CDMA1XPN規劃及鄰區規劃南京華蘇科技有限公司

CDMA課程團隊CDMA1XPN規劃及鄰區規劃南京華蘇科技有限公司1學習目標掌握CDMA網絡中PN偏置規劃及鄰區規劃基本方法掌握CDMA網絡部分參數調整原則學習目標掌握CDMA網絡中PN偏置規劃及鄰區規劃基本方法2主要內容PN偏置規劃鄰區規劃網絡參數

主要內容PN偏置規劃3CDMA系統模型CDMA系統模型4包含兩部分（1）最大移位寄存器序列（2）掩碼輸出序列周期為2N-1（沒有全0狀態）

當掩碼不同時，輸出相位不同加擾—M序列包含兩部分加擾—M序列5PN碼偽隨機碼（或稱PN碼）具有類似于噪聲序列的性質，是一種貌似隨機但實際上是有規律的周期性二進制序列。在所有的偽隨機碼中，M序列是最重要、最基本的一種，是“最長線性反饋移位寄存器序列”的簡稱。其具體定義如下：如果N級線性移位寄存器輸出序列的周期是P=2N-1，則該序列稱為M序列。在CDMA系統中，一般是采用Galois發生器來產生M序列，包括最大移位寄存器序列和掩碼兩部分，輸出序列周期為2N-1（沒有全0狀態），當掩碼不同時，輸出相位不同。CDMA2000中用到的偽隨機碼有兩種，一個是長度為215-1的M序列，一個長度為242-1的M序列。PN碼偽隨機碼（或稱PN碼）具有類似于噪聲序列的性質，是一種6長碼為一周期為242-1的M序列移位相加特性：輸出序列Ck和Ck+t(Ck時移t)的相加后的序列仍然是序列Ck的一個時移序列自相關特性：不同相位的M-序列的相關值為-1長碼的作用：長碼在前向用作擾碼加密控制功率控制比特的插入長碼在反向提供信道化加擾—長碼長碼為一周期為242-1的M序列加擾—長碼7加擾—長碼在前向鏈路中，長度為242-1的M序列被用作對業務信道進行擾碼；長度為215-1的序列（在M序列中增加一全零狀態，所以其周期為215）用于對前向鏈路進行正交調制，不同的扇區使用不同相位的M序列進行調制，但其相位差至少要64個比特，這樣，最多有512個不同的相位可用。在反向鏈路中，長度為242-1的M序列用作直接擴頻，每個用戶被分配一個M序列的相位，這個相位是由用戶的ESN計算出來的，由于M序列的雙值自相關性，這些用戶的反向信道之間基本是正交的。加擾—長碼在前向鏈路中，長度為242-1的M序列被用作對業務8

在前向鏈路中，長度為242-1的M序列被用作對業務信道進行擾碼；在反向鏈路中，長度為242-1的M序列用作直接擴頻，每個用戶被分配一個M序列的相位，這個相位是由用戶的ESN計算出來的，由于M序列的雙值自相關性，這些用戶的反向信道之間基本是正交的。加擾—長碼 在前向鏈路中，長度為242-1的M序列被用作對業務信道進9采用64階Walsh函數作為擴頻函數，Walsh碼是正交碼。若兩個函數互相關系數為0，則相互正交。擴頻采用64階Walsh函數作為擴頻函數，Walsh碼是擴頻10擴頻CDMA2000中用到的正交碼為Walsh函數，Walsh函數是1923年由數學家Walsh證明其為正交函數而得名。它用Wal（n，t）表示，其中n為序號。在CDMA系統中，每個前向碼分信道用1.2288Mbit/s比特率的64階Walsh函數進行擴頻，以使各前向碼分信道間相互正交，在每個扇區中，每個前向信道分配一個Walsh碼。用64階Walsh函數n（n=0~63）進行擴頻的碼分信道定為第n個碼分信道，其中，Walsh函數n是指Walsh函數矩陣的第n+1行。