Ev-Do多载波覆盖一致性控制研究

胡宝法 ，林明辉 ，陈 文

（1.中国电信股份有限公司泉州分公司 泉州 362000；2.中国电信股份有限公司福建分公司 福州 350000）

1 引言

中国电信的 cdma2000 Ev-Do（evolution-data only）网络经过近几年的发展，用户数量急剧增长，网络负荷不断提升。目前对于用户密集区采用了多载波方案，但同时也给网络优化带来了挑战。特别是无线环境不一致而产生的叠加载波覆盖控制优化问题，因依靠传统性能指标分析、DT（drive test）等多载波优化手段耗时耗力，难以实施，导致叠加载波存在或多或少的过覆盖或弱覆盖，最终影响用户体验。对于多载波系统，传统优化方法的步骤介绍如下。

首先，通过性能指标分析（话务量、接入距离、Ec/Io分布统计等）判断各载波的覆盖范围。

其次，根据指标的分析结果判断是否存在覆盖不一致的情况，并通过DT验证覆盖差异的情况。

最后，根据DT及指标分析，依据网优人员的经验调整载波功率之后再进行DT验证覆盖一致性的优化效果。若未达到预期效果，则重复以上步骤。

由此可知，传统的多载波系统覆盖一致性优化过分依靠经验并需要多次DT以达到优化效果，因此，在实际使用过程中难于广泛应用。另外，对于目前Ev-Do多载波系统，散列算法驻留策略及硬指配平衡策略这两种负荷均衡分配方法各有优劣：前者节约系统资源但覆盖不一致，容易影响接入成功率及Ev-Do转cdma2000 1x用户比等无线网络的关键性能指标；后者使用户都驻留于覆盖较小的基本载波，再根据平衡门限进行业务频点的指配分配，但会占用较多的CPU资源，而且平衡门限需要根据各个扇区的实际话务量而进行调整，相对繁琐。

本文结合CDMA工作原理及协议标准、大数据统计及数值分析的思想，针对使用散列算法驻留策略的Ev-Do多载波系统提出了一种分析控制叠加载波与基本载波覆盖一致性的有效方法：一方面，结合协议标准根据驻留及起呼统计数据统计分析判断各载波的覆盖情况；另一方面，利用DRC分析覆盖水平可以有效避开各种复杂的无线环境造成的测试困难，方便地估计覆盖差异。最后再结合多载波无线环境典型模型推算出载波功率的量化调整公式，以进行覆盖控制优化。

2 控制原理

2.1 散列算法及信道选择

散列算法是把任意长度的预映射，变换成固定长度的散列值（一般较短）输出。这种转换是一种压缩映射，即散列值的空间通常远小于输入的空间，不同的输入可能会散列成相同的输出。在3GPP2 C.S0024-A协议中，散列函数有Key（一般为接入终端的ATI）、N（信道个数）及Decorrelate（用于解调相同终端不同应用产生的值）3个主要参数，其具体函数可表示为：

其中，L为 Key的 0～15位，H 为 Key的 16～31位。更具体地，用户终端在接入Ev-Do网络时首先提供一个SessionSeed（是地址管理协议的公共数据，由随机数发生器产生）作为散列函数中的Key，并由SectorParameters字段中的ChannelCount字段值来定义N，Decorrelate一般取0，从而确定出函数值R而选择驻留的频点。从较长统计时间来看，相同覆盖范围的多载波扇区各载波上由散列算法分配驻留的用户数基本相等。因此，对于使用散列算法分配用户驻留频点的多载波扇区，可以从各载波上大量驻留与起呼数据统计分析来确定其覆盖情况。

2.2 Ev-Do前向数据速率控制原理

Ev-Do速率控制技术的核心思想是通过动态控制数据速率使每个用户以可能得到的最高速率通信。其前向链路速率控制算法包含如下步骤。

·导频 SINR （signal to interference plus noise ratio）估计：在每个时隙，基站下发192 bit的前向导频信号，终端通过相干积累计算前向导频的信噪比。

·信道预测：结合过去一段时间内前向导频的信噪比估计，预测下一个时隙内前向导频的信噪比。

·根据事先设置好的或者自适应调整的信噪比门限，用查表方法，获得下一个时隙内前向链路所能支持的最大传送速率。

因此，DRC（data rate control）申请速率受 SINR 值的影响，信号的SINR越大，则DRC申请速率越大。QUALCOMM公司给出的二者的对应关系见表1。

2.3 Ev-Do多载波覆盖一致性控制算法原理

根据3GPP2 C.S0024-A协议可以知道，散列算法是根据载波的覆盖范围而进行的随机驻留策略，当叠加载波与基本载波的有效覆盖范围一致时，从长时间统计结果来看，各载波上的驻留用户数也会大致相等。再者，根据Ev-Do的数据速率控制原理可知，无线环境的质量SINR值直接影响了DRC的值。故可以对驻留与起呼统计数据进行分析对比，逆向分析控制叠加载波的发射功率，以达到覆盖准确控制的目的。信道中SINR的基本定义为：

