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WCDMA下行功率规划 2 课程目标 了解下行信道功率配比的分析了解下行信道功率参数配置 学习完本课程 您将能够 3 功率配比分析 目的 在下行链路中 基站中所有用户和公共信道一起分享总的发射功率 在有限的基站发射总功率下 合理地进行公共信道和各个不同业务专用信道的功率分配以获得尽可能好的容量和覆盖 功率控制 专用信道 有内外环功控过程 需要指定最大最小发射功率公共信道 没有功控过程 发射功率在小区建立时由高层直接指定 4 下行公共信道 功率参数配置的公共信道主要包括 CPICHP CCPCHSCH P SCH S SCH S CCPCHPICHAICH 5 影响功率的因素 性能要求不同公共信道 信道BLER Eb Io或Ec Io的性能要求不同处理增益信道处理增益指在解调信号时获得的编码增益和扩频增益P CCPCH S CCPCH除扩频增益外 还有3dB编码增益CPICH PICH AICH等只有扩频增益SCH不经扩频处理 但发射时在时间上重复 也有增益传播环境不同环境 BER BLER与Eb Io的对应关系不同 6 功率配比分析 在满足小区覆盖的前提下 为各条公共信道配置尽量低的发射功率 不同信道 达到相同的BER BLER要求 对应Eb No要求不同 又不同信道的编码增益和扩频增益不同 所以对应不同的Ec Io要求 即发射端的功率要求 7 参数配置问题 问题 不同信道的性能指标在协议中没有要求在配置时可以为不同信道假设一个性能指标 但在假设数据时没有相关方面的参考 8 专用信道功率分配 单个用户分配的最大发射功率应满足 在小区边缘能够达到业务质量目标 BER BLER 上下行专用信道覆盖平衡 根据上行移动台最大发射功率 目标负荷确定上行覆盖范围 从而得到下行覆盖范围和对应的最大耦合损耗 和已知的下行目标负荷一起 计算得到下行单用户所需最大发射功率Pmax 9 专用信道功率分配 Pmax计算公式为 其中 Lmax为下行最大耦合损耗 a是非正交因子 Ptot bs为中心基站总发射功率 Iother为其它基站产生的干扰 Pn为背景噪声 Pmax为基站为业务分配的下行发射功率 Eb N0为当前业务正常工作所需的信干比 10 专用信道功率分配 单用户下行发射功率门限 如果小区边缘部分用户需要的下行发射功率过大 有可能大大降低整个下行小区容量 因此需要设置一个单用户功率分配门限PmaxThreshold 这个门限和小区下行最大耦合损耗 平均耦合损耗 小区目标容量 支持的用户数 相关 PmaxThreshold越小 系统为处于 恶劣情况 的用户预留的功率资源越少 单用户下行最大发射功率不应超过min Pmax PmaxThreshold 11 公共信道功率分配 分配原则 实际小区下行覆盖范围 min 公共信道覆盖范围 专用信道覆盖范围 公共信道覆盖范围应和专用信道一致 过小会使得小区覆盖达不到按照专用信道规划的目标 过大则浪费总功率资源 增大下行本小区和邻区干扰 降低下行容量 12 公共信道功率分配 分配方法 根据专用信道覆盖要求 得到公共信道在小区边界处的最大下行耦合损耗 再根据对公共信道的质量要求 得到公共信道所需的发射功率 13 PCPICH PCPICH作用在小区搜索step3中 用于识别扰码组中的扰码 决定小区搜索 小区选择重选和各类切换区域的大小在接收数据时可用于信道估计 决定除同步信道外其它所有专用 公共信道的接收性能 从而直接影响各个信道的覆盖范围和小区半径配置原则该信道的发射功率根据小区覆盖半径 小区环境而定典型取值为基站总发射功率的5 10 其他公共信道的发射功率以它为基准进行配置 14 PCPICH FramestructureforCPICH CPICH激活因子1CPICH上的内容是已知序列 具体参见25 211协议 15 PCPICH CPICH信道固定速率 30kbps SF 256 无编码增益譬如 下行每业务最大发射功率30dBm 考虑编码增益余量3dB 为提供相同覆盖能力 CPICH功率设为33dbm参数配置协议规定取值范围 10 50dBm缺省配置 33dBm 相对基站发射总功率 10dBMML命令ADDPCPICH 16 PCPICH PCPICH的发射功率应满足其中 PCPICH为基站为CPICH分配的下行发射功率 EcCPICH应能满足UE的正常小区搜索以及切换 专用信道 公共信道的正常工作等要求 当EcCPICH以及PCPICH已知时 可以推出允许的下行最大耦合损耗Lmax 从而得到小区的覆盖范围 17 PCPICH 当已知下行最大耦合损耗时 除同步信道以外其它公共信道的发射功率为 