CDMA边界网络问题优化解决方案研究

舒培炼　胡小球　李毅

针对CDMA网络边界长期以来存在语音掉话、通话质量差、接入失败、寻呼无响应、漫游计费等问题，通过分析发现问题产生的根本原因在于同频覆盖。基于此，针对性地提出异频覆盖解决方案，说明了边界网络待机流程及业务流程。

CDMA边界网络 边界切换 边界寻呼 异频覆盖

According to the problems of dropped call， poor quality call， access failure， no paging response and roaming billing which are existing at CDMA network boundary， it is analyzed that the root cause of these problems lies in the same frequency coverage. In this paper， the corresponding solution of different frequency coverage is put forward， as well as the standby flow and the service flow is illustrated for boundary network.

CDMA boundary network boundary handover boundary paging different frequency coverage

1 引言

在CDMA网络优化解决方案中，边界问题是一个重要的研究课题。长期以来，影响边界区域用户感知的问题有很多，包括语音掉话、通话质量差、接入失败、寻呼无响应、漫游计费等，虽然目前CDMA网络已经规模化应用，但在国内外并没有非常成熟可借鉴的解决方案。

本文的“边界”概念主要是指逻辑上的网络实体边界，边界区域指的是两个网络实体的交叉重叠覆盖区域，包括行政区域边界、MSC边界、BSC边界等，既指异厂家设备边界也指同厂家设备边界。由于在CDMA网络中异厂家边界不能进行软切换，其网络问题往往更为严重，在大多数网络优化工作中关注更多的是异厂家网络边界问题，但是在目前的网络实践中，不管是同厂家边界还是异厂家边界，不可否认的是或多或少都存在上述诸多网络边界问题。

如何优化好边界问题，改善网络质量，提高用户对CDMA网络的感知度，本文将分析讨论边界网络问题产生的原因并提出解决方案。由于漫游计费属于资费问题，因此本文内容将不会涉及。

2 CDMA网络边界问题分析

存在于CDMA网络边界的众多表象问题归根到底就是通话的连续保持性与呼叫成功率（即接通率），主要是边界切换和呼叫接通这2个方面的问题。

2.1 边界切换问题

边界切换主要是保证通话的连续保持性，通常分为边界软切换和边界硬切换这2种情况。

（1）边界软切换一般存在于同厂家设备边界，在软切换边界情况下，边界切换一般能够顺利切换，成功率很高且不容易掉话，通话的连续性能得到很好保持。

（2）边界硬切换一般存在于异厂家设备边界，但是在个别同厂家设备边界也存在硬切换，比如个别厂家的呼叫迁移过程。边界硬切换与边界软切换不同，由于其切换前后，激活集导频全部替换成目标导频，导致成功率低于软切换。更重要的是，由于网络边界区域是重叠覆盖区域，容易发生网络实体间乒乓切换，而乒乓切换对于软切换来说是可以完全适应的，但对于硬切换来说极易失败，导致最终掉话。

2.2 呼叫接通问题

在网络边界问题中，呼叫接通率低是一个非常严重且突出的问题，对网络质量影响甚巨。呼叫接通问题主要分为起呼（或寻呼响应）建立不成功和寻呼不到这2种情况。

CDMA网络一般采用同频组网，终端待机时，对于同频的不同PN的导频信号的变化非常敏感，总是待机在最强的PN上，如果双方边界信号强度Ec/Io变化，易导致终端在边界上不停地在两个网络上频繁登记、频繁漫游，所以是信号强弱的变化导致用户频繁漫游，而不是用户真正地进行了跨边界的移动。同频干扰导致接收电平强，但是Ec/Io较差。对于待机态，此时尚无软切换效应，各扇区信号互为干扰，导致呼叫成功率低。

（1）起呼（或寻呼响应）建立不成功是由于CDMA网络边界信号交叉重叠，网络导频信号容易不稳定，呼叫链路在建立过程中，其所在网络导频信号可能衰落（同时交界的网络导频信号可能较强）导致链路建立失败。

（2）寻呼不到的情况同样是由于CDMA网络边界导频信号不稳定，终端在边界频繁往返登记，在寻呼信息通过边界某一网络下达的同时，终端可能切换至边界另一网络登记，最终导致寻呼不到的情况。

