WCDMA基础知识-功率控制

1、 对于WCDMA移动通信系统来说，上行是干扰受限，下行是功率受限，这就意味着不管是上行还是下行用户的功率水平都应该是够用但也不更好，只有这样才能提供更高的系统容量并保证用户的服务质量。而做到这一点，就需要快速而有效的功率控制手段。内容简介内容简介1l开环功率控制开环功率控制l闭环功率控制闭环功率控制l下行功率平衡下行功率平衡 内环功率控制内环功率控制外环功率控制外环功率控制按照功控方式：按照功控方式：内容简介内容简介2 2按照业务类型：按照业务类型：lR99lHSDPAlHSUPAlMBMSlIMSR99R99：开环功率控制：开环功率控制开环功率控制的目的开环功率控制的目的 对需要建立的物理信

2、道（PRACH、DPCCH和DPDCH的初始发射功率作出估计。开环功控的基本内容开环功控的基本内容 上行开环功率控制 上行开环分为公共信道和专用信道开环功控 下行开环功率控制 下行开环分为公共信道和专用信道开环功控 控制信道和数据信道的功率偏差R99R99：上行公共信道开环功率控制：上行公共信道开环功率控制PRACH(PCPCH)信道的初始发射功率计算信道的初始发射功率计算公式：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： 当UE发出前缀后，在规定的时间未收到NODEB的应答，则UE会在下一个发前缀的时刻把前缀的发射功率在前一个前缀功率的基础上再增加一个调整步长Power_Step 当UE发出前缀后，在规定的时间收到NODEB正的应答， 对于PRACH, 则UE在原有功率的基础上增加消息部分与前缀部分的功率偏差发送消息。m-p PStep RampPower ernitial_PowPreamble_IwerPRACH_C_PoR99R99：上行专用信道的开环功率控制：上行专用信道的开环功率控制对于对于RNC来说，需要确定来说，需要确定UE上行上行DPCCH的初始发射功率偏差，计算公式如下：

4、的初始发射功率偏差，计算公式如下：然后然后UE根据根据RNC提供的提供的DPCCH power offset，根据下述公式计算得到真正使用，根据下述公式计算得到真正使用的的DPCCH初始发射功率：初始发射功率：PowerCPICHPdBPGdBmINdBNEOffsetPowerDPCCHTTb_)()()(/_0其中（NT+IT）是RNC接收的总干扰功率；PG是处理增益。DPCCH_Initial_power = DPCCH_Power_offset - CPICH_RSCP R99R99：上行控制信道和数据信道的功率偏差：上行控制信道和数据信道的功率偏差上行专用信道分为控制信道和数据信道，

5、这两个信上行专用信道分为控制信道和数据信道，这两个信道的功率偏差分别用功率增益因子道的功率偏差分别用功率增益因子 和和 来表示，来表示，其作用如下图所示：其作用如下图所示：控制信道和数据信道之间的功率关系可用下述公式控制信道和数据信道之间的功率关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：下行公共信道开环功率控制：下行公共信道开环功率控制下行公共信道发射功率的确定包括以下几类：下行公共信道发射功率的确定包括以下几类：对于公共信道而言对于公共信道而言,发射功率都是在信道建立时配发

6、射功率都是在信道建立时配置，并可以通过重配置消息对发射功率进行重置，并可以通过重配置消息对发射功率进行重配配 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：下行专用信道的开环功率控制：下行专用信道的开环功率控制基本原理基本原理： 在于利用UE所测得的P-CPICH的信号质量来确定路损，同时需要考虑业务的Q

7、oS、数据速率、品质因素Eb/N0、下行链路的实时总发射功率、其他小区对本小区的干扰等因素，从而对下行链路专用信道的初始发射功率作出估计。发射功率估算公式发射功率估算公式1 1：基于实际路损法：基于实际路损法发射功率估算公式发射功率估算公式1 1：基于：基于CPICH Ec/N0CPICH Ec/N0法法R99R99：下行公共信道开环功率控制（：下行公共信道开环功率控制（sccpchsccpch）SCCPCH的发射功率控制方式：的发射功率控制方式： SCCPCH信道建立时是按照FACH、PCH传输信道分别配置的，且对FACH只是配置最大的发射功率（max Fach power）；当SCCPCH