導頻信道的Walsh函數是全0：Wal（64，0）。擴頻CDMA2000中用到的正交碼為Walsh函數，Wal11Walsh碼為正向信道提供信道化，反向由長碼提供信道化反向，編碼器輸出的數據每六個比特對應一個Walsh碼（6符號變換到64個碼片）正向，編碼器輸出的數據每一個比特對應一個Walsh碼（1符號變換到64個碼片）擴頻Walsh碼為正向信道提供信道化，反向由長碼提供信道化擴頻12擴頻CDMA2000中用到的正交碼為Walsh函數。其前向信道采用Walsh函數來區分，每個前向碼分信道用1.2288Mbit/s的64階Walsh函數進行擴頻，以使各前向碼分信道間相互正交，在每個扇區中，每個前向信道分配一個Walsh碼。用64階Walsh函數n（n＝0~63）進行擴頻的碼分信道定為第n個碼分信道。導頻信道的Walsh函數是全0。擴頻CDMA2000中用到的正交碼為Walsh函數。其前向信13調制—短碼短碼為一周期215的M序列在M-序列中增加了一個全0狀態每個扇區在短碼中指配一個時間偏置系統利用PN短碼的時間偏置來區別扇區可允許所有Walsh碼在各扇區復用系統規定PN碼最小偏移值為64chips，可以有512個時間偏置來作扇區識別(215/64=512)同一扇區載頻內所有CDMA信道的短碼相同調制—短碼短碼為一周期215的M序列14調制—短碼長度為215-1的M序列用于對前向鏈路進行正交調制，不同的基站使用不同相位的m序列進行調制，其相位差至少為64個比特，這樣，最多有512個不同的相位可用。長度為215-1的序列被用于對反向業務信道進行正交調制，但因為在反向信道上不需標識屬于哪個基站，所以所有移動臺都使用同一相位的m序列，其相位偏置為0。調制—短碼長度為215-1的M序列用于對前向鏈路進行正交調制15手機搜索窗搜索窗參數設置活動集（含候選集）窗口推薦5-7（10-40碼片），取決于傳播環境的時延擴展：典型的市區為7ms，郊區為2ms;大蜂窩的大于小蜂窩相鄰集窗口推薦7-13（40-226碼片），取決于傳播環境的時延擴展和相對手機參考導頻小區距離差剩余集窗口推薦在優化期間為7-13，優化結束后為0（4個碼片）手機搜索窗搜索窗參數設置16手機搜索窗手機搜索窗17手機搜索窗在前向鏈路上，CDMA系統使用同步檢測技術，移動臺若要成功地解調導頻信號，就必須能夠精確地估計系統時間。移動臺從參考導頻中提取這個估計結果，參考導頻是其正在接收的一個導頻。用這個系統時間作為參考，移動臺就可以用任意PN碼對信號進行同步接收，從而提取導頻載波信息。但移動臺想要檢測的導頻不會正好在預期的時間內到達，因為移動臺估計的系統時間包括參考導頻的傳播時延，且其他導頻的時序也是基于自己的傳播時延。由于移動臺并不知道任意給定導頻的傳播時延大小，所以它必須在合理的時延窗口上進行搜索，直到找出導頻的實際時序。這個窗口就稱為搜索窗口。手機搜索窗在前向鏈路上，CDMA系統使用同步檢測技術，移動臺18手機搜索窗移動臺搜索導頻時使用3種不同的搜索窗口參數：SRCH_WIN_A，用于搜索激活集和候選集中的導頻；SRCH_WIN_N，用于搜索相鄰集中的導頻；SRCH_WIN_R，用于搜索剩余集中的導頻。