WCDMA系统扰码规划的研究

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WCDMA系统扰码规划的研究

摘要

本文以扰码规划对小区搜索速度，以及同扰码干扰两方面对网络影响分析为基础，提出扰码规划的原则和方法，对相关工作开展具有参考价值。

关键词：

WCDMA系统、扰码、网络规划

ABSTRACT

Based on scrambling code planning on cell search speed, as well as with scrambling code interference two aspects influence on network analysis based on scrambling code planning, puts forward the principles and methods of the related work, has the reference value.

KEY WORDS:

The WCDMA system, a scrambling code, network planning

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目 录

摘要........................................................................................................................................... 2 ABSTRACT .............................................................................................................................. 2 1 扰码基础知识 ........................................................................................................................... 4

1.1 扰码的构成 ................................................................................................................... 4 1.2 扰码组 ........................................................................................................................... 4 2 扰码规划和小区搜索 ............................................................................................................... 5 3 扰码规划和干扰隔离 ............................................................................................................... 5 4 扰码规划的原则和方法 ........................................................................................................... 6

4.1 基本原则 ....................................................................................................................... 6 4.2 扰码组中的扰码最小化 ............................................................................................... 6 4.3 扰码组最小化 ............................................................................................................... 6 4.4 其他考虑 ....................................................................................................................... 6 5 扰码规划案例 ........................................................................................................................... 7 参考文献........................................................................................................................................... 9 附：作者简介 ................................................................................................. 错误！未定义书签。

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1 扰码基础知识

WCDMA系统中主要涉及两类码字：扰码和信道化码。

信道化码也叫正交可变扩频因子码(OVSF)。它的作用是实现扩频和区分不同的物理信道。这和窄带CDMA系统中的Walsh函数的作用是相似的。 在下行方向上OVSF码可以区分不同的用户（物理信道）。同一小区内不同用户信道的OVSF码一定是不相同的。

扰码（Scrambling Codes）的作用是实现加扰、加密和区分不同的小区（下行）、用户（上行），这和窄带CDMA系统中的PN码的作用是相似的。在下行方向，同一小区内的不同信道采用同一扰码。同一频率上的不同小区则使用不同的扰码以区分彼此。在一个频率上的每个小区都将分配有1组扰码。每个扰码组包括16个扰码，其中1个是主扰码，其它15个为辅扰码。扰码之间有良好的互相关特性：互相关值很小，几乎正交，从而减少了相邻小区间的干扰。在上行方向，利用扰码之间良好的互相关特性来区分不同的用户。

1.1 扰码的构成

WCDMA系统中的扰码采用Gold码。两个n级的m序列“优选对”总共可以产生2n－1个Gold码。每个Gold码的周期长度都是2n-1。2n－1个Gold码实际上组成了一个Gold码族。任意m序列的循环移位仍是m序列，只是相位不同。WCDMA系统正是利用了Gold码良好的自相关和互相关特性。

1.2 扰码组

在上行方向，长扰码利用的是周期长为225－1的Gold码族。上行扰码的分配都有上层负责，无需在网络规划中考虑。下行扰码利用的是周期长为218－1的Gold码族。总共有218-1个扰码。但是并没有使用所有的扰码，3GPP规范只定义了其中的8192个扰码。8192个扰码被分为512个扰码组，每个组包括1个主扰码和相应的15个辅扰码。这512个主扰码之间具有最佳的自相关和互相关特性。 每个小区被分配1个主扰码，并且只能分配1个主扰码。 为了提高小区内用户终端的接入速度，512个主扰码进一步被分为64个主扰码组，每个组内包括8个主扰码。

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2 扰码规划和小区搜索

小区搜索的实现机制与主扰码分组有密切的关系。小区搜索主要涉及到：时隙同步、帧同步和识别主扰码组、识别主扰码。

时隙同步

用户终端需要捕获新基站时隙的开始，所用的信道为P-SCH。用户终端使用SCH的主同步码PSC去获得该小区的时隙同步。时隙定时可通过检测匹配滤波器输出的峰值来得到。

