系統覆蓋范圍。

定義：

軟切換因子＝軟切換話務量/不含軟切換話務量，軟切換比例也叫軟切換因子。

1.2 對語音業務的影響

軟切換過程中會同時占用了幾個扇區資源，資源耗費大于1，導致無線側話務負荷遠大于業務話務量。顯然，過高的軟切換比例將降低資源利用率。

1.3 對數據業務的影響

用戶進行1X數據業務時，FCH采用軟切換，反向SCH為軟切換，但前向SCH采用硬切換。反向SCH的軟切換，將占用大量的反向資源，增加了基站的反向負載，降低了系統有效容量。前向SCH的硬切換，在軟切換區域會導致前向平均速率低于單導頻區域，物理層的頻繁硬切換，又將造成上層應用（TCP層、應用層）的時延加大，影響用戶感受度和上層速率。

所以，軟切換因子過大將造成1X數據業務占用大量的反向資源，也導致前向速率下降、上層應用時延加大、降低用戶感受。

2 對資源的占用情況

表一各種切換對資源占用情況匯總

表二前向定點測試結果

表三反向定點測試結果

表四切換參數通常設置

CDMA20001X系統最多支持三個基站共六個扇區之間的軟切換。軟切換類型包括：更軟切換、兩站兩扇軟切換、兩站三扇軟切換、兩站四扇軟切換、三站三扇軟切換、三站四扇軟切換、三站五扇軟切換、三站六扇軟切換等八種類型。各種切換在語音業務、1X數據業務上對資源占用的情況見表一。

3 對1X數據業務的影響

我們選取某地系統的閑時進行定點測試對比，選取扇區內無語音及數據用戶，離基站較近的區域進行前向性能測試。分別在單導頻、更軟切換、三導頻區域分別測試，得出測試對比數據。

3.1 對前向數據的影響

CDMA系統中前向FSCH基于硬切換，一旦該路信號質量下降，將在FCH激活集中選取另外一路來分配FSCH信道。

表二是單導頻、更軟切換、三導頻區域前向性能測試的結果。

由表二看出，基于硬切換的前向SCH的數據業務性能,在資源充足的情況下,單導頻無軟切換時RLP及TCP層的速率都優于更軟切換及多導頻情況。

3.2 對反向數據的影響

CDMA系統中反向RSCH基于軟切換，即FCH是幾路軟切換，RSCH也同時是幾路軟切換，所以1X數據用戶在軟切換區域時，反向RSCH對資源的占用很大。

表三是單導頻、更軟切換、三導頻區域反向性能的測試結果。

從表三看出，基于軟切換的反向RSCH數據業務，在資源充足的情況下,單導頻無軟切換時RLP及TCP層的速率都會比更軟切換或多導頻時的速率高一些，但沒有前向FSCH那么明顯。

從上述的測試及分析可以看出，1X數據業務處于軟切換時，不僅占用大量系統資源，性能也比單導頻無軟切換時要差。這是CDMA的軟切換對數據業務最關鍵的影響，也是與語音業務最大的區別之一。語音業務時的軟切換雖然占用資源，但可以減少掉話率。

4 降低軟切換因子的幾種方法

4.1 控制扇區覆蓋

合理的覆蓋控制是整個CDMA網絡優化的基礎和項目優化開展的前提，合理控制扇區的覆蓋范圍，減少過覆蓋、降低導頻污染區，達到每個扇區覆蓋的最佳化，從而降低軟切換因子。

福建某地市通過為期兩個月的覆蓋控制優化，優化區域內51個基站的軟切換因子降低了5%；路測結果中更軟切換及不切換的比例提高了15%；主導頻Ec/IO大于-9db的比例提高了5%；4路以上導頻污染區域的比例降低了5%；上行應用層平均速率比優化前提高了10kbps，下行應用層平均速率比優化前提高了17kbps。

4.2 優化切換參數

相關切換參數主要有接收導頻強度門限值T-ADD、導頻丟棄門限T-DROP、導頻丟棄定時器T-TDROP、導頻強度比較門限T-COMP。

通常密集城區與郊區的切換參數設置如表四。

某地優化過程中部分城區站點T-ADDT-DROP分別設置為-14db和-16db,其軟切換因子都達到85%以上，調整T-addT-DROP分別為-12db-14DB后，這些站點平均的軟切換因子降到約75%左右。

加大T-ADD和T-DROP值后,多路切換能在信號較弱區帶來分集增益,但由于加大切換門限后就無法進行軟切換,造成通話質量下降及切換掉話等問題,所以切換參數優化只能做為降低軟切換因子的輔助手段。

4.3 開啟增強型軟切換功能

增強型軟切換是在手機側發起切換請求（增加導頻或去除導頻）時進行二次比較，即在手機側進行軟切換二次判決，通過鄰集導頻強度與動態門限的比較來決定是否要發送導頻強度測量消息給BSS。通過增強型軟切換可提高導頻進入激活集的門限，降低軟切換因子。