2.3 小结

综上所述，导致CDMA网络边界问题的原因主要是边界乒乓切换、边界信号不稳定。而这2个原因又是由于目前CDMA网络采用同频覆盖，边界区域网络交叉重叠覆盖导致双方信号不稳，容易发生来回乒乓切换、频繁登记、待机不稳定等。

3 异频覆盖解决方案介绍

针对CDMA网络边界由于同频覆盖导致边界区域乒乓切换、待机不稳定的问题，本文提出边界网络异频覆盖解决方案，以期能较好地解决目前边界网络问题。

目前网络边界双方采用的同频覆盖方式如图1所示：

如前所述，同频覆盖方式会导致诸多问题，而且在重叠覆盖区域发生的边界硬切换由于CDMA网络的同频干扰存在，使得其相对于GSM的硬切换来说成功率会大大降低。

本文提出的异频覆盖解决方案如图2所示。

与同频覆盖方式相比，网络1、网络2的业务覆盖频点分别采用不同的频点f1和f2承载，在网络1、网络2分别设置伪导频频点f2和f1作为切换信标。

首先分析网络1，网络1的f1频点作为其业务频点，在界线1左边区域，f1频点不受网络2的干扰，在网络覆盖上不受网络2的影响，能够稳定待机，不需要发生边界切换，网络质量指标能得到很好保证，在界线右边f1重叠区域，不管是空闲待机还是业务态，如果触发了网络1至网络2的f1频点切换，网络2将MS终端切换指向网络2的f2频点，切换后，由于MS终端位于网络2的f2频点业务覆盖范围的界线2右边，不受网络1干扰，MS将稳定在网络2的f2频点上，从而实现稳定的单向切换。

同理，网络2的f2频点作为其业务频点，在界线2右边区域，f2频点不受网络1的干扰，网络质量指标能得到很好保证，在f2重叠区域，同样可以实现至网络1的单向切换。

为了实现MS终端稳定待机以及解决乒乓切换问题，该方案的要点关键在于f1重叠区域与f2重叠区域要错开，使伪导频频点靠近本网络核心覆盖区域，即图2中界线1要靠近右边，界线2要靠近左边。

4 异频覆盖方案原理及业务

流程

上述异频覆盖解决方案中起关键作用的f1和f2的重叠区域，在其它区域网络同一频点无重叠覆盖，故而能够稳定待机，也不会发生切换，与同频覆盖网络无重叠区域类似，不存在上述网络边界的问题，所以本节重点讨论f1和f2的重叠区域。

4.1 空闲态流程

以网络1为例，当终端待机在界线1左边时，位于网络1内部，当其进入界线1右边重叠覆盖区域时，将会因为网络2的伪导频f1触发空闲切换，网络2将该空闲切换指向其业务频点f2，空闲切换终端待机在网络2的f2频点上，从而终端位于网络2的f2业务频点上，进入网络2内部稳定待机。空闲态待机流程如图3所示。

通过异频待机的方式，从而实现MS终端分别在双边网络的稳定待机而互不干扰影响，在界线上能成功稳定地完成单向切换，从而避免MS终端在网络边界的频繁登记，使得MS终端信号稳定，提高网络的接通率和寻呼成功率。同时，由于采用异频覆盖方案，双边网络不存在干扰，因此信号覆盖会比同频覆盖要好。

4.2 业务态流程

以网络1为例，当MS终端在网络1的f1稳定待机区（界线1左）处于业务态，当其移动进入界线1右边及f1重叠区域，发现网络2的伪导频f1频点时会触发至网络2的切换，网络2接收切换请求并将MS终端指配到其业务频点f2，切换后将稳定在网络2的f2稳定待机区（界线2右）。业务态切换流程如图4所示。

在界线1右边附近会发生伪导频硬切换，并且是单向异频切换，切换后不受切换前同频干扰，相对于同频硬切换其切换成功率会大大提升，参考GSM硬切换成功率可达到95%以上。稳定的单向异频切换也将成功地解决边界乒乓切换问题。

4.3 小结

对比上述空闲态流程及业务态流程，终端处于不同的状态，两者流程非常相似，但对网络的影响不一样。前者主要解决提升网络接通率、寻呼成功率，避免频繁登记等作用；后者主要解决业务态的乒乓切换，降低掉话率，两者最终的目的都是提高网络质量。

本文提出的异频覆盖方案对网络和终端没有特殊要求，就终端而言实际上仍然是同频切换，而对网络而言，其需要开启边界基站伪导频切换功能，目前CDMA网络均具备此项功能，因此本文所提方案在技术是可实现的。

