GPRS功率控制与GSM功率控制之比较-杨馨.doc

GPRS功率控制与GSM功率控制之比较一概述GPRS是GSM的一种升级形式。GPRS是GSM的作为分组数据交换技术的引入部分。gsm作为tdma的发展形式其功率控制的作用主要有:1. 能以最低的信号功率满足信号的信噪比要求。保证用户的信号达到最低的要求。2. 避免用户间的干扰，特别是移动台间的互相干扰的远近效应部分。3. 有效的提高了频谱利用率。4. 减少移动台的功耗。 显然，作为分组数据交换技术的GPRS其抗干扰能力显然的优越于作为电路交换承载业务的GSM。尽管GPRS是建立在gsm的技术基础上的，其通信容量并未得到本质上的提高，但是在功率控制等技术上，仍可以通过改变技术细节来提高频谱利用率。因此，GPRS和GSM的功率控制技术存在较大的改变。下面就GSM和GPRS功率控制技术进行简单的介绍：二GSM的功率控制在gsm中，对上行链路和下行链路都可分别使用功率控制，而且可对每个处在专用模式下的移动台独立进行。在规范中，规定上行链路的移动台功率控制的范围为2030db，根据移动台的功率级别（目前gsm900m手持机的功率大部分都属于class4，即最大发射功率为33db），每一步可改变2db。下行链路的功率控制范围由各不同的设备制造商不同而不同。虽然是否采取功率控制可以由运营商自行决定，但是所有的移动台或基站设备都必须支持这一功能。在Bss管理两个方向上的功率控制，在专用模式下的Ms的传输功率是由bss来决定的，它通过基站BTS对上行链路进行的接收电平和接受质量的测量并考虑移动台的最大传输功率来计算出移动台所需的传输功率，改变移动台功率的命令和改变时间提前量值的命令在每一个下行的SACCH信息块所带的第一层的报头(layer 1 header)传送给移动台。移动台将在上行的SACCH第一层报头设置上现在所使用的功率电平并随测试报告发送给基站。当前功率电平值是指上一个SACCH的测试周期的最后一个突发脉冲所使用的功率电平。在下行链路上，将由移动台来测量它对基站的接收电平，在由基站来决定它所需的传输功率来自行调节。在移动台和基站的连接开始时，由BSC来选择移动台和基站的初始传输功率。在初始分配时，移动台根据它在空闲模式是通过收听BCCH广播的系统消息所得到的(MSTXPWRMAXCCH)参数，来获得它在该小区的最大发射功率。因而移动台在通过随即接入信道RACH接入网络时，都是以BCCH上广播的所允许的最大发射功率来传送的。当移动台功率低于这一规定值时，将以其最大发射功率发射。系统规定移动台在专用心道上所发出的第一个消息的功率电平也是这个固定值，直到收到在SDCCH或TCH上SACCH消息块所携带的功率控制命令时，才开始受系统的控制。功率命令执行的过程,如图:当移动台开始收到专用信道上SACCH报头中携带的功率控制消息后，将使用该值进行传输。但一条功率控制消息并不立即使移动台转换到要求的电平，移动台将在下一个报告周期开始执行新的功率控制命令，移动台的功率最大变化速度是13帧（60ms）以2db来变化。移动台将在每报告周期的结束时收到BTS的功率控制命令（TCH为104帧，SDCCH为102帧）。在切换过程中，将采用目标小区所允许的最大的发射功率，将该消息在切换命令（HANDOVER COMMAND）中的MSTXPWRMAXCELL给出。在小区内部切换中（INTRA CELL HANDOVER）,当前的功率将被保持。当前的发射功率将被存储下来，以便在下一个SACCH的上行报告中发送给BTS。因而对于BTS来说功率控制的整个过程（从发出命令到得证实）需要3个测量报告的周期。对于GSM900,GSM1800,GSM1900,MS最大发射功率的典型值如下表：不同频段Ms最大发射功率的典型值Classgsm900gsm1800gsm190011w(30dbm)1w(30dbm)28w(39dbm)0.25w(24dbm)0.25w(24dbm)35w(37dbm)4w(36dbm)4w(36dbm)42w(33dbm)50.8w(29dbm)对于GSM900来说,PHASE1MS的RF输出功率的调整可从最大值至13dbm，PHASE2MS的RF输出功率的调整可从最大值至5dbm步进值为2db。