CDMA软切换因子的优化分析

CDMA软切换因子的优化分析

黄必鑫 范方志 张海操 刘建峰

中国联通福建分公司运行维护部

摘要：降低软切换因子在目前CDMA网络中具有重要的意义和紧迫性, 通过分析CDMA软切换因子对系统资源占用及对1X数据业务性能的影响，提出降低软切换因子的四种方法。实际案例说明，降低软切换因子在CDMA网络中取得了容量和质量的明显提高。

关键词： 降低 ＣＤＭＡ 软切换因子 提高 容量

1 概述

1.1 软切换因子的定义

中国联通总部2005年以后对软切换因子定义为：软切换因子＝软切换话务量/不含软切换话务量，所以我们通常说的软切换比例也就是软切换因子。

1.2 软切换在CDMA系统中带来的好处

以往GSM系统及早期的模拟网都是硬切换，既先断开与原有基站的连接，再建立与新基站的连接，属于“先断后连”；而CDMA系统的软切换是先与目标基站建立连接后，待原基站信号强度小于一定值后再断开与原有基站的连接，属于“先连后断”。而由于软切换本身的特点，它给CDMA网络带来的好处有：(1)改善了话音质量；(2)控制了手机干扰；(3)降低掉话率；(4)提高了CDMA系统的覆盖范围。

1.3 语音业务时软切换给CDMA系统带来的问题

软切换中的通话同时占用了几个扇区的资源，使得一个通话的资源耗费大于1，导致无线侧的话务负荷远大于业务话务量(不含切换的，用户实际付费的话务量)。显而易见，过高的软切换比例会使得资源利用率降低。软切换过程中对资源的占用导致了硬件设备的增加，所以必须控制合适的软切换因子。

1.4 1X数据业务时软切换给CDMA系统带来的问题

以三星设备的CDMA系统为例，当用户有数据业务呼叫时，FCH（基本信道）是处于软切换，但前向SCH（分组数据补充信道）是处于硬切换，反向SCH是软切换；由于前向SCH是硬切换，所以在软切换区域导致前向平均速率会低于单导频区域，又由于物理层的频繁硬切换，造成上层应用（TCP层、应用层）的时延加大，影响用户感受度和上层速率；反向SCH由于是软切换，将占用大量的反向资源，并提高了进行软切换的基站的反向负载，降低了系

统有效容量。所以软切换因子大对1X数据业务而言是有较大影响，软切换因子大将造成1X数据业务不仅占用大量的反向资源，而且造成前向速率下降，上层应用时延加大，降低用户感受度，所以必须适当控制软切换因子。

2 软切换对资源占用情况的分析

目前CDMA20001X系统最多支持三个基站，每个基站两个扇区，共计六个扇区之间的软切换。软切换类型有更软切换、两个基站两个扇区软切换、两个基站三个扇区软切换、两个基站四个扇区软切换、三个基站三个扇区软切换、三个基站四个扇区软切换、三个基站五个扇区软切换、三个基站六个扇区软切换等八种类型；以下主要对更软切换、两个基站两个扇区软切换、三个基站三个扇区软切换、三个基站四个扇区软切换这四个类型进行分析，包括语音业务、1X 数据业务分别处于软切换时对资源占用情况的分析。

2.1 更软切换

更软切换表示手机终端同时与一个基站的两个不同扇区进行通信。 2.1.1 语音业务

当进行语音呼叫处于更软切换时，在空口资源上，将占用两个扇区的基本业务信道各一个，64位的WALSH码各一个；在信道资源上，只占用该基站的一个基本信道单元，因为当用户处于更软切换时，在基站侧，可以看作是两路多径信号。

2.1.2 1X数据业务

当进行1X数据业务处于更软切换时，假定前反向系统都给用户分配16倍速的FSCH和RSCH,以三星CDMA系统为例,在空口资源上，将占用两个扇区的基本业务信道(FCH)各一个，64位的WALSH码各一个,4位的WALSH码各一个(相当于16个连续的64位WALSH码)；在信道资源上，由于反向RSCH将占用6个信道,而前向FSCH与基本业务信道(FCH)可以共用一个信道单元,而由于是更软切换,两个扇区可以共用这些信道单元，总共占用该基站的七个信道单元。

2.2 个基站两个扇区软切换

两个基站两个扇区软切换表示手机终端同时与两个基站的两个扇区进行通信。

2.2.1 语音业务

当进行语音呼叫处于两个基站两个扇区软切换时，在空口资源上，将占用两个扇区的基本业务信道各一个，64位的WALSH码各一个；在信道资源上，将占用每个基站各一个基本信道单元。

2.2.2 1X数据业务

当进行1X数据业务处于两个基站两个扇区软切换时，假定前反向系统都给用户分配16倍速的FSCH和RSCH,以三星CDMA系统为例,在空口资源上，将占用两个扇区的基本业务信道(FCH)各一个，64位的WALSH码各一个,4位的WALSH码各一个(相当于16个连续的64位的WALSH码)；在信道资源上，将各占用每个基站各七个信道单元。

2.3 三个基站三个扇区软切换

三个基站三个扇区软切换表示手机终端同时与三个基站的三个扇区进行通信。

2.3.1 语音业务

当进行语音呼叫处于三个基站三个扇区软切换时，在空口资源上，将占用三个扇区的基本业务信道各一个，64位的WALSH码各一个；在信道资源上，将占用三个基站每个基站各一个基本信道单元。 2.3.2 1X数据业务

当进行1X数据业务处于三个基站三个扇区软切换时，假定前反向系统都给用户分配16被速的FSCH和RSCH,以三星CDMA系统为例,在空口资源上，将占用三个扇区的基本业务信道(FCH)各一个，64位的WALSH码各一个,4位的WALSH码各一个(相当于16个连续的64位的WALSH码)；在信道资源上，将各占用每个基站各七个信道单元。