4.4 优化试验

沪苏浙边界是我国经济最发达的省际边界之一，用户密集，区域经济一体化明显，边界普遍存在的越界覆盖、乒乓切换、掉话、话音质量差等问题在该区域更为突出。

对该边界区域采取具体措施：由于上海方面青浦南山以北基站硬件上只支持2载频，因此上海在该区域的边界基站将201频点定义为业务载频、283频点定义为伪导频，苏州方面将283频点定义为业务载频、201频点定义为伪导频；由于上海方面青浦南山以南基站硬件上可支持3载频，因此上海在该区域的边界基站将201和242频点定义为业务载频、283频点定义为伪导频，其中242载频不设置寻呼信道，定义数据业务优先，同时提高从201频点到242频点的负荷分担门限，苏州方面将283频点定义为业务载频、201频点定义为伪导频。

从实施效果来看，苏州和上海间的A2接口掉话总次数已由原来的976次减少到132次。DT测试优化前后FFER误帧率对比如图5所示：

5 结束语

本文提出的异频覆盖解决方案可以解决待机稳定性、乒乓切换的问题，从而能较好地解决目前CDMA网络边界存在的边界切换、呼叫接通的问题。但是该方案相比于同频覆盖，网络采用不同的频点会占用较多的频率资源，所以在网络频谱资源紧张的条件下不便采用，期待在以后的CDMA网络规划优化实践中能进一步完善。

参考文献：

[1] 郭梯云，邬国阳，李建东. 移动通信[M]. 3版. 西安： 西安电子科技大学出版社， 2005.

[2] 华为技术有限公司. CDMA2000 1X无线网络规划与优化[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2005.

[3] 华为技术有限公司. GSM无线网络规划与优化[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2004.

[4] 中国电信股份有限公司. 边界网络优化指导书[Z]. 2010.

[5] 3GPP2 C.S0005-0-2 V1.0. Upper Layer （Layer 3） Signaling Standard for CDMA2000 Spread Spectrum Systems（Release 0）[S]. 2001.

首先分析网络1，网络1的f1频点作为其业务频点，在界线1左边区域，f1频点不受网络2的干扰，在网络覆盖上不受网络2的影响，能够稳定待机，不需要发生边界切换，网络质量指标能得到很好保证，在界线右边f1重叠区域，不管是空闲待机还是业务态，如果触发了网络1至网络2的f1频点切换，网络2将MS终端切换指向网络2的f2频点，切换后，由于MS终端位于网络2的f2频点业务覆盖范围的界线2右边，不受网络1干扰，MS将稳定在网络2的f2频点上，从而实现稳定的单向切换。

同理，网络2的f2频点作为其业务频点，在界线2右边区域，f2频点不受网络1的干扰，网络质量指标能得到很好保证，在f2重叠区域，同样可以实现至网络1的单向切换。

为了实现MS终端稳定待机以及解决乒乓切换问题，该方案的要点关键在于f1重叠区域与f2重叠区域要错开，使伪导频频点靠近本网络核心覆盖区域，即图2中界线1要靠近右边，界线2要靠近左边。

4 异频覆盖方案原理及业务

流程

上述异频覆盖解决方案中起关键作用的f1和f2的重叠区域，在其它区域网络同一频点无重叠覆盖，故而能够稳定待机，也不会发生切换，与同频覆盖网络无重叠区域类似，不存在上述网络边界的问题，所以本节重点讨论f1和f2的重叠区域。

4.1 空闲态流程

以网络1为例，当终端待机在界线1左边时，位于网络1内部，当其进入界线1右边重叠覆盖区域时，将会因为网络2的伪导频f1触发空闲切换，网络2将该空闲切换指向其业务频点f2，空闲切换终端待机在网络2的f2频点上，从而终端位于网络2的f2业务频点上，进入网络2内部稳定待机。空闲态待机流程如图3所示。

通过异频待机的方式，从而实现MS终端分别在双边网络的稳定待机而互不干扰影响，在界线上能成功稳定地完成单向切换，从而避免MS终端在网络边界的频繁登记，使得MS终端信号稳定，提高网络的接通率和寻呼成功率。同时，由于采用异频覆盖方案，双边网络不存在干扰，因此信号覆盖会比同频覆盖要好。

