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JATE认证中PRACH/AICH的Timing测试介绍
2010-04-21 14:59:39 栏目：通讯专栏
核心导读
文章脉络/关键词：
JATE认证、PRACH AICH时序测试、WCDMA终端认证、日本电信法认证、手机出口日本认证、3GPP随机接入标准
内容摘要：
JATE认证是日本电信终端进入市场的强制性认证，涵盖PRACH/AICH时序测试等关键技术要求。本文详解WCDMA终端随机接入过程中前导码与采集指示信道的时间关系，以及3GPP标准规定的具体参数设置，为手机等通信设备出口日本提供合规指导。
AI 深度解读
日本作为全球重要的移动通信市场，对终端设备实行严格的准入管理制度。JATE认证依据日本《电信法》设立，与TELEC认证（电波法）共同构成电信终端的合规双门槛。PRACH/AICH时序测试是WCDMA终端JATE认证的核心项目之一，其技术背景源于3G网络随机接入机制的特殊设计：移动台通过PRACH信道发送Preamble前导码进行"信道敲门"和开环功控，基站则经AICH信道反馈接入许可，两者间严格的时间同步直接影响网络注册成功率。该测试要求终端在AICH_Transmission_Timing参数为0或1时，分别满足4ms/2ms或5ms/3ms的时序容限，这对芯片方案设计、协议栈实现及射频校准均提出精确要求。对于计划进入日本市场的厂商，建议在研发阶段即导入3GPP TS 25.214等规范要求，避免因时序偏差导致认证周期延长。该认证机制既保障了日本运营商网络的互操作性，也反映了全球蜂窝通信标准区域化落地的典型路径。
凡欲进入日本市场的电信终端除了要符合日本MIC（电信管理机构）要求的RADIO部分认证外（根据日本电波法，俗称TELEC认证），由于其同时还可能联入电信网则其也是属于电信法管理的范畴，这种产品也必须通过日本电信法（Telecom law）部分的认证要求（俗称JATE认证）。我们熟知的比较典型的电信产品就是手机。日本使用的通信终端的制式包括PDC、PHS、CDMA2000 1x以及WCDMA。其中日本使用的WCDMA的频段是FDD 1、FDD 6、FDD 9、FDD 11。也就是说符合以上制式的手机产品要在日本市场销售，其一般必须符合Radio和Telecom认证这两个部分的基本要求。
摩尔实验室（MORLAB）之前曾经撰文为大家介绍了JATE认证的基本要求（可参见https://www.morlab.cn/article/2009/0323/article_1465.html）。本期我们将进一步以WCDMA终端产品为例，介绍其在JATE认证中的“随机接入控制PRACH/AICH的时间关系”的测试要求。
在具体谈到这项测试前，我们要先来了解一下WCDMA终端在网络注册的过程。类似于GSM的随机接入，WCDMA移动台也是抢占公共随机接入信道发起随机接入请求消息。WCDMA移动台在完成小区搜索后，会驻扎在一个目标小区内，发起呼叫请求，建立RRC连接。RRC的连接不仅仅满足通信的需要，在位置更新、路由区登记等过程中都需要RRC的连接。 终端台通过PRACH（物理随机访问信道）在发送信息时分二部分，称Preamble前导部分和Message消息部分。在发起RRC连接时，移动台将在上行链路上启动开环功控，开环功控就是利用Preamble来完成的。PRACH发送随机接入前导，这其实是一个敲门的动作，同时也在进行开环功控。Preamble是由物理层产生的序列，移动台将试探性地以初始功率Po发送该序列，直至下行链路上有应答，才停止发送Preamble，转为发送消息部分。手机会发送不止一个Preamble信息流，一开始做试探，功率小一点，看基站能不能“听到”。如果“听不到”，下一个Preamble的功率就增加一个步长，直到功率足够强，基站“听到”为止。基站“听到”后，其通过AICH（采集指示信道）告诉手机可以继续发送具体的接入请求信息了。由于Preamble是物理层的消息序列，所以在下行方向上得到的应答信道也应该是纯物理信道，称为AICH（DL方向）获得指示信道。所以Preamble和AICH是一对，目的就是允许用户接入。
