朗讯CDMA系统搜索窗的优化.doc

朗讯CDMA系统搜索窗的优化恩施联通 罗勇根摘要：本文主要阐述了CDMA网络中搜索窗的概念和原理，并分析了在带有直放站情况下的搜索窗的设置，供网优人员参考。关键词：搜索窗、传播时延一、 搜索窗移动台估计的系统时间包括参考导频的传播时延，而其他导频的时序也是基于自己的传播时延的，所以在检测前向导频时，移动台希望检测的导频并不会正好在预期的时间内到达。由于移动台并不知道任意给定的导频的传播时延大小，所以它必须在合理的时延窗口上进行搜索，直到找出导频的实际时序。移动台寻找给定导频时，其搜索宽度称为搜索窗口。下面将从各搜索窗的中心设置、各搜索窗的大小设置、手机搜索速度等方面来介绍前向搜索窗。1、搜索窗中心位置很多优化工程师对搜索窗中心位置的概念比较模糊，导致难以正确合理的设置搜索窗大小，以致造成很多不该有的掉话，以下就先主要介绍各个搜索窗的中心位置。11 激活集和侯选集搜索窗（SRCH_WIN_A）（1） 激活集和侯选集导频搜索使用完全相同的搜索窗（SRCH_WIN_A）；（2） 可能每一个扇区的SRCH_WIN_A设置的值不同。当移动台要求将一个导频加入到激活集中，而该导频的SRCH_WIN_A与激活集中别的导频的SRCH_WIN_A不同的时候，规则是选择其中最大的值。这样，在呼叫过程中移动台可能会更新SRCH_WIN_A的值，这是通过接收切换指示消息中的SRCH_WIN_A值为实现的；（3）窗口搜索速度要求较快；（4）每个激活集和侯选集导频有一个搜索窗口，激活集导频最多3个(虽然协议标准中规定了活动集中可有6个导频，即可以支持6方软切换，在朗讯系统中需要打开该Feature支持，目前的网络中，只支持3方软切换)，侯选集导频最多10个；（5）每个窗口的中心设置在自己最早到达可用多径位置处。搜索窗搜索窗PN42最早达到的多径分量PN93最早达到的多径分量导频相位 如：手机当前激活集和侯选集中共有两个导频：PN42、PN93，则其搜索窗中心见下图1：图1 SRCH_WIN_A中心设置激活集中各个PN有各自不同的搜索窗中心，各个PN的搜索窗中心都设置在各自最早到达的可用多径处。激活集中同一PN的时延超过其搜索窗一半的多径不能被搜索到。激活集中所有PN的最早到达的可用多径为参考分支。（这里需要注意的就是，很多工程师都以为激活集和侯选集中所有导频只有一个搜索窗中心，这是错误的）SRCH_WIN_A的设置原则： 手机在搜索激活集及侯选集中导频时，是分别以各导频自己最早到达多径为中心进行搜索的。如果某一多径分量与最早到达的分量之间的时延差超过SRCH_WIN_A的一半时，这个多径分量就不能被搜索到，从而会造成干扰。所以激活集搜索窗大小设置需要并且仅需要考虑该导频自己的多径情况（即该导频的最大时延扩展），根据当地传播环境的色散情况来配置足够大的搜索窗，保证经过不同传播延时后的多径信号，落在搜索窗口内。但搜索窗又不能过大，否则会使得手机的搜索导频的频度变慢，影响网络性能。因此需要在满足对多径分量搜索的前提下将搜索窗设小，以满足系统性能对搜索频度的要求。 当移动台接收到SRCH_WIN_A的值大于或等于13时，移动台将存储并使用13（226chips）（此时手机只能按226chips来搜索，320chips不起作用）。正常情况下，激活集搜索窗口大小建议值取7。下表给出了搜索窗设置大小与窗口的实际码片数的对应关系。表1 导频集搜索窗口SRCH_WIN_ASRCH_WIN_NSRCH_WIN_R窗口大小（PN片数）SRCH_WIN_ASRCH_WIN_NSRCH_WIN_R窗口大小（PN片数）04860169802810100310111304141216052013226628143207401545212 相邻集搜索窗（SRCH_WIN_N）（1） 相邻集导频搜索使用相邻集搜索窗（SRCH_WIN_N）；（2） 如果基站支持In-Traffic System Parameters Message，SRCH_WIN_N的值能够在通话期间改变。