4.2 业务态流程

以网络1为例，当MS终端在网络1的f1稳定待机区（界线1左）处于业务态，当其移动进入界线1右边及f1重叠区域，发现网络2的伪导频f1频点时会触发至网络2的切换，网络2接收切换请求并将MS终端指配到其业务频点f2，切换后将稳定在网络2的f2稳定待机区（界线2右）。业务态切换流程如图4所示。

在界线1右边附近会发生伪导频硬切换，并且是单向异频切换，切换后不受切换前同频干扰，相对于同频硬切换其切换成功率会大大提升，参考GSM硬切换成功率可达到95%以上。稳定的单向异频切换也将成功地解决边界乒乓切换问题。

4.3 小结

对比上述空闲态流程及业务态流程，终端处于不同的状态，两者流程非常相似，但对网络的影响不一样。前者主要解决提升网络接通率、寻呼成功率，避免频繁登记等作用；后者主要解决业务态的乒乓切换，降低掉话率，两者最终的目的都是提高网络质量。

本文提出的异频覆盖方案对网络和终端没有特殊要求，就终端而言实际上仍然是同频切换，而对网络而言，其需要开启边界基站伪导频切换功能，目前CDMA网络均具备此项功能，因此本文所提方案在技术是可实现的。

4.4 优化试验

沪苏浙边界是我国经济最发达的省际边界之一，用户密集，区域经济一体化明显，边界普遍存在的越界覆盖、乒乓切换、掉话、话音质量差等问题在该区域更为突出。

对该边界区域采取具体措施：由于上海方面青浦南山以北基站硬件上只支持2载频，因此上海在该区域的边界基站将201频点定义为业务载频、283频点定义为伪导频，苏州方面将283频点定义为业务载频、201频点定义为伪导频；由于上海方面青浦南山以南基站硬件上可支持3载频，因此上海在该区域的边界基站将201和242频点定义为业务载频、283频点定义为伪导频，其中242载频不设置寻呼信道，定义数据业务优先，同时提高从201频点到242频点的负荷分担门限，苏州方面将283频点定义为业务载频、201频点定义为伪导频。

从实施效果来看，苏州和上海间的A2接口掉话总次数已由原来的976次减少到132次。DT测试优化前后FFER误帧率对比如图5所示：

5 结束语

本文提出的异频覆盖解决方案可以解决待机稳定性、乒乓切换的问题，从而能较好地解决目前CDMA网络边界存在的边界切换、呼叫接通的问题。但是该方案相比于同频覆盖，网络采用不同的频点会占用较多的频率资源，所以在网络频谱资源紧张的条件下不便采用，期待在以后的CDMA网络规划优化实践中能进一步完善。

参考文献：

[1] 郭梯云，邬国阳，李建东. 移动通信[M]. 3版. 西安： 西安电子科技大学出版社， 2005.

[2] 华为技术有限公司. CDMA2000 1X无线网络规划与优化[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2005.

[3] 华为技术有限公司. GSM无线网络规划与优化[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2004.

[4] 中国电信股份有限公司. 边界网络优化指导书[Z]. 2010.

[5] 3GPP2 C.S0005-0-2 V1.0. Upper Layer （Layer 3） Signaling Standard for CDMA2000 Spread Spectrum Systems（Release 0）[S]. 2001.

首先分析网络1，网络1的f1频点作为其业务频点，在界线1左边区域，f1频点不受网络2的干扰，在网络覆盖上不受网络2的影响，能够稳定待机，不需要发生边界切换，网络质量指标能得到很好保证，在界线右边f1重叠区域，不管是空闲待机还是业务态，如果触发了网络1至网络2的f1频点切换，网络2将MS终端切换指向网络2的f2频点，切换后，由于MS终端位于网络2的f2频点业务覆盖范围的界线2右边，不受网络1干扰，MS将稳定在网络2的f2频点上，从而实现稳定的单向切换。

同理，网络2的f2频点作为其业务频点，在界线2右边区域，f2频点不受网络1的干扰，网络质量指标能得到很好保证，在f2重叠区域，同样可以实现至网络1的单向切换。

为了实现MS终端稳定待机以及解决乒乓切换问题，该方案的要点关键在于f1重叠区域与f2重叠区域要错开，使伪导频频点靠近本网络核心覆盖区域，即图2中界线1要靠近右边，界线2要靠近左边。

