【資料名稱】：RRM功率控制原理介紹

【資料作者】：阿彪

【資料日期】：09

【資料語(yǔ)言】：中文

【資料格式】：DOC

【資料目錄和簡(jiǎn)介】：

在內(nèi)場(chǎng)測(cè)試中，我們可能更關(guān)注的是業(yè)務(wù)流程的正確性，控制面和用戶面的各模塊的工作狀態(tài)，對(duì)于NodeB和UE的功率控制方面關(guān)注得比較少一點(diǎn)，其實(shí)功控在保證系統(tǒng)的正常工作上起著重要的作用，合理地調(diào)整Node B和UE的發(fā)射功率，可以減少干擾，補(bǔ)償無(wú)線信道的衰落，降低功率消耗，延長(zhǎng)電池的壽命，最大化系統(tǒng)的容量，保證通信鏈路QoS質(zhì)量要求。下面介紹一下RRM算法中對(duì)功率控制的設(shè)計(jì)原理：

一、功率控制的作用
在CDMA系統(tǒng)中，由于無(wú)線移動(dòng)通信存在信道衰落，以及UE與Node B間距離的差異，會(huì)導(dǎo)致Node B接收到強(qiáng)功率信號(hào)用戶對(duì)弱功率信號(hào)用戶造成很大地干擾，使得接收到的弱功率信號(hào)用戶的通信性能降低，甚至無(wú)法繼續(xù)通信，這就是“遠(yuǎn)近效應(yīng)”。功率控制主要是為了克服遠(yuǎn)近效應(yīng)而采用的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)功率控制，使NodeB/UE的上行下行發(fā)射功率達(dá)到最優(yōu)化，即通過(guò)對(duì)發(fā)射功率的實(shí)時(shí)調(diào)整，在保證當(dāng)前各個(gè)用戶與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)正常通訊的前提下，最大化地減少用戶之間的干擾，因此也可以理解為使基站處接收到的每個(gè)UE信號(hào)的bit能量相等。

二、功率控制的分類及控制原理
按照功控的方式，可以分為開(kāi)環(huán)功控、閉環(huán)功控（閉環(huán)功控又分為內(nèi)環(huán)功控和外環(huán)功控兩種）；
按照功控的方向，可以分為上行功控和下行功控，上行功控是對(duì)UE的上行發(fā)射功率進(jìn)行控制，開(kāi)環(huán)、內(nèi)環(huán)和外環(huán)的上行功控分別在UE、NodeB和RNC上實(shí)現(xiàn)的，下行功控是對(duì)NodeB的下行發(fā)射功率進(jìn)行控制，一般是在UE側(cè)實(shí)現(xiàn)的，我們現(xiàn)在關(guān)注的是上行功控。
下面分別介紹開(kāi)環(huán)功控、內(nèi)環(huán)功控和外環(huán)功控的實(shí)現(xiàn)原理：
1、開(kāi)環(huán)功控
開(kāi)環(huán)功控的原理如下圖所示：

NodeBUE

開(kāi)環(huán)功控的步驟如下：
（1）首先，UE測(cè)量接收到的寬帶導(dǎo)頻信號(hào)的功率，估計(jì)出下行傳播路徑損耗。
（2）由于TD-SCDMA采用TDD模式，上下行鏈路信道傳輸環(huán)境呈現(xiàn)對(duì)稱性。因此認(rèn)為上行鏈路的損耗，等于下行鏈路的損耗。
（3）UE根據(jù)上行路損和NodeB期望接收到的信道的功率，估算出上行鏈路的發(fā)射功率。
2、內(nèi)環(huán)功控
內(nèi)環(huán)功控的原理如下圖所示：






內(nèi)環(huán)功控的步驟如下：
（1）在RNC中設(shè)置一固定的SIR目標(biāo)值。
（2）Node B對(duì)接收到UE的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量得到SIR值，并與SIR目標(biāo)值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果確定下一次UE的上行發(fā)射功率應(yīng)該上調(diào)或下調(diào)的幅度。具體的實(shí)現(xiàn)如下式描述：

其中P(n+1),P(n)分別為UE當(dāng)前的上行功率和調(diào)整后的上行功率，SIRmeasure為當(dāng)前測(cè)量得到的上行SIR值，△tpc為上調(diào)/下調(diào)步長(zhǎng)。當(dāng)測(cè)量的SIRmeasure≤SIRtarge時(shí)，說(shuō)明鏈路不能滿足質(zhì)量要求，設(shè)置TPC比特為“UP”，需要UE的發(fā)射功率上調(diào)一個(gè)步長(zhǎng)；反之，當(dāng)測(cè)量的SIRmeasure>SIRtarge時(shí)，說(shuō)明鏈路質(zhì)量已經(jīng)滿足要求，設(shè)置TPC比特為“down”，此時(shí)需要UE的發(fā)射功率下調(diào)一個(gè)步長(zhǎng)。
（3）通過(guò)TPC下發(fā)到UE，UE根據(jù)TPC的值對(duì)上行發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)整。

