同偽噪聲碼組網在碼分多址網絡優化中的應用

江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司通信規劃設計院北京所 張 亮

0 引言

隨著2009年CDMA“3G無線網絡“的正式放號，CDMA網絡正式進入“3G”時代。經過3年多的網絡建設，目前CDMA網絡的發展已進入了新的發展時期。從覆蓋角度來說，下一步C網質量提高的重點主要是密集城區、室內、高速公路鐵路、地鐵等用戶特別關注的區域，這些區域的網絡質量也將是三大運營商網絡比拼競爭的重點和熱點。

在實際工程應用中PN（偽噪聲）碼數量受CDMA協議限制只能支持512個，且一般步進取3或4，這樣實際可用的PN數量僅為120～170個，在密集城區有可能出現PN規劃受限于PN資源不足的問題。在協議限定的情況下，只能在現有空口協議下解決此問題，通過多個RRU共用同一個PN碼實現同PN組網。

1 同PN組網方案的實現原理

同PN RRU（射頻拉遠單元）思路下行相對比較簡單，只需將BBU（室內基帶處理單元）發送一個RRU數據同時送到多個RRU處理發射。上行相對比較復雜，常用方案有兩種，一種是OTSR（全向發射定向接收），通過反向獨占接收通道，保證同PN的反向接收指標和獨立RRU相同，但需要占用更多的反向接收通道資源，如果信道資源不足，需要增加信道板；第二種是OTCR（全向發射合并接收）方式，同PN的多個RRU反向IQ（同相正交）信號進入信道板之前完成合并，這樣增加的同PN載頻共享接收通道，不用額外增加信道板。

第一種方案會占用過多的反向CE（信道處理單元）資源，且因EV鄄DO（evolution data only）的A版本采用的6800芯片（高通發布的基于CDMA2000 1xEV鄄DO版本A無線技術標準的CSM6800芯片）只有6個反向通道，同PN RRU數量受限嚴重。第二種方案克服了第一種的缺點，不額外占用通道和CE資源，同PN RRU數量可大大提高，但會犧牲1～3 dB的上行分集接收增益。

圖1為同PN RRU按載波配置的示例。示例說明：第一個載波3個RRU同PN，第二個載波2個RRU 同PN，第三個載波2個RRU同PN，第四個載波是獨立PN。

2 同PN組網的優勢

要提高C網的質量，僅僅通過常規的建設新宏站或室分信源RRU等手段是不夠的。必然會遇到PN規劃、鄰區設置和切換掉話等網絡深層次的問題，而采用直放站也會出現新的問題。具體分析如下。

1）PN規劃問題。

CDMA 1x網絡采用同頻組網，前向通過短PN序列來區分不同的扇區。短PN序列是一偽隨機碼，長度為215－1，再加上一個全0序列，共有32 768個相位，短碼的不同相位間完全正交。CDMA 1x擴頻后的基帶信號速率為1.228 8 Mchip/s，1 chip時延在自由空間直線傳輸距離約為244 m，遠小于基站的覆蓋半徑。所以規定將短PN的64個相位差稱為一個PN偏置，可用的短PN偏置為32 768/64＝512個。在實際商用網絡中，短PN的相伴偏置一般為3～6個，可用的PN偏置只有168或84個。在基站密集的區域（如北上廣密集城區、中央商業區等），這樣PN規劃是很困難的，各類同PN引起的問題不可避免，而且隨著網絡下一步的建設，特別是室分系統RRU的建設，該問題將會越來越嚴重。

2）鄰區規劃問題。

為實現切換，CDMA系統定義了鄰區的概念，要求存在切換關系的扇區間配置鄰區關系。根據規范建議及實踐，扇區的鄰區數量一般設在20條以內比較理想，合并后的鄰區一般在40條以內。實際上，由于在基站密集區域存在大量的無線信號切換需求，需配置的鄰區數量遠超過理想的范圍，超過系統定義的最大鄰區數，造成切換失敗概率上升、信令開銷增大等，結果是通信質量明顯下降，嚴重的時候產生掉話現象。

3）特殊場景下軟切換可能產生的問題。

軟切換是CDMA的一項特有技術，非常有效地提高了切換的可靠性。為保證切換的可靠性，軟切換要求保證一定的信號重疊覆蓋區域。而在移動臺處于高速移動的狀態下，移動臺必然出現頻繁的切換，錯過理想的切換區域的概率明顯上升，甚至可能產生掉話。在地鐵等通過泄纜覆蓋的情況下，重疊區域一般相對較小，移動臺高速通過時錯過切換的概率也有可能明顯增加。

4）采用直放站技術產生的問題。

目前，解決前三大問題簡單最常用的手段是采用直放站。但引入直放站也必然帶來如下新的問題，主要包括施主站底噪抬升引起容量下降和射頻性能較差引起多載波情況下的互調問題、功率回退和覆蓋間的矛盾問題。引入EV鄄DO后問題將更突出。而且直放站的質量相對主設備廠家來說可靠性差至少一個數量級，故障率較高，特別是無線直放站甚至會有可能產生自激從而造成對周圍大片區域的干擾。

