文章目录

1. 概述
2. 最大发射功率 P C M A X , c ( i ) P_{\mathrm{CMAX,c}}(i) PCMAX,c(i)
3. 标称功率 P O _ P U C C H P_{\mathrm{O\_PUCCH}} PO_PUCCH
4. 路损 P L c PL_c PLc
5. h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) h(n_{CQI},n_{HARQ},n_{SR}) h(nCQI,nHARQ,nSR)
- 5.1 n C Q I n_{CQI} nCQI
- 5.2 n H A R Q n_{HARQ} nHARQ
- 5.3 n S R n_{SR} nSR
6. DCI format功率偏移量 Δ F _ P U C C H ( F ) \Delta_{\mathrm{F\_PUCCH}}(F) ΔF_PUCCH(F)
7. Δ T x D ( F ′ ) \Delta_{TxD}(F^\prime) ΔTxD(F′)
8. 累积动态功率调整量 g ( i ) g\left(i\right) g(i)
9. 实例分析
10. 总结
11. 参考文献

1. 概述

在LTE网络，基站会对UE在PUCCH和PUSCH物理信道上的发射功率进行闭环功率控制，当物理信道条件较差时，基站会告诉UE提高发射功率，以便UE的发射信号在经过各种衰减和干扰后仍然能被基站接收到；当物理信道条件较好时，基站会告诉UE降低发射功率，以便UE能够节省电量。本文将简单地介绍一下LTE网络中UE是如何根据基站的控制信息调整PUCCH信道的功率，关于更多细节可以参考3GPP 36.213协议的第5章。

UE在每个子帧都会对PUCCH信道发射功率计算一遍，当服务小区(serving cell c c c)是主小区(primary cell)时，假如采用PUCCH format 1/1a/1b/2/2a/2b/3发送PUCCH时，UE在子帧 i i i在PUCCH信道上的发射功率计算公式如下(式1)所示¹，单位是dBm。其中， i i i表示子帧号。
P P U C C H ( i ) = m i n { P C M A X , c ( i ) P O _ P U C C H + P L c + h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) + Δ F _ P U C C H ( F ) + Δ T x D ( F ′ ) + g ( i ) [ d B m ] ( 1 ) P_{\mathrm{PUCCH}}\left(i\right)=min\left\{\begin{matrix}P_{\mathrm{CMAX,c}}(i)\\P_{\mathrm{O\_PUCCH}}+PL_c+h(n_{CQI},n_{HARQ},n_{SR})+\Delta_{\mathrm{F\_PUCCH}}(F)+\Delta_{TxD}(F^\prime)+g\left(i\right)&\\\end{matrix}\right. [dBm]\ (1) PPUCCH(i)=min{PCMAX,c(i)PO_PUCCH+PLc+h(nCQI,nHARQ,nSR)+ΔF_PUCCH(F)+ΔTxD(F′)+g(i)[dBm] (1)

当服务小区(serving cell c c c)是主小区(primary cell)时，假如采用PUCCH format 4/5发送PUCCH时，UE在子帧 i i i在PUCCH信道上的发射功率计算公式如下所示。
P P U C C H , c ( i ) = m i n { P C M A X , c ( i ) , P 0 _ P U C C H + P L c + 10 l o g 10 ( M P U C C H , c ( i ) ) + Δ T F , c ( i ) + Δ F _ P U C C H ( F ) + g ( i ) [ d B m ] ( 2 ) P_{\mathrm{PUCCH,c}}\left(i\right)=min\left\{\begin{matrix}P_{\mathrm{CMAX,c}}(i),\\P_{\mathrm{0\_PUCCH}}+PL_c+10log_\mathrm{10}(M_{\mathrm{PUCCH,c}}(i))+\Delta_{\mathrm{TF,c}}(i)+\Delta_{\mathrm{F\_PUCCH}}(F)+g\left(i\right)&\\\end{matrix}\right. [dBm]\ (2) PPUCCH,c(i)=min{PCMAX,c(i),P0_PUCCH+PLc+10log10(MPUCCH,c(i))+ΔTF,c(i)+ΔF_PUCCH(F)+g(i)[dBm] (2)

如果UE不是在主小区(PCC)上发送PUCCH时，考虑收到的给PUCCH的TPC commands，UE在子帧 i i i在PUCCH信道上的发射功率计算公式如下所示。
P P U C C H ( i ) = m i n { P C M A X , c ( i ) , P 0 _ P U C C H + P L c + g ( i ) } [ d B m ] ( 3 ) P_{\mathrm{PUCCH}}\left(i\right)={min{\left\{P_{\mathrm{CMAX,c}}(i),P_{\mathrm{0\_PUCCH}}+PL_c+g\left(i\right)\right\}}} \ \ \ \ \ [dBm]\ (3) PPUCCH(i)=min{PCMAX,c(i),P0_PUCCH+PLc+g(i)} [dBm] (3)

在上面的公式中， P P U C C H ( i ) P_{\mathrm{PUCCH}}(i) PPUCCH(i)表示每个子帧UE在PUCCH信道的发射功率。 P P U C C H ( i ) P_{\mathrm{PUCCH}}(i) PPUCCH(i)取 P C M A X , c ( i ) P_{\mathrm{CMAX,c}}(i) PCMAX,c(i)以及那一长串表达式两者中的最小值。因此，上式意味着：

如果那一长串表达式的值小于 P C M A X , c ( i ) P_{\mathrm{CMAX,c}}(i) PCMAX,c(i)，那么 P P U C C H ( i ) P_{\mathrm{PUCCH}}(i) PPUCCH(i)的取值就是那一长串表达式的值
如果那一长串表达式的值小于 P C M A X , c ( i ) P_{\mathrm{CMAX,c}}(i) PCMAX,c(i)，那么 P P U C C H ( i ) P_{\mathrm{PUCCH}}(i) PPUCCH(i)的取值就是 P C M A X , c ( i ) P_{\mathrm{CMAX,c}}(i) PCMAX,c(i)的值

