WCDMA系统中的功率控制图文要点

1、 WCDMA系统中的功率控制功率控制的目的开环功率控制内环功率控制外环功率控制数据配置命令及参数含义WCDMA系统中功率控制的目的调整发射功率,保持上下行链路的通信质量对每条链路提供最小需求发射功率,克服远近效应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WCDMA系统中开环功率控制开环功率控制的基本工作原理是根据用户接收功率与发射功率之积为常数的原则,先行测量接收功率的大小,并由此确定发射功率的大小。开环功率控制主要用来克服阴影和路径损耗。开环功率控制未考虑到上、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。反向开环功率控制BCH CPICH channel power :

2、UL interference level CPICH 测量的接收功率计算上行初始发射功率RACH开环功控的目的是提供初始发射功率的粗略估计。它是根据测量结果对路径损耗和干扰水平进行估计,从而计算初始发射功率的过程。PRACH PCPCH或前导初始发射功率Preamble_Initial_Power =Primary CPICH DL TX power -CPICH_RSCP + UL interference + Constant Value,Primary CPICH DL TX power UL其中,和在系统消息中广播,由interference CPICH_RSCP UE 自己测量得到

3、。DPCCH上行初试发射功率DPCCH_Initial_power =DPCCH_Power_offset -CPICH_RSCP, CPICH_RSCP UE其中由测量得到。在上行同步之前,下行采用发“DL TPC pattern 01 count”PC Preamble的方式,进行功控。在期间只能1PCA=1采用功控算法(。前向开环功率控制DCHCPICH Eb/I0测量的接收RACH :报告测量值计算专用信道的下行初始发射功率P =E b N 0%R W %(P C P IC H /(E c N 0C P IC H a %P to ta l 下行初始发射功率R Eb/N0Eb/N0W c

4、hip 其中为比特速率,为下行业务的,是速率,a Ptotal Transmitted carrier 为下行正交化因子,为功率,新建无RACH “Primary 线链路时,若有测量报告,则根据测量报告配置CPICH Ec/No”,没有的情况下,则配置典型值。下行初始发射功率是指DPDCH PCPICH 相对于的发射功率,设置如下:UE NodeB RNC BLER FER/BER SIR 测量SIR目标功率控制比特外环功率控制内环功率控制W CDMA 系统闭环功率控制结构Cc dc jDPDCHDPCCHIQ I+jQSdpchS上行功率偏置DPCCH DPDCHc/d和上的功率之比为的平方

5、WCDMA系统中的外环功率控制1上行功率偏置计算(cd增益因子和A j= d,refc,ref %L refL j%K jK refK ref=iRM i%N iK j=iRM i%N ic,其中refd,和ref TFCc,是相对于参考的增益因子,jd,和j是jTFC L相对于第的增益因子,ref是TFC DPDCH相对于参考的的个L数,j是jTFC DPDCH RMi i 相对于第的的个数,是相对于传输信道Ni i的半静态速率匹配因子,是相对于传输信道从无线帧分离块输出TFC i的比特数,求和是相对于中所有传输信道。(待续(接上页Aj 1d,j=1.0c,j c,j 如果大于,那么,取满足

6、条件1/Aj c,j 小于等于的最大量化值。因为不可能为零,1/15所以当上式取整为零时,取比例对应的最小量化值。 Aj 1d,j Aj 如果小于等于,那么取满足条件大于等于的最小c,j=1.0量化值,。2上行功率偏置计算(上行内环功率控制1(根据测量的NodeB PILOT DPCCH SIR如果测量大于目标,则;如果测量SIR SIR TPC=0小于目标,则SIR SIR TPC=1上行功率控制模式(有两种。表示PCA PCA=1每个时隙发送一次命令,步长为或;TPC12dB表示每五个时隙发送一次命令,步长PCA=2TPC为1dBDPCCH 在上的功控步长调整量:dpcch = tpc *

7、 TPC_cmd 。TPC_cmd TPC DPDCH 为利用不同算法得到的合成命令。的功率DPDCH DPCCH c 根据和之间的功率偏置来设置。增益因子和d DPCCH 改变后,保持上的功率不变,因此总功率之间的关系是:2上行内环功率控制(,11,2,2,2,2,TPC P P previousoutpreviousc previousd current c current d currentout+=TPC 其中为当前内环功率控制下的改变量。1PCA=1上行链路内环功控算法(:UE TPC 当没有处于软切换时,每个时隙收到一个命令;TPC 0TPC_cmd=-1如果=,则TPC 1TPC