各搜索窗口都以碼片（chips）為單位，SRCH_WIN_A中心大約定位在導頻最早到達的多徑指峰上；SRCH_WIN_N和SRCH_WIN_R中心則是以SR_WIN_A為基準，大約定位在目標導頻相對于激活集參考導頻到達時刻的PN碼偏置處；手機搜索窗移動臺搜索導頻時使用3種不同的搜索窗口參數：19手機搜索窗要使最好的信號落在搜索窗內搜索窗太窄，丟失重要的導頻信號,形成干擾搜索窗太寬，搜索效率低－－降低了通話質量手機有三種搜索窗，分別用于搜索活動集（含候選集）、相鄰集和剩余集。有了搜索窗口，移動臺在導頻到達時刻的前后都可以搜索到到達的多徑成分。這樣，移動臺在傳播時延增大或減小的情況下，都將繼續跟蹤導頻。搜索窗的設置要保證最好的信號落在搜索范圍內，搜索窗太小，就會丟失重要的導頻信號，形成干擾；搜索窗太大，則使搜索效率降低，影響通話質量。手機搜索窗要使最好的信號落在搜索窗內20PN偏置數量有限。最多512個不同的相位可用因此需要對PN偏置的應用進行規劃，以避免PN混淆。盡管所有的基站都使用不同的PN偏置，然而在移動臺端看來，由于傳播時延（鄰PN偏置干擾）和PN偏置復用距離不夠（同PN偏置干擾），就會使一些非相關的導頻信號產生干擾。導頻信號在空中的傳播將產生時延，如果兩個基站的導頻信號之間的傳輸延時剛好補償其PN碼時間偏置，在跟蹤導頻信號時就會產生錯誤，如果錯誤發生在移動臺識別系統的呼叫過程中，就會導致切換到錯誤的小區，嚴重時甚至會掉話。PN碼相位偏置規劃意義PN偏置數量有限。最多512個不同的相位可用因此需要對PN偏21在CDMA系統中使用一對215長的m序列來用做前、反向鏈路的擴頻，稱為I、QPN序列。對于導頻信道而言，此對m序列也是導頻碼，不同的扇區用此碼的不同相位來區分。不同的扇區使用不同相位的215長度m序列進行調制，但要求其相位差至少為64個比特，這樣，最多有215/64=512個不同的相位可用。PN碼相位偏置規劃意義在CDMA系統中使用一對215長的m序列來用做前、反向鏈路的22假設有兩個小區，兩小區具有不同的PN偏置，分別為表示基站到移動臺的時延，理論證明：即當時，兩個不同偏置的信號經過空間傳播到達手機后出現了相同的偏置這樣就有可能造成信號干擾。PN碼相位偏置規劃意義假設有兩個小區，兩小區具有不同的PN偏置，分別為23在實際運行的網絡中，系統可用的PN碼相位偏置個數由系統參數PILOT_INC確定。可用偏置個數＝512/PILOT_INCPILOT_INC越小，則可用導頻相位偏置數越多，同相位的導頻間復用距離將增大，這樣將降低同相復用導頻間的干擾。但此時不同導頻間的相位間隔將減少，從而可能會引起導頻之間的混亂。PN碼規劃分析在實際運行的網絡中，系統可用的PN碼相位偏置個數由系統參數P24PN碼規劃分析CDMA系統中，不同偏置間要求至少有64chips的間隔。1chip=3*108/1.2288M=244.14（m）64chips=64*244.14=15.6（km）實際上由于無線傳播環境的復雜性及手機搜索窗口大小的限制，要區分相鄰的兩個PN偏置，僅有15.6km的隔離是不夠的，即64chips隔離還不能滿足實際規劃的需要。我們采用參數PILOT_INC來決定可用PN偏置數目。PILOT_INC的取值決定了不同小區導頻間的相位偏移量。