W网规高培-WCDMA功率控制

1、2021-10-141WCDMA功率控制2021-10-142课程内容课程内容T第一章第一章 功率控制概述功率控制概述第二章第二章 功率控制介绍功率控制介绍2021-10-143引入功控后的发射功率接收功率关系引入功控后的发射功率接收功率关系2021-10-144 功率控制目的：功率控制目的：u克服“远近效应”u调整发射功率，保持上/下行链路的通信质量u克服阴影衰落和快衰落u降低网络干扰，提高系统质量和容量u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。 功控的目的功控的目的2021-10-145开环功率控制n上行开环功控（反向）n下行开环功控

2、（前向）闭环功率控制n上行内环功率控制n下行内环功率控制n上行外环功率控制n下行外环功率控制功控的分类功控的分类2021-10-146功控在各个信道的适用情况功控在各个信道的适用情况 Power control works on specific channels.Physical channelOpen loop Inner loopOuter loopNo power controlDPDCHXXDPCCHXXXPCCPCHXSCCPCHXPRACHXAICHXPICHX2021-10-147课程内容课程内容T第一章第一章 功率控制概述功率控制概述第二章第二章 功率控制介绍功率控制介绍20

3、21-10-148第二章第二章 功率控制介绍功率控制介绍 第二节第二节 内环功率控制内环功率控制 第三节第三节 外环功率控制外环功率控制 第四节第四节 压模下内环功控压模下内环功控2021-10-149u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；u基本作用克服阴影和路径损耗；u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。u主要应用上行：应用于PRACH和DPCCH信道下行：应用于DPCCH信道开环功率控制基本原理开环功率控制基本原理2021-10-1410开环功率控制原理简述开环功率控制原理

4、简述初始发射功率设置原理 EcNoXceInterferenRSCPCPICHPowCPICHPowXEcNoXEcNoCPICHPowCPICHPowXceInterferenPLPowXEcNoXceInterferenPLPowCPICHEcNoCPICH_) 2.(._) 1.(_2021-10-1411One access slotp-ap-mp-pPre-amblePre-ambleMessage partAcq.Ind.AICH accessslots RX at UEPRACH accessslots TX at UEp-a：前导与AI指示时间定时；p-p：两前导发送间距定时；

5、p-m：前导与消息发送间距定时；PRACHPRACH信道的开环功率控制信道的开环功率控制(211)(211)2021-10-1412PRACHPRACH信道的开环功率控制信道的开环功率控制( (续续) )NodeBUERACHBCH: CPICH channel power UL interference levelUE测量CPICH的接收功率计算上行初始发射功率2021-10-1413上行PRACH第一个前导信号发射功率设定方法：Preamble_Initial_Power = PCPICH DL TX power - CPICH_RSCP + UL interference + Const

6、ant 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. PRACHPRACH信道的开环功率控制信道的开环功率控制( (续续) )c和

7、d2021-10-1414上行DPCCH初始功率设置方式：DPCCH_Initial_power = DPCCH_Power_offset - CPICH_RSCP注：DPCCH Power Offset在系统消息中携带下发，CPICH_RSCP由UE测量得到。上行上行DPCCHDPCCH信道的开环功率控制信道的开环功率控制2021-10-1415上行上行DPCCHDPCCH信道的开环功率控制信道的开环功率控制( (续续) ) 初始内环功率控制方式（上行同步前）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

8、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 。 2021-10-1416下行下行DPCCHDPCCH信道的开环功率控制信道的开环功率控制下行DPDCH初始发射功率：（原理计算公式） TotalCPICHCPICHDLInitialPNEcPNEbWRP)0/()0/(2021-10-1417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U

9、E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。下行下行DPCCHDPCCH信道的开环功率控制信道的开环功率控制( (续续) )2021-10-1418第二章第二章 功率控制介绍功率控制介绍 第一节第一节 开环功率控制开环功率控制 第三节第三节 外环功率控制外环功率控制 第四节第四节 压模下内环功控压模下内环功控2021-10-1419内环功控与外环功控一起被称为闭环功控闭闭环功率控制环功率控制UENodeBRNCBLERFER/BER测量SIR目标SIR功率控制比特UENodeBRNCBLERFER/BER测量SIR目标SIR功率控制比

10、特外环功率控制内环功率控制外环功率控制内环功率控制2021-10-1420内环功率控制的目的：使测量SIR尽快地收敛到设定的SIRtarNodeBUE下发TPC测量接收信号SIR并比较内环设置SIRtar1500Hz每一个UE都有一个自己的控制环路上行内环功控上行内环功控2021-10-1421上行内环功控上行内环功控 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

11、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.)CdCc d cjDPDCHDPCCHIQI+jQSdpchS2021-10-1422上行上行DPCCHDPCCH内环功率控制内环功率控制( (续续) )处理TPC指令的算法1（PCA1）： 1）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，