换言之， P P U C C H ( i ) P_{\mathrm{PUCCH}}(i) PPUCCH(i)的最大值不会超过 P C M A X , c ( i ) P_{\mathrm{CMAX,c}}(i) PCMAX,c(i)。在此前提下，UE的最终上行发射功率可以大概理解为“标称功率+路径补偿+MCS调整+PDCCH调整”，下面对上式的各项进行介绍。

2. 最大发射功率 P C M A X , c ( i ) P_{\mathrm{CMAX,c}}(i) PCMAX,c(i)

P C M A X , c ( i ) P_{\mathrm{CMAX,c}}(i) PCMAX,c(i)是UE最大发射功率，在3GPP 36.101的表6.2.5中指定²，从该表可看出， P C M A X , c ( i ) P_{\mathrm{CMAX,c}}(i) PCMAX,c(i)大小一般为23dBm。手机厂商需要确保UE发射功率不超过最大发射功率 P C M A X , c ( i ) P_{\mathrm{CMAX,c}}(i) PCMAX,c(i)。

3. 标称功率 P O _ P U C C H P_{\mathrm{O\_PUCCH}} PO_PUCCH

P O _ P U C C H P_{\mathrm{O\_PUCCH}} PO_PUCCH项为标称功率(norminal power)项。eNB首先为该小区内的所有UE半静态设定一标称功率P0（对PUSCH和PUCCH有不同的标称功率，分别记为 P O _ N O M I N A L _ P U S C H P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUSCH}} PO_NOMINAL_PUSCH和 P O _ N O M I N A L _ P U C C H P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUCCH}} PO_NOMINAL_PUCCH），该值通过系统消息SIB2（UplinkPowerControlCommon: p0-NominalPUSCH, p0-NominalPUCCH）广播给所有UE。

在小区标称功率 P O _ N O M I N A L _ P U C C H P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUCCH}} PO_NOMINAL_PUCCH的基础上(小区内所有UE共用)，每个UE还有UE specific的标称功率偏移（对PUSCH和PUCCH有不同的UE specific标称功率，分别记为 P O _ U E _ P U S C H P_{\mathrm{O\_UE\_PUSCH}} PO_UE_PUSCH和 P O _ U E _ P U C C H P_{\mathrm{O\_UE\_PUCCH}} PO_UE_PUCCH ），该值通过dedicated RRC信令（UplinkPowerControlDedicated: p0-UE-PUSCH, p0-UE-PUCCH）下发给UE。 P O _ U E _ P U S C H P_{\mathrm{O\_UE\_PUSCH}} PO_UE_PUSCH和 P O _ U E _ P U C C H P_{\mathrm{O\_UE\_PUCCH}} PO_UE_PUCCH的单位都是dBm，这两个值可以看成是不同UE对于eNB范围标称功率 P O _ N O M I N A L _ P U S C H P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUSCH}} PO_NOMINAL_PUSCH和 P O _ N O M I N A L _ P U C C H P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUCCH}} PO_NOMINAL_PUCCH的一个偏移量。

最终UE所使用的标称功率 P O _ P U C C H P_{\mathrm{O\_PUCCH}} PO_PUCCH是（eNB范围标称功率 P O _ N O M I N A L _ P U C C H P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUCCH}} PO_NOMINAL_PUCCH + UE Specific偏移量 P O _ U E _ P U C C H P_{\mathrm{O\_UE\_PUCCH}} PO_UE_PUCCH）, P O _ P U C C H P_{\mathrm{O\_PUCCH}} PO_PUCCH的公式如式(4)所示：

P O _ P U C C H = P O _ N O M I N A L _ P U C C H + P O _ U E _ P U C C H ( 4 ) P_{\mathrm{O\_PUCCH}} = P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUCCH}} + P_{\mathrm{O\_UE\_PUCCH}} \ \ \ \ \ \ (4) PO_PUCCH=PO_NOMINAL_PUCCH+PO_UE_PUCCH (4)
其中， P O _ N O M I N A L _ P U C C H P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUCCH}} PO_NOMINAL_PUCCH由基站在SIB2消息中给出，而 P O _ U E _ P U C C H P_{\mathrm{O\_UE\_PUCCH}} PO_UE_PUCCH则可由基站在SIB2消息、RRC Connection Setup消息或RRC Connection Reconfig消息中给出。

下面是实网中的一个例子，基站在SIB2消息中给出了 P O _ N O M I N A L _ P U C C H P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUCCH}} PO_NOMINAL_PUCCH，大小为-117dBm。

下面也是实网中的一个例子，基站在RRC Connection Setup消息给出了 P O _ U E _ P U C C H P_{\mathrm{O\_UE\_PUCCH}} PO_UE_PUCCH，大小为0dB。

4. 路损 P L c PL_c PLc

在标称功率 P O _ P U C C H P_{\mathrm{O\_PUCCH}} PO_PUCCH基础上，UE还需要根据测量得到的路损数据自动进行功率补偿。UE通过测量下行参考信号（RSRP）计算得到下行路损 P L c PL_c PLc，乘以一个补偿系数α后作为上行路损补偿。系数α由eNB在系统消息中半静态设定（UplinkPowerControlCommon: alpha）。对于PUCCH和Msg 3，α总是为1。

P L c PL_c PLc为下行路损，其计算公式³为
P L c = r e f e r e n c e S i g n a l P o w e r – h i g h e r l a y e r f i l t e r e d R S R P ( 5 ) PL_c = referenceSignalPower – higher\ layer\ filtered\ RSRP\ \ \ \ \ \ (5) PLc=referenceSignalPower–higher layer filtered RSRP (5)
其中， r e f e r e n c e S i g n a l P o w e r referenceSignalPower referenceSignalPower由以下IE(information element)定义(SIB2，参考36.331⁴)确定。

