第九课：LTE功率控制技术分析分析

LTE功率控制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。

LTE功率控制手机刚开机，手机（在这种情况下为发射器）必须向基站（在这种情况下为接收器）发送一些信号。

手机必须发送多大的功率才能发射它的第一个信号？这非常重要。

如果移动电话以太低的功率发射信号，则基站将无法检测到它；而如果发射的功率过高，则基站将无法检测到它，它可能会干扰其他手机与基站之间的通信。

因此，它必须确定适当的发射功率电平，该功率应足够强以被基站正确解码，并且足够弱以不干扰其他移动电话与基站之间的通信。

UE应该使用哪种方法确定适当的传输功率？手机通信系统中常用的总体逻辑如下：1.网络（基站）正在传输具有固定功率值的特定参考信号；2.网络传输有关其正在传输的参考信号的信息（例如，功率）；3.网络还发送UE可以发送的最大允许功率；4.UE解码来自基站的参考信号并测量功率；5.UE可以通过比较步骤4和2的结果来找出UE与基站之间的路径损耗；6.同样从步骤2中的信息，UE知道允许它使用多少功率；7.根据步骤5和步骤4的结果，UE可以算出它实际可以发送多少功率。

这种过程也称为功率控制过程。

但是，由于该功率确定过程不像闭环功率控制中那样基于反馈环路，因此被称为“开环功率控制”。

功率控制机制大致有两种不同的方式。

一种称为开环功率控制，另一种称为闭环功率控制。

不要对“循环”一词感到困惑。

当我们说“开环”时，它并不意味着“循环”控制。

这只是一个方向控制过程，没有反馈，如下图所示。

（实际上，“没有任何反馈输入的控制路径”是控制理论中的“开环”的定义。

）。

在开环控制中，UE通过自己的功率设置算法确定其传输功率。

该功率设置算法接受许多输入，但是所有这些输入均来自UE内部设置或UE的测量数据。

没有来自eNB的反馈输入。

开环功控开环功率控制的最常见示例之一是初始PRACH功率。

如下所示确定该PRACH功率。

一旦检测到初始PRACH，UE功率将由TPC（传输功率控制）命令（DCI 0中的MAC CE或TPC字段）动态控制。

第九课：LTE功率控制LTE下行功率控制由于LTE下行采用OFDMA技术，一个小区内发送给不同UE的下行信号之间是相互正交的，因此不存在CDMA系统因远近效应而进行功率控制的必要性。

就小区内不同UE的路径损耗和阴影衰落而言，LTE系统完全可以通过频域上的灵活调度方式来避免给UE分配路径损耗和阴影衰落较大的RB，这样，对PDSCH采用下行功控就不是那么必要了。

另一方面，采用下行功控会扰乱下行CQI测量，影响下行调度的准确性。

因此，LTE系统中不对下行采用灵活的功率控制，而只是采用静态或半静态的功率分配（为避免小区间干扰采用干扰协调时静态功控还是必要的）。

下行功率分配的目标是在满足用户接收质量的前提下尽量降低下行信道的发射功率，来降低小区间干扰。

在LTE系统中，使用每资源单元容量（Transmit Energy per Resource Element, EPRE）来衡量下行发射功率大小。

对于PDSCH信道的EPRE可以由下行小区专属参考信号功率EPRE以及每个OFDM符号内的PDSCH EPRE和小区专属RS EPRE的比值ρA或ρB的得到。

其中，下行小区参考信号EPRE定义为整个系统带宽内所有承载下行小区专属参考信号的下行资源单元（RE）分配功率的线性平均。

UE可以认为小区专属RS_EPRE在整个下行系统带宽内和所有的子帧内保持恒定，直到接收到新的小区专属RS_EPRE。

小区专属RS_EPRE 由高层参数Reference-Signal-power通知。

ρA或 ρB表示每个OFDM符号内的PDSCH EPRE和小区专属RS EPRE的比值，且ρA或ρB 是UE专属的。

具体来说，在包含RS的数据OFDMA的EPRE与小区专属RS EPRE的比值标识用Bρ表示；在不包含RS的数据OFDMA的EPRE与小区专属RS EPRE的比值标识用ρA表示。

一个时隙内不同OFDMA的比值标识ρA或ρB与OFDMA符号索引对应关系图1OFDMA系统如果要使用下行功控，主要用于补偿信道的路径损耗和阴影。

LTE中的功率控制总结LTE框图综述1、系统功率控制技术的比较下表所示。

LTE功率控制与CDMA、2 LTE CDMA明显不明显远近效应补偿路径损耗和阴影衰对抗快衰落功控目的落功控周期慢速功控快速功控小区功控围小区和小区间上行：每个RE具体功率目标上的能量整条链路的总发射功率EPRE；资料Word的多址方式，所SC-FDMA当中上下行分别采用OFDMA和3、LTE 当中远近WCDMA以各子载波之间是正交不相关的，这样就克服了eNodeB效应的影响。

