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LTE功率控制

功率控制功率控制是无线系统中重要的一个功能。

UE 在不同的区域向基站发送信号,这样发送的功率就会有不一致。

远的UE 发送的功率应该大一些,近的稍微小一些,这样以便基站能够更好的将不同的UE 能够解调出来。

功率控制也通常分为开环功率控制和闭环功率控制。

开环功率控制通常不需要UE 反馈,基站通过自身的一些测量或者其他信息,来控制UE 的功率发送或者自身的功率发送。

闭环功率控制通常需要UE 的一些相应的信息,包括信噪比(SIR/ SINR) 或者是BLER/FER 等信息,来调整UE 的发送功率。

闭环功率控制又一般分为两种,一种是内环功率控制,一种是外环功率控制。

内环功率控制是通过SIR 来进行相应的功率控制,基站通过接收到UE 的SIR ,发现与预期的SIR 有差距,然后产生功率控制命令,指示UE 进行调整发送功能,以达到预期的SIR 。

外环功率通常是一种慢功率调整,主要是通过链路的质量来调整SIR ,通过测量链路的BLER ,来指示SIR 的调整情况。

LTE 的功率控制,有别于其他系统的功率控制。

LTE 在一个小区是一个信号正交的系统,所以小区内相互干扰比较小,LTE 主要是在小区之间的干扰。

所以LTE 对于小区内的功率控制的频率相对比较慢。

LTE 有个概念下行功率分配时要使用到,the energy per resource element (EPRE),可以立即为每个RE 的平均功率。

1上行功率控制1.1 PUSCHPUSCH 的功率控制UE 需要根据eNB 的指示设置每个子帧的PUSCH 的发射功率PUSCH P :)}()()()())((log 10,m in{)(TF O_PUSCH PUSCH 10CMAX PUSCH i f i PL j j P i M P i P +∆+⋅++=α [dBm]以下对于各个参数进行相应的解析。

CMAX P 是UE 的发射的最大的功率,在协议36101中定义的,)(PUSCH i M 是UE 在子帧i 所分配的PUSCH 的RB 的数目或者PUSCH 的RB 带宽,用RB 数目来表示;)(O_PUSCH j P 是预期的PUSCH 的功率,包括两部分,一部分是小区属性的参数)( PUSCH O_NOMINAL_j P ,一个是UE 属性的参数)(O_UE_PUSCH j P 。

对于小区属性,是各个UE 都相同的这样一个预期的小区的功率,而UE 的参数,则是根据不同的UE 所设置的参数;)(O_PUSCH j P = )( PUSCH O_NOMINAL_j P +)(O_UE_PUSCH j P当 j=0时,是半静态调度;j=1时是动态调度;j=2时是RA 接入是功率控制的情况,0)2(O_UE_PUSCH =P ;这几个参数都是在高层指派下来的,在36331中的UplinkPowerControl 中,其中)( PUSCH O_NOMINAL_j P 范围为(-126..24),精度为1dBm ,需要使用8比特来表示; )(O_UE_PUSCH j P 范围为(-8..7), 精度为1db 。

α是路损的补偿权值,范围为{}1,9.0,8.0,7.0,6.0,5.0,4.0,0∈α,只有动态调度和半静态调度才需要高层指派,RA 过程时α=1。

这个α值通常为之间能够达到相对比较好的性能,既能提升UE 的发送功能,又不产生很大的小区间干扰;PL 是UE 计算的下行路损,UE 通过参考信号功率和RSRP(参考信号接收功率)来计算,PL=参考信号功率-RSRP,RSRP 需要通过滤波器来处理,滤波器的权值在高层中定义;参考信号功率即基站的参考信号的发射功率。

RS 的发射功率在SIB2中广播,范围在[-60dbm 50dbm]TF 10()10log ((21))S MPR K PUSCHoffset i β⋅∆=-,TF(i)是PUSCH 的传输格式,S K 等于或者0;当deltaMCS-Enabled 使能时,该值为0;MPR 的值,如果PUSCH 上没有UL-SCH /CQI RE MPR O N =,这里CQI O 是包括CRC 的CQI 的比特数目;其他的情况下 MPR=10/C r RE r K N -=∑,C 是编码块数,r K 是编码块r 的大小,initial-PUSCH symbN M N initial PUSCH sc RE ⋅=-,即PUSCH 的RE 数目。

PUSCH δ是用于UE 进行功率校正的值;UE 通过解码DCI ,包括DCI0的TPC 的功率控 制指示或者是DCI3/3A 下的TPC 命令,分两种情况,一种是累计的功率控制,另外是绝对方式的功率控制,采用那种方式是高层通过命令Accumulation-enabled 来指派: f(i) 的复位或者初始值情况,如果 O_UE_PUSCH P 发生了变化,()00f =;否则其他情况2)0(msg rampup P f δ+∆=,这里2msg δ 是RAR 指示的TPC 值,rampup P ∆ 为从第一个preamble 功率爬坡的总的累计值 累计功率控制方式,)()1()(PUSCH PUSCH K i i f i f -+-=δ,i 是子帧号,表示在子帧PUSCH K i - 接收到DCI0或者DCI3/3a ,在FDD 模式下PUSCH K =4,在TDD 模式下,如果配置是1-6,PUSCH K 参见 协议36213的,此外,在配置0的情况下,如果PUSCH 在子帧2或者7发送,PUSCH K = 7,其他情况如配置1-6。

