03 WCDMA功率控制

WCDMA网络规划培训功控专题2020/3/72课程内容Training.huawei.com第一章功率控制概述第二章功率控制介绍2020/3/73•CDMA是一个自干扰系统，如果没有功控机制容易导致“远近效应”信号被离基站近的UE的信号“淹没”，无法通信一个UE就能阻塞整个小区远近效应2020/3/74引入功控后的发射功率接收功率关系2020/3/75•功率控制的好处：克服“远近效应”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总之——CDMA系统中功率控制的目标就是在保证用户通信质量的条件下，使用户的发射功率尽量小。功控的好处2020/3/76•分类：开环功率控制闭环功率控制上行内环功率控制下行内环功率控制上行外环功率控制下行外环功率控制功控的分类2020/3/77功控在各个信道的适用情况•Powercontrolworksonspecificchannels.PhysicalchannelOpenloopInnerloopOuterloop没有功控过程，功率由高层指定DPDCH√√DPCCH√√√PCCPCH√SCCPCH√PRACH√AICH√PICH√2020/3/78课程内容Training.huawei.com第一章功率控制概述第二章功率控制介绍2020/3/79第二章功率控制介绍•第一节开环功率控制•第二节内环功率控制•第三节外环功率控制2020/3/710在WCDMA中，开环功控的目的是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。在上下行的物理信道中，应用到开环功率控制的主要是PRACH和DPCCH信道。下面对他们分别作一下讨论。开环功率控制2020/3/711Oneaccessslotp-ap-mp-pPre-amblePre-ambleMessagepartAcq.Ind.AICHaccessslotsRXatUEPRACHaccessslotsTXatUE上图反映了PRACH的接入过程：在发射初始前导信号后，如果网络侧接收到preamble信号，将会在下行回AI信号。如果UE接收到AI信号，将开始发射PRACH的消息部分。如果UE在τp-a时间点没有收到AICH信号，将在一定时间τp-p后发起下一个preamble。如此反复，直到UE接收到AI信号为止。PRACH信道的开环功率控制2020/3/712对于上行PRACH信道来说，第一个前导信号的发射功率是由开环功率控制算法来确定。公式：Preamble_Initial_Power=PCPICHDLTXpower－CPICH_RSCP+ULinterference+ConstantValue（即：发射功率＝路径损耗＋上行干扰＋常量）PRACH信道的开环功率控制(续)2020/3/713PRACH信道的开环功率控制(续)其中PCPICHDLTXpower、ULinterference、ConstantValue的值都是由RNC在系统消息中下发，CPICH_RSCP的值由UE测量得到。PCPICHDLTXpower和下行覆盖有关，是由网络规划在建网前就已经确定了的；ULinterference反映的是当前小区的上行干扰，由NodeB测量得到后上报RNC；ConstantValue实际反映的是前导信号的捕获门限。因此，从上面的公式中，我们可以看出，ConstantValue的取值需要仔细分析，它对随机接入的时间、难易度有一定的影响。2020/3/714PRACH信道的开环功率控制(续)2020/3/715不同场景下ConstantValue的取值分析：ConstantValue的取值需要在前导信号捕获门限仿真的基础上得到，前导信号的检测可以用虚警概率（Pfa：probabilityoffalsealarm）和捕获概率（Pd：probabilityofdetection）这两个参数来表示。首先解释Pfa和Pd两个概念：虚警概率表示在UE没有发射前导信号的情况下系统发生错判的概率，它可能是背景噪声（其他用户干扰也作为背景噪声）造成的虚假峰值引起的误判。捕获概率则表示在UE发射前导信号的情况下系统正确接收的概率。PRACH信道的开环功率控制(续)2020/3/716PRACH信道的开环功率控制(续)按照协议规定，虚警概率必须小于10-3，因此我们需要得到的是在虚警概率小于10-3的情况下，一定捕获概率（0.99/0.999)时所对应的最小捕获门限。前导信号的捕获门限主要根据仿真和实测数据得到，在外场测试中，虚警概率的检测已经作为专门的测试项目列入测试用例中。2020/3/717ConstantValue取值建议：对于不同时期ConstantValue取值应该是不一样的，下面以建网初期的取值来进行说明：建网初期，覆盖受限，可以将ConstantValue的值设置偏大（-16dB或-15dB），便于网络侧能够及时接收到UE发出的前导信号，另外，可将powerrampstep参数设置偏大也能够提高网络侧成功捕获前导信号的概率；随着网络的发展，用户数目不断增多，此时适当将上面得到的Constantvalue值降低1dB，并且降低powerrampstep，以减小大量用户接入时对网络造成的干扰。PRACH信道的开环功率控制(续)2020/3/718上行DPCCH开环功控初始功率的计算公式为：DPCCH_Initial_power＝PCPICHDLTXpower-CPICH_RSCP+ULinterference+DPCCH_SIRtarget其中，PCPICHDLTXpower是导频信号的发射功率，CPICH_RSCP是UE测量得到的，ULinterference是NodeB测量得到的上行干扰值，需要着重分析的是DPCCH_SIRtarget，它实际反映了在一定多径环境下，DPCCH信道能够正确解码的最低门限要求。