功率控制OK.docx

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功率控制OK

功率控制过程

在采用CDMA技术的移动通信系统中，最关键的技术难题是远近效应。

所谓远近效应为离NodeB近的用户对离NodeB远的用户的干扰。

在TD-SCDMA数字移动通信系统中，对于同一小区内使用同一载频的各用户，距NodeB近的UE所发射的信号有可能完全淹没掉距离远的工作在同一时隙UE所发送来的信号，如果不采取有力措施，将使NodeB无法接收远距离移动台所发送的信号。

当前，在TD-SCDMA系统中，为了解决远近效应，采用了NodeB所接收到的信号功率不变，而UE的发射功率随着需要时刻在变的方法。

NodeB根据解调输出端的信噪比大小，不断向移动台发送功率调节命令，移动台根据命令增大或降低发射功率。

当移动台距NodeB近时其发射功率减小；当距离远时，发射功率加大，从而保证NodeB所收到每个移动台的信号功率相等，消除了远近效应的影响。

在相反方向上UE对Node亦需进行下行功率控制，以保证UE的一定的接收信号电平与信噪比。

（1）.开环功率控制

由于TD-SCDMA采用TDD方式，上下行使用相同频段，故上下行无线链路的路径衰耗存在显著的相关性。

可以利用上行衰耗估计下行衰耗，反之亦然。

♦上行开环功率控制

上行开环功率控制主要用于UE在上行导频信道（UpPCH）和物理随机接入信道（PRACH）上发起的随机接入过程中。

此时，UE还未从DPCH信道上收到功率控制命令。

UE接入网络时，它的初始发射功率等于NodeB希望的UpPCH的接收功率和路径损耗功率之和。

♦下行开环功率控制

在下行链路中，NodeB根据RNC设置的下行发射功率进行初始功率设置。

（2）.闭环功率控制

闭环功率控制由Node与UE共同完成。

在闭环功率控制过程中，NodeB（上行功控）或UE（下行功控）测量所接收信号的信噪比（误块率或电平），与其门限值相比较后，发出功率控制信号。

对端收到该信号后按一定步长（1dB、2dB、3dB）增加或减少发射功率。

♦上行闭环功率控制

上行闭环功率控制用来调整上行专用物理信道（DPCH）上UE的发射功率。

NodeB利用接收上行业务信道的信噪比（电平），与事先设定的门限值相比较，根据比较结果，NodeB向UE发出功率控制信号。

UE根据该控制信号调整其发射功率。

♦下行闭环功率控制

下行闭环功率控制用来调整下行专用物理信道（DPCH）上NodeB的发射功率。

UE利用接收下行业务信道的信噪比（电平），与事先设定的门限值相比较，根据比较结果，UE向NodeB发出功率控制信号。

NodeB根据该控制信号调整其发射功率。

（3）.外环与内环功率控制

在上下行闭环功率控制中包含两个反馈环，外环与内环。

♦外环功率控制

外环控制属于RRC层范畴的环路控制。

外环功率控制为慢速功率控制，用于控制信号的传输质量（可以说外环控制为质量控制）。

其上行外环功率控制机制为将RNC接收信号的误块率（BLER：

BlockErrorRate）与设定的门限值相比较，向NodeB发出功率控制目标值。

NodeB根据该目标值增加（BLER高）或减小（BLER低）发射功率。

其下行外环功率控制机制为RNC把该业务对应的BER通知UE，UE将接收信号的误码率（BER）与设定的门限值进行比较，以确定下行内环功控的目标SIR。

♦内环功率控制

内环功率控制属于物理层范畴的环路控制，用于控制信号的能量。

内环功率控制为快速功率控制，控制周期为5ms。

其控制机制为接收侧将接收信号的信扰比（SIR）或功率电平与设定的门限值相比较，向对端发出物理层控制信令TPC。

对端发送侧根据其控制值增加或减小发射功率。

同时使用内外环功率控制，在接收端既可以保证有足够的接收信号能量，又可保证接收信号的传输质量

1.2功控

在本章前几小节中，我们针对常见的网络优化专题进行了专项介绍，也列举了一些优化

案例，在这些案例当中除了解决系统故障之外，基本就是对工程参数和系统参数进行合理调整。

如覆盖相关的天线下倾角、PCCPCH功率调整；切换相关的邻小区配置优化；cellupdate引起掉话的相关定时器T313、N313和N315调整；干扰相关的频率、功率以及扰码调整；接入性能相关的FPACH功率调整等。