在PRACH中，Preamble使用的是规范规定的16位比特的签名序列，重复256次形成4096chips长度的码序列。不扩频，采用25位移位寄存器的全1码加扰。由于1个TS的长度只有2560chips，4096chips无法在1个TS周期内发完，所以针对随机接入过程定义了接入时隙为20ms，接入帧为2倍的无线帧。4096chips在1个接入时隙（5120chips）中不满，有空闲期。空闲期的存在可以保证传播时延。Preamble在发送时有个初始功率值，该值与开环功控算法有关，根据实际测量到的公共导频信道上的信号强度和它得到参数之间完成一个运算来预计初始功率值，系统对发出的Preamble可能没有响应，移动台会以一定的时间间隔再次发送Preamble。直到在AICH上监控到相关指示才会发送消息部分。
PRACH和AICH之间的时序关系对WCDMA终端接入至关重要，不正确的时序关系可能导致错过建立连接的时机或者对基站不能及时的响应；因此在3GPP标准中对WCDMA终端PRACH/AICH之间的时间序列关系做出了严格的规定，具体如下图所示：
图一： PRACH 和AICH 的时间关系
AICH_Transmission_Timing是由高层通过信令方式给出的.
1. 当基站 AICH_Transmission_Timing 参数设为 0时,
相邻Preamble脉冲的时间Tp-p,min = 4 ms（15360 chips）
Preamble脉冲和相邻AICH脉冲的时间Tp-a = 2 ms (7680 chips)
Preamble脉冲和相邻有用信息开始传输的时间Tp-m = 4 ms（15360 chips）
2. 当基站 AICH_Transmission_Timing 参数设为 1时,
相邻Preamble脉冲的时间Tp-p,min = 5.3 ms（20480 chips）
Preamble脉冲和相邻AICH脉冲的时间Tp-a = 3.3 ms (12800 chips)
Preamble脉冲和相邻有用信息开始传输的时间Tp-m = 5.3 ms（20480 chips）
以上我们介绍了3GPP中对PRACH/AICH时间关系的规定，这其实也就回答了日本TELECOM认证（俗称JATE认证）中随机接入控制的Timing测试的要求。
日本TELECOM认证参考标准（Ordinance Concerning Terminal Facilities etc.）中关于Timing测试的要求有：
(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.
经过我们上面的讨论，相信大家已经比较清楚，其实TELECOM认证（俗称JATE认证）中的Timing测试也就是要求测量出基站不同设置时的Tp-a值。
以下案例是我们的一个实际测试结果：
分析以上信令，可以看出，第一条信令是手机反向Preamble探测，第二条为基站前向AICH指示，这两个信令的时间差即为Tp-a =2 ms (7680 chips)。
摩尔实验室（MORLAB）作为中国通信测试领域最权威的第三方检测机构，有能力为您的产品进入各国市场提供快捷、灵活的测试解决方案，相信我们在JATE认证方面的经验将使得您的通信产品能顺利获得进入日本市场的准入证。
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常见问题
Q: JATE认证和TELEC认证有什么区别？
A: JATE认证依据日本《电信法》，针对接入电信网的终端设备，确保其与公共网络的互操作性；TELEC认证依据《电波法》，针对无线电设备，管控射频参数如频率、功率等。手机等通信终端通常需同时通过这两项认证。
Q: PRACH/AICH时序测试不合格会导致什么问题？
A: 时序关系不合格可能导致终端无法正确接收基站响应，造成随机接入失败、网络注册超时、呼叫建立延迟等问题，严重时终端完全无法接入日本运营商网络。
Q: AICH_Transmission_Timing参数设置为0和1时，时序要求有何不同？
A: 参数为0时，相邻Preamble间隔最小4ms（15360 chips），Preamble与AICH间隔2ms（7680 chips）；参数为1时，相邻Preamble间隔最小5ms（19200 chips），Preamble与AICH间隔3ms（11520 chips）。终端需同时满足两种配置的测试要求。
