降低软切换因子提升CDMA系统容量的探讨

张慈秀

(厦门纵横集团建设开发有限公司，福建 厦门 361000)

1 概述

1.1 定义 CDMA系统的软切换是先与目标基站建立连接后，待原基站信号强度小于一定值后再断开与原有基站的连接，属于“先连后断”。软切换可以改善话音质量、控制干扰、降低掉话率、提高系统覆盖范围。

定义：

软切换因子＝软切换话务量/不含软切换话务量，软切换比例也叫软切换因子。

1.2 对语音业务的影响

软切换过程中会同时占用了几个扇区资源，资源耗费大于1，导致无线侧话务负荷远大于业务话务量。显然，过高的软切换比例将降低资源利用率。

1.3 对数据业务的影响

用户进行1X数据业务时，FCH采用软切换，反向SCH为软切换，但前向SCH采用硬切换。反向SCH的软切换，将占用大量的反向资源，增加了基站的反向负载，降低了系统有效容量。前向SCH的硬切换，在软切换区域会导致前向平均速率低于单导频区域，物理层的频繁硬切换，又将造成上层应用（TCP层、应用层）的时延加大，影响用户感受度和上层速率。

所以，软切换因子过大将造成1X数据业务占用大量的反向资源，也导致前向速率下降、上层应用时延加大、降低用户感受。

2 对资源的占用情况

表一各种切换对资源占用情况汇总

表二前向定点测试结果

表三反向定点测试结果

表四切换参数通常设置

CDMA20001X系统最多支持三个基站共六个扇区之间的软切换。软切换类型包括：更软切换、两站两扇软切换、两站三扇软切换、两站四扇软切换、三站三扇软切换、三站四扇软切换、三站五扇软切换、三站六扇软切换等八种类型。各种切换在语音业务、1X数据业务上对资源占用的情况见表一。

3 对1X数据业务的影响

我们选取某地系统的闲时进行定点测试对比，选取扇区内无语音及数据用户，离基站较近的区域进行前向性能测试。分别在单导频、更软切换、三导频区域分别测试，得出测试对比数据。

3.1 对前向数据的影响

CDMA系统中前向FSCH基于硬切换，一旦该路信号质量下降，将在FCH激活集中选取另外一路来分配FSCH信道。

表二是单导频、更软切换、三导频区域前向性能测试的结果。

由表二看出，基于硬切换的前向SCH的数据业务性能,在资源充足的情况下,单导频无软切换时RLP及TCP层的速率都优于更软切换及多导频情况。

3.2 对反向数据的影响

CDMA系统中反向RSCH基于软切换，即FCH是几路软切换，RSCH也同时是几路软切换，所以1X数据用户在软切换区域时，反向RSCH对资源的占用很大。

表三是单导频、更软切换、三导频区域反向性能的测试结果。

从表三看出，基于软切换的反向RSCH数据业务，在资源充足的情况下,单导频无软切换时RLP及TCP层的速率都会比更软切换或多导频时的速率高一些，但没有前向FSCH那么明显。

从上述的测试及分析可以看出，1X数据业务处于软切换时，不仅占用大量系统资源，性能也比单导频无软切换时要差。这是CDMA的软切换对数据业务最关键的影响，也是与语音业务最大的区别之一。语音业务时的软切换虽然占用资源，但可以减少掉话率。

4 降低软切换因子的几种方法

4.1 控制扇区覆盖

合理的覆盖控制是整个CDMA网络优化的基础和项目优化开展的前提，合理控制扇区的覆盖范围，减少过覆盖、降低导频污染区，达到每个扇区覆盖的最佳化，从而降低软切换因子。

福建某地市通过为期两个月的覆盖控制优化，优化区域内51个基站的软切换因子降低了5%；路测结果中更软切换及不切换的比例提高了15%；主导频Ec/IO大于-9db的比例提高了5%；4路以上导频污染区域的比例降低了5%；上行应用层平均速率比优化前提高了10kbps，下行应用层平均速率比优化前提高了17kbps。

4.2 优化切换参数

相关切换参数主要有接收导频强度门限值T-ADD、导频丢弃门限T-DROP、导频丢弃定时器T-TDROP、导频强度比较门限T-COMP。

通常密集城区与郊区的切换参数设置如表四。

某地优化过程中部分城区站点T-ADDT-DROP分别设置为-14db和-16db,其软切换因子都达到85%以上，调整T-addT-DROP分别为-12db-14DB后，这些站点平均的软切换因子降到约75%左右。

加大T-ADD和T-DROP值后,多路切换能在信号较弱区带来分集增益,但由于加大切换门限后就无法进行软切换,造成通话质量下降及切换掉话等问题,所以切换参数优化只能做为降低软切换因子的辅助手段。

4.3 开启增强型软切换功能

增强型软切换是在手机侧发起切换请求（增加导频或去除导频）时进行二次比较，即在手机侧进行软切换二次判决，通过邻集导频强度与动态门限的比较来决定是否要发送导频强度测量消息给BSS。通过增强型软切换可提高导频进入激活集的门限，降低软切换因子。

