1  前言

 在CDMA系统中，采用64阶正交的Walsh码进行扩频，采用长度为（242-1）的M长码序列进行加扰，而采用长度为215的M短码序列进行调制。不同的基站采用不同相位的M序列进行调制，利用不同的时间偏置来区分扇区，因此，可允许所有Walsh码在各扇区复用。此M短码序列即为通常所称PN码，系统规定PN码最小偏移值为64chips，可以有512个时间偏置来作扇区识别（215/64=512）。

 PN码的规划对CDMA网络的性能影响很大，其原因在于CDMA系统频率复用系数约为1，不需要进行频率规划。但就终端而言，由于传播时延和PN偏置复用的距离不够，会使一些非相关的导频信号近乎相同，分别造成邻PN偏置干扰和同PN偏置干扰。另外，如果两个小区扇区的导频信号间的传输时延刚好补偿其PN码的时间偏置，则在跟踪导频信号时会产生错误，在切换过程中可能导致切换到错误的小区，严重时甚至发生掉话。

 关于PN规划的研究，目前已有大量的文献[1-3]，但这些研究要么对同PN的复用距离研究不透彻，要么对邻PN偏置干扰不加分析而直接以缺省的PILOT_INC值（3或4）进行规划。这在之前区域范围内CDMA基站数量偏少的场景下是适用的，而目前，自从中国电信接手CDMA网络进行大规模建设后，在北京、广州、上海等大城市的局部密集区域已逐渐出现PN瓶颈，导致新建站点无法顺利开通。因此，需要重新规划和优化现有的PN码。

2  PN偏置干扰模型

 PN偏置干扰分为同PN偏置干扰和邻PN偏置干扰，分别由PN偏置复用距离和传播时延引起，前者是影响小覆盖区域基站的主要因素，后者则是影响大覆盖区基站的主要因素。要避免出现PN瓶颈，如何防止邻PN偏置干扰是非常重要的；而对于在设定PILOT_INC值的前提下规划和优化PN，则是研究如何更好地防止同PN偏置干扰，这也是目前绝大多数研究的焦点所在。

 本文一方面深化对同PN偏置干扰抑制的研究，另一方面则探讨一下，在不同区域如何采用合适的PILOT_INC值，防止PN瓶颈的出现，希望能对北京、广州等一线城市局部密集区域的PN规划有一定的借鉴意义。
2.1 单位码片时间及传播距离

CDMA系统的码片速率为1.2288Mchip/s，对应的单位码片时间为

1/1.2288×106=0.8138μs         （1）

 单位码片时间内传播的空间距离

0.8138×10-6×3×108=244.14m         （2）

2.2 邻PN偏置干扰模型

图1  邻PN偏置干扰模型

 假设终端在BTS1的小区边缘通话，远处有一个相邻PN偏置的基站BTS2，终端与BTS1和BTS2的距离分别为d1和d2（单位均为码片，下同）。假设两基站的PN偏置分别为pn1和pn2，由于邻PN偏置干扰主要是由传播时延产生的，当满足以下条件：

 (pn2+d2)-(pn1+d1)<-W/2                       （3）

 其中，W为终端激活集搜索窗口的大小。式（3）表明基站BTS2的PN落在搜索窗之外。
 这里有

 pn1-pn2=PILOT_INC×64                      （4）

 假设终端收到BTS1和BTS2的导频功率分别为P1和P2（单位：dBm），BTS1和BTS2至终端的无线链路损耗分别为L1和L2。如果

 (P1-L1)-(P2-L2)≥T                       （5）

 则不存在BTS2的导频对终端的干扰。式中T为导频参数，与T_ADD、T_DROP相关，取值在24dB～27dB之间。

 链路损耗
　　 L1=L0+10rlg(d1)
 　　L2=L0+10rlg(d2)                       （6）

 其中，r为无线电波在空间传播的衰减斜率，对于密集城区，r=4.3；对于郊区，r=3.84。
　　 假设不考虑各基站间导频功率的差异性（即P1=P2），则综合以上各式，可得：
　　 PILOT_INC×64>W/2+(d2-d1)≥W/2+(10T/10r-1)*d1            （7）
　　 即有：
　　 PILOT_INC>[W/2+(10T/10r-1)*d1]/64=PILOT_INC_hold              （8）
　　 实际上，邻PN偏置干扰模型的先决条件也给出了PILOT_INC的取值范围。对于现网缺省取3或4而出现PN瓶颈的场景，可以酌情在满足式（8）的条件下进一步减小PILOT_INC的取值，从而获取更多的PN偏置。