其中，Signal为有用信号的功率值，Interference为测量到的信号或信道干扰信号的功率，包括本系统其他小区的干扰以及异系统的干扰；Noise为底噪，与具体测量带宽和接收机噪声系数有关。

图1为典型的Ev-Do多载波插花组网时的扇区分布，其中只有C基站-3和G基站-1扇区使用了双载波配置。对于C基站-3扇区来说，如果两个载波发射功率一样，则表明其有用信号的功率值相同，但37基本载波的干扰InterferenceBase相比于其78叠加载波的干扰InterferenceAdd大。因为InterferenceBase干扰源包含图1中所有其他扇区，而InterferenceAdd干扰源则只有G基站-1扇区，即78载波的信号环境纯净，SINRAdd明显比SINRBase好，78载波（叠加载波）有效覆盖范围大于37载波（基本载波）。

表1 DRC值与SINR值对应关系

图1 Ev-Do多载波插花组网扇区典型分布

根据SINR的基本定义可知，一般周边无线环境稳定（无突发干扰，无新加载波等）的情况下，SINR与载波的发射功率P成正比，即：

因此有：

其中，PNew为叠加载波优化后的发射功率，POld为叠加载波优化前的发射功率，即可以从载波的SINR差值推算出发射功率P的优化量。

另外，由表1中给出的SINR与DRC的对应关系，通过数值分析多项式拟合法可以得到二者的换算函数，表示如下：

其中，SINR的单位为dB，DRC的单位为kbit/s。

综合以上分析，Ev-Do多载波覆盖一致的控制算法介绍如下。

·由大数据统计(一周全天)分析各载波的空闲态驻留用户数及激活态异频指配失败次数，判断各载波的覆盖差异。

·若存在覆盖差异，则分析各载波的DRC值。

·根据式（5）将DRC值转化为各载波的SINR值。

·对比叠加载波与基本载波的SINR值之差。

·由式（5）确定叠加载波发射功率的调整量，之后观察指标，可循环以上步骤进行多次优化。

具体优化控制方法流程如图2所示。

3 实例验证

福建泉州A基站_R0WZ（图3中五角星标注扇区）使用Ev-Do双载波插花组网方式，其基站扇区分布如图3所示。

图2 Ev-Do多载波覆盖一致性优化控制流程

图3 中泉州A基站_R0WZ扇区使用37～78双载波配置，使用散列驻留策略，原来基本37载波的功率为12 W，叠加78载波的功率为4 W，呼叫保持门限与跨频指配门限为默认值。由于此地为商业繁华区，话务量较高，Ev-Do连接失败次数经常为该区Top1。在确定该基站扇区无其他异常之后，对其覆盖一致性进行检查分析优化，具体步骤介绍如下。

3.1 数据分析

从中国电信无线网络优化平台跟踪提取一周 （全天24 h的驻留及起呼统计，数据量大保证数据随机统计的有效性）的驻留及起呼统计数据，分析各载波驻留用户数、跨频指配失败次数，以判断各叠加载波的覆盖情况。

表2给出了5月20-26日一周以来的驻留及起呼统计数据，从表2中的数据可以看出，在原来配置的条件下，78载波明显覆盖比较好而造成驻留用户数较多。为了负荷均衡而把用户指配至37频点时，由于在78频点的边缘覆盖比37频点好，这种覆盖不一致的区域会造成较多的指配接入失败，因此，该扇区的78载波的功率设为4 W仍然太高。

3.2 各载波覆盖质量对比并估计功率衰减量

泉州A基站_R0WZ扇区一周各载波平均DRC统计见表3。

从表3可以看出，一周以来早上9点最忙时37频点的平均DRC为1 113 kbit/s，78频点的平均DRC为1 927 kbit/s。根据式（5）可以估计此时37频点上用户的为3.34，而78频点上用户的平均为8.48，故根据式（4）有：

即78载波的功率应该由原来的4 W优化为1.542 W，取1.5 W。

3.3 功率修改后驻留及起呼统计数据及关键性能指标对比

功率修改之后跟踪此小区一周并对驻留及起呼统计数据分析，评价覆盖一致性优化的实际效果。泉州A基站_R0WZ扇区一周驻留与起呼数据统计见表4。从表4可以看出，37载波与78载波的驻留用户数平衡性及跨频指配指标明显优于表2中的统计结果。

