JATE認證中PRACH/AICH的Timing測試介紹

摩爾實驗室（MORLAB）之前曾經撰文為大家介紹了JATE認證的基本要求（可參見http://www.morlab.cn/article/2009/0323/article_1465.html）。本期我們將進一步以WCDMA終端產品為例，介紹其在JATE認證中的“隨機接入控制PRACH/AICH的時間關系”的測試要求。

在具體談到這項測試前，我們要先來了解一下WCDMA終端在網絡注冊的過程。類似于GSM的隨機接入，WCDMA移動臺也是搶占公共隨機接入信道發起隨機接入請求消息。WCDMA移動臺在完成小區搜索后，會駐扎在一個目標小區內，發起呼叫請求，建立RRC連接。RRC的連接不僅僅滿足通信的需要，在位置更新、路由區登記等過程中都需要RRC的連接。 終端臺通過PRACH（物理隨機訪問信道）在發送信息時分二部分，稱Preamble前導部分和Message消息部分。在發起RRC連接時，移動臺將在上行鏈路上啟動開環功控，開環功控就是利用Preamble來完成的。PRACH發送隨機接入前導，這其實是一個敲門的動作，同時也在進行開環功控。Preamble是由物理層產生的序列，移動臺將試探性地以初始功率Po發送該序列，直至下行鏈路上有應答，才停止發送Preamble，轉為發送消息部分。手機會發送不止一個Preamble信息流，一開始做試探，功率小一點，看基站能不能“聽到”。如果“聽不到”，下一個Preamble的功率就增加一個步長，直到功率足夠強，基站“聽到”為止。基站“聽到”后，其通過AICH（采集指示信道）告訴手機可以繼續發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答信道也應該是純物理信道，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使用的是規范規定的16位比特的簽名序列，重復256次形成4096chips長度的碼序列。不擴頻，采用25位移位寄存器的全1碼加擾。由于1個TS的長度只有2560chips，4096chips無法在1個TS周期內發完，所以針對隨機接入過程定義了接入時隙為20ms，接入幀為2倍的無線幀。4096chips在1個接入時隙（5120chips）中不滿，有空閑期。空閑期的存在可以保證傳播時延。Preamble在發送時有個初始功率值，該值與開環功控算法有關，根據實際測量到的公共導頻信道上的信號強度和它得到參數之間完成一個運算來預計初始功率值，系統對發出的Preamble可能沒有響應，移動臺會以一定的時間間隔再次發送Preamble。直到在AICH上監控到相關指示才會發送消息部分。

PRACH和AICH之間的時序關系對WCDMA終端接入至關重要，不正確的時序關系可能導致錯過建立連接的時機或者對基站不能及時的響應；因此在3GPP標準中對WCDMA終端PRACH/AICH之間的時間序列關系做出了嚴格的規定，具體如下圖所示：

圖一： PRACH 和AICH 的時間關系

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

1.當基站 AICH_Transmission_Timing 參數設為 0時,
相鄰Preamble脈沖的時間Tp-p,min = 4 ms（15360 chips）
Preamble脈沖和相鄰AICH脈沖的時間Tp-a = 2 ms (7680 chips)
Preamble脈沖和相鄰有用信息開始傳輸的時間Tp-m = 4 ms（15360 chips）

2.當基站 AICH_Transmission_Timing 參數設為 1時,
相鄰Preamble脈沖的時間Tp-p,min = 5.3 ms（20480 chips）
Preamble脈沖和相鄰AICH脈沖的時間Tp-a = 3.3 ms (12800 chips)
Preamble脈沖和相鄰有用信息開始傳輸的時間Tp-m = 5.3 ms（20480 chips）

以上我們介紹了3GPP中對PRACH/AICH時間關系的規定，這其實也就回答了日本TELECOM認證（俗稱JATE認證）中隨機接入控制的Timing測試的要求。

日本TELECOM認證參考標準（Ordinance Concerning Terminal Facilities etc.）中關于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.

經過我們上面的討論，相信大家已經比較清楚，其實TELECOM認證（俗稱JATE認證）中的Timing測試也就是要求測量出基站不同設置時的Tp-a值。

以下案例是我們的一個實際測試結果：

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