朗讯CDMA接入参数的设置与优化.doc

朗讯CDMA接入参数的设置与优化
罗勇根
湖北联通恩施分公司移动部 445000

【摘要】目前整个宜昌业务区（包括恩施）的寻呼成功率偏低，优化接入参数是提高寻呼成功率的一条很重要的途径，所以对于CDMA优化工程师来说，应该对CDMA接入参数有一个更深入的理解，本文就接入参数的合理设置进行了一个分析，其中的方法可以作为该参数优化的参考。
【关键词】寻呼 时隙模式 ISPAGE MAS

1． 移动系统接入状态简述

移动台加电后将处于四种状态之一：
①移动台初始化状态 移动台选择服务系统、运营模式并与选定的系统同步。
②移动台空闲状态 移动台监测寻呼信道消息。
③移动台接入状态 移动台向接入信道上的基站发送消息。
④移动台业务信道状态 移动台使用前、反向业务信道与基站进行通信。
在移动台接入状态中，移动台由于以下原因会尝试接入基站：
①用户发出主叫
②移动台收到寻呼
③移动台需要向基站发送登记消息
④移动台需要向基站发送消息确认或响应
移动台首先读取寻呼信道开销流，直到它收到一组最新配置消息，然后将消息在接入信道上发送给基站。如果成功接收了消息，系统会为移动台分配始呼或受话的业务信道。发送登记消息、确认消息或响应消息后，移动台将返回空闲状态。

2． Maximum Slot Cycle Index(SCI)的设置

SCI指定本系统的最长时隙循环指数，这个参数用于标识时隙寻呼操作周期，0=1.28s、1=2.56s、2=5.12s。
寻呼信道被划分为80ms的时隙，称为寻呼信道时隙。移动台在读取寻呼信道时有时隙模式和非时隙模式两种，在时隙模式，移动台只在选定的寻呼时隙中读取寻呼信道消息，忽略剩余时隙的所有消息，这样就允许移动单元断电，直到发送选定的时隙，这样就延长了移动台的电池寿命。
寻呼信道协议允许在某些分配的寻呼时隙中安排单个移动台传输消息的时间。除了处于移动台空闲状态，在其他任何状态中移动台都不会在时隙中进行操作。移动台使用在IS-95A标准中指定的散列算法来计算寻呼信道时隙。基站按照IS-95A指定的，根据国际移动台标识（IMSI）来计算相同的寻呼信道时隙，并且在该寻呼时隙中只发送消息。
时隙循环由时隙循环指数（SCI）指定。时隙循环的长度T，单位是秒，在下面给出：
T =1.28*2 i
寻呼信道时隙=PGSLOT mod 2 （4+i）
如果移动台根据它的IMSI计算出PGSLOT=3，同时如果时隙循环指数SCI=1,
那么移动台将监听每次第32个寻呼时隙，从时隙3开始（也就是3、35、67、99，依次类推）。如下图：

更改SCI 1->0，T =1.28*2 i ，T= 监听周期 (单位：秒)，i= 时隙循环指数(slot cycle index)，按理论讲，减少监听寻呼时隙周期时长，能提高寻呼成功率，但手机电池费电较为明显。SCI=2与SCI=1时比较，手机在空闲状态电池的使用时间要减少20%（SKT测试结果）。SCI=1与SCI=0时比较，以海信2101为例，SCI=1时，海信手机在空闲状态电池的使用时间达40小时左右，而SCI=0时，海信手机在空闲状态电池的使用时间只能坚持14小时左右（实验结果）。因而，该参数修改应较为慎重。目前宜昌ECP的此参数是以SCI=1来运行的。在这里要注意的是移动台终端也有SCI值（如LGW800的SCI值设为2），系统自动将两者进行比较，取较小的值，这样就解决了移动台和ECP中SCI设置不一致也能正常接入的问题。

3． LUCENT接入参数的设置

3.1 MAX_REQ_SEQ 接入信道请求试探序列的最大数目
l 数值范围：1－15
l 默认值：2
l 如果该参数设置太大，会导致一次接入请求中重复发送的次数太多，从而影响接入信道的容量。
l 如果设置太小，例如设置为1，由于序列之间有较大的时延从而为信道的变化留出了充分的时间，所以使再次发送试探序列得到成功确认的可能性增加，因此该参数至少要等于2。
3.2 MAX_RSP_SEQ 接入信道响应试探序列的最大数目
l 接入信道响应试探序列的最大数目。
l 数值范围：1－15
l 默认值：2
其设置折衷类似于MAX＿REQ＿SEQ的情况。
3.3 NUM＿STEP 在每一个接入试探序列中有（num_step）次接入试探
l 数值范围：1－16
l 默认值：5
（1） 设置折衷：
l 该参数设置较大会增加一个接入试探序列就完成接入成功的可能性，但是代价是增加了反向链路的干扰。
l 当该参数值较小时情况恰好相反：减小了反向链路的干扰但同时减小了一个接入试探序列就完成成功接入的可能性。
（2） 附加说明：
l 既然PWR＿STEP和NUM＿STEP都是为了达到的目标：确保基站成功地接收到接入请求，那么二者之间存在折衷。换句话说，如果PWR＿STEP设置得较小，那么NUM＿STEP就要设置为相对大一点的值；反过来，如果PWR＿STEP设置为较大的值，NUM＿STEP就要设置得相对较小。
根据仿真结果，比较合理的设置是PWR＿STEP为3dB和NUM＿STEP为6。PWR＿STEP设置为较小的值也可以。