在确认各载波驻留用户数及跨频指配次数之间的平衡性明显优之后，则选择关键指标对优化效果进行对比，主要关注 Ev-Do网络 RLP（radio link protocol，无线连接协议）数据状态（如吞吐量及重传率）、接入及稳定性（连接成功率、掉线率及Ev-Do下切cdma2000 1x用户比），并参考Ev-Do网络总话务量、DRC值的变化而进行整体评估。其中接入及稳定性是影响用户感知的最主要因素，而用户感知则是网络优化的初衷。泉州A基站_R0WZ扇区78频点的发射功率由4 W调整为1.5 W前后各项关键指标的对比见表5。优化之后Ev-Do无线连接成功率及Ev-Do下切cdma2000 1x用户比有明显改善，其他各关键指标保持平稳。

表2 泉州A基站_R0WZ扇区一周驻留与起呼数据统计（78载波功率4 W）

表3 泉州A基站_R0WZ扇区一周各载波平均DRC统计(78载波功率4 W)

表4 泉州A基站_R0WZ扇区一周驻留与起呼数据统计（78载波功率1.5 W）

表5 泉州A基站_R0WZ扇区关键指标变化对比

为了更为全面地评价扇区优化效果，对泉州A基站_R0WZ扇区覆盖方向附近的泉州B基站、泉州C基站及泉州D基站的指标也进行了分析对比，见表6。

综合以上的关键指标参数可知，用此方法调整叠加载波的覆盖范围确实准确有效。所选取的泉州A基站_R0WZ扇区在功率修改后：

Ev-Do无线连接成功率由99.102%提升至99.396%（修改前后一周早忙时平均值，下同），提升0.294个百分点，优化效果突出，明显改善了用户体验。

Ev-Do话务量略有增加，由71.1Erl提升至76.6Erl。

RLP前反向数据吞吐量都略有提升。

Ev-Do转cdma2000 1x用户比明显优化，均值由6.123%下降为3.141%，优化幅度接近3个百分点，用户体验得到了极为明显的改善。

可预见的不足是DRC小于307.2 kbit/s的比例略有增加，由3.96%变为5.59%。

周边各站点的关键指标参数保持稳定，其中Ev-Do下切cdma2000 1x用户比的指标有明显的优化。

4 结束语

本文提出了一种调整控制Ev-Do插花多载波叠加载波覆盖范围的全新方法，该方法是一种闭环的调整控制过程，为了较为精确地控制多载波有效覆盖范围一致，可以根据图2中的优化流程进行多次分析调整。相比于传统控制覆盖范围的优化手段，本方法简单快捷地实现了叠加载波覆盖范围的量化分析调整，避免叠加载波弱覆盖或过覆盖的情况，使用户感知和用户体验得到明显改善。另外，本方法的提出使Ev-Do插花多载波覆盖的优化效率明显提高，可以节约大量的人力物力转而为LTE网络部署的关键时期服务，助力LTE网络快速发展。

表6 泉州A基站_R0WZ覆盖优化后周边基站关键指标变化情况

1 武巍.多载频场景下的Ev-Do连接成功率优化思路.电信技术,2011(11):41～43 Wei W.Optimization of Ev-Do connection success rate under multiple carrier frequency scene.Telecommunications Technology,2011(11):41～43

2 冯建和,王卫东,房杰等.cdma2000网络技术与应用.北京：人民邮电出版社,2010 Feng J H,Wang W D,Fang J,et al.cdma2000 Technology and application.Beijing:Posts and Telecom Press,2010

3 王晓凡,顾晓斌,刘芸.CDMA网络Ev-Do多载波连续部署与插花部署的建议.通信世界,2011(11)Wang X F,Gu X B,Liu Y.Suggestion of Ev-Do multicarrier continuous and flower arrangement deployment for CDMA network.Communications World Weekly,2011(11)

4 邹铁刚,刘灏.Ev-Do多载波组网中的终端驻留及指配策略.信息通信,2012(2):188～190 Zou T G,Liu H.Mobile terminals reside and assignment strategy for Ev-Do multicarrier networking.Information&Communications,2012(2):188～190

5 3GPP2.cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification.C.S0024-A,2004

6 Xie F,Tian H,Zhang P,et al.The trade-off between SINR and total power consumption in dual-mode systems.Proceedings of the 5th International Symposium on Multi-Dimensional Mobile Communications,the Joint Conference of the 10th Asia-Pacific Conference on Communications and the 5th International Symposium on Multi-Dimensional Mobile Communications(APCC/MDMC),Beijing,China,2004:848～852

7 郝文东.CDMA Ev-Do网络载干比优化分析与研究.硅谷,2011(13)Hao W D.C/I optimization analysis and research of Ev-do network.Silicon Valley,2011(13)

8 QUALCOMM Incorporated.1xEv-Do Forward Link Performance,2008

9 张国文,袁坚,谢卫浩.Ev-Do Rev.A前向发射功率调整及其影响,移动通信,2009,33(14):26～29 Zhang G W,Yuan J,Xie W H.Forward transmitter power adjustment and effects of Ev-Do Rev.A.Mobile Communications,2009,33(14):26～29