如果不支持在通话过程中处理系统参数消息，在整个通过过程中，SRCH_WIN_N的值就不改变，即使可能各个导频的SRCH_WIN_N设置不同，移动台采用最初的导频的值。（3）窗口搜索速度较激活集窗口慢；（4）每个相邻集导频有一个搜索窗口，相邻集导频数IS95手机最多20个、IS2000手机最多40个；（5）每个窗口的中心设置在目标导频相对于激活集中参考导频到达时刻的PN码偏置处；参考导频：激活集中所有PN的最早到达的可用多径为时间参考分支（Time reference），分支所属导频为参考导频。如果属于同一导频或不同导频的另一多径分量变为最早到达的分量，手机的定时参考也会调整到新的分量上来。如下图2：参考导频为PN42，则搜索相邻信PN93时，移动台基于最早到达的参考导频来定位，将加上相对的偏移码片数来找出相邻集的导频。图2 SRCH_WIN_N及SRCH_WIN_R中心设置SRCH_WIN_N的设置原则：相邻集搜索主要是搜索系统下发的邻区，当移动台处于切换状态时，系统将各切换分支的邻区合并后下发，并优先搜索优先级较高的导频。还需要注意，邻区太多会直接影响下发邻区列表消息体的长度，在一定程度上也增加了接入慢甚至接入失败的概率。由于中心设置在相邻导频相对于参考导频到达时刻的PN码偏置处，所以相邻集搜索窗的设置不仅要考虑相邻导频自身的多径时延，还必须考虑相邻导频与参考导频的相对传播时延（也可理解为距离差）。要使得经过传播延时后的相邻导频信号能落在相邻集搜索窗口内。当窗口小于该相邻导频相对参考导频的时延时，在相邻集搜索中搜不到该导频，将严重影响软切换。一般情况下设成该建议值就可以，但在相对时延较大或直放站等具体情况下需要考虑增大。设置过大的相邻集搜索窗，如设置大于130个码片，将使手机的搜索速度慢，会影响切换和掉话。对于需要设置大搜索窗的情况，需在搜索窗口大小和搜索速度之间进行折衷。相邻集搜索窗大小建议值取7。13 剩余集搜索窗（SRCH_WIN_R）（1）剩余集导频搜索使用剩余集搜索窗（SRCH_WIN_R）；（2）窗口搜索速度很慢；（3）每个剩余集导频有一个搜索窗口，剩余集搜索的是不在其它三个导频集中的、PN为PILOT_INC的倍数的导频；（4）窗口中心设置与相邻集相同。SRCH_WIN_R的设置原则：剩余集搜索的是那些PN为PILOT_INC的倍数导频。与相邻集同，根据剩余导频与参考导频的相对传播时延配置。当网络建设初期，基站的相临集的配置可能有疏漏，不能保证有用的PN都加入到了相临集中，需要将SRCH_WIN_R设得较大以搜索漏配的邻区。当网络优化工作结束后，可以将该值设为零，以提高移动台搜索速度。剩余集搜索窗大小建议值取9。2、搜索过程对各种不同导频集，手机采用不同的搜索策略。对于激活集与候选集，采用的搜索频度很高，相邻集搜索频度次之，对剩余集搜索最慢。整个导频搜索的时间安排见下图所示： 图3 导频信号搜索顺序每个导频信号偏置仅属于一组中的一个。移动台根据寻呼信道上发送的系统参数消息来确定各个导频集搜索窗的宽度，自发地、持续不断地搜索四个导频集中的导频信号。移动台导频接收机的搜索顺序就如同一套齿轮传动装置，有效 候选导频集构成一个齿轮，其转速最快带动相邻集和剩余集两个齿轮运转。移动台从主用导频信号开始对所有有效集 候选集导频信号搜索完成后，搜索一个优先级最高的相邻集导频信号；然后再对有效 候选集所有信号进行搜索，再搜索第二个相邻集导频信号，如此重复直至搜索完所有相邻集导频信号后搜索一个剩余集导频信号。手机搜索能力有限，当搜索窗尺寸越大、导频集中的导频数越多时，遍历导频集中所有导频的时间就越长。二、 基站反向搜索窗1、 基站反向搜索窗(SRCH_WIN_CELL)SRCH_WIN_CELL的单位是微秒，取值范围：12368 microseconds，默认32。反向搜索窗最开始是以收到的直放站信号为中心的，前后各SRCH_WIN_CELL/2 us来搜索手机的信号的，所以基站带有光纤直放站后，将基站的反向搜索窗开得足够大，使基站能够同时搜索到从直放站送来的和从手机直接发来的信号,从而就不会产生掉话了。