2.3 同PN偏置干扰模型
　　 同PN偏置干扰由PN偏置复用的距离产生，实际上在CDMA网络中的PN规划也更多地考虑了该类干扰。

图2  同PN偏置干扰模型
　　 如图2，D为同PN偏置复用距离。式（5）、（6）在同PN偏置干扰模型中仍然成立，则有：
 　　d2/d1≥10T/10r                                  （9）
　　当终端位于BTS1的边缘，且与BTS1、BTS2在一条直线上时，有：
　　 d1=r1
　　 d2=D-r1                               （10）
　　其中，r1为基站BTS1的覆盖半径，此时有：
　　 D≥(10T/10r+1)*r1                        （11）
　　 对于密集区域和郊区，分别套用不同的r值，得
　　 D≥5r       密集区域
　　 D≥6r       郊区                  （12）

3  PN偏置规划模型
　　3.1 PN偏置规划原则
　　 根据以上对同/邻PN偏置干扰的模型分析可知，网络中PN的规划实际上取决于两方面：PILOT_INC取值和同PN偏置复用距离的的界定。
　　（1）在满足式（8）的前提下，可进一步减小PILOT_INC，可以获取更多的导频相位偏置，复用距离也将更大，可降低同相复用导频间的干扰。但此时，不同导频间的相位间隔将减少，从而可能会引起导频之间的混乱。
　　（2）当PILOT_INC较大时，可用导频相位偏置数减少，剩余集中的导频数减少，终端扫描导频的时间也相应减少，强的导频信号发生丢失的概率减少，同相位的导频间复用距离将减小。
　　（3）不同导频间的相位应具有一定的间隔：其它扇区不同PN偏置的导频出现在本偏置的激活搜索窗口时，对当前扇区的干扰应小于某一门限
　　（4）相同导频的两基站应有一定的复用距离：采用同一PN偏置的其它扇区对当前扇区的干扰应低于某一门限。
　　3.2 PILOT_INC取值模型
　　 在城市密集区域，假设小区覆盖半径r在400到550米之间。由式（2）、（8）可知密集区域PILOT_INC如表1所示：
　　表1  密集区域PILOT_INC

 类似地，也可给出郊区的PILOT_INC值，限于篇幅，不再多举。

 由此也可见，对于已经或即将出现PN瓶颈的区域，可以适当取定PILOT_INC=2/3，以增加PN偏置数量，对现有PN进行重新规划和优化。但考虑到同PN复用距离计算的方便，在郊区与密集区域相接的区域，PILOT_INC尽量保持倍数关系，如图3所示：

图3  PILOT_INC的优化

 城区采用PILOT_INC=2，郊区采用2的倍数规划新建站点，采用4的倍数进行网络优化。城市间的边界可采用PILOT_INC=5的倍数，省际边界可采用PILOT_INC=10的倍数。
3.3 PN偏置规划方法

 在取定PILOT_INC值的前提下，PN的规划采用现有簇和分组的方法。假设PILOT_INC=4，共有512/4=128个PN偏置，分为四簇（Cluster），如表2所示：

表2  分簇PN规划

 表格中的数字xab-c表示第a簇中第b个扇区的第c个PN偏置。

 按阿基米德螺旋形状（顺时针）对每个簇中的PN偏置进行规划，如图4所示：

图4  簇中PN偏置的顺序

图5  簇中PN偏置的规划

 各区域基站的PN按照图4的要求，按簇进行复用（详见图5中的不同颜色）。而在进行大网络PN规划时，尽量保证相同的PN尽可能远，即至少满足式（12）的要求。

4  结语

 PN的合理规划对于提高CDMA网络的质量有着密切关系。随着新建站数量的增长，在话务密集区域已逐渐出现PN瓶颈，同PN偏置干扰的可能性也越来越大，如何规避该类问题已时不我待。本文从同PN偏置干扰和邻PN偏置干扰模型两个维度出发，给出PN规划中PILOT_INC的取值要求，以及PN分布的原则。在适当区域，选择更小的PILOT_INC，采用区域分簇、螺旋形布局的PN规划方法，可以获得更大的PN复用距离。

参考文献
　　[1]张轶磊. CDMA2000的PN码规划方法[J]. 电信快报,2006(2).
　　[2]罗淑婉,杨庚. PN短码在CDMA网络规划中的应用研究[J]. 江苏通信技术,2007(1).
　　[3]朱李光. CDMA网络中PN规划方法[J]. 移动通信,2009(12).
　　[4]肖清华,汤建东,楼隼. CDMA与其他制式的组网区别及其组网策略[J]. 电信技术,2009(3).
　　[5]朱东照,肖清华. 中国电信CDMA2000网络发展及频率使用策略分析[J]. 电信科学,2010(1).★

【作者简介】
　　肖清华：高级工程师，博士毕业于浙江大学，现任华信邮电咨询设计研究院有限公司网研院副总工程师。一直从事无线网络规划与设计工作，在3G网络规划、优化、工程设计方面有丰富的经验。2007年和2008年分别编著《TD-SCDMA无线网络规划设计与优化》一书的第一版和第二版，发表论文十余篇。