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浙江CDMA网络快速寻呼信道功能应用初探龚庆治（中国联通衢州分公司 邮编324000）【摘要】快速寻呼信道作为CDMA20001X的关键技术之一，引入该技术可以在一定程度上减少移动台的功耗，提高移动台的待机时间。本文在介绍快速寻呼信道技术的基础上，结合浙江联通针对该技术开展的测试试验，对测试结果进行了较为详细的分析。【关键词】快速寻呼 待机时长 测试1 前言快速寻呼信道技术作为CDMA20001X系统同比IS-95系统新增的空中接口信道之一，其关键技术主要包括两个方面：一是寻呼或睡眠状态的选择。因基站使用快速寻呼信道向移动台发出指令，决定移动台是处于监听寻呼信道还是处于低功耗的睡眠状态，这样移动台便不必长时间连续监听前向寻呼信道，可减少移动台激活时间和节省移动台功耗；二是配置改变。通过前向快速寻呼信道，基站向移动台发出最近几分钟内的系统参数消息，使移动台根据此新消息作相应设置处理。3G1X的快速寻呼信道打开以后可以使3G手机在空闲状态减少对寻呼信道的监听时间，延长移动台的电池寿命，提高3G手机待机时间。但是因为快速寻呼信道占用了一个额外的信道单元，增开该信道也会给系统带来额外的资源开销，如CE，Walsh码以及功率的开销等。所以运营商在开启该功能前需要在一个信道单元被占用的损失与电池寿命延长的收益这两者间，进行仔细权衡。另外投放市场的部分手机终端或其部分版本对该特性的不支持而可能带来的用户投诉也应在功能打开之前给予充分的考虑。浙江联通南片地区CDMA网络统一使用朗讯公司的设备，目前该公司曾先后在沈阳、大连和广州打开过快速寻呼信道。但沈阳和广州由于出现用户投诉个别款式手机终端无法在增开该信道后做被叫而先后关闭了此功能。大连则一直打开并应用至今。为了更好地在浙江CDMA 1X网络中利用新信道的优势，浙江联通在南片城市衢州进行了3G 1X快速寻呼功能的测试。下面将就快速寻呼信道功能的基本原理及相应展开的测试方案进行分析，并提出测试相关结果。2 快速寻呼信道基本原理2.1 概述快速寻呼信道是一个非编码、On-Off-Keying (OOK) 扩频调制的信号，用于移动台在基站覆盖区内的操作。基站使用快速寻呼信道通知在空闲状态下处于时隙模式下的移动台在下一个前向公共控制信道或寻呼信道时隙开始时是否应该接收前向公共控制信道或寻呼信道。快速寻呼信道最大的优点是可以节约空闲状态下操作于时隙模式的移动台的电池电量。由于通常手机必须每次监听整个时隙，且寻呼消息的编码复杂，解调有较高的难度，因此比较耗电。3G1X增加了快速寻呼信道（QPCH），QPCH不仅编码简单，而且手机也不用监听整个时隙，只需要监听每个时隙中的两个符号（2个Bits）。当这两个指示符号指示手机应去监听寻呼信道时，手机再去监听相应的寻呼信息。以浙江的CDMA网络为例，如当前网络采用时隙方式让手机监听寻呼信道，则手机在空闲状态下并不是连续地监听F-PCH，而是通过一定的算法每隔一定的时间才去在指定的时隙内监听F-PCH，在此之间手机则处于休眠状态用来节约手机电池。一个寻呼的最小周期为16个80ms时隙，用T表示，一个T周期即1.28s。寻呼周期参数Maximum Slot Cycle Index确定系统中手机监听F-PCH的周期，寻呼周期为2Maximum Slot Cycle Index。浙江CDMA网络南片五城市该值设为1，则寻呼周期为：21T=2.56s，即手机每2.56秒监听一次F-PCH。但在有些特殊情况下手机也会保持连续监听寻呼信道，如在进行空闲切换时。现网中，3G1X手机在不开QPCH时每2.56秒监听一次寻呼信道（速率9600bps），一个时隙80ms，则手机每2.56秒要解调0.08 9600 = 768bits 。打开QPCH之后，手机每2.56秒要解调(2.56/0.08) 2 = 64bits。2 2 快速寻呼信道与寻呼信道下图1、图2为寻呼信道及快速寻呼信道的调制编码结构图。图1 寻呼信道结构图2 快速寻呼信道结构从上面的图中可以看出，快速寻呼信道和寻呼信道相比，快速寻呼信道的编码没有经过卷积、交织和长码掩码，使其解调相对简化了许多，所以手机监听快速寻呼信道时可节省更多电量。但是也正是因为如此，快速寻呼信道的信号质量不能得到很好保证，所以只能从其他方面加强，如加强其功率和接收处理。快速寻呼信道相比寻呼信道偏置了100ms。与寻呼信道一样，快速寻呼信道由每个时隙80 ms的快速寻呼信道时隙组成。打开QPCH后，基站在其覆盖区内将处于时隙模式下的移动台的寻呼指示器设为使能，以便移动台能够监听在快速寻呼信道时隙结束20ms后开始的前向公共控制信道或寻呼信道。例如当移动台在快速寻呼信道的第四个时隙检测到寻呼指示器为“ON”，那么手机监听第四个寻呼信道消息。如下图3：图3 QPCH与PCH时隙对应快速寻呼信道时隙又分为寻呼指示器（PI）和配置变化指示器(CCI)，其中配置变化指示器(CCI)可以通过参数设置使其有效或无效（QPCH_CCI_SUPPORTED）。对于每个快速寻呼信道的指示符号，移动台可以得到三种状态：0、1和Erasure（导频强度低于一定的门限时）。当这两个指示符号均为“1”时，手机将马上监听随后的寻呼信道消息，任一为“0”时，手机保持休眠状态。