41GSMBSSPS下行功 率控制算法性能技 术交底书.docx

1、41GSMBSSPS下行功 率控制算法性能技 术交底书产品名称Product name密级Confidentiality levelGSM BSS内部公开产品版本Product versionTotal 28pages 共28页R12PS下行功率控制算法性能技术书Prepared by 拟制无线接入网研究部Date日期2009-9-10Reviewed by 评审人Date日期yyyy-mm-ddApproved by批准Date日期yyyy-mm-ddHuawei Technologies Co., Ltd. 华为技术有限公司All rights reserved版权所有 XXRevisio

2、n Record 修订记录Date日期Revision Version修订版本CR ID CR号Sec No. 修改章节Change Description修改描述Author作者2009-9-100.1初稿完成闫海东00128673目 录1 总体介绍 51.1 背景描述 51.2 PS下行功率控制算法基本原理介绍 51.2.1 概述 51.2.2 编码方式稳定性判决 51.2.3 功控启动判决 61.2.4 编码方式上升预测 81.2.5 PS下行闭环功控 91.3 PS功率控制算法涉及参数详述 141.4 PS功率控制算法应用场景说明 171.5 BSC6000版本说明 171.6 友商对

3、比分析 172 性能分析 172.1 覆盖性能 172.2 容量和质量性能 172.3 成本分析 182.4 KPI影响分析 183 仿真分析（该节不可提供给客户） 184 现网分析（该节不可提供给客户） 185 网络规划 186 网络优化 187 附录 18图目录图 1 目标载干比值及其上下门限值的确定 7图 2 编码方式上升预测算法 8图 3 PS下行闭环功控流程图 10图 4 下行功控的功率步长调整流程 12图 5 下行无线块的功率步长调整 13表目录表 1 下行编码方式对应的MEAN_BEP范围和CIR范围 18表 2 BEP-CIR映射表 18表 3 RXQUAL-CIR映射表 19

4、 关键词： PS下行功控。摘 要：本文对华为PS分组域下行功率控制的技术原理及流程处理进行描述。缩略语清单： Abbreviations缩略语Full spelling 英文全名Chinese explanation 中文解释MSMobile Station移动台BTSBase Transceiver基站PCPower Control功率控制PCUPacket Control Unit分组控制单元PDCHPacket Data Channel分组数据信道USFUplink State Flag上行状态标志位BEPBit Error Probability误比特率Mean BEPMean Bit

5、 Error Probability均值误比特率CV BEPCV Bit Error Probability方差误比特率参考资料【1】GSM BSS R12 性能版本 PS功率控制 算法设计说明书，闫海东00128673PS下行功率控制算法性能技术交底书1 总体介绍1.1 背景描述PS分组域下行闭环功率控制算法通过精确控制基站的发射功率，降低基站的功耗，减少了系统干扰，提升了服务质量。控制无线链路上的发射功率是为了在不需要最大发射功率就能达到很好的传输质量的情况下，降低发射功率。这样既能保证传输质量高于给定的门限，又能降低基站的平均发射功率，减少对其它信道的干扰。本文对华为PS分组域上下行闭环

6、功率控制算法原理、应用场景、相关参数进行技术交底说明。1.2 PS下行功率控制算法基本原理介绍1.2.1 概述PS功控总体原则：在保证最好接收质量和最高编码方式的前提下，减小BTS的输出功率；通过功率的调整，使编码方式达到最高或使编码方式保持上升趋势；功控的执行不影响LA算法，保证LA算法优先。PS下行功控算法核心主要包括：编码方式稳定性判决算法、功控启动判决算法、功控执行、编码方式上升预测算法。 PS下行闭环功率控制算法设计1）MS测量每个下行无线块的质量（Mean BEP和CV BEP）；2）MS将下行测量质量信息通过分组下行确认消息传给BSC；3）BSC进行下行测量质量预处理（滤波处理）

