第九课：LTE功率控制技术分析分析
2.LTE 功率控制
MO
参数
小区信道功率配置
信息
SchPwr
ID 所属命令
描述
含义:该参数表示小 区同步信道功率相对 于参考信号的功率偏 置。
MOD CELLCHPWRCFG
LST CELLCHPWRCFG
界面取值范围:3175~3175
单位:0.005分贝
缺省值:0
PHICH 功率控制通过参数DlPcAlgoSwitch 设置。 当子开关PhichInnerLoopPcSwitch 打开时，PHICH 功率控制原理如下： eNodeB 首先由CQI（Channel Quality Indicator）估算出SINRRS，然后根据 SINRRS 和SINRTarget 的差异周期性地调整PHICH 发射功率，适应路径损耗 和阴影衰落的变化。 如果SINRRS 小于SINRTarget，则增大PHICH 发射功率。 反之则减小PHICH 发射功率。 当子开关PhichInnerLoopPcSwitch 关闭时，PHICH 功率通过参数PwrOffset 设置基于小区参考信号功率的偏置。PHICH 发射功率计算公式如下：
1.覆盖：ReferenceSignalPwr设置过大会造成越区覆盖，对其他小区造成干扰； ReferenceSignalPwr设置过小，会造成覆盖不足，出现盲区；
2.干扰：由于受周围小区干扰的影响，ReferenceSignalPwr设置也会不同，干 扰大的地方需要留出更大的干扰余量；
3.信道估计：ReferenceSignalPwr设置会影响信道估计，ReferenceSignalPwr 越大，信道估计精度越高，解调门限越低，接收机灵敏度越高，同时对邻区干 扰也越大；
LTE功率控制综述综述
2019扰协调 小区专属天线端口下的ρ A/ρ B比。其由高层信令 通知的小区专用参数 以及 eNodeB 配置的小区专用 天线端口数目决定。
小区专属天线端口下的ρ A/ρ B比
2019/2/20
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用户功率分配和小区间干扰协调
小区专属比值与PDSCH使用的不同传输模式有关。对于16QAM、 64QAM调制、多层空分复用，或多用户MIMO的PDSCH传输： ������ 当UE接收使用4小区特定天线端口发送分集预编码传输的PDSCH数 据时：ρ A= power -offset PA 10log10 (2) 其他情况下：ρ A= power -offset PA 其中，在除了多用户MIMO之外的所有传输模式中， power -offset 均为0； 在指示 B / A基础上，通过高层参数 PA 确定 ρ A的具体数值，得到 基站下行针对用户的PDSCH发射功率。
下行功率分配
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。 在LTE系统中，使用每资源单元容量（Transmit Energy per Resource Element, EPRE）来衡量下行 发射功率大小。 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
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提高参考信号的发射功率-Power Boosting
ρ A或 ρ B表示每个OFDM符号内的PDSCH EPRE和小区专属RS EPRE的比 值，且ρ A或ρ B是UE专属的。 在包含RS的数据OFDMA的EPRE与小区专属RS EPRE的比值标识用ρ B
表示； 在不包含RS的数据OFDMA的EPRE与小区专属RS EPRE的比值标识用 ρ A表示。
LTE功率控制
LTE功率控制LTE功率控制的对象包括PUCCH，PUSCH，SRS，RA preamble，RA Msg3等。
由于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。
PUSCH和SRS的功控基本相同。
1 标称功率(Nominal Power)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P0_PUSCH和P0_PUCCH ），该值通过系统消息SIB2（UplinkPowerControlCommon: p0-NominalPUSCH, p0-NominalPUCCH）广播给所有UE；P0_PUSCH的取值范围是（-126，24）dBm。
需要注意的是对于动态调度的上行传输和半持久调度的上行传输，P0_PUSCH的值也有所不同（SPS-ConfigUL: p0-NominalPUSCH-Persistent）。