这个参数应该配合SRCH_WIN_A来设置，原理和SRCH_WIN_A差不多，在调整了SRCH_WIN_A后，我们建议都调整SRCH_WIN_CELL。2、 最大小区半径（sector size）定义：最大小区半径，单位：英里。设置范围：0.575 默认：10mile 图3是基站搜索窗参数设置对应表，通常按照该表进行设置。图3 朗讯CDMA系统搜索窗参数设置对应表三、直放站的搜索窗设置在下面的示例中，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。假设从施主基站到直放站的光纤拉远的距离为25km。手机所处的位置如下图所示，处于两扇区的交界。假设手机在该处可以收到扇区B的信号以及直放站的信号，手机离扇区B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。图4 直放站组网时延分析图基站扇区B信号到达手机的时延DelayB = 10km * 4.1chips/km = 41chips直放站A1信号到达手机的时延DelayA1 =光纤传播时延+直放站信号无线传播时延+直放站处理时延这里，光纤拉远距离为25km（假设信号在光纤中的传播时延为6chips/km），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5us，这里按5us计算，则DelayA1=5us/(1/1.2288Mhz)+25km * 6chips/km + 10km/ 4.1chips/km = 6 + 150 + 41 = 197 chips注：以上举例仅表明计算直放站时延的方法，具体计算需要根据不同的硬件设置进行。如对进行了时延补偿的光纤直放站，要将补偿的时延减去。两路信号的相对时延手机接收的来自扇区B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 = 197 41 = 156chips1、 激活集搜索窗设置激活集搜索窗的设置主要取决于当地多径的复杂情况，取决于各多径信号之间的相对时延。在直放站与施主基站之间没有交叠覆盖区时，直放站的使用基本上不影响多径条件，所以激活集搜索窗设置可以保持不变。但若直放站与施主基站的无线传播环境不一致时，可能导致两个覆盖区域的多径扩展时延有较大差异，则应依据较大的多径扩展时延来设置激活集搜索窗。此时，与其有软切换关系的小区激活集也应该相应改变。在实际应用中，施主扇区和直放站的覆盖区之间可能存在重复覆盖的区域。在交叠覆盖区域，多径信号将可能来自于施主扇区和直放站，此时多径之间的相对时延将可能达到最大。假设上例中A扇区和B扇区的位置交换，其余不变，则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156chips，为了能够搜索到有用多径，搜索窗要求设置为至少是相对时延的2倍。根据协议，此时搜索窗的设置应为14即320chips（大于2*156chips），(还需注意：手机认可的最大的激活集搜索窗为13即226chips)。这么大的时延，使得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。根据上述的分析，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Qualcomm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。若实际组网条件下，当直放站与施主基站之间的相对时延大于40chips时，仍然存在有重叠区域的组网情况，则应该增大搜索窗的设置，此时，在密集市区对手机搜索性能的影响较大；在基站分布稀疏的区域，由于邻区关系也较少，因此，影响应该稍小，因此，在这种区域使用时应当可以适当放宽限制，但具体的设置经验需要从实际应用中逐步积累。根据协议规定，激活集搜索窗最大设置为15（相当于452chips），但手机可使用的最大激活集搜索窗为13，226chips。