3.3 PWR_STEP 接入试探序列发射功率的增加步长
l 数值范围：0 - 7（1dB/umit）
l 默认值：4
l 如果该参数设置比较大，将增加基站接入试探的可能性，但是在反向链路增加了干扰。
l 如果该参数设置较小，会使移动台在接收到基站的确认之前发送更多的接入试探，从而增加了接入信道的负载。
附加说明：
INIT＿PWR和PWR＿STEP要选择适当的值从而确保移动台在发送了NUM＿STEP个试探之前能够成功接入。当有几个移动台同时接入的时候，有可能会发生碰撞，从而使基站无法正确解调，因此移动台不应该一味发增加发射功率。反向链路的路径损耗暂时比前向链路大也可能会导致移动台需要发送多个接入试探才会得到基站的确认，在这种情况下，如果移动台在每一个接入试探都增加发射功率而传播环境变化了，那么移动台的发射功率将会比实际所需要的高。这也是造成发送多个试探序列的原因。接入试探序列之间的时延是考虑到信道环境的变化时间。
3.4 MUM_PWR 接收功率估算发射功率的校准基数
l 该参数是为了补偿由于前向CDMA信道和反向CDMA信道之间的不相关造成的路径损耗差别。在接入信道上由开环功控决定的发射功率、反向业务信道的初始发射功率、接收PCB（Power control Bit）之后的反向业务信道发射功率均与该有关。
l 数值范围：-24dB – 7dB
l 默认值：0
l 如果该参数设置太大或者太小，那么闭环功控将无法及时校正开环功控中的估计偏差。
3.5 INIT_PWR 初始发射功率偏移
l 它是对第一个接入信道序列的所需要做的调整。在接入信道上由开环功控决定的发射功率、反向业务信道的初始发射功率、接收PCB（Power control Bit）之后的反向业务信道发射功率均与该有关。
l 数值范围：－16dB - 15dB
l 默认值：0
l 如果该参数设置太大，移动台的接入会导致反向链路的阻塞，从而降低了接入信道的性能。
l 如果该参数值设置太小，移动台在接入时的初始发射功率太小，从而导致移动台必须发送多个接入试探才会被基站成功接收，这样会增加接入信道碰撞的概率。
附加说明：
该参数在整个系统中一致的。
3.6 ACC＿TMO
l 移动台在接入信道上发送信号之后等待TA＝（2＋acc_tmo）*80mses之后，如果还没有收到基站的响应，它认为基站并没有接收到移动台发送的信号。
l 数值范围：0－15
l 默认值：2
l 如果该参数设置太小，移动台在发送一个接入试探之后等待基站确认的时间不够长，就重新发送另外一个接入试探，也就是说，可能会发送不必要的试探，这样会导致接入信道的负载增加，并增加了接入信道碰撞的概率。另个，协议规定，基站必须在接收到移动台的接入试探之后的ACC＿TMO＊80msec时间内发送确认消息。如果该参数设置太小，基站将无法满足要求，特别是负载很重的情况下。
l 如果设置太大，接入过程会慢下来，因为每次接入试探所需要的时间增加了。
附加说明：
l ACC＿TMO不能1小，以避免发生下面的情况：当移动台发送另个一个接入试探的时候基站对前一个试探的确认消息已经发出。
l 从基站接收到来自移动台的接入试探到基站通过寻呼信道发送确认消息大概需要350msecs(在无负载的系统中)，因此ACC＿TMO不得小于3（当设置为3时，代表80msec*(3+2)=400msec）。
l 减小ACC＿TMO不会加快接入过程，除非发送第一个接入试探就收到了基站的确认。而且会导致移动台发送一些不必要的接入试探和增加反向链路的干扰。
随着基站负载的增加，ACC＿TMO需要设置为比3大的值，因为基站发送确认消息需要更多的时间。
3.7 PROBE_BKOFF 接入信道试探滞后时间范围
l 当移动台发送接入试探之后的一段时间内没有收到来自基站的确认消息，那么它就会在等待一个随机时延RT( 0 < RT < probe_bkoff )之后再次发送接入试探。
RS：序列滞后时延：0<RS<bkoff
PD：持续性时延
IP：初始开环功率：－73－移动台收到的信号(dBm)+nom_pwr+init_pwr
PI：功率递增步长
TA：确认响应超时上限，80*(2+ACC_TMO)
RT：试探滞后时延，0<RT<PROBE＿BKOFF
NUM＿STEP：接入试探的数目
l 数值范围：1－16（Slots）
l 默认值：4
l 1如果该参数设置太大，在一次接入中需要发送多个接入试探的情况下的时间明显延长。
l 如果该参数设置太小，由于碰撞导致的在同一个试探序列是发送多个试探的情况下会明显好转，在不使用PN随机化持续性时延的情况下更是如此。对于负载较轻的网络，该参数设置较小是可以接受的。
附加说明：
通过设置该参数重新发送的时间被随机化，从而减小了发生再次冲突的可能性，因为考虑到无线信道的变化，在接入试探序列之间可能需要更大的时延，所以序列之间的时延值不同（该时延值由BKOFF给出，下面会提到），而PROBE＿BKOFF定义的仅仅是一序列中不同试探之间的时延。

