深入理解SEARCH_WINGDOW

nboard

　　深入理解SEARCH_WINGDOW

　　许绍松

　　（中国联通福建分公司福建福州350001）

　　摘要：

　　文章对搜索窗的相关概念、原理进行阐述，加以图解说明，列举优化中搜索窗的参数设置，供优化人员参考。

　　关键词：搜索窗参数设置

　　1        概况

　　搜索窗（SEARCH_WINDOW）是CDMA基站的一个重要的优化参数，网优人员应该对搜索窗的相关原理有深入的理解，在能在网络优化中合理的设置搜索窗参数。关于搜索窗的理解有些概念容易引起混淆，本文笔者想把自己参阅不同资料及与人探讨、验证后的结论做一汇总，揭示手机搜索过程的一些细节，同时也把几个有争议的问题做一澄清，最后对于搜索窗的设置举例说明。如有不对之处，望各位能予以指正，共同把搜索窗问题理解透。

　　2        概念解释

　　为更好的说明搜索窗问题，首先必须对几个重要概念进行解释。

　　[SystemTime]系统时间

　　基站采用的系统时间是取自于GPS时间，可认为是精确的时间。

　　[TimeReference]参考时间

　　手机确定一个TimeReference来获取系统时间。手机选定的TimeReference是手机解调的有效信号最早到达的多径成分。需要说明的是手机没有测量信号传播时延的能力，所以手机获取的时间实际总是滞后于系统时间。滞后的时间就是最短的有效链路的传播时延。而搜索窗的中心就是基于这个参考时间的。

　　手机获得参考时间的导频称为参考导频（REF_PN）。

　　[PILOT_PN]导频PN偏置

　　CDMA采用的短码序列是唯一的。不同基站扇区的用的是相同的短码序列进行调制，只是不同扇区采用的短码序列的初相位偏置(PNOFFSET)不同。系统共采用512个PN,相邻两个PN之间相差64个码片（CHIP）。

　　需要说明的是，手机搜索到一个有效的导频信号时，它无法知道信号的PN是多少，因为信号传播到手机时有一个时延，如果两个基站的PN差刚好等于传播时延（以64CHIP为单位）时，手机是无法区分收到的到底是那个PN信号，而只是知道在某个相位偏置上（经过时延）可以解调到一个较高的能量信号。此时手机与导频信号获得相位同步。因为手机侧作的是相干解调，如果相位不同（既不相关），解调出来的功率就很低。导频信道与同步信道的传播时延是一致的，所以手机与导频信道同步后，就可以解调同步信道消息并获得基站的PILOT_PN。

　　[ActiveSet]激活导频集

　　为手机提供服务的基站扇区的导频集合。激活集最多包含6个导频。需注意对于摩托罗拉系统这6个激活导频集只能来自最多3个不同的基站，因为XCDR里每个编码器只能支持3路的选择（详见SAO010,不细述）。而95手机最多选用3路信号。

　　[CandidateSet]候选导频集

　　Ec/Io高于T_ADD，可以提供足够的能量进行解调，但是系统并未分配无线资源为手机提供服务的导频。

　　[NeighborSet]相邻导频集

　　邻小区列表里包含的导频，是由系统参数设置的。基站通过NeighborList消息或NeighborListUpdate消息发给手机。

　　[RemainingSet]剩余导频集

　　除了以上三个集合以外的导频。

　　[SRCH_WIN_N,SRCH_WIN_R]

　　用于搜索相邻集、剩余集的搜索窗。它的中心位置是由参考导频最先到达的多径分量的相位加上参考导频与被搜索导频的相位差决定的。

　　[SRCH_WIN_A]

　　用于搜索激活集与候选集。它的中心位置是参考导频最先到达的多径分量的相位。它的位置随着最先到达的多径分量的相位变化而变化的，既是说随着手机移动，TimeReference变化，搜索窗的中心位置也跟着变化。而SRCH_WIN_N的中心位置与SRCH_WIN_A的中心位置的相位差是不变的。

　　3        手机搜索过程及参数设置

　　下面分idle状态、软切换状态以及带光纤直放站的情况对手机搜索的过程作详细说明。

　　3.1初始搜寻过程

　　手机刚开机时，没有SRCH_WIN_A、N、R的概念，因为SRCH_WIN_A、N、R是作为系统参数在PAGEING信道里下发的。手机第一次搜索导频并没有使用到搜索窗，而是逐一对所有导频进行扫描以寻找有效的导频。具体说手机是不停地调整内部作相干解调的码序列的相位，并解调收到的信号，当手机内部码序列与接收信号码序列的相位一致，则得到一个较强的信号功率。为便于说明，我们可以假设有一个相位轴，长度是512*64=32768，代表码序列的相位。手机按一定顺序检测出每个相位点进行解调的功率，最后找出最高功率点的相位作为与接收信号作相干解调的相位。这个过程称为码捕获，它需要的时间比较长，大概要几秒。捕获成功后，手机就可以成功的解调同步信道，获得系统LC_STATE、SYS_TIME、PILOT_PN等参数。同步完成后手机就可以解开PAGING信道消息，获得SRCH_WIN_A、N、R等系统参数消息，以及邻小区列表。

　　3.2空闲状态下的搜索过程

　　完成初始化过程后，为了使手机可以做空闲切换到更强的导频就必须不停的搜索相邻小区的信号，同时也要不停的搜索自身导频的更强的多径成分。此时手机不再是象开机过程逐个扫描，而是根据邻小区列表与搜索窗大小直接在预计的范围内搜索可能出现的信号，以加快搜索速度。

