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RRM（無線資源管理）涉及的內容直接關系到WCDMA 終端在網絡中的表現。本文對隨機接入過程進行介紹，并針對3GPP 規范中對RRM 的隨機接入部分的要求進行闡述。 1 隨機接入過程介紹 終端與系統的通信可分為兩個階段，一是接入階段，二是話務通信階段。由此可見，只有終端正確地接入到網絡，才使終端與網絡的通信成為可能。 UTRAFDD 中的開環功率控制可用于RACH（隨機接入信道）傳輸的初始化過程，一般情況下，開環功率控制精度為±9dB 的范圍內。因此根據接收到的絕對功率來設定發射功率將帶來很大的不確定性。UTRA 中對隨機接入過程進行了嚴格的規定。 每個接入時隙隨機接入突發的結構如圖1 所示。 圖1 隨機接入突發結構 接入突發由長度為若干個1ms 的前導部分和長度為10ms 的消息部分組成。兩部分之間為0.25ms 的空閑時隙。其中前導部分是由16 個復數符號A 或-A（A=1+j ，這里j 是虛部的標記）組成特征序列，共有16 個不同的這樣的序列。在一個小區中，哪些特征序列可以使用的消息是通過基站下行信道予以廣播的。消息部分由數據部分（對應于DPDCH）和第一層控制信息部分（對應于DPCCH）組成，這兩部分是通過兩條物理信道并行發送的。隨機接入過程包括以下步驟： （1）終端對BCH 進行解碼，在給定的ASC（接入服務等級）內為可用RACH 子信道集合獲得可用的上行接入時隙。終端僅在相對于所在小區廣播控制信道幀邊界的一系列給定時間偏置處發起接入嘗試。這樣的時間偏置即為接入時隙。每個接入時隙都會與別的接入時隙之間有1.25ms 的時間間隔，以防止接入嘗試的相互碰撞。 （2）終端在給定的ASC 內從可用的特征碼集合中隨機選擇一個特征碼。 （3）終端測量下行鏈路的功率電平，并設定RACH 的初始功率電平，由于考慮到開環功率控制的不準確性，設定值具有一定的富余量。 （4）在1ms 的前導發送時間內中發送選擇的特征符號。 （5）終端對AICH 進行解碼，查看基站是否檢測到了前導。 （6）如果沒有檢測到AICH ，終端將以基站指示的步長（1dB 的倍數）即功率爬坡因子增加前導的發射功率，并將在下一個分配的接入時隙中重新發送前導。 （7）當檢測到來自基站的AICH 時，終端開始發送RACH 傳輸的10ms 或20ms 的消息部分。隨機接入消息控制部分的發射功率比上次前綴部分的發射功率高Pp-m[dB] （上次發射的前綴部分和隨機接入消息控制部分之間的功率偏移Pp-m=Pmessage-control–Ppreamble，用dB 表示）。 簡而言之，在隨機接入狀態下，手機會根據接收到的基站信號電平估計一個較小的值作為手機的初始發射功率，發送第一個前導，如果在規定的時間內沒有得到基站的應答信息，手機會加大發射功率，發送第二個前導，如果在規定時間內還沒有得到基站的應答信息，手機會再加大發射功率。這個過程重復下去，直到收到基站的應答或者到達設定的最多嘗試次數為止。 2 RRM 測試中對隨機接入的規定 在3GPPTS34.121-1User Equipment (UE) Conformance Specification; Radio Transmission and Reception (FDD); Part 1: Conformance Specification 的第八章（RRM：無線資源管理）中，對隨機接入進行了嚴格的規定。分為以下四項內容進行考查： 2.1 隨機接入——接收到ACK 時的正確行為 （1）測試過程 ·根據通用呼叫建立過程建立一個呼叫。根據表1、表2 和表3 設置測試參數。使用呼叫建立過程中的PRACH 過程。在系統模擬器收到10 個前導之后，在AICH 信道發送ACK 響應。 表1 隨機接入測試中的射頻參數設置 表2 隨機接入測試的射頻參數設置 表3 隨機接入測試中的系統模擬器的參數 ·測量第一個PRACH 前導的輸出功率，測量每一次功率爬坡之間的功率差，測量UE 的第10 個PRACH 前導和消息部分之間的功率差。 ·使用頻譜分析儀測量前導部分的數量和消息部分的數量。 （2）測試要求 UE 應該根據開環功率控制算法計算初始功率，并在第1 個前導使用這個功率電平，在之后的前導上增加功率。第一個前導的絕對功率應該為-30dBm±9dB （常溫條件下）。 