功率控制原理课件

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1、WCDMA功率控制原理,ISSUE1.0,Page 2,第1章 功率控制概述 第2章 功率控制介绍,内容介绍,Page 3,引入功控后的发射功率接收功率关系,Page 4,远近效应,CDMA自从被提出以来，一直没有得到大规模应用的主要问题就是无法克服“远近效应”,信号被离基站近的UE的信号“淹没”，无法通信,一个UE就能阻塞整个小区,Page 5,功率控制目的,克服“远近效应” 调整发射功率，保持上/下行链路的通信质量 克服阴影衰落和快衰落 降低网络干扰，提高系统质量和容量,一句话：CDMA系统中功率控制的目标就是在保证用户通 信质量的条件下，使用户的发射功率尽量小。,Page 6,功控的分类

2、,上行开环功控（反向） 下行开环功控（前向）,开环功率控制,闭环功率控制,上行内环功率控制 下行内环功率控制 上行外环功率控制 下行外环功率控制,Page 7,功控在各个信道的适用情况,Page 8,第1章 功率控制概述 第2章 功率控制介绍,内容介绍,Page 9,第2章 功率控制介绍 开环功率控制 内环功率控制 外环功率控制,内容介绍,Page 10,开环功率控制基本原理,基本原理 假设发射功率与接收功率之间的耦合损耗以及干扰水平相同，利用先 行测量接收功率的大小，并由此确定发射功率的大小。 基本作用 克服阴影和路径损耗 主要缺点 未考虑到上、下行信道电波功率的不对称性，因而其精确性难以得

3、到保证。 主要应用 上行：应用于PRACH和DPCCH信道 下行：应用于DPCCH信道。,Page 11,开环功率控制原理简述,初始发射功率设置原理,Page 12,PRACH信道的开环功率控制,p-a：前导与AI指示时间定时； p-p：两前导发送间距定时； p-m：前导与消息发送间距定时；,Page 13,内环功控的收敛过程,开环功控对闭环功控的影响,准确计算内环所需要的初始发射功率，加速其收敛时间 降低对系统负载的冲击,Page 14,PRACH信道的开环功率控制,Preamble_Initial_Power = PCPICH DL TX power - CPICH_RSCP + UL i

4、nterference + Constant Value 注：PCPICH DL TX power、UL interference、Constant Value在系统消息中携带下发， CPICH_RSCP由UE测量得到。 建网初期，覆盖受限，可以将Constant Value的值设置偏大（-16dB或-15dB） 便于网络侧能够及时接收到UE发出的前导信号；另外，可将power ramp step参数 设置偏大也能够提高网络侧成功捕获前导信号的概率； PRACH的消息部分的功率控制有以下特征： 的值由高层配置，控制 部分和数据部分的功率之比的计算和上行专用信道相同。,上行PRACH第一个前导信

5、号发射功率设定方法,Page 15,PRACH信道的开环功率控制,RACH,BCH: CPICH channel power UL interference level,UE测量CPICH的接收功率 计算上行初始发射功率,Page 16,上行DPCCH信道的开环功率控制,DPCCH_Initial_power = DPCCH_Power_offset - CPICH_RSCP 注：CPICH_RSCP由UE测量得到； DPCCH_Power_offset是DPCCH初始发射功率偏置，在RRC连接建立之 初就由RNC配置给UE ；其计算公式如下： DPCCH_Power_offset = Pri

6、mary CPICH DL TX power + UL interference +Default Constant Value。 其中： Primary CPICH DL TX power是主公共导频物理信道下行发射功率； UL interference是上行干扰； Default Constant Value 是DPCCH初始发射功率缺省常数。,上行DPCCH初始功率设置方式,Page 17,上行DPCCH信道的开环功率控制,建立的链路是第一条链路 在同步过程中按照TPC Pattern来发送TPC，发n对（0，1）后发一个1，每四帧重新开始循环直到上行同步后终止这种方式，开始正常的闭环功

7、控； 软切换过程中增加的链路不是第一条链路 在同步过程中，NodeB采用发送全1的TPC命令给UE，同时下行功率保持不变,初始内环功率控制方式（上行同步前）,Page 18,下行DPCCH信道的开环功率控制,下行DPDCH初始发射功率：（原理计算公式）,下行DPCCH的初始功率设置方式： P=（Ec/Io）Req - CPICH_Ec/Io + PCPICH 注：（Ec/Io）req是UE正确接收该专用信道所需的Ec/Io，CPICH_Ec/Io是UE测量 到的公共导频信道的Ec/Io，通过RACH报告给UTRAN，PCPICH是公共导频 信道的发射功率。,Page 19,第2章 功率控制介绍

8、 开环功率控制 内环功率控制 外环功率控制,内容介绍,Page 20,闭环功率控制,内环功控与外环功控一起被称为闭环功控,Page 21,上行内环功控,内环功率控制的目的：使测量SIR尽快地收敛到设定的SIR tar,每一个UE都有一个自己的控制环路,Page 22,上行内环功控,NodeB侧：每时隙测量上行DPCCH SIR,与目标SIR比较，测量SIR大于目标 SIR，发TPC=0；如果测量SIR小于目标SIR，发TPC=1； UE侧：处理TPC命令，计算TPC_cmd；有两种上行功率控制模式： PCA1，UE每个时隙处理一次TPC命令，步长tpc为1或2dB； PCA2，UE每五个时隙处