下面是实网中出现的一个例子，基站在SIB2中给出 r e f e r e n c e S i g n a l P o w e r referenceSignalPower referenceSignalPower，大小为18dBm。

“higher layer filtered RSRP”由以下IE(RRC Connection Setup和RRC Connection Reconfiguration，参考36.331)结合算出来。

标称功率 P O _ P U C C H P_{\mathrm{O\_PUCCH}} PO_PUCCH设定和路损 P L c PL_c PLc补偿都属于半静态功率控制，UE功率控制还包括动态功率控制部分，UE的动态功率控制有基于MCS的隐式功率调整和基于PDCCH的显式功率调整。

5. h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) h(n_{CQI},n_{HARQ},n_{SR}) h(nCQI,nHARQ,nSR)

h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) h(n_{CQI},n_{HARQ},n_{SR}) h(nCQI,nHARQ,nSR)的大小取决于PUCCH format，其计算公式如下。其中， n C Q I n_{CQI} nCQI、 n H A R Q n_{HARQ} nHARQ、 n S R n_{SR} nSR的定义在下面各小节进行介绍。

对PUCCH format 1，1a和1b， h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) h(n_{CQI},n_{HARQ},n_{SR}) h(nCQI,nHARQ,nSR)=0
对配置了channel selection的PUCCH format 1b，
- 如果UE接入多个服务小区(serving cell)，则 h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) = ( n H A R Q − 1 ) 2 h(n_{CQI},n_{HARQ},n_{SR})=\frac{\left(n_{HARQ}-1\right)}{2} h(nCQI,nHARQ,nSR)=2(nHARQ−1)
- 否则 h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) = 0 h(n_{CQI},n_{HARQ},n_{SR})=0 h(nCQI,nHARQ,nSR)=0
对采用常规循环前缀(normal cyclic prefix)的PUCCH format 2，2a和2b， h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) = { 10 l o g 10 ( n C Q I 4 ) i f n C Q I ≥ 4 0 o t h e r w i s e h\left(n_{CQI},n_{HARQ,}n_{SR}\right)=\left\{\begin{matrix}10{log}_{10}{\left(\frac{n_{CQI}}{4}\right)}&\mathrm{if}n_{CQI}\geq4\\0&\mathrm{otherwise}\\\end{matrix}\right. h(nCQI,nHARQ,nSR)={10log10(4nCQI)0ifnCQI≥4otherwise
对采用扩展循环前缀(extended cyclic prefix)的PUCCH format 2，
h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) = { 10 l o g 10 ( n C Q I + n H A R Q 4 ) i f n C Q I + n H A R Q ≥ 4 0 o t h e r w i s e h\left(n_{CQI},n_{HARQ,}n_{SR}\right)=\left\{\begin{matrix}10{log}_{10}{\left(\frac{n_{CQI}+n_{HARQ}}{4}\right)}&\mathrm{if}n_{CQI}+n_{HARQ}\geq4\\0&\mathrm{otherwise}\\\end{matrix}\right. h(nCQI,nHARQ,nSR)={10log10(4nCQI+nHARQ)0ifnCQI+nHARQ≥4otherwise
对PUCCH format 3，且UE在同一子帧上不用同时发送HARQ-ACK/SR和周期性CSIchannel state information)时，
- 如果上层配置了使用两天线端口来发送PUCCH format 3，又或者UE需要用超过11比特来发送HARQ-ACK/SR，则
  h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) = n H A R Q + n S R − 1 3 h(n_{CQI},n_{HARQ},n_{SR})=\frac{n_{HARQ}+n_{SR}-1}{3} h(nCQI,nHARQ,nSR)=3nHARQ+nSR−1
- 否则
  h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) = n H A R Q + n S R − 1 2 h(n_{CQI},n_{HARQ},n_{SR})=\frac{n_{HARQ}+n_{SR}-1}{2} h(nCQI,nHARQ,nSR)=2nHARQ+nSR−1
对PUCCH format 3，且UE在同一子帧上同时发送HARQ-ACK/SR和周期性CSIchannel state information)时，
- 如果上层配置了使用两天线端口来发送PUCCH format 3，又或者UE需要用超过11比特来发送HARQ-ACK/SR和周期性CSI，则
  h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) = n H A R Q + n S R + n C Q I − 1 3 h(n_{CQI},n_{HARQ},n_{SR})=\frac{n_{HARQ}+n_{SR}+n_{CQI}-1}{3} h(nCQI,nHARQ,nSR)=3nHARQ+nSR+nCQI−1
- 否则
  h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) = n H A R Q + n S R + n C Q I − 1 2 h(n_{CQI},n_{HARQ},n_{SR})=\frac{n_{HARQ}+n_{SR}+n_{CQI}-1}{2} h(nCQI,nHARQ,nSR)=2nHARQ+nSR+nCQI−1

5.1 n C Q I n_{CQI} nCQI

根据36213的第5.1.2.1节， n C Q I n_{CQI} nCQI表示发送CQI(channel quality information)所需的比特数，具体大小可以参考3GPP 36.212的5.2.3.3小节⁵。

h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) h(n_{CQI},n_{HARQ},n_{SR}) h(nCQI,nHARQ,nSR) is a PUCCH format dependent value, where n C Q I n_{CQI} nCQI corresponds to the number of information bits for the channel quality information defined in Clause 5.2.3.3 in [4]

在log packet 0xB139中可以查看某个子帧上是否发送CQI，一个实网例子如下图所示。从图中可以看出，在(721,3)和(722,2)这两个子帧上，UE发送了PUSCH，但是这两次发送的PUSCH都没有包含CQI。

