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1、导频污染的解决和预防 摘要：介绍导频相位、导频强度两种导频污染问题，并且对在工作中处理的一些导频污染问题进行总结归纳，通过分析产生原因，对系统的影响，找出解决导频污染问题的一些办法和预防措施，提高通信质量。关键词：导频污染 解决 预防中国联通以最快的速度建成了世界上规模最大的CDMA移动通信网。工程实践证明，导频污染对于CDMA通信质量影响极大。网络优化中经常要处理导频污染问题，而在工作前期则应采取预防性措施。下面就分导频污染的两种情况，即导频相位污染和导频强度污染，分别进行阐述。1、导频相位的污染在CDMA系统中所用的PN短码只有一对，它是通过不同的PN码的偏置也就是不同的PN短码相位来区分
2、不同扇区的。在CDMA中所有的基站都是严格同步的，这样一来，不同相位的扇区由于路径不同到达手机时就有可能产生相同的相位，当手机用户收到来自两个不同扇区信号的PN偏置却相同时，这就产生导频相位的污染。产生导频相位污染时由于MM（移动性管理）不能正确辨别出与手机在通信的导频是属于哪个扇区的，这样产生的干扰是非常大的，手机与基站之间就不可能正常通话，必然要导致信道分配失败或者掉话。11、导频相位污染的产生和解决导频相位污染主要有PN的规划不当引起两个相同相位的导频重叠覆盖和时延太长导致导频相位辨别错误两种情况，以下就分这两种情况讨论111、PN码偏置规划不当PN码是一种类似噪声的伪随即序列，在CDM
3、A中的应用有长码和短码。长码的长度为242，在前向信道主要用做对业务信道进行扰码，在反向信道用于扩频和反向信道的区分。短码的长度为215，有一对分为I和Q支路，在前向信道用于对前向信道的正交调制，不同扇区采用不同的PN短码相位进行调制来区分扇区。在CDMA中规定不同的相位差至少要有64个chip，21564512，这样PN短码最多就有512个不同的相位可以复用。这么多的PN短码相位可以复用，除非在规划中设置不当，一般是不会出现在同一个地方两个扇区出现相同相位的情况，如果有两个相位一样，MM就不能区分手机与哪个基站正在通信，肯定要产生掉话。112、时延太长的影响在网络中如果手机辨别导频相位不正确
4、的话也是一种导频相位污染。由于PN短码的相位差是64个chip，如果基站到手机信号的时延超过了64个chip，手机收到的PN短码相位就变成另外一个了，产生导频相位混淆。我们知道微波传输速度是3108m/s,那么1个chip传输距离1/1.2288M3108244m，相当于4个chip传输1km。这样基站的覆盖范围就不能超过8km才不会产生导频相位污染 ，因此在规划中都有设置PN_INC使不同扇区的相位差变大，使得基站的覆盖范围可以相应变大，避免产生导频相位产生混淆。在福建的现网中PN_INC=3，基站覆盖可以达24km，一般这么远的覆盖信号衰弱已经很大了，所以一般基站信号的空中时延都不会因为太
5、大而产生导频相位混淆，但要注意的是，当我们采用直放站来延长基站的覆盖时，有时会由于直放站与基站的时延太长导致手机在辨别PN偏置时产生错误，我们在泉州做直放站优化时有发现以下这种导频相位污染的情况。34564PN0PN489基站的信号PN144直放站的信号PN144基站的srchwina106chip图1从基站切换到直放站 在系统中PN_INC设置为3，每个PN偏置都相差192个chip，也就是在每个导频的前后96个chip内手机都可以正确的辨别出PN偏置来，如果时延超过了96个chip手机就会误认为是下一个PN偏置。当手机从基站PN489的信号切换到PN144的光纤直放站信号时，手机以PN48