4 异频覆盖方案原理及业务

流程

上述异频覆盖解决方案中起关键作用的f1和f2的重叠区域，在其它区域网络同一频点无重叠覆盖，故而能够稳定待机，也不会发生切换，与同频覆盖网络无重叠区域类似，不存在上述网络边界的问题，所以本节重点讨论f1和f2的重叠区域。

4.1 空闲态流程

以网络1为例，当终端待机在界线1左边时，位于网络1内部，当其进入界线1右边重叠覆盖区域时，将会因为网络2的伪导频f1触发空闲切换，网络2将该空闲切换指向其业务频点f2，空闲切换终端待机在网络2的f2频点上，从而终端位于网络2的f2业务频点上，进入网络2内部稳定待机。空闲态待机流程如图3所示。

通过异频待机的方式，从而实现MS终端分别在双边网络的稳定待机而互不干扰影响，在界线上能成功稳定地完成单向切换，从而避免MS终端在网络边界的频繁登记，使得MS终端信号稳定，提高网络的接通率和寻呼成功率。同时，由于采用异频覆盖方案，双边网络不存在干扰，因此信号覆盖会比同频覆盖要好。

4.2 业务态流程

以网络1为例，当MS终端在网络1的f1稳定待机区（界线1左）处于业务态，当其移动进入界线1右边及f1重叠区域，发现网络2的伪导频f1频点时会触发至网络2的切换，网络2接收切换请求并将MS终端指配到其业务频点f2，切换后将稳定在网络2的f2稳定待机区（界线2右）。业务态切换流程如图4所示。

在界线1右边附近会发生伪导频硬切换，并且是单向异频切换，切换后不受切换前同频干扰，相对于同频硬切换其切换成功率会大大提升，参考GSM硬切换成功率可达到95%以上。稳定的单向异频切换也将成功地解决边界乒乓切换问题。

4.3 小结

对比上述空闲态流程及业务态流程，终端处于不同的状态，两者流程非常相似，但对网络的影响不一样。前者主要解决提升网络接通率、寻呼成功率，避免频繁登记等作用；后者主要解决业务态的乒乓切换，降低掉话率，两者最终的目的都是提高网络质量。

本文提出的异频覆盖方案对网络和终端没有特殊要求，就终端而言实际上仍然是同频切换，而对网络而言，其需要开启边界基站伪导频切换功能，目前CDMA网络均具备此项功能，因此本文所提方案在技术是可实现的。

4.4 优化试验

沪苏浙边界是我国经济最发达的省际边界之一，用户密集，区域经济一体化明显，边界普遍存在的越界覆盖、乒乓切换、掉话、话音质量差等问题在该区域更为突出。

对该边界区域采取具体措施：由于上海方面青浦南山以北基站硬件上只支持2载频，因此上海在该区域的边界基站将201频点定义为业务载频、283频点定义为伪导频，苏州方面将283频点定义为业务载频、201频点定义为伪导频；由于上海方面青浦南山以南基站硬件上可支持3载频，因此上海在该区域的边界基站将201和242频点定义为业务载频、283频点定义为伪导频，其中242载频不设置寻呼信道，定义数据业务优先，同时提高从201频点到242频点的负荷分担门限，苏州方面将283频点定义为业务载频、201频点定义为伪导频。

从实施效果来看，苏州和上海间的A2接口掉话总次数已由原来的976次减少到132次。DT测试优化前后FFER误帧率对比如图5所示：

5 结束语

本文提出的异频覆盖解决方案可以解决待机稳定性、乒乓切换的问题，从而能较好地解决目前CDMA网络边界存在的边界切换、呼叫接通的问题。但是该方案相比于同频覆盖，网络采用不同的频点会占用较多的频率资源，所以在网络频谱资源紧张的条件下不便采用，期待在以后的CDMA网络规划优化实践中能进一步完善。

参考文献：

[1] 郭梯云，邬国阳，李建东. 移动通信[M]. 3版. 西安： 西安电子科技大学出版社， 2005.

[2] 华为技术有限公司. CDMA2000 1X无线网络规划与优化[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2005.

[3] 华为技术有限公司. GSM无线网络规划与优化[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2004.

[4] 中国电信股份有限公司. 边界网络优化指导书[Z]. 2010.

[5] 3GPP2 C.S0005-0-2 V1.0. Upper Layer （Layer 3） Signaling Standard for CDMA2000 Spread Spectrum Systems（Release 0）[S]. 2001.