北电网络(中国)有限公司无线技术部


无 线 运 营 商 和 设 备 供 应 商 一 直 都 在 寻 求 增 加 系 统 容 量 的 方 法 ， 尤 其 是 在 频 率 规 划 和 基 站 方 面 。 这 对 于 人 口 密 集 地 区 是 尤 为 重 要 的 。 系 统 容 量 的 增 高 可 以 使 网 络 建 设 成 本 大 幅 度 降 低 。
传 统 的 CDMA 网 络 设 计 者 在 设 计 网 络 时 采用每 扇 区 20 个 话 音 信 道。日 前 ，北电网络公司正式向外界发布其最新的CDMA 基站容量，即在采用8kb/s编码的CDMA移动通信网络中，单载波基站平均每扇区容量为24个话音信道。相比目 前 业界20 个话音信 道 的容量提高了20%，而 每扇区支持的用户数则有25%左右的提高。
如果以2%的无线信道阻塞率，每用户0.02Erl计算，原20个信道只可支持658个用户(每信道33个用户)，而现在每扇区24个信道则可支持832个用户(每信道34.7个用户)，一个单载波三扇区基站即可支持2500用户。
对于一个30万用户的CDMA网络，原来需要152个单载波三扇区基站才能满足容量要求，而现在仅需120个基站就够了。节省基站20%以上。
北电网络公司是如何取得CDMA基站容量的新进展的呢？本文将就CDMA基站容量问题做一剖析并对北电网络公司相应的技术特点进行介绍。

(注： 以下讨论针对 8kb/s 编码单载波CDMA 移动通信网络进行 )

1.影响CDMA基站容量的因素

影响CDMA基站容量的因素主要有四条：RF前向信道容量，RF反向信道容量，信道单元( CE ) 数量，Walsh码数量。其中，Walsh码固 定为64个，除去开销信道，(如 ：导引信道、寻呼信道、同步信道) 可以提供55个话音信道使用； 北电网络 公司的MetroCell基站最大可以 配置576个信道单元，足 可保 证需要；而 RF 容 量则为多数情况下基 站容量的瓶颈。
CDMA系统自干扰的特性决定了其基站RF容量的“软”特性。一个基站的RF容量受覆盖范围、话务发布、其它基站干扰甚至呼叫模式等因素的限制。因此，在成熟的CDMA系统中，各个基站的RF容量是不同的，同一个基站不同时刻不同条件下容量也是变化的。
基于单个基站RF容量的不确定性，在谈到一个网络中基站的容量时，应从统计上看全网平均每基站的容量。正是在大量成熟网络实践和数据积累的基础上，北电网络公司作出了单载波系统平均每扇区24个话音信道的承诺。

2.RF 容量分析

下面从反向信道，即移动台发射信道，及前向信道，即基站发射信道两方面对RF容量进行分析。
最初的CDMA理论认为，CDMA系统RF容量为反向受限。反向信道容量是一种“噪声容量”，它存在理论上的极限：
为限制反向信道容量的关键因素。
而在大量的成熟CDMA网络投入运营的今天，实践证明，在基站密集的城市地区，基站覆盖半径小、前向干扰源多，前向信道容量才是限制基站RF容量的主要因素。现有网络中，90%以上的呼叫阻塞是由于前向功率不足造成。
前向信道容量是一种“功率容量”，它取决于各信道对基站总发射功率的占用情况。如下式；

N为前向信道个数
Ptotal 为基站功放总输出功率
PHI 为预留给切换的功率
PPilot ， PPaging ，PSync 为开销信道消耗的功率
PTC为平均每话务信道占用的功率
SPU为平均每用户占用的扇区数

鉴于 PHI ， PPilot ， PPaging ，PSync 与 Ptotal 存在固定的比例关系，不宜 改变，要想提高前向信道容量，必须降低平均每话务信道占用的功率 (PTC)及平均每用户占用的扇区数( SPU ).


