LTE功率控制要点

1、功率控制功率控制是无线系统中重要的一个功能。UE在不同的区域向基站发送信号，这样发送的功率就会有不一致。远的UE发送的功率应该大一些，近的稍微小一些，这样以便基站能够更好的将不同的UE能够解调出来。功率控制也通常分为幵环功率控制和闭环功率控制。幵环功率控制通常不需要 UE反馈,基站通过自身的一些测量或者其他信息，来控制UE的功率发送或者自身的功率发送。闭环功率控制通常需要 UE的一些相应的信息，包括信噪比(SIR/ SINR) 或者是BLER/FER等信息，来调整UE的发送功率。闭环功率控制又一般分为两种，一种是内环功率控制，一种是 外环功率控制。内环功率控制是通过 SIR来进行相应的功率控制

2、，基站通过接收到UE的SIR， 发现与预期的SIR有差距，然后产生功率控制命令，指示UE进行调整发送功能，以达到预期的SIR。外环功率通常是一种慢功率调整，主要是通过链路的质量来调整SIR，通过测量链路的BLER来指示SIR的调整情况。LTE的功率控制，有别于其他系统的功率控制。LTE在一个小区是一个信号正交的系统， 所以小区内相互干扰比较小，LTE主要是在小区之间的干扰。 所以LTE对于小区内的功率控 制的频率相对比较慢。LTE有个概念下行功率分配时要使用到，the energy per resourceelement (EPRE)，可以立即为每个 RE的平均功率。1上行功率控制1.1PUS

3、CH1.1.1 PUSCH的功率控制UE需要根据eNB的指示设置每个子帧的 PUSCH勺发射功率Ppusch :PPUSCH(i)=min Pcmax ,1Olog10(MPuscH(i) +P_PuscH(j)2(j) PL+U(i) + f(i) dBm以下对于各个参数进行相应的解析MpuscH(i)是UE在子帧i所分配的PUSCH勺RB的数目或者PUSCH勺RB带宽，用RB数目 来表示；Po_PUSCH(j)是预期的PUSC H的功率，包括两部分，一部分是小区属性的参数 Po_NOMINAL_ PUSCH (j)，一个是UE属性的参数 Po_ue_pusch (j)。对于小区属性，是各个

4、 UE都相同的 这样一个预期的小区的功率，而 UE的参数，则是根据不同的 UE所设置的参数；Po_pusch (j) = Po_nominal_ pusch (j) + Po_ue_pusch (j)当j=0时，是半静态调度；j=1时是动态调度；j=2时是RA接入是功率控制的情况，Po_ue_pusch (2) =0 ；这几个参数都是在高层指派下来的，在36331中的 Upli nkPowerCo ntrol中，其中Po_nominal_ pusch (j)范围为(-126.24)，精度为1dBm需要使用8比特来表示 ; Po_ue_pusch (j)范 围为(-8.7), 精度为1db。是路

5、损的补偿权值，范围为用三0,0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9,11，只有动态调度和半静态调度才 需要高层指派，RA过程时：=1。这个值通常为0.7-0.8之间能够达到相对比较好的性能， 既能提升UE的发送功能，又不产生很大的小区间干扰；pl是UE计算的下行路损，UE通过参考信号功率和 RSRP参考信号接收功率)来计算，PL二 参考信号功率-rsrp,rsrf需要通过滤波器来处理，滤波器的权值在高层中定义；参考信号 功率即基站的参考信号的发射功率。RS的发射功率在SIB2中广播，范围在-60dbm 50dbmF(i10log10(2MPRKs -1ZCH)，TF(i)是

