07 WCDMA系统功率控制

WCDMA系统功率控制2前言WCDMA系统是一个自干扰的系统，无线资源管理的过程就是一个控制自己系统内的干扰的过程。功率是最终的无线资源，最有效地使用无线资源的唯一手段就是严格控制功率的使用。3课程目标掌握开环功控、闭环功控、外环功控以及下行功率平衡算法的原理；了解上述算法的主要参数设置以及设置影响。学习完本课程，您将能够：4课程内容Training.huawei.com第一章功率控制综述第二章开环功率控制第三章闭环功率控制第四章下行功率平衡5信号被离基站近的UE的信号“淹没”，无法通信一个UE就能阻塞整个小区功率控制的目的和分类由于远近效应，WCDMA系统必须引入功率控制：调整发射功率，保持上下行链路的通信质量克服阴影衰落和快衰落降低网络干扰，提高系统质量和容量分类：开环功率控制闭环功率控制上下行内环功率控制上下行外环功率控制6课程内容Training.huawei.com第一章功率控制综述第二章开环功率控制第三章闭环功率控制第四章下行功率平衡7开环功率控制的基本工作原理先行测量接收功率的大小，并由此确定发射功率的大小。主要用来克服阴影和路径损耗。未考虑到上、下行信道电波功率的不对称性，因而其精确性难以得到保证。8内环功控收敛过程timepowertimepower准确计算内环所需要的初始发射功率，加速其收敛时间降低对系统负载的冲击开环功控对闭环功控的影响9第二章开环功率控制第一节反向开环功控第二节前向开环功控10NodeBUERACHBCH:CPICHchannelpowerULinterferencelevel提供初始发射功率的粗略估计。它是根据测量结果对路径损耗和干扰水平进行估计，从而计算初始发射功率的过程。UE测量CPICH的接收功率计算上行初始发射功率反向开环功控11反向公共信道开环功控PRACH或PCPCH前导初始发射功率：Preamble_Initial_Power=PrimaryCPICHDLTXpower-CPICH_RSCP+ULinterference+ConstantValue其中，PrimaryCPICHDLTXpower和ULinterference在系统消息中广播，CPICH_RSCP由UE自己测量得到。ConstantValue设置影响：太大使初始发射功率过大，造成上行干扰，但接入过程变短太小使接入时的功率比较符合要求，但preamble需要经过多次攀升，使得接入过程变长涉及MML命令：ADDPRACHBASIC12反向专用信道开环功控DPCCH上行初试发射功率：DPCCH_Initial_power=DPCCH_Power_offset-CPICH_RSCP其中CPICH_RSCP由UE测量得到。DPCCH_Power_offset设置影响：过小可能会使得初始建链时在小区边缘上行同步失败，从而影响上行覆盖过大，会对上行接收造成干扰，影响上行容量。涉及MML命令：SETFRC13第二章开环功率控制第一节反向开环功控第二节前向开环功控14前向专用信道开环功控下行DPDCH初始发射功率：其中，R是用户速率，W是chip速率，Ptotal是载波功率，α是下行正交化因子。TotalCPICHCPICHDLInitialPNEcPNEbWRP)0/()0/(15课程内容Training.huawei.com第一章功率控制综述第二章开环功率控制第三章闭环功率控制第四章下行功率平衡16闭环功率控制结构UENodeBRNCBLERFER/BER测量SIR目标SIR功率控制比特UENodeBRNCBLERFER/BER测量SIR目标SIR功率控制比特外环功率控制内环功率控制外环功率控制内环功率控制17第二章闭环功率控制第一节内环功率控制第二节外环功率控制18内环功率控制基本原理控制方根据接收到的DPCCH的pilot字段进行SIR测量估计，与SIRtarget比较，产生TPC命令，通过DPCCH的TPC字段通知执行方。执行方按照一定的方法从接收到的TPC命令中获得TPC_cmd，调整发射功率。上行内环功控中，控制方为NodeB，执行方为UE。下行内环功控中，控制方为UE，执行方为NodeB。内环功控步长的选择：在1.5k的功控频率下，1dB的功控步长对30km/h以下的衰落有效跟踪2dB的步长对80km/h以下的衰落能有效跟踪当运动速度大于80km/h时，闭环功控将不能跟踪衰落，反而会引入噪声，应该使用小于1dB的步长当运动速度小于3km/h时，设置小于1dB的步长可以避免过调涉及MML命令：SETFRC19NodeBUE下发TPC测量接收信号SIR并比较内环设置SIRtar1500Hz上行内环功率控制NodeB侧计算DPCCH上pilot位的SIR，并与SIRtarget相比较，产生TPC命令UE侧收到TPC命令后，根据UTRAN设定的功控准则（PCA）控制上行的发射功率20PCA1每个slot根据TPC调整上行发射功率，调整步长为1dB或2dBPCA2将每帧划分成3组（每5个slot一组），在每组的前4个slot功率保持不变，在第5个slot硬判决这5个slot的TPC命令：如果全部是要求升功率，则TPC_cmd=1，增加1dB；如果全部是要求降功率，则TPC_cmd=-1，降低1dB；否则，TPC_cmd=0，功率保持不变上行内环功控算法21软切换情况下的上行内环功控更软切换状态不同小区的下行TPC指令是相同的，UE端可进行最大比合并，根据合并后的结果控制上行功率。