在log packet 0xB16F中可以查看 n C Q I n_{CQI} nCQI的大小，一个实网例子如下图所示。从图中可以看出，UE在(721,2)子帧上发送了PUCCH，但是并没有发送CQI， n C Q I n_{CQI} nCQI为0。

5.2 n H A R Q n_{HARQ} nHARQ

根据36.213第5章，如果UE接入了多个服务小区，或者UE只接入了一个小区，但是使用PUCCH format 3来发送，则 n H A R Q n_{HARQ} nHARQ的大小在协议36.213的第10.1节定义；否则 n H A R Q n_{HARQ} nHARQ大小为在子帧 i i i上发送HARQ-ACK 所需的比特数。

If the UE is configured with more than one serving cell, or the UE is configured with one serving cell and transmitting using PUCCH format 3, the value of n H A R Q n_{HARQ} nHARQ is defined in Clause 10.1; otherwise, n H A R Q n_{HARQ} nHARQ is the number of HARQ-ACK bits sent in subframe/slot/subslot i.

根据36.213第10.1节，如果UE接入了多个服务小区，或者UE只接入了一个小区，但是使用PUCCH format 3来发送，则 n H A R Q n_{HARQ} nHARQ的计算公式如下：

For FDD or FDD-TDD and primary cell frame structure 1, with two configured serving cells and PUCCH format 1b with channel selection or for FDD with one or more configured serving cells, and the higher layer parameters dl-STTI-Length=‘subslot’ and ul-STTI-Length=‘slot’, and PUCCH format 3 and without PUCCH format 4 configured, or for FDD with two or more configured serving cells and PUCCH format 3 and without PUCCH format 4/5 configured, n H A R Q = ∑ c = 0 N c e l l s D L − 1 N c r e c e i v e d n_{HARQ}=\sum_{c=0}^{N_{cells}^{DL}-1}N_{c}^{received} nHARQ=∑c=0NcellsDL−1Ncreceived where N c e l l s D L N_{cells}^{DL} NcellsDL is the number of configured cells and N c r e c e i v e d N_{c}^{received} Ncreceived is the number of transport blocks or the SPS release PDCCH/EPDCCH/SPDCCH, if any, received in serving cell , and in subframe n − 4 n - 4 n−4

5.3 n S R n_{SR} nSR

根据36.213第5.1.2.1节，如果在子帧 i i i上，网络给UE配置了SR，则 n S R = 1 n_{SR} = 1 nSR=1，否则 n S R = 0 n_{SR} = 0 nSR=0。

n S R = 1 n_{SR} = 1 nSR=1 if subframe/slot/subslot i is configured for SR for the UE not having any associated transport block for UL-SCH, otherwise n S R = 0 n_{SR} = 0 nSR=0.

6. DCI format功率偏移量 Δ F _ P U C C H ( F ) \Delta_{\mathrm{F\_PUCCH}}(F) ΔF_PUCCH(F)

前面第4节最后提到，UE的动态功率控制包括基于MCS的隐式功率调整和基于PDCCH的显式功率调整两部分。对于PUCCH来说，动态功率控制并没有包括基于MCS的功率调整，但是对于不同的PUCCH format，系统会设定其他format相对于format 1a的功率偏移（UplinkPowerControlCommon: DeltaFList-PUCCH）。

根据36.213第5.1.2.1节， Δ F _ P U C C H ( F ) \Delta_{\mathrm{F\_PUCCH}}(F) ΔF_PUCCH(F)定义如下，可见， Δ F _ P U C C H ( F ) \Delta_{\mathrm{F\_PUCCH}}(F) ΔF_PUCCH(F)就是系统所设定的其他format相对于format 1a的功率偏移。

The parameter Δ F _ P U C C H ( F ) \Delta_{\mathrm{F\_PUCCH}}(F) ΔF_PUCCH(F) is provided by higher layers. Each Δ F _ P U C C H ( F ) \Delta_{\mathrm{F\_PUCCH}}(F) ΔF_PUCCH(F) value corresponds to a PUCCH format ( F F F) relative to subframe-PUCCH format 1a, where each PUCCH format ( F ′ F^\prime F′) is defined in Table 5.4-1 of [3] for subframe-PUCCH, in Table 5.4A-1 of [3] for slot-PUCCH, and in Table 5.4A-2 of [3] for subslot-PUCCH.

Δ F _ P U C C H ( F ) \Delta_{\mathrm{F\_PUCCH}}(F) ΔF_PUCCH(F)由RRC层在SIB2消息中提供，SIB2消息中的UplinkPowerControlCommon IE的deltaFList-PUCCH字段指示对应PUCCH format1~PUCCH format2b每种PUCCH format的 Δ F _ P U C C H ( F ) \Delta_{\mathrm{F\_PUCCH}}(F) ΔF_PUCCH(F)的大小。对PUCCH format3、PUCCH format1bCS的 Δ F _ P U C C H ( F ) \Delta_{\mathrm{F\_PUCCH}}(F) ΔF_PUCCH(F)，则是由UplinkPowerControlCommon-v1020 IE给出，假如SIB2中没有携带UplinkPowerControlCommon-v1020 IE，那么对应PUCCH format3、PUCCH format1bCS的 Δ F _ P U C C H ( F ) \Delta_{\mathrm{F\_PUCCH}}(F) ΔF_PUCCH(F)就是0。同理，对应PUCCH Format4、PUCCH Format5的 Δ F _ P U C C H ( F ) \Delta_{\mathrm{F\_PUCCH}}(F) ΔF_PUCCH(F)由UplinkPowerControlCommon-v1530 IE给出，如果SIB2消息没有该IE，则对应PUCCH Format4、PUCCH Format5的 Δ F _ P U C C H ( F ) \Delta_{\mathrm{F\_PUCCH}}(F) ΔF_PUCCH(F)为0。