6、PUSCH的传输格式，Ks等于 1.25 或者 0； 当 deltaMCS-Enabled 使能时，该值为 0;MPR 的值，如果 PUSCHt没有 UL-SCFMpr =Ocqi/Nre，这里 Ocqi 是包括 CRC的 CQI 的比C丄特数目；其他的情况下 MPRaq/Nre, C是编码块数，Kr是编码块r的大小，r ：0NrE 二mPusch 昨 Ns；mSCH-initial，即 PUSC啲 RE数目。pusch是用于UE进行功率校正的值；UE通过解码DCI,包括DCIO的TPC的功率控 制指示或者是DCI3/3A下的TPC命令，分两种情况，一种是累计的功率控制，另外是绝对 方式的功率

7、控制，采用那种方式是高层通过命令Accumulate n-en abled来指派：f(i)的复位或者初始值情况，如果 Po_ue_pusch 发生了变化，f 0 =0 ；否则其他情况f (0)二.Prampup :msg2，这里、msg2是RAR指示的TPC值，.-Prampup为从第一个preamble功率爬坡的总的累计 值累计功率控制方式，f (i f(i -1) .pusch (i - Kpusch ) ， i 是子帧号，表示在子帧i -Kpusch 接收到DCI0或者DCI3/3a，在 FDD模式下 Kpusch =4，在TDD模式下，如果配置是1-6，Kpusch参见 协议36213

8、的，此外，在配置 0的情况下，如果PUSCI在子帧2或者7发送，Kpusch = 7，其他情况如配置1-6。如果UE同时解码到了 DCI0和DCI3/3a的PUSCH此时只取值 DCI0在 DRX过程中，:-PUSCH =0如果UE收到了 DCI0的信息，贝V UE按照表格进行调整如果UE收到了 DCI0,其中的信息为SPS激活或者去激活的验证，-pusch =0如果UE收到了 DCI3/3a的情况，则按照表格或者 3进行功率调整;TPC Command Field inDCI format 3AAccumulated Kpusch dB0-111jpusch values.TPC Comma

9、ndField inDCI format 0/3AccumulatedSpusch dBAbsolute Kpusch dBonly DCI format 00-1-410-1211334Note:这里有个问题，SPS如何进行功率调整？原理上来讲，SPS可以通过DCI0或者DCI3/3a来进行功率调整，不过SPS发送DCI0的概率降低了，只是可能的情况下会 再次发送DCI0更新相应的信息。所以SPS的功率调整如果必要的话，可能通过DCI3/3a 进行调整；如果没有必要就不在发送功率调整。如果UE调整达到最大的功率，则 TPC的命令不在生效，UE不在进行增加功率；反 之也是这样的，如果达到下限，

10、UE就不在进行调整了；UE在以下两种情况下，重启累加的值f(i): (1)Po_ue_pusch高层通知进行变化(2)UE收到了 RAR的消息绝对功率控制方式，f (i) =、puscH(i -Kpusch)，Accumulation-enabled 关闭的情况下，-PJSCH (i -Kpusch )是在子帧i -Kpusch检测到DCI0的情况Kpusch的确定方式还是如累计功率控制方式一致；-PUSCH在检测到DCI0时其值由表格 给出；如果在DCI0中包含是SPS的激活和去激活的验证，PUSCH =0dbf(i)二f(i-1)如果子帧没哟DCI0的PDCCI检测到，则保持1.1.2 P

11、H 以及 PHRPower headroom即功率容量，是一个非常重要的参数,功率容量的范围在40; -23 dB ，通过MAQ肖息传达给基站。这是一个很重要的参量, 这个可以通知基站，UE还可以发送多少数据或者最大能够发送多少数据量periodicPHR-Timer and prohibitPHR-Timer，在 MAC-MainConfig的 RRC肖息中。即如下消息:phr-ConfigCHOICE releaseNULL,setupSEQUENCEperiodicPHR-TimerENUMERATED sf10, sf20, sf50, sf100, sf200,sf500, sf10

