CDMA直放站的設(shè)計與優(yōu)化

董進(jìn)

【摘 要】本文簡述各種類型 CDMA 直放站設(shè)計中應(yīng)考慮的問題，以及直放站安裝后的優(yōu)化工作。分析了直放站引起掉話的原因以及避免掉話的辦法。

【關(guān)鍵詞】CDMA；直放站；覆蓋

0 引言

由于直放站的價格較便宜，覆蓋范圍動態(tài)性強(qiáng)，使用非常靈活，能夠填補(bǔ)覆蓋的盲區(qū)。有這些優(yōu)點，使直放站成為 CDMA 網(wǎng)絡(luò)中解決特定區(qū)域信號覆蓋的有效手段。但是引入直放站后，如果處理不當(dāng)，對網(wǎng)絡(luò)有一定影響。如何使直放站既充分發(fā)揮作用，又不對全網(wǎng)造成不利影響，這就應(yīng)該注意 CDMA 直放站的設(shè)計和優(yōu)化。

1 CDMA 直放站的設(shè)計

1.1 直放站設(shè)計中考慮的問題

CDMA 直放站有幾種類型：無線同頻直放站、光纖直放站和移頻直放站。不論哪一種類型的直放站，在工程設(shè)計中，都需要考慮以下幾個問題。

（1）上行底噪

任何直放站接入基站均會對 CDMA 網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生干擾，即對施主基站引入一定的噪聲，引起基站的靈敏度降低。

眾所周知，在 CDMA 制式下，我們希望接入基站接收機(jī)入口的噪聲功率小于 -113dBm 。這就要求在鏈路預(yù)算和直放站調(diào)測過程中，通過調(diào)整直放站的上行增益來減小對基站的影響。應(yīng)調(diào)整上行增益并計算此噪聲經(jīng)有效路徑損耗后到達(dá)基站接收機(jī)的噪聲功率是否控制在 -113dBm 以內(nèi)。只要控制好上行噪聲，直放站就不會對基站形成干擾。

（2）搜索窗參數(shù)的調(diào)整

加入直放站后，使施主基站的覆蓋區(qū)發(fā)生了變化?；驹仍O(shè)置的搜索窗口范圍可能太小，為了使系統(tǒng)正常工作，需要修改相應(yīng)參數(shù)。一般需要調(diào)整的參數(shù)為：Search A、N、R 以及反向接入信道的搜索窗口。

在 CDMA 系統(tǒng)中使用直放站會產(chǎn)生定時時延和信號延時擴(kuò)散。如果時延較大，將使 CDMA 系統(tǒng)導(dǎo)頻碼的相位變化，產(chǎn)生掉話。按照當(dāng)?shù)貙嶋H情況調(diào)整施主基站的接入信道搜索窗口寬度、反向業(yè)務(wù)信道搜索窗口寬度，激活導(dǎo)引信道及搜索窗口寬度。同時應(yīng)在相鄰小區(qū)的鄰區(qū)列表中增加施主小區(qū)，并適當(dāng)調(diào)整相鄰導(dǎo)引信道及搜索窗口寬度。

（3）輸出功率

安裝直放站的目的是解決區(qū)域的信號覆蓋，輸出功率不宜過大，否則會發(fā)生導(dǎo)頻污染及其它問題。所以，在達(dá)到覆蓋要求的情況下應(yīng)盡可能減小天線的發(fā)射功率。如果直放站應(yīng)用在室內(nèi)，要盡量控制室內(nèi)信號，避免信號泄露對室外信號的影響。

1.2 直放站設(shè)計

1.2.1 無線同頻直放站

無線同頻直放站建站容易，開通快捷，成本低廉，深受運營商的青睞。不管是在室外，還是室內(nèi)分布系統(tǒng)，都有廣泛應(yīng)用，在直放站應(yīng)用中占很大比重。

設(shè)計無線同頻直放站時，需要充分考慮以下幾點：

（1）信號源的選擇為了保證良好的通話質(zhì)量，施主基站的合理選用非常重要。直放站拾取施主信號時，要求施主信號單一、穩(wěn)定（施主信號強(qiáng)度一般大于直放站最小入口電平 5dB 左右）。這是決定無線 同頻直放站能否順利開通的先決條件。

