ＴＤ－ＳＣＤＭＡ發(fā)射功率控制

任　檬

[摘要]在TD-SCDMA系統(tǒng)中,功率控制是一個(gè)重要的關(guān)鍵技術(shù)。功率控制的基本目的是要限制系統(tǒng)中的干擾水平,從而減輕小區(qū)間干擾,并降低UE的功耗。簡單介紹TD-SCDMA系統(tǒng)中幾個(gè)主要信道的功率控制方式以及用應(yīng)用實(shí)例。

[關(guān)鍵詞]TD-SCDMA 功率控制 物理信道

中圖分類號(hào):TN92文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)0910041-01

功率控制的基本目的是要限制系統(tǒng)中的干擾水平,從而減輕小區(qū)間干擾,并降低UE的功耗。TD-SCDMA中,功率控制的主要特點(diǎn)可歸納如表1所示。

注:分配在相同CCTrCH中同一時(shí)隙的碼字,若它們具有相同的擴(kuò)頻因子,則采用相同的發(fā)射功率。

1.上行控制

根據(jù)高層信令,上行的Maximum_Allowed_UL_TX_power被設(shè)置為低于終端功率級(jí)的最大發(fā)射能力的一個(gè)值。整個(gè)發(fā)射功率不得超過允許的最大值,否則應(yīng)該將一個(gè)時(shí)隙中的所有上行物理信道以相同的dB量進(jìn)行下調(diào)。

一個(gè)UE的UpPTS發(fā)射功率可依據(jù)高層設(shè)置,采用開環(huán)功率控制進(jìn)行控制。

(1)PRACH

在TD-SCDMA中,FPACH為Node B對(duì)于UE的SYNC_UL突發(fā)的響應(yīng)。該響應(yīng)為單突發(fā)長的消息,它除了攜帶有對(duì)收到的SYNC_UL突發(fā)的應(yīng)答外,還要指示定時(shí)以及準(zhǔn)備發(fā)射PRACH的功率等級(jí)等信息。PRACH上的發(fā)射功率由下式計(jì)算得到:

PPRACH=LP-CCPCH+PRXPRACH, des,其中,PPRACH為UE在PRACH上的發(fā)射功率(dBm);LP-CCPCH為測量得到的路徑損耗(dB)(P-CCPCH參考發(fā)射功率在BCH上廣播);PRXPRACH, des為在PRACH上期待的接收功率(由高層信令指示,并在FPACH上發(fā)送)。

(2)DPCH和PUSCH

閉環(huán)功率控制使用DPCH中的層1符號(hào)。功率控制步長取值1,2,3dB,整個(gè)動(dòng)態(tài)變化范圍為80dB。上行專用物理信道的初始發(fā)射功率由UTRAN信令確定(一般,上行DPCH的初始發(fā)射功率與上一次PRACH的發(fā)射功率相同)。閉環(huán)發(fā)射功率控制TPC(Transmit Power Control)是基于信噪比SIR(Signal-to-Interference Ratio)的,其處理過程描述如下:

Node B首先估計(jì)接收到的上行DPCH的信噪比SIRest,然后根據(jù)以下規(guī)則生成TPC指令并予以發(fā)送:若SIRest>SIRtarget,則TPC發(fā)射指令“down”;若SIRest

在UE側(cè),根據(jù)TPC位進(jìn)行軟判決。當(dāng)命令為“down”時(shí),移動(dòng)臺(tái)將發(fā)射功率下調(diào)一個(gè)功率控制步長;當(dāng)命令為“up”時(shí),移動(dòng)臺(tái)將發(fā)射功率上調(diào)一個(gè)功率控制步長。目標(biāo)SIR由高層外環(huán)進(jìn)行調(diào)整。上行DPCH的閉環(huán)功率控制過程不受時(shí)間交替發(fā)射分集TSTD(Time Switched Transmit Diversity)