7、；4）BSC根据下行测量质量和相应的功控门限进行PS下行功控判决，如果需要进行功率调整，则BSC通过PS下行功控算法计算出功率衰减值Pr；5）BSC通过下行TRAU/PTRAU帧将Pr参数下发给BTS；6）BTS在当前无线块上使用Pr参数进行发射功率调整。1.2.2 编码方式稳定性判决只有当编码方式稳定后，才能启动功率控制。编码方式调整稳定性判决的主要目的是为了在执行PS功控的同时不影响LA算法，避免在执行PS功控时发生编码方式反复振荡的现象，保证LA优先的原则。 涉及参数【编码方式统计周期】和【编码方式稳定性门限】。【编码方式统计周期】是统计编码方式调整次数的门限，是编码方式稳定性判决的统计

8、周期，只有当编码方式调整次数达到编码方式统计周期时，才能启动编码方式稳定性判决。【编码方式稳定性门限】是当前编码方式在统计周期内被选用次数的门限，是判决编码方式是否稳定的标准。当编码方式统计次数到达编码方式统计周期时，如果当前编码方式被选用次数达到编码方式稳定性门限，则判决当前编码方式处在稳定状态。 编码方式调整稳定性判决每次执行LA算法时，获取调整后的编码方式，同时该编码方式对应的计数器累加1。当编码方式调整的统计次数到达【编码方式统计周期】时，如果当前编码方式计数器的统计值（即编码方式被选用次数）达到【编码方式稳定性门限】，则判决当前编码方式处在稳定状态，并清零【编码方式统计周期】和【编码

9、方式稳定性门限】对应的计数器。否则，若没有达到稳定状态，则清零【编码方式统计周期】和【编码方式稳定性门限】对应的计数器，并重新启动【编码方式统计周期】和【编码方式稳定性门限】对应的计数器。只要编码方式发生变化，同样需要清零【编码方式统计周期】和【编码方式稳定性门限】对应的计数器，并重新启动【编码方式统计周期】和【编码方式稳定性门限】对应的计数器。当编码方式统计周期和编码方式稳定性门限相等时，即表示连续多少次编码方式调整过程中，当前编码方式一直保持不变，这是最严格的一个判决条件。为了最大限度不影响LA算法以及防止误判，缺省时使用这种配置设置。编码方式调整稳定性判决条件：- 编码方式统计次数 =

10、【编码方式统计周期】；- 当前编码方式被选用次数 = 【编码方式稳定性门限】。只有同时满足上面两个条件时，则判决当前编码方式处在稳定状态。编码方式调整稳定性判决算法符合P/N规则。当同时满足下面条件时，则判决当前编码方式处在不稳定状态。- 编码方式统计次数 = 【编码方式统计周期】；- 当前编码方式被选用次数 【编码方式稳定性门限】。当编码方式统计次数小于【编码方式统计周期】时，则不进行编码方式稳定性判决，当前编码方式的稳定性状态和以前的状态相同。1.2.3 功控启动判决只有当前处于稳定的编码方式等级等于或高于启动功控的编码方式门限（功控启动门限）时，才能启动功控。功控启动门限是指启动功控的最

11、低编码方式等级，为小区级配置参数，为【下行功控启动门限】。对于GPRS，不实现下行功率控制；对于EGPRS GMSK，考虑到如果当前编码方式为MCS1MCS4时，其链路质量一般较差，因此不进行功控；对于EGPRS 8PSK，功控启动门限的取值范围为MCS5MSC9，缺省配置值为MCS9。每种编码方式对应一定的MEAN_BEP区间，通过MEAN_BEP与载干比之间的映射，可以确定对应的载干比区间。目标载干比在载干比区间内的位置由配置参数“目标载干比位置”确定，目标载干比位置值为目标载干比值与当前编码方式对应的最小载干比值的差值。目标载干比的下门限和上门限由配置参数“目标载干比位置”和“目标载干比

12、偏移量”共同确定。目标载干比值及其上下门限值的确定如图1所示。图 1 目标载干比值及其上下门限值的确定在图1中，BEPi, min, BEPi, max为MCSi对应的MEAN_BEP取值范围区间，其对应的载干比边界区间为CIRi, min, CIRi, max，当前BEP测量值为BEPi，其对应的当前载干比值为CIRi。若配置参数【目标载干比位置】为TGT_LOC，配置参数【目标载干比偏移量】为TGT_OFFSET，配置参数【功率调整最大步长】为MAX_STEP，累计已衰减的功率为DP，则可以确定目标载干比值、目标载干比上下门限和功率调整步长分别为：目标载干比值： CIRi, target

