全网TXPOWER过高研究性分析方法(LTE_TDD)_20150908.doc

.全网TXPOWER过高研究性分析方法（LTE_TDD）蒋中定（南京宽慧无线网络通信有限公司，江苏 南京 210000）摘要 无线网络稳定、高效的运行，不仅需要良好的网络规划和工程建设，还需要后期的高质量的维护与优化。终端UE作为保证端到端通信性能的重要环节，涉及多方面的问题，其中上行功率过高对终端续航时间影响较大，通过深入学习上行功控的机制可以深入了解终端上行功率过高的原因所在，从而提出合理的建议，让网络更加安全可靠的运行下去。关键词 UE TXPower PSD p0-NominalPUSCH p0-NominalPUCCH TPC 开环功率控制 闭环功率控制 High tech-oriented TXPOWER investigative analysis method (LTE_TDD)Abstract Stable, efficient operation of the wireless network, not only need good network planning and construction, also need high quality in the late maintenance and optimization.Terminal UE as an imp0rtant link of guarantee end-to-end communication performance, involving many problems, including high uplink p0wer to end influence on battery life, and through in-depth study of uplink p0wer control mechanism can be further understand the causes of terminal uplink p0wer is too high, so as to put forward reasonable Suggestions, make network more safe and reliable operation.Keywords UE TXPower PSD p0-NominalPUSCH p0-NominalPUCCH TPC Open Loop P0wer Control Close Loop P0wer Control1引言通过全网路测测试数据统计分析发现UE TXPower_pusch过高，其中最大值为25dBm，最小值为-29dBm，测试均值为20.78dBm。在LTE协议中规定终端的最大发射功率为23dBm，可以想象现网的终端几乎是以满功率在跟基站进行通信。这样一来意味着续航时间大幅降低，除非是车载设备，不然肯定希望上行功率越低越好，除此之外上行功率过高还会对其他终端及邻小区造成干扰。UE TXPower统计结果如图1所示：图1：UE TXPower_pusch指标统计目前现网采用的是TDD模式，上下行共用同一频段，这样下上行信道的衰减差别不大，我们可以认为两者等同。如图2为接收电平RSRP与UETXPower的曲线图，横坐标为时间轴，纵坐标为RSRP时对应的UETXPower。图中可以看到接收电平RSRP越强，终端UE的发射功率越低，对网络的影响也就越小。图2：RSRP&UETXPower一张良好的运行网络要求，UE TXPower0dBm。对于现网存在的问题，我们需要进行深入分析，在分析UE TXPower过高之前，首先要弄清楚上行功控的机制与原理。2 LTE上行功率控制基站与原理2.1上行功率控制的信道与目标LTE系统的上行功率控制机制围绕PUSCH信道和PUCCH信道进行，其中PUSCH信道用于承载数据，PUCCH用于承载信令。实施上行功率控制的目的是：1、保证基站接收信号的稳定 2、节省终端的功耗。LTE上行功率控制以RB的功率为带宽单位，单位带宽下的功率称为PSD（P0wer Spectral Density，功率谱密度），上行方向并不直接控制终端输出的PSD，而是要求基站侧接收到的PSD满足要求，保证达到基站的PSD稳定，从而间接的控制终端的输出功率。由于接收功率与距离密切相关，可见如果终端里基站远，就需要提升发射功率，以保证各个终端达到基站的功率大体相当，也就是克服“远近效应”。 上行功率控制效果如图3所示：图3 上行功率控制效果2.2开环功控为了达到这样的效果，LTE采用了先进行开环功控，用来设置上行发射功率的初始值；接着进行闭环功控，用来连续控制上行发射功率。