在選用施主信號時，應(yīng)當(dāng)避免在施主天線方向有多個信號強(qiáng)度相當(dāng)?shù)膶?dǎo)頻信號，以免覆蓋區(qū)域產(chǎn)生乒乓效應(yīng)。如果有多個基站信號可以作為施主信號，就必需從話務(wù)量、基站上的 CE 數(shù)等方面綜合考慮。

選取施主信號，應(yīng)采用手機(jī)結(jié)合頻譜儀共同測試信號強(qiáng)度的方法。目前大多數(shù)廠家在測試時，只使用測試手機(jī)進(jìn)行測試。我們認(rèn)為，手機(jī)因機(jī)型而異，顯示的電平值不如頻譜儀準(zhǔn)確，尤其是在弱信號時更為明顯。采用手機(jī)確定施主信號的 PN ，然后使用頻譜儀確定施主信號的強(qiáng)度是比較好的選擇。實踐證明，只有這樣才可以準(zhǔn)確地測量擬選用的施主信號強(qiáng)度，從而把好信源這一關(guān)。

（2）收發(fā)天線的隔離度收發(fā)天線隔離度是指直放站輸入端口信號對輸出端口信號的衰減度，是決定無線同頻直放站能否穩(wěn)定工作的關(guān)鍵。若施主天線和重發(fā)天線的隔離度不夠，會引起直放站的自激，使直放站無法正常工作。如果在設(shè)計時考慮不周，任何補(bǔ)救措施都是很有限的。

直放站隔離度的大小，與施主天線和重發(fā)天線的增益、前后比、旁瓣抑制比、安裝情況及周圍環(huán)境均有關(guān)。在設(shè)計時，要保證收發(fā)天線的隔離度比系統(tǒng)開通后的實際增益大 15dB 左右。實踐中，根據(jù)實際情況采用發(fā)信源和接收機(jī)模擬仿真測試是非常必要的。

1.2.2 光纖直放站

光纖直放站用光纖來實現(xiàn)信號的收發(fā)與傳輸，克服了地形以及傳輸不穩(wěn)定的諸多因素的影響，尤其是信號源雜亂的問題，可以方便地實現(xiàn)基站信號跳躍式的大范圍覆蓋。設(shè)計時，主要考慮以下三點：

（1）信源引入光纖直放站從基站拾取信號時，應(yīng)避免在交疊區(qū)和施主基站相鄰小區(qū)使用相同的 PN 值。如果直放站拾取了與相鄰扇區(qū)相同的 PN 值，那么在和基站覆蓋交疊區(qū)，掉話率會很高。

（2）基站搜索窗口的調(diào)整由于光纖施工的特殊性，基站到直放站的實際光纖長度一般大于直線距離，加上光纖的熔接質(zhì)量等原因，實際時延和理論值相差較大。理想的方法是使用路測設(shè)備準(zhǔn)確測量信號時延后，再計算各個窗口的修正值，從而調(diào)整原基站的搜索窗口。工程上，一般的理論值要加上一定余量來確定信號時延。

工程調(diào)測一般都會注意到前向搜索窗口的調(diào)整。但是，經(jīng)常遇到手機(jī)發(fā)射功率過高、掉話，通常都是因反向搜索窗口設(shè)置偏小造成。因為在解調(diào)過程中由于定時的原因，手機(jī)的發(fā)射功率到達(dá)基站的部分沒有得到完全解調(diào)，被基站誤認(rèn)為是手機(jī)的發(fā)射功率不足，而其它的功率則作為噪聲對基站形成了干擾。所以，搜索窗口要進(jìn)行前向和反向兩方面的調(diào)整。

