CDMA邊界基站切換分析

張 琨，周君杰，廖 斌

（湖南省郵電規(guī)劃設計院有限公司，湖南長沙 410001）

隨著近年來CDMA網(wǎng)絡大規(guī)模建設，中國電信CDMA網(wǎng)絡覆蓋的不斷完善，用戶數(shù)量以及話務量的不斷攀升，基于語音容量考慮的1X二載波、三載波甚至于四載波等站型也逐漸增多，因此導致鄰小區(qū)之間載頻數(shù)不均衡的現(xiàn)象越來越明顯，1X語音不同的頻點之間切換掉話問題也顯現(xiàn)出來，CDMA的軟切換技術在降低掉話率方面作用非常明顯，但它僅局限于相同頻點之間的切換。而不同頻點之間的切換方式，只能采用硬切換來實現(xiàn)。而眾所周知硬切換的成功率相比軟切換成功率要低很多，尤其是不同基站異頻點間的硬切換，更容易造成掉話；湖南郴州在進行基站設備替換工程后，出現(xiàn)了華為設備和北電設備共存的情況，而用戶在異廠商邊界基站之間的切換主要采用同頻硬切換技術，切換時必定存在乒乓效應以及同頻干擾等問題，導致掉話率升高，極大的影響客戶的通話質(zhì)量及感知。因此，如何提升異廠商之間的硬切換成功率是運營商和設備廠商需要進一步探討的問題。

1 硬切換方式分析

目前有兩種硬切換方式，第一種是異頻點的兩小區(qū)間的切換，第二種是同小區(qū)異頻點間的切換。異頻硬切換主要出現(xiàn)在終端由載波不平衡的多載波區(qū)域向低載波區(qū)域移動的過程中，此異頻硬切換的觸發(fā)主要有如下三種方式：

1.1 手機輔助的硬切換方式

手機通過不斷測量和報告其接收到的各個異頻導頻信道的信號強度，來輔助BSC進行硬切換判決。BSC配置基站的異頻相鄰關系表，通過候選頻率請求消息，更新手機的候選頻率相鄰集，手機不斷測量候選頻率相鄰集的導頻強度。當導頻強度達到設定的門限，手機向BSC報告候選頻率搜索報告消息，輔助BSC進行硬切換判決。但是必須注意的是手機在執(zhí)行異頻搜索期間，會中斷通話過程，因此該方法對通話質(zhì)量會存在一定的影響。

1.2 數(shù)據(jù)庫輔助硬切換方式

數(shù)據(jù)庫輔助硬切換方式是一種不需增加硬件設備，由數(shù)據(jù)庫軟件來進行控制的多載波間的硬切換方式，需要對邊界雙載波區(qū)域的小區(qū)進行相應的參數(shù)設置，使該小區(qū)時刻監(jiān)測終端接收到的信號強度等參數(shù)，并判斷其移動方向以及與基站之間的距離。當手機終端移動到相鄰小區(qū)時，觸發(fā)異頻硬切換來保持通話的連續(xù)性。

1.3 偽導頻觸發(fā)硬切換方式

偽導頻輔助硬切換需在邊界基站的單載波小區(qū)配置偽導頻設備，發(fā)射相當于二載波的偽導頻信號。當終端從雙載波區(qū)域移動過來時，通過偽導頻信號的引導，使終端能夠順利的切換到單載波小區(qū)。異廠家偽導頻輔助業(yè)務信道異頻硬切換，是兩個廠家通過設置一個偽導頻（也可購買第三方的偽導頻設備），給需要做業(yè)務信道語音硬切換的終端提供導引信號，由于偽導頻功率小，同時不承載業(yè)務信道，對于承載業(yè)務信道的相同頻點干擾最小，類似一個廠家網(wǎng)內(nèi)的偽導頻輔助硬切換。其切換方式如圖1所示。

圖1 偽導頻輔助硬切換

我們可以先分析B基站在沒有配置偽導頻設備時，當終端在A基站服務區(qū)內(nèi)，使用F2頻點進行通信。當終端逐漸遠離A基站，接近B基站時，而B基站只能提供F1載點進行服務。終端接收到的A基站F2的信號越來越弱，而B基站F1信號逐漸增強，只能采用硬切換的前兩種方式進行切換。不同基站的異頻硬切換的成功率很低，極其容易形成掉話，影響用戶感知。