　　搜索过程参见图例1。

　　手机使用BTS1（PN=24）的信号，传播距离16chip，还有一个多径成分传播距离20chip。邻基站BTS2（PN=30）传播距离34chip。

　　BTS1输出的相位是精确的，处于相位轴的A点，到达手机后经过16chip的延时，实际相位是在C点，即（24*64+16）chip处。手机不停调整内部的解调码序列的相位，检测到这个信号。该信号为最早到达的有效多径成分，所以手机以次信号建立参考时间。此时相干解调码序列的相位与接收信号到达手机时的相位是一致的。接着手机解调同步信道获知该导频PN=24，但它无法知道发生16chip的延时。

　　同时手机从NeighborList消息中得知有个PN=30的邻导频，于是手机直接将解调码序列的相位从当前位置C向后移6个PN（30-24=60）的偏差即D点，来搜索PN=30的信号。但是，BTS2基站出来的导频信号传播中存在多径分量，而且两个基站距离不一样，会造成传播时延的不同，所以BTS2到达的信号的相位不会刚好就在此一点上。手机搜索是以D点为搜索中心，在前、后SRCH_WIN_N/2=20chip的范围内进行搜索。

　　

　　图例1空闲状态下的搜索过程

　　除了搜索邻小区导频外，激活的导频也存在多径分量，特别手机移动中各个多径分量的强度也在变化，所以手机需要不停的搜索激活导频的多径分量。原理是一样的，只是此时起作用的是SRCH_WIN_A。

　　特别说明，对于使用直放站的情况，从直放站出来的信号可以完全的等效于多径成分，只是需要多考虑光纤、射频从主机到从机的传播时延等造成的相位差。

　　3.3软切换状态下的搜索过程。

　　对发生软切换的情况，相对有些复杂。因为发生软切换时可能有三个有用的导频，那么以哪个导频的到达时间作为参考时间，即搜索窗中心是以谁为基准？三个激活导频的搜索窗不同时，使用谁的参数？经过多方查看资料与求证，笔者基本可以确认采用以下方式。手机在完成第一次搜索后确定一个TimeReference，它对应的PN称为REFPN。手机就是基于此TimeReference确定各个导频的搜索窗中心。而手机所用的搜索窗也就是REFPN所在扇区的相关参数决定的。手机在移动过程中需要变更TimeReference，当手机收到激活集中的某个信号多径能量达到一定门限而且持续时间超过16（一般定义为16~24）个功控组（PowerControlGroup）则判断为一个成熟径，手机选择传播时延最短的成熟径作为TimeReference，并以此多径的PN作为REFPN在手机PSMM消息上报。（下面摘取一条PSMM消息，与图例无关）

　　00532714:25:37.518ReverseTrafficChannel:PilotStrengthMeasurement

　　ACK_SEQ:6.0,MSG_SEQ:3.0,ACK_REQ:1.0,ENCRYPTION:0,REF_PN:504,Pilotstrength(Ec/Io):-13.0dB,KEEP:1,

　　PILOT_PN_PHASE(chip):10753(168+1chips),

　　Pilotstrength(Ec/Io):-15.5dB,KEEP:1,

　　PILOT_PN_PHASE(chip):16325(255+5chips),

　　Pilotstrength(Ec/Io):-8.5dB,KEEP:1

　　图例2软切换状态下的搜索过程

　　上图中，采用是S1作为TimeReference，搜索BTS2的信号用的仍是BTS1的SRCH_WIN_A。因为S3与S1时延差为34-16=18chip，所以可以搜到。而S4与S1时延差为40-16=24chip，超过BTS1的搜索窗的范围，所以是搜索不到的，尽管它落在BTS2的搜索窗的范围内。当手机向BTS2移动时，BTS2的传播时延减小，手机会更换TimeReference为S3这一路多径。

　　3.4使用直放站情况下参数的修改

　　图例三是使用光纤直放站情况。

　　假设delay_a=10kmdelay_b=8kmdelay_optic=9kmrepeater_delay=2chip

　　则一个chip相当于244米，所以1公里约需要4个码片的传播时间，而光纤传输1公里大概需要6个码片的传播时间。

　　所以基站A与B的距离差X计算如下:

　　X=|delay_b+delay_optic+delay_repeater-delay_a|

　　=|8*4+9*6+2-10*4|

　　=48chip

　　SRCH_WIN/2>X

　　SRCH_WIN>96

　　所以此时可设置SRCH_WIN=10(100chip)。

　　在实际工程计算中，我们一般不去如此计算，而是直接采用安捷伦路车设备的接收机测试项——DELAYCHIPS测试时延，这样测试的结果包括了光纤时延、无线时延、设备时延、多径传播时延等，比计算值更真实。

　　图例3直放站情况下搜索窗的设置

　　当然，添加直放站，在摩托罗拉系统中除了要更改SRCH_WIN_A、N、R外，还需要更改Cell_Radius、TchAcqWinSz两个参数，AchPamWinSz、PamSz两个参数会根据CellRadius自动调整。因为SRCH_WIN_A、N、R只是手机测的搜索窗，而基站测同样需要搜索窗，这里不多叙述。

　　参考文献：

　　[1]VijayK.Garg《第三代移动通信系统原理与工程设计》电子工业出版社2002.8

　　作者简介

　　许绍松，男，1976年6月25日出生，2000年7月毕业于南京邮电学院计算机科学与技术系计算机及应用专业，工学学士。现就职于中国联通福建分公司移动部网管网优中心，负责福建CDMA摩托罗拉系统优化，助理工程师职称。通讯地址：福州东街63号联通大楼11楼移动部350001电话：13328223382邮箱：13328223382@fj133165.com。