处理流程如下：图4 QPCH监测流程2 3 快速寻呼信道速率和功率寻呼指示器（PI）速率为9600或4800 bps。由于与全速率相比, 半速率寻呼指示器发送次数为全速率的两倍，所以半速率的移动台检测概率更高，但同时碰撞概率也增加。全速率寻呼指示器虽然移动台检测概率低，但碰撞概率也低，另外可使移动台比半速率更为节省电池。快速寻呼信道功率的设置是以导频功率为基准：设置过低，则寻呼指示器的检测成功率降低，设置过高会损失前向容量。2 4 快速寻呼信道参数在扩展系统消息(ESPM)中有以下参数与快速寻呼信道有关：QPCH_SUPPORTED ：设为1表示快速寻呼信道打开。 NUM_QPCH ：表示快速寻呼信道个数。CDMA2000标准最多支持3个快速寻呼信道，移动台根据IMSI进行哈什算法定义其监听的快速寻呼信道。QPCH_RATE： 0为4800 bps，1为9600 bps。QPCH_POWER_LEVEL：定义快速寻呼信道功率。QPCH_CCI_SUPPORTED：设为1表示支持配置变化指示器，0表示关闭配置变化指示器。如果设置为1，移动台能够快速确定是否监视寻呼信道，以便接收最新的开销信息，但是这样会缩短移动台的待机时间。如果设置为0，移动台不会知道附加信息已经改变，这就需要监视寻呼信道并检查CONFIG_SEQ或CONFIG_MSG_SEQ来确定配置的变化。3 设计试验的测试方法及步骤浙江联通快速寻呼测试时值衢州C网新交换局的割接，测试结合用于新局调测的测试基站进行，这样既可以不影响现网性能，同时也可以方便地进行相关数据更新，为下一步现网测试摸索经验与增添信心。3.1 设计试验鉴于Sumsung X199款手机终端的测试模式(Menu+8+*+123580)第6页有电池电量的量化信息(BATT值)，因此统一采用此款手机作为设计实验的标准测试终端。Charger ScrnBATT:188ID002L1:ON L2:ONC_T02742 C CN01T154 IC156TA1 CE273 RBL000C1R0 BB0 FC0HT0OFF:176,ALARM:186BAR1:197，BAR2:202BATT:188，BATT_ID:2CURR_BAR:2，MODE:CURR_BAR:188，MODE:399,281,25220,21,2518,5图5 Sumsung X199手机待机测试模式第6页3.2 测试方法在开通快速寻呼信道前将手机电池放完电，再将手机电池充满电读取BATT值，并将手机保持空闲状态，待机24小时读取BATT值，两者差值即为开通快速寻呼信道前手机耗电量；而后将快速寻呼信道打开，将手机电池再充满电读取BATT值，并将手机置于同一地点，保持空闲状态，待机24小时读取BATT值，两者差即为开通快速寻呼信道后手机耗电量。比较两差值的大小即可判断手机耗电量是否有节省。3.3 测试步骤3.3.1 开通QPCH前准备工作（1）尽可能地收集齐市场上现有的手机类型，包括2G和3G手机，其中特别注意MOTO V860等几款软件未升级机型（该款终端有在其他区域朗讯系统增开该功能后无法做被叫的先例）。（2）对几款典型的1X手机在开通QPCH之前进行充满电后的待机时长测试（要求测试的地点固定在同一地点）。3.3.2 更改测试涉及相关系统参数打开QPCH快速寻呼信道（如朗讯BSS系统）：（1）Quick Paging Feature Enabled：y-(cell3g form)（2）Quick Paging Channel Transmit Power Level ：-3 dB -(ceqface3g form)3.3.3 开通QPCH后验证工作（1）验证空中接口中广播QPCH信息。（2）对收集到的所有类型手机进行被叫测试。（3）监测网络性能及监听终端用户投诉（全网开启该功能后需进行此项验证）。（4）对之前做过待机时长测试的手机在同一地点进行待机时长测试。4 测试结果根据上述测试方法及步骤，试验选取了两处不同的导频区域(多导频区域及单导频区域)对比进行，现将测试结果简单描述如下：4.1 无线消息验证QPCH开通打开快速寻呼信道后我们可以通过以下三种方法进行验证：4.1.1 手机测试模式验证三星X199手机测试模式下 (Menu+8+*+123580)第四页(1X Features)信息：1X FeaturesQPCH 1 CCI 1RATE 1 PPL2 CPL2P6 FS0 SR0 CT0RC0 FS0 SR0 CT0图6 Sumsung X199手机待机测试模式第四页QPCH 0表示关闭, 1为开通4.1.2 空中接口消息验证根据快速寻呼信道的寻呼指示器（PI）的不同状态，我们通过空中接口消息的采集，对其进行了验证。