8、发送数据时，在每个FP帧中RNC都会给NodeB带power level的值；NodeB将取当前有数据的传输信道的最大发射功率进行发送。R99R99：下行专用信道控制域和数据域的功率偏差：下行专用信道控制域和数据域的功率偏差下行专用物理信道控制域和数据域是时分复用的，控制域和数据域之间的功率偏差分别用PO1, PO2,PO3来表示：PO1是TFCI域功率偏差， PO2是TPC域功率偏差， PO3是pilot域功率偏差下行专用物理信道的帧格式如下所示：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：内环功率控制：内环功率控制基本原理：基本原理：基本内容：基本内容：(上行内环功率控制(下行内环功率控制 接收方根据接收到信号的信干比与信干比目标值比较，然后向发送方返回一个TPC命令，发送方根据接收到的TPC命令，通过高层给定的内环功率控制算法得出是增加发射功率还是减小发射功率，调整的幅度TPC_cmdTPC_STEP_SIZE。R99：上行内环功

10、率控制：上行内环功率控制(上行内环功率控制是NodeB根据接收到的DPCCH的信干比与目标信干比比较来调整UE的发射功率(上行内环功率控制有两种方式：算法1和算法2 算法1是每个时隙进行内环功控，频率1500Hz。算法2是每隔5个时隙做一次内环功控；TPC命令在DPCCH上携带：Pilot Npilot bitsTPC NTPC bitsDPCCHFBI NFBI bitsTFCI NTFCI bitsR99：上行内环功控算法：上行内环功控算法1的流程图的流程图有多个TPC吗？开始合并同一无限链路集中的TPC对不同链路集中的每个TPC作软判决得到符号WiTPC_cmd=r(W1,W2,.,Wn

11、）TPC_cmd=1TPC_cmd=-1TPC=0?YesNoYesNo判决规则：假如所有无线链路集的TPC都为1，则r=1; 假如从任何无线链路集来的TPC有一个为0，则r=-1 R99：上行内环功控算法：上行内环功控算法2的流程图的流程图有多个TPC吗？开始合并同一无限链路集中的TPC，得到N个TPC令前4个时隙的TPC_cmd=0在第五个时隙对这N组TPC作判决，得到N个暂时的TPC_tempi,判决规则同单一TPC的情况TPC_cmd=1TPC_cmd=-1YesNo令前4个时隙的TPC_cmd=0在第5个时隙时对这五个时隙进行硬判决5个时隙的TPC都为15个时隙的TPC都为-1其它T

12、PC_cmd=0对这N个TPC_tempi作软判决：TPC_cmd=r(TPC_temp1,TPC_temp2,.TPC_tempN)判决规则：若 ，则TPC_cmd =1；若所有的为-1，则TPC_cmd = -1；其他情况， TPC_cmd =0。5 . 0_11NiitempTPCNR99：下行内环功率控制：下行内环功率控制下行内环功率控制是UE根据接收到的DPCH的信干比与目标信干比比较来调整NodeB的发射功率下行内环功率控制有两种方式：模式1和模式2 模式1是每个时隙进行内环功控，频率1500Hz。模式2是每3个时隙做一次内环功控；TPC命令在DPCH上携带：TPC NTPC bi

13、tsData2Ndata2 bitsDPDCHTFCI NTFCI bitsPilot Npilot bitsData1Ndata1 bitsDPDCHDPCCHDPCCHR99：下行内环功率控制的方式：下行内环功率控制的方式(下行闭环功控时，当nodeb估计出第k个TPC命令之后，UTRAN按下式将当前的下行功率P(k-1)调整为新的发射功率P(k)：P(k) = P(k - 1) + PTPC(k) + Pbal(k) 其中 PTPC(k) 表示内环功率控制过程中的第k个功率调整量， Pbal(k) 表示为了平衡无线链路的功率向一个共同的参考功率靠拢，根据下行功率控制过程得到的一个修正值。

