WCDMA专题讲座-功率控制技术

WCDMA专题讲座－功率控制技术功率控制技术2006-11-2021-1功率控制技术是CDMA商用的关键¾CDMA通信技术并不是一种崭新的技术¾功率控制是CDMA通信技术的关键技术¾实现CDMA通信的规模商用，必须解决好功率控制2006-11-2031-2高科技公司是功率控制技术的推动者¾高通、摩托罗拉、InterDigital、爱立信、诺基亚、NEC、NTT、富士通等公司有力地推动了功率控制技术的发展¾国内对功率控制的技术研究也正在迎头赶上2006-11-204¾功率控制理论分集中式和分布式两种¾集中式功率控制理论上完美，但难以实现¾分布式功率控制不属于最优控制，但较好地平衡了性能与资源的矛盾¾实用的功率控制技术是在分布式理论基础上发展而来的1-3CDMA功率控制技术的发展2006-11-2051-4CDMA功率控制技术的发展¾由单纯的功率平衡发展到现在的到信干比平衡、质量平衡¾由最初的只重视上行功率控制，发展到现在的重视双向的功率控制¾由最初单纯的开环功控，经过开环、内环并重，发展到现在的开环、内环、外环三环并重¾在功率控制的发展历程中，也促进了各种测量技术的发展2006-11-206)提纲4WCDMA功率控制技术分项讲解))提纲提纲4WCDMA4WCDMA功率控制技术功率控制技术分项分项讲解讲解)提纲2WCDMA功率控制技术的作用))提纲提纲22WCDMAWCDMA功率控制技术的功率控制技术的作用作用)提纲5压缩模式下功率控制))提纲提纲55压缩模式下功率控制压缩模式下功率控制)提纲1CDMA功率控制技术的发展))提纲提纲11CDMACDMA功率控制技术的发展功率控制技术的发展)提纲6功率攀升))提纲提纲66功率攀升功率攀升)提纲3WCDMA功率控制技术的分类))提纲提纲33WCDMAWCDMA功率控制技术的功率控制技术的分类分类2006-11-2072-1功率控制的基本作用¾降低多余干扰¾解决远近效应¾解决阴影效应¾节约电池功率¾补偿部分衰落2006-11-2082-2降低多余干扰¾WCDMA是同频自干扰系统，为了达到容量最大的目的，需要上行和下行以尽可能最低的发射功率达到需要的接收质量。功率控制技术能够自适应地调节发射功率，达到上述目的，以最大限度地降低对其他通信链路的干扰。2006-11-2092-3远近效应每个用户对于其他用户都相当于干扰，远近效应严重影响系统容量Powerf采用功控技术减少了用户间的相互干扰，提高了系统整体容量Powerf2006-11-20102-3阴影效应2006-11-20112-4节约电池2006-11-20122-5补偿部分衰落无功率控制接收数据-40-35-30-25-20-15-10-50dB发射数据有功率控制接收数据2006-11-20132-6功率控制三原则¾功率平衡原则¾信干比平衡原则¾质量平衡原则2006-11-20142-7功率平衡原则功率平衡：¾是指接收端收到的有用信号功率相等，一般在上行链路是使NodeB接收的各个UE的有用信号的功率相等，下行链路是使各个UE接收的NodeB的有用信号的功率相等。¾在功率平衡的两个方向中，我们更为强调上行链路的接收功率相等，因为在以实时交谈业务为主的服务里，上行链路是影响系统容量的主要因素。早期的CDMA功率控制技术中，采用的就是这种原则。2006-11-20152-8信干比平衡原则信干比平衡：¾是指接收端收到的有用信号信干比相等，一般在上行链路是使NodeB接收的各个UE的信号的信干比相等，下行链路是使各个UE接收的NodeB的信号的信干比相等。¾同样在以实时交谈业务为主的服务里我们更为强调上行链路的接收信干比相等。2006-11-20162-9质量平衡原则¾描述移动通信质量的定量指标一般有BER、FER、BLER、延时等。质量平衡原则并不是说任何链路的质量如BLER等都要达到一致，而是说每种业务本身的质量是以要求的质量目标为中心，达到动态平衡的过程。