LTE功率控制分析

高文龍

[摘 要]在無線信道環境中，由于布網的需要，不同的地理位置等等原因，不可能使得每個小區的下行發射功率都一樣。小區功率大了會對臨小區造成干擾。而功率小了，有可能不能很好的覆蓋小區邊緣。在下行的各個信道和信號之間的功率并不能一成不變。例如，參考信號，由于需要做信道估計。參考信號的功率值最好比數據更好一些，才能保證很好的解調和解碼。另外，下行控制信道如何能夠正確的接收和合理的功率分配都是有密切關系的。

[關鍵詞]LTE、功率、控制、信道

中圖分類號：U463.5 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）10-0033-01

一、下行功率控制

LTE網絡在頻率和時間上采用恒定的發射功率，基站通過高層信令指示該發射功率數值。下行功率分配以每個RE為單位，控制基站在各個時刻各個子載波上的發射功率。LTE采用OFDMA系統，如果要使用下行功控，主要用于補償信道的路徑損耗和陰影。但下行功控和頻域調度存在一定的沖突。下行功率分配以每個RE為單位，控制基站在各個時刻各個子載波上的發射功率。

1.下行功率分配方法

>提高參考信號的發射功率（Power Boosting）

>與用戶調度相結合實現小區間干擾抑制的相關機制

2.PDSCH不采用功率控制

系統完全可以通過頻域調度的方式避免在那些路徑損耗較大的RB進行傳輸，因此對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會擾亂下行CQI測量，由于功控補償了某些RB的路徑損耗，UE無法獲得真實的下行信道質量信息，從而影響到下行調度的準確性。

*采用OFDMA技術，不同UE信號互相正交，不存在CDMA系統的遠近效應

*頻域調度能夠避免在深度路徑損耗的RB上傳輸

*采用功控會擾亂下行CQI測量，影響下行調度的準確性

下行信道（PDSCH/PDCCH/PCFICH/PHICH）采用半靜態的功率分配

3.提高參考信號的發射功率-Power Boosting

小區通過高層信令指示，通過不同比值設置RS信號在基站總功率中的不同開銷比例，來實現RS發射功率的提升。在指示基礎上，通過高層參數確定的具體數值，得到基站下行針對用戶的PDSCH發射功率。

關系：

用于MU-MIMO的場景，

表示功率平均分配給兩個用戶。

為了支持下行小區間干擾協調，定義了基站窄帶發射功率限制（RNTP，Relative Narrowband Tx Power）的物理層測量，在X2口上進行交互。它表示了該基站在未來一段時間內下行各個PRB將使用的最大發射功率的情況，相鄰小區利用該消息來協調用戶，實現同頻小區干擾協調。

二、LTE上行功率控制

1.上行功率控制的目的和意義

由于LTE上行采用SC-FDMA技術，一個小區內不同UE的上行信號之間是互相正交的，因此不存在CDMA系統因遠近效應而進行功率控制的必要性。LTE上行功控主要用于補償信道的路徑損耗和陰影，并用于抑制小區間干擾。用于這些目的的功率控制不需要采用像CDMA那樣快的頻率，而采用慢功控方式即可，功率控制頻率不高于200Hz。UE的發射功率可以通過由eNodeB發送的慢功控指令和通過下行RS測量的路損值等計算。

TDD系統可以利用上下行信道的對稱性進行更高頻率的功率控制。

小區間干擾抑制的功控機制和單純的單小區功控不同。單小區功控只用于路損補償，當一個UE的上行信道質量下降時，eNodeB根據該UE的需要指示UE加大發射功率。但當考慮多個小區的總頻譜效率最大化時，簡單的提高小區邊緣UE的發射功率，反而會由于小區間干擾的增加造成整個系統容量的下降。

應采用部分功控的方法，及從整個系統總容量最大化角度考慮，限制小區邊緣UE功率提升的幅度。具體的部分功控操作通過X2接口傳遞的相鄰小區間的小區間干擾協調信令指示來實現。

終端的功率控制采用閉環功率控制機制，目的就是節電和抑制用戶間干擾。

控制終端在上行單載波符號上的發射功率，使得不同距離的用戶都能以適當的功率達到基站，避免“遠近效應”。

通過X2接口交換小區間干擾信息，進行協調調度，抑制小區間的同頻干擾，交互的信息有：

*過載指示OI（被動）：指示本小區每個PRB上受到的上行干擾情況。相鄰小區通過交換該消息了解對方的負載情況。

*高干擾指示HII（主動）：指示本小區每個PRB對于上行干擾的敏感程度。反映了本小區的調度安排，相鄰小區通過交換該信息了解對方將要采用的調度安排，并進行適當的調整以實現協調的調度。

