利用非对称覆盖模式解决CDMA导频污染问题

［王光阳］

利用非对称覆盖模式解决CDMA导频污染问题

［王光阳］

导频污染是影响CDMA网络质量和用户感知的重要因素之一，给出在特殊场景下非对称覆盖模式解决CDMA导频污染的思想，并在现有方案基础上，提出了宏小区PN合并解决CDMA导频污染的思路。

CDMA网络 导频污染 PN合并 非对称

王光阳

中国电信阜阳分公司接入维护中心。

中国电信运营CDMA网络以来，快速推进CDMA网络建设，基站间距越来越小，PN资源日趋紧张，更容易造成导频污染现象；导频污染除对1X语音业务质量造成影响外，对1X数据和EVDO数据业务质量和用户感知会造成更大的影响，但当前还没有根本解决CDMA导频污染的指导思想。本文作者理论结合实践指出对称性是导致导频污染的根源，提出了非对称覆盖模式解决CDMA导频污染的思想，并在现有天线调整和直放站建设等手段基础上，提出了宏小区PN合并解决CDMA导频污染的思路。

1 导频污染定义

在CDMA网络中，导频污染分为导频相位污染和导频强度污染。如果两个相同PN的扇区共同覆盖某一个区域，那么该区域中的手机同时接收两个相同PN的扇区信号，则手机无法区分正在通信的是哪个基站，此种现象就是导频相位污染；如果移动台所处区域有3个以上导频信号，而这些导频信号强度相当，造成当前EcIo很差或很不稳定，此种现象就是导频强度污染。

如果某个扇区的信号经过路径传输，时延大于64chip，则手机会认为是另外一个PN，有可能导致不同相位的扇区经过路径传输到达手机时产生相同相位，这就产生导频相位污染。产生导频相位污染时由于MM（移动性管理）不能正确辨别出与手机在通信的导频是属于哪个扇区的，这样产生的干扰是非常大的，手机与基站之间就不可能正常通话，必然要导致信道分配失败或者掉话。现网中可通过PN复用规划避免上述现象，因此导频相位污染发生的概率很小，在本文中不作探讨。

2 导频污染产生的原因及影响

2.1 导频污染产生的原因

由于CDMA手机的Rake接收机只能同时解调来自于3个导频的信号，这样多于3个的强导频信号的存在，就会对系统产生干扰，造成EcIo下降，同时强度相当的导频信号较多时，会造成最优导频信号交替出现且EcIo很差，这就产生导频强度污染（下文简称导频污染）。

目前CDMA网络优化和建设的普遍模式是对称式的，即在某种场景下天线下倾角基本一致、某个区域出现弱覆盖或导频污染时新建宏基站；依此类推导频污染现象永远不会缓解，更谈不上根本消除，反而导致CDMA网络内部干扰水平逐步积累抬升，如图1所示。究其根源是对称式优化和建设模式所致，没能有效规避CDMA网络是一个自干扰系统的短板，在与基站等距离区域没有主导频。

图1 传统宏基站建设中新老导频污染区域变换图

2.2 导频污染产生的影响

发生导频污染的区域，在语音起呼、通话和切换状态下网络质量和用户感受均会明显恶化；导频污染对数据业务的影响程度远超语音业务，是网络质量类投诉的一个热点。

在起呼状态下由于导频的污染使得用户在呼叫过程中导频会频繁的切换，而现在的系统中较少有开接入切换的功能，这会使得手机起呼接续要比平时多发Preamble探针，使得接通时间变长，接入时发射功率偏大，未接通率升高，同时也影响高速业务的呼叫接入。

在通话状态下由于其他不能解调的导频信号对能解调的信号造成干扰，将会导致背景噪声提高，使得Ec/Io的值变小，而FER的值提高，手机在解调有用信号时就要提高发射功率，随着手机发射功率的提高，使得该手机用户对其他的用户造成更大的干扰，对基站来说由于手机的发射功率提高，使得基站的灵敏度下降。当手机用户的FER达到很大时，由于误帧率太高手机已经无法解调出有用信号，就会产生掉话。

当移动台在该区域中移动时，由于强导频信号较多，相互变化也比较快，势必导致移动台发生频繁的切换。当移动台的这种处于软切换状态的情况，需要同时和几个基站进行通信。虽然分集增益可以改善该移动台的通话质量，但是切换增益在切换瞬间是负的，也就是说不仅没有增益，反而会增加切换失败的可能性。

由于导频污染的存在，手机用户就会在这几个导频之间互相软切换或者更软切换，使得系统容量下降，同时由于EcIo质量很差容易造成切换掉话。

值得指出的是1X数据及EVDO业务以硬切换技术为主导，对导频数量要求更加苛刻。当只有一个导频服务时数据速率很高，当出现两个导频服务时速率会有所下降，当出现3个导频服务时速率会明显下降，可引起用户感知的下降和投诉；当出现导频污染时，数据业务速率会很低，严重影响资源利用率和用户感知。因此在数据增值业务蓬勃发展的形势下，导频纯净度优化显得更加重要和紧迫。