13、= MIN(CIRi, min + TGT_LOC, CIRi, max)目标载干比下门限：CIRi, lower = MAX(CIRi, target TGT_OFFSET, CIRi, min)目标载干比上门限：CIRi, upper = MIN(CIRi, target + TGT_OFFSET, CIRi, max)功率下降调整步长：STEP = MIN(CIRi CIRi, target), MAX_STEP)功率上升调整步长：STEP = DP如果当前载干比值CIRi在目标区间CIRi,lower, CIRi,upper之外，即：CIRi CIRi,upper，则启动功控，进行功率

14、步长和功控参数的计算以及功控参数的下发。配置参数“功率调整最大步长”主要目的是限制功率下降调整最大步长值，避免功率超调。当需要升功率时，采用最大输出功率，这可实现快升慢降的功率调整机制。1.2.4 编码方式上升预测图 2 编码方式上升预测算法当进入功控阶段时，功控算法试图将当前编码方式的载干比值固定在目标载干比区间内，从而使该编码方式的BEP值稳定在其固有的区间内，这样可以使编码方式保持稳定，并且可以防止编码方式下降。但同时，这种算法也抑制了编码方式的上升，这和功控策略相背离。因此，功控算法必须具备编码方式上升预测功能，当预测到当前编码方式呈上升趋势时，则使用最大输出功率，使编码方式上升，编码

15、方式上升的实现是通过LA算法完成的。如上图2所示，当前编码方式为MCSi，当前BEP为BEPi，对应的CIR为CIRi，且满足：BEPiBEPi, min, BEPi, max，CIRiCIRi, min, CIRi, max，i1, 8。若CIRi, max为当前编码方式的载干比最大值，DP为累计已衰减的功率，CIRi, pred为使用DP进行功率补偿后预测到的载干比值，则CIRi, pred = CIRi + DP。如果CIRi + DP CIRi, max，则判断当前编码方式呈上升趋势。如果当前载干比落在边界载干比区间的上边界附近时，因为功率衰减后的载干比不一定等于目标载干比，如果功率衰

16、减后的载干比比目标载干比大，则会出现衰减功率与上升到最大功率之间反复震荡。因此，判定当前编码方式呈上升趋势还必须满足：当前载干比必须大于上一次载干比（上一次编码方式判决时的载干比）。当前编码方式呈上升趋势的判决条件为：如果判定当前编码方式呈上升趋势，则使用以前累计已经衰减的功率值DP对进行功率补偿。进行功率补偿后，即为最大输出功率。输出功率提高后，BEP值和CIR值将同时提高，通过LA算法，编码方式实现上升。1.2.5 PS下行闭环功控1.2.5.1 PS下行闭环功控流程图 3 PS下行闭环功控流程图1）对于只有上行TBF而没有下行TBF的场景，不支持PS下行功控。 2）获取MS的下行测量报告

17、。PACKETDOWNLINKACK/NACK消息中携带的测量值为RXQUAL，EGPRS DOWNLINKACK/NACK消息中携带的测量值为MEAN_BEP。获取MS的下行测量报告后，按现有方法对测量报告进行预处理。3）执行下行LA/IR算法。4）如果配置参数“支持PS下行闭环功控”设置成启用，则执行后面的功控流程；否则，不执行功控流程。 5）由于PS下行功控的功率衰减值是相对于BCCH的最大输出功率，因此，当PDCH与主BCCH处于同一个频段的时候，才能支持PS下行功控，进入下面的功控流程，否则，结束功控流程。6）对编码方式调整进行统计计数，判决当前编码方式是否稳定。如果当前编码方式处在

18、稳定状态，则进入功控判决阶段；否则，结束功控流程。7）如果进入功控判决阶段，首先将BEP测量值MEAN_BEP映射成对应的载干比值CIR，然后判决是否满足功控的启动条件。如果满足功控启动条件，则进入功控执行阶段；否则，结束功控流程。8）如果进入功控执行阶段，则根据当前载干比、载干比门限和当前编码方式等信息来计算功率调整步长。9）根据功率调整步长计算下行功控参数（即功率衰减值），通过下行TRAU/PTRAU帧，将下行功控参数下发给BTS，BTS在当前无线块中按照功控参数进行功率调整。1.2.5.2 PS下行闭环功控执行1.2.5.3 下行功控的功率步长调整图 4 下行功控的功率步长调整流程下行功