（3））避免孤島站一個有過大時間錯誤或延遲的站稱為孤島站。手機(jī)在切換的過程中，如果時間參考的錯誤過大，在預(yù)定的時間窗口尋找相鄰小區(qū)，找到的只是不相關(guān)的噪聲，從而出現(xiàn)掉話。這種現(xiàn)象通常是由于光纖傳輸距離太長或其它原因使傳輸時延增大造成的。此種情況下，鄰小區(qū)的有用信號在手機(jī)的檢測中有可能被誤認(rèn)為是噪聲信號，在小區(qū)的邊界上通話時無論是切出還是切入，都存在掉話的隱患。因此，在使用光纖直放站的時候，應(yīng)避免孤島站的發(fā)生，合理考慮光纖距離，一般不超過 20km 。

1.2.3 移頻直放站

無線同頻直放站受信源選取和隔離度的限制，隨著基站密度的增加，在城區(qū)中應(yīng)用的范圍越來越小，而光纖在許多地方又不能到達(dá)，在這種情況下采用移頻直放站就可以很好地解決問題。利用移頻直放站可將施主基站信號遠(yuǎn)距離延伸覆蓋，解決不易鋪設(shè)光纖及導(dǎo)頻信號污染嚴(yán)重地區(qū)的問題。

移頻直放站的工程設(shè)計要考慮以下兩點：

（1）傳輸距離不宜過大由于受傳輸路徑上的地形、地貌及傳輸路徑衰減的影響，要保證無線傳輸鏈路的視距暢通，傳輸距離不宜過大（保證射頻輸入電平大于 -60 dBm，一般站距應(yīng)在 15km 左右）。

（2）信源如何耦合作為移頻直放站，可以直接在基站射頻端口耦合，也可以用空中無線接力的方式耦合。為了避免引入太多的信號，造成新的導(dǎo)頻污染，最好采用直接耦合方式。這樣可以保證信源的唯一性，也充分利用了原有機(jī)房及配套設(shè)施。

2 CDMA 直放站的優(yōu)化

設(shè)備開通后，還要注重網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，避免直放站覆蓋區(qū)域不好給基站造成影響。只有設(shè)置好直放站的上下行增益的參數(shù)，做好整個網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化工作，提高網(wǎng)絡(luò)的運營質(zhì)量，才能充分發(fā)揮直放站在 CDMA網(wǎng)絡(luò)中的效用。

2.1 CDMA 直放站覆蓋的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

CDMA 直放站系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化包括：直放站功能測試、直放站覆蓋區(qū)域的路測、測試結(jié)果的分析、直放站系統(tǒng)的調(diào)整和施主小區(qū)基站參數(shù)的調(diào)整等。

2.1.1 評估與優(yōu)化的統(tǒng)計參數(shù)

（1）無線覆蓋率。通過系統(tǒng)測試，得到直放站覆蓋區(qū)域各個位置上主導(dǎo)頻的 Ec＼Io 和手機(jī)的發(fā)射功率 Tx，用主導(dǎo)頻的 Ec/Io 作為定義前向覆蓋范圍的尺度，用手機(jī)的發(fā)射功率 Tx 來衡量反向覆蓋范圍。一般要求在 90%的預(yù)期覆蓋區(qū)域內(nèi)，主導(dǎo)頻的強(qiáng) 度 Ec/Io≥-12dB，手機(jī)的發(fā)射功率 Tx-power≤20dBm。

（2）呼叫建立成功率。它是指在呼叫建立過程中，成功占用話音信道（TCH）的百分率?？捎煤艚薪⒊晒β什⑼ㄟ^呼叫建立過程綜合考察系統(tǒng)的資源利用、設(shè)備運行狀況以及無線覆蓋質(zhì)量。一般要求呼叫建立成功率≥95%（呼叫測試不少于 500 次）。

（3）誤幀率。誤幀率的產(chǎn)生主要源于無線傳輸過程中正常路徑衰耗和各類快、慢衰落。誤幀率直接用于 CDMA 的前向功率控制，并可直接反映通話質(zhì)量的好壞。

（4）軟切換比率。軟切換是 CDMA 系統(tǒng)的基本特征。軟切換直接反映了系統(tǒng)資源利用的合理與否，并同時保證無線鏈路的可靠性。CDMA 系統(tǒng)無線設(shè)計目標(biāo)中軟切換比率為 35%。