8、_cmd=1如果=,则UE UE TPC 当处于软切换状态时,接收多条下行无线链路上的命令UE TPC TPC_cmd ,同样需进行命令合并处理以形成每一时隙的RLS 。此时分两步进行:首先对属于同一无线链路集(的下行链TPC RLS TPC 路进行命令的合并,同一的命令是相同的,(待续3上行内环功率控制(接上页i RLS TPC Wi Wi 第个合并后的命令设为,的产生原则为:若该时隙TPC 0Wi=0TPC 1Wi 1UE 的命令为,则;若命令为,则=。假设N RLS N TPC W1存在个,经过此合并后就形成了个命令,设为、W2WN N RLS TPC 。其次对这条的指令进行合并。采用如

9、下公式处理:TPC_cmd = g (W1, W2, WNg N TPC 函数应该满足这样的要求:如果个命令是独立且不相关,等“0”“1”g 1于或的概率相等,那么函数的输出等于的概率应该大 1/(2N-10.5Wi 于或等于;等于的概率应该大于或等于。有一个为0TPC_cmd -1Wi 1TPC_cmd 1,为;只有所有的为,才为。这种g 情况满足函数要求。4上行内环功率控制(5上行内环功率控制(上行链路内环功控算法(:2PCA=2如果没有处于软切换,在每个时隙只收到一个命令,将UE TPC UE 以个时隙为单位,对于前面个时隙,=,对于第个54TPC_cmd05时隙,如果在个时隙中接收到的

10、个命令硬判决结果为,则55TPC1,如果所有硬判决结果为,则,其它TPC_cmd=10TPC_cmd=-1 TPC_cmd=0情况。(待续UE 当处于软切换时,则可以分为两步,第一步是将同属于一个RLS Radio Link Set RL TPC RLS (的的合并(在一个内的所有RL TPC N RLS 的是一样的。这样如果有个,则每个时隙都会得TPCi i = 1,2.N RLS 到(。每个都采用上文所述的方法,将35一帧分为段,每段个时隙,然后再做判决。这样前四个时隙最终 TPC_cmd = 0 RLS 得到的。第五个时隙中,设每个判决结果为TPC_tempi i = 1,2.N 4(,

11、则前个时隙,所有的TPC_tempi = 0 5TPC_cmd ,第个时隙的则通过如下规则获得:N TPC_temp 0.5TPC_cmd 对个命令进行算术平均,如果大于则1-0.5,TPC_cmd -10为。如果小于则为,否则为。6上行内环功率控制( PO1PO2PO3DPCCH PILOT TPC 、和分别是的、和TFCI DPDCH 相对于的功率偏置PO1PO2PO3RNC 、和由确定DPDCH 下行的最大最小发射功率由准入策略确定1下行内环功率控制(2下行内环功率控制(根据测量的(软切换期间UE PILOT DPCCH SIR在最大比合并之后TPC UE在产生命令之前,检查下行功率控制

12、模式(,该参数由设置。当DPC-MODE RNC时,则每个时隙发送一次DPC-MODE=0UE TPC 命令;当时;则每三个时隙重DPC-MODE=1UE复相同的命令TPC收到后调整和的发NodeB TPC DPCCH DPDCH射功率。步长为、或。0.51 1.52dB=+=0TPC ,TPC 1TPC ,TPC P est est TPC 如果如果=+=<+=+=0TPC TPC Limit _Raise _Power 1TPC 0Limit _Raise _Power 1TPC TPC P est TPC sum est TPC sum est TPC 如果,且如果,且,如果=1k

13、 Size _Window _Averaging _Power _DL k i TPCsum i (P P(k = P(k - 1 + P TPC (k + P bal (k3下行内环功率控制( SRNC 发起功率平衡过程发起功率平衡过程SRNC监测各个基站对SRNC监测各个基站对UE的发射功率情况如UE的发射功率情况如果发现有功率漂移,果发现有功率漂移,则通过Iub接口信令则通过Iub接口信令发起下行功率平衡过发起下行功率平衡过程。程。下行功率平衡过程TPC 下行功率平衡算法主要是抵抗在软切换时由于误码导致的下行不同无线链路之间的功率偏移。这WCDMA 种偏移在系统中引入快速功率控制技术后显

14、得尤为突出。偏移越大,软切换增益越小。下行功率平衡(1(init CPICH P ref bal P P P r P +=P(k = P(k - 1 + P TPC (k + P bal (k软切换中的功率控制对于上行,软切换能大大改善上行信道质量,拓展小区覆盖范围并增加上行信道容量;对于下行,软切换虽然可以增强接收信号功率,但与此同时由于参与软切换的个基站与移动台建立连接,因此系统内总干扰增大了,引起下行容量损失,且当软切换区域增加时下行容量会进一步减小。软切换中功率控制的另一种算法是(SSDT site selection diversity transmission,其基本思想是让路径损

