呼吸效应对CDMA网络的影响初探

李昊, 方韧

（江苏省邮电规划设计院有限责任公司，南京 210006）

1 背景介绍

1.1 呼吸效应[1]

用户数量的增减使覆盖半径发生收缩的现象称之为呼吸效应，在呼吸效应的影响下，每种业务用户数的变化会导致所有业务的覆盖半径发生变化，这在很大程度上提高了网络规划的难度；另外呼吸效应的存在的情况下，边缘覆盖是无法实现的，且呼吸效应会随着用户数的增加成指数级增长，因此呼吸效应给系统带来的危害是可想而知的。

1.2 呼吸效应的产生过程

呼吸效应是CDMA系统的天生缺陷，包括WCDMA和cdma2000均无法克服呼吸效应，这是由其本身使用的无线接入方式——CDMA：码分多址复用技术所决定的。

因为系统是自干扰的，信道、用户之间都是相互干扰的，随着用户的增多，上下行的干扰均会上升。在下行方向，做过网规仿真的人都知道，下行干扰的上升会直接导致公共导频的Ec/Io值下降，Ec/Io值是表征导频信号质量的一个量值，当某一点的Ec/Io值下降到一定的程度就无法接入用户了，这就是覆盖减少了。同样在上行方向，上行干扰的上升会导致基站的RSSI提升，进而使上下行的功率都要攀升，在上行方向，要求手机的发射功率一直攀升，当要求的值超过了手机极限能力的时候就会表现为掉话，外围手机的掉话就表现为覆盖的收缩。

1.3 呼吸效应课题背景

近期，随着用户数的稳步发展，某省内部分地区的高话务量区域呈现出话务高峰时段Ec/Io等指标突发恶化，这是CDMA网络不可避免的特性，按照理论，会严重影响用户感知，例如招商城的话务量占整个常熟的20%，忙时Ec/Io退化8个百分点。这些问题由于前期联通C网用户较少，该问题尚没有暴露，也没有切实可行的应对策略。

针对上述情况如何总结出呼吸效应对各项网络指标的影响，以及提出符合某地实际情况的解决措施是本课题的研究目的。

2 呼吸效应带来的问题及分析方法

2.1 总体思路

课题挑选某地区作为研究对象，通过将划分为不同区域类型（密集城区、一般城区、郊区、农村）来分析在不同话务密度、不同无线环境下[2]，网络容量和质量的关系[3]。

网络质量主要参考Ec/Io、接通率、软切换以及导频污染等指标。

网络容量以分区域类型的现网实际网络利用率(1x不含数据)为基准，分别模拟系统利用率增长30%、50%、100%情况下以上网络指标的变化情况。

2.2 仿真软件及相关

本次仿真软件采用AIRCOM公司的ASSET软件，传播模型使用的是Okumura-Hata模型的改良版（增加了对地物损耗的考虑）。

3 仿真情况

3.1 呼吸效应对城区的影响

我们以现网的26%负荷作为参考标准，在此基础上假设系统负荷增加30%、50%以及100% 3个档次来分析，主要针对Ec/Io、接通率、导频污染、软切换及更软切换指标进行了仿真，结果如下所述。

图1 软件统计的Ec/Io电平区间

图2 不同负荷下Ec/Io分布情况

3.1.1 系统负荷对Ec/Io的影响

首先我们直观的来看图1所示的4个档次的Ec/Io分布和变化情况，系统仿真的电平区间如图2所示。

可以明显看出，随着系统负荷的增加， -9

图3 不同负荷下Ec/Io整体变化情况

表1 调整后统计数据

如图3所示，随着系统负荷增长，Ec/Io整体水平在下降，当系统负荷突发增长时（现网负荷一倍时），Ec/Io恶化约4个百分点！

3.1.2 系统负荷对接通率、软切换和更软切换比例的影响

同样我们以现网负荷为参考，比较现网负荷增大30%、50%以及100%情况下这3项指标的变化情况，统计如表2所示。

如图4所示，统计结果表明，随着系统负荷增加一倍时，接通率指标下降1.68%，软切换比例指标随着覆盖区域的收缩同比下降8.28%，更软切换下降2.17%。

图4 不同负荷下接通率、软切换和更软切换变化趋势图

3.1.3 系统负荷对导频污染的影响

按照以上统计原则，导频污染的统计结果如表3所示。

可以看出，随着系统负荷的增加，覆盖范围收缩，突出表现为一个导频区域比例扩大，3个以上导频区域收缩。

限于篇幅，我们挑选了密集城区这个典型场景来给出仿真结果，一般城区、郊区、农村从结果来讲存在着相同的变化趋势。

表2 统计情况

表3 统计结果

4 小结

随着中国电信的大规模建设时期已经结束，后期将逐步从网络建设转变到网络优化的大时期，同时也伴随着电信用户发展的稳步增加，使得网络利用率的逐步上升对网络质量的冲击日趋明显[4]（一般情况密集城区尤其突出），如何合理优化网络[5]、提升网络质量、增加用户良好感知度成为目前不得不面对的问题。课题中针对呼吸效应所带来的网络指标的影响进行了全面而定量的分析。

[1] Wohr R P等著．杜栓义等译．第三代移动通信系统[M]．北京:电子工业出版社，2001．

[2] 杨大成等. 移动传播环境－理论基础、分析方法和建模技术[M].北京：机械工业出版社，2003.

[3] Kim K I. 刘晓宇. 等译. CDMA系统设计与优化[M]. 北京：人民邮电出版社，2000.

[4] 晓亚，马慧麟，宋庆峰等．电信运营支撑系统[M]．北京：北京邮电大学出版社，2003．

[5] 陈如明. 未来通信频率规划管理四大策略[N]. 通信产业报,2009,4,16.