另外RA Msg3的标称功率不受以上值限制，而是根据RA preamble初始发射功率（preambleInitialReceivedTargetPower）加上?Preamble_Msg3 （UplinkPowerControlCommon: deltaPreambleMsg3）。
每个UE还有UE specific的标称功率偏移（对PUSCH和PUCCH 有不同的UE标称功率，分别记为P0_UE_PUSCH和P0_UE_PUCCH ），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，因此这个值可以看成是不同UE对于eNB范围标称功率P0_PUSCH和P0_PUCCH的一个偏移量。
对于动态调度的上行传输和半持久调度的上行传输，P0_UE_PUSCH的值也有所不同。
LTE 功率控制
LTE功率控制手机刚开机，手机（在这种情况下为发射器）必须向基站（在这种情况下为接收器）发送一些信号。
手机必须发送多大的功率才能发射它的第一个信号？这非常重要。
如果移动电话以太低的功率发射信号，则基站将无法检测到它；而如果发射的功率过高，则基站将无法检测到它，它可能会干扰其他手机与基站之间的通信。
因此，它必须确定适当的发射功率电平，该功率应足够强以被基站正确解码，并且足够弱以不干扰其他移动电话与基站之间的通信。
UE应该使用哪种方法确定适当的传输功率？手机通信系统中常用的总体逻辑如下：1.网络（基站）正在传输具有固定功率值的特定参考信号；2.网络传输有关其正在传输的参考信号的信息（例如，功率）；3.网络还发送UE可以发送的最大允许功率；4.UE解码来自基站的参考信号并测量功率；5.UE可以通过比较步骤4和2的结果来找出UE与基站之间的路径损耗；6.同样从步骤2中的信息，UE知道允许它使用多少功率；7.根据步骤5和步骤4的结果，UE可以算出它实际可以发送多少功率。
这种过程也称为功率控制过程。
但是，由于该功率确定过程不像闭环功率控制中那样基于反馈环路，因此被称为“开环功率控制”。
功率控制机制大致有两种不同的方式。
一种称为开环功率控制，另一种称为闭环功率控制。
不要对“循环”一词感到困惑。
当我们说“开环”时，它并不意味着“循环”控制。
这只是一个方向控制过程，没有反馈，如下图所示。
（实际上，“没有任何反馈输入的控制路径”是控制理论中的“开环”的定义。
）。
在开环控制中，UE通过自己的功率设置算法确定其传输功率。
该功率设置算法接受许多输入，但是所有这些输入均来自UE内部设置或UE的测量数据。
没有来自eNB的反馈输入。
开环功控开环功率控制的最常见示例之一是初始PRACH功率。
如下所示确定该PRACH功率。
一旦检测到初始PRACH，UE功率将由TPC（传输功率控制）命令（DCI 0中的MAC CE或TPC字段）动态控制。
LTE功率控制
4 12 4 4 4 4 4 3 3
4 16 4 4 4 4 4 2 2
4 12
4 16
B B A
/
A
RS所占功率
5 5 4 4
/ / / /
4 4 4 24 1 / 6
4 4 4 8
/ / / /
4 8 8 24 2 / 6
3 / 4 3 /12 4 /12 12 / 24 3 / 6
通过X2接口交换小区间干扰信息，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。
提高参考信号的发射功率-Power Boosting
对于PDSCH信道的EPRE可以由下行小区专属参考信号功率EPRE 以及每个OFDM符号内的PDSCH EPRE和小区专属RS EPRE的比值ρA 或ρB的得到。 PDSCH_EPRE =小区专属RS _ EPRE ×ρA PDSCH_EPRE =小区专属 RS_ EPRE ×ρB 下行小区参考信号EPRE定义为整个系统带宽内所有承载下行小区专 属参考信号的下行资源单元（RE）分配功率的线性平均。UE可以认为 小区专属RS_EPRE在整个下行系统带宽内和所有的子帧内保持恒定， 直到接收到新的小区专属RS_EPRE。小区专属RS_EPRE由高层参数 Reference-Signal-power通知。
) 在j=0或者1时， PO _ PUSCH ( j) PO_NOMINAL_ PUSCH ( j) PO_UE_ PUSCH ( j，PO_NOMINAL_ PUSCH ( j) 为针对一个
第九课：LTE功率控制
第九课：LTE功率控制LTE下行功率控制由于LTE下行采用OFDMA技术，一个小区内发送给不同UE的下行信号之间是相互正交的，因此不存在CDMA系统因远近效应而进行功率控制的必要性。
就小区内不同UE的路径损耗和阴影衰落而言，LTE系统完全可以通过频域上的灵活调度方式来避免给UE分配路径损耗和阴影衰落较大的RB，这样，对PDSCH采用下行功控就不是那么必要了。