3.8 BKOFF 接入信道试探序列滞后范围
l 对于每一个接入试探序列，将采用一个在0到1＋BKOFF之间的伪随机的滞后时延。
l 数值范围：1－16
l 默认值：4
l 如果该参数设置太大，在每次接入需要发送多个接入试探序列的情况下接入过程所需要的时间明显延长。
如果该参数设置太小，由于碰撞而造成的接入试探的重复发送（不同的试探序列中）的情况没有明显改善，在不使用PN随机化、持续性时延的情况下更是如此。然而对于负载较轻的网络还是可以接受的。

3.9 PAM_SZ 接入信道前同步信号中的接入信道帧的最大数目
●数值范围：1 - 15(Frame)
●默认值：2
●设置折衷：
该参数设置过大将导致接入信道容量的浪费，因为每个消息都要发送pam_sz个帧（不包含消息实体）。
如果该参数设置过小慧降低接入试探得到基站成功确认的可能性，从而导致移动台重复发送接入试探（可能是多次）
●附加说明
该参数的选择要考虑基站端对PN码空间的搜索速度，小区半径及该小区的多经特征。
接入信道前缀帧为全0。移动台用Walsh函数0对其进行调制。
PAM_SZ和INIT_PWR的设置存在折衷。增加任何一个参数的值都会增加接入信道试探被基站成功接收的概率，但是代价是增加了接入信道的干扰。

3.10 MAX_CAP_SZ 接入信道消息实体的长度

●数值范围：3 - 10（Frame）
●默认值：5（每个接入消息中包含3个帧，不包括前缀）
●由于不管实际的接入信道消息实际需要发送多少帧，每个消息都要发送max_cap_sz个帧（不算前缀），所以如果该参数设置很大会造成接入信道容量的浪费
●附加说明：
接入信道消息，一般是起呼消息，在最坏的情况下3个帧(消息实体)就足够了。

3.11 PROBE_PN_RAN 移动台使用它来计算每个接入尝试的时间随机选择
接入信道试探的时间随机化。
移动台将发送时间随机时延RN个PN chips，这里的RN是根据该参数由hash算法产生的，在0 到2probe_pn_random – 1 之间。
Probe_pn_random
Delay (chips)
0
0
1
0 ~ 1
2
0 ~ 3
3
0 ~ 7
4
0 ~ 15
5
0 ~ 31
6
0 ~ 63
7
0 ~ 127
8
0 ~ 255
9
0 ~ 511

●数值范围：0-8
●默认值：7
●设置折衷：
如果设置为较小的值（例如，0或者1），间隔距离近的移动台在接入信道上的接入试探碰撞不容忽视。
●附加说明：
由于接入信道和时隙的选择都是随机的而且各个移动台是不相关的，有可能多个移动台在同一接入信道上的同一时隙发送接入信道消息。如果两个移动台的接入信道消息到达基站的时间差超过1 PN chips，基站就会将二者区分开来，如果接入信道消息到达时间差太小以致不能区分，就叫做接入信道碰撞。当三个或更多接入信道消息在同一时隙发送时，有的会发生碰撞，而有的则不会。（当存在多经时，碰撞更容易发生，因为基站无法区分来自两个移动台的多经碰撞）

