CDMA边界基站切换分析

张 琨，周君杰，廖 斌

（湖南省邮电规划设计院有限公司，湖南长沙 410001）

随着近年来CDMA网络大规模建设，中国电信CDMA网络覆盖的不断完善，用户数量以及话务量的不断攀升，基于语音容量考虑的1X二载波、三载波甚至于四载波等站型也逐渐增多，因此导致邻小区之间载频数不均衡的现象越来越明显，1X语音不同的频点之间切换掉话问题也显现出来，CDMA的软切换技术在降低掉话率方面作用非常明显，但它仅局限于相同频点之间的切换。而不同频点之间的切换方式，只能采用硬切换来实现。而众所周知硬切换的成功率相比软切换成功率要低很多，尤其是不同基站异频点间的硬切换，更容易造成掉话；湖南郴州在进行基站设备替换工程后，出现了华为设备和北电设备共存的情况，而用户在异厂商边界基站之间的切换主要采用同频硬切换技术，切换时必定存在乒乓效应以及同频干扰等问题，导致掉话率升高，极大的影响客户的通话质量及感知。因此，如何提升异厂商之间的硬切换成功率是运营商和设备厂商需要进一步探讨的问题。

1 硬切换方式分析

目前有两种硬切换方式，第一种是异频点的两小区间的切换，第二种是同小区异频点间的切换。异频硬切换主要出现在终端由载波不平衡的多载波区域向低载波区域移动的过程中，此异频硬切换的触发主要有如下三种方式：

1.1 手机辅助的硬切换方式

手机通过不断测量和报告其接收到的各个异频导频信道的信号强度，来辅助BSC进行硬切换判决。BSC配置基站的异频相邻关系表，通过候选频率请求消息，更新手机的候选频率相邻集，手机不断测量候选频率相邻集的导频强度。当导频强度达到设定的门限，手机向BSC报告候选频率搜索报告消息，辅助BSC进行硬切换判决。但是必须注意的是手机在执行异频搜索期间，会中断通话过程，因此该方法对通话质量会存在一定的影响。

1.2 数据库辅助硬切换方式

数据库辅助硬切换方式是一种不需增加硬件设备，由数据库软件来进行控制的多载波间的硬切换方式，需要对边界双载波区域的小区进行相应的参数设置，使该小区时刻监测终端接收到的信号强度等参数，并判断其移动方向以及与基站之间的距离。当手机终端移动到相邻小区时，触发异频硬切换来保持通话的连续性。

1.3 伪导频触发硬切换方式

伪导频辅助硬切换需在边界基站的单载波小区配置伪导频设备，发射相当于二载波的伪导频信号。当终端从双载波区域移动过来时，通过伪导频信号的引导，使终端能够顺利的切换到单载波小区。异厂家伪导频辅助业务信道异频硬切换，是两个厂家通过设置一个伪导频（也可购买第三方的伪导频设备），给需要做业务信道语音硬切换的终端提供导引信号，由于伪导频功率小，同时不承载业务信道，对于承载业务信道的相同频点干扰最小，类似一个厂家网内的伪导频辅助硬切换。其切换方式如图1所示。

图1 伪导频辅助硬切换

我们可以先分析B基站在没有配置伪导频设备时，当终端在A基站服务区内，使用F2频点进行通信。当终端逐渐远离A基站，接近B基站时，而B基站只能提供F1载点进行服务。终端接收到的A基站F2的信号越来越弱，而B基站F1信号逐渐增强，只能采用硬切换的前两种方式进行切换。不同基站的异频硬切换的成功率很低，极其容易形成掉话，影响用户感知。

如果在B基站配置了伪导频设备，当终端在A基站服务区内，使用F2频点进行通信，从A基站移动到B基站时，终端会不断测量周边基站的导频信号强度。当T_ADD参数超过设置的门限值时，终端会主动向A基站发送PSMM(功率强度测量)消息。A基站收到消息后，查询周边基站的邻区配置信息，则会发现B基站的F2的导频信号是不具备提供业务信道的伪导频信号，但B基站的F1可以提供业务信道。A基站向终端发送EHDM（增强型切换定向）消息，通知终端切换到F1频点，并且将切换参数发送给终端。终端则会先切换到A基站的F1频点下，然后以软切换的方式从A基站的F1频点切换到B基站的F1频点，从而保证的软切换顺利进行，减少掉话现象的发生。

以上三种硬切换方式各自都存在着优缺点，手机辅助的硬切换方式缺点是IS-95A以前的版本终端无异频扫描功能，在重叠覆盖区域随着终端位置的移动和信号强度的变化，经常会掉话而导致无法正常切换；数据库辅助硬切换方式其优点是无需增加硬件设备，对任何CDMA移动终端都适用，但其缺点也明显：由于采用软件控制硬切换，配置的参数比较复杂，要开展网络优化工作难度较大，同时由于无线传播环境的多样性，完全由软件进行判决硬切换时机会存在一定的偏差；伪导频辅助硬切换的优点是无线网络规划及小区参数配置相对简单，对任何CDMA移动终端都适用，切换成功率相对较高，原有边界小区的容量不变。目前主流厂家的基站设备已具备跳频伪导频功能，不管边界区域载波配置相差几个频点，只需在单载波小区增加一套伪导频，它能采用跳频方式在各个频点循环发射伪导频信号，而不需要在每个频点都增加伪导频设备,从而大大减少了设备投资，但是缺点是需要在所有边界单载波小区增加伪导频设备，主设备投资相对增加较多。