其中 PDLCH为基站为公共信道分配的下行发射功率 Ec N0DLCH为公共信道正常工作所需的信干比 18 SCH P SCH作用在小区搜索step1中 用于获得时隙同步配置原则UE在小区边缘搜网成功率达到目标值S SCH作用在小区搜索step2中 用于帧同步 码组识别配置原则同P SCH 19 SCH 20 SCH 对于同步信道PSCH和SSCH 由于不使用OVSF码 不需要考虑正交因子 其信道的发射功率为 由于同步信道没有和其它信道一样通过OVSF码扩频 因此它们对于同时存在的其它信道的干扰是比较大的 应注意不要让它们的发射功率过大 这可以通过在关键指标分解时适当调整小区搜索中时隙同步和帧同步 扰码组识别的成功率要求来实现 21 SCH StructureofSynchronisationChannel SCH 激活因子0 1PSC是已知序列 对所有小区相同 长度16chip 重复16次 22 SCH SCH信道无编码 在时间上重复发射 获得增益 考虑到SCH用于小区搜索可在任何时隙 搜索失败可以重新搜索 因此降低了SCH的发射功率参数配置协议规定取值范围 35 15dB协议25 133的测试环境中SCH发射功率为 2dB缺省配置 5dBMML命令ADDPSCHADDSSCH 23 P CCPCH BCH P CCPCH BCH 作用在该信道上接收系统消息 用于小区选择重选 接入 切换等各个过程中在UTRAN下行 BCCH只能使用TM模式传输 没有重传过程 如果UE端解码错误 就认为该次接收失败 UE会再一次尝试重新进行系统消息的读取配置原则UE读取BCH的成功率达到目标值 24 P CCPCH BCH FramestructureforPrimaryCommonControlPhysicalChannel 激活因子0 9 25 P CCPCH BCH BCH的格式配置SIB的长度随着类型和实际发送内容的不同而不同 传送一个完整的SIB所需要的最大TB块数可以达到16个 假设最大个数为3个 假设所需误块率为BLERPCCPCH 则UE在一次接收中成功收到SIB的概率为 p 1 BLERPCCPCH 3 失败的概率为 q 1 p 1 1 BLERPCCPCH 3 26 P CCPCH BCH 那么UE在最多N2次中成功读取BCH的概率为 27 P CCPCH BCH PCCPCH BCH 1 2卷积码 SF 256 相比CPICH获得更多处理增益参数配置协议规定取值范围 35 15dBP CCPCH有3dB编码增益 在相同性能要求下 其发射功率可以是PCPICH的 3dB缺省配置 2dBMML命令ADDBCH 28 S CCPCH FramestructureforSecondaryCommonControlPhysicalChannel 29 S CCPCH 支持一个小区配置1 2条SCCPCH公共物理信道SCCPCH承载情况 A 承载1条PCH和3条FACH 分别承载传输信令 业务数据以及CTCH B 承载两条FACH 分别承载传输信令 业务数据 C 承载PCH D 承载1条PCH和2条FACH 分别承载传输信令 业务数据 Etc 30 S CCPCH FACH的格式配置 PCH的格式配置 31 S CCPCH FACH S CCPCH FACH 作用 RNC在该信道发送RRCCONNECTIONSETUP消息 影响RRC连接建立 传送低速数据业务配置原则 UE收到RRCCONNECTIONSETUP消息的成功率达到目标值数据业务的BLER达到目标值 32 S CCPCH FACH RRC建链过程UE在PRACH的message发RRC CONECTION REQUEST 如果UE等待T300 缺省值为1000ms 没有收到SETUP消息 则重发REQUEST消息 如果重发次数 超过N300 缺省值为3 则输出建链失败 UTRAN在SCCPCH下发RRC CONECTION SETUP 重发的原因一种是UTRAN没有正确接收RRC CONECTION REQUEST 一种是UE没有正确接收RRC CONECTION SETUP 33 S CCPCH FACH 假设 RRC连接建立时UE成功接收到RRC CONNECTION SETUP的成功率是x3PRACHmessage部分解码误块率BLERPRACHPRACHMessage的TB块数为1块 FACH的TB块为8块 假设所需误块率为BLERFACH 那么最终UE成功收到RRC CONNECTION SETUP的概率为 其中P1 i为UTRAN在3次机会中只有i次成功接收RRC CONECTION REQUEST的概率 P2 