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1、CDMA Access_pn_offset 与距离的公式测定摘 要：本文测定了 Motorola CDMA 系统中 Access_pn_offset 与距离的关系，解决了长期以来困扰无线工程师的 CDMA 距离判定 问题。一、绪论在移动通信系统中，我们经常会碰到希望能够判断一个呼叫所在的位置的情况，这对于无线通信系统的网络优化意义重大，工程师可以通过对呼叫的定位找出通话质量差的地点，确定网络问题所在的区域，从而全面充分地了解网络情况，对症下药。首要问题是确定手机（MS）与基站（BTS）之间的距离。在 GSM 网络，我们知道一个反映时延的参数 TA（Timing Advance），通过时间提前量
2、可以判断手机所在的距离区域，1TA0.556km（即 1km2TA）。如果一个呼叫的 TA4，排除无线传播多径反射产生的时延不计，则可大致判断该呼叫发生在距离基站 1.5km-2km 之间的区域。通过实际测试，GSM 网络的 TA与距离的关系符合上述公式。在 CDMA 网络，也有通过时延反映距离的参数 Access_pn_offset。在Motorola CDMA 系统中，每一个呼叫建立在 Call Detail Log 中都会产生一个Access_pn_offset 值。Motorola 系统对该参数的描述是：手机接入系统时的码片偏移量，可以表示手机与基站之间的距离。根据 CDMA 规范可以
3、得出以下公式：Time（us）ChipsChips/1.2288 McpsChips0.8138us/chips；Distance（km）Chips0.8138us/chip299,311km/1,000,000usChips0.244km/chip；即 1chip0.244km，4chips1km，1pn_offset1chip。但是，在实际应用中发现，绝大部分呼叫的 Access_pn_offset 都在 22-33之间，手机与基站的距离应该为 5.5km-6.5km，而城区基站的间距在 0.5-1.5km之间，即使考虑多径效应，手机与基站的距离也不应该这么大。 那么，问题究竟出在哪里？A
4、ccess_pn_offset 参数与距离的计算公式到底是怎样的？针对这几个问题，我们进行了以下试验。二、测试内容及分析1、测试方法及要求 寻找一个方圆 4-5 千米都收不到其它基站（BTS）信号的孤立基站，确保不会因为切换导致 pn_offset 测试的不确定性； 测试路线上的信号覆盖必须是连续的，保证手机（MS）在测试过程中不会脱网，避免因重新登陆而改变了初始的 pn_offset； 测试路线上的每一点与基站必须视通，避免因多径产生 pn_offset 的变化； 测试开始前，将手机（MS ）关机重启一次，将之前的 pn_offset 积累清零； 在基站下面拨 6 个 1，在距离基站 1km
5、 处拨 6 个 2，在距离基站 2km处拨 6 个 3，在距离基站 3km 处拨 6 个 4； 在每个点正常波测后分别拔出手机天线，拨打 123456789，以测试同等条件下拔出天线前后对 Access_pn_offset 的影响； 采用五部手机同时进行测试，使测试更具代表性； 测试系统采用 Motorola CDMA R16.1 版本。2、测试及分析 按照以上要求选取信号源非常纯净的 BTS-623 基站进行拨打试验，此基站为微蜂窝，天线经过功分分为两扇区，是一个十分孤立的基站，且周围相对平坦，5km 之内可以视通基站，距离 BTS-623 基站最近的一个基站直线距离在10km 以上，两基站
6、的信号不能实现连续覆盖。表 1 为 BTS-623 基站的功率参数设置。表 1 BTS-623 基站的功率设置CARRIER ID(bts#-sector#-carrier#)PILOTGAINSCHGAINPCHGAINSIFPILOTPWRCARRIER-623-1-283 127 42 110 32.0在开关手机后，分别在基站下面拨 6 个 1，在距离基站 1km 处拨 6 个 2，在距离基站 2km 处拨 6 个 3，在距离基站 3km 处拨 6 个 4。另外，在每个点正常拨测后分别拔出手机天线，拨打 123456789，以测试同等条件下拔出天线前后对Access_pn_offset
7、参数的影响。为了使测试结果更具有代表性，我们分别采用五部手机同时进行测试，如表 2 所示。表 2 测试用的手机型号手机型号 手机类型 手机型号 手机类型Samsungn299 95 Samsungx199 1xscp600 95 Qcp2235 1xscp500 1x 测试方案如图 1 所示，基站位于 80m 高山上的 20m 铁塔上，选取的四个拨测点均可直视基站。图 1 无线测试图实地拨测次数如表 3 所示，具体测试结果如表 4 所示。表 3 测试过程Acc_bts Acc_channle Dialed_digits km Counts623 283 111111 0 41222222 1
8、38333333 2 26444444 3 51表 4 测试结果The antenna is in mobile The antenna is out of mobileDialed_digits Access_pn_offset= Counts Access_pn_offset= Counts30 2 24 325 2 22 519 4 19 223 6 25 128 1 27 124 5 23 121 7 26 122 5 21 226 3 20 5 11111129 1 27 7 28 629 6 26 226 7 30 128 6 31 1 24 3 25 4 35 1 33 1 30
