CDMA厂家邻区合并算法V10黄飞泉.docx
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CDMA厂家邻区合并算法V10黄飞泉
CDMA邻区合并算法
黄飞泉
广东无线网络优化中心
2009年12月18日
目录
1概述3
1.1导频集维护3
1.2导频搜索原理5
2邻区合并算法6
2.1中兴6
2.1.1邻区配置方法6
2.1.2邻区合并原则7
2.1.3邻区合并实例8
2.2华为9
2.2.1邻区配置方法9
2.2.1邻区合并原则10
2.2.3邻区合并实例11
2.3朗讯12
2.3.1邻区配置方法12
2.3.2邻区合并原则12
2.3.3邻区合并实例13
3小结14
广东电信CDMA设备厂家邻区合并算法研究
摘要：
本文首先简单介绍了手机导频集维护过程和导频搜索原理，然后重点介绍中兴、华为和朗讯三家设备厂商的邻区配置方法以及邻区选择/合并原则，并给具体实例和信令截图，使无线网优工程师能够更加清晰理解和掌握各种邻区合并算法，希望能够指导无线网优工程师更好地进行邻区规划和邻区优化。
关键词：
邻区合并、导频搜索、邻区列表
1概述
在CDMA网络中采用1:
1频率复用方式，它是一种自干扰系统，网络内的任何用户都会受到本网其它用户的干扰，任何手机都必须克服这些干扰才能满足一定的服务质量。
如果因远离服务小区而信号减弱，不能及时切换到最佳服务小区，则基站和手机都需要通过加大发射功率克服来自本小区和其它小区的干扰，以满足服务质量要求。
当功率增加到最大，但是依旧无法满足服务质量，就会发生掉话；同时，在增大发射功率的过程中，网络干扰上升，容易导致容量及覆盖能力下降。
因此，必须合理规划邻区确保平滑切换，它是保证网络稳定的基本要求。
同时，由于手机的导频搜索能力和相邻集个数限制（IS-95手机相邻集支持20个导频，IS-2000手机支持40个），尤其是在通话阶段，当激活集中存在两个或两个以上分支时，系统会通过某种算法将这些分支的所有邻区放在一起进行合并裁减，使得邻区总数控制在手机支持范围之内，然后再通过邻区列表更新信息发送给手机。
在这种情况下，邻区合并算法应运而生。
邻区合并算法的合理性与否将直接影响到网络性能，例如邻区合并后可能漏掉重要邻区，这时容易导致切换失败，最后可能由于干扰上升而发生掉话。
深入了解手机导频集构成和维护原理以及导频搜索过程有助于无线网优工程师加深对邻区合并算法理解，更好地掌握邻区规划原则和邻区优化方法。
以下简要介绍手机导频集以及导频搜索原理。
1.1导频集维护
手机在进行导频搜索时分成四个导频集：
激活集、候选集、相邻集和剩余集，它在发送PSMM消息、收到HDM消息和NLUM消息都会更新四个导频集内容：
◆激活集：
与分配给手机前向业务信道相对应的导频集合。
手机激活集最多支持N6m个导频（N6m=6）。
当手机第一次被分配一个前向业务信道时，它的激活集中仅包含与该业务信道相对应的导频。
Ø当手机处理切换指示消息时，它会将激活集替换为该消息中所列举的导频。
◆候选集：
当前不在激活集里，但是已经有足够的强度表明，与该导频相对应的前向业务信道有可能被成功解调的导频集合。
手机候选集最多支持N7m个导频（N7m=10）。
在手机第一次被分配一个前向业务信道时，手机会将候选集初始化为空。
在空闲状态下，手机候选集为空。
手机在出现下列事件时将会调整候选集：
Ø如果检测到相邻集或剩余集中某个导频强度超过T_ADD，手机将其加入到候选集。
Ø如果手机在处理切换指示消息时发现激活集中的某个导频不在其中，而且该导频所对应的切换去计时器没有超时，手机将其加入到候选集中。