Primary SCH Slot #0 acp acp acsi,1 Slot #1 acp acsSlot #14 Secondary i,0 acsSCH 256 chips 2560 chips i,14 One 10 ms SCH radio frame 帧同步和识别主扰码组

同步信道用于用户终端的小区搜索过程，它提供了小区的主扰码组信息，以及射频帧和时隙的同步。同步信道是下行的、没有经过加扰的纯物理信道，它分为主同步信道(P-SCH)和辅同步信道(S-SCH)。 P-SCH的发射内容为主同步码(PSC)，S-SCH的发射内容为辅主同步码(SSC)。辅同步码包括16个不同的SSC码字，标志64个主扰码组。

用户终端检测出SSC后，由SSC序列的唯一性，即可确定当前的时隙号，确定帧的起始，并解码出主扰码组号。

识别主扰码

公共导频信道（CPICH）是在小区内连续广播的纯物理信道。在每个时隙内，主CPICH都发射20比特、2560码片长的已知信息。该信息总是采用CCH,256,0的OVSF码扩频，并用小区的主扰码加扰。小区搜索过程中，用户终端在已知的主扰码组内，通过逐符号相关来确定小区使用的是该组内的具体哪个主扰码。一旦确定了主扰码，用户终端即可解调主公共控制物理信道P-CCPCH上的系统信息。

3 扰码规划和干扰隔离

3GPP规范规定了采用主扰码而不是小区识别码(CELL ID)识别不同的小区。每个小区需

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要分配、并且只能分配1个主扰码。相邻小区使用相邻序号的主扰码不存在任何问题。但在网络中的任意位置，都不得产生扰码冲突问题。即，用户终端在网络中的任意位置，可以由搜索到的主扰码确定一个唯一的小区，而不会出现用户终端搜索到的主扰码在某一位置上有可能是来自两个不同小区的情况。扰码冲突会导致干扰剧增，容量下降。

尤其要注意的是发生在软切换或更软切换时的扰码干扰问题。在非切换状态，用户终端中维持的邻集列表是主服务小区的邻集列表。当终端转化为新的软切换或更软切换状态后，用户终端中维持的邻集列表是切换后两个或多个小区的邻集列表合并后的结果。如果切换后两个小区的邻集列表中都有一个主扰码为n的小区，并且是不同的小区。则当用户终端检测到主扰码n的存在，并在符合条件后试图向n切换时，系统将无法确定它是准备向哪个主扰码为n的小区切换，从而发生冲突。

4 扰码规划的原则和方法

4.1 基本原则

512个主扰码分为64组极大地提高了用户终端的小区搜索速度。 不同的主扰码分配策略，可能会造成不同的小区搜索速度,但主要依赖于用户终端内搜索算法的实施方法和性能。 因此可考虑但不必过分看重不同的主扰码分配策略对小区搜索速度的影响。

基本思想是从提高小区搜索速度和降低相邻小区的干扰的角度出发，对扰码组和扰码的分配进行优化设计。 有两种策略，即扰码组中的扰码最小化或扰码组最小化。

4.2 扰码组中的扰码最小化

相邻小区采用不同主扰码组扰码规划，近似于64复用，这样的好处是邻区中同一组内扰码较少，识别主扰码过程简化。

4.3 扰码组最小化

相邻小区采用相同的主扰码组内不同扰码进行规划，这样的好处是邻区中扰码组数最少，识别扰码组的过程简化。

4.4 其他考虑

使小区扰码携带更多的小区信息，例如小区号等，

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5 扰码规划案例

考虑一：扰码0不使用； 解决问题：增加方案的规律性。

考虑二：小区数量在3以下的基站，各小区扰码采用连续数字；

解决问题：保证邻区分组数量最少，使小区扰码携带小区号信息，为越区信号分析提供基础； 1） 一般站点使用扰码1～240共240个，干道站点使用扰码241～340共100个； 2）将扰码除以3，余数为1为基站的1小区；余数为2为2小区；余数为3为3小区。 考虑三：快速、高速等主要干道采用专用扰码段； 解决问题：使小区扰码携带小区位置信息； 1）道路站点同样遵循原则二的连续原则； 2）干道站点使用扰码241～340共100个；