增強型軟切換的開閉涉及三個參數soft_slope（切換開關）、add_intercep（t入導頻動態門限截距）、drop_intercep（t去導頻動態門限截距）。

增強型軟切換的動態門限算法如下：

通過對上述機制的分析，增強型軟切換可改變過于寬松的導頻加入條件，限制了激活集內的導頻數，又可有選擇性的將去掉導頻轉入候選集或鄰集，所以增強型軟切換不僅能降低軟切換因子，同時還能避免頻繁切換，減少切換掉話概率。

通過獨立樣本T檢驗（IBM SPSS Statistics 21）對比使用前后擬合水光指數變化是否顯著；通過ANOVA分析（IBM SPSS Statistics 21）對比3款面膜擬合水光指數提升值、擬合水光指數提升百分比是否有顯著差異來進行區分能力的驗證；通過Pearson相關分析（IBM SPSS Statistics 21）3款面膜消費者自我評估水光感的強弱和擬合水光指數提升百分比進行可靠性驗證。

某地CDMA網絡局部開啟增強型軟切換功能后，路面測試軟切狀態變化如圖一所示：

由圖一可見，開啟增強型切換后軟切換因子明顯下降。通過路測及后臺分析發現從1-way（單導拼）、2-way（兩導頻）都得到 15%、10%的改善，相當于減少了25%的切換。從統計上也顯示開啟增強型軟切換后軟切換因子可降低15%左右。

開啟增強型軟切換功能后,將提高手機處理器的負荷,降低電池的使用時間，且只有1X的手機才支持，其他機型會出現當前導頻惡化后，鄰集里的強導頻還無法發送切換請求給BSS，導致切換掉話，所以在實際中使用的不多，目前基本上只是高通的標準理論定義。

4.4 優化BSS側軟切換二次判決機制參數

BSS側軟切換二次判決機制指的是手機對接收的導頻信號進行一次測量判決（鄰集有導頻強度大于T-add才發）之后發送到BSS，BSS根據目前手機的Ec/Io情況決定是否需要讓手機進行切換，BSS側的軟切換判決即為二次判決機制。

開啟BSS側的軟切換二次判決機制后，當手機激活集里有較強的導頻滿足通話需求時，如果鄰集里有導頻強度超過T-add門限，通過BSS側軟切換二次判決機制控制也不會進行軟切換，這樣就降低了軟切換因子；而在信號較弱區BSS側二次判決機制判決后還會讓手機進行軟切換，保證了通話質量。

福建某區域CDMA網絡原來的軟切換因子達到80%左右，從路測來看較多區域存在兩路及兩路以上切換狀態。通過aggstrength1、aggstrength2、aggstrength3 這 三個參數優化，分別從(-5、-7、-9)修改到（-7、-9、-10），降低了BSS側進行軟切換二次判決的門限，即降低了手機的復合導頻強度比較門限。參數優化前后軟切換因子變化如圖二：

圖二 參數修改前后軟切換因子變化情況

圖一增強型軟切換開啟前后路面測試對比情況

從表六可見軟切換二次判決參數修改后1路和2路的軟切換（更軟切換）比例提高了，相應的3路和3路以上的軟切換比例減少了。而從路測效果來看，參數修改后整個路面平均的Ec/Io及FER比參數優化前并沒有惡化，說明通過軟切換二次判決機制參數的優化在不降低通話質量的前提下，還可大大降低軟切換因子。

表六軟切換二次判決參數修改前后路測效果

5 降低軟切換因子的意義

5.1 提高系統有效容量

這些區域的軟切換因子降低后，在不增加投資的情況下可減少切換對網絡容量的占用，緩解局部區域信道擁塞、功率溢出、walsh碼不足的情況。通過降低軟切換因子，可提高網絡有效容量，給業務發展提供網絡容量保障。

5.2 提高1X數據業務性能

由于1X數據業務在切換上與語音業務的不同，降低軟切換因子可大幅提升整個區域的數據業務性能。如前文所述，通過無線覆蓋控制降低5%的軟切換因子后，優化區域的1X數據業務上行應用層平均速率提高了10kbps，下行應用層平均速率提高了17kbps。

總結

通過上述對CDMA軟切換因子的分析，說明軟切換因子過大，資源利用率變大，系統的有效容量將降低，該區域內1X數據業務性能也將下降。高通公司建議軟切換因子控制在60%以內較為合理，而目前網絡中一些大中城市城區的CDMA軟切換因子都達到75%以上，整體的軟切換因子偏高，所以對軟切換因子的優化是一項必要且緊迫的工作。

降低軟切換因子的方法主要有四種：通過無線覆蓋控制、BSS側軟切換二次判決機制的啟用是兩個主要的手段，通過這兩個方法即可較大程度降低軟切換因子，提高網絡質量；而切換參數優化、增強型軟切換功能開啟由于其弊端的存在，不能作為降低軟切換因子的主要手段，只能做為局部的補充方案。

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