14、R99：下行内环功率控制受限方式：下行内环功率控制受限方式下行内环功控设置了功率调整受限模式和下行内环功控设置了功率调整受限模式和不受限模式：不受限模式：如果功率调整量不受限：如果功率调整量不受限：如果功率调整量受限：如果功率调整量受限：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：外环功率控制：外环功率控制基本原理：基本原理： 内环功率控制的目的是控制单链路的SIR逼近SIRTarget ，外环功率控制是内环功率控制的辅助，基本原理是接收方根据实际数据的接收质量慢速调整SIRTarget，以使业务质量不因无线环境的变化而受影响，保持相对恒定的通信质量。R99：外环功率控制：外环功率控制外环功率控制图形描述外环功率控制图形描述可以用作衡量业务质量的指标有：可以用作衡量业务质量的指标有：接 收 到 的 质 量 是 否优 于 所 需 质 量减 少 SIR目 标 值Y增 大 SIR目 标 值N传输信道误

16、块率（BLER）CRCI指示物理信道误码率（BER）R99：闭环功率控制总体图：闭环功率控制总体图NodeBRNC外 环 功 控 ： 根 据 传输 信 道 质 量 调 整SIRtargetUE接 收 的DPCCH， 测 量得 到 SIR收 TPC根 据 接 收 的 DPCCH的 信 干 比 判 决 ， 并反 馈 TPC命 令比 较 SIR与SIRtarget接 收 传 输 信道 信 息判 决 ， 调 整 发 射 功率R99：下行功率平衡：下行功率平衡目的：目的： 当UE处于宏分集状态，同时拥有多条无线链路。但由于UE发射的TPC（传输功率控制）命令可能在空中发生差错，因此有的下行无线链路可能增

17、加功率，而别的下行链路同时可能减少功率，这就造成了功率漂移；下行功率平衡机制就是用来克服这种功率漂移原理：原理：不断地将各条无线链路的功率向一个相同的参考功 率进行修正。平衡作用体现在下行内环功率控制公式中： 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条下行链路物理信道发射功率相对于各小区P-CPICH发射功率的偏差可以收敛为一致uu 功率平衡公式功率平衡公式累加是以帧为单位在高层给定的调整周期上进行的，Pref 是参考功率，它的值等于DL Reference

18、Power ；PP-CPICH 是主CPICH的发射功率，Pinit 是前一个调整周期的最后一个时隙的码功率，如果前一个周期的最后一个时隙正好落在传输间隔（压缩模式下）内，则Pinit 等于传输间隔之前的那个时隙的码功率；r 是调整系数，介于01之间 下行功控平衡的时隙定位: 在CFN modulo (Adjustment Period)=0 的帧的第一个时隙开始功控，以每个调整周期重复。当CFN0时，则从此帧的第一个时隙重新开始。 lR99lHSDPAlHSUPAlMBMSlIMS HSDPA HSDPA功率控制功率控制 RNC分配分配HSDPA功率方法的两种方式：功率方法的两种方式： 1、

19、RNC分配HSDPA的总功率，并通过PHYSICAL SHARED CHANNEL RECONFIGURATION REQUEST消息通知NodeB ； 2、RNC不分配HSDPA的总功率给NodeB，而是由NodeB实时的把DPCH所剩下的功率资源分配到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总功率的分总功率的分配方法配方法 的三种方法：的三种方法：1、RNC固定分配方法： 2、RNC动态分配方法 3、NodeB动态使用方法 HSDPA HSDPA功率控制功率控制三种方法的比较：三种方法的比较： RNC静态配置方法可以

20、用于产品的初期，小区用户不是很多的情况下，系统容易稳定；RNC动态配置方法是产品商用的基础，但由于涉及到前台的动态调整，要保证动态调整是否能够是的系统容量的最大化，需要通过仿真或者测试决定；NodeB动态使用方法，是最好的方法，应该是使系统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开环功控主要内容：下行开环功控主要内容： 主要是对物理信道E-AGCH、E-RGCH、E-HICH的功率偏差的配置或者重配。NODEB根据该偏差值，以及由DPCCH上的内环功控机制来动态的调整这些物理信道的发送功率，因此，这几条信道也间接的做内环功率控制。根据协议描述：在软切换状态下，信道E-AGCH只有服务小区配置，其他两条则所有小区都需要配置，因此，在软切换的状态下，这几条物理信道的处理增益有所不同，调整的策略也有所不同。HSUPAHSUPA功率控