对于GSM1800,GSM1900来说, RF输出功率的调整可从最大值至4dbm（2.5Mw）步进值为2db。下面就alcatel b6.2 的功率控制的具体算法一个极简单的介绍，可以让读者对功率控制有一个大致的印象：U_RxQual_XX_P + Offset_RxQual_FHL_RxQual_XX_P + Offset_RxQual_FHL_RxLev_XX_PU_RxLev_XX_PFactor-up (1)Factor-up & Step-up (2)Step-up (3)Factor-down & 2dB-down (1)Factor-down & Step-down (2)Step-down (3)RxQualRxLev07-110-47Pow_Red_Step_Size注意:1)激活信道预处理时，功控的平均窗口一般为相应切换的平均窗口的一半2)功率控制的下门限应高于相应切换的门限提高发射功率的三种情况接收电平差且接收质量尚可（包括接收质量好）当，(AV_RXLEV_XX_PC L_RXLEV_XX_P) & (AV_RXQUAL_XX_PC 则，STEPSIZE = POW_INC_FACTOR * ( TARGET_RXLEV_XX AV_RXLEV_XX_PC )接收电平差且接收质量差当，( AV_RXLEV_XX_PC L_RXQUAL_XX_P + OFFSET_RXQUAL_FH)则， STEPSIZE = MAX ( POW_INC_FACTOR * ( TARGET_RXLEV_XX AV_RXLEV_XX_PC ) , POW_INC_STEP_SIZE )接收电平尚可（包括接收电平好）且接收质量差当，(AV_RXLEV_XX_PC = L_RXLEV_XX_P) & (AV_RXQUAL_XX_PC L_RXQUAL_XX_P + OFFSET_RXQUAL_FH)则，STEPSIZE = POW_INC_STEP_SIZE降低发射功率的三种情况接收电平好且接收质量尚可（不包括接收质量好）当，(AV_RXLEV_XX_PC U_RXLEV_XX_P) & ( U_RXQUAL_XX_P + OFFSET_RXQUAL_FH = AV_RXQUAL_XX_PC 则， STEPSIZE = MAX ( POW_RED_FACTOR * (AV_RXLEV_XX_PC - TARGET_RXLEV_XX ) , 2dB )接收电平好且接收质量好当，(AV_RXLEV_XX_PC U_RXLEV_XX_P) & ( AV_RXQUAL_XX_PC 则，STEPSIZE = MAX ( POW_RED_FACTOR * (AV_RXLEV_XX_PC - TARGET_RXLEV_XX ) , POW_RED_STEP_SIZE )接收电平尚可（不包括接收电平好）且接收质量好当，( L_RXLEV_XX_P + POW_RED_STEP_SIZE = AV_RXLEV_XX_PC = U_RXLEV_XX_P) & (AV_RXQUAL_XX_PC 则， STEPSIZE = POW_RED_STEP_SIZE功率控制的步长必须是2dB的整数倍POWERUP = ROUNDUP (STEPSIZE , 2dB ) POWERDOWN = ROUNDDOWN (STEPSIZE , 2dB )功率控制步长还将受到以下参数的影响MAX_POW_INC，MAX_POW_REDMS/BS_TXPWR_MAX/MIN(_INNER)三GPRS的功率控制下面就GPRS的功率控制原理和算法作一个简单的介绍:GPRS在上行链路，移动台通过功率控制算法进行功率控制，该算法可以通过一系列的参数使网络最优化。在开环和闭环的功率控制中，均可采取这种算法。对于每个单独的上行链路，移动台的RF输出功率Pch为式中，ch是移动台和信道规定的功率控制参数，包含在移动台的RLC控制消息中。网络可在分组传送的任何时候，在下行链路PACCH向移动台发送新的ch值。0是与频带有关的常数，对于GSM400,GSM900和GSM850系统，其值为39dbm；对于DCS1800和PCS1900系统，由于衰减较大，则这一值较小，为36dbm。为系统参数，在零到一内取值，是一个系统参数，它的缺省值在PBCCH中广播。