WCDMA关键技术培训之(功率控制)

WCDMA关键技术培训之一功率控制,系统部柯雅珠,RNC系统无线资源管理,背景概述,功率控制是WCDMA移动通信系统的基础，WCDMA系统上行链路是干扰受限的，其它所有用户UserEquipment（UE）的发射功率对本移动台来说都是干扰，因为移动台在小区中是随机分布的，有的移动台离基站比较远，有的移动台离基站比较近，而如果对所有的移动台都采用相同的发射功率，则在基站接收到的远距离的移动台信干比就非常小，造成的误码就非常大，这样就形成了远近效应；另一方面，移动通信的无线信道有一个宽带动态频段，这些特性和移动用户的性质有关，并且通常受到无线链路的多普勒（Doppler）衰落效应和瑞利（Rayleigh）衰落的影响。在这样的情况下，就需要一个快速而准确的功率控制，以保证用户的服务质量(QualityofService-Qos),功率控制目的:,WCDMA系统的功率控制,开环功率控制,闭环功率控制,外环功率控制,下行功率平衡,主要是对新请求业务的初始发射功率作出估计。下行链路的开环功控的原理在于利用UE所测得的P-CPICH的信号质量来对下行链路信道的初始发射功率作出估计，同时需要考虑业务的QoS、数据速率、品质因素Eb/N0、下行链路的实时总发射功率、其他小区对本小区的干扰等因素。,开环功率控制,u开环功率控制目的,上行开环功率控制,u公共信道开环功控（PRACH和PCPCH）,Preamble_Initial_Power=PrimaryCPICHDLTXpowerCPICH_RSCP+ULinterference+ConstantValue,当UE发出前缀后，在规定的时间未收到NODEB的应答，则UE会在下一个发前缀的时刻把前缀的发射功率在前一个前缀功率的基础上再增加一个调整步长Power_Step,当UE发出前缀后，在规定的时间收到NODEB正的应答，对于PRACH,则UE在原有功率的基础上增加消息部分与前缀部分的功率偏差发送消息。对于PCPCH，则UE会以与最后一个前缀相同的发射功率发送冲突检测前缀，若收到NODEB相匹配的冲突检测签名，则UE在冲突监测前缀发射功率的基础上增加消息部分与前缀部分的功率偏差发送消息。,上行开环功率控制,u专用信道开环功控（DPCH）,对于RNC来说，只需确定上行DPCCH的初始发射功率（相对于P_CPICH的功率偏差）即可：,DPDCH与DPCCH之间的发射功率关系：,上行开环功率控制,u控制信道与数据信道的增益因子的确定（DPCH、PRACH、PCPCH）,单一业务,如果Ai1,那么，是满足条件：1/Ai对应的最大量化值，注意：如果计算得到的0，则令1/15.如果Ai1,那么，是满足条件：1/Ai对应的最大量化值，注意：如果计算得到的0，则令1/15.如果Ai=1,那么是满足条件：Aj，对应的最小量化值，而。,由于在实际的通信过程中TFC会改变，因此增益因子也需重新根据上式进行计算；参考TFC一般采用满速率传输时的增益因子。,下行开环功率控制,u公用信道开环功控,u公用信道开环功控,u公用信道开环功控,下行链路的开环功控的原理在于利用UE所测得的P-CPICH的信号质量来对下行链路信道的初始发射功率作出估计，同时需要考虑业务的QoS、数据速率、品质因素Eb/N0、下行链路的实时总发射功率、其他小区对本小区的干扰等因素。,u下行专用信道开环功控,u下行专用信道开环功控流程,u下行专用信道控制域的功率偏差,单一业务,混合业务,上述计算的都是满速率传输时的功率偏差，基于下行链路的速率匹配特性，对于非满速率传输所需要的功率偏差与满速率时的相同,Ni是速率匹配之前从传输信道i映射到一个无线帧中的比特数,u专用信道TPC域功率偏差的调整,闭环功率控制是WCDMA通信系统的基础，此域是否能被UE正确接收保证闭环功控的有效进行是非常重要的，因此协议中采用了实时的调整TPC域的功率偏差的机制来保证,调整条件,1、当一个用户下行又接入了一个新业务时或者删除一个业务时，需要改变PO2功率偏差的值,2、由于环境的影响调整PO2：当外环功控模块监测到上行SIRtarget已经到达MaxSIRtarget,但此时BLER仍然未满足BLERtarget,闭环功率控制,接收方根据接收到信号的信干比与控制信道的信干比目标值比较，然后向发送方返回一个TPC命令，发送方根据接收到的TPC命令，通过高层给定的闭环功率控制算法得出是增加发射功率还是减小发射功率，调整的幅度TPC_cmdTPC_STEP_SIZE。