306.CDMA多载波系统开销信道配置研究.doc

CDMA多载波系统开销信道配置研究摘 要 本文研究了CDMA多载波系统开销信道的配置方案，从中得出了满足网络需求的最佳选择。关键词 CDMA 多载波 开销信道1 概述随着业务的发展，用户需求的扩大，无线网络都要通过扩容来满足业务增长的需求。CDMA的扩容一般不通过增加基站而是通过在原有基站上增加载波来实现（这是在覆盖没有问题且业务同步增长区域比较大的前提下进行的）。联通目前在话务增长比较快速的城区就采取了增加载波的方式扩展网络容量来满足业务发展的需求。如图一所示。第一载波为283频道，第二载波为201频道（1X载波）。开销信道主要的配置方案有二种：方案一及方案二。超过两个载波的多载波配置方案可以按类似的方式配置。方案一是世界上通行的配置方案。方案二与方案一的差异是在第二载波不配寻呼信道，并且此寻呼信道可用作业务信道。依据IS95A及cdma2000 1X的协议标准这两种方案都是可行的。目前世界上（包括联通）双载波和多载波网络都采用方案一，但事实上采用方案二更合理。方案二与方案一比较有如下好处：(1) 减小了第二载波的自干扰和互干扰；(2) 提高了第二载波的容量和吞吐率；(3) 使第二载波下行153.6kb/s的链路从可以提供两条增加到三条;(4) 在有上述优点的同时，系统性能没有下降。在CDMA系统中，开销信道功率配置有如下关系： 导频功率 z=P同步信道功率z=P 寻呼信道功率z=P 业务信道功率z=P对寻呼信道数a=1,同时激活用户数m=20的扇区来说，导频功率z=15.2%P。P为扇区发射总功率。同步信道功率占总功率的1.8%，寻呼信道占总功率的7.5%。如果在第二载波不配置寻呼信道，将可以减少7.5%的干扰。由于CDMA是自干扰系统，减少了干扰，对话音业务来说可以提高系统容量，对数据业务来说可以提高数据吞吐率。寻呼信道是一公共信道，其配置多少，直接影响系统性能。寻呼信道配置多少个，取决于寻呼信道的容量是否能满足业务的需求。下面对此进行分析。导频信道第二载波第一载波导频信道同步信道寻呼信道业务信道1业务信道n 同步信道业务信道业务信道1业务信道n 导频信道同步信道寻呼信道业务信道1业务信道n 导频信道同步信道寻呼信道业务信道1业务信道n 方案一 方案二 图 一2 寻呼信道容量的计算依据寻呼信道可以发出的消息，可以分为如下几种类型：第一种是寻呼消息（通用寻呼消息），寻呼消息是用来寻呼移动台。当移动交换中心收到呼叫服务请求时即发出寻呼消息，该消息在指定的寻呼区域内发送。第二种是开销消息（ overhead message），它包括呼叫建立所需的信息（系统参数消息、接入参数消息、相邻小区列表消息、信道列表消息以及扩展系统参数消息）并被周期性地更新，以确保呼叫成功建立。第三种是信道指配消息和命令消息，这些消息对于与与移动台交互信息以完成呼叫/服务的建立是很重要的，在呼叫/服务区间，基站通常只将这些消息发送到小范围内（几个扇区）第四种为表示消息结束的DONE比特及表示每半帧状态的SCI比特。第五种为短消息（按数据突发方式发送）这些消息对寻呼信道占用的总和不应超过寻呼信道利用率的90%，在此情况下可以计算出寻呼信道可以服务的扇区数N。表Y-1表示一些常量，其中时隙长度为寻呼信道帧的时隙长度，其每一帧又分为8个半帧。表Y-2根据现有网络运行的一些参数进行了假设。 表Y-3为消息的长度。表Y-1 常量变量内容取值C寻呼信道信息速率(b/s)9600C1小时对应的秒数（秒）3600C时隙长度（秒）0.08C半帧长度（秒）0.01C每条短消息自身开销(比特)380表Y-2 假定参数 变量内容取值S每扇区可以服务的用户数330S最大可用的寻呼信道利用率90%S开销信道消息发送间隔（时隙数）15S信道指配消息重发次数4S每用户忙时短消息数1S每条短消息平均长度（50个字符）（比特）350S通用寻呼消息对有效载荷的利用率0.95S开销消息对有效载荷的利用率0.95S信道指配消息和命令消息对有效载荷利用率0.95S短消息对有效载荷利用率0.95S网内用户作被叫的比例0.5S建立一次呼叫的平次寻呼次数1.1S忙时作被叫的次数1.2每用户忙时话务量0.025表Y-3消息长度变量内容取值B通用寻呼消息长度(比特)128B系统参数消息长度(比特)264B接入参数消息长度(比特)184B相邻小区列表消息长度(比特)216BCDMA信道列表消息长度(比特)72B扩展系统参数消息长度(比特)104B信道指配消息长度(比特)114B命令消息长度(比特)102BDONE消息长度(比特)72表Y-4分类消息所占的寻呼信道容量变量内容P通用寻呼消息P开销消息P信道指配消息PDONE消息及SCI比特P短消息2.1 