12、则TPC_cmd=12021-10-1423上行上行DPCCHDPCCH内环功率控制内环功率控制( (续续) )2）当UE处于软切换时(PCA1) a.)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) b.)合并不同RLS的TPC命令字，合并规则如下：(N:RLS Num)0, 0 1 , 110 , 11, 1) W , W,(W g TPC_cmd# ,# ,11N21slotestslotestiNiiNiiTPCTPCWNWNW2021-10-1424上行

13、上行DPCCHDPCCH内环功率控制内环功率控制( (续续) )处理TPC指令的算法2（PCA2）： 1）UE不处于软切换（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：TPC_estTPC_cmd0000 00000 -11111 10000 1else0000 0otherwiseestTPCestTPCiiii, 015/_, 105/_, 1 slot)h TPC_cmd(5t51512021-10-1425上行上行DPCCHDPCCH内环功率控制内环功率控制( (续续) )2）UE处于软切换(PCA2)

14、 a.)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. - Otherwise, TPC_tempi = 0. b.)合并不同RLS的TPC，规则如下：otherwiseNtempTPCNtempTPCNiiNii, 05 . 0/_, 15 . 0/_, 1)TPC_temp ,TPC_temp ,(TPC_temp slo

15、t)h TPC_cmd(5t11N212021-10-1426上行上行DPCCHDPCCH内环功率控制内环功率控制( (续续) )两种算法的比较：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。2021-10-1427NodeB设置SIRtar发TPC测量SIR并比较内环1500Hz下行内环功控下行内环功控2021-10-1428下行内环功控下行内环功控 UE侧：

16、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；DPC_MODE=1，每三个时隙调整发射功率。2021-10-1429下行内环功控下行内环功控 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

17、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” ）0,1,estestTPCTPCTPCTPCTPCP如果如果0_10_1estTPCsumestTPCsumestTPCTPCTPCLimitRaisePowerTPCLimitRaisePowerTPCTPCP如果，且如果，且，如果1kSize_Window_Averaging_Power_DLkiTPCsum) i (P2021-10-1430下行下行DPCCHDPCCH内环功率控制内环功率控制 下行功率控制主要是指对DPDCH/DPCCH的功

18、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 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2021-10-1431下行功率平衡下行功率平衡 下行功率平衡（DPB）过程：2021-10-1432下行功率平衡下行功率平衡 下行功率平衡的作用： 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。P(k) = P(k - 1) +

19、 PTPC(k) + Pbal(k)(1 (initCPICHPrefbalPPPrP r：调整比例，Pref：参考功率值， Pinit：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”)PP()100a1 ()PP(100aPminCPICHminmaxCPICHmaxref2021-10-1433第二章第二章 功率控制介绍功率控制介绍 第一节第一节 开环功率控制开环功率控制 第二节第二节 内环功率控制内环功率控制 第四节第四节 压模下内环功控压模下内环功控2021-10-1434外外环功率控制环功率控制一种现象： 在相同SIR目标值作用下，不同环境中

20、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。 a.)如BLER/BER测量值低于BLER/BER目标值，则降低内环SIRtar； b.)如BLER/BER测量值高于BLER/BER目标值，则提高内环SIRtar。2021-10-1435Node BUESent TPCSIR measurement and comparingInner LoopSIR target settingBLER measurementOuter LoopRNCComp

21、aring BLER target setting上行外环功控上行外环功控2021-10-1436NodeB设置SIRtar发TPC测量SIR并比较测量BLER并比较外环内环UE物理层UE层3下行内环和外环功率控制10-100Hz1500Hz下行外环功控下行外环功控2021-10-1437外环功率控制原理图:外外环功率控制环功率控制( (续续) )NN2N1N: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

22、据发送时） 2021-10-1438外外环功率控制环功率控制( (续续) )非非DTXDTX外环控制外环控制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DTXDTX外环外环控制控制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目标值目标值目标值测量值调整步长调整系数BLERBLERBLERSIRSIRSIRtarotherwiseBERBERBERSIRBERBERBERSIRSIRtar, 0下门限目标值测量值下降步长，上门限目标值测量值上升

23、步长，2021-10-1439外外环功率控制环功率控制( (续续) ) 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。2021-10-1440外外环功率控制环功率控制( (续续) ) 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S

24、IR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；a.)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；b.)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2021-10-1441第二章第二章 功率控制介绍功率控制介绍 第一节第一节 开环功率控制开环功率控制 第二节第二节 内环功率控制内环功率控制 第三节第三节 外环功率控制外环功率控制2021-10-1442压缩模

25、式下的功控目的压缩模式下的功控目的压缩模式功率控制目的： 补偿压缩帧内TPC命令的丢失； 补偿传输速率的提高对SIR的要求； 补偿深度打孔引起的性能下降。2021-10-1443压模序列压模序列压缩序列Transm issionTransm issiongap 2gap 2TGSNTGSNTGL2TGL2TG pattern 2#TGPRCgap 1Transm issionTransm issiongap 1TGDTGDTGPL1TGPL2TG pattern 1TG pattern 2TGL1TGL1#1#2#3#4#5TG pattern 1TG pattern 1TG pattern

