同伪噪声码组网在码分多址网络优化中的应用

江苏省邮电规划设计院有限责任公司通信规划设计院北京所 张 亮

0 引言

随着2009年CDMA“3G无线网络“的正式放号，CDMA网络正式进入“3G”时代。经过3年多的网络建设，目前CDMA网络的发展已进入了新的发展时期。从覆盖角度来说，下一步C网质量提高的重点主要是密集城区、室内、高速公路铁路、地铁等用户特别关注的区域，这些区域的网络质量也将是三大运营商网络比拼竞争的重点和热点。

在实际工程应用中PN（伪噪声）码数量受CDMA协议限制只能支持512个，且一般步进取3或4，这样实际可用的PN数量仅为120～170个，在密集城区有可能出现PN规划受限于PN资源不足的问题。在协议限定的情况下，只能在现有空口协议下解决此问题，通过多个RRU共用同一个PN码实现同PN组网。

1 同PN组网方案的实现原理

同PN RRU（射频拉远单元）思路下行相对比较简单，只需将BBU（室内基带处理单元）发送一个RRU数据同时送到多个RRU处理发射。上行相对比较复杂，常用方案有两种，一种是OTSR（全向发射定向接收），通过反向独占接收通道，保证同PN的反向接收指标和独立RRU相同，但需要占用更多的反向接收通道资源，如果信道资源不足，需要增加信道板；第二种是OTCR（全向发射合并接收）方式，同PN的多个RRU反向IQ（同相正交）信号进入信道板之前完成合并，这样增加的同PN载频共享接收通道，不用额外增加信道板。

第一种方案会占用过多的反向CE（信道处理单元）资源，且因EV鄄DO（evolution data only）的A版本采用的6800芯片（高通发布的基于CDMA2000 1xEV鄄DO版本A无线技术标准的CSM6800芯片）只有6个反向通道，同PN RRU数量受限严重。第二种方案克服了第一种的缺点，不额外占用通道和CE资源，同PN RRU数量可大大提高，但会牺牲1～3 dB的上行分集接收增益。

图1为同PN RRU按载波配置的示例。示例说明：第一个载波3个RRU同PN，第二个载波2个RRU 同PN，第三个载波2个RRU同PN，第四个载波是独立PN。

2 同PN组网的优势

要提高C网的质量，仅仅通过常规的建设新宏站或室分信源RRU等手段是不够的。必然会遇到PN规划、邻区设置和切换掉话等网络深层次的问题，而采用直放站也会出现新的问题。具体分析如下。

1）PN规划问题。

CDMA 1x网络采用同频组网，前向通过短PN序列来区分不同的扇区。短PN序列是一伪随机码，长度为215－1，再加上一个全0序列，共有32 768个相位，短码的不同相位间完全正交。CDMA 1x扩频后的基带信号速率为1.228 8 Mchip/s，1 chip时延在自由空间直线传输距离约为244 m，远小于基站的覆盖半径。所以规定将短PN的64个相位差称为一个PN偏置，可用的短PN偏置为32 768/64＝512个。在实际商用网络中，短PN的相伴偏置一般为3～6个，可用的PN偏置只有168或84个。在基站密集的区域（如北上广密集城区、中央商业区等），这样PN规划是很困难的，各类同PN引起的问题不可避免，而且随着网络下一步的建设，特别是室分系统RRU的建设，该问题将会越来越严重。

2）邻区规划问题。

为实现切换，CDMA系统定义了邻区的概念，要求存在切换关系的扇区间配置邻区关系。根据规范建议及实践，扇区的邻区数量一般设在20条以内比较理想，合并后的邻区一般在40条以内。实际上，由于在基站密集区域存在大量的无线信号切换需求，需配置的邻区数量远超过理想的范围，超过系统定义的最大邻区数，造成切换失败概率上升、信令开销增大等，结果是通信质量明显下降，严重的时候产生掉话现象。

3）特殊场景下软切换可能产生的问题。

软切换是CDMA的一项特有技术，非常有效地提高了切换的可靠性。为保证切换的可靠性，软切换要求保证一定的信号重叠覆盖区域。而在移动台处于高速移动的状态下，移动台必然出现频繁的切换，错过理想的切换区域的概率明显上升，甚至可能产生掉话。在地铁等通过泄缆覆盖的情况下，重叠区域一般相对较小，移动台高速通过时错过切换的概率也有可能明显增加。

4）采用直放站技术产生的问题。

目前，解决前三大问题简单最常用的手段是采用直放站。但引入直放站也必然带来如下新的问题，主要包括施主站底噪抬升引起容量下降和射频性能较差引起多载波情况下的互调问题、功率回退和覆盖间的矛盾问题。引入EV鄄DO后问题将更突出。而且直放站的质量相对主设备厂家来说可靠性差至少一个数量级，故障率较高，特别是无线直放站甚至会有可能产生自激从而造成对周围大片区域的干扰。