2006-11-20172-10WCDMA采用的功率控制原则¾WCDMA/FDD中采用的是SIR平衡和质量平衡相结合的判断准则，即判断原则是采用信干比SIR平衡，但由质量FER或BLER决定瞬时目标SIR。2006-11-2018)提纲4WCDMA功率控制技术分项讲解))提纲提纲4WCDMA4WCDMA功率控制技术功率控制技术分项分项讲解讲解)提纲2WCDMA功率控制技术的作用))提纲提纲22WCDMAWCDMA功率控制技术的功率控制技术的作用作用)提纲5压缩模式下功率控制))提纲提纲55压缩模式下功率控制压缩模式下功率控制)提纲1CDMA功率控制技术的发展))提纲提纲11CDMACDMA功率控制技术的发展功率控制技术的发展)提纲6功率攀升))提纲提纲66功率攀升功率攀升)提纲3WCDMA功率控制技术的分类))提纲提纲33WCDMAWCDMA功率控制技术的功率控制技术的分类分类2006-11-20193-1不同的分类方法分类根据具体分类功率控制理论集中式功率控制分布式功率控制功率控制的实现方式开环功率控制内环功率控制外环功率控制功率控制针对的链路前向功率控制反向功率控制2006-11-20203-2功率控制理论分类集中式功率控制与分布式功率控制2006-11-20213-3集中式、分布式功率控制比较集中式功率控制分布式功率控制链路之间关系控制方式性能比较理论最佳略差于理论最优值，测量功率或信干比的误差对性能影响较大实现难度统一考虑所有链路增益和接收功率各链路独立地进行功率控制，达到功率平衡或信干比平衡的目的实时的获得一个归一化的链路增益矩阵，计算最优发射功率通过迭代方式调整发射功率，使接收功率和信干比逼近收敛于目标值现阶段软硬件水平无法实现实现容易，是现在功率控制研究的主流理论2006-11-20223-4集中式功率控制理论认为归一化链路增益矩阵Z和W已知，可被利用。期望的信干比的最大值，是链路增益矩阵Z或W的最大实数特征值此时的最优发射功率矢量是链路增益矩阵的特征向量所有的接收点都具有相同的信干比，且不低于采用取消法，形成Z或W的子矩阵，使信干比达到要求γ11−=∗∗λγ∗λ∗γ2006-11-20233-5功率控制实现技术的分类¾开环功率控制¾内环功率控制¾外环功率控制2006-11-20243-6开环功率控制¾根据接收到的链路的信号衰落情况，估计自身发射链路的衰落情况，从而确定发射功率。¾这种衰落估计的准确度是建立在上行链路和下行链路具有一致的衰落情况下，导致开环功率控制的准确度低，只能起到粗略控制的作用。¾必须配合使用闭环功率控制才能达到相当精度的控制效果。2006-11-20253-7内环功率控制主要步骤概括如下：¾接收端测量功率或信干比；¾接收端做比较算法，产生功率控制命令；¾发射端根据功率控制命令调整功率。2006-11-20263-8内环功率控制的特点¾调整永远落后于测量时的状态，除非采用预测衰落的方法。¾“乒乓”式控制。¾内环功率控制精度高于开环功率控制，是主要的控制手段。2006-11-20273-9外环功率控制¾最终目的是使每条链路的通讯质量基本保持在设定值。¾固定的目标SIR和功率门限不能在任意时刻保证质量。¾外环功率控制通过闭环功率控制间接影响系统的用户容量和通讯质量。¾基于每条链路，不断的比较BLER与质量要求目标BLER的差距，调节每条链路的目标SIR或目标功率。2006-11-20283-10图解开环功率控制2006-11-20293-11图解内环和外环功率控制2006-11-20303-12功率控制针对链路方向的分类¾反向功率控制¾前向功率控制2006-11-20313-13反向功率控制¾反向功率控制是针对上行链路功率进行调整的功率控制方式。也称作上行功率控制。¾WCDMA的反向物理链路PRACH、DPCH、PCPCH等的功率控制都称为反向功率控制，其中使用了包括开环、内环和外环功率控制在内的各种方式。2006-11-20323-14前向功率控制¾前向功率控制是针对下行链路功率进行调整的功率控制方式。