每个 Δ F _ P U C C H ( F ) \Delta_{\mathrm{F\_PUCCH}}(F) ΔF_PUCCH(F)的值都对应一个PUCCH format( F F F)，各个PUCCH format( F F F)在36.211⁶的表5.4-1定义(如下表所示)。

7. Δ T x D ( F ′ ) \Delta_{TxD}(F^\prime) ΔTxD(F′)

根据36.213第5.1.2.1节， Δ T x D ( F ′ ) \Delta_{TxD}(F^\prime) ΔTxD(F′)的定义如下：

If the UE is configured by higher layers to transmit PUCCH on two antenna ports, the value of Δ T x D ( F ′ ) \Delta_{TxD}(F^\prime) ΔTxD(F′) is provided by higher layers where each PUCCH format F ′ F' F′ is defined in Table 5.4-1 of [3] for subframe-PUCCH, in Table 5.4A-1 of [3] for slot-PUCCH, and in Table 5.4A-2 of [3] for subslot-PUCCH; otherwise, Δ T x D ( F ′ ) = 0 \Delta_{TxD}(F^\prime)=0 ΔTxD(F′)=0.

如果RRC层配置了UE使用两天线端口来发送PUCCH，则 Δ T x D ( F ′ ) \Delta_{TxD}(F^\prime) ΔTxD(F′)的值由RRC层提供，其中，各个PUCCH format F ′ F^\prime F′ 在36.211⁶的表5.4-1定义(见上面小节)；否则， Δ T x D ( F ′ ) \Delta_{TxD}(F^\prime) ΔTxD(F′)为0。如何判断RRC是否配置了两天线端口发送PUCCH？可以通过下面的IE来判断。当RRC重配消息里的pucch-ConfigDedicated-v1020包含了n3PUCCH-AN-ListP1-r13时，则RRC配置了两天线端口发送PUCCH。假如没有出现n3PUCCH-AN-ListP1-r13这个IE，那么就没有配置两天线端口发射PUCCH。

在下面的RRC重配消息中，RRC就配置了单天线端口发射PUCCH。

8. 累积动态功率调整量 g ( i ) g\left(i\right) g(i)

前面第4节最后提到，UE的动态功率控制包括基于MCS的隐式功率调整和基于PDCCH的显式功率调整两部分， g ( i ) g\left(i\right) g(i)就是基于PDCCH的显式功率调整部分。eNB可以在DCI format 0（UE标识C-RNTI）中携带TPC，或者使用专门用于功控命令的DCI format 3/3a（UE标识TPC-RNTI）来携带TPC，通过TPC字段来调节 g ( i ) g\left(i\right) g(i)的大小，从而动态地调整UE的功率。

For a non-BL/CE UE, if the UE is not configured for EPDCCH monitoring, the UE attempts to decode

a PDCCH of DCI format 3/3A with the UE’s TPC-PUCCH-RNTI and one or several PDCCHs of DCI format 1A/1B/1D/1/2A/2/2B/2C/2D with the UE’s C-RNTI or SPS C-RNTI on every subframe except when in DRX.

---- 36.213第5.1.2.1节

基于PDCCH的功控调整可以分为累积调整方式(Accumulated δ \delta δ)和绝对值调整方式(Absolute δ \delta δ)两种。累积方式是在当前功率调整数值上增加/减少一个TPC中指示的调整步长；绝对值方式是指直接使用TPC中指示的功率调整数值。累积方式可以适用于PUSCH，PUCCH和SRS，而绝对值方式只适用于PUSCH。

eNB通过专用RRC信令（UplinkPowerControlDedicated: accumulationEnabled）指示UE采用累计方式还是绝对值方式。
当采用累积方式时，TPC可以指示两套不同的调整步长，第一套步长为（-1，0，1，3）dB，由DCI format 0/3指示；第二套步长为（-1，1），由DCI format 3a指示。

对PUCCH，基于PDCCH的功控调整采用累积调整方式。根据36.213第5.1节，动态功率调整量 g ( i ) g\left(i\right) g(i)计算公式如下：
g ( i ) = g ( i − 1 ) + ∑ m = 0 M − 1 δ P U C C H ( i − k m ) ( 6 ) g\left(i\right)=g\left(i-1\right)+\sum_{m=0}^{M-1}{\delta_{PUCCH}\left(i-k_m\right)}\ \ \ \ \ \ (6) g(i)=g(i−1)+m=0∑M−1δPUCCH(i−km) (6)
其中， g ( i ) g\left(i\right) g(i)表示当前子帧PUCCH功控调整状态， g ( 0 ) g\left(0\right) g(0)表示重置后的初始值。

g ( i ) = g ( i − 1 ) + ∑ m = 0 M − 1 δ P U C C H ( i − k m ) g\left(i\right)=g\left(i-1\right)+\sum_{m=0}^{M-1}{\delta_{PUCCH}\left(i-k_m\right)} g(i)=g(i−1)+∑m=0M−1δPUCCH(i−km) where is the current PUCCH power control adjustment state and where g ( i ) g\left(i\right) g(i) is the first value after reset.

For FDD or FDD-TDD and primary cell frame structure type 1,

M = 1 M=1 M=1 and K 0 = K p K_0=K_p K0=Kp for subframe-PUCCH,

这里补充一下，上面的FDD-TDD指的是PCC是FDD、SCC是TDD或者PCC是TDD、SCC是FDD的场景。载波聚合的情况下，不同的载波可以采用不同的模式，但是无论是F+T、T+F，亦或是F+F、T+T，最终SCC的PUCCH都是在PCC上发送。上面的FDD-TDD and primary cell frame structure type 1 指明PCC采用帧结构1，那么也就隐式地指明了PCC是FDD、SCC是TDD。

上面还提到了 K 0 = K p K_0=K_p K0=Kp，那么， K p K_p Kp的值是多少呢？根据，36.213第5.1节， K p = 4 K_p=4 Kp=4。

Throughout this clause,

if the UE is configured with higher layer parameter shortProcessingTime and the corresponding PDCCH with CRC scrambled by
C-RNTI is in the UE-specific search space, K p = 3 K_p=3 Kp=3 , otherwise K p = 4 K_p=4 Kp=4.

