全網(wǎng)TXPOWER過(guò)高研究性分析方法(LTE_TDD)_20150908

1、全網(wǎng)TXPOWER過(guò)高研究性分析方法（LTE_TDD）蔣中定（南京寬慧無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信有限公司，江蘇 南京 210000）摘要 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、高效的運(yùn)行，不僅需要良好的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和工程建設(shè)，還需要后期的高質(zhì)量的維護(hù)與優(yōu)化。終端UE作為保證端到端通信性能的重要環(huán)節(jié)，涉及多方面的問(wèn)題，其中上行功率過(guò)高對(duì)終端續(xù)航時(shí)間影響較大，通過(guò)深入學(xué)習(xí)上行功控的機(jī)制可以深入了解終端上行功率過(guò)高的原因所在，從而提出合理的建議，讓網(wǎng)絡(luò)更加安全可靠的運(yùn)行下去。關(guān)鍵詞 UE TXPower PSD p0-NominalPUSCH p0-NominalPUCCH TPC 開(kāi)環(huán)功率控制 閉環(huán)功率控制 High tech-orien

2、ted TXPOWER investigative analysis method (LTE_TDD)Abstract Stable, efficient operation of the wireless network, not only need good network planning and construction, also need high quality in the late maintenance and optimization.Terminal UE as an imp0rtant link of guarantee end-to-end communicatio

3、n performance, involving many problems, including high uplink p0wer to end influence on battery life, and through in-depth study of uplink p0wer control mechanism can be further understand the causes of terminal uplink p0wer is too high, so as to put forward reasonable Suggestions, make network more

4、 safe and reliable operation.Keywords UE TXPower PSD p0-NominalPUSCH p0-NominalPUCCH TPC Open Loop P0wer Control Close Loop P0wer Control1引言通過(guò)全網(wǎng)路測(cè)測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)UE TXPower_pusch過(guò)高，其中最大值為25dBm，最小值為-29dBm，測(cè)試均值為20.78dBm。在LTE協(xié)議中規(guī)定終端的最大發(fā)射功率為23dBm，可以想象現(xiàn)網(wǎng)的終端幾乎是以滿(mǎn)功率在跟基站進(jìn)行通信。這樣一來(lái)意味著續(xù)航時(shí)間大幅降低，除非是車(chē)載設(shè)備，不然肯定希望上行功率越低越好

5、，除此之外上行功率過(guò)高還會(huì)對(duì)其他終端及鄰小區(qū)造成干擾。UE TXPower統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖1所示：圖1：UE TXPower_pusch指標(biāo)統(tǒng)計(jì)目前現(xiàn)網(wǎng)采用的是TDD模式，上下行共用同一頻段，這樣下上行信道的衰減差別不大，我們可以認(rèn)為兩者等同。如圖2為接收電平RSRP與UETXPower的曲線圖，橫坐標(biāo)為時(shí)間軸，縱坐標(biāo)為RSRP時(shí)對(duì)應(yīng)的UETXPower。圖中可以看到接收電平RSRP越強(qiáng)，終端UE的發(fā)射功率越低，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響也就越小。圖2：RSRP&UETXPower一張良好的運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)要求，UE TXPower0dBm。對(duì)于現(xiàn)網(wǎng)存在的問(wèn)題，我們需要進(jìn)行深入分析，在分析UE TXPower過(guò)高之前，

6、首先要弄清楚上行功控的機(jī)制與原理。2 LTE上行功率控制基站與原理2.1上行功率控制的信道與目標(biāo)LTE系統(tǒng)的上行功率控制機(jī)制圍繞PUSCH信道和PUCCH信道進(jìn)行，其中PUSCH信道用于承載數(shù)據(jù)，PUCCH用于承載信令。實(shí)施上行功率控制的目的是：1、保證基站接收信號(hào)的穩(wěn)定 2、節(jié)省終端的功耗。LTE上行功率控制以RB的功率為帶寬單位，單位帶寬下的功率稱(chēng)為PSD（P0wer Spectral Density，功率譜密度），上行方向并不直接控制終端輸出的PSD，而是要求基站側(cè)接收到的PSD滿(mǎn)足要求，保證達(dá)到基站的PSD穩(wěn)定，從而間接的控制終端的輸出功率。由于接收功率與距離密切相關(guān)，可見(jiàn)如果終端里基

