[4G5G专题-131]：流程 - LTE的功率控制

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第一章功率控制概述

1.1 LTE的功率控制主要是上行

1.2 LTE的上行功率控制的意义

1.3 LTE上行功率控制的目的

1.4 功率控制的信道对象

第2章上行功率控制的原理

2.1 UE上行发送功率公式

2.2 开环功控基准

2.3 闭环动态的功率偏移 (基站检测UE的上行信号）

第一章功率控制概述

1.1 LTE的功率控制主要是上行

LTE中，同小区内不同用户之间的上行数据，设计成相互正交的。

因此同WCDMA相比，小区内上行干扰的管理就相对容易得多，

LTE的功率控制主要在上行，LTE中的上行功率控制是，慢速而非WCDMA中的快速功率控制。

1.2 LTE的上行功率控制的意义

无线系统中的上行功控是非常重要的，通过上行功控，可以使得小区中的移动台：

既保证上行发送数据的质量，
又尽可能地减少对系统和其他用户的干扰，
提升移动台功耗的效率，尽可能的以最小功率发送，延长移动台电池的使用时间。

1.3 LTE上行功率控制的目的

LTE通过功率控制，主要用来使得同的上行传输适应不同的无线传输环境，包括路损，阴影，快数衰落，小区内及小区间其他用户的干扰等。

LTE中，上行功率控制使得对于相同的MCS（Modulation And Coding Scheme），不同UE到达eNodeB的功率谱密度（Power Spectral Density， PSD 亦即单位带宽上的功率）大致相等。

eNodeB根据UE不同的物理信道、距离远近等，为不同的UE分配不同的发送带宽和调制编码机制MCS，使得不同条件下的UE获得相应不同的上行发射速率。

发送功率是一种非常有效的外部调节手段！！！

1.4 功率控制的信道对象

LTE功率控制的对象包括PUCCH，PUSCH，SRS等。

第2章上行功率控制的原理

2.1 UE上行发送功率公式

虽然这些上行信号的数据速率和重要性各自不同，其具体功控方法和参数也不尽相同。

但其原理都是基本相同的，可以归纳为（对于上行接入的功控如RA preamble， RA Msg3会有所区别，会在相应接入部分加以描述）：

UE发射的功率谱密度（即每RB上的功率）＝ 开环功控基准 ＋ 闭环动态的功率偏移。

2.2 开环功控基准

开环功控基准＝ 标称功率 P0 ＋开环的路损补偿α×（PL）。

（1）标称功率P0（UE检测基站的广播信息）

标称功率P0又分为小区标称功率和UE特定的标称功率两部分。

小区标称功率

eNodeB为小区内的所有UE半静态地设定一标称功率P0_PUSCH和P0_PUCCH，该值通过SIB2系统消息（UplinkPowerControlCommon: p0-NominalPUSCH, p0-NominalPUCCH）广播；

P0_PUSCH的取值范围是－126dBm 到＋24 dBm （均指每RB而言）。

P0_PUCCH的取值范围是－126 dBm到－96 dBm。

UE specific的标称功率

除此之外，每个UE还可以有UE specific的标称功率偏移，该值通过dedicated RRC信令（UplinkPowerControlDedicated: p0-UE-PUSCH, p0-UE-PUCCH）下发给UE。

P0_UE_PUSCH和P0_UE_PUCCH的单位是dB，在－8到＋7之间取值，是不同UE对于系统标称功率P0_PUSCH和P0_PUCCH的一个偏移量。

需要注意的是，半静态调度的上行传输，P0_PUSCH的值也有所不同（SPS-ConfigUL: p0-NominalPUSCH-Persistent）。

半静态调度应用于VoIP等，通常情况下希望尽量减少信令传输引起的系统开销，包括重传所需要的PDCCH信令。因此，对于SPS半静态上行传输，可以应用较高的发射功率，以达到更好的BLER（Block Error Rate）工作点。

（2）开环的路损补偿PL（UE检测基站的下行信号）

开环的路损补偿PL，基于UE对于下行的路损估计。

UE通过测量收到的下行参考信号RSRP，并与已知的RS信号的功率（通过SIB消息获得基站发送时RS的功率）进行相减，从而进行路损估计。

RS信号的原始发射功率在SIB2中广播PDSCH-ConfigCommon : referenceSignalPower，范围是－60dBm到50dBm。

为了抵消快速衰落的影响，UE通常在一个时间窗口内对下行的RSRP进行平均。时间窗口的长度一般在100ms 到500ms之间。

对于PUSCH和SRS， eNodeB通过参数α来决定路损在UE的上行功率控制中的权重。比如说，对于处于小区边缘的UE，如果其发送功率过高，会对别的小区造成干扰，从而降低整个系统的容量。通过α可以对此加以控制。α在系统消息中半静态设定（UplinkPowerControlCommon: alpha）。

对于PUCCH来说，由于不同的PUCCH用户是码分复用的， α取值为1，可以更好地控制不同PUCCH用户之间的干扰。

2.3 闭环动态的功率偏移 (基站检测UE的上行信号）

动态的功率偏移包含两个部分，基于MCS的功率调整△TF和闭环的功率控制。

（1）基于MCS的功率调整

基于MCS的功率调整可以使得UE根据基站设定的MCS来动态地调整相应的发射功率谱密度。

UE的MCS是由eNodeB来调度的，通过设置UE的发射MCS，可以较快地调整UE的发射功率密度谱，达到类似快速功控的效果。△TF的具体计算公式在36.213的5.1.1.1节。

eNodeB还可以基于每个UE关闭或开启基于MCS的功率调整，通过dedicated RRC信令（UplinkPowerControlDedicated: deltaMCS-Enabled）实现。

PUCCH中基于MCS的功率调整体现为：LTE系统会对每个PUCCH format定义相对于format 1a的功率偏移（UplinkPowerControlCommon: DeltaFList-PUCCH），具体计算公式在36.213的5.1.2.1节。

（2）闭环的功率控制

闭环的功率控制是指基站通过PDCCH中的TPC命令来对UE的发射功率进行调整。

可以分为累积调整和绝对值调整两种方式。

累积调整方式适用于PUSCH，PUCCH和SRS，绝对值调整方式只适用于PUSCH。

这两种不同的调整方式之间的转换是半静态的，eNB通过专用RRC信令（UplinkPowerControlDedicated: accumulationEnabled）指示UE采用累积方式还是绝对值方式。

累积方式是指当前功率调整值是在上次功率调整的数值上增加/减少一个TPC中指示的调整步长，累积方式是UE缺省使用的调整方式。

LTE中累积方式的TPC可以有两套不同的调整步长，第一套步长为（-1，0，1，3）dB，对于PUSCH，由DCI format 0/3指示；对于PUCCH，由DCI format 1/1A/1B/1D/2/2A/3指示。第二套步长为（-1，1），由DCI format 3a指示（适用于PUCCH和PUSCH）。

绝对值方式是指直接使用TPC中指示的功率调整数值，只适用于PUSCH。此时，eNodeB需要通过RRC信令显式地关闭累积方式地功率调整方式。当采用绝对值方式时，TPC数值为（-4，-1，1，4）dB，由DCI format 0/3指示，其功率调整地范围可达8db,适用于UE不连续的上行传输，可以使得eNodeB一步调整UE的发射功率至期望值。

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