3.北电网络CDMA基站24TCH/C/S的实现

为提高基站RF前向容量，北电网络公司采用了精确的前向功率控制技术及独有的智能软切换减少算法。同时，独特的反向外环功率控制技术提供了更高的RF反向容量。从前向和反向两方面，北电网络的技术优势换来了更高的基站容量。

3.1 精确前向功率控制技术

精确前向功率控制技术的作用是尽可能降低每用户占用的前向功率，从而提高前向用户容量。
IS95对前向功率控制设定了10余种参数，但仍不能做到对功率的精确管理。为此，北电网络在CDMA系统的RF参数数据库中，专门定义了50余个参数来进行前向功率管理，从而实现了前向功率控制的精密性、快速性，并为无线优化工作提供了极大的灵活性。
另外，为了解决基站信号信道单元的“数码域功率”与实际功放输出的“模拟域功率”间的匹配问题，北电网络公司的新型Metro Cell 基站安装了功率传感器，在“数码域功率”与“模拟域功率”间组成一个“发射功率跟踪环路”，从而实现了对模拟功放的实时监控和校正。同时，功放状态被“环路”及时反馈给功率控制算法，协助功率分配的有效进行。
正是由于使用了“发射功率跟踪环路”技术和丰富而精密的功率控制参数及算法，北电网络CDMA系统的前向功率控制更加精确，从而使每用户占用的前向功率维持在最经济的状态，基站容量得到了提高。


3.2 智能软切换减少算法

相对于普通的软切换管理技术，北电网络开发了“智能软切换减少算法”。其核心是通过对软切换比例的智能控制，在容量和质量间找到最佳的契合点。
智能软切换减少算法可以对第3到第6路软切换分别设定切换门限，并可以对各路切换小区服务质量间的比较关系进行设定，从而达到调整软切换比例，控制软切换发生的目的。
服务供应商可以选择在导频污染等信号质量差的地区实行多路软切换，而在信号质量好、话务高的地区减少以致关闭软切换，以获得更大容量。智能软切换控制算法与6导频软切换配合使用，达到覆盖与容量 的兼顾。
通过减少不必要的软切换，每用户占用扇区数(SPU)被有效地缩小，而基站前向容量就得到了相应的提高。

下表为陕西长城公司CDMA网(使用北电网络CDMA设备)在西安某区域，采用普通的IS95软切换管理参数与采用北电网络“智能软切换减少算法”(SHORA) 分别得到的基站容量和质量 (掉话率) 的比较。




数据显示，使用普通软切换技术，无论怎样改动T_ADD/T_Drop 等参数，都会在容量与质量间顾此失彼。而“智能软切换减少算法”(SHORA) 在保证通话质量( 1%FER ， 1.4%掉话率)的前提下，减小了 SPU ，提高了基站容量(每扇区26个 话音 信道)。

3.3 反向外环功率控制技术

在提高前向RF容量的同时，北电网络先进的“反向外环功率控制技术”有效地提高了反向RF容量。
普通的开环和闭环反向功率控制，为达到1%的FER，将目标 ,这个影响反向容量的关键指标，预设并固定为7dB。而实际上，移动速度各异的移动台，为达到1%的FER所需的 是不同的。静止的手机只需= 4dB 即可，而 = 7dB 反映的是以60km/hr 速度 移动的手机的一种最坏情况。显然，将 固定在7dB 对于反向容量 是很不经济的。
鉴于此，北电网络公司使用了“反向外环功率控制技术”。该技术将BSC作为外环引入到反向功率控制中，通过对FER的测量来动态调整目标 ，再通过调整后的 调整移动台反向功率。通过该技术的使用，全网平均目标 得到了1dB左右的降低，从而提高了反向极限容量。
北电网络公司承诺的BTS反向极限容量为40个话音信道。




3.4 设计思路

在特有技术优势的基础上，通过大量成熟网络的测试验证，北电网络公司在进行基站配置时，承诺全网平均前向容量为每扇区24个话音信道，并基于此，将反向容量配置为60%的话务负荷，即40*60%=24个话音信道。
下表为北电网络CDMA系统在北美的两个实际网络的基站容量实测数据。数据资料验证了24个以上话音信道的基站容量。



实际网络数据之一 ： 平均 24.16 话务信道/扇区







实际网络数据之二 ： 平均 25.45 话务信道/扇区









今后北电网络公司在其全球的CDMA系统，将按照新的基站容量进行配置。使用北电网络CDMA系统的运营商，也将参照新的容量来指导运营，从而获得更大的经济效益。