所以，在CDMA网络许多场合中，要提高网络质量仅仅靠增加宏基站或室分RRU是不可能取得好的效果的，甚至可能进入越加站质量越差的情况。为从根本上解决前面3个问题，同时又避免引入直放站带来的其他问题，人们很自然地开始研究是否能通过多个RRU共用一个PN。

同PN组网模式主要有以下几个优点：

1）减少PN边缘切换区数量，减少PN间频繁切换次数，缓解导频污染；

2）节约PN资源，在PN资源紧张的状况下，提高PN资源的利用率，有利于PN规划；

3）在话务不甚高区域应用，可以提升CDMA 1x（即CDMA2000的第一阶段）和EV鄄DO覆盖质量，很好改善Ec/Io（一个chip的平均能量/来自于其他小区的干扰）、C/I（载波功率/干扰总功率）、DRC_value（数据速率控制值）和Tx（发射功率）等性能指标值。

此种模式特别适用于话务不甚高，且使用RRU作为信源的室分系统和高速道路等场景。同PN组网是对载频覆盖范围的增加，节省PN资源，但并未增加空口资源。所以，在新建RRU构成同PN组网时，基站容量并未增加。相反，在对现网进行同PN改造时，还会减小基站的空口容量。如：S111（S：sector，3个扇区每个扇区1个载频）的配置进行同PN改造为O1（O：omni，配置1个载频的全向站）的配置后，基站由之前的3载扇变为1载扇的容量。因此，在对现网进行同PN改造时，一定要做好话务量评估。

3 同PN小区组的邻区配置思路

邻区配置本应附属于小区配置下，此处单独列出，是因为在异扇区同PN模式下，邻区配置相对比较复杂。

由于参考扇区的PN代表整个同PN小区组的PN，所以在同PN小区组的邻区配置中，仅配置参考扇区的邻区列表即可，非参考扇区的网管设置PN值始终不起作用。邻区配置时，只能添加正常扇区和同PN组的参考扇区，不能添加同PN组的非参考扇区。在同PN小区组与正常小区混配的网络配置中，配置邻区时，将整个同PN组作为一个“小区”考虑。

以图2所示的网络拓扑为例。

同PN小区组1包含2个小区A、D（蓝色区域），其中A为参考小区；同PN小区组2包含两个小区C、E（黄色区域），其中C为参考小区；B是正常小区。那么，组1的邻区配置在参考扇区A的邻区列表中，应添加的小区为：B（正常小区），C（组2的参考小区）；组2的配置道理与组1相同。B的邻区有同PN组1和同PN组2，B的邻区列表为：A（组1的参考小区），C（组2的参考小区）。

非参考扇区D、E本身不能配置邻区列表，同时也不应出现在任何其他小区的邻区列表中。

4 同PN RRU现网场景使用方案建议

一般情况，话务不甚高的区域，都可以考虑配置异扇区同PN模式，因为它不但可以缓解导频污染、节约PN资源，而且能够提高覆盖区域的信号质量。特别是对于一些需要消除切换的区域，作用更大。下面简单列举3种主要应用场景。

1）室内分布系统场景，见图3。

在密集城区或面积较大，覆盖要求较高，且邻区复杂的楼宇中，多RRU的应用会造成PN资源不足的问题。应用同PN组网功能后，可以把区域内多个PN分成几个PN组，或者让一个楼宇只有一个PN，有减少了室外覆盖基站的邻区数量，简化了邻区规划，提高切换成功率。同时，在楼内没有了切换，提高了信道资源利用率，进一步降低掉话率。

2）部分用户量低，但面积较大区域，如地下停车场用同PN的RRU，让它与室外覆盖基站的相应扇区同PN，这样进出停车场就没有了切换，保证了覆盖了连续和延伸。

3）高速铁路场景，见图4。

高速铁路的长隧道中，终端运行速度快，通话过程中终端切换频繁，要是搜索窗的搜索速度不够快的话，就会影响通话质量，甚至发生掉话，配置异扇区同PN模式，可以避免切换的频繁发生，提升用户通话感受。

5 总结

异扇区同PN模式是一种比较新的技术，这种新小区工作模式对于话务不甚高的区域，有着非常大的应用价值，能够很好地改善小区覆盖性能，缓解导频污染，特别是提升小区边缘区域信号覆盖质量，明显降低边缘区域信号干扰，这对于自干扰系统特性的CDMA网络有着特殊的意义。同时，配置异扇区同PN模式还可以节省宝贵的PN资源，提高网络PN规划的效率，是有效提高密集城区室内、高速公路铁路、地铁等网络薄弱环节质量的重要手段。当然，同PN RRU技术也存在一个较明显的问题，即多个同PN RRU提供的容量和一个RRU基本相当，这在目前网络容量负荷还很低的情况下还不会显现，但在今后高话务区域使用会受到一定的限制。 ◆