的影響。

2.下行控制

(1)P-CCPCH

基本公共控制物理信道P-CCPCH(Primary Common Control Physical Channel)的發(fā)射功率由高層信令設(shè)置,并可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)而慢速變化。P-CCPCH的參考發(fā)射功率在BCH上進(jìn)行廣播或通過信令單獨(dú)地通知每個(gè)UE。

(2)S-CCPCH,PICH

輔助公共控制物理信道S-CCPCH(Secondary Common Control Physical Channel)和尋呼指示信道PICH(Page Indication Channel)相對(duì)于P-CCPCH的發(fā)射功率由高層信令設(shè)定。PICH相對(duì)于P-CCPCH參考功率的偏移量在BCH上進(jìn)行廣播。

(3)FPACH

FPACH的發(fā)射功率由高層信令進(jìn)行設(shè)置。

(4)DPCH,PDSCH

下行物理專用信道的初始發(fā)射功率由高層信令確定,直到第一個(gè)UL DPCH或PUSCH到達(dá)。初始發(fā)射之后,Node B轉(zhuǎn)為基于信噪比SIR的閉環(huán)TPC。UE對(duì)接收到的下行DPCH進(jìn)行信噪比估計(jì)SIRest,隨后UE產(chǎn)生并發(fā)送TPC指令,遵循規(guī)則:如果SIRest>SIRtarget,則TPC發(fā)射指令“down”;如果果SIRest

在Node B側(cè),根據(jù)TPC位進(jìn)行軟控制。當(dāng)指令為“down”時(shí),Node B將發(fā)射功率下調(diào)一個(gè)功率控制步長;當(dāng)指令為“up”時(shí),Node B將發(fā)射功率上調(diào)一個(gè)功率控制步長。如果采用交替發(fā)射分集TSTD(Time Switched Transmit Diversity),則UE可以通過對(duì)兩個(gè)連續(xù)子幀中接收到的SIR的測量來生成功率控制指令。

DPCH或PDSCH的發(fā)射功率不應(yīng)超過由高層信令設(shè)置的極限值:Maximum_DL_Power(dB)和Minimum_DL_Power(dB)。發(fā)射功率定義為單個(gè)DPCH或PDSCH上,一個(gè)時(shí)隙內(nèi)QPSK(8PSK)符號(hào)在擴(kuò)頻之前相對(duì)于P-CCPCH的平均功率。

在暫停下行發(fā)射期間,UE和Node B應(yīng)當(dāng)使用高層信令給定的相同TPC步長。UTRAN在暫停發(fā)射期間可能累積接收到的TPC命令,具有相同取值的TPC命令僅被計(jì)數(shù)一次。UTRAN在暫停后的第一次數(shù)據(jù)發(fā)射的功率,可以被設(shè)置為暫停前的發(fā)射功率與根據(jù)累積TPC命令得到的功率偏移之和。另外,此和可能包括一個(gè)設(shè)置的常量以及由于接收TPC比特的不確定性所帶來的修正量。Node B側(cè)一個(gè)時(shí)隙內(nèi)的總下行發(fā)射功率不得超過由高層信令設(shè)置的最大發(fā)射功率。如果一個(gè)時(shí)隙內(nèi)所有信道的總下行發(fā)射功率超過了該限制值,則所有下行DPCHs和PDSCHs的發(fā)射功率應(yīng)當(dāng)按相同dB量進(jìn)行下調(diào),并確保該時(shí)隙上的總發(fā)射功率等于最大發(fā)射功率。

3.功率控制實(shí)例

(1)UE下行功率控制執(zhí)行實(shí)例

功率控制可以用兩個(gè)級(jí)連的控制環(huán)實(shí)現(xiàn)。外環(huán)通過給內(nèi)環(huán)提供參考值控制發(fā)射質(zhì)量,其參考值由高層設(shè)置。該參考值可以是UE的SIR。內(nèi)環(huán)控制通過生成TPC命令控制外環(huán)提供的參考值所對(duì)應(yīng)的物理質(zhì)量(例如,SIR)。這可以通過將測量SIR與參考值對(duì)比實(shí)現(xiàn)。當(dāng)測量值高于目標(biāo)SIR數(shù)值時(shí),TPC命令="down"。當(dāng)測量值低于或等于目標(biāo)SIR數(shù)值時(shí),TPC命令="up"。