9、理一次TPC命令，步长tpc为1dB。 在DPCCH上的功控步长调整量：dpcch = tpc * TPC_cmd，TPC_cmd即利用 上述算法计算的TPC合成命令。 tpc也与之相关。 DPCCH和DPDCH上的功率之比为c/d的平方。(c/d 的值由高层配置.),Page 23,上行DPCCH内环功率控制,当UE没有处于软切换时，每个时隙收到一个TPC命令 如果TPC0，则TPC_cmd=-1 如果TPC1，则TPC_cmd=1 当UE处于软切换时(PCA1) 合并同一RLS的TPC命令字；(对不同小区的RL先进行最大比合并，而后生成一个TPC，在不同小区分别发送该TPC命令字；在一个R

10、LS内的所有RL的TPC Command是一样的),处理TPC指令的算法1（PCA1）,Page 24,上行DPCCH内环功率控制,当UE处于软切换时(PCA1) 合并不同RLS的TPC命令字，合并规则如下：(N:RLS Num),处理TPC指令的算法1（PCA1）,Page 25,上行DPCCH内环功率控制,当UE不处于软切换时(PCA2) UE以5个时隙为单位进行功控。前4个slot，功率保持不变，在 第5个slot，硬判决这5个slot的TPC_est：,处理TPC指令的算法2（PCA2）,Page 26,上行DPCCH内环功率控制,当UE处于软切换时(PCA2) 合并同一个RLS的TP

11、C；先进行最大比合并，然后用硬判决生成 TPC命令字： If all 5 hard decisions within a set are 1, TPC_tempi = 1. If all 5 hard decisions within a set are 0, TPC_tempi = -1. Otherwise, TPC_tempi = 0. 合并不同RLS的TPC，规则如下,处理TPC指令的算法2（PCA2）,Page 27,上行DPCCH内环功率控制,控制速度差异 TPC指令处理算法1，其功控速度为1500Hz；TPC指令算法2，其功控速度为300Hz。 适用场景 UE高速移动时（80KM

12、/H），快速内环功控跟踪不到快衰落（要求1个功控时隙大于1个波长左右），表现出负增益，此时建议选择算法2。如覆盖高速公路的小区，建议选择算法2。,两种算法的比较,Page 28,下行内环功控,Page 29,下行内环功控,UE侧：根据测量DPCCH的PILOT的SIR（软切换期间在最大 比合并之后）；与目标SIR比较生成TPC命令 DPC-MODE=0时，UE每个时隙发送一次TPC命令。 DPC-MODE=1时；UE每三个时隙重复相同的TPC命令。 NodeB侧：收到TPC后调整DPCCH和DPDCH的发射功率。步长为0.5、 1、1.5或2dB。 DPC-MODE=0，每个时隙调整发射功率

13、DPC_MODE=1，每三个时隙调整发射功率,Page 30,下行内环功控,下行链路发射功率 P(k) = P(k - 1) + PTPC(k) + Pbal(k) 不支持有限功率增长（当参数Limited power Raised Used的值为“Not used”） 支持有限功率增长（当参数Limited power Raised Used的值为“Used”,Page 31,下行DPCCH内环功率控制,下行DPCH时隙结构： PO1、PO2和PO3分别是DPCCH的TFCI、TPC和PILOT域相对于 DPDCH的功率偏置。 PO1、PO2和PO3由RNC确定。,下行功率控制主要是指对DP

14、DCH/DPCCH的功率控制。DPDCH和DPCCH功率的调整幅度相同。 一个时隙内，下行用于DPDCH符号的平均发射功率不可以高于Maximum_DL_Power，也不能低于Minimum_DL_Power。,Page 32,下行功率平衡,下行功率平衡（DPB）过程,Page 33,下行功率平衡,防止不同RLS的链路，由于TPC误码导致的发射功率偏移，损失 软切换增益。,下行功率平衡的作用,r：调整比例，P ref：参考功率值， P init：上一个调整周期内最后一个时隙的码域功率， PP-CPICH：导频功率，a：“最大功率比”,Page 34,第2章 功率控制介绍 开环功率控制 内环功率

15、控制 外环功率控制,内容介绍,Page 35,外环功率控制,一种现象 在相同SIR目标值作用下，不同环境中业务的BLER统计结果不同 一种表现 接入网提供给NAS服务QoS表征量为BLER，而非SIR 外环的目的 为NAS提供满足一定BLER目标值的链路质量输出。 基本思路：类“锯齿波”控制方式 如BLER/BER测量值低于BLER/BER目标值，则降低内环SIRtar 如BLER/BER测量值高于BLER/BER目标值，则提高内环SIRtar。,Page 36,外环功率控制,最终接入网提供给NAS的服务中QoS表征量为 BLER，而非SIR！ 根据无线通信的原理， BLER 固定的情况下，

16、SIR会随着无线环境的变化而变化,SIR,BLER,不同曲线对应不同的多径环境,Page 37,上行外环功控,Page 38,下行外环功控,Page 39,外环功率控制,N:调整目标SIR所需要的的TTI个数（N= 外环功率调整周期/TTI） N1：非DTX期TTI个数 N2：DTX期TTI个数 NN1N2; N10,N2=0,按非DTX外环控制方式（有数据发送时） N1=0,N20,按DTX外环控制方式（无数据发送时）,外环功率控制原理图,Page 40,外环功率控制,非DTX外环控制 SIR目标值调整量公式（目前基于专用信道的BLER） 注：当累计调整量大于等于0.1dB时，通知Node B采用新的SIR目标值 DTX外环控制 SIR目标值调整量公式（基于DPCCH的BER） 注：当累计调整量大于等于0.1