26、2TG pattern 1TG pattern 22021-10-1444压模序列（续）压模序列（续）压缩序列TGSN：传输gap开始时隙号；TGD：传输gap的距离(slots)；TGPL1：传输gap样式1长度(帧)；TGPL2：传输gap样式2长度(帧)。TGL1：压缩样式中第一个gap占用的时隙数。TGL2：压缩样式中第二个gap占用的时隙数。TGCFN：传输gap的连接帧号；TGPRC：压缩重复次数2021-10-1445压模下的上行压模下的上行DPCCHDPCCH内环功率控制内环功率控制压缩模式下的上行目标SIR：SIRcm_target = SIRtarget + SIRPILO

27、T +SIR1_coding + SIR2_codingSIRPILOT=10Log10 (Npilot,N/Npilot,curr_frame) ：where Npilot,curr_frame is the number of pilot bits per slot in the current uplink frame, and Npilot,N is the number of pilot bits per slot in a normal uplink frame without a transmission gap. SIR1_coding=DeltaSIR1，传输间隙模式中第一个

28、传输间隙位于当前上行帧中；SIR1_coding=DeltaSIRafter1，当前上行帧位于传输间隙模式中第一个传输间隙所对应无线帧之后；SIR2_coding=DeltaSIR2，传输间隙模式中第二个传输间隙位于当前上行帧中；SIR2_coding=DeltaSIRafter2，当前上行帧位于传输间隙模式中第二个传输间隙所对应无线帧之后；SIR1_coding、SIR2_coding为0，其它情况。2021-10-1446压模下的上行压缩模式帧结构压模下的上行压缩模式帧结构上行压缩模式帧格式Slot # (Nlast + 1)DataPilotTFCIFBITPCSlot # (Nfirs

29、t 1)DataPilotTFCIFBITPCtransmission gap2021-10-1447压模下的上行压模下的上行DPCCHDPCCH内环功率控制（续）内环功率控制（续）压模示例2021-10-1448压模下的上行压模下的上行DPCCHDPCCH内环功率控制内环功率控制 的值由UE根据初始发射功率模式(ITP)确定: ITP=0时， RESUME = TPC * TPC_cmdgap - 如果上行传输间隙的第一个时隙对应的下行时隙发送了TPC命令，则TPC_cmdgap就等于在该时隙计算得到的TPC_CMD。 - 否则TPC_cmdgap等于0。 ITP=1时iiscTPCiiik

30、cmdTPC11_96875.09375.0lastRESUMEGAP结束后的第一个时隙，DPCCH上功率相对最近一次发射功率的调整表示为：PILOTdpcchresumePILOT= 10Log10 (Npilot,prev/Npilot,curr slot)resume2021-10-1449压模下的上行压模下的上行DPCCHDPCCH内环功率控制内环功率控制在一个上行或下行传输间隙之后，至上/下行 DPCCH恢复传输期间称为恢复期。其长度计为RPL，单位为时隙，其值等于min 传输间隙长度，7 。如果在RPL个时隙之前就开始下一个传输间隙，则恢复期从下个传输间隙的开始处结束，RPL的值随

31、之减小。恢复期的功率控制模式（RPP）有两种： DPCCH = RP_TPC *TPC_cmd + PILOT RPP=0时，用PCA的值确定的功控算法及相应的TPC进行功率控制，功控步长不变 RPP=1时，无论PCA的值如何，每个传输间隙之后的RPL时隙的功率控制都采用算法1，调整步长为RP-TPC 而不是TPC。 在传输间隙之后的恢复期时隙(传输间隙后的第一个时隙除外)，上行DPCCH的发射功率变化由下式给出： 如果PCA等于1，则RP_TPCmin2*TPC，3dB； 如果PCA等于2，则RP_TPC1dB。压缩模式下的增益因子c和d与正常模式有所区别，参见25.2142021-10-1

32、450压模下的下行压模下的下行DPCCHDPCCH内环功率控制内环功率控制压缩模式下的下行发射功率配置增量P(k) = P(k - 1) + Ptpc(k) + Psir(k) + Pbal(k)PTPC(k) 表示内环功率控制过程中的第k个功率调整量 由于上行压缩帧中存在传输间隙，因而在上行缺少TPC命令。如果未收到TPC命令，PTPC(k)设为0。否则，PTPC(k)的采用正常模式计算方法进行计算，但步长是STEP（= RP-TPC)而不是tpc. 对于传输间隙之后的RPL(恢复期长度)个时隙，功率控制步长 STEP= RP-TPC；其它情况， STEP= TPC。RP-TPC为恢复期功率控制步长，等于min3dB， 2*tpc. PSIR(k)表示由于下行目标SIR变化引起的调整量Pbal(k)表示下行功率控制（链路平衡）的一个修正值