WCDMA系统功率控制基本原理

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1、WCDMA系统功率控制基本原理,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,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的就是在保证用户通 信质量的条件下，使用户的发射功率尽量小。,Page 5,功控的分类,开环功率控制 上行开环功控（反向） 下行开环功控（前向） 开环功率控制 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 6,功控在各个信道的适用情况,P

2、age 7,第1章 功率控制概述 第2章 功率控制介绍,内容介绍,Page 8,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 压模下内环功控,内容介绍,Page 9,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 10,开环功率控制原理简述,初始发射功率设置原理,Page 11,PRACH信道

3、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 12,PRACH信道的开环功率控制,RACH,BCH: CPICH channel powerUL interference level,UE测量CPICH的接收功率 计算上行初始发射功率,Page 13,PRACH信道的开环功率控制,Preamble_Initial_Power = PCPICH DL TX power - CPICH_RSCP + UL interference + Constant Value注：PCPICH DL TX power、UL inter

4、ference、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第一个前导信号发射功率设定方法,Page 14,上行DPCCH信道的开环功率控制,DPCCH_Initial_power = DPCC

5、H_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 = Primary 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

6、省常数。,上行DPCCH初始功率设置方式,Page 15,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 16,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）,Page 17,下行DPCCH信道的开环功率控制,下行DPCCH的初始功率设置方式：P=（E

7、c/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 18,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 压模下内环功控,内容介绍,Page 19,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 20,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SIRtar,每一个UE都有一个自己的控制环路,Page 21,上行内环功控,Node

8、B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 22,上行DPCC

9、H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RLS内的所有RL的TPC Command是一样的),处理TPC指令的算法1（PCA1）,Page 23,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 24,上行D

10、PCCH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 25,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TPC；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

11、.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 26,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/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 27,下行内环功控,Page 28,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

12、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 DPC_MODE=1，每三个时隙调整发射功率,Page 29,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Lim

13、ited power Raised Used的值为“Used”,Page 30,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DPDCH/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 31,下行功率平衡,下行功率平衡（DPB）过程,Page 32,下行功率平衡,防止不同

14、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 33,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 压模下内环功控,内容介绍,Page 34,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B

15、LER/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 35,上行外环功控,Page 36,下行外环功控,Page 37,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 38,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B

16、LER）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0.1dB时，通知Node B采用新的SIR目标值,Page 39,外环功率控制,软切换时，在各条链路中选取各条链路中最小的目标值为系统的目标值。当所有的链路都要求升高目标SIR时，才进行升高，只要有一条链路要求降低目标SIR，那就降低目标SIR组合业务外环功率控制总原则：保证所有传输信道质量 SIR调整步长计算按单业务计算方式（单独计算）。 上升步长按取大原则； 下降步长按取小原则； 控制策略优先采用非DTX控制方式,Page 40,外环功率控制,上行链路异常处理当上行链路异常时，会导致上行SIR测量值在持续一段时间内高于或低于目标SIRtar值，实际测量SIR值不再收敛到目标SIRtar值。例如，当UE离基站比较近，当达到下行最小发射功率时SIR还比较高；或当UE离基站比较远，当达到最大发射功率时，SIR还比较低。 监测SIRerr事件E/F的测量报告 如果接收到Ea报告（偏差超过门限），则SRNC停止该链路的外环功控。 如果收到Eb报告（偏差低于门限），则重新开启外环控制。 链路失步停止外环控制，清除已有通信质量统计信息,