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WCDMA功率控制 *1 WCDMA系统的一个目标是使它所能容纳 的用户量达到最大。如果每个移动台都 调整其发射机的功率，使得基站接收到 的信噪比达到可允许的最低水平，系统 的容量将会达到最大。移动台增大功率 会增大干扰，容量就会损失。功率控制 可以调整移动台和基站的发射功率，其 目标是在满足一定的通信质量的条件下 ，使整个系统的干扰最小。 Date2 目标 学习完此课程，您将会： 了解CDMA系统功控的 重要性 功控的基本概念 功控的分类及其算法 Date3 课程内容 T 第一章 功率控制目的及原则 第二章 功率控制分类及算法 Date4 功率控制的目的和原则 CDMA Concept: CDMA Concept: 国际鸡尾酒会国际鸡尾酒会 每对客人都在同一个房 间里 每对通话者使用不同的 语言 如果噪音上升，所有的 客人都将抬升他们自己的 音量 如果噪音太大，客人有 可能去其他房间 如果某个用户说话太大 声的话，会破坏其他用户 通话 Date5 功率控制的目的和原则 从国际鸡尾酒会获得的启示从国际鸡尾酒会获得的启示 控制基站、移动台的发射功率，首先保证信号经过 复杂多变的无线空间传输后到达对方接收机时，能 满足正确解调所需的解调门限。 功率控制在CDMA系统中是非常重要的。离基站距 离近的移动台发射功率较小，离基站远的移动台发 射功率较大。所有移动台以尽可能小的功率发射， 每一个移动台对其他用户来说都是噪声。 酒会上，每对用户使用不同的语言交流，就好比使 用不同的码来区分用户一样。 Date6 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 Date7 课程内容 T 第一章 功率控制目的及原则 第二章 功率控制分类及算法 Date8 分类： u开环功率控制 u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 Date9 功控在各个信道的适用情况 Power control works on specific channels. Physic al channe l Open loop Inner loop Outer loop 没有功控过过程 ，功率由高层层 指定 DPDC H DPCC H PCCP CH SCCP CH PRAC H AICH PICH Date10 第二章 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 内环功率控制 第三节 外环功率控制 Date11 在WCDMA中，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。 开环功率控制 Date12 开环功控的原理 开环功控原理开环功控原理 开环功控的基础是下行链路损耗和上行链路损耗相近的假 设。 根据这个假设，移动台根据接收到的总功率估计下行链路 损耗，然后再估计移动台的发射功率。 移动台发射 功率 下行链路损耗(dB) | 上行链路损耗（dB） 基站发射功率 移动台接收功 率 基站进行解调 上行链路损耗(dB)基站发射功率(dBm) 移动台接收功率(dB) Date13 开环功控的信道 在上下行的物理信道 中，应用到开环功率控 制的主要是PRACH和 DPCCH信道。下面对 他们分别作一下讨论。 Date14 p-a：前导与AI指示时间定时； p-p：两前导发送间距定时； p-m：前导与消息发送间距定时； PRACH信道的开环功率控制 Date15 对于上行PRACH信道来说，第一个前导信号的发射功率是 由开环功率控制算法来确定。 Preamble_Initial_Power = PCPICH DL TX power CPICH_RSCP + UL interference + Constant Value （即：发射功率路径损耗上行干扰常量） PRACH信道的开环功率控制(续) Date16 PRACH信道的开环功率控制(续) 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。 PCPICH DL TX power和下行覆盖有关，是由网络规划在建网前就已经 确定了的； UL interference反映的是当前小区的上行干扰，由NodeB测量得到后 上报RNC； Constant Value实际反映的是前导信号的捕获门限。它的取值大小对 随机接入的时间、难易度有一定的影响。一般建议值在18db左右。 Date17 上行DPCCH初始功率设置方式： DPCCH_Initial_powerPCPICH DL TX power - CPICH_RSCP + UL interference + DPCCH Power Offset 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。 DPCCH Power Offset ，它实际反映了在一定多径环境下，DPCCH信道 能够正确解码的最低门限要求。 上行DPCCH信道的开环功率控制 Date18 上行DPCCH信道的开环功率控制(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 。 Date19 下行DPCCH的初始功率设置方式： P=（Ec/Io）Req - CPICH_Ec/Io + PCPICH （Ec/Io）req是UE正确接收该专用信道所需的Ec/Io， CPICH_Ec/Io是UE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DPCCH信道的开环功率控制(续) Date20 第二章 功率控制介绍 第一节 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 外环功率控制 Date21 开环功率控制确定物理信道的初始发射功率，但是 比较粗糙。对于WCDMA-FDD系统，由于上下行频段间隔较 大，所以上下行的衰落情况是不完全相关的。因此，开环 功控根据下行信号估计得到的路径损耗和干扰值并不十分 适用于上行情况（反之亦然），解决这个问题的方法就是 引入闭环功率控制。 闭环功率控制 Date22 内环功率控制的目的： 使基站处接收到的每个 UE信号的bit能量相等 NodeBUE 下发TPC 测量接收信号 SIR并比较 内环 设置SIRtar 1500Hz 每一个UE都有 一个自己的控 制环路 上行内环功控 Date23 NodeB 设置SIRtar 发TPC 测量SIR并比较 内环 1500Hz 下行内环功控 Date24 内环功率控制 在WCDMA中，上行链路和下行链路的内环功率控制都是由 接收方 NodeB或UE通过RAKE接收机产生的信号估计DPCH的功率， 同时估计当前频段的干扰，产生SIR估计值，与预先设置的门限 相比较。如果估计值小于门限就发出TPC命令“1”（升高功率） ；如果大于门限就发出TPC命令“0”（降低功率）。接收到TPC 命令的一方根据一定的算法决定发射功率的升高或降低。通过内 环功率控制，使得接收SIR收敛于目标SIR。 Date25 第二章 功率控制介绍 第一节 开环功率控制 第二节 内环功率控制 第三节第三节 外环功率控制外环功率控制 Date26 外环功率控制 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，最终接入网提供给NAS的服务中QoS 表征量为 BLER，而非SIR。SIR目标值是能够正确解调有用信号 所需要的信干比，在不同的多径环境下（移动台的速度及其多径 数量），这个值是不同的，因此需要一个外环功率控制的机制， 根据通信的质量（BLER，BER，FER）来调整内环的SIR目标值， 使系统始终能够以最小的功率满足质量要求。 Date27 外环功率控制 一种现象： 在相同SIR目标值作用下，不同环境中业务的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。 Date28 NodeBUE 下发TPC 测量接收信号 SIR并比较 内环 设置SIRtar 可以得到BLER 稳定的业务数 据 测量传输信道 上的BLE