WCDMA基礎(chǔ)知識-功率控制

1、 對于WCDMA移動通信系統(tǒng)來說，上行是干擾受限，下行是功率受限，這就意味著不管是上行還是下行用戶的功率水平都應(yīng)該是夠用但也不更好，只有這樣才能提供更高的系統(tǒng)容量并保證用戶的服務(wù)質(zhì)量。而做到這一點，就需要快速而有效的功率控制手段。內(nèi)容簡介內(nèi)容簡介1l開環(huán)功率控制開環(huán)功率控制l閉環(huán)功率控制閉環(huán)功率控制l下行功率平衡下行功率平衡 內(nèi)環(huán)功率控制內(nèi)環(huán)功率控制外環(huán)功率控制外環(huán)功率控制按照功控方式：按照功控方式：內(nèi)容簡介內(nèi)容簡介2 2按照業(yè)務(wù)類型：按照業(yè)務(wù)類型：lR99lHSDPAlHSUPAlMBMSlIMSR99R99：開環(huán)功率控制：開環(huán)功率控制開環(huán)功率控制的目的開環(huán)功率控制的目的 對需要建立的物理信

2、道（PRACH、DPCCH和DPDCH的初始發(fā)射功率作出估計。開環(huán)功控的基本內(nèi)容開環(huán)功控的基本內(nèi)容 上行開環(huán)功率控制 上行開環(huán)分為公共信道和專用信道開環(huán)功控 下行開環(huán)功率控制 下行開環(huán)分為公共信道和專用信道開環(huán)功控 控制信道和數(shù)據(jù)信道的功率偏差R99R99：上行公共信道開環(huán)功率控制：上行公共信道開環(huán)功率控制PRACH(PCPCH)信道的初始發(fā)射功率計算信道的初始發(fā)射功率計算公式：公式： Preamble_Initial_Power = Primary CPICH DL TX power CPICH_RSCP + UL interference + Constant ValuePRACH功率控制

3、方式：功率控制方式： 當(dāng)UE發(fā)出前綴后，在規(guī)定的時間未收到NODEB的應(yīng)答，則UE會在下一個發(fā)前綴的時刻把前綴的發(fā)射功率在前一個前綴功率的基礎(chǔ)上再增加一個調(diào)整步長Power_Step 當(dāng)UE發(fā)出前綴后，在規(guī)定的時間收到NODEB正的應(yīng)答， 對于PRACH, 則UE在原有功率的基礎(chǔ)上增加消息部分與前綴部分的功率偏差發(fā)送消息。m-p PStep RampPower ernitial_PowPreamble_IwerPRACH_C_PoR99R99：上行專用信道的開環(huán)功率控制：上行專用信道的開環(huán)功率控制對于對于RNC來說，需要確定來說，需要確定UE上行上行DPCCH的初始發(fā)射功率偏差，計算公式如下：

4、的初始發(fā)射功率偏差，計算公式如下：然后然后UE根據(jù)根據(jù)RNC提供的提供的DPCCH power offset，根據(jù)下述公式計算得到真正使用，根據(jù)下述公式計算得到真正使用的的DPCCH初始發(fā)射功率：初始發(fā)射功率：PowerCPICHPdBPGdBmINdBNEOffsetPowerDPCCHTTb_)()()(/_0其中（NT+IT）是RNC接收的總干擾功率；PG是處理增益。DPCCH_Initial_power = DPCCH_Power_offset - CPICH_RSCP R99R99：上行控制信道和數(shù)據(jù)信道的功率偏差：上行控制信道和數(shù)據(jù)信道的功率偏差上行專用信道分為控制信道和數(shù)據(jù)信道，