2.上行功控分分類

1）上行共享信道PUSCH的功率控制

采用部分功控（對抗大尺度衰落）+閉環功率控制（對抗小尺度衰落）的方案終端PUSCH信道的發射功率P計算公式（單位dBm）：

其中：Pmax：UE的最大發射功率；

M：分配給該UE的PUSCH的傳輸帶寬RB數量。

由高層信令設置的功率基準值。反映上行接收端的噪聲水平，針對小區內用戶不同類型的上行傳輸數據包有不同的數值，例如，由PDCCH調度的數據包j=0，沒有PDCCH調度的半靜態SPS調度的數據包j=1，根據隨機接入相應發送的數據包j=2，α={0，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1}：小區特定的路損（大尺度衰落）補償系數（取決于部分功控的幅度，等于1即進行完全的路損補償）。由高層信令3bit指示本小區所使用的數值。PL為UE測量的下行路損值。

由調制編碼方式和數據類型（控制或數據信息）所確定的功率偏移量。MPR與采用的調制編碼方式相關，表示每個資源符號上傳輸的比特數；Ks=1.25或0，表示是否針對不同的調制方式進行補償（通常為1.25）；β表示當PUSCH用于傳輸控制信息時可能進行的補償。 f（i）：由終端閉環功控所形成的調整值，大小根據PDCCH format 0/3/3A上的功控命令進行調整。物理層有兩種閉環功率控制類型：累計型和絕對值型。在FDD下，PDCCH format 0/3/3A功率控制命令和相應的PUSCH發送之間的時延是4ms；在TDD下，該時延的數值根據上下行時間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（對抗大尺度衰落）+閉環功率控制（對抗小尺度衰落）的方案，v終端PUCCH信道的發射功率P計算公式（單位dBm）：

其中：Pmax：UE的最大發射功率

PL：UE測量的下行路損值，進行完全的路損補償

根據所承載的CQI和ACK/NCK比特的數目，所設置的PUCCH發送功率的偏移量，表示由PUCCH format 1/1a/1b/2/2a/2b所設置的發送功率的偏移量，g（i）：由終端閉環功控所形成的調整值，功率控制命令由下行調度消息PDCCH format 1/1A/1B/1D/2/2A或者功率控制消息PDCCH format 3/3A所承載 。

3）SRS的功率控制

與PUSCH信道功率控制相類似，采用部分功控（對抗大尺度衰落）+閉環功率控制（對抗小尺度衰落）的方案，終端SRS的發射功率P計算公式（單位dBm）：

表示用于SRS的功率偏移，由用戶高層信令半靜態的指示，

表示SRS的傳輸帶寬RB數量。endprint

[摘 要]在無線信道環境中，由于布網的需要，不同的地理位置等等原因，不可能使得每個小區的下行發射功率都一樣。小區功率大了會對臨小區造成干擾。而功率小了，有可能不能很好的覆蓋小區邊緣。在下行的各個信道和信號之間的功率并不能一成不變。例如，參考信號，由于需要做信道估計。參考信號的功率值最好比數據更好一些，才能保證很好的解調和解碼。另外，下行控制信道如何能夠正確的接收和合理的功率分配都是有密切關系的。

[關鍵詞]LTE、功率、控制、信道

中圖分類號：U463.5 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）10-0033-01

一、下行功率控制

LTE網絡在頻率和時間上采用恒定的發射功率，基站通過高層信令指示該發射功率數值。下行功率分配以每個RE為單位，控制基站在各個時刻各個子載波上的發射功率。LTE采用OFDMA系統，如果要使用下行功控，主要用于補償信道的路徑損耗和陰影。但下行功控和頻域調度存在一定的沖突。下行功率分配以每個RE為單位，控制基站在各個時刻各個子載波上的發射功率。

1.下行功率分配方法

>提高參考信號的發射功率（Power Boosting）

>與用戶調度相結合實現小區間干擾抑制的相關機制

2.PDSCH不采用功率控制

系統完全可以通過頻域調度的方式避免在那些路徑損耗較大的RB進行傳輸，因此對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會擾亂下行CQI測量，由于功控補償了某些RB的路徑損耗，UE無法獲得真實的下行信道質量信息，從而影響到下行調度的準確性。