Ø若P_REV_IN_USES>3，且SOFT_SLOPE
000000：
如果手机在处理切换指示消息时发现当前激活集中某个导频不在其中，且该导频对应的切换去计时器超时，但该导频强度在T_DROP之上，手机将其加到候选集中。
Ø如果手机在处理切换指示消息时发现候选集中某个导频列在其中，则将该导频转移到激活集。
Ø如果候选集中某个导频所对应的切换去计时器超时，手机将该导频从候选集转移到相邻集。
Ø如果手机将某个导频加入到候选集中，导致候选集个数超过N7m，手机将删除其中切换去计时器的计数值最大的导频。
如果存在两个或两个以上这样的导频，或者候选集中所有导频的切换去计时器都没有激活，那么手机将从中删掉导频强度最低的一个。
◆相邻集：
当前不在激活集和候选集中，但是有可能进入候选集的导频集合。
IS-2000手机的相邻集支持N8m个导频（N8m=40）。
当手机第一次被分配前向业务信道时，手机会将相邻集初始化为最后一次接收的邻区列表消息中的导频集合。
手机为相邻集中每个导频维持一个计数器AGES，当导频从激活集或候选集转到相邻集时，它的计数值将被初始化为0；当从剩余集转到相邻集时，它的计数值被初始化为NGHBR_MAX_AGE。
在手机最初被分配到一个前向业务信道时，手机将相邻集中每个导频的AGES值初始化为NGHBR_MAX_AGES。
一旦发生以下任何情况时手机将调整相邻集：
Ø手机在收到邻区列表更新消息时，它会进行如下操作：
1、相邻集中每个导频的AGES值加一；
2、从相邻集中删除所有AGES值超过NGHBR_MAX_AGE的导频；
3、将邻区列表更新消息中所列举的每一个不在当前候选集或相邻集中的导频加入相邻集。
如果当前手机的相邻集还能保存k个新导频，但邻区列表更新消息中却有多于k个的新导频，那么手机将存储消息中前k个新导频。
Ø如果候选集中导频的切换去计时器超时，手机将该导频转移到相邻集。
Ø若P_REV_IN_USES<=3，或者SOFT_SLOPES=000000：
如果手机在处理切换指示消息时发现当前激活集中某个导频不在其中，且该导频对应的切换去计时器已经超时，那么将该导频转移到相邻集。
Ø若P_REV_IN_USES>3，且SOFT_SLOPES
000000：
如果手机在处理切换指示消息时发现当前激活集中某个导频不在其中，且该导频对应的切换去计时器超时，同时导频强度低于T_DROP，那么手机将该导频转移到相邻集。
Ø如果手机将某个导频加入候选集时导致候选集的长度超过手机所能支持的范围，那么手机将把从候选集中删除的导频加入到相邻集中。
Ø如果手机检测到相邻集中某个导频的强度超过T_ADD，手机将该导频转移到候选集。
Ø如果手机所处理的切换指示消息包含相邻集中某个导频，那么手机将该导频从相邻集转移到激活集。
Ø如果手机将某个导频加入到相邻集后导致相邻集的大小超出手机所能支持的范围，那么手机将删掉其中计数值最大的一个。
如果存在两个或两个以上这样的导频，手机将删掉其中导频强度最低的一个。
◆剩余集：
当前不在激活集、候选集和相邻集中的导频集合。
该导频集是由邻区列表消息和邻区列表更新消息中的PILOT_INC确定的。
因为在系统中剩余集导频必须是PILOT_INC的整数倍。
1.2导频搜索原理
手机对各个导频集的搜索频度是不同：
激活集和候选集最高，相邻集次之，剩余集最低。
手机导频搜索过程如下：
手机导频搜索顺序如同一套齿轮传动装置（如下图所示）：
激活集和和候选集构成一个小齿轮，其转速最快，带动相邻集和剩余集两个齿轮运转。
