1、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、
2、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
3、_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。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： 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图 1 SRCH_WIN_A 中心设置激活集中各个 PN 有各自不同的搜索
4、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
5、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
6、_NSRCH_WIN_R窗口大小（PN片数）SRCH_WIN_ASRCH_WIN_NSRCH_WIN_R窗口大小（PN片数）0 4 8 601 6 9 802 8 10 1003 10 11 1304 14 12 1605 20 13 2266 28 14 3207 40 15 45212 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，SRC
7、H_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
8、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
9、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
10、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
11、，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
12、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
13、_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
14、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 +
15、 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
16、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
17、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
18、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
19、。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
20、 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
21、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
22、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=17
23、2chips*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
24、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，以及与直放站相邻的基站，都需要注意可能达到的最大相对时延，并按其中的最大时延设置搜索窗。2）在进行直放站级联时，多级级联将引入更大的时延，这样在后级级联的直放站与其周边的小区发生邻接关系时，可能导致时延太大无法正常切换。因此，建议直放站的级联组网主要用于直放站覆盖区域孤立的环境，尽量没有与周边其它基站的切换关系。级联下的时延要求同上。3）分析直放站的时延时，既考虑了直放站离施主基站的信号传播时延（对于光纤直放站，是指实际光纤路由中的时延；对于射频直放站
25、，是指直放站与施主基站之间的最大空中传播时延） 、直放站的处理时延，也应考虑直放站信号的覆盖范围。增加直放站的拉远距离，则意味着可能减少直放站的覆盖范围。4）上面的时延分析中，传播时延是按直线传播来计算的，实际环境中，既存在直射信号，也同时存在反射、绕射等信号，它们将可能带来更大的相对时延。五、结语搜索窗是 CDMA 网络中的重要参数，也是 RF 优化中的重要参数，所以我们需要深入的理解。像恩施这样的山区环境，无线信号传播复杂，所以搜索窗的合理设置显得格外重要，往往一个参数的修改，会起到意想不到的效果，所以我们应该根据自己网络的实际情况，调整搜索窗的大小，特别是在添加直放站后，必须对施主基站的搜索窗进行调整，同时还应该根据直放站周边的实际情况，考虑调整周边和直放站切换的基站的搜索窗大小。参考文献：1 中国联通移动通信网络优化论文选编（第三届） 2 CDMA IS-95 和 3G-1X 基站呼叫处理 朗讯科技 2001 年 7 月第一版3 3G-1X RF Design Engineering and Base Station Call Processing 朗讯科技 2002年 6 月4 CDMA2000 前反向搜索窗指导书 华为科技 2003 年 11 月 6 日