另一方面，采用下行功控会扰乱下行CQI测量，影响下行调度的准确性。
因此，LTE系统中不对下行采用灵活的功率控制，而只是采用静态或半静态的功率分配（为避免小区间干扰采用干扰协调时静态功控还是必要的）。
下行功率分配的目标是在满足用户接收质量的前提下尽量降低下行信道的发射功率，来降低小区间干扰。
在LTE系统中，使用每资源单元容量（Transmit Energy per Resource Element, EPRE）来衡量下行发射功率大小。
对于PDSCH信道的EPRE可以由下行小区专属参考信号功率EPRE以及每个OFDM符号内的PDSCH EPRE和小区专属RS EPRE的比值ρA或ρB的得到。
其中，下行小区参考信号EPRE定义为整个系统带宽内所有承载下行小区专属参考信号的下行资源单元（RE）分配功率的线性平均。
UE可以认为小区专属RS_EPRE在整个下行系统带宽内和所有的子帧内保持恒定，直到接收到新的小区专属RS_EPRE。
小区专属RS_EPRE 由高层参数Reference-Signal-power通知。
ρA或 ρB表示每个OFDM符号内的PDSCH EPRE和小区专属RS EPRE的比值，且ρA或ρB 是UE专属的。
具体来说，在包含RS的数据OFDMA的EPRE与小区专属RS EPRE的比值标识用Bρ表示；在不包含RS的数据OFDMA的EPRE与小区专属RS EPRE的比值标识用ρA表示。
一个时隙内不同OFDMA的比值标识ρA或ρB与OFDMA符号索引对应关系图1OFDMA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。
LTE中的功率控制总结
LTE中的功率控制总结LTE框图综述1、系统功率控制技术的比较下表所示。
LTE功率控制与CDMA、2 LTE CDMA明显不明显远近效应补偿路径损耗和阴影衰对抗快衰落功控目的落功控周期慢速功控快速功控小区功控围小区和小区间上行：每个RE具体功率目标上的能量整条链路的总发射功率EPRE；资料Word的多址方式，所SC-FDMA当中上下行分别采用OFDMA和3、LTE 当中远近WCDMA以各子载波之间是正交不相关的，这样就克服了eNodeB效应的影响。
为了保证上行发送数据质量，减少归属不同的能量消UEUE使用相同频率的子载波产生的干扰，同时也减少的耗，并使得上行传输适应不同的无线传输环境，包括路损，阴影，快（质量平衡与信干噪比平衡的原则相结合使用，是现在功率衰落等。
）控制技术的主流。
，下采用慢速功率控制)4、功率控制方面，只是对上行作功率调整(的发送对UE行按照参数配置进行固定功率的发送，即只有eNodeB的相于同控制使得对功中调功率作整。
LTE，上行率eNodeBUE到达MCS(Modulation And Coding Scheme), 不同单位带宽上的功率）Density,PSD的功率谱密度（Power Spectral 分配不同的发送带宽和调制编码机UEeNodeB 为不同的大致相等。
获得相应不同的上行发射功率。
，使得不同条件下的制MCSUE、对于下行信号，基站合理的功率分配和相互间的协调能够抑制小5的下行方向LTE区间的干扰，提高同频组网的系统性能。
严格来说，资料Word是一种功率分配机制，而不是功率控制。
不同的物理信道和参考信号之间有不同的功率配比。
下行功率分配以开环的方式完成，以控制基站在下行各个子载波上的发射功率。
下行RS一般以恒定功率发射。
下行共享控制信道PDSCH功率控制的主要目的是补偿路损和慢衰落，保证下行数据链路的传输质量。
下行共享信道PDSCH的发射功率是与RS发射功率成一定比例的。
LTE系统中的功率控制技术
1LTE 系统的干扰分析从3GPP 长期演进(LTE)的设计目标可以看出，下行100Mbit/s 和上行50Mbit/s 的速率指标对物理层传输技术提出了较高要求。
经过多轮的讨论，最终确定3GPP LTE 系统物理层传输方案为上行采用单载波SC -FDMA 、下行采用OFDMA 。
由于LTE 采用OFDMA 多址方式，相较于CDMA系统，对功率控制的依赖性大大降低了。
CDMA 系统是自干扰系统，小区内用户占用相同的频率，只是通过码分来区分用户，同频干扰非常大，必须使用高效的功率控制技术，限制系统内部的干扰电平，降低小区内和小区间的干扰。
另外，CDMA 系统还需要通过小区内的功率控制来克服“远近效应”，并减小UE 的功耗。
对于LTE 系统来说，系统采用OFDMA 和SC -FDMA 多3G 系统采用CDMA 多址方式，小区内/小区间的用户使用相同的频率资源，同频干扰较大，而LTE系统采用OFDMA 多址方式，小区内的不同用户占用不同的频率资源，小区间一般占用相同的频率资源，小区内用户间同频干扰相对减弱,因此，在主要用于解决干扰问题的功率控制技术方面，LTE 系统比3G 系统有较大简化。