5、這兩個信上行專用信道分為控制信道和數(shù)據(jù)信道，這兩個信道的功率偏差分別用功率增益因子道的功率偏差分別用功率增益因子 和和 來表示，來表示，其作用如下圖所示：其作用如下圖所示：控制信道和數(shù)據(jù)信道之間的功率關(guān)系可用下述公式控制信道和數(shù)據(jù)信道之間的功率關(guān)系可用下述公式描述：描述： j c cc cd d Scode I+jQ DPCCH DPDCH Q I S 2)(dcDPDCHDPCCHPPcdR99R99：下行公共信道開環(huán)功率控制：下行公共信道開環(huán)功率控制下行公共信道發(fā)射功率的確定包括以下幾類：下行公共信道發(fā)射功率的確定包括以下幾類：對于公共信道而言對于公共信道而言,發(fā)射功率都是在信道建立時配發(fā)

6、射功率都是在信道建立時配置，并可以通過重配置消息對發(fā)射功率進行重置，并可以通過重配置消息對發(fā)射功率進行重配配 pcpich power, scpich power,psch power, sccpch power(fach power /pch power), pccpch power(BCH power), pich power , AP_AICH power, CSICH power, CD/CA_ICH power，PDSCHR99R99：下行專用信道的開環(huán)功率控制：下行專用信道的開環(huán)功率控制基本原理基本原理： 在于利用UE所測得的P-CPICH的信號質(zhì)量來確定路損，同時需要考慮業(yè)務(wù)的Q

7、oS、數(shù)據(jù)速率、品質(zhì)因素Eb/N0、下行鏈路的實時總發(fā)射功率、其他小區(qū)對本小區(qū)的干擾等因素，從而對下行鏈路專用信道的初始發(fā)射功率作出估計。發(fā)射功率估算公式發(fā)射功率估算公式1 1：基于實際路損法：基于實際路損法發(fā)射功率估算公式發(fā)射功率估算公式1 1：基于：基于CPICH Ec/N0CPICH Ec/N0法法R99R99：下行公共信道開環(huán)功率控制（：下行公共信道開環(huán)功率控制（sccpchsccpch）SCCPCH的發(fā)射功率控制方式：的發(fā)射功率控制方式： SCCPCH信道建立時是按照FACH、PCH傳輸信道分別配置的，且對FACH只是配置最大的發(fā)射功率（max Fach power）；當(dāng)SCCPCH

8、發(fā)送數(shù)據(jù)時，在每個FP幀中RNC都會給NodeB帶power level的值；NodeB將取當(dāng)前有數(shù)據(jù)的傳輸信道的最大發(fā)射功率進行發(fā)送。R99R99：下行專用信道控制域和數(shù)據(jù)域的功率偏差：下行專用信道控制域和數(shù)據(jù)域的功率偏差下行專用物理信道控制域和數(shù)據(jù)域是時分復(fù)用的，控制域和數(shù)據(jù)域之間的功率偏差分別用PO1, PO2,PO3來表示：PO1是TFCI域功率偏差， PO2是TPC域功率偏差， PO3是pilot域功率偏差下行專用物理信道的幀格式如下所示：One radio frame, Tf = 10 msTPC NTPC bitsSlot #0Slot #1Slot #iSlot #14Tslo

9、t = 2560 chips, 10*2k bits (k=0.7)Data2Ndata2 bitsDPDCHTFCI NTFCI bitsPilot Npilot bitsData1Ndata1 bitsDPDCHDPCCHDPCCHR99R99：內(nèi)環(huán)功率控制：內(nèi)環(huán)功率控制基本原理：基本原理：基本內(nèi)容：基本內(nèi)容：(上行內(nèi)環(huán)功率控制(下行內(nèi)環(huán)功率控制 接收方根據(jù)接收到信號的信干比與信干比目標(biāo)值比較，然后向發(fā)送方返回一個TPC命令，發(fā)送方根據(jù)接收到的TPC命令，通過高層給定的內(nèi)環(huán)功率控制算法得出是增加發(fā)射功率還是減小發(fā)射功率，調(diào)整的幅度TPC_cmdTPC_STEP_SIZE。R99：上行內(nèi)環(huán)功