2 异厂家边界基站切换分析

目前湖南郴州进行了替换工程，将部分县市北电设备替换成华为设备，导致了两个厂家设备共存的情况，引入新的MSCe厂商，新建华为的BSS设备全部下挂到新MSCe下，从而存在跨异厂商MSC的硬切换。在异厂商边界区域，若双方的信号强度基本相当，在进行同频硬切换之前，没能加入到软切换激活集中的导频，实际上可以算是导频污染；而进行硬切换后，原服务导频被排除在激活集外，其信号对于当前的服务导频也可以算是导频污染。这就导致切换时存在同频干扰和乒乓效应，乒乓效应导致每穿越一次切换带至少3～5次同频硬切换，前向误帧率高，语音质量差，容易产生掉话，如图2所示。

图2 同频硬切换示意图

对于替换后边界区域异厂家基站的切换问题，一直都困扰郴州运维及网优部门，提出各种优化方案，最终在采用华为HTC技术和伪导频技术方案上进行比选，下面着重介绍郴州目前采用的华为HTC技术：所谓HTC（Huawei Transition Carrier，简称“过渡载频”）是华为公司提出的专利技术，其原理是在华为边界基站上的每个扇区增加过渡载频F2，该载波没有同频干扰，因此F2可以在边界区域覆盖一个足够宽的过渡带。根据对用户的移动性统计，只有极少数的用户在通话态下会有较大范围的移动，绝大部分基本上是不动的，用户切换到过渡载频上面以后可以保持足够长的通话时间，确保用户在过渡载频上面通话结束，如图3所示。

图3 HTC原理图

当终端用户在华为BTS覆盖区域内起呼，并 向北电BTS覆盖区域移动，如图4所示。

图4 华为-北电区域呼叫流程图

终端用户从华为覆盖区域向北电覆盖区域移动时，采用RTD结合导频强度触发handdown硬切换到F2，手机会一直在F2上面保持通话，直到通话结束。F2不存在同频干扰，导频强度好，覆盖范围广，绝大多数用户都会在此覆盖范围内完成通话，用户感知度基本不会受到影响。对于极个别通话时间超长的用户，有可能超出F2的覆盖范围，在其覆盖范围边界，采用手机辅助硬切换或者数据库辅助硬切换到北电的基本载波上。

当终端用户在北电BTS覆盖区域内起呼，并且向华为BTS覆盖区域移动，如图5所示。

图5 北电-华为区域呼叫流程图

终端用户从北电覆盖区域向华为覆盖区域移动时，北电基站配置了传统的硬切换数据，当满足其判决条件的时候，华为基站作为硬切换目标侧将会给终端在过渡载频F2上分配信道，使得移动终端直接从北电的基本载波硬切换到华为的F2载频，其原理类似于伪导频硬切换，此时华为边界小区的基本载波的功能相当于一个伪导频。在华为同一基站的不同扇区的过渡载频之间进行更软切换，在华为不同基站的过渡载频之间进行软切换，可以很好地保证切换质量及HTC的覆盖范围。对于极个别通话时间超长的用户，有可能超出F2的覆盖范围，在其覆盖范围边界，采用handdown硬切换切换到华为基站本扇区的基本载波上面。

对于异厂家之间的边界切换难题也可以采用伪导频切换的方式解决，如图6所示。

图6 异厂家之间伪导频切换方式

在异厂家基站双方配置伪导频的情况下，终端处于华为BTS小区201频点服务区，从华为BTS移动至北电BTS时，逐渐移动至两者重叠覆盖区域，手机不断检测周边所有小区的导频信号强度，当达到允许进行切换的门限时，手机则会发送PSMM(功率强度测量)消息给提供服务的华为BTS；当华为BTS收到PSMM消息后，查询邻区参数配置情况，则会发现北电BTS的201频点是不能提供业务信道的伪导频信号，但其283频点可以提供业务信道；因此手机会先切换到北电BTS的201伪频点上，然后从其201伪频点切换到至283频点，从而保证切换顺利进行，反之亦然。

以上关于异厂商边界基站切换的两种方案，也各自存在优缺点。HTC切换方式的优点是基本无需异厂商配合，用不易乒乓切换的硬切换方式替代同频硬切换，每穿越一次切换带只需1次异频切换，从而减少掉话发生机率；且无需新增硬件投资，只需华为基站开通HTC软件，大大节省主设备投资；其缺点主要在于要求华为HTC的边界扇区与北电基站边界扇区的重叠覆盖区域大大增加，而重叠覆盖区域取决于边界地区的地形地貌，否则为了采用HTC技术而新增基站就得不偿失。伪导频切换方式的优点还是之前所说的无线网络规划及小区参数配置相对简单，对任何CDMA移动终端都适用，切换成功率相对较高，原有边界小区的容量不变，对于边界切换重叠区域要求也没HTC苛刻，利于边界切换成功。其不足之处是边界所有小区都需加上伪导频，且不能承担话务量，导致主设备投资大大增加。

3 结束语

本文结合相邻的小区之间载频数量不平衡的现象以及异厂商边界基站切换问题，提出了各种切换方式，分析其优劣之处。其中华为HTC技术和伪导频技术，不仅能够有效解决边界异频硬切换带来的掉话率高的问题，而且伪导频技术运用的成功与否，对于今后的网络优化，为客户提供更高质量的通信服务，提升电信运营商的品牌效应，以及进一步完善网络质量发挥重大作用。

[1]管纯辉.伪导频技术在CDMA网络优化中的应用[J].移动通信，2006，（2）.

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