12、00, infinity,prohibitPHR-TimerENUMERATED sf0, sf10, sf20, sf50, sf100,sf200, sf500, sf1000,dl-PathlossChangeENUMERATED dB1, dB3, dB6, infinity从消息来看，periodicPHR-Timer 可以至少为10个子帧，prohibitPHR-Timer 也类似。PHR会在如下的事件中触发：当UE需要新传一个UL资源，此时从上传PHR发送后，禁止 PHR定时器(prohibitPHR-Timer)已经到期了，并且路损已经超过了 dl-PathlossChange

13、，这种情况下可以触发PHRperiodicPHR-Timer已经到期了，此时触发 PHRPHR的配置或者重配，触发 PHR如果在TTI内，UE有一个UL资源需要 新传，PHR过程如下，从最近的MAC复位后如果是第一个 UL资源，启动periodicPHR-Timer ，如果至少有一个PHR已经触发或者分配的 UL资源可以容纳PHRMAC空制元素和子头部，则要如下动作，从物理层得到PH值，指示MAC复用过程生成PHR MACC资源启动或者重启周期PHF定时器 启动或者重启禁止PHF定时器取消所有的触发的PHR从协议的描述来看，禁止 PHR定时器的功能在于PHF上报后一定时间内UE不能在上报PHR

14、以免pHR多次上报。在禁止 PHR的时间内，PHR是不能上报的；禁止 PHR定时器也只 有过期后与路损一起才能够触发 PHRPHR周期定时器，是PHR一个周期触发的过程。 不过有个问题，这两个定时器的功能有一些什么差别？是否一定需要两个定时器。这里在总结以下PHR的过程，PHR的触发主要是以子帧作为单位的，也就是如果触发时，UE在某个子帧上报PUSCH勺PH触发之后会启动两个定时器，这两个定时器单位是以子帧 作为单位的。如果这些子帧内定时器没有超时，UE不会在启动PHR上报的过程。如果超时了，对于禁止定时器而言，还需要路损发生了比较大的变化才会触发；而周期定时器是超 时即可以进行触发。PHR触

15、发条件具备后，就需要等待 UE的新传的过程才会真正启动 PHR 的过程。总之，PHR对于eNB的PUSC啲分配很重要，如果PH比较大，说明UE还有比较大 的空间，基站可以在之前的基础上进一步扩大 RB的分配；如果PH变化不大，eNB可以在原 来的基础上进行处理。PUCCHUE看在子帧i发送PUCCH的发射功率为Ppucch定义如下:PPUCCHi 二 min PCmax ,P0_PUCCHPL h ncQi ,nHARQ )+ F_PUCCH F g i f dBm这里,Pcmax是UE配置的发送的最大功率，在协议 36101中定义,p_PUCCH 由两个参数组成，包括小区属性的参数PO_NO

16、MINAL_ PUCCH 和UE特性的参数pO_UE_PUCCH ， 这两个参数由高层提供，Po_pucchPo_NOMINAL_ PUCCH + PO_UE_PUCCH即表示基站期望UE所需要发送PUCCI的目标的功率；Po_nominal_ pucch的范围为(-127.-96)dbm ，单位为1dbm,PL为UE估计的下行的路损，定于如在PUSCHhn cqiEharq是PUCCI格式的相关的参数，ncQi为信道质量信息的信息比特 （在36212中定义），n HARQ 为HARQ勺比特数：For PUCCH format 1,1a and 1b , h nCQI,nHARQ 值为 0PU

17、CCH format 2, 2a, 2b + 正常 CP时，Format2+扩展 CP,f_pucch（F）为高层所提供，&_pucch（F）的值都是相对与格式1a的，格式的定义包括1a,1,1b, 2,2a,2b六种，在高层中定义了出 1a之外的5种delta dB 值，note:这里有一些问题，（1）1a的功率是固定的？基站和UE如何知道1a的功率，（2） PUCCH的格式是 RB中固定一个格式，UE在发送的时候如何计算，通过RB数目来加权？ （3）对于混合PUCCH格式的功率，如何进行考虑的pucch是UE校正的功率值，这个值主要是通过DCI 1A/1B/1D/1/2A/2/2B 或者D