i为UE在i次机会中的最后一次成功接收RRC CONECTION SETUP的概率 34 S CCPCH FACH 令p为UTRAN在一次接收中成功收到RRC CONECTION REQUEST的概率 失败概率则为q BLERPRACH则UTRAN只有一次成功接收RRC CONECTION REQUEST的概率等于 有两次成功的概率为 有三次成功的概率为 35 S CCPCH FACH FACH参数配置取值范围 35 15dB缺省配置 1dBMML命令ADDFACH 36 AICH AICH作用 RNC通过该信道发送AI 接入指示 配置原则 UE处于小区边缘时能正确接收接入指示的概率达到目标值 37 AICH StructureofAcquisitionIndicatorChannel AICH 38 AICH 实值符号a0 a1 a31由下式计算得到 其中AIs 为第s个singature的捕获指示 有三种可能取值 1 1 and0 分别对应捕获成功 失败和没有响应 当当前signature不是对应PRACH可用的signature时 序列bs 0 bs 31由下表给出 39 AICH UE如果检测到对应signature上的AIS为1 则表明接入成功 可发送PRACHmessage内容 如果检测到AIs为 1 表示被拒绝 向MAC发送 NackonAICHreceived 等待时间 10ms NB01 10ms 3 NBO1 10 重新尝试 如果检测到AIS为0 提高PRACHpreamble的发射功率 再次尝试 功率增长小于6dB 如果尝试次数达到最大接入次数或者收到捕获指示 退出随机过程 如果达到前导最大重传次数PreambleRetransMax 缺省值为8 向MAC发送 NoackonAICH 等待时间 10ms 重新尝试 并退出本次尝试循环 总的尝试循环次数不得大于Mmax 缺省值为2 40 AICH 假设当前资源不受限 UE成功接收捕获成功指示的概率x4假设AIs值为1 UE正确接收AIs值的概率为PAICH1 错判为0的概率为PAICH0 错判为 1的概率PAICH 1 1 PAICH1 PAICH0 假设PRACHpreamble经过NPRACH次功率攀升UE从第NPRACH 1次发送preamble开始 最大可以发送preamble的次数为 Mrepeat 8 NPRACH 18为前导最大重传次数PreambleRetransMax目前的缺省值 41 AICH 成功接收值为 1的AIs有三种可能 一种是UE在第一次循环中就收到捕获指示 假设概率为x41 一种是第一次结束后仍没有收到非0指示 在第二次循环时收到捕获指示 假设概率为x42 第三种可能是在第一次循环中收到拒绝指示 在第二次循环中收到捕获指示 假设概率为x43 42 AICH AICH无编码 SF 256 固定速率 参数配置取值范围 10 5dB在协议25 133中的测试环境中 AICH的码片能量与总发射功率的比是 10db 即AICH与CPICH的发射功率相同 考虑AICH中发射的接入指示AI数最多16个 因此对每个接入指示AI来说 发射功率是总的AICH功率的1 16 12db 缺省配置 6dBMML命令ADDCHPWROFFSET 43 S CCPCH PCH PICH S CCPCH PCH 作用 RNC通过该信道发送寻呼消息配置原则 UE处于小区边缘时能被正确寻呼的概率值达到目标值PICH作用 RNC通过该信道发送PI 寻呼指示 配置原则 UE处于小区边缘时能正确接收寻呼指示的概率达到目标值 44 S CCPCH PCH PICH 寻呼指示信道 PICH 的帧结构每个PICH帧携带NP个寻呼指示 NP thenumberofpagingindicationsperframe 定义了PICH信道上每帧支持的最多寻呼指示数 UE在小区系统消息中获取NP的值 NP的取值为18 36 72 144 相当于将288个bit分为NP个等份 每等份有288 NP个bits 每等份就是一个寻呼指示 PI 45 S CCPCH PCH PICH PI0 PIN 1 到PICHbits b0 b287 之间的映射关系如下表 UE通过计算出自己的寻呼指示下标p来确定和PICH每帧的第q等份bits相关联 46 S CCPCH PCH PICH PI DRXindexmodNP IMSIdiv8192 modNP SFN就是UE的寻呼时刻 为PICH开始出现时PCCPCH的SFN UE计算得到自己PI的下标 这样 UE可以仅监视PICH中的与自己关联的bits 一旦发现它们被置为 1 时 UE就知道自己被寻呼了 这时它从该PICH无线帧结束后