CDMA双层组网解决方案，一般以“高海拔区域建宏蜂窝基站，覆盖范围广”为主要解决内容；较低海拔区域建微蜂窝、直放站、射频拉远系统，根据话务需求也可以考虑建宏蜂窝，覆盖范围相对较小，重点对高层组网弱覆盖区的人口密集农村、道路进行有效补充覆盖。
1 引言
山区地理环境复杂多变，尤其是我国西南云贵高原一带的山区农村，平均海拔高，地势高低错落，人口分布不均，无线网络的有效覆盖一直是个难题——既要考虑广度覆盖与深度覆盖要求，又要综合考虑投资建设的回收效益。山区农村无线网络覆盖，一般是基站选址较高，覆盖范围尽可能广。因山区地理环境复杂，由此也会带来一些问题：覆盖分布不均，对基站站址山脚村落覆盖不足；覆盖范围不易控制，容易造成一定的导频污染；基站后期运营维护难度大，等等。以贵州山区农村为例，前期CDMA基站基本选址高海拔区域，网络覆盖多数呈现出“山顶信号强，山体中部信号一般，山脚村落人口密集区信号弱”的情况。
既然按传统山区覆盖建网思路，无法有效解决目前存在的网络覆盖问题，那么不妨适当考虑CDMA双层组网的山区覆盖解决方案。相对平原地带无线网络的覆盖，CDMA双层组网一个显著特征就是：网络分高低双层组网建设，高层以解决广度覆盖为主，低层则以解决深度覆盖、补充覆盖为主。
2 CDMA双层组网概述
CDMA双层组网典型解决方案，一般以“高海拔区域建宏蜂窝基站，覆盖范围广”为主要解决内容；较低海拔区域建微蜂窝、直放站、射频拉远系统，根据话务需求也可以考虑建宏蜂窝，覆盖范围相对较小，重点对高层组网弱覆盖区的人口密集农村、道路进行有效补充覆盖。如图1所示：
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图1 CDMA分层组网示意图
图1中，基站A为高层组网基站，基站B为低层组网基站。由于地势复杂，山体遮挡，导致基站A覆盖存在盲区及弱覆盖区，如图中所示基站A覆盖盲区阴影区域。为解决高层基站覆盖不均的问题，引入低层基站B，进行补充覆盖，填补A基站覆盖盲区与弱覆盖区。
3 CDMA双层组网存在的问题
一般而言，如双层组网的基站能各施其职，各自覆盖所需覆盖的区域，将是比较***的网络覆盖规划方案，也是双层组网解决方案所追求的覆盖目的。但在工程实践中，由于山区复杂多变的地理环境，加上无线信号的反射、绕射、折射等多径效应，低层组网区基站B覆盖范围的控制不可能做到很精确，通常会与基站A的覆盖区存在重叠的覆盖区域，如图1所示。那么，在此区域就有可能会存在导频污染、服务基站容量受影响、时间色散引起时延过长等网络问题，下面就此进行具体分析。
3.1 宏基站与微基站CDMA双层组网分析
宏基站与微基站双层组网，由于CDMA系统本身是个干扰受限系统，双层组网重叠覆盖区的导频污染控制应当是首要解决的问题。通过合理设置搜索窗大小及导频功率，解决导频相位污染和导频强度污染。导频相位污染指的是一个小区的导频相位偏移经过空中无线传输延时后落入当前移动台激活集中某导频的搜索窗口内，且达到了一定的强度，致使用户终端误认为是服务导频，以致对解调形成干扰。导频强度污染是指当用户终端收到3个以上Ec/Io强度大于T-ADD的导频，由于现在的用户终端上的RAKE接收机最多只能解调3路多径信号，所以这些强导频就对用户终端的信号解调形成了干扰[1]。
其次，重叠覆盖区内移动台之间的干扰对容量的影响也是需要予以重点关注的问题。信干比SIR是容量分析中的一个关键参数，不同的用户受到的干扰不同，通过确定用户的干扰源可以计算得到信干比；在此基础之上进行蒙特卡洛仿真，并将仿真结果与普通的CDMA蜂窝模型进行比较，可以判断重叠覆盖区内用户间干扰造成的容量影响。
假定用户均匀分布于整个小区，当移动台由低层微蜂窝覆盖区接近高层宏蜂窝覆盖边缘时，也即由图1所示基站A覆盖盲区阴影区域，接近基站A、B重叠覆盖区阴影区域时，在宏蜂窝的边缘处用户数量就会大于接近宏蜂窝基站处的用户数，导致高层宏蜂窝用户对低层微蜂窝用户的干扰明显加大。此外，在实际系统中，宏蜂窝边缘处受到相邻宏蜂窝的干扰也会增加，这也会增大对低层微蜂窝小区用户的干扰。在山区低话务的农村，低层组网区由于用户不多，CDMA系统自身具有的软容量、呼吸效应等特点，可以有效解决CDMA双层组网所带来的用户干扰影响。
如果双层组网覆盖区存在高话务需求，则可以通过小区分裂方式，也即在高层宏蜂窝基站扇区中引入一个微蜂窝构成双层系统，就能够显著提高该扇区的容量从而提高整个系统的容量。微蜂窝与宏蜂窝的位置会影响到容量的提升，当微蜂窝接近宏蜂窝边缘时，系统容量可以得到显著提高[2]。
3.2 宏基站与直放站CDMA双层组网分析
宏基站与直放站双层组网，直放站覆盖区若控制不当，会与基站形成重叠覆盖。在此重叠覆盖区内移动台信号一路通过直放站延时后到达基站，一路直接到达基站，将会对基站形成多径干扰[3]。所以，应尽量减小直放站与基站重叠覆盖区域的面积。此外，基站和直放站的覆盖区域重叠还会因时间色散影响，导致直放站时延过长，从而产生移动台无法正常接入、切换不及时、掉话等网络故障。