手机从主用导频信号开始在完成一次对全部激活集和候选集导频搜索后，搜索相邻集中一个优先级最高的导频信号。
然后再一次完成激活集与候选集中所有导频搜索后，搜索相邻集中另一个导频信号。
在完成对相邻集中所有导频信号搜索后，才搜索剩余集中的一个导频信号。
周而复始，完成对所有导频集的信号搜索。
2邻区合并算法
在通话状态下每次切换完成后，BSC都要通过前向业务信道下发邻区列表更新消息（邻区列表更新消息内容是BSC依据某种原则将激活集内导频的所有邻区合并裁减得来，即邻区合并算法），手机根据接收的邻区列表更新进行相邻集更新，然后手机将根据新相邻集进行导频搜索。
关于邻区合并算法标准上并没有明确规定，目前各厂商的实现方式有所不同，以下简要介绍广东电信CDMA设备厂商中兴、华为和朗讯的邻区合并算法，无线网优工程师可以根据不同算法特点更好地进行邻区规划与优化工作。
2.1中兴
2.1.1邻区配置方法
在中兴系统中，CDMA邻区关系可以分成2类：
◆邻接小区表：
由于手机支持相邻集个数有限，为最大程度保证切换，手机上报的导频即使不在载频邻区列表中，但是只要在邻接小区中，BSC就可能分配业务信道，指示手机进行切换。
当前版本邻接小区个数未做限制，只要邻接小区PN不重复即可。
◆载频邻区列表：
BSS利用载频邻区列表构造邻区列表消息或者邻区列表更新消息，用于空闲和通话状态下的切换。
只有在配置邻接小区后才能配置载频邻区列表。
目前中兴设备限制载频邻区个数为20个。
Ø邻接小区配置：
在小区节点无线参数的邻接小区参数表配置，分成本BSS小区和非本BSS小区两种。
配置界面如下：
Ø载频邻区列表配置：
在载频节点无线参数的载频邻区参数表中配置，分成本BSS小区和非本BSS小区两种。
配置界面如下：
2.1.2邻区合并原则
中兴系统邻区合并算法与邻区搜索模式（即NGHBR_SRCH_MODE参数）有关，在进行邻区合并时主要考虑以下几个方面：
◆若NGHBR_SRCH_MODE=0or2,则搜索优先级无效。
合并原则：
B多的排在前；B同比较C，C强排在前；C同，按D排序
◆若NGHBR_SRCH_MODE=1or3,则搜索优先级有效。
合并原则：
A高排在前；A同比较B，B多的排在前；B同比较C，C强排在前面；C同，按D排序
目前中兴系统中，NGHBR_SRCH_MODE一般都设置为0，即采用无搜索优先级或搜索窗方式，一般不建议修改。
那么，邻区合并具体算法描述如下:
假设某手机的激活集中有A、B、C三个导频，导频强度A>B>C，则按如下原则合并邻区：
（1）将A、B和C三个导频的邻区可以分成以下几种集合：
A∩B∩C、A∩B、A∩C、B∩C，A、B和C中剩余的邻区，邻区合并后各个集合优先级排列次序如下：
A∩B∩C>（A∩B&A∩C）>B∩C>A>B>C
（2）在同一个集合中（上图I～VII），按照邻区对应的最强激活集导频中的后台配置次序排列。
（3）IS-2000，系统下发扩展邻区列表更新消息，合并邻区不超过40个（可以修改）。
附：
NGHBR_SRCH_MODE和SEARCH_PRIORITY参数说明
参数名称
取值范围
说明
NGHBR_SRCH_MODE
0
无搜索优先级或搜索窗
1
使用搜索优先级
2
使用搜索窗
3
使用搜索优先级和搜索窗
SEARCH_PRIORITY
0
低
1
中
2
高
3
非常高
2.1.3邻区合并实例
手机激活集中有PN9/PN177/PN183三个导频，导频强度为PN9=PN177>PN183（根据手机上报的PSMM消息）。
由于PN177在PN9之后进入激活集，PN177具有较高的优先级，因此PN177具有最高优先级，PN9次之，PN183最低。