因此，对FDD， M = 1 M=1 M=1， K 0 = K p = 4 K_0 = K_p = 4 K0=Kp=4，可得 g ( i ) g(i) g(i)计算公式如下：
g ( i ) = g ( i − 1 ) + δ P U C C H ( i − 4 ) ( 7 ) g\left(i\right)=g\left(i-1\right)+{\delta_{PUCCH}\left(i-4\right)}\ \ \ \ \ \ (7) g(i)=g(i−1)+δPUCCH(i−4) (7)

对TDD， M M M和 k m k_m km的值取决于UL/DL配置，其值在36.213表10.1.3.1-1给出。

For TDD, values of and are given in Table 10.1.3.1-1C if the UE is configured with higher layer parameter shortTTI and the TPC command is included in a PDCCH/ SPDCCH with DCI format 7-1A/1B/1C/1D/1E/1F/1G, in Table 10.1.3.1-1B if the UE is configured with higher layer parameter shortProcessingTime and the TPC command is included in a PDCCH sent in the UE-specific search space, and in Table 10.1.3.1-1 otherwise, where the “UL/DL configuration” in Table 10.1.3.1-1 corresponds to the eimta-HARQ-ReferenceConfig-r12 for the primary cell when the UE is configured with the parameter EIMTA-MainConfigServCell-r12 for the primary cell, or to harq-ReferenceConfig-r14 for the primary cell when the UE is configured with the parameter harq-ReferenceConfig-r14.

---- 36.213第5.1.2.1节

从上面式(5)可见，对FDD，子帧 i i i的 g ( ∗ ) g\left(*\right) g(∗)由上个子帧的 g ( ∗ ) g\left(*\right) g(∗)以及四个子帧前收到的 δ P U C C H ( ∗ ) {\delta_{PUCCH}\left(*\right)} δPUCCH(∗)所决定，为什么是四个子帧前收到的 δ P U C C H ( ∗ ) {\delta_{PUCCH}\left(*\right)} δPUCCH(∗)，这也不难理解。对于FDD，假如UE在子帧 i i i要发送PUCCH，那么UE必然在四个子帧前，即子帧 i − 4 i-4 i−4在PDCCH上检测到DCI，以及收到PDSCH，网络自然也应该在子帧 i − 4 i-4 i−4上顺带向UE发送TPC command(即 δ P U C C H ( ∗ ) {\delta_{PUCCH}\left(*\right)} δPUCCH(∗))，告诉UE在四个子帧后发送PUCCH时，功率应该作何调整。

δ P U C C H ( ∗ ) {\delta_{PUCCH}\left(*\right)} δPUCCH(∗)就是上面提到的调整步长， δ P U C C H {\delta_{PUCCH}} δPUCCH由DCI format 1A/1B/1D/1/2A/2/3的TPC command字段的值决定，根据所使用的DCI format，功率调整步长 δ P U C C H {\delta_{PUCCH}} δPUCCH有两套表，如下所示(36.213 - 表5.1.2.1-1，5.1.2.1-2)。

上面提到，在式(5)中，子帧 i i i的 g ( ∗ ) g\left(*\right) g(∗)由上个子帧的 g ( ∗ ) g\left(*\right) g(∗)以及四个子帧前的 δ P U C C H ( ∗ ) {\delta_{PUCCH}\left(*\right)} δPUCCH(∗)决定，那么 g ( 0 ) g(0) g(0)的值又是怎么得出的呢？根据36.213， g ( 0 ) = Δ P r a m p u p + δ m s g 2 g(0)=\Delta\ P_{rampup}+\delta_{msg2} g(0)=Δ Prampup+δmsg2。

g ( 0 ) = Δ P r a m p u p + δ m s g 2 g(0)=\Delta\ P_{rampup}+\delta_{msg2} g(0)=Δ Prampup+δmsg2, where

δ m s g 2 \delta_{msg2} δmsg2 is the TPC command indicated in the random access response corresponding to the random access preamble transmitted in the primary cell, see Clause 6.2 and

if UE is transmitting PUCCH in subframe i,
Δ P r a m p u p = m i n [ { m a x ( 0 , P C M A X , c − ( P 0 _ P U C C H + P L c + h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) + Δ F _ P U C C H ( F ) + Δ T x D ( F ′ ) ) ) } , Δ P r a m p u p r e q u e s t e d ] . \Delta\ P_{rampup}=min{\left[\left\{max{\left(\begin{matrix}\\0\\\\\end{matrix},P_{CMAX,c}\right.}-\left(\left.\ \begin{matrix}P_{0\_PUCCH}\\+PL_c+h(n_{CQI,}n_{HARQ,}n_{SR})\\+\Delta_{F\_PUCCH}(F)+\Delta_{TxD}(F')\\\end{matrix}\right)\left.\ \begin{matrix}\\\\\\\end{matrix}\right)\right.\right.\right.}\left.\ \begin{matrix}\\\\\\\end{matrix}\right\},\begin{matrix}&\begin{matrix}\\\\\\\end{matrix}&\left.\ \begin{matrix}\\\Delta P_{rampuprequested}\\\\\end{matrix}\right]\\\end{matrix}. Δ Prampup=min⎣ ⎡⎩ ⎨ ⎧max⎝ ⎛0,PCMAX,c−⎝ ⎛ P0_PUCCH+PLc+h(nCQI,nHARQ,nSR)+ΔF_PUCCH(F)+ΔTxD(F′)⎠ ⎞ ⎠ ⎞ ⎭ ⎬ ⎫, ΔPrampuprequested⎦ ⎤.