18、CI3/3A的TPC命令进行调整的，如果 UE通过解码得到 DCIX的TPC的命令值，则 UE根据 该值进行PUCCH勺功率调整，否则；.PUCCH =0（不进行该项调整），调整如下M丄g（i） =g（i -1）亠二 pucch （i -km），m -0对于 FDD而言，M =1, k0=4 ;对于tdd而言，上行可能会将前面的下行的信息度进行反馈，所以有多个下行需要反馈，M and km在表格Table 10.1-1当半静态配置时，如果 DCI格式为SPS验证作用（包括激活与去激活），此时:.PUCCH为0dbPUCCH调控的值如一下两个表格:fpUCCH values.TPC Comman

19、d Field inDCI format1A/1B/1D/1/2A/2B/2/3&PUCCH dB0-1102133-puccH values.TPC Command Field inDCI format 3APUCCH dB0-111这里还是有个SPS的问题，对于PUCCH,SP的功率调制主要是通过 DCI3/3A来进行的？如果UE调制到功率的最大值，此时TPC不在生效，UE不能在进行增加发射功率；同样,如果UE调整到功率的下限，此时 TPC也不再生效了在以下两种情况下，UE需要重置PUCC啲累计值 Po_ue_pucch高层指示进行变更 UE收到RAR消息重置g(o)的结果，如果是Po_u

20、e_pucch变化，g(0)=0 ；如果是RAR的情况，g(0) wPrampup =msg2，、：msg2 为 RAF中的 TPC功率指示，二Rampup 为 Preamble 累计值SRSUE在子帧i上发送SRS的功率为：PsrsQ) =min Pcmax , Psrs_offset +l0log io(M srs) +Po_pusch (j) +o(j) PL + f (i) dBm这里，Pcmax为UE配置的发送的最大的功率，pSRS_OFFSET ，该参数是高层配置的半静态 UE参数，分为两种情况，如果Ks=1.25， pSRS_OFFSET 的范围为-3, 12 dB ，步长为id

21、b;如果Ks=o,则Psrs_offset范围为-10.5,12，步长为 1.5db;Msrs是SRS发射的带宽，用 RB块数来表示f(i)是PUSCH勺当前功率调整值PO_PUSCH ( j )和a (j)都是PUSCHf关的值，j=1 ；Preamble这部分主要是在36321中描述，描述的过程比较简单，就是将Preamble的发射功率设置为PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER=le In itialReceivedTargetPower+DELTA_PREAMBLE + (PREAMBLE_TRANSMISSION_CO-NTER powerRampi ngSte

22、p 其中 preambleInitialReceivedTargetPower和 powerRampingStep 的参数在 RRC的消息RACH-Co nfigCommo 中携带。直到发送功率到最大的值；PUSCH 功率控制的讨论公式如下对于UE而言，所要做的主要是估计路损以及根据基站的TPC功率命令进行功率控制，其中的过程相对比较简单。对于基站而言，则是需要将TPC命令发生给UE,用来通知UE进行功 率调制。基站则是要通过接收上行的PUSCH勺信号，通过计算UE上行PUSCH勺PSD即单个RB的功率)，不同的UE具有不同的PSD公式中分为两个部分，一个部分是幵环功率调整，另外一个部分是闭环

23、功率调整；幵环 功率调整部分是P_PUSCH(j)+a(j)PL ,闭环则是f(i);对于一个已经分配好了的 UE的PUSCH 其汇总的log(M)和 传输格式部分是固定的。幵环部分主要是通过 UE调整PL来进行相应的 功率调整，这样就使得在不同位置的UE有不同的发送功率。f(i)则是根据UE的SINR进行的闭环功率调整。同步计算得到 SINR,对于SINR进行相应的控制，如果比较高的SINR则相应的降低功率，如果较低的 SINR则增加相应的功率；相应的功率控制的命令可以见下图 来表示：非常经典的LTE功率控制方法，主要是 Bilal Muhamma提出来的，之后可以参考其中的文献。2下行功率