接入试探
序列1
序列2
序列3
序列4
序列MAX_RSP_SEQ
（最大15）
响应类接入尝试
RS
RS
RS
系统
时间
发送响应消息就绪时刻

PI
IP
接入试探1
试探2
试探3
试探4
试探NUM_STEP（最大16）
系统
时间
TA
RT
TA
RT
TA
RT
选择接入信道（RA），初始化发送功率
见下图
TA

接入试探
序列1
序列2
序列3
序列MAX_RSP_SEQ
（最大15）
请求类接入尝试
RS
RS
系统
时间
发送请求消息就绪时刻
PD
PD
PD

一次接入试探
接入试探的真正发送时间
一个接入信道时隙
接入信道预发送序列
（调制符号0）
接入信道
消息封装
接入信道20ms帧
MAX_CAP_SZ
（3—10帧）
PAM_SZ
（1—15帧）
PAM_SZ+MAX_CAP_SZ
（4—25帧）
PN随机延迟 = RN个Chips = RN´0.8138ms
接入信道时隙和帧的边界

4、恩施接入参数的设置
对恩施现网的接入参数进行检查:

根据以上的接入参数，可以计算出无线侧最大的接入时长:
1、one probe=（pam_sz +max_cap_sz）*20ms=180 msec
2、TA=80*(2+acc_tmo)=80*4=320 msec
3、RT= probe_bkoff slot=1 slot=180 msec
4、RS=bk_off slot=1 slot=180 msec
手机的最大接入时间为：
10（probe+TA）+10RT+RS=10*500+1800+180=6980msec=6.98sec

宜昌ECP设置为第一次寻呼整个ECP下所有的小区（包括宜昌和恩施），第一次发起寻呼在5秒内没有收到寻呼响应消息将发第二次寻呼，由于开通了ISPAGE功能，第二次寻呼Serving MSC向相邻的MSC发送ISPAGE Invoke message，Serving MSC和相邻的MSC同时寻呼手机，寻呼的范围为手机最后登记位置所在的LAC和相邻的LAC，寻呼时长设为6s。考虑到ECP设置的SLOT_CYCLE_INDEX＝1，而一般的手机有设置为1或2的，系统自动取两者较小的值，所以SCI取1，故基站在5＋1.28*2＝7.56秒后没有收到移动台的Page Response Message则发起二次寻呼，而手机的最大接入时间为6.98秒，两者不存在时间冲突，可见接入参数还是设置的较合理的。

5、MAS时间的设置

移动台在正常Idle状态下会进行基于时间的注册，在基站cell2表中有参数Regprd_c(CDMA Time_Based Registration Period，取值范围是29—85，0表示不进行注册)，设置移动台多长时间注册一次，进行位置更新。恩施地区目前设置为58，转换成分钟为regprd_c=2的X/4方*0.08秒；在ECP表有Mobile Activity Supervision中的activity Timeout Interval参数（取值范围是10—2880分钟），宜昌ECP目前设置为75分钟。设置ECP多长时间没有收到移动台的注册信息则置其为关机状态。注意：MS超过MAS时间没有同基站进行消息交互，系统不会自动把用户属性置为关机，只有MS接收到一次被叫寻呼，系统才会主动查询MS多久没有基站进行消息交互，同时该次寻呼系统播放“暂时无法接通”的寻呼失败录音通知，同时系统才将用户属性置为关机状态。
周期位置更新是网络与移动用户保持紧密联系的一种重要手段，因此周期时间越短，网络的总体服务性能越好。但频繁的周期更新有两个负作用：一是网络的信令流量大大增加，对无线资源的利用率降低，在严重时会直接影响系统中各个实体的处理能力（包括ECP和BTS）；另一方面则使移动台的功耗增大，使系统中移动台的平均待机时间大大缩短。因此MAS时间的设置需权衡网络各方面的资源利用情况而定。
MAS时间可以由网络操作员设置，参数的具体取值取决于系统中各部分的流量和处理能力。一般建议在业务量和信令流量较大的地区，选择较大的MAS时间，而对业务量较小、信令流量较低的地区，可以设置较小MAS时间。为适当地设置MAS时间，在运行的网络上应对系统中各个实体的处理能力和流量作全面的、长期的测量（如ECP的处理能力，A接口、Abis接口、Um接口以及HLR、VLR等）。上述任何一个环节出现过载时，都可以考虑增大MAS时间的值。
MAS时间一定要大于regprd_c时间，否则MS在正常开机状态下，会出现被叫关机的状态。这两个参数类似于GSM网络的T3212和btdm参数。

参考文献

[1] 万晓榆等. CDMA移动通信网络优化. 北京：人民邮电出版社，2003
[2] CDMA网络优化培训论文及总结汇编. 中国联通内部资料,2004
[3] ECP System Documentation Release 23.0. Lucent technologies,2004
[4] CDMA工程技术手册. 中国联通内部资料