Otherwise,
Δ P r a m p u p = m i n [ { m a x ( 0 , P C M A X , c − ( P 0 _ P U C C H + P L c ) ) } , Δ P r a m p u p r e q u e s t e d ] \Delta\ P_{rampup}=min{\left[\left\{max{\left(0,P_{CMAX,c}-\left(P_{0\_PUCCH}+PL_c\right)\right)}\right\},\Delta P_{rampuprequested}\right]} Δ Prampup=min[{max(0,PCMAX,c−(P0_PUCCH+PLc))},ΔPrampuprequested]and
Δ P r a m p u p \Delta\ P_{rampup} Δ Prampup is provided by higher layers and corresponds to the total power ramp-up requested by higher layers from the first to the last preamble in the primary cell. A UE configured with ul-ConfigInfo-r14, the UE shall assume Δ P r a m p u p r e q u e s t e d = δ m s g 2 = 0 \Delta P_{rampuprequested}=\delta_{msg2}=0 ΔPrampuprequested=δmsg2=0

关于功率计算，还有几个需要注意的点。

当RRC层改变了 P O _ U E _ P U C C H P_{\mathrm{O\_UE\_PUCCH}} PO_UE_PUCCH的值时，就要将 g ( 0 ) g(0) g(0)重置为0，并重新开始累计 g ( i ) g(i) g(i)。

If P O _ U E _ P U C C H P_{\mathrm{O\_UE\_PUCCH}} PO_UE_PUCCH value is changed by higher layers, or if a BL/CE UE transmits using preconfigured uplink resources,

g ( 0 ) = 0 g(0)=0 g(0)=0

当UE已经达到最大发射功率时，即便收到的TPC commands是正数，也不能再往上调大功率了。

If UE has reached for the primary cell, positive TPC commands for the primary cell shall not be accumulated.

当UE已经达到最小发射功率时，即便收到的TPC commands是负数，也不能再往下调小功率了。

If UE has reached minimum power, negative TPC commands shall not be accumulated.

在以下情况下，UE应该要将功率累计调整量(即 g ( i ) g(i) g(i))重置为0：

当RRC层改变了 P O _ U E _ P U C C H P_{\mathrm{O\_UE\_PUCCH}} PO_UE_PUCCH的值时
当UE在PCC上收到RAR时
当UE在预分配的上行资源上发送PUSCH时(即SPS发送，半静态调度)

UE shall reset accumulation

when value is changed by higher layers

when the UE receives a random access response message for the primary cell

when the UE performs PUSCH transmission using preconfigured uplink resource

当UE使用TDD，又或者UE使用FDD-TDD、且PCC使用帧结构2(即PCC采用TDD)，如果子帧 i i i不是上行发送帧/slot时， g ( i ) g(i) g(i)的值不变，即 g ( i ) = g ( i − 1 ) g(i)=g(i-1) g(i)=g(i−1)。

g ( i ) = g ( i − 1 ) g(i)=g(i-1) g(i)=g(i−1) if i i i is not an uplink subframe/slot in TDD or FDD-TDD and primary cell frame structure type 2.

9. 实例分析

在下面的日志中，在(568,1)这个子帧上，PUCCH的发射功率为-32dBm，这是怎么算出来的呢？

首先，我们要找到 P O _ P U C C H P_{\mathrm{O\_PUCCH}} PO_PUCCH的值，根据上面的公式， P O _ P U C C H = P O _ N O M I N A L _ P U C C H + P O _ U E _ P U C C H P_{\mathrm{O\_PUCCH}} = P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUCCH}} + P_{\mathrm{O\_UE\_PUCCH}} PO_PUCCH=PO_NOMINAL_PUCCH+PO_UE_PUCCH，从SIB2消息中可以看到， P O _ N O M I N A L _ P U C C H = − 96 d B m P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUCCH}} = -96\ dBm PO_NOMINAL_PUCCH=−96 dBm.

从RRC Connection Setup消息中可以看到， P O _ U E _ P U C C H = 0 d B m P_{\mathrm{O\_UE\_PUCCH}} = 0\ dBm PO_UE_PUCCH=0 dBm.

因此， P O _ P U C C H = − 96 d B m + 0 d B m = − 96 d B m P_{\mathrm{O\_PUCCH}} = -96 dBm + 0 dBm = -96 dBm PO_PUCCH=−96dBm+0dBm=−96dBm。

接下来，计算路损 P L c PL_c PLc，从上面的日志中可以看到， P L c PL_c PLc的值已经给出，为69dBm，因此 P L c PL_c PLc = 69dBm。

接下来，计算 h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) h(n_{CQI},n_{HARQ},n_{SR}) h(nCQI,nHARQ,nSR)。从日志看到，采用的PUCCH format为PUCCH format 2，要确定 h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) h(n_{CQI},n_{HARQ},n_{SR}) h(nCQI,nHARQ,nSR)的计算公式，还需要知道使用的CP(cyclic prefix，循环前缀)是normal还是extended的CP。从SIB2消息中可以看到，ul-CyclicPrefixLength为1，根据协议36.331，UE使用的CP是常规循环前缀(normal cyclic prefix)。

ul-CyclicPrefixLength Parameter: Uplink cyclic prefix length see TS 36.211 [21], clause 5.2.1, where len1 corresponds to normal cyclic prefix and len2 corresponds to extended cyclic prefix.