如果在B基站配置了偽導頻設備，當終端在A基站服務區(qū)內(nèi)，使用F2頻點進行通信，從A基站移動到B基站時，終端會不斷測量周邊基站的導頻信號強度。當T_ADD參數(shù)超過設置的門限值時，終端會主動向A基站發(fā)送PSMM(功率強度測量)消息。A基站收到消息后，查詢周邊基站的鄰區(qū)配置信息，則會發(fā)現(xiàn)B基站的F2的導頻信號是不具備提供業(yè)務信道的偽導頻信號，但B基站的F1可以提供業(yè)務信道。A基站向終端發(fā)送EHDM（增強型切換定向）消息，通知終端切換到F1頻點，并且將切換參數(shù)發(fā)送給終端。終端則會先切換到A基站的F1頻點下，然后以軟切換的方式從A基站的F1頻點切換到B基站的F1頻點，從而保證的軟切換順利進行，減少掉話現(xiàn)象的發(fā)生。

以上三種硬切換方式各自都存在著優(yōu)缺點，手機輔助的硬切換方式缺點是IS-95A以前的版本終端無異頻掃描功能，在重疊覆蓋區(qū)域隨著終端位置的移動和信號強度的變化，經(jīng)常會掉話而導致無法正常切換；數(shù)據(jù)庫輔助硬切換方式其優(yōu)點是無需增加硬件設備，對任何CDMA移動終端都適用，但其缺點也明顯：由于采用軟件控制硬切換，配置的參數(shù)比較復雜，要開展網(wǎng)絡優(yōu)化工作難度較大，同時由于無線傳播環(huán)境的多樣性，完全由軟件進行判決硬切換時機會存在一定的偏差；偽導頻輔助硬切換的優(yōu)點是無線網(wǎng)絡規(guī)劃及小區(qū)參數(shù)配置相對簡單，對任何CDMA移動終端都適用，切換成功率相對較高，原有邊界小區(qū)的容量不變。目前主流廠家的基站設備已具備跳頻偽導頻功能，不管邊界區(qū)域載波配置相差幾個頻點，只需在單載波小區(qū)增加一套偽導頻，它能采用跳頻方式在各個頻點循環(huán)發(fā)射偽導頻信號，而不需要在每個頻點都增加偽導頻設備,從而大大減少了設備投資，但是缺點是需要在所有邊界單載波小區(qū)增加偽導頻設備，主設備投資相對增加較多。

2 異廠家邊界基站切換分析

目前湖南郴州進行了替換工程，將部分縣市北電設備替換成華為設備，導致了兩個廠家設備共存的情況，引入新的MSCe廠商，新建華為的BSS設備全部下掛到新MSCe下，從而存在跨異廠商MSC的硬切換。在異廠商邊界區(qū)域，若雙方的信號強度基本相當，在進行同頻硬切換之前，沒能加入到軟切換激活集中的導頻，實際上可以算是導頻污染；而進行硬切換后，原服務導頻被排除在激活集外，其信號對于當前的服務導頻也可以算是導頻污染。這就導致切換時存在同頻干擾和乒乓效應，乒乓效應導致每穿越一次切換帶至少3～5次同頻硬切換，前向誤幀率高，語音質(zhì)量差，容易產(chǎn)生掉話，如圖2所示。

圖2 同頻硬切換示意圖

對于替換后邊界區(qū)域異廠家基站的切換問題，一直都困擾郴州運維及網(wǎng)優(yōu)部門，提出各種優(yōu)化方案，最終在采用華為HTC技術和偽導頻技術方案上進行比選，下面著重介紹郴州目前采用的華為HTC技術：所謂HTC（Huawei Transition Carrier，簡稱“過渡載頻”）是華為公司提出的專利技術，其原理是在華為邊界基站上的每個扇區(qū)增加過渡載頻F2，該載波沒有同頻干擾，因此F2可以在邊界區(qū)域覆蓋一個足夠?qū)挼倪^渡帶。根據(jù)對用戶的移動性統(tǒng)計，只有極少數(shù)的用戶在通話態(tài)下會有較大范圍的移動，絕大部分基本上是不動的，用戶切換到過渡載頻上面以后可以保持足夠長的通話時間，確保用戶在過渡載頻上面通話結束，如圖3所示。

