【資料名稱】：RRM功率控制原理介紹

【資料作者】：阿彪

【資料日期】：09

【資料語言】：中文

【資料格式】：DOC

【資料目錄和簡介】：

在內(nèi)場測試中，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)，對于NodeB和UE的功率控制方面關(guān)注得比較少一點，其實功控在保證系統(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，補償無線信道的衰落，降低功率消耗，延長電池的壽命，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算法中對功率控制的設(shè)計原理：

一、功率控制的作用
在CDMA系統(tǒng)中，由于無線移動通信存在信道衰落，以及UE與Node B間距離的差異，會導(dǎo)致Node B接收到強(qiáng)功率信號用戶對弱功率信號用戶造成很大地干擾，使得接收到的弱功率信號用戶的通信性能降低，甚至無法繼續(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)而采用的一項關(guān)鍵技術(shù)。通過功率控制，使NodeB/UE的上行下行發(fā)射功率達(dá)到最優(yōu)化，即通過對發(fā)射功率的實時調(diào)整，在保證當(dāng)前各個用戶與系統(tǒng)實現(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UE信號的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UE的上行發(fā)射功率進(jìn)行控制，開環(huán)、內(nèi)環(huán)和外環(huán)的上行功控分別在UE、NodeB和RNC上實現(xiàn)的，下行功控是對NodeB的下行發(fā)射功率進(jìn)行控制，一般是在UE側(cè)實現(xiàn)的，我們現(xiàn)在關(guān)注的是上行功控。
下面分別介紹開環(huán)功控、內(nèi)環(huán)功控和外環(huán)功控的實現(xiàn)原理：
1、開環(huán)功控
開環(huán)功控的原理如下圖所示：

NodeBUE

開環(huán)功控的步驟如下：
（1）首先，UE測量接收到的寬帶導(dǎo)頻信號的功率，估計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對接收到UE的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量得到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)前測量得到的上行SIR值，△tpc為上調(diào)/下調(diào)步長。當(dāng)測量的SIRmeasure≤SIRtarge時，說明鏈路不能滿足質(zhì)量要求，設(shè)置TPC比特為“UP”，需要UE的發(fā)射功率上調(diào)一個步長；反之，當(dāng)測量的SIRmeasure>SIRtarge時，說明鏈路質(zhì)量已經(jīng)滿足要求，設(shè)置TPC比特為“down”，此時需要UE的發(fā)射功率下調(diào)一個步長。
（3）通過TPC下發(fā)到UE，UE根據(jù)TPC的值對上行發(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接收到來自UE的上行數(shù)據(jù)后，一方面對數(shù)據(jù)的SIR進(jìn)行測量，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校驗指示序列計算出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)于功率控制的補充說明
1、各類功控的應(yīng)用場合
開環(huán)功控是針對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)計的配置調(diào)整方案。
閉環(huán)功控是針對專用物理信道(DPCH)，在業(yè)務(wù)傳輸?shù)倪^程中發(fā)射功率調(diào)整方案。
開環(huán)功控和閉環(huán)功控的轉(zhuǎn)換：當(dāng)UE接收到對應(yīng)于上行DPCH的TPC命令，將由開環(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、列舉幾種常見的功率控制相關(guān)過程
（1）隨機(jī)接入準(zhǔn)備中的開環(huán)功率控制
開環(huán)功率控制在UE進(jìn)行隨機(jī)接入的過程中負(fù)責(zé)對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，通過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O&M設(shè)置和調(diào)整。





（2）隨機(jī)接入過程中的開環(huán)功率控制
當(dāng)UE發(fā)起呼叫時，首先利用空閑模式接收的BCH信息和測量的PCCPCH上的接收功率計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)境的對稱性，且時間相隔很短，所以可以近似認(rèn)為上行鏈路損耗亦為LPCCPCH ，利用PUpPCH = LPCCPCH + PRXUpPCHdes + (i-1)* Pwrramp計算出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請求RRC的建立。
隨機(jī)接入過程涉及的信道包括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 (目前實現(xiàn)的考慮是不變的) 。

圖3隨機(jī)接入過程中的開環(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：