19、控的功率步长调整算法与上行功控基本相同，详见PS上行功控的功率步长调整”。不同的方面为：如果当前载干比在当前编码方式对应的载干比门限区间之外，则计算功率调整步长，这时计算出来的功率调整步长是针对下行TBF的。因为下发给BTS的功率是针对无线块的，因此在计算无线块上的输出功率时，需要针对下行无线块和USF分别指向的MS的不同以及PDCH信道的干扰值，对功率调整步长值进行调整，计算出针对无线块的功率步长。1.2.5.4 下行无线块的功率步长调整图 5 下行无线块的功率步长调整1）如果下行RLC/MAC无线块和该无线块中携带的USF指向相同的MS，则根据该MS的下行测量报告计算下行TBF的功率调整步

20、长。2）如果下行RLC/MAC无线块和该无线块中携带的USF分别指向不同的MS，则根据这两个MS的下行测量报告分别计算各自的功率调整步长，如果MS没有下行TBF，则使用最大输出功率。比较两个MS的累计功率衰减值，取其最小值的MS的当前功率步长作为当前下行TBF的功率步长值。3）对于下行Dummy控制块，固定按照CS1进行功控，功率衰减步长不受“功率调整最大步长”限制，但是不能大于10dB。当Dummy控制块携带USF时，按照上述2）进行处理。4）计算出无线块的功率调整步长后，就可以计算功率衰减值，这时需要将该功率衰减值在TRAU/PTRAU帧中下发给BTS。1.2.5.5 下行功控的功控参数计

21、算无线块输出功率的计算公式为：即得： 计算出BTS在无线块上的输出功率后，就可以计算需要下发给BTS的功控参数。下发给BTS的功控参数是一个相对于BCCH level的功率衰减值，即BTS在下行无线块上的输出功率为：由此得到BTS功率衰减值的计算公式为：考虑到下行无线块和USF分别指向不同的MS的场景，从而得出BTS功率衰减值的计算公式为：式中：为当前累计功率衰减值，当BTS需要以最大功率发射时，值需要置0；为上一次累计功率衰减值；为当前功率衰减步长。为下行无线块指向的MS的下行TBF的当前累计功率衰减值，为USF指向的MS的下行TBF的当前累计功率衰减值。、和分别为当前载干比、当前载干比下门

22、限和当前载干比上门限。为当前下行无线块的功率衰减值。为初始功率衰减值，为小区级配置参数【下行功控功率初始衰减值】。因为目前BSC与BTS之间的PS功控接口规定下行无线块的功率衰减值为2dB的倍数，根据上式计算出功率衰减值后，需要将圆整为2dB的倍数值，圆整后的必须小于或等于圆整前的值。根据PS下行功控算法计算出功控参数后（功率衰减值），通过下行TRAU/PTRAU帧将功率衰减值下发给BTS。BTS收到功率衰减值后，计算当前无线块上的输出功率，并应用该输出功率进行发射。同时，在相关的RLC/MAC控制消息和RLC/MAC无线块头中携带PS下行功控参数，下发给MS。1.3 PS功率控制算法涉及参数

23、详述1. PS下行闭环功控开关参数描述：是否打开PS下行闭环功控算法。值域：【否，是】单位：无缺省值：否建议值：否调整策略说明：相关算法：PS下行功率控制算法。2. 编码方式统计周期参数描述：编码方式调整统计次数的门限，是编码方式稳定性判决的统计周期，只有当编码方式调整次数达到编码方式统计周期时，才能启动编码方式稳定性判决。值域：0255单位：无缺省值：1建议值：1调整策略说明：该值调大，则对应的编码方式稳定判决的周期变大。相关算法：PS下行功率控制算法。3. 编码方式稳定性门限参数描述：当前编码方式在统计周期内被选用次数的门限，是判决编码方式是否稳定的标准。在编码方式统计次数到达编码方式统计