2.1.2 直放站功能測試及其覆蓋區(qū)域的路測

（1）測試直放站前向和反向的各項技術(shù)指標(biāo)（包括發(fā)射功率、放大增益、波形質(zhì)量、噪聲系數(shù)和雜散發(fā)射等）是否正常，保證直放站工作在正常狀態(tài)。

（2）覆蓋區(qū)域的路測。用一個 CDMA 手機(jī)做主叫，呼叫另一個 CDMA移動電話，主叫手機(jī)同時進(jìn)行測試：沿預(yù)先選擇好的路線，在直放站覆蓋區(qū)域內(nèi)行進(jìn)，并觀察手機(jī)接收功率Rx、手機(jī)接受的 Ec/Io、FER、PN 碼、Cell ID 等參數(shù)是否正常，切換區(qū)域是否符合直放站覆蓋系統(tǒng)的設(shè)計， 并記錄切換結(jié)果。任何與設(shè)計不符、超出取值范圍或沒有通過的測試項目，需注明原因。手機(jī)接收功率應(yīng)在-65dBm左右，如相差10dB以上，需要判明原因。手機(jī)接受的 Ec/Io 應(yīng)在-5dB 左右，實際測量數(shù)據(jù)與其相差應(yīng)在3dB以內(nèi)。FER 的測量結(jié)果應(yīng)<1%。PN 碼和 Cell ID應(yīng)與設(shè)計相符。

2.1.3 直放站系統(tǒng)調(diào)整

通過對直放站覆蓋區(qū)域及周邊環(huán)境的測試，并對路測所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，一方面可以了解直放站系統(tǒng)當(dāng)前的運行情況；另一方面可以得出系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的方案，即調(diào)整直放站系統(tǒng)和施主小區(qū)系統(tǒng)參數(shù)的方案。

CDMA 直放站系統(tǒng)的調(diào)整有：（1）直放站施主天線的高度、方向；（2）直放站的覆蓋范圍；（3）直放站輸出功率以及衰減量（ATT）、增益控制量（ALC）；（4）直放站的放大增益；（5）隔離度。

2.1.4 施主小區(qū)基站參數(shù)的調(diào)整

CDMA 移動網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，可供修改的系統(tǒng)參數(shù)大致可分為以下 4 類：

（1）導(dǎo)頻功率參數(shù)。包括天線的高度、天線的傾角方位角、饋線的長度和基站設(shè)備架頂功率等。

（2）切換參數(shù)。包括切換時加入導(dǎo)頻信噪比門限值、切換時丟棄導(dǎo)頻信噪比門限值、切換時導(dǎo)頻丟棄定時器時長、切換時導(dǎo)頻強(qiáng)度比較門限值、激活導(dǎo)頻集，鄰近導(dǎo)頻集，剩余導(dǎo)頻集的搜索窗寬帶之半、導(dǎo)頻搜索步長增量等。

（3）功率控制參數(shù)。包括移動臺接入的標(biāo)稱功率、移動臺接入的初始功率、移動臺接入的功率增量步長和反向功率控制的信噪比門。

（4）接入?yún)?shù)。包括移動臺等待應(yīng)答最大接入序列個數(shù)、移動臺最大接入探測序列次數(shù)、移動臺接入探測序列中前導(dǎo)序列最大量和移動臺接入探測序列中填充序列最大量。

系統(tǒng)參數(shù)的修改往往需要幾組參數(shù)同時進(jìn)行，不完整的修改會給系統(tǒng)運行帶來危害。實際運行中，應(yīng)慎重考慮后再修改系統(tǒng)參數(shù)。CDMA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是一個不斷反復(fù)的過程。要分析網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中采集到的數(shù)據(jù)，并加以修改，然后再采集并分析數(shù)據(jù)，再修改，如此不斷反復(fù)，使系統(tǒng)的運行越來越合理。