接下来我们来看开环功控是如何运作的，我们假设终端的上行带宽是固定的，那么PSD就只由功率来决定。在这种情况下，上行功率控制就是让基站接收的功率Pr达到目标值P目标 。图4 上行信号接收过程根据信号传播模型可以得到：Pr=P-PL，其中P代表终端的发射功率，PL代表路径损耗。如果要求Pr高于目标值P目标的话，必然要求P初始PL+P目标，其中P初始代表终端的初始发射功率，就是开环功控需要解决的问题。目标值P目标是由系统设置，通过SIB2广播，在TS36.331中命名为p0-NominalPUSCH。该值与小区的覆盖半径相关，覆盖半径越大，P目标越小。这样看来，要想计算出初始发射功率，只差路径损耗PL了，由于上下行共用同一频段，我们通常认为两者相差不大，可以等价。图5 小区参考信号接收示意图上图展示了小区参考信号的接收过程，在子载波上，小区参考信号是按参数EPREcrs来发射的，经过路损PL后到达终端，终端的接收到的功率为RSRP。可以看出：RSRP=EPREcrs-PL，其中RSRP是终端的测量值，而EPREcrs会在SIB2中广播，称为reference Signal P0wer（如图4所示），因此路径损耗PL，等于EPREcrs减去RSRP。终端的最大发射功率为23dBm，如果计算出来的初始发射功率已经超过23dBm，初始发射功率还是只能设为23dBm。通过开环功控可以得到：终端的初始发射功率P初始。图6 SIB2中 reference Signal P0wer的值2.3闭环功控开环功控完成后，终端以初始发射功率P初始发出信号，基站接收到后，根据PSD开始进行有反馈的功率控制，这就是闭环功控。基站的反馈称为TPC，通过PDCCH信道下发，终端根据收到的TPC，调整自己的发射功率。图7 基站发送TPC的示意图TPC指令有两种格式，对应两种上行发射功率的调控方式：累积方式与绝对方式。终端在建立业务连接时，基站通过信令，会为终端制定上行的发射功率的调控方式。所谓累积方式，是终端以上一次发射功率为参照进行调整；而绝对方式以终端的初始发射功率为参照进行调整。两种调控方式对比如图8所致：图8 累积方式与绝对方式的对比图在下行RRC CONNECTION SETUP中，可以查看到PUSCH的采用的调控方式，图9为RRC CONNECTION SETUP信令的解码内容，从中可以看到PUSCH采用的是累积的方式。累积方式适合持续业务，比如语音业务；而绝对方式适合突发业务，比如数据业务。2.4 PUCCH信道的功控在开环功控方面，目标值P目标通过SIB2广播，在规范TS36.331中命名为p0-NominalPUCCH。P目标同样与小区的覆盖半径相关，覆盖半径越大，P目标越小。在闭环功控方面，PUCCH信号仅采用累积的方式。2.5随机接入前导的起始功率随机接入前导的起始功率类似于PUCCH信道开环功控的计算方法，目标值P目标通过SIB2广播，在规范TS36.331中命名为preambleInitialReceivedTargetP0wer。P目标同样与小区的覆盖半径相关，覆盖半径越大，P目标越小。3 现网配置参数分析及验证测试3.1上行功控相关配置参数如图9为上行功控相关配置参数，其中preambleInitialReceivedTargetP0wer为-104dBm，p0-NominalPUSCH为-67dBm，p0-NominalPUCCH为-105dBm。图10上行功控相关配置参数信息优化建议值，在城市环境下，preambleInitialReceivedTargetP0wer通常设置为-100dBm，p0-NominalPUCCH通常设置为-100dBm，p0-NominalPUSCH通常设置为-90dBm。图10为某运营商参数配置信息，可以看到preambleInitialReceivedTargetP0wer为-104dBm，p0-NominalPUSCH为-87dBm，p0-NominalPUCCH为-105dBm。其中最明显有差别的是关键参数p0-NominalPUSCH设置为-87dBm。图11 某运营商上行功控相关配置参数信息3.2 参数修改后验证结束语移动通信系统中上行功控起到了一个非常重要的作用，一方面要求达到服务质量（QOS）所需的足够的每比特发送能量，另外一方面是最小化对系统其他用户的干扰以及最大化增加移动终端电池的续航时间。参考文献：1 孙宇彤. LTE教程：原理与实现北京：电子工业出版社，2013.2 孙宇彤. LTE教程：结构与实施北京：电子工业出版社，2014.3 孙宇彤. LTE教程：机制与流程北京：电子工业出版社，2015.4（意）赛西亚，（摩洛哥）陶菲