24、控制2.1协议部分2.1.1下行功率分配下行功率的发送情况，有基站来决定，并且对于各个RE进行相应的分配。Note:这里有个问题EPRE是是单天线段端口还是多天线端口的总和？应该理解为单天线端口的， RE的概念应该就是单天线端口的一个概念，一个RE即使一个天线端口对应的时频上的资源；在整个下行带宽中，UE认为下行小区相关的 CRS勺EPRE是一个常量值，直到有不同的 小区CRS的功率接收到了，下行参考信号的EPRE,可以通过高层的参数 Reference-signal-power 来获得，下行参考信号发射功率定义为携带小区参考信号的系统 带宽的所有RE的线性平均功率（单位为W） oPDSCH勺

25、EPRE与 CRS的EPRE的比值由两个参数来表示 沐or订，其中的相对应的符 号如下表格，这两个参数是 UE特定的参数，一般使用 PB= ；/ 来表示。Table 5.2-1: The cell-specific ratio：?B / A for 1,2, or 4 cell specific antenna portsOne Antenna PortTwo and Four Antenna Ports015/414/5123/53/432/51/2able 5.2-2: OFDM symbol in dices within a slot where the ratio of the co

26、rrespo nding PDSCH EPRE to thecell-specific RS EPRE is denoted by!:A or PBNumber ofOFDM symbolin dicesOFDM symbolin dicesantennawithin a slot where thewithin a slot where theportsratiooftheratioofthecorrespo nding PDSCH EPREcorrespo nding PDSCH EPREto the cell-specificRSto the cell-specificRSEPRE is

27、 denoted bypAEPRE is deno ted bypBNormalExte ndedNormalExte ndedcycliccycliccycliccyclicprefixprefixprefixprefixOne or two1, 2, 3, 5, 61,2, 4, 50, 40, 3Four2, 3, 5, 62, 4, 50, 1,40, 1, 3对于传输模式 7,女口果PDSCH映射中包括了 UE-Spec的RS贝U PDSCH勺EPRE与 UE-Spec 的RSEPRE的比值是一个常数，在所有包括 UE-Spec的RS的PRB上应该一直保持常数，特 别是16QAM o

28、r 64QAM的情况下，比值是OdB,也就是相等的；传输模式 8的UE-Spec也类 似, PDSCH勺 EPRE与 UE-Spec 的相等传输模式1-7或者没有UE-Spec RS的传输模式8情况下，对于16QAM,64QAM层数大于1的空分复用或者多用户的 MIMO的发送机制时，如果使用 4个CSR的天线端口发送时i A =、* power-offsetPa10log10（2）二、power-offsetPa-3其他情况下power-offset仅仅对多用户MIMO直非0, PA由高层给出。这个几个参数在消息 PDSCH-CO门鮒 中给出，其中参考信号的功率范围为(-60.50)，单位为d

29、bm2.1.2 RNTPRNTPH卩 Relative Narrowband TX Power indicationRNTP nPRB，是一个指示，用来表示是否超过某个门限值，Ea(Hprb)为在未来一段时间内 天线端口 p上不包含RS的PDSCH的最大的EPRE值，nprb为 物理资源块号，nPRB =0,.,NRb -1 ; RNTPthreshold，RNTPthreshold的取值范围在以下的集合中： RNTPthreshold 匕X, -11, -1,-9, -8,-7,-6,-5,-3,-2, -1,0,+1,+2,+3，并且有: 其中pmax为基站发生的最大功率，-：f , ND