測量存在兩個相對功率，一個是前導爬坡之間的功率差，另一個是最后一個前導和消息部分之間的功率差。所有前導爬坡之間的功率差的測試要求是3dB，精度為3dB （即范圍為0~6dB）。第10 個前導PRACH 和消息部分（控制部分＋數據部分）的功率差的測試要求是3dB，精度為3dB （即范圍為0~6dB）。 圖2 是某款WCDMA 終端在某測試系統上的測試結果。 圖2 測試結果1 橫坐標是時間軸，單位是ms；縱坐標是上行功率，單位是dBm 。 功率爬坡期間，第二個和第一個前導的功率比是2.90dB，后面依次是2.87，3.05，3.16，2.83，2.91，3.15，2.93 和3.31dB ；消息部分和最后一個前導的功率差是2.83dB 。以上結果均符合規范的要求，因此測試結果為通過。 2.2 隨機接入——接收到NACK 時的正確行為 （1）測試過程 ·根據通用呼叫建立過程建立一個呼叫。根據表1、表2 和表3 設置測試參數。使用呼叫建立過程中的PRACH 過程。系統模擬器收到10 個前導之后，在AICH 信道上應該發送NACK。 ·使用頻譜分析儀測量前導部分的數量，測量第一個功率爬坡周期的第10 個前導和第二個功率爬坡周期的第1 個前導之間的時延。 （2）測試要求 在AICH 信道上接收到NACK 之后，UE 應停止發送前導，并重復功率爬坡過程，直到定時器TB01 超時（此處TB01 設為100ms）。UE 應該在第一個功率爬坡周期內發送10 個前導，系統模擬器發送NACK 之后的100ms 之內，UE 不發送任何消息。之后，UE 應該開始第二個前導爬坡周期。圖3 是某款WCDMA 終端的測試結果。 圖3 測試結果2 測得兩次功率爬坡循環之間時間為133.0ms ，且在第一個循環內前導的數量是10 個，符合規范要求。測試結果為通過。圖4 是另外一款WCDMA 終端的測試結果。 圖4 測試結果3 測得兩次功率爬坡周期之間時間為159.0ms ，也符合規范要求。測試結果為通過。圖5 是某款WCDMA 終端此項失敗的測試結果。 圖5 測試結果4 雖然測得兩次功率爬坡循環之間時間為166.5ms ，符合規范要求。但是，在第一個循環內前導的數量是9 個，而不是規范要求的10 個前導。因此，此項測試結果為失敗。 2.3 隨機接入——超時時的正確行為 （1）測試過程 ·根據通用呼叫建立過程建立一個呼叫。根據表1、表2 和表3 設置測試參數。使用呼叫建立過程中的PRACH 過程。系統模擬器在AICH 信道上不發送任何消息。 ·使用頻譜分析儀測量前導部分的數量。 （2）測試要求 在一個循環周期內達到前導的最大數量之后，UE 停止發送前導。UE 重復功率爬坡過程直到達到前導爬坡循環的最大數量。在測試中，系統模擬器不發送ACK 或者NACK。UE 應該發送2 個前導循環，每一個前導循環包括12 個前導。 圖6 是某款WCDMA 終端的測試結果。 圖6 測試結果5 測試結果給出：第一個循環中的前導數量是12 個，第二個循環中的前導數量是12 個，前導循環的數量是2 個。符合規范，測試結果為通過。圖7 是某款WCDMA 終端此項失敗的測試結果。 圖7 測試結果6 觀察此圖可知，前導之間的時間間隔過大。以下是測試結果：第一個循環前導的數量是1 個，第二個循環前導的數量是2 個，前導循環的總數量是19 個循環。 從測試結果不難看出：前導之間的時間間隔超過了規范所規定的范圍是導致測試結果失敗的直接原因。 2.4 隨機接入——最大發射功率時的正確行為 （1）測試過程 ·根據通用呼叫建立過程建立一個呼叫。根據表1、表2（將最大允許上行發射功率設為0dBm）和表3 設置測試參數。使用呼叫建立過程中的PRACH 過程。系統模擬器在AICH 信道上不發送任何消息。 ·設置系統模擬器的發射輸出電平使得在UE 天線連接器處得到的電平為。 ·測量UE 的所有PRACH 前導輸出功率。 （2）測試要求UE 不能超過由系統模擬器配置的最大允許上行發射功率。圖8 是某款WCDMA 終端的測試結果。 圖8 測試結果7 測試結果給出，最大前導功率是1.64dBm 。符合標準要求，測試結果為通過。 3 結束語 終端隨機接入過程的質量非常重要，它將直接影響終端的接入速度、開環功率變化、通話質量甚至全網性能等方面，目前，仍然屬于終端射頻性能的薄弱環節之一，商用終端中也或多或少的存在這方面問題，需要在芯片設計開發和制造工藝等方面加以完善和改進。 |
