李昊, 方韌

（江蘇省郵電規(guī)劃設計院有限責任公司，南京 210006）

1 背景介紹

1.1 呼吸效應[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，在呼吸效應的影響下，每種業(yè)務用戶數(shù)的變化會導致所有業(yè)務的覆蓋半徑發(fā)生變化，這在很大程度上提高了網(wǎng)絡規(guī)劃的難度；另外呼吸效應的存在的情況下，邊緣覆蓋是無法實現(xiàn)的，且呼吸效應會隨著用戶數(shù)的增加成指數(shù)級增長，因此呼吸效應給系統(tǒng)帶來的危害是可想而知的。

1.2 呼吸效應的產(chǎn)生過程

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

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致公共導頻的Ec/Io值下降，Ec/Io值是表征導頻信號質量的一個量值，當某一點的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致基站的RSSI提升，進而使上下行的功率都要攀升，在上行方向，要求手機的發(fā)射功率一直攀升，當要求的值超過了手機極限能力的時候就會表現(xiàn)為掉話，外圍手機的掉話就表現(xiàn)為覆蓋的收縮。

1.3 呼吸效應課題背景

近期，隨著用戶數(shù)的穩(wěn)步發(fā)展，某省內部分地區(qū)的高話務量區(qū)域呈現(xiàn)出話務高峰時段Ec/Io等指標突發(fā)惡化，這是CDMA網(wǎng)絡不可避免的特性，按照理論，會嚴重影響用戶感知，例如招商城的話務量占整個常熟的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對策略。

針對上述情況如何總結出呼吸效應對各項網(wǎng)絡指標的影響，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）來分析在不同話務密度、不同無線環(huán)境下[2]，網(wǎng)絡容量和質量的關系[3]。

網(wǎng)絡質量主要參考Ec/Io、接通率、軟切換以及導頻污染等指標。

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

2.2 仿真軟件及相關

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 呼吸效應對城區(qū)的影響

我們以現(xiàn)網(wǎng)的26%負荷作為參考標準，在此基礎上假設系統(tǒng)負荷增加30%、50%以及100% 3個檔次來分析，主要針對Ec/Io、接通率、導頻污染、軟切換及更軟切換指標進行了仿真，結果如下所述。

圖1 軟件統(tǒng)計的Ec/Io電平區(qū)間

圖2 不同負荷下Ec/Io分布情況

3.1.1 系統(tǒng)負荷對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)負荷的增加， -9

圖3 不同負荷下Ec/Io整體變化情況

表1 調整后統(tǒng)計數(shù)據(jù)

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

3.1.2 系統(tǒng)負荷對接通率、軟切換和更軟切換比例的影響

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

如圖4所示，統(tǒng)計結果表明，隨著系統(tǒng)負荷增加一倍時，接通率指標下降1.68%，軟切換比例指標隨著覆蓋區(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)負荷對導頻污染的影響

按照以上統(tǒng)計原則，導頻污染的統(tǒng)計結果如表3所示。

可以看出，隨著系統(tǒng)負荷的增加，覆蓋范圍收縮，突出表現(xiàn)為一個導頻區(qū)域比例擴大，3個以上導頻區(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果，一般城區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村從結果來講存在著相同的變化趨勢。

表2 統(tǒng)計情況

表3 統(tǒng)計結果

4 小結

隨著中國電信的大規(guī)模建設時期已經(jīng)結束，后期將逐步從網(wǎng)絡建設轉變到網(wǎng)絡優(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)絡利用率的逐步上升對網(wǎng)絡質量的沖擊日趨明顯[4]（一般情況密集城區(qū)尤其突出），如何合理優(yōu)化網(wǎng)絡[5]、提升網(wǎng)絡質量、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所帶來的網(wǎng)絡指標的影響進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、分析方法和建模技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.

[3] Kim K I. 劉曉宇. 等譯. CDMA系統(tǒng)設計與優(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.