10、率控制：上行內(nèi)環(huán)功率控制(上行內(nèi)環(huán)功率控制是NodeB根據(jù)接收到的DPCCH的信干比與目標(biāo)信干比比較來調(diào)整UE的發(fā)射功率(上行內(nèi)環(huán)功率控制有兩種方式：算法1和算法2 算法1是每個時隙進行內(nèi)環(huán)功控，頻率1500Hz。算法2是每隔5個時隙做一次內(nèi)環(huán)功控；TPC命令在DPCCH上攜帶：Pilot Npilot bitsTPC NTPC bitsDPCCHFBI NFBI bitsTFCI NTFCI bitsR99：上行內(nèi)環(huán)功控算法：上行內(nèi)環(huán)功控算法1的流程圖的流程圖有多個TPC嗎？開始合并同一無限鏈路集中的TPC對不同鏈路集中的每個TPC作軟判決得到符號WiTPC_cmd=r(W1,W2,.,Wn

11、）TPC_cmd=1TPC_cmd=-1TPC=0?YesNoYesNo判決規(guī)則：假如所有無線鏈路集的TPC都為1，則r=1; 假如從任何無線鏈路集來的TPC有一個為0，則r=-1 R99：上行內(nèi)環(huán)功控算法：上行內(nèi)環(huán)功控算法2的流程圖的流程圖有多個TPC嗎？開始合并同一無限鏈路集中的TPC，得到N個TPC令前4個時隙的TPC_cmd=0在第五個時隙對這N組TPC作判決，得到N個暫時的TPC_tempi,判決規(guī)則同單一TPC的情況TPC_cmd=1TPC_cmd=-1YesNo令前4個時隙的TPC_cmd=0在第5個時隙時對這五個時隙進行硬判決5個時隙的TPC都為15個時隙的TPC都為-1其它T

12、PC_cmd=0對這N個TPC_tempi作軟判決：TPC_cmd=r(TPC_temp1,TPC_temp2,.TPC_tempN)判決規(guī)則：若 ，則TPC_cmd =1；若所有的為-1，則TPC_cmd = -1；其他情況， TPC_cmd =0。5 . 0_11NiitempTPCNR99：下行內(nèi)環(huán)功率控制：下行內(nèi)環(huán)功率控制下行內(nèi)環(huán)功率控制是UE根據(jù)接收到的DPCH的信干比與目標(biāo)信干比比較來調(diào)整NodeB的發(fā)射功率下行內(nèi)環(huán)功率控制有兩種方式：模式1和模式2 模式1是每個時隙進行內(nèi)環(huán)功控，頻率1500Hz。模式2是每3個時隙做一次內(nèi)環(huán)功控；TPC命令在DPCH上攜帶：TPC NTPC bi

13、tsData2Ndata2 bitsDPDCHTFCI NTFCI bitsPilot Npilot bitsData1Ndata1 bitsDPDCHDPCCHDPCCHR99：下行內(nèi)環(huán)功率控制的方式：下行內(nèi)環(huán)功率控制的方式(下行閉環(huán)功控時，當(dāng)nodeb估計出第k個TPC命令之后，UTRAN按下式將當(dāng)前的下行功率P(k-1)調(diào)整為新的發(fā)射功率P(k)：P(k) = P(k - 1) + PTPC(k) + Pbal(k) 其中 PTPC(k) 表示內(nèi)環(huán)功率控制過程中的第k個功率調(diào)整量， Pbal(k) 表示為了平衡無線鏈路的功率向一個共同的參考功率靠攏，根據(jù)下行功率控制過程得到的一個修正值。

14、R99：下行內(nèi)環(huán)功率控制受限方式：下行內(nèi)環(huán)功率控制受限方式下行內(nèi)環(huán)功控設(shè)置了功率調(diào)整受限模式和下行內(nèi)環(huán)功控設(shè)置了功率調(diào)整受限模式和不受限模式：不受限模式：如果功率調(diào)整量不受限：如果功率調(diào)整量不受限：如果功率調(diào)整量受限：如果功率調(diào)整量受限：0)(TPCif1)(TPCif)(PestTPCestTPCTPCkkk0)(TPC ife_LimitPower_Rais)( and 1)(TPC ife_LimitPower_Rais)( and 1)(TPC if0)(estestestkkkkkkPTPCsumTPCsumTPCTPCTPC1indow_Sizeveraging_WDL_Power