30、$andNSB即是通常的单个载频带宽，下行RB数， 下行某个RB的载波数。RNTP主要是用于小区间的功率控制或者干扰控制。基站之间通过X2接口，告诉自己的RB的功率的分配情况，以便相互能够进行功率的规避，这样达到小区间的干扰尽可能减少。一些具体的细节还需要之后在进行相应的研究。2.2下行功率分配的思路下行功率分配其实相对比较简单一点。协议描述了这么多，将各种情况下的EPRE度已经上描述清楚了。这样实际上 PDSC啲每个RE的功率比值也清楚了。 这个实际上就变成了 一个数学问题，即在给定的总的PDSCH勺功率的情况下，如何给每个 UE进行功率分配。在实际分配过程中，一些相应的参数，包括PA PB

31、要遵守协议要求。在这个基础上，还需要考虑下行的PDSCH勺BLER的情况。BLER可以通过上行的 ACK/NAK来求的。对于每个不同的 BLER则相应有不同的功率变化情况。这个BLER即所谓的功率外环控制方式。如果BLER与功率变化有相应的映射算法，则eNB在此基础上为每个 UE进行RE的功率分配。实际上，各个参数的取值和功率分配，还是需要一套算法流程才能实现。如下举个实例，假设现在分配的带宽是100RB每个符号的发送的最大功率为 Pmax=20WV并且假设* = Pa,则对于目前支持的时隙的符号，则对于每个符号的RE的功率的情况,有如下几种情况:CASE1,不包含参考信号:1200 P(RE

32、) =Pmax ,即 1200 *10(Pa/10) *Pcrs_re= 20WCASE2包括参考信号的1天线：1200 P(RE) =Pmax ,即 1200*1/6*10(PA/10)*P crs_re+ 1200*5/6* FB/Pa*10(PA/10)*P crs_re = 20WCASE3包括参考信号的2/4天线：1200 P(RE) =Pmax ,即 1200*2/6*10 (Pa/10) *Pcrs_re + 1200*4/6* PB/FA*10(Pa/10)*P crs_re = 20W通过以上的公式，可以确定Pcrs_re的功率范围，进一步可以确定PDSCH勺功率。3高层的相

33、关的信令3.1上行功率控制-UplinkPowerControlThe IE Upli nkPowerC on trolCom monand IEUpli nkPowerC on trolDedicated are used tospecify parameters for upli nk power con trol in the system in formati on and in thededicated sig nalli ng, respectively.Upli nkPowerCo ntrolin formati on eleme nts-ASN1STARTUplinkPower

34、ControlCommon :=SEQUENCEpO-NominalPUSCHINTEGER (-126.24),alphaENUMERATED al0, al04, al05, al06, al07, al08, al09, al1,p0-NominalPUCCHINTEGER (-127.-96),deltaPreambleMsg3UplinkPowerControlDedicated :=INTEGER (-1.6)SEQUENCEpO-UE-PUSCHINTEGER (-8.7),deltaMCS-EnabledENUMERATED en0, en1,accumulationEnabl

35、edBOOLEAN,p0-UE-PUCCHINTEGER (-8.7),pSRS-OffsetINTEGER (0.15),filterCoefficientDeltaFList-PUCCH :=FilterCoefficientDEFAULT fc4SEQUENCEdeltaF-PUCCH-Format1ENUMERATED deltaF-2, deltaF0, deltaF2,deltaF-PUCCH-Format1bENUMERATED deltaF1, deltaF3, deltaF5,deltaF-PUCCH-Format2ENUMERATED deltaF-2, deltaF0,

36、deltaF1, deltaF2,deltaF-PUCCH-Format2aENUMERATED deltaF-2, deltaF0, deltaF2,deltaF-PUCCH-Format2b-ASN1STOPENUMERATED deltaF-2, deltaF0, deltaF2UplinkPowerControl field descriptions pO-NominalPUSCHParameter:Po_nominal_ pusch (1)alphaParameter: apO-NominalPUCCHParameter:Po_nominal_ pucchdeltaF-PUCCH-FormatXParameter: