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 PUSCH

1.1.1 PUSCH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PPUSCH：

PPUSCH(i)?min{PCMAX,10log10(MPUSCH(i))?PO_PUSCH(j)??(j)?PL??TF(i)?f(i)}

[dBm]

以下对于各个参数进行相应的解析。

PCMAX 是UE的发射的最大的功率，在协议36101中定义的，

MPUSCH(i)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;

PO_PUSCH(j)是预期的PUSCH的功率，包括两部分，一部分是小区属性的参数PO_NOMINAL_ PUSCH(j)，一个是UE属性的参数PO_UE_PUSCH(j)。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；

PO_PUSCH(j)= PO_NOMINAL_ PUSCH(j)+PO_UE_PUSCH(j)

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，PO_UE_PUSCH(2)?0；

这几个参数都是在高层指派下来的，在36331中的UplinkPowerControl中，其中

PO_NOMINAL(j)范围为(-126..24)，精度为1dBm，需要使用8比特来表示; PO_UE_PUSCH(j) P_USCH范围为(-8..7), 精度为1db。

?是路损的补偿权值，范围为???0,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1?，只有动态调度和半静态调度才需要高层指派，RA过程时?=1。这个?值通常为0.7-0.8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]

PUSCH?TF(i)?10log10((2MPR?KS?1)?offset)，TF(i)是PUSCH的传输格式，KS等于1.25或者0；

当deltaMCS-Enabled 使能时，该值为0；

MPR的值，如果PUSCH上没有UL-SCHMPR?OCQI/NRE，这里OCQI是包括CRC的

CQI的比特数目；其他的情况下 MPR=?Kr/NRE，C是编码块数，Kr是编码块

r?0C?1PUSCH?initialPUSCH-initialr的大小，NRE?Msc，即PUSCH的RE数目。 ?Nsymb?PUSCH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 PO_UE_PUSCH 发生了变化，f?0??0；

否则其他情况

f(0)??Prampup??msg2，

这里?msg2 是RAR指示的TPC值，?Prampup 为从第一个preamble功率爬坡的总的累计值

累计功率控制方式，

f(i)?f(i?1)??PUSCH(i?KPUSCH)，i是子帧号，表示在子帧i?KPUSCH 接收到DCI0

或者DCI3/3a，

在FDD模式下KPUSCH =4，

在TDD模式下，如果配置是1-6，KPUSCH参见 协议36213的5.1.1.1-1，此外，在配置0的情况下，如果PUSCH在子帧2或者7发送，KPUSCH= 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，?PUSCH?0

如果UE收到了DCI0的信息，则UE按照表格5.1.1.1-2 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=0 如果UE收到了DCI3/3a的情况，则按照表格5.1.1.1-2或者5.1.1.1-3进行功率调整；

Table 5.1.1.1-3: Mapping of TPC Command Field in DCI format 3A to accumulated ?PUSCH

values.

TPC Command Field in DCI format 3A 0 1 Accumulated?PUSCH [dB] -1 1

Table 5.1.1.1-2: Mapping of TPC Command Field in DCI format 0/3 to absolute and

accumulated ?PUSCH values.

TPC Command Field in DCI format 0/3 0 1 2 3 Accumulated Absolute ?PUSCH[dB] only DCI format 0 -4 -1 1 4 ?PUSCH[dB] -1 0 1 3 Note:这里有个问题，SPS如何进行功率调整？原理上来讲，SPS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)PO_UE_PUSCH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，

f(i)??PUSCH(i?KPUSCH)，Accumulation-enabled 关闭的情况下， ?PUSCH(i?KPUSCH) 是在子帧i?KPUSCH检测到DCI0的情况 KPUSCH的确定方式还是如累计功率控制方式一致； ?PUSCH 在检测到DCI0时其值由表格5.1.1.1-2 给出；

如果在DCI0中包含是SPS的激活和去激活的验证，?PUSCH=0db f(i)?f(i?1) 如果子帧没哟DCI0的PDCCH检测到，则保持

1.1.2 PH以及PHR

Power headroom即功率容量，是一个非常重要的参数，

PH(i)?PCMAX?10log10(MPUSCH(i))?PO_PUSCH(j)??(j)?PL??TF(i)?f(i)??

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的上报周期，映射和延迟在协议36133中9.1.8规范。PHR的估计至少需要一个子帧的时间。RRC控制PHR两个定时器，periodicPHR-Timer and prohibitPHR-Timer，在MAC-MainConfig的RRC消息中。即如下消息：

phr-Config

release setup

CHOICE {

NULL, SEQUENCE {

ENUMERATED {sf10, sf20, sf50, sf100,

periodicPHR-Timer

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。

1.2 PUCCH

UE看在子帧i发送 PUCCH的发射功率为PPUCCH 定义如下：

PPUCCH?i??min?PCMAX,P0_PUCCH?PL?h?nCQI,nHARQ???F_PUCCH?F??g?i??[dBm]

这里，

PCMAX 是UE配置的发送的最大功率，在协议36101中定义，

PO_PUCCH由两个参数组成，包括小区属性的参数PO_NOMINAL_ PUCCH 和 UE特性的参数

PO_UE_PUCCH，这两个参数由高层提供，PO_PUCCH = PO_NOMINAL_ PUCCH+PO_UE_PUCCH，即表示

PO_NOMINAL_ PUCCH 的范围为(-127..-96)dbm，基站期望UE所需要发送PUCCH的目标的功率；

单位为1dbm，PO_UE_PUCCH 的范围为 (-8..7)db，精度单位为1db

PL为UE估计的下行的路损，定于如在PUSCH；

hnCQI,nHARQ是PUCCH格式的相关的参数，nCQI 为信道质量信息的信息比特(在36212

??中定义)，nHARQ 为HARQ的比特数：

For PUCCH format 1,1a and 1b，hnCQI,nHARQ值为0 PUCCH format 2, 2a, 2b + 正常CP时，

??hnCQI,nHARQ????nCQI?10log10??4????0???ifnCQI?4? ?otherwiseFormat2+扩展CP，

hnCQI,nHARQ????nCQI?nHARQ10log?10????4???0???ifnCQI?nHARQ?4 ?otherwise?F_PUCCH(F)为高层所提供，?F_PUCCH(F)的值都是相对与格式1a的，格式的定义包括

1a,1,1b, 2,2a,2b 六种，在高层中定义了出1a之外的5种delta dB值，note:这里有一些问题，(1)1a的功率是固定的？基站和UE如何知道1a的功率，(2) PUCCH的格式是RB中固定一

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