三个激活集导频后台邻区配置情况可以从邻区列表消息中获得，如下图所示：
那么，按照中兴邻区合并原则（NGHBR_SRCH_MODE=0），三个导频的邻区合并结果与手机接收到的扩展邻区列表更新消息内容一致，如下图所示：
2.2华为
2.2.1邻区配置方法
在华为设备中，邻区关系表分成4类：
◆载频同频相邻关系表：
用于通话状态下的同频切换
◆载频异频相邻关系表：
用于通话状态下的异频切换
◆载频空闲相邻关系表：
用于空闲状态切换，包括同频和异频的邻区
◆外部CDMA导频表：
对非本BSC的邻区进行属性说明，但真正的邻区关系配置在上述几张表中
系统中一个CDMA20001X载频最多可以配置40个空闲相邻载频、40个同频相邻载频和40个异频相邻载频。
系统提供邻区优先级配置（指后台邻区配置次序，并非SEARCH_PRIORITY），优先级别由0~39，0具有最高优先级。
华为邻区配置一般都采用命令行方式，相关邻区配置、查询和修改命令有：
ØADDNBRCDMACH（增加载频相邻关系）
ØLSTNBRCDMACH（查询载频相邻关系）
ØRMVNBRCDMACH（删除载频相邻关系）
ØMODSFNBRCDMACHP（修改同频切换载频相邻关系优先级）
ØMODNBRCDMACHP（修改空闲切换载频相邻关系优先级）
ØMODDFNBRCDMACHP（修改异频切换载频相邻关系优先级）
邻区配置界面如下：
2.2.1邻区合并原则
华为系统主要是根据激活集中各分支EcIo强度和后台配置优先级次序进行邻区合并裁减，具体算法描述如下：
如果某手机激活集中存在A，B，C三个导频信号，假设EcIo大小的排序为B>C>A。
A的邻区优先级排序为A1，A2，…，Am；B的邻区优先级排序为B1，B2，…，Bn；C的邻区优先级排序为C1，C2，…，Cp。
那么，BSC的邻区合并原则如下：
（1）合并邻区排序：
B1，C1，A1，B2，C2，A2，…，Bn，Cn，An，…。
如下图所示：
（2）剔除合并邻区中的重复导频和激活集导频。
（3）BSC根据手机上报的版本信息，最终合并后的邻区对IS-95不超过20个；对IS-2000，如果是NLUM不超过20个，如果ENLUM不超过40个。
（4）如果激活集内导频强度发生了改变，但没有发生切换，依旧是这几个分支，则手机依旧按照先前的顺序搜索，直到发生切换有新的邻区列表更新消息下发。
2.2.3邻区合并实例
手机激活集中有PN78/PN327/PN414三个导频，它们的后台邻区配置可以从邻区列表消息中获得，如下图所示：
根据PSMM消息可知，EcIo导频强度为PN78>PN327>PN414。
那么，根据华为邻区合并算法进行三个导频的邻区合并结果验证，其结果与手机接收到的扩展邻区列表更新消息内容一致，如下图所示：
2.3朗讯
2.3.1邻区配置方法
在朗讯系统中，参数设置限制载频邻区个数20个（最多可以40个），其邻区关系表配置如下：
2.3.2邻区合并原则
朗讯系统中与邻区合并相关参数如下：
ØMaximumNeighborListNumberSenttotheMobile（nlselnum）
定义：
由业务信道发往手机的当前激活集中所有导频的最大合并邻区数量。
如果合并后的邻区数目大于nlselnum参数定义的数目，那么通过ENLUM发送给手机的邻区关系列表会相应削减。
参数设置范围：
6～40推荐值：
20
ØNeighborListSelectionMechanism（nlselmech）
定义：
邻区选择/合并的机制，基于强度或距离。