,u闭环功率控制基本原理,u上行闭环功率控制,算法1的判决流程（每个时隙）,判决规则：假如所有无线链路集的TPC都为1，则r=1;假如从任何无线链路集来的TPC有一个为0，则r=-1,算法2的判决流程（5个时隙）,判决规则：若，则TPC_cmd=1若，则TPC_cmd=-1其他情况，则TPC_cmd=0,算法1的自适应调整步长方法,u下行闭环功率控制,LimitedPowerIncreaseUsedparameterisNotused：,下行闭环功控时，当估计出第k个TPC命令之后，UTRAN按下式将当前的下行功率P(k-1)调整为新的发射功率P(k)：P(k)=P(k-1)+PTPC(k)+Pbal(k)其中PTPC(k)表示内环功率控制过程中的第k个功率调整量，Pbal(k)表示为了平衡无线链路的功率向一个共同的参考功率靠拢，根据下行功率控制过程得到的一个修正值。,LimitedPowerIncreaseUsedparameterisused：,u下行闭环功率控制,DPC_MODE=0,NODEB每个时隙评估是否增加或减小发射功率,DPC_MODE=1,NODEB每三个时隙根据连续收到的三个TPC命令评估是否增加或减小发射功率,TPCest(k)的判决方法：,下行闭环功控的自适应调整步长方法,外环功率控制,外环功率控制基本原理,闭环功率控制的目的是控制单链路的SIR逼近SIRTarget，外环功率控制是闭环功率控制的辅助，基本原理是把传输信道实际的BLER与目标BLER比较，然后慢速调整SIRTarget，以使业务质量不因无线环境的变化而受影响，保持相对恒定的通信质量。外环功率控制的入口参数有目标BLER、CRC检验结果以及SIRerror，出口参数为SIRTarget。一般的外环功率控制算法：周期报告FER算法、事件报告FER算法、门限报告FER算法。上行链路的外环功率算法在SRNC侧进行，下行链路的外环功率控制算法在UE侧进行。,u外环功控算法的总体流程,u高优先级外环功控算法,u周期外环功控算法,u周期外环调整算法,u事件算法,算法原理：首先监测是否有CRC错误，如果有错误，则立即上调SIRtarget,但是由于环路延时最少有45帧，也就是说刚上调的效果在45帧之后才能反映出来。因此在这之后的45帧中如果再出现CRC指示错误的话，则就不再做调整（这里可设AdjustFlag=1屏蔽掉调整功能,屏蔽周期为45帧），但此时如果CRC指示正确的话，则应激活下调计数器；等到过了这45帧，调整之后发现还有CRC错误，此时再又做调整，由于在这么短的时间里出现了这么大概率的错误，此时可以加大调整步长，使得功控能快速收敛（即快速满足服务质量要求）。如果没有监测到CRC错误，则下调计数器加1，然后判断下调计数器是否已到下调周期，若到时则下调SIRtarget,若未到则不作调整。,u门限报告算法,算法原理：根据传输信道CRC校验结果在给定的误块容忍周期内统计误块数，如果在误块容忍周期内统计的误块数超过了误块门限，则上调目标信干比；对于下调原则则是如果在下调周期内没有CRC校验错误则下调目标SIR；在这里上下调目标SIR的步长可设为相同，对于不同QOS的服务质量体现在下调周期的确定上，对于下调周期的确定根据不同业务的BLERtarget来确定：M*(1/BLERtarget)。这里同样也存在环路延时问题，解决办法同事件算法，通过设置屏蔽周期来解决，在屏蔽周期内不做误块统计，但此时如果CRC指示正确的话，则应激活下调计数器；等到过了这45帧，如果又出现了CRCI指示错误，再又开始误块统计。如果在屏蔽周期内没有监测到CRC错误，则下调计数器加1，然后判断下调计数器是否已到下调周期，若到则下调SIRtarget,若未到时则不作调整。,u周期外环算法的测试数据（不包括高优先级外环功控算法）,下行功率平衡,下行功率平衡的目的,下行链路功率平衡可以平衡宏分集时一条或多条下行无线链路发射功率，解决功率漂移的问题。,下行闭环功控时，当估计出第k个TPC命令之后，UTRAN按下式将当前的下行功率P(k-1)调整为新的发射功率P(k)：P(k)=P(k-1)+PTPC(k)+Pbal(k)其中PTPC(k)表示内环功率控制过程中的第k个功率调整量，Pbal(k)表示为了平衡无线链路的功率向一个共同的参考功率靠拢，根据下行功率控制过程得到的一个修正值。,下行功率平衡可以使多条下行链路物理信道发射功率相对于各小区P-CPICH发射功率的偏差可以收敛为一致,u功率平衡公式,累加是以帧为单位在高层给定的调整周期上进行的，Pref是参考功率，它的值等于DLReferencePower；PP-CPICH是主CP