如果UE 同时解码到了DCI0和DCI3/3a 的PUSCH ,此时只取值DCI0在DRX 过程中,0PUSCH =δ如果UE 收到了DCI0的信息,则UE 按照表格 进行调整如果UE 收到了DCI0,其中的信息为SPS 激活或者去激活的验证,PUSCH δ=0 如果UE 收到了DCI3/3a 的情况,则按照表格或者3进行功率调整;: Mapping of TPC Command Field in DCI format 3A to accumulated PUSCH δ values.PUSCH δ values.Note:可以通过DCI0或者DCI3/3a 来进行功率调整,不过SPS 发送DCI0的概率降低了,只是可能的情况下会再次发送DCI0更新相应的信息。

所以SPS 的功率调整如果必要的话,可能通过DCI3/3a 进行调整;如果没有必要就不在发送功率调整。

如果UE 调整达到最大的功率,则TPC 的命令不在生效,UE 不在进行增加功率;反之也是这样的,如果达到下限,UE 就不在进行调整了;UE 在以下两种情况下,重启累加的值f(i): (1)O_UE_PUSCH P 高层通知进行变化 (2) UE 收到了RAR 的消息 绝对功率控制方式,)()(PUSCH PUSCH K i i f -=δ,Accumulation-enabled 关闭的情况下,)(PUSCH PUSCH K i -δ 是在子帧PUSCH K i -检测到DCI0的情况 PUSCH K 的确定方式还是如累计功率控制方式一致;PUSCH δ 在检测到DCI0时其值由表格 给出;如果在DCI0中包含是SPS 的激活和去激活的验证,PUSCH δ=0db)1()(-=i f i f 如果子帧没哟DCI0的PDCCH 检测到,则保持PH 以及PHRPower headroom 即功率容量,是一个非常重要的参数,功率容量的范围在[40; -23] dB,通过MAC消息传达给基站。

这是一个很重要的参量,这个可以通知基站,UE还可以发送多少数据或者最大能够发送多少数据量。

PHR的功率上报是MAC一个重要过程,PHR的periodicPHR-Timer and prohibitPHR-Timer,在MAC-MainConfig的RRC消息中。

即如下消息:phr-Config CHOICE {release NULL,setup SEQUENCE {periodicPHR-Timer ENUMERATED {sf10, sf20, sf50, sf100, sf200,sf500, sf1000, infinity},prohibitPHR-Timer ENUMERATED {sf0, sf10, sf20, sf50, sf100,sf200, sf500, sf1000},dl-PathlossChange ENUMERATED {dB1, dB3, dB6, infinity}}从消息来看,periodicPHR-Timer 可以至少为10个子帧,prohibitPHR-Timer也类似。

PHR 会在如下的事件中触发:(1) 当UE需要新传一个UL资源,此时从上传PHR发送后,禁止PHR定时器(prohibitPHR-Timer) 已经到期了,并且路损已经超过了dl-PathlossChange,这种情况下可以触发PHR(2) periodicPHR-Timer 已经到期了,此时触发PHR(3) PHR的配置或者重配,触发PHR如果在TTI内,UE有一个UL资源需要新传,PHR过程如下,从最近的MAC复位后如果是第一个UL资源,启动periodicPHR-Timer,如果至少有一个PHR已经触发或者分配的UL资源可以容纳PHR MAC控制元素和子头部,则要如下动作,从物理层得到PH值,指示MAC复用过程生成 PHR MACCE资源启动或者重启周期PHR定时器启动或者重启禁止PHR定时器取消所有的触发的PHR从协议的描述来看,禁止PHR定时器的功能在于PHR上报后一定时间内UE不能在上报PHR,以免pHR多次上报。

在禁止PHR的时间内,PHR是不能上报的;禁止PHR定时器也只有过期后与路损一起才能够触发PHR;PHR周期定时器,是PHR一个周期触发的过程。

不过有个问题,这两个定时器的功能有一些什么差别?是否一定需要两个定时器。

这里在总结以下PHR的过程,PHR的触发主要是以子帧作为单位的,也就是如果触发时,UE在某个子帧上报PUSCH的PH,触发之后会启动两个定时器,这两个定时器单位是以子帧作为单位的。

如果这些子帧内定时器没有超时,UE不会在启动PHR上报的过程。

如果超时了,对于禁止定时器而言,还需要路损发生了比较大的变化才会触发;而周期定时器是超时即可以进行触发。

PHR触发条件具备后,就需要等待UE的新传的过程才会真正启动PHR的过程。

总之,PHR对于eNB的PUSCH的分配很重要,如果PH比较大,说明UE还有比较大的空间,基站可以在之前的基础上进一步扩大RB的分配;如果PH变化不大,eNB可以在原来的基础上进行处理。

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