增强型软切换的开闭涉及三个参数soft_slope（切换开关）、add_intercep（t入导频动态门限截距）、drop_intercep（t去导频动态门限截距）。

增强型软切换的动态门限算法如下：

通过对上述机制的分析，增强型软切换可改变过于宽松的导频加入条件，限制了激活集内的导频数，又可有选择性的将去掉导频转入候选集或邻集，所以增强型软切换不仅能降低软切换因子，同时还能避免频繁切换，减少切换掉话概率。

通过独立样本T检验（IBM SPSS Statistics 21）对比使用前后拟合水光指数变化是否显著；通过ANOVA分析（IBM SPSS Statistics 21）对比3款面膜拟合水光指数提升值、拟合水光指数提升百分比是否有显著差异来进行区分能力的验证；通过Pearson相关分析（IBM SPSS Statistics 21）3款面膜消费者自我评估水光感的强弱和拟合水光指数提升百分比进行可靠性验证。

某地CDMA网络局部开启增强型软切换功能后，路面测试软切状态变化如图一所示：

由图一可见，开启增强型切换后软切换因子明显下降。通过路测及后台分析发现从1-way（单导拼）、2-way（两导频）都得到 15%、10%的改善，相当于减少了25%的切换。从统计上也显示开启增强型软切换后软切换因子可降低15%左右。

开启增强型软切换功能后,将提高手机处理器的负荷,降低电池的使用时间，且只有1X的手机才支持，其他机型会出现当前导频恶化后，邻集里的强导频还无法发送切换请求给BSS，导致切换掉话，所以在实际中使用的不多，目前基本上只是高通的标准理论定义。

4.4 优化BSS侧软切换二次判决机制参数

BSS侧软切换二次判决机制指的是手机对接收的导频信号进行一次测量判决（邻集有导频强度大于T-add才发）之后发送到BSS，BSS根据目前手机的Ec/Io情况决定是否需要让手机进行切换，BSS侧的软切换判决即为二次判决机制。

开启BSS侧的软切换二次判决机制后，当手机激活集里有较强的导频满足通话需求时，如果邻集里有导频强度超过T-add门限，通过BSS侧软切换二次判决机制控制也不会进行软切换，这样就降低了软切换因子；而在信号较弱区BSS侧二次判决机制判决后还会让手机进行软切换，保证了通话质量。

福建某区域CDMA网络原来的软切换因子达到80%左右，从路测来看较多区域存在两路及两路以上切换状态。通过aggstrength1、aggstrength2、aggstrength3 这 三个参数优化，分别从(-5、-7、-9)修改到（-7、-9、-10），降低了BSS侧进行软切换二次判决的门限，即降低了手机的复合导频强度比较门限。参数优化前后软切换因子变化如图二：

图二 参数修改前后软切换因子变化情况

图一增强型软切换开启前后路面测试对比情况

从表六可见软切换二次判决参数修改后1路和2路的软切换（更软切换）比例提高了，相应的3路和3路以上的软切换比例减少了。而从路测效果来看，参数修改后整个路面平均的Ec/Io及FER比参数优化前并没有恶化，说明通过软切换二次判决机制参数的优化在不降低通话质量的前提下，还可大大降低软切换因子。

表六软切换二次判决参数修改前后路测效果

5 降低软切换因子的意义

5.1 提高系统有效容量

这些区域的软切换因子降低后，在不增加投资的情况下可减少切换对网络容量的占用，缓解局部区域信道拥塞、功率溢出、walsh码不足的情况。通过降低软切换因子，可提高网络有效容量，给业务发展提供网络容量保障。

5.2 提高1X数据业务性能

由于1X数据业务在切换上与语音业务的不同，降低软切换因子可大幅提升整个区域的数据业务性能。如前文所述，通过无线覆盖控制降低5%的软切换因子后，优化区域的1X数据业务上行应用层平均速率提高了10kbps，下行应用层平均速率提高了17kbps。

总结

通过上述对CDMA软切换因子的分析，说明软切换因子过大，资源利用率变大，系统的有效容量将降低，该区域内1X数据业务性能也将下降。高通公司建议软切换因子控制在60%以内较为合理，而目前网络中一些大中城市城区的CDMA软切换因子都达到75%以上，整体的软切换因子偏高，所以对软切换因子的优化是一项必要且紧迫的工作。

降低软切换因子的方法主要有四种：通过无线覆盖控制、BSS侧软切换二次判决机制的启用是两个主要的手段，通过这两个方法即可较大程度降低软切换因子，提高网络质量；而切换参数优化、增强型软切换功能开启由于其弊端的存在，不能作为降低软切换因子的主要手段，只能做为局部的补充方案。

[1]杨大成，cdma2000技术[M].北京邮电大学出版社，2000.

[2]万晓榆，万敏，李怡滨.CDMA移动通信网络优化[M].北京：人民邮电出版社，2003.

[3]三星电子.CDMA BSS OPM PARTII[Z].2005.

[4]3GPP2 C.S005-A[Z].June 1999.