PN碼規劃分析CDMA系統中，不同偏置間要求至少有64chi25當PILOT_INC較大時：可用導頻相位偏置數減少剩余集中的導頻數減少移動臺掃描導頻的時間也相應減少強的導頻信號發生丟失的概率減少可用導頻相位偏置數減少同相位的導頻間復用距離將減小同相復用導頻間的干擾將增大PN碼規劃分析當PILOT_INC較大時：PN碼規劃分析26PILOT_INC較大時，可用導頻相位偏置數減少，剩余集中的導頻數減少，移動臺掃描導頻的時間也相應減少，這樣在實際的動態環境中，一個強的導頻信號發生丟失的概率減少了。不過，這種改善度是很小的，因為在進行導頻搜索時，剩余集中的導頻優先級最低。另外，當PILOT_INC越大時，可用導頻相位偏置數減少，這樣同相位的導頻間復用距離將減小，同相復用導頻間的干擾將增大。因此同相位導頻復用時應滿足復用距離的要求。實際上，可以將兩個導頻的相位間隔問題類比于GSM中的鄰頻隔離；兩個同相導頻間的復用距離類比于GSM中的同頻復用。由上面的分析可知，如何對PILOT_INC優化取值是在進行導頻PN相位偏置規劃的關鍵。PN碼規劃分析PILOT_INC較大時，可用導頻相位偏置數減少，剩余集中的27

兩個導頻間PN偏置的最小相位間隔決定了PILOT_INC的下限。那么，首先考慮兩個導頻間最小相位間隔受限的因素。不同導頻間的相位應具有一定的間隔，主要是基于以下原則：其它扇區不同PN偏置的導頻出現在本偏置的激活搜索窗口時，對當前扇區的干擾應小于某一門限。相同導頻的兩基站間復用距離的考慮應基于以下原則：采用同一PN偏置的其它扇區對當前扇區的干擾應低于某一門限。導頻間PN偏置復用原則 兩個導頻間PN偏置的最小相位間隔決定了PILOT_INC28假設小區1中的移動臺收到小區2的導頻信號強度低于本小區導頻信號強度T（dB）時，小區2的導頻對小區1的導頻不形成干擾。則要求：計算PILOT_INC下限假設小區1中的移動臺收到小區2的導頻信號強度低于本小區導頻信29假設P1、P2相等，考慮路徑損耗為：其中d為基站至移動臺的距離，考慮發生干擾的邊界情況：移動臺位于小區1的邊緣，服務小區信號最弱，最易受干擾，而同時搜索窗口大小的設置正好使得小區2的導頻進入該搜索窗。由此可以得出：r為無線電波在空間傳播的衰減斜率，一般而言，對于城市密集區，r＝4.3，對于郊區，r＝3.84。T是與T_ADD、T_DROP等系統參數有關，一般取T＝24~27dB，S1A為激活集搜索窗口的一半，t1為基站到移動臺時延，考慮直射情況，t1=小區半徑（chip）。計算PILOT_INC下限假設P1、P2相等，考慮路徑損耗為：r為無線電波在空間傳播30假設小區1中的移動臺收到小區3的導頻信號強度低于本小區導頻信號強度T（dB）時，小區3的導頻對小區1的導頻不形成干擾。則要求：同偏置復用距離分析假設小區1中的移動臺收到小區3的導頻信號強度低于本小區導頻信31假設P1、P3相等，則有：考慮發生干擾的邊界情況：移動臺位于小區1的邊緣，且與小區3的距離在一條直線上，此時服務小區信號最弱，遠端干擾小區信號最強，最易受干擾，即d1=r1，d3=D-d1。從而有：同偏置復用距離分析假設P1、P3相等，則有：同偏置復用距離分析32即對于城市密集區，r＝4.3，對于郊區，r＝3.84在典型的CDMA系統中，一般取T