除了上面的IE可以判断出UE使用的CP是normal还是extended CP，还可以通过查询log packet 0xB13C来得出，一个实网的例子如下图所示。从下图可以看出，在(721,2)子帧，有两个slot，每个slot有个7个symbol，因此，UE使用的是normal CP(使用normal CP的话一个slot有7个symbol，使用extended CP的话一个slot有6个symbol)。

前面已经判断出UE使用的是常规循环前缀(normal CP)，根据上面第5节，对采用常规循环前缀(normal cyclic prefix)的PUCCH format 2， h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) h(n_{CQI},n_{HARQ},n_{SR}) h(nCQI,nHARQ,nSR)计算公式如下：

h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) = { 10 l o g 10 ( n C Q I 4 ) i f n C Q I ≥ 4 0 o t h e r w i s e h\left(n_{CQI},n_{HARQ,}n_{SR}\right)=\left\{\begin{matrix}10{log}_{10}{\left(\frac{n_{CQI}}{4}\right)}&\mathrm{if}n_{CQI}\geq4\\0&\mathrm{otherwise}\\\end{matrix}\right. h(nCQI,nHARQ,nSR)={10log10(4nCQI)0ifnCQI≥4otherwise

从上面的log packet 0xB16F日志可以看到，在(568,1)子帧， n C Q I n_{CQI} nCQI=0，因此， h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) h(n_{CQI},n_{HARQ},n_{SR}) h(nCQI,nHARQ,nSR)=0。

接下来，计算 Δ F _ P U C C H ( F ) \Delta_{\mathrm{F\_PUCCH}}(F) ΔF_PUCCH(F)，从SIB2消息中可以看到，使用PUCCH format 2时， Δ F _ P U C C H ( F ) = 2 d B m \Delta_{\mathrm{F\_PUCCH}}(F) = 2dBm ΔF_PUCCH(F)=2dBm。

接下来计算 Δ T x D ( F ′ ) \Delta_{TxD}(F^\prime) ΔTxD(F′)，根据第7节，只有在使用两发射天线端口发送PUCCH时， Δ T x D ( F ′ ) \Delta_{TxD}(F^\prime) ΔTxD(F′)的值由上层提供，否则为0。这里UE使用的1T4R(1发射天线端口，4接收端口)，因此， Δ T x D ( F ′ ) = 0 d B m \Delta_{TxD}(F^\prime) = 0dBm ΔTxD(F′)=0dBm

接下来计算 g ( i ) g\left(i\right) g(i)，从日志可以看到， g ( i ) g\left(i\right) g(i) = -14dBm。

因此，在(568,1)子帧上，UE的PUCCH发射功率为-89 + 69 + 2 + (-14) = -32 dBm。

10. 总结

本文简单介绍了如何计算LTE网络PUCCH的发射功率，关于更多具体细节，可以参考下面相关的协议以及4G/LTE - Power Contro⁷和LTE UL Power Control⁸。本文只是介绍了如何计算PUCCH的发射功率，关于计算公式背后的原理可以参考[4G&5G专题-131]：流程 - LTE的功率控制⁹，和LTE功率控制¹⁰。

11. 参考文献

3GPP 36.213第5.1.2.1节 ↩︎
3GPP 36.101表6.2.5 ↩︎
3GPP 36.213第5.1.1.1节 ↩︎
3GPP 36.331 ↩︎
3GPP TS 36.212: “Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Multiplexing and channel coding”. ↩︎
3GPP TS 36.211: “Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical channels and modulation”. ↩︎ ↩︎
4G/LTE - Power Control ↩︎
LTE UL Power Control ↩︎
[4G&5G专题-131]：流程 - LTE的功率控制 ↩︎
LTE功率控制 ↩︎

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LTE网络PUCCH功控计算

文章目录

1. 概述

2. 最大发射功率 P C M A X , c ( i ) P_{\mathrm{CMAX,c}}(i) PCMAX,c(i)

3. 标称功率 P O _ P U C C H P_{\mathrm{O\_PUCCH}} PO_PUCCH

4. 路损 P L c PL_c PLc

5. h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) h(n_{CQI},n_{HARQ},n_{SR}) h(nCQI,nHARQ,nSR)

5.1 n C Q I n_{CQI} nCQI

5.2 n H A R Q n_{HARQ} nHARQ

5.3 n S R n_{SR} nSR

6. DCI format功率偏移量 Δ F _ P U C C H ( F ) \Delta_{\mathrm{F\_PUCCH}}(F) ΔF_PUCCH(F)

7. Δ T x D ( F ′ ) \Delta_{TxD}(F^\prime) ΔTxD(F′)

8. 累积动态功率调整量 g ( i ) g\left(i\right) g(i)

9. 实例分析

10. 总结

11. 参考文献

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1. 概述

2. 最大发射功率 P C M A X , c ( i ) P_{\mathrm{CMAX,c}}(i) PCMAX,c​(i)

3. 标称功率 P O _ P U C C H P_{\mathrm{O\_PUCCH}} PO_PUCCH​

4. 路损 P L c PL_c PLc​

5. h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) h(n_{CQI},n_{HARQ},n_{SR}) h(nCQI​,nHARQ​,nSR​)

5.1 n C Q I n_{CQI} nCQI​

5.2 n H A R Q n_{HARQ} nHARQ​

5.3 n S R n_{SR} nSR​

6. DCI format功率偏移量 Δ F _ P U C C H ( F ) \Delta_{\mathrm{F\_PUCCH}}(F) ΔF_PUCCH​(F)

7. Δ T x D ( F ′ ) \Delta_{TxD}(F^\prime) ΔTxD​(F′)

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5. h ( n C Q I , n H A R Q , n S R ) h(n_{CQI},n_{HARQ},n_{SR}) h(nCQI,nHARQ,nSR)

5.1 n C Q I n_{CQI} nCQI

5.2 n H A R Q n_{HARQ} nHARQ

5.3 n S R n_{SR} nSR

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7. Δ T x D ( F ′ ) \Delta_{TxD}(F^\prime) ΔTxD(F′)