参数设置范围：
d=distanceands=strength推荐值：
s
ØPriorityGroup（即SEARCH_PRIORITY）
定义：
邻区搜索优先级，其中0表示最高优先级，3表示优先级最低。
参数设置范围：
0～3
PriorityGroup与协议参数SEARCH_PRIORITY的映射关系如下：
在朗讯设备中NGHBR_SRCH_MODE=1，即采用邻区优秀级搜索模式，其邻区合并选择算法主要考虑三个因素：
合并原则：
A多的排在前；A同比较C，C高排在前；C同，根据B进行比较；B同，则比较邻区在B中配置次序
2.3.3邻区合并实例
手机激活集中存在PN30/PN279/PN384三个导频，从手机接收到的通用邻区列表消息（通用邻区列表消息带有邻区优先级字段）可知，三个激活集导频的邻区配置情况如下：
BSC根据手机上报的PSMM消息可知三个激活集导频强度大小（EcIo：
PN30>PN384>PN279），按照朗讯邻区合并原则进行计算，其结果和手机接收到扩展邻区列表更新消息一致，如图所示：
3小结
邻区选择/合并机制可以基于导频强度或基于距离的方式，但是由于导频信号强度更直观地反映了实际无线环境信号质量，因此中兴、华为和朗讯三家CDMA设备厂商都采用了基于导频强度的方式。
但是，它们之间既有相同点，但又存在一定差异：
邻区配置与合并原则
中兴
华为
朗讯
邻区合并机制
基于EcIo
基于EcIo
基于EcIo
同频相邻导频搜索模式
（NGHBR_SRCH_MODE）
NGHBR_SRCH_MODE=0，即无搜索优先级或者搜索窗方式
NGHBR_SRCH_MODE=0，即无搜索优先级或者搜索窗方式
NGHBR_SRCH_MODE=1，即搜索优先级方式
邻区搜索优先级
（SEARCH_PRIORITY）
SEARCH_PRIORITY=0，
即不区分搜索优先级
SEARCH_PRIORITY=0，
即不区分搜索优先级
SEARCH_PRIORITY=0～3，即设置搜索优先级
邻区在激活集导频中出现频率
需要考虑
不考虑
需要考虑
邻区后台配置次序
需要考虑
需要考虑
需要考虑
载频邻区列表个数
20
40
20
合并邻区个数（ENLUM）
40
40
20
从上表各项分析可知：
Ø中兴：
无搜索优先级方式，由于考虑邻区在激活集导频中出现频率，对邻区后台配置次序优化要求较低。
但是，由于载频邻区个数限制为20个，因此优化重点是要将切换次数较多的小区从邻接小区表中添加到载频邻区表。
Ø华为：
考虑的因素最少，只考虑后台邻区配置次序（没有考虑邻区在激活集导频中出现频率）。
如果邻区后台配置次序靠后，则在合并时很可能被裁减掉，因此邻区后台配置次序优化要求最高。
Ø朗讯：
考虑因素最多，考虑邻区在激活集导频中出现频率，对邻区后台配置次序优化要求较低。
采用搜索优先级方式，需要重点关搜索优先级配置优化。
但是，由于系统默认最大下发邻区个数为20个，在密集城区多个导频的邻区合并后极有可能漏掉重要邻区，导致切换失败甚至引起掉话。
建议修改最大邻区下发个数。
（注：
中兴和朗讯邻区合并算法基本类似，在朗讯系统中将NGHBR_SRCH_MODE设置为0或者将SEARCH_PRIORITY设置相同，则两种合并算法相同。
）
邻区规划和优化是CDMA无线网络优化最基本、最重要的工作，通过对中兴、华为和朗讯三家设备厂家的邻区配置方法和邻区选择/合并方法的介绍，希望能够更好帮助无线网优工程师进行邻区规划和优化工作。
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