李昊, 方韌

（江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司，南京 210006）

1 背景介紹

1.1 呼吸效應(yīng)[1]

用戶數(shù)量的增減使覆蓋半徑發(fā)生收縮的現(xiàn)象稱之為呼吸效應(yīng)，在呼吸效應(yīng)的影響下，每種業(yè)務(wù)用戶數(shù)的變化會導(dǎo)致所有業(yè)務(wù)的覆蓋半徑發(fā)生變化，這在很大程度上提高了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的難度；另外呼吸效應(yīng)的存在的情況下，邊緣覆蓋是無法實現(xiàn)的，且呼吸效應(yīng)會隨著用戶數(shù)的增加成指數(shù)級增長，因此呼吸效應(yīng)給系統(tǒng)帶來的危害是可想而知的。

1.2 呼吸效應(yīng)的產(chǎn)生過程

呼吸效應(yīng)是CDMA系統(tǒng)的天生缺陷，包括WCDMA和cdma2000均無法克服呼吸效應(yīng)，這是由其本身使用的無線接入方式——CDMA：碼分多址復(fù)用技術(shù)所決定的。

因為系統(tǒng)是自干擾的，信道、用戶之間都是相互干擾的，隨著用戶的增多，上下行的干擾均會上升。在下行方向，做過網(wǎng)規(guī)仿真的人都知道，下行干擾的上升會直接導(dǎo)致公共導(dǎo)頻的Ec/Io值下降，Ec/Io值是表征導(dǎo)頻信號質(zhì)量的一個量值，當(dāng)某一點的Ec/Io值下降到一定的程度就無法接入用戶了，這就是覆蓋減少了。同樣在上行方向，上行干擾的上升會導(dǎo)致基站的RSSI提升，進(jìn)而使上下行的功率都要攀升，在上行方向，要求手機(jī)的發(fā)射功率一直攀升，當(dāng)要求的值超過了手機(jī)極限能力的時候就會表現(xiàn)為掉話，外圍手機(jī)的掉話就表現(xiàn)為覆蓋的收縮。

1.3 呼吸效應(yīng)課題背景

近期，隨著用戶數(shù)的穩(wěn)步發(fā)展，某省內(nèi)部分地區(qū)的高話務(wù)量區(qū)域呈現(xiàn)出話務(wù)高峰時段Ec/Io等指標(biāo)突發(fā)惡化，這是CDMA網(wǎng)絡(luò)不可避免的特性，按照理論，會嚴(yán)重影響用戶感知，例如招商城的話務(wù)量占整個常熟的20%，忙時Ec/Io退化8個百分點。這些問題由于前期聯(lián)通C網(wǎng)用戶較少，該問題尚沒有暴露，也沒有切實可行的應(yīng)對策略。

針對上述情況如何總結(jié)出呼吸效應(yīng)對各項網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)的影響，以及提出符合某地實際情況的解決措施是本課題的研究目的。

2 呼吸效應(yīng)帶來的問題及分析方法

2.1 總體思路

課題挑選某地區(qū)作為研究對象，通過將劃分為不同區(qū)域類型（密集城區(qū)、一般城區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村）來分析在不同話務(wù)密度、不同無線環(huán)境下[2]，網(wǎng)絡(luò)容量和質(zhì)量的關(guān)系[3]。

網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量主要參考Ec/Io、接通率、軟切換以及導(dǎo)頻污染等指標(biāo)。

網(wǎng)絡(luò)容量以分區(qū)域類型的現(xiàn)網(wǎng)實際網(wǎng)絡(luò)利用率(1x不含數(shù)據(jù))為基準(zhǔn)，分別模擬系統(tǒng)利用率增長30%、50%、100%情況下以上網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)的變化情況。

2.2 仿真軟件及相關(guān)