上行DPCCH信道的开环功率控制2020/3/719当UE获得下行同步以后，将按DPCCH_Initial_power计算结果发射上行信号。由于DPCCH_Initial_power计算结果比较粗糙，因此下行将按照一定的要求产生TPCcommandpattern来控制上行DPCCH功率的抬升。一旦上行同步建立，将停止上面的TPCcommandpattern，开始闭环功控过程。上行DPCCH信道的开环功率控制(续)2020/3/720上行DPCCH信道的开环功率控制(续)TPCcommandpattern的协议描述：2020/3/721上行DPCCH信道的开环功率控制(续)•——建立的链路是第一条链路，在同步过程中按照TPCPattern来发送TPC，发n对（0，1）后发一个1，每四帧重新按这个规则发；•——软切换过程中增加的链路不是第一条链路，在同步过程中，NodeB采用发送全1的TPC命令给UE，同时下行功率保持不变。2020/3/722在协议中对下行DPCCH的初始功率计算没有规定，在目前RNC的实现中，是用下面的公式来表示的：P=（Ec/Io）Req-CPICH_Ec/Io+PCPICH其中：（Ec/Io）req是UE正确接收该专用信道所需的Ec/Io，CPICH_Ec/Io是UE测量到的公共导频信道的Ec/Io，通过RACH报告给UTRAN，PCPICH是公共导频信道的发射功率。与上行类似，需要仔细规划的其实就是（Ec/Io）Req的值。由于下行DPCCH不存在功率提升机制，因此如果初始功率计算不合理，那么就会导致用户无法建立下行同步，使得连接建立失败，因此，建议在仿真的结果下，再加一定dB的余量，以保证用户实现同步。下行DPCCH信道的开环功率控制2020/3/723第二章功率控制介绍•第一节开环功率控制•第二节内环功率控制•第三节外环功率控制2020/3/724开环功率控制确定物理信道的初始发射功率，但是比较粗糙。对于WCDMA-FDD系统，由于上下行频段间隔较大，所以上下行的衰落情况是不完全相关的。因此，开环功控根据下行信号估计得到的路径损耗和干扰值并不十分适用于上行情况（反之亦然），解决这个问题的方法就是引入闭环功率控制。闭环功率控制2020/3/725内环功率控制的目的：使基站处接收到的每个UE信号的bit能量相等NodeBUE下发TPC测量接收信号SIR并比较内环设置SIRtar1500Hz每一个UE都有一个自己的控制环路上行内环功控2020/3/726NodeB设置SIRtar发TPC测量SIR并比较内环1500Hz下行内环功控2020/3/727内环功率控制在WCDMA中，上行链路和下行链路的内环功率控制都是由接收方NodeB或UE通过RAKE接收机产生的信号估计DPCH的功率，同时估计当前频段的干扰，产生SIR估计值，与预先设置的门限相比较。如果估计值小于门限就发出TPC命令“1”（升高功率）；如果大于门限就发出TPC命令“0”（降低功率）。接收到TPC命令的一方根据一定的算法决定发射功率的升高或降低。通过内环功率控制，使得接收SIR收敛于目标SIR。2020/3/728内环功率控制(续)3GPP协议中上行DPCCH链路的内环功控可以采取两种算法（PCA1或PCA2），对于PCA1，上行功控步长取△tpc＝1dB或2dB，对于PCA2，上行功控步长取△tpc＝1dB。在DPCCH上的功控调整幅度为：△dpcch=△tpc×TPC_cmd。TPC_cmd为利用不同算法得到的TPC合成命令。(下行DPDCH的功率根据DPDCH和DPCCH之间的功率偏置来设置。DPDCH和DPCCH功率的调整幅度相同，他们之间的相对功率偏差是由高层的信令决定的)。2020/3/729上行DPCCH内环功率控制DPCCH和DPDCH上的功率之比为。上行DPCCH的功率控制方式包括两种类型，即非压缩模式下的功率控制和压缩模式下的功率控制。UplinkDPDCH/DPCCH：PilotNpilotbitsTPCNTPCbitsDataNdatabitsSlot#0Slot#1Slot#iSlot#14Tslot=2560chips,10bits1radioframe:Tf=10msDPDCHDPCCHFBINFBIbitsTFCINTFCIbitsTslot=2560chips,Ndata=10*2kbits(k=0..6)22dc2020/3/730上行DPCCH内环功率控制(续)上行DPCCH非压缩模式模式下的功率控制：服务小区应当估计接收到的上行DPCCH信噪比SIR，随后，服务小区在每一个时隙之内都产生一个TPC指令并且按照如下规则发射：如果SIR估计值大于SIR目标值就发出TPC命令“0”（降低功率）；如果小于门限就发出TPC命令“1”（增加功率）。UE在一个时隙中会接收到一个或多个TPC指令，如果在一个时隙中接收到多个TPC指令，UE将把这多个TPC指令合并成一个TPC_cmd，合并得到TPC_cmd的算法（PCA算法）有两种，采用哪种算法由网络设置。2020/3/731上行DPCCH内环功率控制(续)在得到TPC指令即TPC_cmd后，UE就可以根据TPC指令用步长△tpc来调整上行专用物理信道的发射功率。步长△tpc也是由网络设置的，可以取1dB或2dB。如果TPC_cmd等于1，那么上行DPCCH和上行DPDCH的发射功率就应该增长△tpc，如果TPC_cmd等于-1，那么上行DPCCH和上行DPDCH的发射功率就应该减小△tpc，如果TPC_cmd等于0，那么上行DPCCH和上行DPDCH的发射功率就保持不变。2020/3/732上行DPCCH内环功率控制(续)处理TPC指令的算法1（PCA1）：1）当UE没有处于软切换时，每个时隙收到一个TPC命令如果TPC＝0，则TPC_cmd=-1如果TPC＝1，则TPC_cmd=12020/3/733上行DPCCH内环功率控制(续)2）当UE处于软切换时当U