3 导频污染的解决思路

由于CDMA网络是自干扰系统，因此突出主导频、减少移动终端（包括手机和网卡）使用的导频数量显得非常重要。以下给出3类解决导频污染的思路，并进行对比和关联分析。

3.1 天线调整

通过天线方位角及下倾角调整，在导频污染区域突出某一个主导频；可同时通过功率和参数调整辅助，达到天线调整的预期效果。

3.2 新建宏基站或直放站

在导频污染区域可通过新建三扇区宏基站或RRU达到解决特定区域导频污染的目的；新建直放站可直接突出已有的某一主导频，可有效解决小范围导频污染现象。

3.3 宏小区PN合并

当前厂商已生产出一个BBU下带多个RRU的设备，且所有RRU可实现PN合并功能，这样就为特殊场景实现稳定的单PN覆盖奠定了基础，也为非对称覆盖模式推广提供了可能。

3.3.1 非对称覆盖模式定义

非对称覆盖模式是相对于对称覆盖模式而言的，即通过优化和建设手段，打破传统网络覆盖的对称性，使与基站等距离处存在绝对主导的信号。

3.3.2 新建可PN合并的RRU

仍以图1为例，在计划新建宏基站位置建设可PN合并的RRU，可有效减少两新建RRU间区域的导频数量，若此区域仍存在弱覆盖，继续建设可PN合并的RRU；这样3个宏小区使用同一PN，且形成连续区域，有效阻隔周边各小区信号重叠覆盖现象，可根本解决此区域的导频污染现象，如图2所示。

图2 可PN合并的RRU建设中导频污染区域消除图

3.3.3 原有宏基站PN合并

导频数量是导致CDMA网络内部干扰水平抬升的主要因素，原有宏基站扇区PN合并是大幅减少全网导频数量的有效措施。

3.4 非对称覆盖模式解决导频污染实例

安庆宿松大官湖和黄湖水域面积340平方公里，局部地形深入湖区如图3红色圆圈标识。湖区周围居民以渔业为生，居民较为聚集（小黑色圆圈为村点分布）。沿湖2公里内有20个CDMA基站覆盖，红色圆圈区域导频较多，具体无线环境如图3所示。

在充分考虑各扇区话务量、覆盖情况、切换关系等因素后作同PN调整。本方案只涉及1X网络，EVDO考虑到容量因素未进行同PN设置，互不影响。示意图如图4所示。（同种颜色的代表同PN）

图3 宿松湖区整体无线环境

图4 同PN方案示意

同PN合并后进行邻区优化，路测及相关指标对比观察如图5及表1～5所示。

图5 同PN方案实施前后Ec/Io对比

表1 同PN方案实施前后Ec/Io分布对比

表2 同PN方案实施前后ActiveSet分布对比

表3 同PN方案实施前后FFER分布对比

表4 区域内KPI指标对比（4月15日-21日忙时）

可见同PN设置后该区域未话务高导致拥塞现象，单站PN因覆盖范围的扩大，单扇区软切换因子增加，其他KPI指标没有明显异常。

表5 区域内平均接入Ec/Io对比

通过安庆宏基站PN合并可看出：导频数量、路测Ec/Io和用户平均接入Ec/Io、FFER得到不同程度的改善，导频纯净度得到较大提升，在水域优化中其效果是传统对称覆盖模式所不能比拟的。

3.5 方案对比关联分析

上述方案可分为3类：（1）单纯宏基站建设不能缓解导频污染现象，反而抬升全网干扰水平；（2）天线调整可缓解导频污染现象，但不能从根本上予以解决；（3）新建直放站和宏小区PN合并可从根本上解决导频污染现象，但直放站解决的范围有限，且直放站设备稳定性较差、覆盖范围较小、容易产生自激，增加了维护网优难度，增加了网络隐患，而RRU设备可全面监控、稳定性好、使用安全。

新建直放站和宏小区PN合并体现了非对称覆盖思想；其中宏小区PN合并是基于直放站设备的不足，由直放站建设思路延伸而来。

3.6 方案适用场景

越区覆盖是导致导频污染和网络质量下降的重要因素，可通过覆盖控制优先予以解决，本文中未予考虑；实际网络覆盖实体为小区，且涉及覆盖方向，为表述方便本文以基站为单位进行描述；本文仅从全网层面对导频污染进行探讨，实际工作中存在某一建筑物对来自不同方向的信号衰减各异，虽不处于周边基站中心，但也存在导频污染现象，需根据衰减考虑等效距离。

该方案由于需要将RRU设置为同PN，将导致设备容量下降，适用范围具有一定的局限性，仅适用于容量需求较低的水域、农村、高铁等特殊场景，不适用于容量需求较高区域。

4 结论

本文通过分析CDMA导频污染根源是对称式覆盖模式，提出了非对称覆盖思想和具体解决导频污染方案，并基于网络安全性、维护便利性和适用场景等方面对该方案进行探讨。该方案对以上特殊场景不但能从根本上解决导频污染问题，也能有效降低全网干扰水平；非对称覆盖模式不但适用于CDMA网络，同样适用于其他通信网络。

1 李方伟.移动通信原理与系统［M］.西南师范大学出版社，2003

2 宋捷，曾伟，许强.CDMA网络的导频污染问题［J］.移动通信，2004，28（1）.912

3 啜钢.CDMA无线网络规划与优化［M］.机械工业出版社，2004

4 刘小伟.同PN技术水域覆盖应用［D］

5 钤明洁.论特殊场景下的CDMA系统导频优化［D］

10.3969/j.issn.1006-6403.2016.08.007

2016-08-02）