6、9基站信号为参考信号，以PN489基站的搜索窗来搜索要切换的导频信号，手机通过PN489基站的neighbour list消息知道要在比基站少345的位置也就是图上PN144的位置来搜索直放站的信号的，如果srchwina的长度设置够长的话，在系统中我们设置的是13，也就是有左右各113个chip的搜索窗长度，这样手机才可以搜索到了直放站PN144的信号，搜索到信号后手机会检测和报告PN144和PN489两个导频的强度和相位，但是这时手机搜索到的PN489相位已经比PN144的相位延迟了106个chip，那么手机就会把这个直放站的信号误以为147，从而导致掉话。反过来，当手机从直放站切换到基站
7、也是会把基站PN489的信号误以为PN486从而产生掉话。PN0PN489基站的信号PN144直放站的信号PN144106chip34564直放站的srchwina图2从直放站切换到基站为了解决该问题，我们可以考虑增大PN_INC，如果系统中PN_INC设置为4，那么只要在每个导频的前后128个chip内手机都能正确辨别出PN偏置来，对于以上直放站的问题就可以解决，但是修改了PN_INC就要PN重新规划，就要引起系统重启，显然这个方法是行不通的。而如果更换能更换一个光纤时延不大的施主基站，对于解决该问题显得比较简单，对系统的影响也比较小，因此采用更换光纤时延比较小的施主基站来避免导频相位污染。
8、信号在光纤中传播一般认为6.6个chip传播1km，更换的施主基站到直放站的光纤长度就要小于14km。对于时延过大产生导频相位混淆在现网中的海域覆盖也有可能会出现，在福建PN_INC=3的设置，要满足覆盖范围小于24km才能不产生导频相位混淆，由于是海域覆盖一般都会很远，时延很有可能超过96个chip，导频相位可能产生混淆，但还是可以接入只是不能与其他基站切换，切换必然要掉话。12、导频相位污染的预防导频相位的污染在现网中出现还是比较少的，也比较容易解决，一般只要在工程建设中规划好PN偏置的复用，避免在同一个地方出现相同的PN偏置，同时要设置PN_INC来增大导频的相位差，使得基站的覆盖可以很
9、大而不产生导频相位污染，但是PN_INC也不能设置太大，因为太大了，PN偏置的复用就相应的减少，不利于系统的规划，一般可以采用PN_INC为3或者4。在使用直放站时要考虑到直放站的时延，特别是光纤直放站到施主基站的光纤长度，如果光纤长度太长容易引起接入、切换和导频相位污染等问题。如果在基站的规划和直放站的建设中注意以上的问题就不会造成导频相位的混淆产生导频相位的污染。2、导频强度的污染导频强度的污染，也就是我们一般常说的导频污染，下面简称导频污染。导频污染主要是由于其他的导频强度足够强而对手机正在解调的信号产生干扰。关于导频强度的污染，本文分以下几个部分来探讨。21、CDMA自干扰系统 大家都
10、知道CDMA是自干扰系统，所有的基站都采用在同一个频段发射信号，而手机也是在同一个频段发射信号的，各个基站各个手机终端都会互相干扰，那么手机是怎样解调出自己业务通信的信号呢？ 手机来接收来自和手机业务通信基站的信号时，手机接收到的是空中许多基站信号的叠加。这些来自不同基站的信号采用了不同的PN短码偏置来让手机区分不同基站和扇区的信号，同时基站采用了walsh码来区分不同的信道也即是不同的用户。举个例子来说：假设有3个扇区他们的PN 偏置分别为PNi、PNj、PNk，每个扇区分别与两个用户1和2通话，假定这些业务通信的信号分别为S(t)1a、S(t)2a；S(t)1b、S(t)2b ；S(t)1