＝24dB。同時考慮小區半徑r均相等的情況，則由此可得：其中r為小區半徑，單位為碼片數.同偏置復用距離分析即對于城市密集區，r＝4.3，同偏置復用距離分析33蜂窩組網兩個相距最近的同頻復用基站的相對關系為：沿任何一條六邊形鏈移動i個基站,逆時針旋轉60度在移動j個基站，就能找到同頻基站蜂窩組網兩個相距最近的同頻復用基站的相對關系為：34將128個PN偏置分為四組(sub_cluster)，如下所示，表格中的數字表示分配給某一小區不同扇區的PN偏置。實際網絡中PN碼相位偏置規劃方法將128個PN偏置分為四組(sub_cluster)，如下所35Sub_cluster中PN偏置規劃按如下規則:實際網絡中PN碼相位偏置規劃方法Sub_cluster中PN偏置規劃按如下規則:實際網絡中36實際網絡中PN碼相位偏置規劃方法實際網絡中PN碼相位偏置規劃方法37實際網絡中PN碼相位偏置規劃方法在PN復用時，也盡量保證相同的PN盡可能遠。經過實踐和計算，第(2)種分布將保證相同PN的復用距離D最大，為15.2R，最小復用距離為12R；相鄰PN的最近距離為6R、14R。完全滿足復用距離D>=6R的要求。（D：復用距離，R：小區覆蓋半徑，假設各小區覆蓋半徑相同。實際網絡中PN碼相位偏置規劃方法在PN復用時，也盡量保證相同38實際網絡中PN碼相位偏置規劃方法(1)(2)(3)實際網絡中PN碼相位偏置規劃方法(1)(2)(3)39實際網絡中PN碼相位偏置規劃方法在分層的網絡結構中，可能會存在異層異頻、異層同頻。異層同頻給PN碼的規劃增加了難度。這時，在整個網絡中，可以對不同的區域采用不同的偏置復用方式，對有多層網重疊覆蓋的區域，可以考慮采用對可用偏置數進行分段，不同層的小區使用不同段的偏置，同一段內的PN偏置進行分組，這樣可以盡量避免層與層之間、同層各扇區間的相互干擾。PN偏置規劃應在系統設計初期合理規劃，規劃不當會引起網絡干擾，造成后期的網絡優化中大量數據的修改，增加網絡維護的難度。在IS95網絡升級（搬遷、擴容）到CDMA1X時，注意搜集原有的PN規劃信息，最好按照相同的原則重新統一規劃，避免PN偏置在鄰區搜索窗內造成混淆，導致升級網中有大量信號干擾甚至掉話。實際網絡中PN碼相位偏置規劃方法在分層的網絡結構中，可能會存40問題網絡中設置不同的PILOT_INC會帶來何種后果?答案：影響手機對剩余集的搜索：手機按照PILOT_INC的整數倍搜索剩余集導頻。問題網絡中設置不同的PILOT_INC會帶來何種后果?答案：41小結CDMA系統涉及的碼類型及各種碼所起到的作用PN偏置規劃的意義及PILOT_INC取值為4的理論依據工程中PN偏置規劃遵循的原則小結CDMA系統涉及的碼類型及各種碼所起到的作用42主要內容PN偏置規劃

鄰區規劃網絡參數

主要內容PN偏置規劃43鄰區規劃的目的保證在小區服務邊界的手機能及時切換到信號最佳的鄰小區，以保證通話質量和整網的性能。因為CDMA1X是自干擾系統，在網絡內的任何一個用戶都會受到本網內其它用戶的干擾，任何一個移動臺都必須克服這些干擾才能滿足一定的服務質量，如果因遠離服務小區而信號減弱，不能及時切換到最佳服務小區，則基站和移動臺都需要加大發射功率來克服其它小區對它產生的干擾，以滿足服務質量要求。當功率增加到最大，依舊無法滿足服務質量，就發生掉話；同時，在增大發射功率的過程中，整網干擾增加，網絡性能下降。因此，要保證穩定的網絡性能，就需要很好地來規劃鄰區。鄰區規劃的目的保證在小區服務邊界的手機能及時切換到信號最佳的44鄰區規劃的原則地理位置上直接相鄰的小區一般要作為鄰區；鄰區一般都要求互為鄰區；在一些特殊場合，可能要求配置單向鄰區。