CDMA系统多载波技术的实现

何晓卉 江苏省邮电规划设计院 通信设计七所

李荣 江苏省邮电规划设计院 通信设计一所

　　摘要:本文总结了笔者近几年在进行CDMA系统双载波设计时，通过实践获取的主要方法和经验，着重分析了应用多载波技术时需要考虑的因素，为工程设计提供了依据。

　　关键词:接入策略 切换算法

　　在网络建设初期，随着用户数的增长，运营商可以不新增载波，通过对现有基站进行最大限度的扩容来满足本期话音及数据容量的需求，如此可以对现有网络进行平滑的过渡，工程量相对较小。但是当用户语音及数据增加产生的无线话务密度超过单载波基站在满足覆盖的前提下所能提供的容量密度时，使用多载波便成为一种有效的基站扩容途径。根据笔者的经验,实施多载波时,无线网的设计应综合考虑以下因素：终端的接入策略、切换算法的选择以及切换对系统的影响。

　　一、终端接入策略

　　考虑到国内CDMA系统的建设情况，多载波区域存在以下三种情况（以双载波为例）：

　　1、全部区域都存在第一载波，只在话务密度较高的市区中心等处存在第二载波，这是网络达到一定规模时一种常见的情况；

　　2、在不同的区域使用不同的单一载波，这有可能是不同的区域可用频点不同，或者解决两个区域间固有的干扰问题（如两个厂家设备系统间的干扰）；

　　3、系统的全部区域均采用多个载波，这时的网络规模已经较大，故采用双载波。

　　现在国内同时存在IS 95和1X手机，因此系统采用的终端接入策略建议如下：

　　(1)二载波区域：

　　手机开机时，系统根据移动台的版本号判定为95手机或1X手机，让95手机守候在第一载波上，根据Hashing算法让1X手机随机守候在第一和第二载波上。当95手机发起呼叫或被叫时，占用第一载波，守候在第一载波上的1X手机发起话音呼叫或被叫时，占用第一载波，如果第一载波负载达到80%时，新发起的话音主叫或被叫则占用第二载波。当守侯在第二载波上的1X手机发起话音呼叫或被叫，占用第二载波，当守候在第一或第二载波上的1X手机发起数据呼叫时，都占用第二载波。

　　(2)单载波区域：

　　手机开机时，全部守候在第一载波上，发起呼叫时，占用第一载波。

　　二、切换算法的选择

　　CDMA系统区别于其它系统的一个重要特点是支持多种类型的切换，主要类型有硬切换、软切换和更软切换。通常多载波与单载波边界区域载波间切换有如下几种切换算法：

　　1、数据库辅助的硬切换（DAHO）

　　数据库辅助硬切换方式是一种完全由数据库软件控制的CDMA多载波间的硬切换方法,它无需增加任何硬件设备，只是通过结合系统数据库软件中的CDMA载波间切换触发提升（IFHOTI）和CDMA多导频载波间切换的两个功能来完成多载波间的切换。

　　这种方案的优点是无需额外硬件投资，实施简便，对任何版本的移动终端都适用。缺点是采用软件触发异频硬切换会影响边界小区的容量；参数设置比较复杂；网络优化难度较大；同时由于无线环境的复杂性，完全由软件进行判断和触发硬切换会带有一定的误差，所以切换成功率没有采用伪导频方式高。

　　2、伪导频触发的硬切换；

　　采用伪导频方式解决边界区域的异频硬切换是最传统、也最有效的解决方案。它需要边界地区的所有单载波小区配置伪导频设备，发射第二载波伪导频信号。终端从双载波区域移动过来时，通过伪导频信号的引导，使终端能够适时切换到单载波小区。

　　这种方案的优点是无线网络规划及小区参数设置简单，对任何版本的移动终端都适用，切换成功率高，并且不会影响边界小区的容量。缺点是需要在所有边界单载波小区增加伪导频设备,网络设备投资额较高。

　　目前有些厂家的基站设备已具备跳频伪导频功能，当边界区域载波配置相差2个频点以上时，边界小区只需增加一套伪导频设备，它能采用跳频的工作方式在多个频点循环发射伪导频信号，而不需要在每个频点都安装伪导频设备,从而大大减少了设备投资。

　　3、移动台辅助的硬切换（MAHHO）；

　　达到IS-95B版本要求的CDMA终端都具备了异频扫描功能，终端在边界区域通话时可以按照系统的指示,在压缩的空闲时间内扫描测试其他频点的导频强度,并根据相应的门限设定,适时地切换到单载波小区。

　　这种方式的优点是对无线网络不需进行任何硬件增加和软件设置，切换成功率较高。缺点是由于IS-95A以前的版本终端无异频扫描功能，在边界区域随着位置的移动和信号强度的逐渐减弱，会发生掉话而无法正常切换现象；同时不同厂家设备对该功能的支持程度也不同，实际网络应用比较困难。

　　另外还有误帧率触发（Enhanced Hard Handoff Trigger）、环路时延触发（RTD：Round Trip Delay）等其它方法来解决硬切换,这里就不再详细叙述。实际工程实施时，应该特别注意边界小区的确认和划分，必要时有时使用过渡小区、双边界等方法以保证硬切换的顺利完成。

　　三、切换对系统的影响

　　多载波边界区域发生的硬切换主要是跨载波硬切换，同时还有因系统制式不同（主要指从1X服务区移动到IS-95A服务区时）而产生的硬切换。当硬切换发生时，手机总是先释放原基站的信道，然后才能获得新基站分配的信道，是一个“释放-建立”的过程。第一、如果两个载波的强度剧烈变化，手机就会在两个载波之间来回切换，产生所谓的“乒乓效应”。第二，如果手机不能正确识别相邻小区的载波，就会一直守候在当前载波直至掉话，称为“吊死”。这样一方面给交换系统增加了负担，另一方面也恶化了网络指标。CDMA多载波技术虽然解决了高话务密度问题，但是不可避免带来硬切换对网络的影响，所以在多载波的设计中首先要考虑的因素是如何减少硬切换，以下问题需要特别注意：

　　（1）避免“孤岛”式多载波基站（除了当前基站为双载波基站外，周围都是单载波基站），尽可能形成多载波的连续覆盖；

　　（2）载波间硬切换区域尽可能避开高话务量区；

　　（3）要优化硬切换以减少发生掉话的危险；

　　在实际工程运用和设计中，通过对网络的适当调整、减少切换带面积，同时优化边界地区不同厂家的参数，来保证硬切换的效果，将硬切换对系统的影响降至最低。

　　四、结论

　　在系统设计中，一般以系统业务承载量作为确定双载频范围的主要方面，而在网络实际使用中，则需要对无线接口上功率占用和寻呼开销情况进行仔细分析，并对具体情况下的问题给予相应解决，尽量使系统在单载频下承担较高的业务量。因为：引入双载频，将增加系统两载频间的硬切换，同时，需要增加设备方面的投资，增加网络复杂度。所以，双载频应在单载频无法解决容量问题时所采取的方案。同时，在需要建设双载频时，应尽量保证双载频区域的连续性，避免过多不必要的载频间硬切换，载频间切换的边界也应进行严格的控制，尽量不经过高业务区和高话务负荷区。在CDMA网络日趋完善的现阶段，在网络中需要引入双载波时，首先要做好前期勘测工作，将现场实际情况在工程设计中予以充分考虑和权衡，避免出现设计问题。设备开通后，还要注重网络优化，避免双载波的负面因素对网络的影响。只有做好整个网络的优化工作，提高网络的运营质量，才能充分发挥双载波技术在现阶段CDMA网络中的作用。
摘自　网络通信产品商贸网