24、周期时，如果当前编码方式被选用次数达到编码方式稳定性门限，则判决当前编码方式处在稳定状态。值域：0255单位：无缺省值：1建议值：1调整策略说明：该值调大，则对当前编码方式选用次数的门限提高，该值越大，越不容易判决当前编码方式为稳定状态。该参数设定值要小于等于【编码方式统计周期】设置值。相关算法：PS下行功率控制算法。4. 下行功控启动门限参数描述：当采用8PSK调制方式时，下行功控启动的最低编码方式等级，当前编码方式只有等于或高于下行功控启动门限时，才能启动下行功控。对于EGPRS GMSK，不进行功控。对于GPRS，功控启动门限为CS4。值域：MCS5MSC9单位：编码方式等级值缺省值：M

25、SC9建议值：MSC9调整策略说明：该值调大，则功控启动的门限相应抬高。相关算法：PS下行功率控制算法。5. 下行功控功率初始衰减值参数描述：PS下行功控时，相对于BCCH信道最大发射功率的初始衰减值，即P0值。值域：0, 2, 4, 6, , 30单位：dB缺省值：0建议值：0调整策略说明： 相关算法：PS下行功率控制算法。6. 目标载干比位置参数描述：指目标载干比在编码方式对应的载干比区间内的位置，目标载干比位置为目标载干比值与当前编码方式对应的最小载干比值的差值。值域：010单位：dB缺省值：2建议值：2调整策略说明： 该值越大，则目标载干比的位置越高于当前编码方式对应的载干比最小值。相

26、关算法：PS下行功率控制算法。7. 目标载干比偏移量参数描述：目标载干比值允许的最大偏差，根据目标载干比值和目标载干比偏移量，可以确定目标载干比的上下门限。值域：010单位：dB缺省值：1建议值：1调整策略说明： 该值越大，则目标载干比的上下门限范围越大。相关算法：PS下行功率控制算法。8. 功率调整最大步长参数描述：在功控过程中需要降功率时，所允许的功率调整最大步长。值域：010单位：dB缺省值：4建议值：4调整策略说明： 该值越大，则功控执行的过程中所降的功率越大。相关算法：PS下行功率控制算法。1.4 PS功率控制算法应用场景说明PS下行闭环功率控制算法通过控制基站的发射功率，降低了基站

27、的功耗，减少了系统干扰，提升了服务质量。功率控制算法主要应用在频率复用密度高、业务量高、系统干扰水平高的网络。通过功率控制算法可以降低网络干扰，提高业务质量，间接提高系统容量1.5 BSC6000版本说明R12版本支持该算法所有功能。1.6 友商对比分析目前业界友商实现下行闭环功率控制算法的不多，也主要是基于质量的功率控制。爱立信只实现了上行开环功控算法。2 性能分析2.1 覆盖性能本算法对覆盖性能无影响。2.2 容量和质量性能通过功率控制算法可以降低网络干扰，提高业务质量，间接提高系统容量。2.3 成本分析2.4 KPI影响分析暂无相关仿真数据，从理论上分析，在高干扰的情况下，可提高系统时隙

28、容量，降低BTS发射功率。3 仿真分析（该节不可提供给客户）暂无仿真数据。4 现网分析（该节不可提供给客户）5 网络规划6 网络优化7 附录表 1 下行编码方式对应的MEAN_BEP范围和CIR范围 编码方式LA/IR模式LA模式MEAN_BEP范围（等级值）CIR范围（dB）MEAN_BEP范围（等级值）CIR范围（dB）CS42031202520312025MCS5561011791113MCS61116141911161419MCS71721192718212127MCS82226273422272735MCS92731344028313540表 2 BEP-CIR映射表MEAN_BEP

29、（等级值）GMSK8PSKCIR范围（dB）CIR建议值（dB）CIR范围（dB）CIR建议值（dB）MEAN_BEP_0000.0063.0MEAN_BEP_1021.0676.5MEAN_BEP_2243.0787.5MEAN_BEP_3454.5898.5MEAN_BEP_4576.09109.5MEAN_BEP_5787.5101110.5MEAN_BEP_6898.5111111.0MEAN_BEP_79109.5111211.5MEAN_BEP_8101110.5121312.5MEAN_BEP_9111211.5131313.0MEAN_BEP_10121312.5131413.5MEAN_BEP_11131413.5141514.5MEAN_BEP_12141514.5151515.0MEAN_BEP_13151615.5151615.5MEAN_BEP_14161616.0161616.0MEAN_BEP_15161716.5161716.5