CDMA网络功控专题

2006第三期

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摘要：CDMA系统是一个干扰受限的系统，干扰的大小直接关系到网络的容量和网络的覆盖，也会影响到系统的质量。而在一个CDMA网络中，其主要干扰来源于系统中其他用户或基站的发射功率。因此，控制网络中手机与基站的发射功率就可以控制干扰，以便使网络容量，网络覆盖和系统质量达到预期效果。当考虑网络规划时，功控参数的设置非常重要。本文通过介绍CDMA网络功率控制原理，向大家阐述常用功控参数配置的原则。

1、 功控原理介绍

1.1 反向功率控制原理

反向功控的作用对象是移动台，其首要目标就是调整移动台的发射功率来保证BTS接收机所收到的信号至少达到最小Eb/Nt需求值。

反向功控过程包括开环功控和闭环功控两个阶段，开环、闭环各自开始起作用的时间点如（图1）所示：

（图1） 反向开环闭环起作用的起点

1.1.1 反向开环功率控制

开环功控是指手机根据接收的信号大小来决定发射功率应该是多少，它根据前向接收功率来估计反向发射功率，而由于前反向链路的无线传播环境不完全一样，所以这种估计是不准确的。在手机刚接入时，只有开环功控起作用，信道指配完成后，闭环功控开始起作用。闭环功控在开环估计的基础上，对手机的发射功率迅速作出调整，使得手机在整个通话过程中，满足FER要求的同时，以最小的发射功率发射。从而，使得对其他用户的干扰最小。

对于不同的信道，开环功控的计算方法是不一样的：

A、在接入信道上发射时，每一个接入试探的发射功率的计算方法：

平均输出功率(dBm) = －平均输入功率(dBm)+偏移功率+干扰校正因子

+NOM_PWRs - 16×NOM_PWR_EXTs+INIT_PWRs+PWR_LVL×PWR_STEPs (式1)

在（式1）中，平均输入功率为手机在工作频段内接收到的总功率，这个功率不仅包括本基站的功率，也包括其他基站的，并且落在本基站这个1.23M频段的信号。偏移功率与扩谱速率SR，频段，信道类型等相关，对于现在的800M的CDMA2000 1X来说，用的是频段0，前反向扩展速率为SR1，所以接入信道的偏移功率为－73（这是一个常数，没有单位）。干扰校正因子随着信道不同而有所不同，接入信道的干扰校正因子为min(max(-7-ECIO,0),7)。即当Ec/Io<－14时，干扰校正因子为－7；-14<-7<>时，干扰校正因子为－7-Ec/Io；Ec/Io>-7时，干扰校正因子为0。其中Ec/Io为先前 500ms内测量的本载频最强激活导频的Ec/Io，由手机自己计算所得。其他的四个因子中，NOM_PWR_EXTs 在BANDCLASS

0 时为 0,另外三个，由接入消息传给手机，详细说明见参数部分。

B、在反向业务信道上发送时开环输出功率的计算方法：

无线配置1和2上（RC1,RC2)，在反向基本信道上的发射功率：

平均输出功率(dBm)= －平均输入功率(dBm)+ 偏移功率

+ 干扰校正因子+ ACC_CORRECTIONS + RLGAIN_ADJ （式2）

其中，偏移功率为－73；干扰校正因子为min(max(-7-ECIO,0),7)，与接入信道一致；ACC_CORRECTIONS = NOM_PWRs-16×NOM_PWR_EXTs+ INIT_PWRs +

PWR_LVL ×PWR_STEPs

无线配置3,4上（RC3,RC4)，在反向导频信道上的发射功率：

平均导频信道输出功率(dBm)= — 平均输入功率(dBm)+ 偏移功率

+ 干扰校正因子+ ACC_CORRECTIONS + RLGAIN_ADJ （式3）

偏移功率为－81.5；干扰校正因子为Min(max(IC_THRESs-ECIO,0),7)，IC_THRESs是指干扰校正开始起作用的门限；RLGAIN_ADJ，业务信道发射功率相对于接入信道的发射功率调整值。

无线配置3,4上（RC3,RC4)，反向业务信道的发射功率：

平均码道输出功率(dBm)= 平均反向导频信道输出功率(dBm)

+ 0.125 × （Nominal_Attribute_Gain[Rate, Frame Duration, Coding]

+ Attribute_Adjustment_Gain[Rate, Frame Duration, Coding]

+ Reverse_Channel_Adjustment_Gain[Channel]

－ Multiple_Channel_Adjustment_Gain[Channel]

+ RLGAIN_TRAFFIC_PILOT+ RLGAIN_SCH_PILOT[Channel]s） （式4）

所有调整量都以0.125dB为单位；[Channel]表示不同的信道FCH/DCCH/SCH有各自参数；Attribute_Adjustment_Gain，对不同的信道类型、帧长、编码速率，协议中规定了一系列的调整增益，这张表由手机保存；Reverse_Channel_Adjustment_Gain也由手机维护；RLGAIN_TRAFFIC_PILOT 在扩展系统参数消息、GHDM、UHDM消息中发给手机，对反向FCH、SCH、DCCH都有效；RLGAIN_SCH_PILOT 在扩展补充信道指配消息中发给手机，只对反向SCH信道有效。

1.1.2 反向闭环功率控制

对于反向业务信道上闭环功率的调整，如（图2）所示，移动台应根据其在前向功控子信道上接收的每个有效功率控制比特调整其平均输出电平。 反向闭环功率控制是BSC根据反向误帧率情况调整手机发射功率，它由外环和内环功控组成。外环功控设定反向信道的目标Eb/Nt，内环功控根据设定反向信道的Eb/Nt和实际的反向信道Eb/Nt，决定功率调整。