15、_A)()(kkiTPCsumiPk其中：0.5,1,1.5.2dBR99：外環(huán)功率控制：外環(huán)功率控制基本原理：基本原理： 內(nèi)環(huán)功率控制的目的是控制單鏈路的SIR逼近SIRTarget ，外環(huán)功率控制是內(nèi)環(huán)功率控制的輔助，基本原理是接收方根據(jù)實際數(shù)據(jù)的接收質(zhì)量慢速調(diào)整SIRTarget，以使業(yè)務(wù)質(zhì)量不因無線環(huán)境的變化而受影響，保持相對恒定的通信質(zhì)量。R99：外環(huán)功率控制：外環(huán)功率控制外環(huán)功率控制圖形描述外環(huán)功率控制圖形描述可以用作衡量業(yè)務(wù)質(zhì)量的指標(biāo)有：可以用作衡量業(yè)務(wù)質(zhì)量的指標(biāo)有：接 收 到 的 質(zhì) 量 是 否優(yōu) 于 所 需 質(zhì) 量減 少 SIR目 標(biāo) 值Y增 大 SIR目 標(biāo) 值N傳輸信道誤

16、塊率（BLER）CRCI指示物理信道誤碼率（BER）R99：閉環(huán)功率控制總體圖：閉環(huán)功率控制總體圖NodeBRNC外 環(huán) 功 控 ： 根 據(jù) 傳輸 信 道 質(zhì) 量 調(diào) 整SIRtargetUE接 收 的DPCCH， 測 量得 到 SIR收 TPC根 據(jù) 接 收 的 DPCCH的 信 干 比 判 決 ， 并反 饋 TPC命 令比 較 SIR與SIRtarget接 收 傳 輸 信道 信 息判 決 ， 調(diào) 整 發(fā) 射 功率R99：下行功率平衡：下行功率平衡目的：目的： 當(dāng)UE處于宏分集狀態(tài)，同時擁有多條無線鏈路。但由于UE發(fā)射的TPC（傳輸功率控制）命令可能在空中發(fā)生差錯，因此有的下行無線鏈路可能增

17、加功率，而別的下行鏈路同時可能減少功率，這就造成了功率漂移；下行功率平衡機制就是用來克服這種功率漂移原理：原理：不斷地將各條無線鏈路的功率向一個相同的參考功 率進行修正。平衡作用體現(xiàn)在下行內(nèi)環(huán)功率控制公式中： P(k) = P(k - 1) + PTPC(k) + Pbal(k)R99：下行功率平衡：下行功率平衡)(1 (initCPICHPrefbalPPPrP下行功率平衡可以使多條下行鏈路物理信道發(fā)射功率相對于各小區(qū)P-CPICH發(fā)射功率的偏差可以收斂為一致uu 功率平衡公式功率平衡公式累加是以幀為單位在高層給定的調(diào)整周期上進行的，Pref 是參考功率，它的值等于DL Reference

18、Power ；PP-CPICH 是主CPICH的發(fā)射功率，Pinit 是前一個調(diào)整周期的最后一個時隙的碼功率，如果前一個周期的最后一個時隙正好落在傳輸間隔（壓縮模式下）內(nèi)，則Pinit 等于傳輸間隔之前的那個時隙的碼功率；r 是調(diào)整系數(shù)，介于01之間 下行功控平衡的時隙定位: 在CFN modulo (Adjustment Period)=0 的幀的第一個時隙開始功控，以每個調(diào)整周期重復(fù)。當(dāng)CFN0時，則從此幀的第一個時隙重新開始。 lR99lHSDPAlHSUPAlMBMSlIMS HSDPA HSDPA功率控制功率控制 RNC分配分配HSDPA功率方法的兩種方式：功率方法的兩種方式： 1、