11、c、S(t)2c。基站在与用户通话时，基站会通过MM（移动性管理）分配walsh码来区分信道和用户，在同一个扇区分配的walsh码必须不同，但是在不同扇区分配的可以相同。假定这些扇区分配的walsh分别为WALSH1a、WALSH2a；WALSH1b、WALSH2b；WALSH1c、WALSH2c。在motorola的基站中基站与用户通信的信号是通过在MCC板进行信道编码，相当于S(t)1aWALSH1a，然后在BBX板进行射频调制，相当于S(t)1aWALSH1aPNi，这就是基站发射的无线信号。那么对于用户1a来说，接收到的空中信号S(t)=S(t)1aWALSH1aPNiS(t)2aWA
12、LSH2aPNiS(t)1bWALSH1bPNjS(t)2bWALSH2bPNj S(t)2cWALSH1cPNkS(t)2cWALSH2cPNk （式1）用户1a在建立呼叫时已经在导频信道得到了时间和相位的同步，在同步信道知道了通话的这个扇区的PN偏置为PNi，在寻呼信道知道了这个扇区给用户分配的walsh码为WALSH1a。当用户1a接收到这个空中信号后，手机利用PN码的自相关特性，即相同的导频当时间对齐时自相关的归一化为1，当时间不对齐时自相关的归一化为1/L。因此我们得到S(t)PNi= S(t)1aWALSH1a+ S(t)2aWALSH2a1/L S(t)1bWALSH1bS(t)
13、2bWALSH2b S(t)2c WALSH1cS(t)2cWALSH2c （式2）这里L21532768。再利用walsh码的正交特性，即在完全同步的条件下，两个相同的walsh码自相关值为1，不同的walsh码互相关值为0，在不同步的条件下walsh码是没有正交特性的。因此我们得到S(t)PNiW1aS(t)1aWALSH1a/L S(t)1bWALSH1bS(t)2bWALSH2b S(t)2c WALSH1cS(t)2cWALSH2c （式3）一般在上面的式3中，由于L比较大，而且S(t)1b、S(t)2b 、S(t)1c、S(t)2c等其他扇区的信号相对通话扇区的信号来得小，这样上式
14、中红色部分可近似为0，对手机用户1a就可以轻易的解调出用户与PNi扇区通话的信号即上式中蓝色的部分S(t)1a。而在实际中，以上红色的部分是不会为0 的，这就相当于干扰，这部分的干扰是由于系统自己产生的，也就是自干扰部分。这些干扰都是来自其他扇区同用户通话信号的，我们可以看到随着导频信号的增加和通话用户的增加，干扰也就相应的增加。如果用户在通话中同时接收到好几个信号相当的导频信号，也就是导频污染存在，这时上式中红色部分是不可忽视的，将对手机解调有用信号产生极大的干扰，有时会因为解调不出来而产生掉话。我们在计算时绿色部分在进行walsh正交自相关为0，这说明在同一个扇区，不管用户有多少，用户都能
15、解调出自己信道的信号，这个信号与同扇区其他用户的信号无关。也就是说同一个扇区的干扰为零。但是由于信号在空间传播会产生多径，而walsh的自相关特性是要求时间绝对同步的，多径的存在破坏了walsh的正交特性，绿色部分的计算应该是不为0的，也就是同一个扇区也有干扰存在。22、导频污染产生的原因 我们知道手机的接收分集采用rake接收机，它能将落在延迟线内的多径信号能量收集起来，以供将它们最优合并时使用。Rake接收机有1个searcher和3个finger，在手机开机的时候，3个finger当作searcher来使用，来帮助手机尽快地搜索到导频信道获得同步。而在平时的通信中，1个searcher是用来不停的搜索导频信号的，并不进行解调。在搜索时，searcher将输入信号与I/Q两支路的信号相比较，如果产生自相干峰就说明导频信号的存在。这样searcher不仅能搜索到导频信号，也能检测到其他基站的导频信号或者多径信号对于所关心的导频信号的强度和时延，有利用进行分集接收和切换。而3个finger是用来解调基站的导频信号或者多径信号的。当我们使用的导频信号有多于3个导频超过Tadd进入激活集后，由于手机只有3个finger，它就不能对其他的导频信号进行解