對于密集市區和市區，鄰區應該多做；但由于IS95手機相鄰集最大20個PN，IS2000手機最大40個。因此，實際網絡中，既要求配置必要的鄰區，又要避免過多的鄰區。對于市郊和郊縣的基站，即使站間距很大，也盡量把要把位置上相鄰的作為鄰區，保證能夠及時做可能的切換。鄰區制作時要把信號可能最強的放在鄰區列表的最前。鄰區規劃的原則地理位置上直接相鄰的小區一般要作為鄰區；45鄰區規劃的原則地理位置上直接相鄰的小區一般要作為鄰區；鄰區一般都要求互為鄰區，即A扇區載頻把B作為鄰區，B也要把A作為鄰區；在一些特殊場合，可能要求配置單向鄰區，如當某些區域的基站采用頻率為f1、f2配置，周圍其它區域的基站為單載頻f1配置時，此時可能只需要從f2到f1的單向鄰區關系。對于密集市區和市區，由于站間距比較近（0.5~1.5公里），鄰區應該多做。IS95手機相鄰集最大20個PN，IS2000手機最大40個。所以在配置相鄰導頻時，需注意相鄰導頻的個數，把確實存在相鄰關系的配進來，不相干的一定要去掉，以免占用了相鄰集中名額，把真正的相鄰導頻擠在手機相鄰集外面而形成干擾。同時，太多的鄰區配置會影響手機對導頻的搜索時間和精度。因此，實際網絡中，既要求配置必要的鄰區，又要避免過多的鄰區。鄰區規劃的原則地理位置上直接相鄰的小區一般要作為鄰區；46鄰區規劃的原則對于市郊和郊縣的基站，雖然站間距很大，但一定要把位置上相鄰的作為鄰區，保證能夠及時切換，避免掉話。鄰區制作要有先后順序，不論是軟切換/更軟切換/硬切換，都把信號可能最強的放在鄰區列表的最前，依此類推。否則手機不能及時搜索到最強的信號而無法切換，引入干擾。對于同頻硬切換，除需要遵循與更軟切換/軟切換一樣的原則外，同頻硬切換有其自己的特點：在BSC間沒有軟切換通路的情況下，兩個BSC的邊界處只能進行同頻硬切換。在同頻硬切換前，沒能加到軟切換激活集中的同頻導頻，對于當前服務小區是干擾；在同頻硬切換后，原服務小區被排除在激活集外，它的信號對于當前的解調，也是干擾。并且，同頻硬切換也不能提供軟切換能提供的分集增益。因此在規劃鄰區時要注意：切換帶盡量放在話務量稀少的地區，即相鄰小區盡量設置在話務量少的地區。鄰區規劃的原則對于市郊和郊縣的基站，雖然站間距很大，但一定要47雙載頻鄰區設置雙載頻系統初始鄰區按照如下的原則進行設置：1．基本載頻同前面的原則；2．對于第二載頻中心小區非臨界小區），其鄰區列表配置和原來基本載頻的配置一樣；3．對于第二載頻臨界小區，需要配置用于換頻切換的優選鄰區，選擇的方法主要通過鄰區切換統計找出與本小區切換最多的、單載頻的小區，所能選擇的個數取決于該小區的換頻切換模式，在hand-down模式下只能選3個優選鄰區，切換時往本小區基本載頻及另外三個小區上切，在handover模式下可選4個優選鄰區，切換時往四個非本小區的小區上切，一般選用第一種模式；4．對于臨界小區的初始優選鄰區，可以按照地理位置選擇三個最接近的，正式開通后再根據切換的情況調整。雙載頻鄰區設置雙載頻系統初始鄰區按照如下的原則進行設置：48鄰區關系表目前CDMA1X的鄰區關系表分成4類：載頻同頻相鄰關系表（SFNBRPILOT）載頻異頻相鄰關系表（DFNBRPILOT）導頻相鄰關系表（NBRPILOT）外部CDMA導頻表（OPILOT）鄰區關系表目前CDMA1X的鄰區關系表分成4類：49鄰區關系表載頻同頻相鄰關系表（SFNBRPILOT）用于通話狀態下的同頻