（1）PI1 not detected（PI10）RecNo : 12 : 07/07/2004 07:52:14.330 LOG : Quick Paging Channel (LOG_CODE 0x1030) State Variables: BAND_CLASS=0 MOB_P_REV=6 P_REV=6 P_REV_IN_USE=6 Record_Header RECORD_LENGTH 68 byte LOG_CODE 0x1030 MESSAGE_TIMESTAMP 07:52:14.330 EXPECTED_MESSAGE_LENGTH 56 byte Message LOG Quick Paging Channel CHAN 80 RATE 9600 bps PILOT_OFFSET_INFO PILOT_OFFSET 480 PN 480 Set 0 PI_LEVEL -3 THI 65 THB 1 NUM_ENTRIES 1 STATUS Indicator bit not detected TYPE PI indicator bit #1 POSITION 217 IND_I_ENERGY -9 IND_Q_ENERGY 14 PILOT_I_ENERGY 404 PILOT_Q_ENERGY -6 图7 PI10空口信令图8 PI10路测工具的QPCH界面由空口信令分析不能发现，当PI10时，移动台进入低功耗的休眠状态，而不再进行其他动作。（2）PI1 detected PI2 not detected（PI11，PI2=0）RecNo : 16 : 07/07/2004 07:52:16.880 LOG : Quick Paging Channel (LOG_CODE0x1030) State Variables: BAND_CLASS=0 MOB_P_REV=6 P_REV=6 P_REV_IN_USE=6 Record_Header RECORD_LENGTH 68 byte LOG_CODE 0x1030 MESSAGE_TIMESTAMP 07:52:16.880 EXPECTED_MESSAGE_LENGTH 56 byte Message LOG Quick Paging Channel CHAN 80 RATE 9600 bps PILOT_OFFSET_INFO PILOT_OFFSET 480 PN 480 Set 0 PI_LEVEL -3 THI 65 THB 1 NUM_ENTRIES 2 STATUS Indicator bit detected TYPE PI indicator bit #1 POSITION 302 IND_I_ENERGY 23 IND_Q_ENERGY 53 PILOT_I_ENERGY 338 PILOT_Q_ENERGY -64 STATUS Indicator bit not detected TYPE PI indicator bit #2 POSITION 610 IND_I_ENERGY 12 IND_Q_ENERGY -5 PILOT_I_ENERGY 407 PILOT_Q_ENERGY -15 图9 PI11，PI2=0空口信令图10 PI11，PI2=0路测工具的QPCH界面通过该空口信令分析发现，当判别PI11时，移动台进而判断PI2，当PI20时，移动台持续低功耗的休眠状态，而不进行监听前向寻呼信道的动作。（3）PI1 detected PI2 detected（PI11，PI2=1）RecNo : 53 : 07/07/2004 07:52:39.918 LOG : Quick Paging Channel (LOG_CODE 0x1030) State Variables: BAND_CLASS=0 MOB_P_REV=6 P_REV=6 P_REV_IN_USE=6 Record_Header RECORD_LENGTH 68 byte LOG_CODE 0x1030 MESSAGE_TIMESTAMP 07:52:39.918 EXPECTED_MESSAGE_LENGTH 56 byte Message LOG Quick Paging Channel CHAN 80 RATE 9600 bps PILOT_OFFSET_INFO PILOT_OFFSET 480 PN 480 Set 0 PI_LEVEL -3 THI 65 THB 1 NUM_ENTRIES 2 STATUS Indicator bit detected TYPE PI indicator bit #1 POSITION 360 IND_I_ENERGY 24 IND_Q_ENERGY 26 PILOT_I_ENERGY 212 PILOT_Q_ENERGY -32 STATUS Indicator bit detected TYPE PI indicator bit #2 POSITION 638 IND_I_ENERGY 3 IND_Q_ENERGY 49 PILOT_I_ENERGY 287 PILOT_Q_ENERGY -9 图11 PI11，PI2=1空口信令图12 PI11，PI2=1路测工具的QPCH界面通过该空口信令分析可以发现，当判别PI11，PI21时，移动台才进入监听前向寻呼信道的动作。4.1.3 操维界面验证（朗讯BSS系统）从 ECP control&display的2139界面可见快速寻呼信道已开通：图13 快速寻呼信道相关操维界面（朗讯BSS系统）从上图可以发现快速寻呼信道占用了一个额外的信道单元/扇区，增开该信道也会给系统带来额外的资源开销。