7、站遠(yuǎn)，就需要提升發(fā)射功率，以保證各個(gè)終端達(dá)到基站的功率大體相當(dāng)，也就是克服“遠(yuǎn)近效應(yīng)”。 上行功率控制效果如圖3所示：圖3 上行功率控制效果2.2開(kāi)環(huán)功控為了達(dá)到這樣的效果，LTE采用了先進(jìn)行開(kāi)環(huán)功控，用來(lái)設(shè)置上行發(fā)射功率的初始值；接著進(jìn)行閉環(huán)功控，用來(lái)連續(xù)控制上行發(fā)射功率。接下來(lái)我們來(lái)看開(kāi)環(huán)功控是如何運(yùn)作的，我們假設(shè)終端的上行帶寬是固定的，那么PSD就只由功率來(lái)決定。在這種情況下，上行功率控制就是讓基站接收的功率Pr達(dá)到目標(biāo)值P目標(biāo) 。圖4 上行信號(hào)接收過(guò)程根據(jù)信號(hào)傳播模型可以得到：Pr=P-PL，其中P代表終端的發(fā)射功率，PL代表路徑損耗。如果要求Pr高于目標(biāo)值P目標(biāo)的話，必然要求P初始P

8、L+P目標(biāo)，其中P初始代表終端的初始發(fā)射功率，就是開(kāi)環(huán)功控需要解決的問(wèn)題。目標(biāo)值P目標(biāo)是由系統(tǒng)設(shè)置，通過(guò)SIB2廣播，在TS36.331中命名為p0-NominalPUSCH。該值與小區(qū)的覆蓋半徑相關(guān)，覆蓋半徑越大，P目標(biāo)越小。這樣看來(lái)，要想計(jì)算出初始發(fā)射功率，只差路徑損耗PL了，由于上下行共用同一頻段，我們通常認(rèn)為兩者相差不大，可以等價(jià)。圖5 小區(qū)參考信號(hào)接收示意圖上圖展示了小區(qū)參考信號(hào)的接收過(guò)程，在子載波上，小區(qū)參考信號(hào)是按參數(shù)EPREcrs來(lái)發(fā)射的，經(jīng)過(guò)路損PL后到達(dá)終端，終端的接收到的功率為RSRP?？梢钥闯觯篟SRP=EPREcrs-PL，其中RSRP是終端的測(cè)量值，而EPREcrs

9、會(huì)在SIB2中廣播，稱(chēng)為reference Signal P0wer（如圖4所示），因此路徑損耗PL，等于EPREcrs減去RSRP。終端的最大發(fā)射功率為23dBm，如果計(jì)算出來(lái)的初始發(fā)射功率已經(jīng)超過(guò)23dBm，初始發(fā)射功率還是只能設(shè)為23dBm。通過(guò)開(kāi)環(huán)功控可以得到：終端的初始發(fā)射功率P初始。圖6 SIB2中 reference Signal P0wer的值2.3閉環(huán)功控開(kāi)環(huán)功控完成后，終端以初始發(fā)射功率P初始發(fā)出信號(hào)，基站接收到后，根據(jù)PSD開(kāi)始進(jìn)行有反饋的功率控制，這就是閉環(huán)功控?；镜姆答伔Q(chēng)為T(mén)PC，通過(guò)PDCCH信道下發(fā)，終端根據(jù)收到的TPC，調(diào)整自己的發(fā)射功率。圖7 基站發(fā)送TPC

