LTE功率控制

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LTE功率控制 - [LTE物理层]

Tag： 功率控制  TPC-RNTI

LTE功率控制的对象包括PUCCH，PUSCH，SRS，RA preamble， RA Msg3等。由于这些上行信号的数据速率和重要性各自不同，其具体功控方法和参数也不尽相同。PUSCH和SRS的功控基本相同。

1 标称功率(Nominal Power)

eNB首先为该小区内的所有UE半静态设定一标称功率P0（对PUSCH和PUCCH有不同的标称功率，分别记为P0_PUSCH和P0_PUCCH ），该值通过系统消息SIB2（UplinkPowerControlCommon: p0-NominalPUSCH, p0-NominalPUCCH）广播给所有UE；P0_PUSCH的取值范围是（-126，24）dBm。
需要注意的是对于动态调度的上行传输和半持久调度的上行传输，P0_PUSCH的值也有所不同（SPS-ConfigUL: p0-NominalPUSCH-Persistent）。
另外RA Msg3的标称功率不受以上值限制，而是根据RA preamble初始发射功率（preambleInitialReceivedTargetPower）加上∆Preamble_Msg3 （UplinkPowerControlCommon: deltaPreambleMsg3）。
每个UE还有UE specific的标称功率偏移（对PUSCH和PUCCH有不同的UE标称功率，分别记为P0_UE_PUSCH和P0_UE_PUCCH ），该值通过dedicated RRC信令（UplinkPowerControlDedicated: p0-UE-PUSCH, p0-UE-PUCCH）下发给UE。P0_UE_PUSCH和P0_UE_PUCCH的单位是dB，因此这个值可以看成是不同UE对于eNB范围标称功率P0_PUSCH和P0_PUCCH的一个偏移量。对于动态调度的上行传输和半持久调度的上行传输，P0_UE_PUSCH的值也有所不同。
最终UE所使用的标称功率是（eNB范围标称功率 + UE Specific偏移量）。

2 路损补偿
在标称功率基础上，UE还需要根据测量得到的路损数据自动进行功率补偿。UE通过测量下行参考信号（RSRP）计算得到下行路损，乘以一个补偿系数α后作为上行路损补偿。系数α由eNB在系统消息中半静态设定（UplinkPowerControlCommon: alpha）。对于PUCCH和Msg 3，α总是为1。
标称功率设定和路损补偿都属于半静态功率控制，UE的动态功率控制有基于MCS的隐式功率调整和基于PDCCH的显示功率调整。

3 基于MCS的功率调整
根据Shannon公式，发射功率需要正比于传输数据速率。在LTE系统中，MCS决定了每个RB上行数据量的大小，因此调度信息中的MCS隐式地决定了功率调整需求。
根据公式 可以得到功率调整量。
公式中的MPR即是由MCS决定的per RE的数据块大小；
公式中的KS一般情况下=1.25。
公式中的β是上行数据全为控制数据（如CQI）而无其他上行数据情况下的调整系数；如果有其他上行数据则为1。
基于MCS的功率调整仅针对PUSCH数据，对PUCCH和SRS不适用。
eNB可以对某UE关闭或开启基于MCS的功率调整，通过dedicated RRC信令（UplinkPowerControlDedicated: deltaMCS-Enabled）实现。

对于PUCCH来说，没有基于MCS的功率调整，但是对于不同的PUCCH format，系统会设定其他format相对于format 1a的功率偏移（UplinkPowerControlCommon: DeltaFList-PUCCH）。

4 基于PDCCH的功率调整
eNB可以在DCI format 0（UE标识C-RNTI）中携带TPC，或者使用专门用于功控命令的DCI format 3/3a（UE标识TPC-RNTI）。
基于PDCCH的功控调整可以分为累积调整方式和绝对值调整方式两种。累积方式是在当前功率调整数值上增加/减少一个TPC中指示的调整步长；绝对值方式是指直接使用TPC中指示的功率调整数值。累积方式可以适用于PUSCH，PUCCH和SRS，而绝对值方式只适用于PUSCH。
eNB通过专用RRC信令（UplinkPowerControlDedicated: accumulationEnabled）指示UE采用累计方式还是绝对值方式。
当采用累积方式时，TPC可以指示两套不同的调整步长，第一套步长为（-1，0，1，3）dB，由DCI format 0/3指示；第二套步长为（-1，1），由DCI format 3a指示；
当采用绝对方式时，TPC数值为（-4，-1，1，4）dB，由DCI format 0/3指示。
除了DCI format 0/3以外，eNB还可以在下行调度DCI format 1上指示仅用于PUCCH功控的TPC。

UE的最终上行发射功率为“标称功率+路径补偿+MCS调整+PDCCH调整”。