LTE功率控制分析

[摘 要]在无线信道环境中，由于布网的需要，不同的地理位置等等原因，不可能使得每个小区的下行发射功率都一样。小区功率大了会对临小区造成干扰。而功率小了，有可能不能很好的覆盖小区边缘。在下行的各个信道和信号之间的功率并不能一成不变。例如，参考信号，由于需要做信道估计。参考信号的功率值最好比数据更好一些，才能保证很好的解调和解码。另外，下行控制信道如何能够正确的接收和合理的功率分配都是有密切关系的。

[关键词]LTE、功率、控制、信道

中图分类号：U463.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）10-0033-01

一、下行功率控制

LTE网络在频率和时间上采用恒定的发射功率，基站通过高层信令指示该发射功率数值。下行功率分配以每个RE为单位，控制基站在各个时刻各个子载波上的发射功率。LTE采用OFDMA系统，如果要使用下行功控，主要用于补偿信道的路径损耗和阴影。但下行功控和频域调度存在一定的冲突。下行功率分配以每个RE为单位，控制基站在各个时刻各个子载波上的发射功率。

1.下行功率分配方法

>提高参考信号的发射功率（Power Boosting）

>与用户调度相结合实现小区间干扰抑制的相关机制

2.PDSCH不采用功率控制

系统完全可以通过频域调度的方式避免在那些路径损耗较大的RB进行传输，因此对PDSCH采用下行功率控制就不是很重要了。采用下行功率控制反而会扰乱下行CQI测量，由于功控补偿了某些RB的路径损耗，UE无法获得真实的下行信道质量信息，从而影响到下行调度的准确性。

*采用OFDMA技术，不同UE信号互相正交，不存在CDMA系统的远近效应

*频域调度能够避免在深度路径损耗的RB上传输

*采用功控会扰乱下行CQI测量，影响下行调度的准确性

下行信道（PDSCH/PDCCH/PCFICH/PHICH）采用半静态的功率分配

3.提高参考信号的发射功率-Power Boosting

小区通过高层信令指示，通过不同比值设置RS信号在基站总功率中的不同开销比例，来实现RS发射功率的提升。在指示基础上，通过高层参数确定的具体数值，得到基站下行针对用户的PDSCH发射功率。

关系：

用于MU-MIMO的场景，

表示功率平均分配给两个用户。

为了支持下行小区间干扰协调，定义了基站窄带发射功率限制（RNTP，Relative Narrowband Tx Power）的物理层测量，在X2口上进行交互。它表示了该基站在未来一段时间内下行各个PRB将使用的最大发射功率的情况，相邻小区利用该消息来协调用户，实现同频小区干扰协调。

二、LTE上行功率控制

1.上行功率控制的目的和意义

由于LTE上行采用SC-FDMA技术，一个小区内不同UE的上行信号之间是互相正交的，因此不存在CDMA系统因远近效应而进行功率控制的必要性。LTE上行功控主要用于补偿信道的路径损耗和阴影，并用于抑制小区间干扰。用于这些目的的功率控制不需要采用像CDMA那样快的频率，而采用慢功控方式即可，功率控制频率不高于200Hz。UE的发射功率可以通过由eNodeB发送的慢功控指令和通过下行RS测量的路损值等计算。

TDD系统可以利用上下行信道的对称性进行更高频率的功率控制。

小区间干扰抑制的功控机制和单纯的单小区功控不同。单小区功控只用于路损补偿，当一个UE的上行信道质量下降时，eNodeB根据该UE的需要指示UE加大发射功率。但当考虑多个小区的总频谱效率最大化时，简单的提高小区边缘UE的发射功率，反而会由于小区间干扰的增加造成整个系统容量的下降。

应采用部分功控的方法，及从整个系统总容量最大化角度考虑，限制小区边缘UE功率提升的幅度。具体的部分功控操作通过X2接口传递的相邻小区间的小区间干扰协调信令指示来实现。

终端的功率控制采用闭环功率控制机制，目的就是节电和抑制用户间干扰。

控制终端在上行单载波符号上的发射功率，使得不同距离的用户都能以适当的功率达到基站，避免“远近效应”。

通过X2接换小区间干扰信息，进行协调调度，抑制小区间的同频干扰，交互的信息有：

*过载指示OI（被动）：指示本小区每个PRB上受到的上行干扰情况。相邻小区通过交换该消息了解对方的负载情况。

*高干扰指示HII（主动）：指示本小区每个PRB对于上行干扰的敏感程度。反映了本小区的调度安排，相邻小区通过交换该信息了解对方将要采用的调度安排，并进行适当的调整以实现协调的调度。

2.上行功控分分类

1）上行共享信道PUSCH的功率控制

采用部分功控（对抗大尺度衰落）+闭环功率控制（对抗小尺度衰落）的方案终端PUSCH信道的发射功率P计算公式（单位dBm）：

其中：Pmax：UE的最大发射功率；

M：分配给该UE的PUSCH的传输带宽RB数量。

由高层信令设置的功率基准值。反映上行接收端的噪声水平，针对小区内用户不同类型的上行传输数据包有不同的数值，例如，由PDCCH调度的数据包j=0，没有PDCCH调度的半静态SPS调度的数据包j=1，根据随机接入相应发送的数据包j=2，α={0，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1}：小区特定的路损（大尺度衰落）补偿系数（取决于部分功控的幅度，等于1即进行完全的路损补偿）。由高层信令3bit指示本小区所使用的数值。PL为UE测量的下行路损值。

由调制编码方式和数据类型（控制或数据信息）所确定的功率偏移量。MPR与采用的调制编码方式相关，表示每个资源符号上传输的比特数；Ks=1.25或0，表示是否针对不同的调制方式进行补偿（通常为1.25）；β表示当PUSCH用于传输控制信息时可能进行的补偿。 f（i）：由终端闭环功控所形成的调整值，大小根据PDCCH format 0/3/3A上的功控命令进行调整。物理层有两种闭环功率控制类型：累计型和绝对值型。在FDD下，PDCCH format 0/3/3A功率控制命令和相应的PUSCH发送之间的时延是4ms；在TDD下，该时延的数值根据上下行时间分配比例的不同有所不同 。

2）上行控制信道PUCCH的功率控制

v采用部分功控（对抗大尺度衰落）+闭环功率控制（对抗小尺度衰落）的方案，v终端PUCCH信道的发射功率P计算公式（单位dBm）：

其中：Pmax：UE的最大发射功率

PL：UE测量的下行路损值，进行完全的路损补偿

根据所承载的CQI和ACK/NCK比特的数目，所设置的PUCCH发送功率的偏移量，表示由PUCCH format 1/1a/1b/2/2a/2b所设置的发送功率的偏移量，g（i）：由终端闭环功控所形成的调整值，功率控制命令由下行调度消息PDCCH format 1/1A/1B/1D/2/2A或者功率控制消息PDCCH format 3/3A所承载 。

3）SRS的功率控制

与PUSCH信道功率控制相类似，采用部分功控（对抗大尺度衰落）+闭环功率控制（对抗小尺度衰落）的方案，终端SRS的发射功率P计算公式（单位dBm）：

表示用于SRS的功率偏移，由用户高层信令半静态的指示，

表示SRS的传输带宽RB数量。