圖3 HTC原理圖

當終端用戶在華為BTS覆蓋區(qū)域內(nèi)起呼，并 向北電BTS覆蓋區(qū)域移動，如圖4所示。

圖4 華為-北電區(qū)域呼叫流程圖

終端用戶從華為覆蓋區(qū)域向北電覆蓋區(qū)域移動時，采用RTD結合導頻強度觸發(fā)handdown硬切換到F2，手機會一直在F2上面保持通話，直到通話結束。F2不存在同頻干擾，導頻強度好，覆蓋范圍廣，絕大多數(shù)用戶都會在此覆蓋范圍內(nèi)完成通話，用戶感知度基本不會受到影響。對于極個別通話時間超長的用戶，有可能超出F2的覆蓋范圍，在其覆蓋范圍邊界，采用手機輔助硬切換或者數(shù)據(jù)庫輔助硬切換到北電的基本載波上。

當終端用戶在北電BTS覆蓋區(qū)域內(nèi)起呼，并且向華為BTS覆蓋區(qū)域移動，如圖5所示。

圖5 北電-華為區(qū)域呼叫流程圖

終端用戶從北電覆蓋區(qū)域向華為覆蓋區(qū)域移動時，北電基站配置了傳統(tǒng)的硬切換數(shù)據(jù)，當滿足其判決條件的時候，華為基站作為硬切換目標側(cè)將會給終端在過渡載頻F2上分配信道，使得移動終端直接從北電的基本載波硬切換到華為的F2載頻，其原理類似于偽導頻硬切換，此時華為邊界小區(qū)的基本載波的功能相當于一個偽導頻。在華為同一基站的不同扇區(qū)的過渡載頻之間進行更軟切換，在華為不同基站的過渡載頻之間進行軟切換，可以很好地保證切換質(zhì)量及HTC的覆蓋范圍。對于極個別通話時間超長的用戶，有可能超出F2的覆蓋范圍，在其覆蓋范圍邊界，采用handdown硬切換切換到華為基站本扇區(qū)的基本載波上面。

對于異廠家之間的邊界切換難題也可以采用偽導頻切換的方式解決，如圖6所示。

圖6 異廠家之間偽導頻切換方式

在異廠家基站雙方配置偽導頻的情況下，終端處于華為BTS小區(qū)201頻點服務區(qū)，從華為BTS移動至北電BTS時，逐漸移動至兩者重疊覆蓋區(qū)域，手機不斷檢測周邊所有小區(qū)的導頻信號強度，當達到允許進行切換的門限時，手機則會發(fā)送PSMM(功率強度測量)消息給提供服務的華為BTS；當華為BTS收到PSMM消息后，查詢鄰區(qū)參數(shù)配置情況，則會發(fā)現(xiàn)北電BTS的201頻點是不能提供業(yè)務信道的偽導頻信號，但其283頻點可以提供業(yè)務信道；因此手機會先切換到北電BTS的201偽頻點上，然后從其201偽頻點切換到至283頻點，從而保證切換順利進行，反之亦然。

以上關于異廠商邊界基站切換的兩種方案，也各自存在優(yōu)缺點。HTC切換方式的優(yōu)點是基本無需異廠商配合，用不易乒乓切換的硬切換方式替代同頻硬切換，每穿越一次切換帶只需1次異頻切換，從而減少掉話發(fā)生機率；且無需新增硬件投資，只需華為基站開通HTC軟件，大大節(jié)省主設備投資；其缺點主要在于要求華為HTC的邊界扇區(qū)與北電基站邊界扇區(qū)的重疊覆蓋區(qū)域大大增加，而重疊覆蓋區(qū)域取決于邊界地區(qū)的地形地貌，否則為了采用HTC技術而新增基站就得不償失。偽導頻切換方式的優(yōu)點還是之前所說的無線網(wǎng)絡規(guī)劃及小區(qū)參數(shù)配置相對簡單，對任何CDMA移動終端都適用，切換成功率相對較高，原有邊界小區(qū)的容量不變，對于邊界切換重疊區(qū)域要求也沒HTC苛刻，利于邊界切換成功。其不足之處是邊界所有小區(qū)都需加上偽導頻，且不能承擔話務量，導致主設備投資大大增加。

3 結束語

本文結合相鄰的小區(qū)之間載頻數(shù)量不平衡的現(xiàn)象以及異廠商邊界基站切換問題，提出了各種切換方式，分析其優(yōu)劣之處。其中華為HTC技術和偽導頻技術，不僅能夠有效解決邊界異頻硬切換帶來的掉話率高的問題，而且偽導頻技術運用的成功與否，對于今后的網(wǎng)絡優(yōu)化，為客戶提供更高質(zhì)量的通信服務，提升電信運營商的品牌效應，以及進一步完善網(wǎng)絡質(zhì)量發(fā)揮重大作用。

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