基于實效性的LTE 下行功率分配參數(shù)探究

王 望

（寧夏回族自治區(qū)無線電管理委員會辦公室，寧夏 銀川 750000）

0 引 言

FDD LTE下行功率資源分配是基于時間和頻率組成單位（最小單位為RE），通過給不同RE分配功率完成下行功率的分配。RE可以分類為參考信號（RS）、RE和普通RE。參考信號功率是分配給參考信號RE的功率，數(shù)據(jù)RE和其他控制信道RE的發(fā)射功率是在參考信號的基礎(chǔ)上進行定標計算。

1 LTE下行功率控制

LTE是OFDMA系統(tǒng)在頻率和時間上采用恒定的發(fā)射功率?；就ㄟ^高層信令指示發(fā)射功率的數(shù)值。LTE系統(tǒng)完全可以通過頻域調(diào)度的方式避免在路徑損耗較大的RB傳輸。因此，對PDSCH采用下行功率控制不是很重要。此外，采用下行功率控制會擾亂下行CQI測量。由于功控補償了某些RB的路徑損耗，UE將無法獲得真實的下行信道質(zhì)量信息，影響下行調(diào)度的準確性。這與CDMA系統(tǒng)中通過功率控制來克服遠近效應(yīng)的方法不同。為了便于理解LTE如何實現(xiàn)下行鏈路的功率分配，首先需理解參數(shù)Pa/Pb的含義[1]，如圖1所示。

系統(tǒng)可以配置RS功率、PDSCH功率，以達到優(yōu)化性能、降低干擾的目的。RS發(fā)射功率是小區(qū)級參數(shù)，由網(wǎng)管配置，一旦確定將不受其他參數(shù)影響，可以看作是下行功率分配的基準功率。

Pa是UE級參數(shù)，可以限時改變。因為RS功率不變，所以Pa改變造成的結(jié)果是A類符號功率改變。

Pb是UE小區(qū)級參數(shù)（SIB2廣播），一旦配置就不會改變，意味著B類符號需隨著A類符號變化而變化，以保證Pb值不變。

參數(shù)Pa/Pb的選擇，從兩個方面來考慮。Pa和Pb類符號滿功率發(fā)射，避免發(fā)射功率小于額定功率，造成功率的浪費；Pa和Pb類符號的比值越接近越好。Pa/Pb常用的組合方式如表1所示。

圖1 Pa/Pb參數(shù)含義

在理解參數(shù)Pa/Pb時，前提需要了解ρA和ρB，如圖2所示。其中，ρA表示無RS的OFDM符號上的PDSCH RE功率相對于RS RE功率的比值；ρB為有RS的OFDM符號上的PDSCH RE功率相對于RS RE功率的比值。

Pa：對于不包含RS的OFDM符號，未使用多用戶MIMO時，Pa=10logρA(dB)，取值范圍為[3，2，1，0，-1.77，-3，-4.77，-6] dB。

Pb：ρB/ρA的比值，表征為無RS的OFDM符號上數(shù)據(jù)RE功率與有RS的OFDM符號上數(shù)據(jù)RE功率的比值。后臺Pb設(shè)置為比值的索引，而不同的索引代表不同的比值，如表2所示。

圖2 Pa與Pb功率利用率最大化的符號功率

表1 Pa與Pb組合類型的比值 /%

表2 后臺Pb設(shè)置索引值

業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)傳輸功率利用率100%，即A類符號與“B類符號+RS參考信號”在寬帶內(nèi)功率相等且保障基站輸出功率最大化的效率模型。其中，有4組參數(shù)可以使功率利用率最大化，分別是（Pa，Pb）：（0，0）、（-3，1）、（-4.77，2）、（-6，3）。

下面從Pa維度來說明Pa與RS的關(guān)系滿足：

其中12×RB為寬帶內(nèi)所有的RE數(shù)，10（Pa/10）是將Pa的功率轉(zhuǎn)換成mW；Pcrs-re-a為所有A類符號的功率總和。

舉例：20 MHz帶寬，MIMO配置為2×20 W（Pcrsre-a=20 W），以Pa=-6，Pb=0為例，則RS功率是18.2dBm。如果增大Pa值，后臺設(shè)置的RS功率允許設(shè)置上限值將下降。當Pa增大到0時，A類符號和“B類符號+參考信號”的功率相等，此時基站功率利用率100%。當Pa繼續(xù)增加時，RS信號輸出功率下降，A類符號和B類符號加參考信號的功率不相等，功率資源利用率出現(xiàn)下降。需注意，在優(yōu)化過程中，網(wǎng)管中的RS和Pa值的設(shè)置值未達到基站輸出功率最大值，所以在特定Pa/Pb值下，提升RS功率也可以增加A類符號的輸出功率，但RS功率不得超過式（1）計算的上限值。

下面從Pb維度來說明Pb與RS的關(guān)系：

于是，RS功率為18.2dBm。為達到100%功率利用率，PDSCH功率為設(shè)置為-6，得到PDSCH功率為12.2dBm。它的業(yè)務(wù)信道占比下降，必然會導(dǎo)致系統(tǒng)容量下降。所以，Pb=3不推薦在城區(qū)配置。Pb=2也是同理，配置導(dǎo)致RS信號偏大。

2 Pa、Pb參數(shù)組合測試

由于實際無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的差異，在推薦的Pa、Pb組合下，速率并不一定最佳，需要根據(jù)實際的地理環(huán)境和無線網(wǎng)絡(luò)情況進行測試驗證，獲取最佳的配置組合。以銀川市為例進行測試，測試路線如圖3所示。

2.1 Pa、Pb測試配置選擇

Pa、Pb測試配置選擇，如表3所示。

表3 測試Pa、Pb配置選擇

2.2 測試結(jié)果圖示

Pa/Pb組合與RSRP/SINR值的關(guān)系，如圖4所示。

Pa/Pb組合與平均下行吞吐率、SINR值的關(guān)系，如圖5所示。

2.3 結(jié) 論

從不同Pa/Pb組合配置下各指標的變化得出結(jié)論：

（1）Pa的增加，使業(yè)務(wù)信號功率提升，SINR值逐步走低，但下載速率在穩(wěn)步提高，即在RS參考信號功率不變的情況下，提高業(yè)務(wù)信號的功率，能有效提升下行速率；

圖3 測試區(qū)域

圖4 Pa/Pb組合與RSRP/SINR值的關(guān)系

圖5 Pa/Pb組合與平均下行吞吐率、SINR值的關(guān)系

（2）SINR值與速率之間并不總呈現(xiàn)一致的線性關(guān)系。在進行RF優(yōu)化階段，可以采用RSRP&SINR指導(dǎo)進行覆蓋優(yōu)化。在網(wǎng)絡(luò)深度優(yōu)化中，可以通過犧牲部分SINR值來獲取速率等性能指標的提升[2]；

（3）在測試Pa=6，Pb=1的測試時，降低了測試區(qū)域內(nèi)近半小區(qū)的RS功率（下調(diào)2dB），此時RSRP大于95 dBm，占比沒有很大變化，即對覆蓋基本上無影響，但此時的下行速率是最大的。因此，在站點密集的市區(qū)，應(yīng)該選擇合適的RS功率，以避免RS功率過大造成本小區(qū)容量的降低和對其他小區(qū)造成干擾。