2.2 掉話的原因

掉話是 CDMA 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中經(jīng)常碰到的問題，是影響系統(tǒng)統(tǒng)計性能指標(biāo)的一個重要因素，掉話的處理也是直放站網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的一個重要方面。

（1）前向信噪比 Ec/Io 差。當(dāng)移動臺接收電平較低時，使Ec/Io 變差，前向誤幀率增大，進(jìn)而引起掉話。造成這種現(xiàn)象的原因是直放站覆蓋邊緣或傳播路徑上有障礙。解決方法是改善覆蓋，適當(dāng)調(diào)整直放站下行輸出。

（2）反向誤幀率 FER 高同樣會造成掉話。一般有下面兩種情況：若反向鏈路傳播衰耗過高，使反向誤幀率 FER 也高，而此時前向鏈路也發(fā)生誤幀率高的情況，表明傳播衰耗過大，原因是該地點距離直放站較遠(yuǎn)。若前向鏈路信號電平尚可，而反向誤幀率 FER 高，則表明此時覆蓋沒有問題，解決方法是調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，通常調(diào)整反向功率控制門限 。若反向功率未達(dá)到最大，而反向誤幀率 FER 升高，這往往是由于快衰落引起的，說明在該地點缺少一個穩(wěn)定的主導(dǎo)頻，應(yīng)檢查施主直放站天線是否對準(zhǔn)基站天線，并不受其他信號干擾。

（3）多導(dǎo)頻。在 CDMA 系統(tǒng)中，當(dāng)移動臺進(jìn)入 3 向的軟切換狀態(tài)，移動臺分離多徑（rake）接收機(jī)的 3 個 finger 已占滿時，即使有更大強(qiáng)度（大于切換時加入導(dǎo)頻信噪比門限值 Tadd ）的導(dǎo)頻，移動臺也不能將它加入激活導(dǎo)頻集中，就會掉話。通常 的解決方法是純凈直放站的取樣信號，減少多導(dǎo)頻在直放站覆蓋區(qū)域的出現(xiàn)。

（4）短碼混淆。所謂短碼混淆，即移動臺向基站匯報的關(guān)于導(dǎo)頻的信息中，某一基站的短碼相位發(fā)生了錯誤。由于直放站的延時現(xiàn)象（特別是光纖直放站），往往使短碼規(guī)劃不合理，通常的解決方法是 PN 重新規(guī)劃或修改搜索窗參數(shù)。

2.3 直放站覆蓋工程中應(yīng)注意的一些問題

（1）不同場合選擇不同類型的直放站；

（2）根據(jù)不同的覆蓋要求選擇不同的直放站配套天饋線統(tǒng)；

（3）系統(tǒng)噪聲問題。引入直放站會增加基站的背景噪聲。噪聲的增加量與直放站的噪聲系數(shù)、系統(tǒng)增益、天線增益和傳播損耗等參數(shù)有關(guān)；

（4）時延問題。直放站與信號源基站之間存在著一定的時延，因此在設(shè)計覆蓋范圍時，要同時考慮多徑引起的時延和固有時延。只有不超過一個碼片時間長度，才不會引起碼間串?dāng)_；

（5）分集技術(shù)。對于多徑信號較多、移動用戶變動較快的地區(qū)，若用直放站，必須使用分集天線系統(tǒng)；

（6）直放站系統(tǒng)的隔離度。CDMA 直放站施主天線和重發(fā)天線的隔離度不夠會引起直放站系統(tǒng)自激。實踐中，應(yīng)最大限度提高隔離度，直放站增益和隔離度之間至少保證有 10 dB ～15dB 的余量。為了便于工程開通，建議采用天線隔離度檢測技術(shù)；

（7）干擾問題。既要考慮 CDMA 直放站對施主基站的干擾（IOI），也要考慮前向鏈路對其他系統(tǒng)（GSM）的干擾。

3 總結(jié)

在這里簡述了各種類型 CDMA 直放站設(shè)計中應(yīng)考慮的問題，以及直放站安裝后的優(yōu)化工作。并分析了直放站引起掉話的原因以及避免掉話的辦法。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]