*采用OFDMA技術，不同UE信號互相正交，不存在CDMA系統的遠近效應

*頻域調度能夠避免在深度路徑損耗的RB上傳輸

*采用功控會擾亂下行CQI測量，影響下行調度的準確性

下行信道（PDSCH/PDCCH/PCFICH/PHICH）采用半靜態的功率分配

3.提高參考信號的發射功率-Power Boosting

小區通過高層信令指示，通過不同比值設置RS信號在基站總功率中的不同開銷比例，來實現RS發射功率的提升。在指示基礎上，通過高層參數確定的具體數值，得到基站下行針對用戶的PDSCH發射功率。

關系：

用于MU-MIMO的場景，

表示功率平均分配給兩個用戶。

為了支持下行小區間干擾協調，定義了基站窄帶發射功率限制（RNTP，Relative Narrowband Tx Power）的物理層測量，在X2口上進行交互。它表示了該基站在未來一段時間內下行各個PRB將使用的最大發射功率的情況，相鄰小區利用該消息來協調用戶，實現同頻小區干擾協調。

二、LTE上行功率控制

1.上行功率控制的目的和意義

由于LTE上行采用SC-FDMA技術，一個小區內不同UE的上行信號之間是互相正交的，因此不存在CDMA系統因遠近效應而進行功率控制的必要性。LTE上行功控主要用于補償信道的路徑損耗和陰影，并用于抑制小區間干擾。用于這些目的的功率控制不需要采用像CDMA那樣快的頻率，而采用慢功控方式即可，功率控制頻率不高于200Hz。UE的發射功率可以通過由eNodeB發送的慢功控指令和通過下行RS測量的路損值等計算。

TDD系統可以利用上下行信道的對稱性進行更高頻率的功率控制。

小區間干擾抑制的功控機制和單純的單小區功控不同。單小區功控只用于路損補償，當一個UE的上行信道質量下降時，eNodeB根據該UE的需要指示UE加大發射功率。但當考慮多個小區的總頻譜效率最大化時，簡單的提高小區邊緣UE的發射功率，反而會由于小區間干擾的增加造成整個系統容量的下降。

應采用部分功控的方法，及從整個系統總容量最大化角度考慮，限制小區邊緣UE功率提升的幅度。具體的部分功控操作通過X2接口傳遞的相鄰小區間的小區間干擾協調信令指示來實現。

終端的功率控制采用閉環功率控制機制，目的就是節電和抑制用戶間干擾。

控制終端在上行單載波符號上的發射功率，使得不同距離的用戶都能以適當的功率達到基站，避免“遠近效應”。

通過X2接口交換小區間干擾信息，進行協調調度，抑制小區間的同頻干擾，交互的信息有：

*過載指示OI（被動）：指示本小區每個PRB上受到的上行干擾情況。相鄰小區通過交換該消息了解對方的負載情況。

*高干擾指示HII（主動）：指示本小區每個PRB對于上行干擾的敏感程度。反映了本小區的調度安排，相鄰小區通過交換該信息了解對方將要采用的調度安排，并進行適當的調整以實現協調的調度。

2.上行功控分分類

1）上行共享信道PUSCH的功率控制

采用部分功控（對抗大尺度衰落）+閉環功率控制（對抗小尺度衰落）的方案終端PUSCH信道的發射功率P計算公式（單位dBm）：

其中：Pmax：UE的最大發射功率；

M：分配給該UE的PUSCH的傳輸帶寬RB數量。

由高層信令設置的功率基準值。反映上行接收端的噪聲水平，針對小區內用戶不同類型的上行傳輸數據包有不同的數值，例如，由PDCCH調度的數據包j=0，沒有PDCCH調度的半靜態SPS調度的數據包j=1，根據隨機接入相應發送的數據包j=2，α={0，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1}：小區特定的路損（大尺度衰落）補償系數（取決于部分功控的幅度，等于1即進行完全的路損補償）。由高層信令3bit指示本小區所使用的數值。PL為UE測量的下行路損值。