本文重点介绍LTE 系统的功率控制技术，在介绍之前，首先分析了LTE 系统的干扰情况，随后对现有系统中的通用功率控制技术进行探讨，从而引出LTE 系统的功率控制方案。
关键词LTE ；OFDM ；上行功控；干扰LTE 系统中的功率控制技术龙紫薇，邓伟，杨光（中国移动通信集团公司研究院北京100053）TD 与LTE 技术创新论坛协办了各种多天线发射技术在终端不同移动速度下的吞吐量。
8结束语在LTE 系统中，根据覆盖场景、信道环境的变化，可自适应地采用发送分集、空间复用和波束赋形等技术，以获得较好的覆盖质量和小区吞吐量。
根据上面的仿真结果，发送分集、空间复用和波束赋形的应用场景建议如下。
·对于运动速度低、信噪比高的场景，建议采用闭环空间复用技术发射多个数据流，可获得较高的小区吞吐量。
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上行共享信道PUSCH的功率控制
TF 10lg
2 1 MPR Ks
PUSCH offset
• 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。
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• 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：UE测量的下行路损值
LTE上行功率控制
• 分成3种：
• 上行共享信道PUSCH的功率控制 • 上行控制信道PUCCH的功率控制 • SRS的功率控制
• 终端的功率空间：终端最大发射功率与当前实际发射功率的差值
• 作为功率控制过程的参数，物理层对终端的功率空间进行测量，并上报高 层。
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）：
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用户功率分配和小区间干扰协调
• 在指示 B / 基A础上，通过高层参数 确定 P的A 具体A 数值，得到
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LTE下行功率控制
• PDSCH不采用功率控制
• 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
• 通过X2接口交换小区间干扰信息，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。
基站下行针对用户的PDSCH发射功率。
• 关系： A poweroffset PA
• •
power
用于MU-MIMO的场景
offset
表示功率平均分配给两个用户
• 为 了pow支er持off下set行小区3d间B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
第九课：LTE功率控制
目录
1. 下行功率控制 2. 上行功率控制 3. SRS功率控制
LTE下行功率控制
• 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。 • 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
提高参考信号的发射功率-Power Boosting
• 小区通过高层信令指示 B /，通A 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
B /A B A
RS所占功率
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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。
目录
1. 下行功率控制 2. 上行功率控制 3. SRS功率控制
LTE上行功率控制
• 终端的功率控制目的：节电和抑制用户间干扰
• 手段：采用闭环功率控制机制
• 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”。
P min{Pmax ,10 log M P0_ PUSCH ( j) ( j)PL TF f (i)}
Pmax：UE量
上行共享信道PUSCH的功率控制
P0 _ PUSCH ( j) P0 _ NOMINAL _ PUSCH ( j) P0 _UE _ PUSCH ( j)
• 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