我们知道，功率控制对CDMA系统是至关重要的，TD-SCDMA功控参数介绍请参考6.2.6节内容。

功率控制相关参数的调整对整个系统的性能会有很大的影响，所以网络优化过程应重点考虑。

本节将简单介绍功控类型和实现原理，并引用相关案例介绍功控参数的调整方法。

1.2.1功控类型和实现

功率控制基本目的是限制系统内干扰电平以便减少小区间干扰电平，并减少UE功耗。

即在维持链路通信质量的前提下尽可能小地消耗功率资源，从而降低移动网络中的相互干扰和延长终端电池的使用时间。

TD-SCDMA的完整功率控制过程可以分为上行链路和下行链路的功率控制，不论是上行链路还是下行链路，其功率控制都可以分为三种。

上行链路功控包括上行开环功率控制、上行外环环功率控制和上行内环（闭环）功率控制。

下行链路功控包括下行开环功率控制、下行外环环功率控制和下行内环（闭环）功率控制。

功率控制的主要特性总结在下表。

表功率控制特性

上行链路

下行链路

功率控制速率

可变

闭环：

0-200次/秒。

开环：

（约200us–3575us的延迟）

可变

闭环：

0-200次/秒。

步长

1,2,3dB（闭环）

1,2,3dB（闭环）

在闭环功率控制中通信的双方（网络和UE）使用物理层信令TPC来请求对方增加或减少传输功率。

TPC的控制每子帧进行一次，这使得TD-SCDMA系统可以进行快速功率控制。

TPC的位置如图5-1所示。

图物理层信令的位置

TPC命令与功率控制之间有一定的对应关系，如表5-1所示，功率的增减按步长进行，每步可为1、2或3dB，小区中具体使用的步长值由系统信息广播，也可在呼叫建立过程中重新设定。

TPC的扩频因子和扩频码与所在物理信道的数据部分相同。

TPC编码

TPC命令

含义

00

减小

发送功率减小一步

11

增加

发送功率增加一步

其它

保持

发送功率保持不变

表QPSK调制下TPC命令与功率控制关系

1.2.1.1上行功率控制

通过高层信令把上行允许的最大发送功率（Maximum_Allowed_UL_TX_power）通知UE，Maximum_Allowed_UL_TX_power的值被设置成低于终端最大发射功率的一个数值。

UE总的发送功率不会超过允许的发送功率，如果超过允许的发送功率，那么该时隙中所有上行物理信道的发送功率将下降相同的幅度（dB）。

UTRAN不期望UE有能力降低它的总发射功率低于在3GPPTS25.102中指定的最小电平。

图上行功率控制

１．上行开环功率控制

上行开环功控设定UE在随机接入时和业务信道的初始发射功率，输入参数为UE测量和小区/系统广播信息。

上行开环功控的基本思想是，UE测量下行路径损耗（假设上下行链路的路径损耗相等，则上行链路的路径损耗取相同值），然后用路径损耗加上UTRAN希望接收到的功率，作为发射功率的大小。

上行开环功控功能位于UE。

上行开环功控过程如下图所示。

图上行开环功率控制

各上行信道的开环功控公式如下：

（1）UpPCH

PUpPCH=LPCCPCH+PRXUpPCHdes+（i-1）*Pwrramp

PRXUpPCHdes：

小区期望的接收功率，单位dBm，这个值在广播的SIB5中的“SYNC_ULinfo”IE中发送。

LPCCPCH：

测量当前的路损，由UE测量的当前小区的P_CCPCH信道的RSCP与广播通知的P_CCPCH发射功率计算得到，单位dB。

（i-1）*Pwrramp：

多次累计增加的总和，单次步长为PowerRampStep，在广播SIB5中的“SYNC_ULinfo”IE中配置。

i：

接入试探的次数。

UE初始接入时使用的功率为PRXUpPCHdes＋LPCCPCH，UE在指定的时间内没有收到NodeB的应答（通常为4个子帧）则功率提高PowerRampStep后重新发射，直到UE在FPACH上收到NodeB的应答为止。