本次仿真軟件采用AIRCOM公司的ASSET軟件，傳播模型使用的是Okumura-Hata模型的改良版（增加了對地物損耗的考慮）。

3 仿真情況

3.1 呼吸效應(yīng)對城區(qū)的影響

我們以現(xiàn)網(wǎng)的26%負(fù)荷作為參考標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上假設(shè)系統(tǒng)負(fù)荷增加30%、50%以及100% 3個檔次來分析，主要針對Ec/Io、接通率、導(dǎo)頻污染、軟切換及更軟切換指標(biāo)進(jìn)行了仿真，結(jié)果如下所述。

圖1 軟件統(tǒng)計的Ec/Io電平區(qū)間

圖2 不同負(fù)荷下Ec/Io分布情況

3.1.1 系統(tǒng)負(fù)荷對Ec/Io的影響

首先我們直觀的來看圖1所示的4個檔次的Ec/Io分布和變化情況，系統(tǒng)仿真的電平區(qū)間如圖2所示。

可以明顯看出，隨著系統(tǒng)負(fù)荷的增加， -9

圖3 不同負(fù)荷下Ec/Io整體變化情況

表1 調(diào)整后統(tǒng)計數(shù)據(jù)

如圖3所示，隨著系統(tǒng)負(fù)荷增長，Ec/Io整體水平在下降，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷突發(fā)增長時（現(xiàn)網(wǎng)負(fù)荷一倍時），Ec/Io惡化約4個百分點！

3.1.2 系統(tǒng)負(fù)荷對接通率、軟切換和更軟切換比例的影響

同樣我們以現(xiàn)網(wǎng)負(fù)荷為參考，比較現(xiàn)網(wǎng)負(fù)荷增大30%、50%以及100%情況下這3項指標(biāo)的變化情況，統(tǒng)計如表2所示。

如圖4所示，統(tǒng)計結(jié)果表明，隨著系統(tǒng)負(fù)荷增加一倍時，接通率指標(biāo)下降1.68%，軟切換比例指標(biāo)隨著覆蓋區(qū)域的收縮同比下降8.28%，更軟切換下降2.17%。

圖4 不同負(fù)荷下接通率、軟切換和更軟切換變化趨勢圖

3.1.3 系統(tǒng)負(fù)荷對導(dǎo)頻污染的影響

按照以上統(tǒng)計原則，導(dǎo)頻污染的統(tǒng)計結(jié)果如表3所示。

可以看出，隨著系統(tǒng)負(fù)荷的增加，覆蓋范圍收縮，突出表現(xiàn)為一個導(dǎo)頻區(qū)域比例擴(kuò)大，3個以上導(dǎo)頻區(qū)域收縮。

限于篇幅，我們挑選了密集城區(qū)這個典型場景來給出仿真結(jié)果，一般城區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村從結(jié)果來講存在著相同的變化趨勢。

表2 統(tǒng)計情況

表3 統(tǒng)計結(jié)果

4 小結(jié)

隨著中國電信的大規(guī)模建設(shè)時期已經(jīng)結(jié)束，后期將逐步從網(wǎng)絡(luò)建設(shè)轉(zhuǎn)變到網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的大時期，同時也伴隨著電信用戶發(fā)展的穩(wěn)步增加，使得網(wǎng)絡(luò)利用率的逐步上升對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的沖擊日趨明顯[4]（一般情況密集城區(qū)尤其突出），如何合理優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)[5]、提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、增加用戶良好感知度成為目前不得不面對的問題。課題中針對呼吸效應(yīng)所帶來的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)的影響進(jìn)行了全面而定量的分析。

[1] Wohr R P等著．杜栓義等譯．第三代移動通信系統(tǒng)[M]．北京:電子工業(yè)出版社，2001．

[2] 楊大成等. 移動傳播環(huán)境－理論基礎(chǔ)、分析方法和建模技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[3] Kim K I. 劉曉宇. 等譯. CDMA系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化[M]. 北京：人民郵電出版社，2000.

[4] 曉亞，馬慧麟，宋慶峰等．電信運營支撐系統(tǒng)[M]．北京：北京郵電大學(xué)出版社，2003．

[5] 陳如明. 未來通信頻率規(guī)劃管理四大策略[N]. 通信產(chǎn)業(yè)報,2009,4,16.