由調制編碼方式和數據類型（控制或數據信息）所確定的功率偏移量。MPR與采用的調制編碼方式相關，表示每個資源符號上傳輸的比特數；Ks=1.25或0，表示是否針對不同的調制方式進行補償（通常為1.25）；β表示當PUSCH用于傳輸控制信息時可能進行的補償。 f（i）：由終端閉環功控所形成的調整值，大小根據PDCCH format 0/3/3A上的功控命令進行調整。物理層有兩種閉環功率控制類型：累計型和絕對值型。在FDD下，PDCCH format 0/3/3A功率控制命令和相應的PUSCH發送之間的時延是4ms；在TDD下，該時延的數值根據上下行時間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（對抗大尺度衰落）+閉環功率控制（對抗小尺度衰落）的方案，v終端PUCCH信道的發射功率P計算公式（單位dBm）：

其中：Pmax：UE的最大發射功率

PL：UE測量的下行路損值，進行完全的路損補償

根據所承載的CQI和ACK/NCK比特的數目，所設置的PUCCH發送功率的偏移量，表示由PUCCH format 1/1a/1b/2/2a/2b所設置的發送功率的偏移量，g（i）：由終端閉環功控所形成的調整值，功率控制命令由下行調度消息PDCCH format 1/1A/1B/1D/2/2A或者功率控制消息PDCCH format 3/3A所承載 。

3）SRS的功率控制

與PUSCH信道功率控制相類似，采用部分功控（對抗大尺度衰落）+閉環功率控制（對抗小尺度衰落）的方案，終端SRS的發射功率P計算公式（單位dBm）：

表示用于SRS的功率偏移，由用戶高層信令半靜態的指示，

表示SRS的傳輸帶寬RB數量。endprint

[摘 要]在無線信道環境中，由于布網的需要，不同的地理位置等等原因，不可能使得每個小區的下行發射功率都一樣。小區功率大了會對臨小區造成干擾。而功率小了，有可能不能很好的覆蓋小區邊緣。在下行的各個信道和信號之間的功率并不能一成不變。例如，參考信號，由于需要做信道估計。參考信號的功率值最好比數據更好一些，才能保證很好的解調和解碼。另外，下行控制信道如何能夠正確的接收和合理的功率分配都是有密切關系的。

[關鍵詞]LTE、功率、控制、信道

中圖分類號：U463.5 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）10-0033-01

一、下行功率控制

LTE網絡在頻率和時間上采用恒定的發射功率，基站通過高層信令指示該發射功率數值。下行功率分配以每個RE為單位，控制基站在各個時刻各個子載波上的發射功率。LTE采用OFDMA系統，如果要使用下行功控，主要用于補償信道的路徑損耗和陰影。但下行功控和頻域調度存在一定的沖突。下行功率分配以每個RE為單位，控制基站在各個時刻各個子載波上的發射功率。

1.下行功率分配方法

>提高參考信號的發射功率（Power Boosting）

>與用戶調度相結合實現小區間干擾抑制的相關機制

2.PDSCH不采用功率控制

系統完全可以通過頻域調度的方式避免在那些路徑損耗較大的RB進行傳輸，因此對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會擾亂下行CQI測量，由于功控補償了某些RB的路徑損耗，UE無法獲得真實的下行信道質量信息，從而影響到下行調度的準確性。

*采用OFDMA技術，不同UE信號互相正交，不存在CDMA系統的遠近效應

*頻域調度能夠避免在深度路徑損耗的RB上傳輸

*采用功控會擾亂下行CQI測量，影響下行調度的準確性

下行信道（PDSCH/PDCCH/PCFICH/PHICH）采用半靜態的功率分配

3.提高參考信號的發射功率-Power Boosting

小區通過高層信令指示，通過不同比值設置RS信號在基站總功率中的不同開銷比例，來實現RS發射功率的提升。在指示基礎上，通過高層參數確定的具體數值，得到基站下行針對用戶的PDSCH發射功率。

關系：

用于MU-MIMO的場景，

表示功率平均分配給兩個用戶。

為了支持下行小區間干擾協調，定義了基站窄帶發射功率限制（RNTP，Relative Narrowband Tx Power）的物理層測量，在X2口上進行交互。它表示了該基站在未來一段時間內下行各個PRB將使用的最大發射功率的情況，相鄰小區利用該消息來協調用戶，實現同頻小區干擾協調。