10、的示意圖TPC指令有兩種格式，對(duì)應(yīng)兩種上行發(fā)射功率的調(diào)控方式：累積方式與絕對(duì)方式。終端在建立業(yè)務(wù)連接時(shí)，基站通過(guò)信令，會(huì)為終端制定上行的發(fā)射功率的調(diào)控方式。所謂累積方式，是終端以上一次發(fā)射功率為參照進(jìn)行調(diào)整；而絕對(duì)方式以終端的初始發(fā)射功率為參照進(jìn)行調(diào)整。兩種調(diào)控方式對(duì)比如圖8所致：圖8 累積方式與絕對(duì)方式的對(duì)比圖在下行RRC CONNECTION SETUP中，可以查看到PUSCH的采用的調(diào)控方式，圖9為RRC CONNECTION SETUP信令的解碼內(nèi)容，從中可以看到PUSCH采用的是累積的方式。累積方式適合持續(xù)業(yè)務(wù)，比如語(yǔ)音業(yè)務(wù)；而絕對(duì)方式適合突發(fā)業(yè)務(wù)，比如數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。2.4 PUCCH信

11、道的功控在開(kāi)環(huán)功控方面，目標(biāo)值P目標(biāo)通過(guò)SIB2廣播，在規(guī)范TS36.331中命名為p0-NominalPUCCH。P目標(biāo)同樣與小區(qū)的覆蓋半徑相關(guān)，覆蓋半徑越大，P目標(biāo)越小。在閉環(huán)功控方面，PUCCH信號(hào)僅采用累積的方式。2.5隨機(jī)接入前導(dǎo)的起始功率隨機(jī)接入前導(dǎo)的起始功率類(lèi)似于PUCCH信道開(kāi)環(huán)功控的計(jì)算方法，目標(biāo)值P目標(biāo)通過(guò)SIB2廣播，在規(guī)范TS36.331中命名為preambleInitialReceivedTargetP0wer。P目標(biāo)同樣與小區(qū)的覆蓋半徑相關(guān)，覆蓋半徑越大，P目標(biāo)越小。3 現(xiàn)網(wǎng)配置參數(shù)分析及驗(yàn)證測(cè)試3.1上行功控相關(guān)配置參數(shù)如圖9為上行功控相關(guān)配置參數(shù)，其中pream

12、bleInitialReceivedTargetP0wer為-104dBm，p0-NominalPUSCH為-67dBm，p0-NominalPUCCH為-105dBm。圖10上行功控相關(guān)配置參數(shù)信息優(yōu)化建議值，在城市環(huán)境下，preambleInitialReceivedTargetP0wer通常設(shè)置為-100dBm，p0-NominalPUCCH通常設(shè)置為-100dBm，p0-NominalPUSCH通常設(shè)置為-90dBm。圖10為某運(yùn)營(yíng)商參數(shù)配置信息，可以看到preambleInitialReceivedTargetP0wer為-104dBm，p0-NominalPUSCH為-87dBm，p0-NominalPUCCH為-105dBm。其中最明顯有差別的是關(guān)鍵參數(shù)p0-NominalPUSCH設(shè)置為-87dBm。圖11 某運(yùn)營(yíng)商上行功控相關(guān)配置參數(shù)信息3.2 參數(shù)修改后驗(yàn)證結(jié)束語(yǔ)移動(dòng)通信系統(tǒng)中上行功控起到了一個(gè)非常重要的作用，一方面要求達(dá)到服務(wù)質(zhì)量（QOS）所需的足夠的每比特發(fā)送能量，另外一方面是最小化對(duì)系統(tǒng)其他用戶(hù)的干擾以及最大化增加移動(dòng)終端電池的續(xù)航時(shí)間。參考文獻(xiàn)：1 孫宇彤. LTE教程：原理與實(shí)現(xiàn)北京：電子工業(yè)出版社，2013.2 孫宇彤. LTE教程：結(jié)構(gòu)與實(shí)施北京：電子工業(yè)出版社，2014.3 孫宇彤. LTE教程：機(jī)制與流程北京：電子