15、耗最小的基站发射信号,其他基站只接收上行链路信号和发射DPCCH。这样可以减少下行链路的总发射功率和额外的干扰。外环功率控制的目的WCDMA系统的内环功率控制是使发射信号的功率到达接收端时保持一定的信干比。然而,在不同的多径环境下,即使平均信干比保持在一定的门限之上,也不一定能满足通信质量的要求(BER或FER或BLER。因此需要一个外环功率控制机制来动态地调整内环功率控制的门限,使通信质量始终满足要求。上行外环功率控制SRNC DRNC 设置SIR目标值设置SIR目标值设置SIR目标值设置SIR目标值设置SIR目标值设置SIR目标值进行选择性合并,并根据测量到的BLER和业务的QOS要求计算

16、上行SIR目标值+BLER/BER/FER 测量SIR 目标差值与目标BLER/BER/FER 差值之间的映射关系SIR 目标的修改内环功率控制BLER/BER/FER 目标值新的外环功率控制结束新的外环功率控制开始WCDMA 系统外环功率控制基本结构AMRCWCDMA系统中外环功率控制的基本内容外环功率控制的初始化DTX非下的外环功率控制处理机制DTX下的外环功率控制处理机制失步情况下的外环功率控制处理机制硬切换情况下的外环功率控制处理机制链路异常情况下的外环功率控制处理机制NN1N2外环功率控制原理图外环功率控制N 1!0,N 2=0(aDTX BLER 此时对应非情况,进行基于的外环功率

17、控制N 1=0,N 2!0(cDTX DPCCH BER 此时对应情况,进行基于的外环功率控制N TTI 注:由外环功率控制周期除以然后取整得到 DTX DTX BLER 对应和非混合情况,基于进行外环功率控制N 1!0,N 2!0(b特殊情况下的外环功率控制处理机制硬切换的条件下,保留两套外环功率控制处理机制:新的外环功率控制适应新建立的链路;旧的外环功率控制用于当切换失败后回到原来链路时的外环功率控制通过测量err,判断当链路处于异常时,不进SIRSIR行目标的调整SIR失步时,停止调整目标,丢掉原来的通信质量统计信息,同步后再进行外环功率控制压缩模式下的功率控制压缩模式下的功率控制的目的

18、压缩模式的实现方式压缩模式下的上行功率控制压缩模式下的下行功率控制压缩模式下的功率控制的目的TPC补偿压缩帧内命令的丢失SIR补偿传输速率的提高对的要求压缩模式的实现方式扩频因子减半(上、下行打孔(下行高层信令规划在其它帧发送(上、下行SIR 压缩模式下的上行目标1压缩模式下的上行功率控制(SIRcm_target = SIRtarget + SIRPILOT+SIR1_coding + SIR2_codingSIRPILOT= 10Log10 (Npilot,prev/Npilot,currSIR1_coding=DeltaSIR1,传输间隙模式中第一个传输间隙位于当前上行SIR1_codi

19、ng=DeltaSIRafter1帧中;,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SIR2_coding=DeltaSIRafter2帧中;,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_coding0、为,其它情况。ITP 压缩模式结束后的上行初始发射功率模式(2上行压缩模式下的功率控制(ii scTPC i i i k cmd TPC =11_96875.09375.0gap TPC RESUME cmd _TPC ×=lastR

20、ESUME =ITP=0时ITP=1时3压缩模式下的上行功率控制(RPP 压缩模式结束后恢复期的功率控制模式(RPP=0时,PCA 用通常确定的TPC 进行功率控制RPP=1时,PCA=1用,步长为TPC RP 进行功率控制PCA 1DRP-TPC min2DTPC 3dB如果等于,则=,;PCA 2DRP-TPC 1dB 如果等于,则=。DPCCH = RP-TPC *TPC_cmd + PILOT4压缩模式下的上行功率控制(压缩模式下的增益因子和cdA C,j=A j%15%N pilot,CN slots,C%N pilot,N压缩模式下的下行功率控制P(k = P(k - 1 + P

21、TPC (k + P SIR (k + P bal (k压缩模式下给下行发射功率配置增量prevcurr SIR P P k (P =coding_2P coding _1P n compressio _Pn ,n compressio _1P max(P +=L n CCTrCH TrCH TTI TTI 表示中包含的所有的中长度不同的的个数。Pi_compression 的定义如下:Pi_compression=3dB ,对扩频因子减半的下行压缩帧;Pi_compression=10log(15*Fi/(15*Fi-TGLiFi ,在当前长度为的无线帧TTI TGLi TTI Fi 内,采用打孔方法形