二、LTE上行功率控制

1.上行功率控制的目的和意義

由于LTE上行采用SC-FDMA技術，一個小區內不同UE的上行信號之間是互相正交的，因此不存在CDMA系統因遠近效應而進行功率控制的必要性。LTE上行功控主要用于補償信道的路徑損耗和陰影，并用于抑制小區間干擾。用于這些目的的功率控制不需要采用像CDMA那樣快的頻率，而采用慢功控方式即可，功率控制頻率不高于200Hz。UE的發射功率可以通過由eNodeB發送的慢功控指令和通過下行RS測量的路損值等計算。

TDD系統可以利用上下行信道的對稱性進行更高頻率的功率控制。

小區間干擾抑制的功控機制和單純的單小區功控不同。單小區功控只用于路損補償，當一個UE的上行信道質量下降時，eNodeB根據該UE的需要指示UE加大發射功率。但當考慮多個小區的總頻譜效率最大化時，簡單的提高小區邊緣UE的發射功率，反而會由于小區間干擾的增加造成整個系統容量的下降。

應采用部分功控的方法，及從整個系統總容量最大化角度考慮，限制小區邊緣UE功率提升的幅度。具體的部分功控操作通過X2接口傳遞的相鄰小區間的小區間干擾協調信令指示來實現。

終端的功率控制采用閉環功率控制機制，目的就是節電和抑制用戶間干擾。

控制終端在上行單載波符號上的發射功率，使得不同距離的用戶都能以適當的功率達到基站，避免“遠近效應”。

通過X2接口交換小區間干擾信息，進行協調調度，抑制小區間的同頻干擾，交互的信息有：

*過載指示OI（被動）：指示本小區每個PRB上受到的上行干擾情況。相鄰小區通過交換該消息了解對方的負載情況。

*高干擾指示HII（主動）：指示本小區每個PRB對于上行干擾的敏感程度。反映了本小區的調度安排，相鄰小區通過交換該信息了解對方將要采用的調度安排，并進行適當的調整以實現協調的調度。

2.上行功控分分類

1）上行共享信道PUSCH的功率控制

采用部分功控（對抗大尺度衰落）+閉環功率控制（對抗小尺度衰落）的方案終端PUSCH信道的發射功率P計算公式（單位dBm）：

其中：Pmax：UE的最大發射功率；

M：分配給該UE的PUSCH的傳輸帶寬RB數量。

由高層信令設置的功率基準值。反映上行接收端的噪聲水平，針對小區內用戶不同類型的上行傳輸數據包有不同的數值，例如，由PDCCH調度的數據包j=0，沒有PDCCH調度的半靜態SPS調度的數據包j=1，根據隨機接入相應發送的數據包j=2，α={0，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1}：小區特定的路損（大尺度衰落）補償系數（取決于部分功控的幅度，等于1即進行完全的路損補償）。由高層信令3bit指示本小區所使用的數值。PL為UE測量的下行路損值。

由調制編碼方式和數據類型（控制或數據信息）所確定的功率偏移量。MPR與采用的調制編碼方式相關，表示每個資源符號上傳輸的比特數；Ks=1.25或0，表示是否針對不同的調制方式進行補償（通常為1.25）；β表示當PUSCH用于傳輸控制信息時可能進行的補償。 f（i）：由終端閉環功控所形成的調整值，大小根據PDCCH format 0/3/3A上的功控命令進行調整。物理層有兩種閉環功率控制類型：累計型和絕對值型。在FDD下，PDCCH format 0/3/3A功率控制命令和相應的PUSCH發送之間的時延是4ms；在TDD下，該時延的數值根據上下行時間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（對抗大尺度衰落）+閉環功率控制（對抗小尺度衰落）的方案，v終端PUCCH信道的發射功率P計算公式（單位dBm）：

其中：Pmax：UE的最大發射功率

PL：UE測量的下行路損值，進行完全的路損補償

根據所承載的CQI和ACK/NCK比特的數目，所設置的PUCCH發送功率的偏移量，表示由PUCCH format 1/1a/1b/2/2a/2b所設置的發送功率的偏移量，g（i）：由終端閉環功控所形成的調整值，功率控制命令由下行調度消息PDCCH format 1/1A/1B/1D/2/2A或者功率控制消息PDCCH format 3/3A所承載 。

3）SRS的功率控制

與PUSCH信道功率控制相類似，采用部分功控（對抗大尺度衰落）+閉環功率控制（對抗小尺度衰落）的方案，終端SRS的發射功率P計算公式（單位dBm）：

表示用于SRS的功率偏移，由用戶高層信令半靜態的指示，

表示SRS的傳輸帶寬RB數量。endprint