软切换状态NodeB侧上行初始同步过程，采用发送全1的TPC命令给UE，下行功率保持不变切换过程中，同一个UE的各个无线链路集独立工作22软切换情况下的上行内环功控软切换状态UE侧PCA1：–分别输出各个无线链路集的TPC命令的软判决信息Wi–对各个无线链路集的TPC命令进行合并TPC_cmd=(W1,W2,…WN),whereTPC_cmdcantakethevalues1or-1–TPC合并公式如何确定协议中没有给出具体公式，不同终端合并算法有差异PCA2：–对各RL的TPC命令进行硬判决：»如果该RL的5个TPC都硬判为1，则TPC_tempi=1；»如果该RL的5个TPC都硬判为0，则TPC_tempi=-1；»否则TPC_tempi=0。–对所有RL的TPC_tempi取平均：»如果平均值大于0.5，即，则TPC_cmd=1，升1dB；»如果平均值小于-0.5，即，则TPC_cmd=-1，降1dB；»否则，TPC_cmd=0，功率保持不变。23上行内环功控性能评价SIRerrorUE发送功率网络侧接受功率内环功控的性能会影响系统容量，是与其它算法共同作用的结果。测试中，受环境因素影响很大，且往往是环境因素为主导因素，因此通过测试来对内环功控进行评价是不可靠的。不建议对内环功控做量化评价。24下行内环功率控制UE侧UE根据pilot测量DPCCH的SIR（软切换期间在最大比合并之后）在产生TPC命令之前，UE检查下行功率控制模式（DPC-MODE）NodeB侧收到TPC后调整DPCCH和DPDCH的发射功率。步长为0.5、1、1.5或2dB25下行内环功控算法DPC-MODE0：UE每个slot都更新TPC命令，NodeB每个时隙均按照TPC命令调整下行功率DPC-MODE1：UE每三个时隙更新一次TPC命令，UE在这三个时隙内发送相同的TPC命令，NodeB每三个估计一次TPC命令同时调整下行功率下行内环对下行功率的调整公式为P(k)=P(k-1)+PTPC(k)+Pbal(k)其中，P(k-1)为前一时隙的功率，PTPC(k)为内环功控调整值，Pbal(k)为功率平衡调整值。26有限功率增长算法目的为了限制数据业务功率的变化，避免其对实时业务质量的影响内环功控调整值PTPC(k)若有限功率增长参数关闭,即配置LimitedPowerIncreaseUsed为‘Notused’，则若有限功率增长参数打开,即配置LimitedPowerIncreaseUsed为‘Used’，则涉及MML命令：ADDCELLSETUP0)(TPCifΔ1)(TPCifΔ)(PestTPCestTPCTPCkkk0)(TPCife_LimitPower_Rais)(and1)(TPCife_LimitPower_Rais)(and1)(TPCif0)(estestestkkkkkkPTPCsumTPCsumTPCTPCTPC1indow_Sizeveraging_WDL_Power_A)()(kkiTPCsumiPk27第二章闭环功率控制第一节内环功率控制第二节外环功率控制28外环功率控制的目的WCDMA系统的内环功率控制是使发射信号的功率到达接收端时保持一定的信干比。然而，在不同的多径环境下，即使平均信干比保持在一定的门限之上，也不一定能满足通信质量的要求（BER或FER或BLER）。因此需要一个外环功率控制机制来动态地调整内环功率控制的门限，使通信质量始终满足要求。29NodeBUE下发TPC测量接收信号SIR并比较内环设置SIRtar可以得到BLER稳定的业务数据测量传输信道上的BLER外环RNC测量接收数据BLER并比较设置BLERtar10-100Hz上行外环功率控制30DATAONLY，按基于BLER进行外环功率控制DATAandDTX，由于BER和BLER之间缺乏精确的转换关系，所以基于BLER进行外环功率控制DTXONLY，基于DPCCH的BER的外环功率控制上行外环功控模式NN1N231基于BLER的上行外环功控SIR目标值的调整量的公式当调整量大于等于分辨率0.1dB时，通知NodeB采用新的SIR目标值主要相关参数：初始目标SIR：根据典型环境设置，在RL建立或重配置时配置给NodeB最大最小目标SIR：最大目标SIR用于防止目标SIR被异常调整到很大的值；最小目标SIR可用于防止目标SIR被调整到很小的值而引起失步外环功控调整周期：周期的设置应能使SIR的变化跟踪环境的变化SIR最大升高步长和最大降低步长：最大升高步长不应该太大，太大会引起各用户间的攀升，导致上行接收电平波动大，影响容量。SIR调整步长：调整步长应该比较小，避免SIR下降太快。涉及MML命令：ADDTYPRABOLPC、SETOLPC目标值目标值测量值调整步长调整系数BLERBLERBLERSIRSIRSIR32基于BER的上行外环功控SIR目标值公式如果“BER测量值BER目标值+BER目标值上门限”，则SIR(n+1)=SIR(n)+BER上升步长如果“BER测量值BER目标值-BER目标值下门限”，则SIR(n+1)=SIR(n)-BER下降步长否则，目标SIR保持不变主要相关参数典型DPCCHBER：采用DTX之前的BER均值动态配置目标值能使设定的BER目标值和当前的环境更接近，但存在统计时间过短导致不太精确的问题。如果采用固定BER目标值的方法，则典型DPCCHBER为BER目标值；如果采用动态BER目标值，则典型DPCCHBER为BER目标值初始值。基于BER的SIR调整步长：由于BER和BLER对应关系的不确定性，在DTX期间上升和下降都采用固定步长的方式。涉及MML命令：ADDTYPRABOLPC33组合业务外环功控原则：当所有的传输信道都要求降SIR目标值时才降低，其它情况都升高SIR目标值当有一业务的传输信道为非DTX状态，其它业务的传输信道为DTX状态，则按非DTX状态基于BLER进行功率控制，只有所有业务的传输信道为DTX状态时，才采用DTX期间的功率控制机制组合业务的初始SIR目标值取计算功率偏置