3、外環(huán)功控
外環(huán)功控的原理如下圖所示：


RNCNodeBUE
外環(huán)功控的步驟如下：
（1）Node B接收到來(lái)自UE的上行數(shù)據(jù)后，一方面對(duì)數(shù)據(jù)的SIR進(jìn)行測(cè)量，得到的SIRmeasure與SIRtarget比較，做出判決并將TPC命令設(shè)置為“UP”或者“DOWN”；另一方面，解出數(shù)據(jù)的CRCI校驗(yàn)指示（用0和1代表誤塊情況）傳送給RNC。
（2）RNC根據(jù)NodeB上發(fā)的CRCI校驗(yàn)指示序列計(jì)算出BLERmeasure，并并將BLERmeasure與BLERtarget比較，判決出SIRtarget值，發(fā)送給NodeB。
（3）NodeB更新存儲(chǔ)的SIRtarget值，并應(yīng)用于內(nèi)環(huán)控制中。

三、關(guān)于功率控制的補(bǔ)充說(shuō)明
1、各類功控的應(yīng)用場(chǎng)合
開(kāi)環(huán)功控是針對(duì)一些公共物理信道的發(fā)射功率，以及專用物理信道(DPCH)初始發(fā)射功率而設(shè)計(jì)的配置調(diào)整方案。
閉環(huán)功控是針對(duì)專用物理信道(DPCH)，在業(yè)務(wù)傳輸?shù)倪^(guò)程中發(fā)射功率調(diào)整方案。
開(kāi)環(huán)功控和閉環(huán)功控的轉(zhuǎn)換：當(dāng)UE接收到對(duì)應(yīng)于上行DPCH的TPC命令，將由開(kāi)環(huán)功控方式轉(zhuǎn)入閉環(huán)功控方式，即DPCH的功率將由閉環(huán)功率控制調(diào)整。

2、列舉幾種常見(jiàn)的功率控制相關(guān)過(guò)程
（1）隨機(jī)接入準(zhǔn)備中的開(kāi)環(huán)功率控制
開(kāi)環(huán)功率控制在UE進(jìn)行隨機(jī)接入的過(guò)程中負(fù)責(zé)對(duì)所涉及物理信道的發(fā)射功率進(jìn)行配置或者按照一定的算法進(jìn)行調(diào)整。如下圖，UE處于idle模式時(shí)，通過(guò)DwPCH完成并保持下行同步；利用接收P-CCPCH中的BCH信息獲得PPCCPCHref和PRXUpPCHdes等信息，為隨機(jī)接入做準(zhǔn)備；另外還可以檢測(cè)PICH尋呼指示�？臻e模式下涉及的物理信道包括DwPCH、P-CCPCH和PICH等，這些信道發(fā)射功率的設(shè)置與小區(qū)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃有關(guān)，通過(guò)O&M設(shè)置和調(diào)整。





（2）隨機(jī)接入過(guò)程中的開(kāi)環(huán)功率控制
當(dāng)UE發(fā)起呼叫時(shí)，首先利用空閑模式接收的BCH信息和測(cè)量的PCCPCH上的接收功率計(jì)算出下行鏈路損耗情況，LPCCPCH=PPCCPCHref-PPCCPCH_RSCP，由于上下行傳輸信道環(huán)境的對(duì)稱性，且時(shí)間相隔很短，所以可以近似認(rèn)為上行鏈路損耗亦為L(zhǎng)PCCPCH ，利用PUpPCH = LPCCPCH + PRXUpPCHdes + (i-1)* Pwrramp計(jì)算出UpPCH的發(fā)射功率。當(dāng)Node B接收到UpPCH后，F(xiàn)PACH按照配置的發(fā)射功率PTXFPACH向UE發(fā)送。當(dāng)UE接收到FPACH后，調(diào)整定時(shí)和功率以PPRACH = LPCCPCH + PRXPRACHdes + (iUpPCH-1) * Pwrramp發(fā)送PRACH給Node B。隨后進(jìn)一步向RNC請(qǐng)求RRC的建立。
隨機(jī)接入過(guò)程涉及的信道包括UpPCH、FPACH和PRACH等，其中UpPCH和PRACH的發(fā)射功率是需要根據(jù)UpPCH接入嘗試的次數(shù)而定的 (目前實(shí)現(xiàn)的考慮是不變的) 。

圖3隨機(jī)接入過(guò)程中的開(kāi)環(huán)功率控制



（3）連接模式中的上行閉環(huán)功率控制
一旦UE接收到對(duì)應(yīng)DPCH信道的TPC命令后，UE發(fā)射功率的將按照閉環(huán)功率控制算法調(diào)整。如下圖所示：