4.2 各款终端在测试网络中的被叫可靠性测试结果开通该功能后，我们利用前期收集的市场上现有大部分手机机型做了拨打测试，测试结果如下：表1 打开QPCH后各款终端拨测情况手机型号IS95A/IS95B/IS2000被叫次数成功次数平均接通时长（秒）海信C787IS200010107大显C608IS2000559摩托V688IS200010106摩托V860IS200010107海信C389IS200010107中兴C700IS95A10107三星X359IS200010107摩托V680IS95B(SWver：14.07.01)10107摩托V680IS95B(SWver：14.08.06)10107摩托V680IS95B(SWver：14.07.04)10107.5摩托V680IS95B(SWver：14.07.11)10107摩托V680IS95B(SWver：14.08.08)10107海信C3698IS200010107波导C88IS95A556.5中兴C133IS200010107.5普天三洋SCP-580IS2000557海信C628IS95A1098三星X339IS2000556LGCU6260IS2000667LG2120IS95A557从以上各款机型的呼叫时长及被叫情况来看，快速寻呼功能的打开对现网中大部分手机没有显著的影响。但建议打开前尽可能多收集市场上存在的手机做被叫测试。4.3 开通QPCH前后相关网络性能监测4.3.1 单站性能主要指标前后对比通过开通QPCH前后的单站性能对比不难发现，开通前后基站性能未发生显著变化，单站的起呼、掉话性能依然维持在一个较好的水平上。表2 开通QPCH前后单站性能对比SPAT3G SECTION:Metric(s) TrendQPCH开通前QPCH开通后7/2/20047/3/20047/4/20047/5/20047/6/2004Total Seizures70126699571668806604Drop Call Rate0.280.380.30.370.37Established Call Failure Rate0.850.930.690.750.87Soft Handoff Order-Complete Failure Rate0.680.680.750.750.75Soft Handoff Request-Complete Failure Rate1.131.131.241.241.23Soft Handoff Request-Order Failure Rate0.450.450.50.490.484.3.2 寻呼成功率对比(由于目前开通快速寻呼基站过少，可留待全网开通之后观察)4.4 待机时长对比4.4.1 设计试验测试结果测试位置1：衢州联通新交换大楼二楼机房（多导频区域）无线环境：手机接收功率：69dBmPN1：140 Ec/Io：7dBPN2： 476 Ec/Io：9dBPN3： 308 Ec/Io：12dBPN4： 216 Ec/Io：12dB表3 开通QPCH前测试手机电量变化情况（多导频区域）手机型号开通前时间现在BATT时间现在BATT时间现在BATT使用电量X199-16/18/2004 17:002276/19/2004 11:302196/19/2004 17:002189X199-26/18/2004 17:002246/19/2004 11:302186/19/2004 17:002177X199-36/18/2004 17:002256/19/2004 11:302196/19/2004 17:002178X199-46/18/2004 17:002226/19/2004 11:302166/19/2004 17:002157X199-56/18/2004 17:002246/19/2004 11:302186/19/2004 17:002168表4 开通QPCH后测试手机电量变化情况（多导频区域）手机型号开通后时间现在BATT时间现在BATT时间现在BATT使用电量X199-16/19/2004 21:002276/20/2004 15:302186/20/2004 21:0021710X199-26/19/2004 21:002236/20/2004 15:302186/20/2004 21:002176X199-36/19/2004 21:002256/20/2004 15:302186/20/2004 21:002178X199-46/19/2004 21:002226/20/2004 15:302176/20/2004 21:002157X199-56/19/2004 21:002226/20/2004 15:302156/20/2004 21:002148从以上的待机时长测试可见，在多导频区域内，手机在相同的时间跨度使用的电量相当。测试位置2：衢州市区迎和小区30栋4单元202室无线环境：无线环境：手机接收功率：75dBmPN1：480 Ec/Io：3dB表5 开通QPCH前后测试手机电量变化对比情况（单导频区域）手机型号开通前7月2日12：307月2日23：307月3日10：307月3日21：507月4日8：507月4日20：30总待机时长总耗电量X199-12242212182152132115613X199-22242202172152122105614X199-32252212182152132115614手机型号开通后7月5日13：007月5日24：007月6日11：007月6日22：207月7日9：207