也称作下行功率控制。¾WCDMA的前向物理链路DPCH外、导频信道、公共控制信道和其他共享信道、指示信道等PRACH、DPCH、PCPCH等的功率控制都称为前向功率控制，其中分别使用了包括开环、内环和外环功率控制在内的各种方式。2006-11-2033)提纲4WCDMA功率控制技术分项讲解))提纲提纲4WCDMA4WCDMA功率控制技术功率控制技术分项分项讲解讲解)提纲2WCDMA功率控制技术的作用))提纲提纲22WCDMAWCDMA功率控制技术的功率控制技术的作用作用)提纲5压缩模式下功率控制))提纲提纲55压缩模式下功率控制压缩模式下功率控制)提纲1CDMA功率控制技术的发展))提纲提纲11CDMACDMA功率控制技术的发展功率控制技术的发展)提纲6功率攀升))提纲提纲66功率攀升功率攀升)提纲3WCDMA功率控制技术的分类))提纲提纲33WCDMAWCDMA功率控制技术的功率控制技术的分类分类2006-11-20344-0功率控制技术分项讲解¾上行开环功率控制¾下行开环功率控制¾上行内环功率控制¾下行内环功率控制¾外环功率控制2006-11-20354-1开环功率控制¾开环功率控制的目的在于对新请求业务的初始发射功率作出估计。¾上行链路的开环功控的原理在于确定路损，同时需要考虑业务的QoS、数据速率、品质因素Eb/N0、干扰等因素。¾最终计算出适合的上行发射功率。2006-11-20364-2上行开环功率控制¾上行开环功率控制主要考虑PRACH接入信道的初始发射功率的设定问题。¾DCH的初始发射功率与PRACH的发射功率有密切的联系。2006-11-20374-3PRACH初始功率设定PRACH开环功率控制的主要目的是设置接入信道前导的初始发射功率。设置方法如公式所示：Preamble_Initial_Power=Primary_CPICH_DLTX_power–CPICH_RSCP+ULinterference+ConstantValue这里：Primary_CPICH_DL_TX_power的值是主CPICH发射功率；ULinterference的值上行干扰；ConstantValue的值厂家设定的常数；CPICH_RSCP的值是由UE测得的CPICH的信道码功率。2006-11-20384-4PRACH前导在接入过程中功率变化2006-11-20394-5上行DPCCH的开环功率控制DPCCH_Initial_power=DPCCH_Power_offset–CPICH_RSCPDPCCH_Power_offset与PARCH最终接入的消息控制段的最后的发射功率有密切的联系,DPCCH_Power_offset的值是由“UplinkDPCHpowercontrolinfo”信元中的“DPCCHPoweroffset”信元确定的.CPICH_RSCP的值是UE测得的CPICH的信道码功率。2006-11-20404-6PCPCH的开环功率控制¾PCPCH的开环功率控制遵循与上行DCH相似的控制方法2006-11-20414-7下行开环功率控制¾推荐采用UE上报的路损值确定下行的初始发射功率，然后根据环境的变化情况快速调整下行发射功率，使之迅速收敛。2006-11-20424-8内环功率控制¾进行内环功率控制的物理信道：DPCH,PDSCH,PCPCH¾不进行内环功率控制的物理信道：P-CPICH(S-CPICH),P-CCPCH(S-CCPCH),PRACH等2006-11-20434-9上行链路的内环功率控制¾上行链路的内环功控是调整UE的发射功率以保持上行接收SIR（信干比）逼近于给定的SIRtarget。2006-11-20444-10上行链路SIR的测量NIIGSIROTHEROWNPestS0)1(++⋅−⋅=β2006-11-20454-11NodeBTPC命令的生成根据下述规则产生TPC（发射功率控制）指令，插入到