19、RNC分配HSDPA的總功率，并通過PHYSICAL SHARED CHANNEL RECONFIGURATION REQUEST消息通知NodeB ； 2、RNC不分配HSDPA的總功率給NodeB，而是由NodeB實時的把DPCH所剩下的功率資源分配到HS-PDSCH+HS-SCCH上。 HSDPA HSDPA功率控制功率控制基于上述描述，基于上述描述，HSDPA總功率的分總功率的分配方法配方法 的三種方法：的三種方法：1、RNC固定分配方法： 2、RNC動態(tài)分配方法 3、NodeB動態(tài)使用方法 HSDPA HSDPA功率控制功率控制三種方法的比較：三種方法的比較： RNC靜態(tài)配置方法可以

20、用于產(chǎn)品的初期，小區(qū)用戶不是很多的情況下，系統(tǒng)容易穩(wěn)定；RNC動態(tài)配置方法是產(chǎn)品商用的基礎(chǔ)，但由于涉及到前臺的動態(tài)調(diào)整，要保證動態(tài)調(diào)整是否能夠是的系統(tǒng)容量的最大化，需要通過仿真或者測試決定；NodeB動態(tài)使用方法，是最好的方法，應(yīng)該是使系統(tǒng)容量最大化的最好方法。 HSDPAHSDPA功率控制功率控制HSDPA Power Allocation FrameSelection of HSDPA Power Allocation means in OMCFixed allocation in RNCDynamic allocation in RNCAllocated by NODEBPower ba

21、lance between HSDPA and R99 Power congestion of HSDPA Power congestion of R99 Triggered by load control Triggering condition HSDPAHSDPA功率控制功率控制Dynamic HSDPA Power AllocationHSDPA Total Power NO HSDPA Used PowerResidual PowerCell Maximum PowerdeltaPNoHSDPAHysteresisA When: deltaP NoHSDPAHysteresisB ,

22、Increase HSDPA Total Power.lR99lHSDPAlHSUPAlMBMSlIMSHSUPAHSUPA功率控制功率控制下行開環(huán)功控主要內(nèi)容：下行開環(huán)功控主要內(nèi)容： 主要是對物理信道E-AGCH、E-RGCH、E-HICH的功率偏差的配置或者重配。NODEB根據(jù)該偏差值，以及由DPCCH上的內(nèi)環(huán)功控機制來動態(tài)的調(diào)整這些物理信道的發(fā)送功率，因此，這幾條信道也間接的做內(nèi)環(huán)功率控制。根據(jù)協(xié)議描述：在軟切換狀態(tài)下，信道E-AGCH只有服務(wù)小區(qū)配置，其他兩條則所有小區(qū)都需要配置，因此，在軟切換的狀態(tài)下，這幾條物理信道的處理增益有所不同，調(diào)整的策略也有所不同。HSUPAHSUPA功率控

23、制功率控制下行開環(huán)功率控制配置原則：下行開環(huán)功率控制配置原則：1、DPCH上所承載的業(yè)務(wù)類型：DPCH承載業(yè)務(wù)不同，DPCH所需要的發(fā)射功率不同，但E-RGCH、E-HICH、E-AGCH所承載的數(shù)據(jù)速率是不變的，具有固定的擴頻增益，2、宏分集狀態(tài)：E-AGCH由于沒有軟切換，因此當(dāng)用戶處在軟切換狀態(tài)時，因為DPCCH的功率在改變，因此，需要對E-AGCH的功率偏差進行動態(tài)更新；對于E-RGCH、E-HICH信道，和DPCH信道一樣，具有軟切換的能力，RNC側(cè)無須進行更新。 HSUPAHSUPA功率控制功率控制基本配置思路：基本配置思路：1、Power Offset配置和業(yè)務(wù)相關(guān)，2、當(dāng)TTI

24、發(fā)生改變時，需要對各自的PO進行重新配置；3、宏分集狀態(tài)下的Power Offset更新：4、當(dāng)DPCH上發(fā)生并發(fā)業(yè)務(wù)時，從OMC后臺分別取出為各個業(yè)務(wù)配置的Power Offset值，然后取其最小值。 HSUPAHSUPA功率控制功率控制上行開環(huán)功控主要內(nèi)容：上行開環(huán)功控主要內(nèi)容：1、E-DPCCH功率偏移的設(shè)置2、E-DPDCH/DPCCH功率偏差的確定3、Macd-Flow功率偏移的配置4、調(diào)度信息的功率偏移的配置HSUPAHSUPA功率控制功率控制E-DPCCHE-DPCCH功率控制原理：功率控制原理： E-DPCCH的功率應(yīng)保證E-DPCCH上的控制信令的誤碼率要求，可以根據(jù)仿真或?qū)?/p>