3）对于处于干道专用扰码段中的小区，在进行覆盖控制，参数调整等操作时要格外注意。 考虑四：小区数量在3以上的基站，1，2，3小区扰码采用连续数字，4以后小区扰码使用专用扰码段

解决问题：使小区扰码携带小区数量信息

1）一般站点的3以上小区使用扰码361～380，干道站点的3以上小区使用扰码341～360； 2）测试到341～380的扰码即可判断信号来自一个站点小区数量多于3个； 3）测试到241～360的扰码即可判断信号来自道路站点；

4）在复用度宽松的区域，建议第4扇区采用361，364，388等除3余1的扰码，第5扇区采用除3余2的扰码，第6扇区采用除3余0的扰码。 5）同一站点的4，5，6小区同样遵循原则二的连续原则； 考虑五：高层和高层反打站点的小区扰码使用专用扰码段 解决问题：使小区扰码携带是站高和覆盖目标区分信息

1）高层和高层反打小区共同使用扰码381～430，其中381～410优先分配给高层站点，411～430优先分配给高层反打小区，当不能满足隔离度要求时可以相互借用； 2）同一站点小区同样遵循原则二的连续原则； 考虑六：地区边际站点的小区扰码使用专用扰码段

解决问题：解决不同分公司地域边际WCDMA网络扰码干扰问题

1）边界两侧的分公司，一侧使用464～487，另一侧使用488～511，另外此码段同时在华强

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北，东门，火车站等特定区域的室分站点密集区复用； 2）同一站点小区同样遵循原则二的连续原则； 考虑七：室内分布站点的小区扰码使用专用扰码段 解决问题：使小区扰码携带是站点是内外区分信息

1）深圳多数区域室分站点使用专用码段431～463，在华强北，东门，火车站三个特定区域在431～463扰码不够分配的情况下，可以复用464～511边际专用码段； 2）同一站点小区同样遵循原则二的连续原则； 考虑八：扰码规划采用顺时针螺旋紧密分配方式

解决问题：保证邻区分组数量最少，使得扰码测试可以为越区信号分析提供参考； 举例：

1）螺旋结构只用于普通室外站点，不影响专用码段的使用。

2）螺旋中心选取在热点区域的核心站点；要注意螺旋之间结合部位的扰码隔离度； 3） 每个螺旋可以视实际情况选择使用扰码的数目，而非一个螺旋就要把所有扰码全部排完； 4）螺旋结构保证了热点区域连续扰码分布的紧密度，有利于切换速度；

5）螺旋结构还便于越区信号分析，例如在实例的扰码1附近区域收到的扰码应该都在50以下，如果收到扰码大于50的信号，就要注意信号越区问题了。

扰码分段表：

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扰码螺旋规划示意图：

参考文献

1、 3GPP http://www.3gpp.org The 3 Generation Partnership Project 2、 3GPP TS 25.104 UTRA(BS)FDD; Radio Transmission and Reception 3、 3GPP TS 25.101 UTRA(UE)FDD; Radio Transmission and Reception

4、 Pedersen K I， M ogensen P E．The Downlink Orthogonality Factors Influence on W CDM A System

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5、 Sipila K，Laiho-Stefens J，W acker A，Jasberg M．Modeling the Impact of the Fast Power Contro1

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6、 Pete Boyer,Milica Stojanovic，John Proakis， A Simple Generaliztion ofthe CDMA Reverse Link

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7、 Hard Holma,Antti Toskala．WCDMA for UMTS．New York：John Wiley Son，June 2001 8、 Kari Heiska Effect of Adjacent IS-95 Network to WCDMA Uplink Capacity 2003

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