因此，可以容纳的多径间最大相对时延为113chips，相当于27.5km。也就是说，若不考虑搜索性能，就算网络中只有施主基站和直放站存在，当两者存在重叠覆盖区时，手机在重叠区接收到两者信号间的相对时延不能大于113chips。否则，在重叠覆盖区的性能会受到较大的影响。在山区建网时，由于山体反射等因素，可能会出现多径扩展时延较大的情况，这时，应该考虑适当增大搜索窗的设置。2、 相邻集搜索窗设置为保证相邻导频能落在搜索窗里面，要求相邻集搜索窗大小为相邻集导频与参考导频间最大可能达到的相对时延的两倍。如果直放站周边没有邻区，则相邻集搜索窗不用更改。如果有软切换关系的邻区时，相邻集搜索窗需要相应的增大。从上例看，直放站A1(对应于扇区A)和扇区B的SRCH_WIN_N要求大于2*156chips，即该搜索窗需要设置为14即320chips（大于2*156chips），这么大的时延，使得所有与直放站邻近的小区、直放站的施主扇区中手机的搜索性能均有下降。根据上述的分析，建议在实际应用时，手机接收到直放站与周边邻区信号的相对时延尽可能小。结合目前Qualcomm对搜索窗设置的建议来分析，当手机接收到直放站与周边邻区信号之间的相对时延大于65chips（大约相当于16km）时，将对手机搜索性能有影响，可能会影响切换性能，甚至导致掉话。若直放站覆盖半径与周边相邻基站大致相同，则建议直放站拉远距离不超过16km。根据协议规定，相邻集搜索窗最大设置为15（相当于452chips）。因此，服务小区和邻区间信号的最大相对时延为226chips，相当于55km。也就是说，在有直放站的网络中，当不考虑搜索性能的情况下，手机接收到的直放站信号和邻区信号间的相对时延不能超过226chips。若直放站与相邻基站覆盖半径相当，则相当于直放站与施主基站间可以容忍的最大信号传播时延为226chips；若直放站的覆盖半径小于周边邻区，则直放站与施主基站间的最大信号传播时延可以适当增大，该增加量为直放站覆盖半径与周边各邻区覆盖半径的差的最大值。3、 剩余集搜索窗设置在网络开通之初，剩余集搜索窗设置一般与相邻集一致、或大于相邻集的搜索窗。当网络得到良好的优化后，该值可以设为零。4、 反向业务信道搜索窗口反向业务信道搜索窗口的中心可自动跟踪当前的时延来进行调整，所以设置反向业务信道搜索窗口大小时，主要考虑的是环境的多径情况，类似于前向激活集搜索窗的设置。直放站的使用，在反向业务信道搜索窗口方面，一般不需要特殊考虑。对于直放站与施主扇区有交叠覆盖时，考虑方法同前向激活集搜索窗的分析。在密集市区对手机搜索性能的影响较大；在基站分布稀疏的区域，由于需要搜索的导频少，因此，影响应该稍小，因此，在这种区域使用时应当可以适当放宽限制，但具体的设置经验需要从实际应用中逐步积累。5、 最大小区半径对于带了直放站的施主基站，配置该参数时，应考虑到直放站覆盖区域的最远端，此时时延最大。手机接收直放站信号的时延，包括信号从直放站天线到手机的无线传播时延、直放站本身处理时延、直放站至施主基站之间信号传播时延。即设置最大小区半径时，需要考虑手机在直放站的覆盖范围内可能达到的最大时延。上面的例子中，即为DelayA1，172chips。对应距离=172chips*244m/chips = 42km。在这中情况下，至少应设置最大小区半径为42km，相当于26英里。6、接入信道前缀长度（PAM_SZ）的设置在移动台进入接入信道的每次试探时，首先发射一个接入信道前缀。PAM_SZ就等于接入信道前缀（注意协议上的实际接入前缀长度是PAM_SZ+1，但是朗讯在表格里设置的数值是已经加1了的），发射接入信道前缀是为了帮助基站尽快捕获移动台的接入信道消息，所以较长的接入信道前缀会增强接入可靠性，但是会减少接入信道的容量，增大了接入冲突的可能性。朗讯目前该参数的默认值设为2，但是在带有直放站后，由于直放站时延的关系，使得手机的接入时长增加了，为了减少手机接入时长和增加接入成功率，所以建议在带有直放站后，将施主小区的PAM_SZ增大至3。四、注意事项1）带直放站的施主基站，以