（图2） 闭环功控示意图

外环功控是BSC统计反向误帧率，采用特定的算法与参数，决定目标的Eb/Nt（或称为设定的Eb/Nt）。然后，BSC计算得到的这个目标Eb/Nt 在每一个前向业务帧的帧头中传给基站。另一方面，基站测量手机发射信号到达基站的信噪比，计算出实际的Eb/Nt，然后通过实际Eb/Nt与设定Eb/Nt比较来决定由BTS通过前向功控子信道下发给MS的功控比特。手机收到功控比特，根据其要求是上升还是下降，以及功控步长，来调整手机发射功率， 每次调整的大小为一个闭环功控步长。所有呼叫过程中累积的闭环调整总和，加上开环估计最终得出反向发射功率。

1.2 前向功率控制原理 1.2.1 测量报告功率控制

手机接收前向业务信道帧，根据误帧情况，按BSC给定的参数采用阈值或周期方式，上报功率测量报告消息（PMRM)。BSC据此消息确定前向增益，控制BTS调整该前向业务信道上的发射功率。

根据不同的上报方式，测量报告功率控制分为阈值方式与周期方式。阈值方式下，当误帧个数累积到一定数量之后发送PMRM消息；周期方式下，采用固定周期上报功率测量报告消息(PMRM)，而不管周期内误帧率情况如何。

周期方式： 手机接收前向业务信道中的信号，解码后，可以知道当前收到的帧是好帧，还是坏帧。手机在统计周期内，统计收到的误帧。一个统计周期结束，上报该统计周期内的误帧数、总帧数。 BSC据此计算出FER，并将该实际FER与目标FER相比。如果实际FER比目标FER低，则降低前向增益，反之，则增加前向增益。

阈值方式： 手机在统计周期内，统计收到的误帧。如果统计周期内误帧个数超过设定的阈值，才通过PMRM消息上报统计周期内误帧个数与统计周期内接收的总帧数。BSC据此进行前向增益的调整，如果周期没有收到PMRM消息，则认为误帧情况良好，BSC进行降低功率的调整。

调整后得到新的业务信道发射功率，在FMR板的前向业务信道帧带给基站，最终调整了该前向业务信道的发射功率。

1.2.2 EIB功率控制

IS95手机从版本3开始，RC2的反向业务信道上带有擦除指示比特EIB。手机在前向业务信道中接收业务帧后，判断其CRC校验是否能通过，来判断是好帧坏帧。如果好帧，手机在相应的反向业务帧中，填EIB=0，坏帧EIB=1。带有EIB比特的反向业务帧到基站，经基站解码后，传给BSC的FMR，由FMR进行帧处理，提取出EIB比特，通过特定的EIB功控算法得出最终的前向增益。然后这个增益通过前向业务信道帧携带给基站。所以前向EIB功控的先决条件是：手机上报的反向业务信道帧中携带有擦除指示比特(EIB)。

如果手机在一段时间内收到的都是好帧（大于计数器EIB_CNT），之后手机收到一个坏帧，则基站发射功率上升EIB_UP_STEP；如果手机收到坏帧后，在计数器EIB_CNT内再次收到的坏帧，基站的发射功率不变；如果手机收到坏帧后，在计数器EIB_CNT内收到的好帧，则发射功率下降EIB_DWNB_STEP；如果手机收到坏帧后，在计数器EIB_CNT之外收到的好帧，下降EIB_DWNS_STEP。

EIB功率控制在FMR板上实现。在FMR中保留有上次发射的前向增益，结合这次的调整值，得出新的前向增益。调整后的增益通过前向业务信道帧带给基站，最终实现该前向业务信道的功率调整。

1.2.3 前向快速功控

CDMA2000开始提供前向快速功控。它与反向闭环功控很类似，也是由外环与内环组成。如（图3）所示，不同的是前向快速功控的控制过程均由手机完成：外环是手机根据前向FER决定前向的设定Eb/Nt，然后，手机计算前向实际的Eb/Nt，根据实际与设定Eb/Nt的关系来决定前向功率控制比特。BSC对前向快速功控的控制途径是调整功控的参数：如前向功控步长，前向的最大增益、最小增益，前向Eb/Nt最大、最小值等，尽量使实际网络前向容量、覆盖、掉话率、数据业务传输速率等达到优良的性能。具体的参数介绍将在下面的功控参数部分详细介绍。

（图3） 前向闭环功控示意图

2 、常用功控参数配置

NOM_PWR （指定发送功率偏置）

开环功控参数，发射功率偏置，这个值的设定应该与实际有效辐射功率与标称功率偏移有关。一旦实际的辐射功率定下来，则此标称值就已确定。如果此值偏高则会使反向发射功率偏高，开环估计的功率偏离实际应该辐射的功率更远，从而增加闭环功控的负担；反之亦然。

取值范围：－8 ~ 7（dB） 可调范围：－8 ~ 7（dB）

建 议 值：0 （dB）

INIT_PWR（接入时初始功率偏置）

开环功控参数，决定功率探测帧的初始发射功率偏置。这个值的设定应该根据实际的负荷情况不同而有所不同，该值设的过高将对反向容量造成冲击,会有较大的功率容余;该值设的过低,则手机需要进行多次的试探才能接入,使手机接入的时间变长，甚至可能造成接入失败。

取值范围： -16 ~ 15（dB） 可调范围：-3~3 （dB）

建 议 值：0 （dB）