通用寻呼信道消息所占寻呼信道容量的比例P1P=忙时基站发出的寻呼次数Í通用寻呼消息长度÷对有效载荷的利用率÷可用的寻呼信道容量=（SNS SS）B/S/（CCS）=N SSS SB/（SSCC）2.2开销信道消息所占寻呼信道容量的比例P2P= （系统参数消息长度+接入参数消息长度+相邻小区列表消息长度+CDMA信道列表消息长度+扩展系统参数消息）/开销信道消息发送间隔/开销信道有效载荷利用率/可用的寻呼信道速率=（B+B+B+B+B）/（C S ）/S/（CCS）=（B+B+B+B+B）/CCSSS2.2 信道指配消息所占寻呼信道容量的比例P3P = 扇区呼叫建立次数Í（信道指配消息长度Í重发信道指配消息次数+命令消息长度）/信道指配消息和命令消息对有效载荷的利用率/可用的寻呼信道容量= S（B S+ B）/ S/（CCS）=N S（B S+ B）/ CCSS2.3 DONE消息及SCI比特所占寻呼信道的比例P4DONE消息及SCI比特（假定每时隙发一个DONE消息）P =（ DONE消息长度/时隙长度+ SCI比特速率）/可用的寻呼信道速率=（B/ C+ 1/ C）/CS= （BC+ C）/CCCS2.4 短消息所占寻呼信道容量的比例P5P= 每扇区短消息数Í（短消息长度+扇区数Í通用寻呼消息长度）/短消息对有效载荷的利用率/可用的寻呼信道容量= SS（C+ S）+ N B）/ S/（CCS）= SS（C+ S）+ N B）/CCS S2.5 寻呼信道可以服务的扇区数N寻呼信道利用率为90%的情况下，可以服务的扇区数N可以通过下在的等式得出。由于P+P+P+P+P = 1得到N SSS SB/（SSCC）+（B+B+B+B+B）/CCSSS+ S（BS+ B）/ CCSS+（BC+ C）/CCCS+ SS（C+ S）+ N B）/CCS S= 1因此N=（CCCCSSSSSS- CCSSS（B+B+B+B+B）- CCSSSSS（BS+ B）- CSSSSS（BC+ C）- CC SS SSSS（C+ S）/（SSSSSSSSBCC+ CCSSSSSSB）在表Y1-表Y3的假定条件下，计算值为：N=204个载扇。对应各消息所占的比例见表1：可见短消息在其中占了约50%的比例。假定短消息比较小，则可寻呼的扇区数可以变得更大。表1 各类消所点比例p10.308871995p20.0852826511 p30.009951876p40.115740741p50.481007351短消息业务在实际商用系统中可以通过业务信道发送。如在系统中设置大于15个字符的短消息在业务信道上发送，且占短消息的80%，如果每用户忙时发0.5条短消息，则通过寻呼信道发送的短消息则为0.5*0.2=0.1条。在其他条件不变的情况下，此时一条寻呼信道可以为N=614个载扇服务，各种消息所占比例见表2。表2 各类消所点比例p10.6476 p20.0853 p30.0100 p40.1157 p50.1410 3结论由于最大的寻呼区域为一个MSC的区域，现有设备厂家提供的MSC的能力一般不大于600个载扇，因此一条寻呼信道是可以满足在一个MSC下的寻呼需要的。如果由于短消息的原因导致寻呼容量不够，可以在一个MSC下划分两个寻呼区域来满足需求。因此，依据计算，在双载波时按方案二配置是合理且有效的。在超过两个载波的多载波系统，可以采取类似的配置方式。经过在现有通信网上试验验证，按方案二进行配置时网络性能没有下降，而系统容量和吞吐率在没有配寻呼信道的载波上增加了约5%-8%。如按每线造价为1000元计算，在100万容量的双载波区域，按5%增加容量计算，则可以节省投资2500万元。参考文献：1 Jhong Sam Lee etc著，许希斌等译CDMA系统工程手册，人民邮电出版社2001年2月第1版。2 IS95标准3 cdma2000 1x标准4 Kyoung 等编著，刘晓宇等译，CDMA系统设计与优化人民邮电出版社2000年12月第1版。