（2）PRACH

PPRACH=LPCCPCH+PRXPRACHdes+（iUpPCH-1）*Pwrramp。

NodeB通过FPACH信道调整UE在PRACH信道上的发射功率。

PRXPRACHdes：

小区在PRACH上期望的接收功率。

iUpPCH：

接入试探的次数，同UpPCH功率计算中的i的含义。

（3）上行DPCH初始发射功率

在无线链路建立时先进行开环功控，计算公式如下：

PDPCH=PRXPDPCHdes+LPCCPCH

PUSCH=PRXPUSCHdes+LPCCPCH

PRXPDPCHdes：

NodeB在DPCH信道上期望的接收功率，在IEUplinkDPCHPowerControlInfo中定义。

PRXPUSCHdes：

NodeB在PUSCH信道上期望的接收功率，在IEUplinkPUSCHPowerControlInfo中定义。

注意：

专用信道DPCH的功率配置并不是以物理信道为对象进行配置的，而是以无线链路为对象进行配置的。

即，不同CCTrCH、不同时隙、不同物理信道的上行期望接收功率对应一个值。

UE接到相应的TPC以后，上行DPCH功率控制即跃迁到闭环功控。

２．上行内环功率控制

上行内环功控设定上行专用物理信道的发射功率，使用DPCH和PUSCH信道中层一参数完成。

功率控制步长可以是1、2或3dB，功控范围是80d，初始发射功率由开环指示。

上行内环功控是一个闭环过程，内环功率控制的对象是一个UE上的一个“时隙－CCTrCH对”。

它把上行外环功控生成的目标质量和上行专用物理信道的质量估计作为输入参数，输出的功率控制命令（TPC字段）通过下行专用物理信道发送给UE。

上行内环功控功能位于UTRAN中的网元NodeB。

上行内环功控过程如下图所示。

图上行内环功率控制

NodeB估计接收到的上行DPCH或者PUSCH的信干比SIRest，如果SIRest>SIRtarget，则TPC命令设置为"down"，如果SIRest

在UE侧，对TPC进行判决，若判决结果为"down"时，则将UE发射功率减小一个功率控制步长，若判决结果为"up"，则将UE发射功率升高一个功率控制步长。

SIRtarget的调整由外环的功率控制来完成。

DPCH和PUSCH闭环功率控制过程不受TSTD分集发射方式的影响。

３．上行外环功率控制

上行外环功控以NodeB测量的传输信道质量估计作为输入参数，为上行内环功控设定无线信道目标质量（TargetSIR）。

其目的是使数据传输质量维持在容许的范围内，保证各种业务的QoS；在保证传输质量的同时，尽量减小上行发射功率。

上行外环功控主要用作无线信道长期的质量控制。

在移动通信系统的闭环功率控制中，内环功控虽然可以解决路径损耗、远近效应的影响，使接收信号保持固定信干比SIR，但是却不能保证接收信号的质量，因为接收信号的质量一般用误块率BLER、误比特率BER或误帧率FER来表征，环境因素（用户的移动速度、无线信号传播的多径和延迟）对接收信号的质量有很大的影响。

当信道环境发生变化时，接收信号目标SIR与BLER（BER/FER）的对应关系也相应变化，所以需要调整接收信号SIR的目标值SIRTarget。

上行外环功控功能位于UTRAN中的网元RNC。

当连接中包含SRNS和DRNS时，上行外环功控位于SRNC。

上行外环功控过程如下图所示。

图　上行外环功率控制

1.RNC将NodeB上报的测量BER/BLER/FER等质量参数与目标BER/BLER/FER进行比较，低于BER/BLER/FER目标值时，则增大SIRTarget，以便通过内环功率控制增加发射功率。

反之，当实际测量的BER/BLER/FER高于BER/BLER/FER目标值时，则减小SIRTarget，以便通过内环功率控制降低发射功率。

1.2.1.2下行功率控制

图下行功率控制

注：

下行外环功控位于UE内部，未在图中标出。

１．下行开环功率控制

下行开环功控设定下行公共信道的发射功率，并参考UE的下行链路测量报告设定下行DPCH的初始发射功率。

（1）P-CCPCH

由高层信令设置，可以根据网络环境的变化而调整。

P-CCPCH的参考功率在BCH上周期广播，UE可以根据接收到的P-CCPCH功率与参考功率比较以估算路径损耗。

（2）F-PACH

由高层信令设置固定的发射功率。

绝对发射功率，单位dBm。

（3）S-CCPCH、PICH

S-CCPCH和PICH与P-CCPCH的发射功率差值由高层信令设置，PICH与P-CCPCH参考功率的差值在BCH中广播。

（4）DPCH、PDSCH

DPCH、PDSCH的初始下行发射功率由高层完成设置，当上行DPCH到达后，NodeB转入闭环功率控制过程。

２．下行内环功率控制

下行内环功控设定下行专用物理信道的发射功率。

通过调节NodeB的发送功率，来保证NodeB的发射功率刚好满足UE需要，到达减小干扰的目的。

下行内环功控是一个闭环过程，它把下行外环功控生成的目标质量和下行专用物理信道的质量估计作为输入参数，输出的功率控制命令（TPC字段）通过上行专用物理信道发送给NodeB。

下行内环功控功能位于UE。

下行内环功控过程如下图所示。

图下行内环功率控制

UE估计接收到的下行DPCH或者PDSCH的信干比SIRest，如果SIRest>SIRtarget，则TPC命令设置为"down"，如果SIRest

在NodeB侧，对TPC进行判决，若判决结果为"down"时，则NodeB将发射功率减小一个功率控制步长（在无线链路建立时指定），若判决结果为"up"，则NodeB将发射功率升高一个功率控制步长。

一个DPCH或PDSCH的发射功率不能超过高层信信令设定的范围Maximum_DL_Power（dB）到Minimum_DL_Power（dB）。

DPCH的发射功率定义为频谱扩展前一个时隙内的平均功率，这个平均功率是与P-CCPCH的相对值。

NodeB在一个时隙内的下行发射总功率不应超过NBAP信令设定的小区MaximumTransmissionPower。

如果时隙内所有信道的总发射功率超过此界限，所有下行信道的发射功率应减小相同的dB值。

当判断出下行DPCH失去同步时，UE将一直设定上行TPC命令为"up"。

３．下行外环功率控制

下行外环功控以UE测量的传输信道质量估计作为输入参数，为下行内环功控设定无线信道的目标质量（TargetSIR）。

下行外环功控主要用作无线信道的长期质量控制。

下行外环功控功能位于UE。