在下行發(fā)射DPCH或PDSCH中止時(shí),接收到的數(shù)據(jù)功率(RSCP)不再能用于UE內(nèi)環(huán)SIR的計(jì)算。這種情況下,UE需要基于P-CCPCH跟蹤路徑損失的波動(dòng),并利用這些數(shù)據(jù)生成TPC命令。這一路徑損失與正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)時(shí)隙的時(shí)隙ISCP測量一起計(jì)算得到虛擬SIR數(shù)值:

SIRvirt(i)=RSCPvirt(i)ISCP(i),

RSCPvirt(i)=RSCP0+L0L(i)+,

RSCP:接收到的信號(hào)碼功率,單位dBm

ISCP:DPCH/PDSCH時(shí)隙干擾信號(hào)碼功率,單位dBm

L:P-CCPCH上測量的路徑損失,單位dB。長期和短期路徑損失的加權(quán)與上行開環(huán)功率控制所使用的加權(quán)相同,參見附錄A.1

i:傳輸中止時(shí)的幀指針,1i中止過程中的幀數(shù)

L0:發(fā)射中止前的最后一幀的加權(quán)路徑損失,單位dB

RSCP0:發(fā)射中止前的最后一幀的用于SIR計(jì)算的數(shù)據(jù)的RSCP,單位dBm

TPC(k):依照在幀k中生成并發(fā)射的TPC比特而采用的功率控制步長,單位dB,TPC比特"up"=+stepsize,TPC比特"down"=stepsize

(2)Node B閉環(huán)上行功率控制執(zhí)行實(shí)例

接收SIR的測量必須在Node B周期地執(zhí)行。當(dāng)測量值高于目標(biāo)SIR數(shù)值時(shí),TPC命令="down"。當(dāng)測量值低于或等于目標(biāo)SIR數(shù)值時(shí),TPC命令="up"。

在上行發(fā)射中止于DPCH時(shí),中止后DPCH的初始發(fā)射功率可以由開環(huán)功率控制決定。中止后的初始發(fā)射后,閉環(huán)上行功率控制過程就可以恢復(fù)。

(3)當(dāng)使用TSTD時(shí)UE下行功率控制執(zhí)行實(shí)例

當(dāng)采用TSTD時(shí),UE可以使用連續(xù)的SIR測量計(jì)算SIRAVG:

SIRAVG(i)=w1SIR(i-1)+w2SIR(i),

其中:w1+w2=1,w1>=0,w2>=0,SIR(i)是子幀i中的SIR測量值,SIRAVG(i)是子幀i中的SIRAVG測量值。如果SIRAVG高于目標(biāo)SIR數(shù)值,TPC命令="down"。如果SIRAVG低于目標(biāo)SIR數(shù)值,TPC命令="up"。

當(dāng)下行發(fā)射中止于DPCH時(shí),(A)的實(shí)例可以用來進(jìn)行DL功率控制,RSCPvirt(i)和ISCP(i)被替換為RSCPAVG(i)和ISCPAVG(i),其中

RSCPAVG(i)=w1 RSCPvirt(i-1)+w2 RSCPvirt(i),

ISCPAVG(i)=w1 ISCP(i-1)+w2 ISCP(i).

(4)接入過程的開環(huán)功率控制執(zhí)行實(shí)例

高層用信令通知(在BCH上)一個(gè)僅僅用于接入過程的功率增量。接入過程中的一個(gè)SYNC-UL突發(fā)的每次新發(fā)射,都可以用這種方法增加發(fā)射功率電平。

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