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WCDMA功率控制,2019/11/15,2,课程内容,T,第一章 功率控制概述 第二章 功率控制介绍,2019/11/15,3,引入功控后的发射功率接收功率关系,2019/11/15,4,功率控制目的： 克服“远近效应” 调整发射功率，保持上/下行链路的通信质量 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 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,2019/11/15,5,开环功率控制 上行开环功控（反向） 下行开环功控（前向） 闭环功率控制 上行内环功率控制 下行内环功率控制 上行外环功率控制 下行外环功率控制,功控的分类,2019/11/15,6,功控在各个信道的适用情况,Power control works on specific channels.,2019/11/15,7,课程内容,T,第一章 功率控制概述 第二章 功率控制介绍,2019/11/15,8,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 外环功率控制 第四节 压模下内环功控,2019/11/15,9,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； 基本作用 克服阴影和路径损耗； 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。 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,2019/11/15,10,开环功率控制原理简述,初始发射功率设置原理,2019/11/15,11,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(211),2019/11/15,12,PRACH信道的开环功率控制(续),NodeB,UE,RACH,BCH: CPICH channel power UL interference level,UE测量CPICH的接收功率 计算上行初始发射功率,2019/11/15,13,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 + Constant 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.,PRACH信道的开环功率控制(续),2019/11/15,14,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DPCCH信道的开环功率控制,2019/11/15,15,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 。,2019/11/15,16,下行DPCCH信道的开环功率控制,下行DPDCH初始发射功率：（原理计算公式）,2019/11/15,17,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),2019/11/15,18,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 外环功率控制 第四节 压模下内环功控,2019/11/15,19,内环功控与外环功控一起被称为闭环功控,闭环功率控制,2019/11/15,20,内环功率控制的目的：使测量SIR尽快地收敛到设定的SIRtar,每一个UE都有一个自己的控制环路,上行内环功控,2019/11/15,21,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.),2019/11/15,22,上行DPCCH内环功率控制(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，则TPC_cmd=1,2019/11/15,23,上行DPCCH内环功率控制(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),2019/11/15,24,上行DPCCH内环功率控制(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：,2019/11/15,25,上行DPCCH内环功率控制(续),2）UE处于软切换(PCA2) 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：,2019/11/15,26,上行DPCCH内环功率控制(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。,2019/11/15,27,下行内环功控,2019/11/15,28,下行内环功控,UE侧：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。,2019/11/15,29,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 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” ）,2019/11/15,30,下行DPCCH内环功率控制,下行功率控制主要是指对DPDCH/DPCCH的功率控制。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,2019/11/15,31,下行功率平衡,下行功率平衡（DPB）过程：,2019/11/15,32,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。,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”,2019/11/15,33,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 外环功率控制 第四节 压模下内环功控,2019/11/15,34,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。,2019/11/15,35,上行外环功控,2019/11/15,36,10-100Hz,1500Hz,下行外环功控,2019/11/15,37,外环功率控制原理图:,外环功率控制(续),N: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（无数据发送时）,2019/11/15,38,外环功率控制(续),非DTX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 DTX外环控制 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,2019/11/15,39,外环功率控制(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。,2019/11/15,40,外环功率控制(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SIR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,2019/11/15,41,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 外环功率控制 第四节 压模下内环功控,2019/11/15,42,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。,2019/11/15,43,压模序列,压缩序列,2019/11/15,44,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,2019/11/15,45,压模下的上行DPCCH内环功率控制,压缩模式下的上行目标SIR： SIRcm_target = SIRtarget + SIRPILOT +SIR1_coding + SIR2_coding SIRPILOT=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。,2019/11/15,46,压模下的上行压缩模式帧结构,上行压缩模式帧格式,2019/11/15,47,压模下的上行DPCCH内环功率控制（续）,压模示例,2019/11/15,48,压模下的上行DPCCH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,GAP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：,PILOT= 10Log10 (Npilot,prev/Npilot,curr slot),2019/11/15,49,压模下的上行DPCCH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25.214,2019/11/15,50,压模下的下行DPCCH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， STE