2.4 三个基站四个扇区软切换

三个基站四个扇区软切换表示手机终端同时与三个基站的四个扇区进行通信。其中与一个基站的两个扇区进行通信。

2.4.1 语音业务

当进行语音呼叫处于三个基站四个扇区软切换时，在空口资源上，将占用四个扇区的基本业务信道各一个，64位的WALSH码各一个；在信道资源上，将占用三个基站每个基站各一个基本信道单元。

2.4.2 1X数据业务

当进行1X数据业务处于三个基站四个扇区软切换时，假定前反向系统都给用户分配16被速的FSCH和RSCH,以三星CDMA系统为例,在空口资源上，将占用四个扇区的基本业务信道(FCH)各一个，64位的WALSH码各一个,4位的WALSH码各一个(相当于16个连续的64位的WALSH码)；在信道资源上，将各占用三个基站每个基站各七个信道单元。

2.5 各种切换类型对资源占用情况汇总(见表一)

表一 各种切换对资源占用情况汇总

语音业务 类型 空口数据业务 空口前向空口反向空口空口64位基站FCH(基本FSCH(基RSCH(基空口64基站FCH(基本的walshCE(信道单业务信本业务信本业务信位的CE(信道单业务信道) 码 元) 道) 道) 道) walsh码 元) 更软切换 两个基站两个扇区软切换 三个基站三个扇区软切换 2 2 1 2 2 2 34 7 2 2 2 2 2 2 34 14 3 3 3 3 3 3 51 21 三个基站四个扇区软切换 两个基站三个扇区软切换 两个基站四个扇区软切换 三个基站五个扇区软切换 三个基站六个扇区软切换

4 4 3 4 4 4 68 21 3 3 2 3 3 3 51 14 4 4 2 4 4 4 68 14 5 5 3 5 5 5 85 21 6 6 6 6 6 6 92 21 3 软切换对1X数据业务性能的影响情况分析

3.1 软切换对前向数据业务性能的影响

在三星CDMA系统里，前向FSCH（高速补充信道）是处于硬切换，是在FCH（基本业务信道）激活集里选取一路最合适的分支来分配FSCH信道，而一旦该路信号质量下降后，将在FCH激活集中选取另外一路来分配FSCH信道，FSCH切换属于硬切换。 3.1.1 定点测试单导频与多导频区前向数据业务性能情况对比

我们选取某三星系统的闲时进行定点测试对比，选取扇区内无语音及数据用户，离基站较近的区域进行前向性能测试。分别在单导频、更软切换、三导频区域分别测试，测试结果如表二。

表二 前向定点测试结果

前向物理层前向RLP层前向TCP层测试地点无16速百分线环境 比 单导频无软切换 100.00% 更软切换 100.00% 多导频

平均速率(kbps) 120.7 117.2 87.6 平均速率(kbps) 118.8 114.7 87.2 100.00% 从测试结果来看,由于前向SCH是硬切换,所以同样在基站容量充足的情况下,单导无软切换时的RLP层及TCP层的速率都优于更软切换或多导频时的速率。

3.2 软切换对反向数据业务性能的影响

在三星CDMA系统里，反向RSCH（反向高速补充信道）是处于软切换的，即FCH（基本业务信道）是几路软切换，RSCH也同时是几路软切换，所以1X数据用户软切换区域时，反向RSCH对资源的占用将很大。

3.2.1定点测试单导频与多导频区反向数据业务性能情况对比

我们选取某三星系统的闲时进行定点测试对比，选取扇区内无语音及数据用户，离基站较近的区域进行反向性能测试。分别在单导频、更软切换、三导频区域分别测试，测试结果如表三。

表三 反向定点测试结果

反向物理层反向RLP层反向TCP层 测试地16速百分点无线环境 比 单导频无软切换 100% 115.4 112.3 113.3 109.4 更软切换 100.00% 平均速率(kbps) 平均速率(kbps) 多导频 80% 102.8 102.7 从表三可以看出，由于数据业务反向RSCH是软切换，所以同样在基站容量充足的情况下,单导无软切换时的RLP层及TCP层的速率都会比更软切换或多导频时的速率高一些，但没有前向那么明显。但由于反向RSCH是软切换，将占用大量的空口资源和基站资源。

3.3 软切换对1X数据业务的影响情况

从上述的测试及分析可以看出，数据业务处于软切换时，不仅仅占用大量的系统资源，而且性能比单导频时要差，这也是CDMA的软切换对数据业务对关键的影响，也是与语音业务最大的区别之一，因为在语音业务时，软切换虽然会占用资源，但它可以提高语音通话的话务质量，对语音业务是有很大帮助的，但在1X数据业务方面，它将导致数据业务性能的下降。

4 降低软切换因子的几种方法

4.1 每个扇区合理的无线覆盖控制来降低软切换因子

在移动通信发展的不同阶段,对无线覆盖有不同的要求。一般地说,初期发展阶段要求大覆盖；当网络发展到一定规模时,合理的覆盖控制则成为整个CDMA网络优化的基础和优化项目开展的前提，而对于软切换因子的优化更是如此，只有很好的控制每个扇区的合理覆盖范围，才能减少扇区过覆盖、降低导频污染区，达到每个扇区覆盖的最佳化。下面结合福建联通网优中心在厦门做的为期两个月的通过无线覆盖控制降低软切换因子专项优化，来说明无线覆盖控制降低软切换因子的原则、步骤、方法及效果。 4.1.1

此次厦门无线覆盖控制降低CDMA软切换专项优化的背景

从统计上我们发现厦门CDMA网络部分区域软切换因子较高，部分扇区软切换因子超过