JATE認(rèn)證中PRACH/AICH的Timing測試介紹

摩爾實(shí)驗(yàn)室（MORLAB）之前曾經(jīng)撰文為大家介紹了JATE認(rèn)證的基本要求（可參見http://www.morlab.cn/article/2009/0323/article_1465.html）。本期我們將進(jìn)一步以WCDMA終端產(chǎn)品為例，介紹其在JATE認(rèn)證中的“隨機(jī)接入控制PRACH/AICH的時(shí)間關(guān)系”的測試要求。

在具體談到這項(xiàng)測試前，我們要先來了解一下WCDMA終端在網(wǎng)絡(luò)注冊的過程。類似于GSM的隨機(jī)接入，WCDMA移動臺也是搶占公共隨機(jī)接入信道發(fā)起隨機(jī)接入請求消息。WCDMA移動臺在完成小區(qū)搜索后，會駐扎在一個(gè)目標(biāo)小區(qū)內(nèi)，發(fā)起呼叫請求，建立RRC連接。RRC的連接不僅僅滿足通信的需要，在位置更新、路由區(qū)登記等過程中都需要RRC的連接。 終端臺通過PRACH（物理隨機(jī)訪問信道）在發(fā)送信息時(shí)分二部分，稱Preamble前導(dǎo)部分和Message消息部分。在發(fā)起RRC連接時(shí)，移動臺將在上行鏈路上啟動開環(huán)功控，開環(huán)功控就是利用Preamble來完成的。PRACH發(fā)送隨機(jī)接入前導(dǎo)，這其實(shí)是一個(gè)敲門的動作，同時(shí)也在進(jìn)行開環(huán)功控。Preamble是由物理層產(chǎn)生的序列，移動臺將試探性地以初始功率Po發(fā)送該序列，直至下行鏈路上有應(yīng)答，才停止發(fā)送Preamble，轉(zhuǎn)為發(fā)送消息部分。手機(jī)會發(fā)送不止一個(gè)Preamble信息流，一開始做試探，功率小一點(diǎn)，看基站能不能“聽到”。如果“聽不到”，下一個(gè)Preamble的功率就增加一個(gè)步長，直到功率足夠強(qiáng)，基站“聽到”為止?；?ldquo;聽到”后，其通過AICH（采集指示信道）告訴手機(jī)可以繼續(xù)發(fā)送具體的接入請求信息了。由于Preamble是物理層的消息序列，所以在下行方向上得到的應(yīng)答信道也應(yīng)該是純物理信道，稱為AICH（DL方向）獲得指示信道。所以Preamble和AICH是一對，目的就是允許用戶接入。

在PRACH中，Preamble使用的是規(guī)范規(guī)定的16位比特的簽名序列，重復(fù)256次形成4096chips長度的碼序列。不擴(kuò)頻，采用25位移位寄存器的全1碼加擾。由于1個(gè)TS的長度只有2560chips，4096chips無法在1個(gè)TS周期內(nèi)發(fā)完，所以針對隨機(jī)接入過程定義了接入時(shí)隙為20ms，接入幀為2倍的無線幀。4096chips在1個(gè)接入時(shí)隙（5120chips）中不滿，有空閑期。空閑期的存在可以保證傳播時(shí)延。Preamble在發(fā)送時(shí)有個(gè)初始功率值，該值與開環(huán)功控算法有關(guān)，根據(jù)實(shí)際測量到的公共導(dǎo)頻信道上的信號強(qiáng)度和它得到參數(shù)之間完成一個(gè)運(yùn)算來預(yù)計(jì)初始功率值，系統(tǒng)對發(fā)出的Preamble可能沒有響應(yīng)，移動臺會以一定的時(shí)間間隔再次發(fā)送Preamble。直到在AICH上監(jiān)控到相關(guān)指示才會發(fā)送消息部分。

PRACH和AICH之間的時(shí)序關(guān)系對WCDMA終端接入至關(guān)重要，不正確的時(shí)序關(guān)系可能導(dǎo)致錯(cuò)過建立連接的時(shí)機(jī)或者對基站不能及時(shí)的響應(yīng)；因此在3GPP標(biāo)準(zhǔn)中對WCDMA終端PRACH/AICH之間的時(shí)間序列關(guān)系做出了嚴(yán)格的規(guī)定，具體如下圖所示：

圖一： PRACH 和AICH 的時(shí)間關(guān)系

AICH_Transmission_Timing是由高層通過信令方式給出的.

1.當(dāng)基站 AICH_Transmission_Timing 參數(shù)設(shè)為 0時(shí),
相鄰Preamble脈沖的時(shí)間Tp-p,min = 4 ms（15360 chips）
Preamble脈沖和相鄰AICH脈沖的時(shí)間Tp-a = 2 ms (7680 chips)
Preamble脈沖和相鄰有用信息開始傳輸?shù)臅r(shí)間Tp-m = 4 ms（15360 chips）

2.當(dāng)基站 AICH_Transmission_Timing 參數(shù)設(shè)為 1時(shí),
相鄰Preamble脈沖的時(shí)間Tp-p,min = 5.3 ms（20480 chips）
Preamble脈沖和相鄰AICH脈沖的時(shí)間Tp-a = 3.3 ms (12800 chips)
Preamble脈沖和相鄰有用信息開始傳輸?shù)臅r(shí)間Tp-m = 5.3 ms（20480 chips）

以上我們介紹了3GPP中對PRACH/AICH時(shí)間關(guān)系的規(guī)定，這其實(shí)也就回答了日本TELECOM認(rèn)證（俗稱JATE認(rèn)證）中隨機(jī)接入控制的Timing測試的要求。

日本TELECOM認(rèn)證參考標(biāo)準(zhǔn)（Ordinance Concerning Terminal Facilities etc.）中關(guān)于Timing測試的要求有：

(1) Send out the location registration signal from the equipment being tested.

(2) Measure the submission and reception timings of AICH and PRACH using the mobile telephone equipment simulator.

經(jīng)過我們上面的討論，相信大家已經(jīng)比較清楚，其實(shí)TELECOM認(rèn)證（俗稱JATE認(rèn)證）中的Timing測試也就是要求測量出基站不同設(shè)置時(shí)的Tp-a值。

以下案例是我們的一個(gè)實(shí)際測試結(jié)果：

分析以上信令，可以看出，第一條信令是手機(jī)反向Preamble探測，第二條為基站前向AICH指示，這兩個(gè)信令的時(shí)間差即為Tp-a =2 ms (7680 chips)。