9、 1 22222223 1 33 2 32 431 4 29 233333330 3 31 234 5 29 7 32 4 28 1 39 8 35 435 14 38 236 11 37 144444436 137 3 38 12 42 1 40 2 表中用绿颜色标识的数字说明在同一个地点拨测 Access_pn_offset 的值出现频率比较多的值。由表 5 可以看到，在相同的无线环境和相同的条件下，拔出天线与否对Access_pn_offset 值的影响不大，两种情况下的 Access_pn_offset 值基本相等。表 5 手机天线对 Access_pn_offset 值的影响甚微Di
10、aled_digits Average pn_offset Counts Average pn_offset(antenna out)Counts111111(0km) 22.83 41 22.69 16222222(1km) 27.29 38 27.77 9333333(2km) 31.12 26 31 8444444(3km) 37 51 36.13 8表 6 是在相同条件下分别统计不同手机在距离基站 0、1、2、3km 处的偏移值，图 2 为测试结果的形象显示。表 6 在相同条件下不同手机的测试结果111111（0km） 222222（1km） 333333（2km） 444444（3k
11、m）Samsungn299 95 22.00 27.67 30.75 36.29scp600 95 26.11 28.13 30.33 38.45scp500 1x 21.00 28.75 30.60 37.83Samsungx199 1x 22.29 26.63 30.20 36.82Qcp2235 1x 22.44 25.34 33.33 35.10Average 22.83 27.29 31.12 37.00 可以看出，在每个点只有京瓷 2235 和三洋 600 手机的 Access_pn_offset值的整体走势与其它四部不同，说明不同手机在相同条件下的Access_pn_offset
12、T 值也会不同。图 2 在相同条件下不同手机的测试结果图 3 为不分手机类型，对整体波测结果的统计分析图。表 7 为每隔 1 千米手机通话时的 Access_pn_offset 值的差。表 7 每隔 1 千米 Access_pn_offset 的差值Access_pn_offset 值的差0km-1km 1km-2km 2km-3km 0km-3kmSamsungn299 5.67 3.08 5.54 14.29 scp600 2.01 2.21 8.12 12.34 scp500 7.75 1.85 7.23 16.83 Samsungx199 4.34 3.58 6.62 14.53 Qc
13、p2235 2.93 7.96 1.77 12.66 手机类型Average 4.46 3.83 5.88 14.17 三、结论对比上述测试数据和图表，可以得出如下结论：在无线环境纯净、地形不是很复杂的条件下，不区分手机型号、类型：（1）在距离基站 0km 距离通话时：Access_pn_offset 的值有 80%集中在19-24 之间，整体抽样统计的平均值为：22.83；（2）在距离基站 1km 距离通话时：Access_pn_offset 的值有 70%集中在26-29 之间，整体抽样统计的平均值为：27.29；（3）在距离基站 2km 距离通话时：Access_pn_offset 的值
14、有 96%集中在29-33 之间，整体抽样统计的平均值为：31.12；（4）在距离基站 3km 距离通话时：Access_pn_offset 的值有 90%集中在35-39 之间，整体抽样统计的平均值为：37。针对手机在基站下发起呼叫的 Access_pn_offset 不等于 0 的现象，我们进行了进一步实验：用五部手机紧挨着天线表面进行关机重启，分别进行了 20 次拨打测试，测试结果 Access_pn_offset 值都在 22-24 之间，统计平均值等于23。由此得知，手机与基站距离为 0 时，Access_pn_offset 的值不是为 0，而是存在着一个偏移量。手机在基站天线下接入
15、系统的 Access_pn_offset 值为23，即手机初始化的 pn_offset=23。在相同条件下进行通话时，手机天线的拔出与否对 Access_pn_offset 值是有影响的，但影响范围不超出 1，在非精确定位的情况下可以忽略不计。同样，不同型号或类型的手机对 Access_pn_offset 值也是有影响的，但整体统计效果是相同的，都落在一个范围内。通过统计可以看出：在无线环境单纯、信号比较纯净的条件下，通话时每远离基站 1 千米 Access_pn_offset 值增加 4-6，这完全符合无线信号在空中传播的特性，加上多径时延和设备时延，这个值在 4-6 之间是合理的。 根据以
16、上统计，可以初步估计在信号纯净区域和地势起伏区域的通话点距离基站距离为：Distance(km) = (Access_pn_offset-23)/4。该公式与实际统计中发现的绝大部分呼叫的 Access_pn_offset 值都在 22-33 之间的情况相符。测试表明，Motorola CDMA 系统 R16.1 版本的 Access_pn_offset 值，仅仅反应出手机到基站之间的单程距离，而不是基站到手机，再从手机回到基站的双程距离。四、结论延伸根据以上结论，我们可以设计一个软件，进行海量数据统计。将大量的CDL（Call Detail Log）取出，筛选出 Access_pn_offset 值，设计一个呼叫次数和基站距离的柱状图，根据基站扇区的覆盖方向，即可大致判断该基站下的用户通常是在哪个距离区域内进行通话，进而实现以下功能