所以，在CDMA網絡許多場合中，要提高網絡質量僅僅靠增加宏基站或室分RRU是不可能取得好的效果的，甚至可能進入越加站質量越差的情況。為從根本上解決前面3個問題，同時又避免引入直放站帶來的其他問題，人們很自然地開始研究是否能通過多個RRU共用一個PN。

同PN組網模式主要有以下幾個優點：

1）減少PN邊緣切換區數量，減少PN間頻繁切換次數，緩解導頻污染；

2）節約PN資源，在PN資源緊張的狀況下，提高PN資源的利用率，有利于PN規劃；

3）在話務不甚高區域應用，可以提升CDMA 1x（即CDMA2000的第一階段）和EV鄄DO覆蓋質量，很好改善Ec/Io（一個chip的平均能量/來自于其他小區的干擾）、C/I（載波功率/干擾總功率）、DRC_value（數據速率控制值）和Tx（發射功率）等性能指標值。

此種模式特別適用于話務不甚高，且使用RRU作為信源的室分系統和高速道路等場景。同PN組網是對載頻覆蓋范圍的增加，節省PN資源，但并未增加空口資源。所以，在新建RRU構成同PN組網時，基站容量并未增加。相反，在對現網進行同PN改造時，還會減小基站的空口容量。如：S111（S：sector，3個扇區每個扇區1個載頻）的配置進行同PN改造為O1（O：omni，配置1個載頻的全向站）的配置后，基站由之前的3載扇變為1載扇的容量。因此，在對現網進行同PN改造時，一定要做好話務量評估。

3 同PN小區組的鄰區配置思路

鄰區配置本應附屬于小區配置下，此處單獨列出，是因為在異扇區同PN模式下，鄰區配置相對比較復雜。

由于參考扇區的PN代表整個同PN小區組的PN，所以在同PN小區組的鄰區配置中，僅配置參考扇區的鄰區列表即可，非參考扇區的網管設置PN值始終不起作用。鄰區配置時，只能添加正常扇區和同PN組的參考扇區，不能添加同PN組的非參考扇區。在同PN小區組與正常小區混配的網絡配置中，配置鄰區時，將整個同PN組作為一個“小區”考慮。

以圖2所示的網絡拓撲為例。

同PN小區組1包含2個小區A、D（藍色區域），其中A為參考小區；同PN小區組2包含兩個小區C、E（黃色區域），其中C為參考小區；B是正常小區。那么，組1的鄰區配置在參考扇區A的鄰區列表中，應添加的小區為：B（正常小區），C（組2的參考小區）；組2的配置道理與組1相同。B的鄰區有同PN組1和同PN組2，B的鄰區列表為：A（組1的參考小區），C（組2的參考小區）。

非參考扇區D、E本身不能配置鄰區列表，同時也不應出現在任何其他小區的鄰區列表中。

4 同PN RRU現網場景使用方案建議

一般情況，話務不甚高的區域，都可以考慮配置異扇區同PN模式，因為它不但可以緩解導頻污染、節約PN資源，而且能夠提高覆蓋區域的信號質量。特別是對于一些需要消除切換的區域，作用更大。下面簡單列舉3種主要應用場景。

1）室內分布系統場景，見圖3。

在密集城區或面積較大，覆蓋要求較高，且鄰區復雜的樓宇中，多RRU的應用會造成PN資源不足的問題。應用同PN組網功能后，可以把區域內多個PN分成幾個PN組，或者讓一個樓宇只有一個PN，有減少了室外覆蓋基站的鄰區數量，簡化了鄰區規劃，提高切換成功率。同時，在樓內沒有了切換，提高了信道資源利用率，進一步降低掉話率。

2）部分用戶量低，但面積較大區域，如地下停車場用同PN的RRU，讓它與室外覆蓋基站的相應扇區同PN，這樣進出停車場就沒有了切換，保證了覆蓋了連續和延伸。

3）高速鐵路場景，見圖4。

高速鐵路的長隧道中，終端運行速度快，通話過程中終端切換頻繁，要是搜索窗的搜索速度不夠快的話，就會影響通話質量，甚至發生掉話，配置異扇區同PN模式，可以避免切換的頻繁發生，提升用戶通話感受。

5 總結

異扇區同PN模式是一種比較新的技術，這種新小區工作模式對于話務不甚高的區域，有著非常大的應用價值，能夠很好地改善小區覆蓋性能，緩解導頻污染，特別是提升小區邊緣區域信號覆蓋質量，明顯降低邊緣區域信號干擾，這對于自干擾系統特性的CDMA網絡有著特殊的意義。同時，配置異扇區同PN模式還可以節省寶貴的PN資源，提高網絡PN規劃的效率，是有效提高密集城區室內、高速公路鐵路、地鐵等網絡薄弱環節質量的重要手段。當然，同PN RRU技術也存在一個較明顯的問題，即多個同PN RRU提供的容量和一個RRU基本相當，這在目前網絡容量負荷還很低的情況下還不會顯現，但在今后高話務區域使用會受到一定的限制。 ◆