23、制功率控制下行开环功率控制配置原则：下行开环功率控制配置原则：1、DPCH上所承载的业务类型：DPCH承载业务不同，DPCH所需要的发射功率不同，但E-RGCH、E-HICH、E-AGCH所承载的数据速率是不变的，具有固定的扩频增益，2、宏分集状态：E-AGCH由于没有软切换，因此当用户处在软切换状态时，因为DPCCH的功率在改变，因此，需要对E-AGCH的功率偏差进行动态更新；对于E-RGCH、E-HICH信道，和DPCH信道一样，具有软切换的能力，RNC侧无须进行更新。 HSUPAHSUPA功率控制功率控制基本配置思路：基本配置思路：1、Power Offset配置和业务相关，2、当TTI

24、发生改变时，需要对各自的PO进行重新配置；3、宏分集状态下的Power Offset更新：4、当DPCH上发生并发业务时，从OMC后台分别取出为各个业务配置的Power Offset值，然后取其最小值。 HSUPAHSUPA功率控制功率控制上行开环功控主要内容：上行开环功控主要内容：1、E-DPCCH功率偏移的设置2、E-DPDCH/DPCCH功率偏差的确定3、Macd-Flow功率偏移的配置4、调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的功率应保证E-DPCCH上的控制信令的误码率要求，可以根据仿真或实

25、测得到，并在后台配置。注意区分注意区分不同不同TTI的情况的情况HSUPAHSUPA功率控制功率控制E-DPDCH/DPCCH功率偏差的确定原理：功率偏差的确定原理： 主要是通过设置E-DPDCH相对于DPCCH的合理功率偏差来决定E-DPDCH的发射功率。和R99业务不同，对于E-DPDCH的功率偏差配置，协议只有计算方式一种，即根据一个或者一组参考E-TFC作为参考，其他E-TFC都根据选择的参考E-TFC计算相应的bed值。 HSUPAHSUPA功率控制功率控制参考E-TFC增益因子 计算 HSUPAHSUPA功率控制功率控制参考参考E-TFC的选择：的选择： 令令E-TFCIref,m

26、表示第表示第m个参考个参考E-TFC的的E-TFCI，此处，此处m=1,2,M，而，而M为信令通知的参考为信令通知的参考E-TFC的数目，的数目，且且E-TFCIref,1 E-TFCIref,2 E-TFCIref,M。令。令E-TFCIj 第第j个个E-TFC的的E-TFCI。对于第。对于第j个个E-TFC：(若若E-TFCIj E-TFCIref,M，则参考，则参考E-TFC为第为第m个参个参考考E-TFC。(若若 E-TFCIj E-TFCIref,1，则参考，则参考E-TFC为第为第1个参个参考考E-TFC。 (若若 E-TFCIref,1 E-TFCIj E-TFCIref,M,，

27、则参考，则参考E-TFC为满足为满足E TFCIref,m E-TFCIj ThresNumReTransUp时候，上调SIRtarget一个步长； NumReTransAve ThresNumHARQFailUp， 说明E-DCH上的无线质量较差，则触发SIRtarget上调，上调幅度为：步长+ OlpcStepCorr；否则：按照StatInWinLength长度进行统计，当条件：NumHARQFail =ThresNumHARQFailDown， 满足，说明E-DCH上的无线质量很好，则触发SIRtarget下调一个步长当条件：ThresNumHARQFailDown NumHARQFa

28、il 传输信道物FACH-物理信道SCCPCH的一一映射关系 ； 2、和R99中的CCCH/DCCH复用到一条 FACH上 ； 以上情况下，都通过控制面的公共信道建立请求和公共信道重新配置请求中的信元FACH允许的最大发射功率（max FACH power 来配置。MBMSMBMS功率控制功率控制P-T-MP-T-M发送的发送的MBMSMBMS开环功率配置和调整：开环功率配置和调整： 基本原理： 对于承载MTCH的SCCPCH，因为在UE侧进行接收的方式有三种方式：单小区接收、合并接收（包括选择合并和软合并），这三种状态下接收方式的性能差别很大，同时，在合并接收时，性能还和合并的小区个数相关。因此，在不同接收策略下，对SCCPCH的功率配置不同。MBMSMBMS功率控制功率控制 小区合并状态的判断方法：小区合并状态的判断方法：（M表示采用PTM发送的小区数， PTMThres1 ，PTMThres2为判决门限） 当：M PTMThres1 ,满足，表示相邻小区