在1时，实行开环功率控制；C 下行的标准化移动台的接收电平；MS_TXPWR_ MAX_CCH 为移动台的最大输出功率。所有公式均采dbm为单位。C值的计算公式： Cn=*SSn+(1-)*Cn-1Cn为标准化移动台的接受电平，Cn-1为上一次接收电平SSn为组成的4个常规突发的接收信号的平均值，值： 1/min(n,max(5,T_AVG_W/TDRX)TDRX为移动台的DRX周期T_AVG值：空闲模式下为：2k/2/6传递模式下为：1/(6*T_AVG_T) on BCCH1/(12*T_AVG_T) on PDCH把计算出的Cn代入PCH计算公式即为移动台发送给某无线块时使用的功率。当移动台接受到新的ch值是根据公式更新输出功率PCH。尽管计算出的PCH的精度较高，但是按照规范，移动台输出功率要缩减到与值最近的标称值进行发射。发射功率必须是输出功率计算值的单调函数，当输出功率计算值发生2db的变化是相应的发射功率要改变2+-1.5db。在一个无线数据包内，4个突发要使用相同的输出功率。此外，在PRACH和RACH进行小区接入和在接收到PDCH分组传送的第一个功率控制参数之前，移动要按照PMAX规定的输出功率发射。对于GPRS在下行链路由基站进行的功率控制，由于阿尔卡特基站至今尚无此项功能，只能就其原理作一个介绍，不能深入探讨了，谨请原谅。GPRS在下行链路，由基站进行功率控制，不必在规范中规定算法，但必须由下行链路的性能信息。因此移动台要向基站发送信道报告。只有当正在服务的PBCCH或BCCH使用频率与PDCH使用频率在同一频段内时，才进行下行功率控制。在包含PBCCH或BCCH的无线信道上，基站使用固定的输出功率，该输出功率比BCCH的输出功率低，其间的缩减量在PBCCH进行广播。对COMPACT情况，既包含CPBCCH,CPCCCH,CFCCH或CSCH的信道，基站使用相同的固定输出功率。在下行PTCCH，使用与PBCCH相同的输出功率。在有些情况下，一些下行PTCCH的输出功率要低一些（如使用智能天线时）。此时，网络向每个移动台提供相应的TA信息。其它PDCH的无线数据块必须使用功率控制。网络根据信道性能报告，进行下行链路传输的功率控制。控制方法有两种1）功率控制模式A适用于所有分配类型；（2）功率控制模式B只能用于固定分配模式。使用那种模式由发送指配命令中的S_PWR_CTRL_MODE决定。这两种功率控制模式都是用参数P0。P0时与BCCH或CPBCCH有关的功率缩减量，它包含在指配消息中。在分组传送模式期间，P0值不能改变，除非重建指配或新建指配，且其中不包括任何已分配的PDCH时，才有可能改变。在任一时刻，移动台只能有一种功率控制模式，也只能有一个P0值。下行PDTCH的数据块若使用功率控制，MAC中的PR将指明发送数据块所使用的输出功率电平。PR管理模式有PR模式A和PR模式B两种，由指配命令中的PR_MODE标志。在一个TBF期间，网络不能改变PR模式。在任一时刻，网络不能改变PR模式。在任一时刻，网络只能向移动台指派一种PR_MODE。为了保持同步，网络确保每一个在上行/下行链路激活TBF的移动台至少能在每360毫秒间隔内，收到一个使用下行链路功率控制的输出功率。必须指出，功率控制技术只可能用于GPRS点到点业务，不能用于点到多点的业务。四GPRS功率控制与GSM功率控制的区别从上面的介绍中，可发现GPRS功率控制与GSM功率控制的主要区别在于1） GSM功率控制的模式受通话质量和接受电平的共同影响，而GPRS功率控制为接受电平的线性递减函数。2） GSM功率控制步长为参数设置，即其变化的快慢是设定的。而GPRS功率控制为接受电平的线性递减函数，这样可以更迅速的调整功率值。3） 规范中，GSM功率控制设备商在上下行均必须设置此功能。GPRS功率控制上行为必设项，下行为可选项。以上这些主要区别正是基于了分组数据交换技术和电路交换承载业务的区别。分组数据交换技术是不连续的、按目标的,它关心的是信道速率。而电路交换承载业务必须完全建立连接，固定的，它关心的是通话质量。我们知道，在目前的技术认知上，分组数据交换技术在无线口的最佳载体为cdma。根据香农公式：C=Blog 2(1+S/N) 公