在直放站的应用中，系统参数受影响***的是前反向搜索窗的设置，搜索窗的设置与直放站引起的时延大小有关。时延大时，应该增加搜索窗设置；时延小时，减小搜索窗的设置值。根据高通对搜索窗应用的建议，如果SRCH_WIN_A设置大于80个码片，SRCH_WIN_N和SRCH_WIN_R设置大于130码片，将使手机的搜索速度变慢，从而可能影响切换性能，影响掉话率。而在实际应用时，还需要根据环境的不同作进一步的测试、统计和验证。
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图2 宏基站与直放站的CDMA双层组网时延分析图
在直放站的应用中，时延来自于几个方面，与具体的环境密切相关。这里以一个光纤直放站为例。假设直放站的信号从施主基站A扇区引出，从施主基站到直放站的光纤路由的距离为25km。手机所处的位置如图2所示，处于双层组网的信号重叠覆盖区。假设手机在该处可以收到高层组网区宏基站扇区A的信号以及低层组网区直放站的信号，手机离宏基站扇区A的距离为10km，离直放站的距离为10km。以手机所在点为参考点进行分析。
（1）宏基站扇区A信号到达手机的时延
DelayA=10km/0.244(km/chip)=41chips
（2）直放站A1信号到达手机的时延
这里，光纤拉远距离为25km（信号在光纤中的传播时延为0.2km/chip），直放站的无线传播距离为10km。根据直放站规范中对时延的要求，其处理时延不应大于5μs，这里按5μs计算。则
DelayA1=光纤传播时延+直放站信号无线传播时延+直放站处理时延
=5μs/(1/1.2288MHz)+25km/0.2(km/chip)+10km/0.244(km/chip)
=6chips+125chips+41chips
=172chips
（3）两路信号的相对时延
手机接收的来自扇区A的时延，与来自直放站A1的信号之间的相对时延如下：
相对时延=172-41=131chips
也就是说，A扇区的覆盖区与其提供的直放站的覆盖区相交叠。在交叠区的多径相对时延大约为131chips。为了能够搜索到有用多径，搜索窗设置要求至少是相对时延的2倍。根据协议，此时搜索窗的设置应为***，设置为13即226chips（根据协议要求，当激活集搜索窗设置值大于13时，手机将置该窗口为13），此时该搜索窗已经小于实际时延所要求的2*131chips了，同时也已经远远大于80chips。此时，所有与直放站邻近的小区及直放站的施主扇区中的搜索性能下降甚至无法搜索到强的多径。
根据上面的分析，建议在实际应用时，直放站与施主基站的覆盖区尽量不要有交叠。结合目前高通对搜索窗设置的建议来分析，当直放站与施主基站之间的相对时延大于40chips（大约相当于10km）时，建议两者的覆盖区域不要存在重叠的部分。在实际组网条件下，当直放站与施主基站之间的相对时延大于40chips时，若仍然存在有重叠区域的情况，则应该增大搜索窗的设置。
CDMA双层组网直放站与基站重叠覆盖避免时间色散所造成时延影响的措施通常有：
（1）直放站覆盖区的信源***选背向直放站覆盖区的基站小区，如图2示，直放站A1选取扇区B或C为施主基站；
（2）更换直放站的信源小区，选择其他高层组网区的宏基站信源；
（3）减小直放站的输出功率，减小同基站的重叠覆盖区域；
（4）合理设置搜索窗大小。
3.3 宏基站与射频拉远系统双层组网分析
射频拉远系统与宏基站双层组网，不仅可以减少网络建设投资，而且具有网络选址灵活、组网方便可靠的特点。目前射频拉远主要采用BBU＋RRU的形式应用于CDMA网络中，BBU为基带处理单元，RRU为射频处理单元。常用组网方式为基带射频星形组网方式，所有的RRU通过一对光纤和BBU基带处理部分相连，RRU之间并无连接[4]。如图3所示：
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图3 射频拉远星型组网方式
在此组网方式中，室内BBU可安装于高层组网区的宏基站原有机房内，也可就近选择山区农村原有电信模块局机房；室外RRU则可以灵活选择低层组网区，主要起到高层宏基站覆盖盲区或弱覆盖区的补充覆盖作用。如该射频拉远系统采用原有基站信源，则在两者重叠覆盖区可通过射频拉远系统自动时延调整功能，实时测量各拉远单元RRU与接入控制设备BBU之间的时延并进行自动或手动调整，消除同扇区RRU之间重叠信号覆盖区域的时延色散干扰；若射频拉远系统采用的是独立新增信源，则两者重叠信号覆盖区，等同于宏基站与微蜂窝双层组网，需关注导频污染、用户干扰及容量影响等相关网络问题。
4 结束语
山区农村CDMA网的覆盖，话务需求低，覆盖范围要求广。在工程建设中，根据山区农村当地人口分布、话务需求状况以及地理环境情况，因地制宜选择CDMA双层组网的覆盖解决方式，可以起到节省投资、快速建网、有效解决覆盖需求、提升覆盖率的作用。
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