25、測得到，并在后臺配置。注意區(qū)分注意區(qū)分不同不同TTI的情況的情況HSUPAHSUPA功率控制功率控制E-DPDCH/DPCCH功率偏差的確定原理：功率偏差的確定原理： 主要是通過設(shè)置E-DPDCH相對于DPCCH的合理功率偏差來決定E-DPDCH的發(fā)射功率。和R99業(yè)務(wù)不同，對于E-DPDCH的功率偏差配置，協(xié)議只有計算方式一種，即根據(jù)一個或者一組參考E-TFC作為參考，其他E-TFC都根據(jù)選擇的參考E-TFC計算相應(yīng)的bed值。 HSUPAHSUPA功率控制功率控制參考E-TFC增益因子 計算 HSUPAHSUPA功率控制功率控制參考參考E-TFC的選擇：的選擇： 令令E-TFCIref,m

26、表示第表示第m個參考個參考E-TFC的的E-TFCI，此處，此處m=1,2,M，而，而M為信令通知的參考為信令通知的參考E-TFC的數(shù)目，的數(shù)目，且且E-TFCIref,1 E-TFCIref,2 E-TFCIref,M。令。令E-TFCIj 第第j個個E-TFC的的E-TFCI。對于第。對于第j個個E-TFC：(若若E-TFCIj E-TFCIref,M，則參考，則參考E-TFC為第為第m個參個參考考E-TFC。(若若 E-TFCIj E-TFCIref,1，則參考，則參考E-TFC為第為第1個參個參考考E-TFC。 (若若 E-TFCIref,1 E-TFCIj E-TFCIref,M,，

27、則參考，則參考E-TFC為滿足為滿足E TFCIref,m E-TFCIj ThresNumReTransUp時候，上調(diào)SIRtarget一個步長； NumReTransAve ThresNumHARQFailUp， 說明E-DCH上的無線質(zhì)量較差，則觸發(fā)SIRtarget上調(diào)，上調(diào)幅度為：步長+ OlpcStepCorr；否則：按照StatInWinLength長度進行統(tǒng)計，當(dāng)條件：NumHARQFail =ThresNumHARQFailDown， 滿足，說明E-DCH上的無線質(zhì)量很好，則觸發(fā)SIRtarget下調(diào)一個步長當(dāng)條件：ThresNumHARQFailDown NumHARQFa

28、il 傳輸信道物FACH-物理信道SCCPCH的一一映射關(guān)系 ； 2、和R99中的CCCH/DCCH復(fù)用到一條 FACH上 ； 以上情況下，都通過控制面的公共信道建立請求和公共信道重新配置請求中的信元FACH允許的最大發(fā)射功率（max FACH power 來配置。MBMSMBMS功率控制功率控制P-T-MP-T-M發(fā)送的發(fā)送的MBMSMBMS開環(huán)功率配置和調(diào)整：開環(huán)功率配置和調(diào)整： 基本原理： 對于承載MTCH的SCCPCH，因為在UE側(cè)進行接收的方式有三種方式：單小區(qū)接收、合并接收（包括選擇合并和軟合并），這三種狀態(tài)下接收方式的性能差別很大，同時，在合并接收時，性能還和合并的小區(qū)個數(shù)相關(guān)。因此，在不同接收策略下，對SCCPCH的功率配置不同。MBMSMBMS功率控制功率控制 小區(qū)合并狀態(tài)的判斷方法：小區(qū)合并狀態(tài)的判斷方法：（M表示采用PTM發(fā)送的小區(qū)數(shù)， PTMThres1 ，PTMThres2為判決門限） 當(dāng)：M PTMThres1 ,滿足，表示相鄰小區(qū)