为了保证上行发送数据质量，减少归属不同的能量消UEUE使用相同频率的子载波产生的干扰，同时也减少的耗，并使得上行传输适应不同的无线传输环境，包括路损，阴影，快（质量平衡与信干噪比平衡的原则相结合使用，是现在功率衰落等。

）控制技术的主流。

，下采用慢速功率控制)4、功率控制方面，只是对上行作功率调整(的发送对UE行按照参数配置进行固定功率的发送，即只有eNodeB的相于同控制使得对功中调功率作整。

LTE，上行率eNodeBUE到达MCS(Modulation And Coding Scheme), 不同单位带宽上的功率）Density,PSD的功率谱密度（Power Spectral 分配不同的发送带宽和调制编码机UEeNodeB 为不同的大致相等。

获得相应不同的上行发射功率。

，使得不同条件下的制MCSUE、对于下行信号，基站合理的功率分配和相互间的协调能够抑制小5的下行方向LTE区间的干扰，提高同频组网的系统性能。

严格来说，资料Word是一种功率分配机制，而不是功率控制。

不同的物理信道和参考信号之间有不同的功率配比。

下行功率分配以开环的方式完成，以控制基站在下行各个子载波上的发射功率。

下行RS一般以恒定功率发射。

下行共享控制信道PDSCH功率控制的主要目的是补偿路损和慢衰落，保证下行数据链路的传输质量。

下行共享信道PDSCH的发射功率是与RS发射功率成一定比例的。

1LTE 系统的干扰分析从3GPP 长期演进(LTE)的设计目标可以看出，下行100Mbit/s 和上行50Mbit/s 的速率指标对物理层传输技术提出了较高要求。

经过多轮的讨论，最终确定3GPP LTE 系统物理层传输方案为上行采用单载波SC -FDMA 、下行采用OFDMA 。

由于LTE 采用OFDMA 多址方式，相较于CDMA系统，对功率控制的依赖性大大降低了。

CDMA 系统是自干扰系统，小区内用户占用相同的频率，只是通过码分来区分用户，同频干扰非常大，必须使用高效的功率控制技术，限制系统内部的干扰电平，降低小区内和小区间的干扰。

另外，CDMA 系统还需要通过小区内的功率控制来克服“远近效应”，并减小UE 的功耗。

对于LTE 系统来说，系统采用OFDMA 和SC -FDMA 多3G 系统采用CDMA 多址方式，小区内/小区间的用户使用相同的频率资源，同频干扰较大，而LTE系统采用OFDMA 多址方式，小区内的不同用户占用不同的频率资源，小区间一般占用相同的频率资源，小区内用户间同频干扰相对减弱,因此，在主要用于解决干扰问题的功率控制技术方面，LTE 系统比3G 系统有较大简化。

本文重点介绍LTE 系统的功率控制技术，在介绍之前，首先分析了LTE 系统的干扰情况，随后对现有系统中的通用功率控制技术进行探讨，从而引出LTE 系统的功率控制方案。

关键词LTE ；OFDM ；上行功控；干扰LTE 系统中的功率控制技术龙紫薇，邓伟，杨光（中国移动通信集团公司研究院北京100053）TD 与LTE 技术创新论坛协办了各种多天线发射技术在终端不同移动速度下的吞吐量。

8结束语在LTE 系统中，根据覆盖场景、信道环境的变化，可自适应地采用发送分集、空间复用和波束赋形等技术，以获得较好的覆盖质量和小区吞吐量。

根据上面的仿真结果，发送分集、空间复用和波束赋形的应用场景建议如下。

·对于运动速度低、信噪比高的场景，建议采用闭环空间复用技术发射多个数据流，可获得较高的小区吞吐量。

LTE中的功率控制总结1、LTE框图综述2、LTE功率控制与CDMA系统功率控制技术的比较下表所示。

3、LTE当中上下行分别采用OFDMA和SC-FDMA的多址方式，所以各子载波之间是正交不相关的，这样就克服了WCDMA当中远近效应的影响。

为了保证上行发送数据质量，减少归属不同eNodeB的UE使用相同频率的子载波产生的干扰，同时也减少UE的能量消耗，并使得上行传输适应不同的无线传输环境，包括路损，阴影，快衰落等。

（质量平衡与信干噪比平衡的原则相结合使用，是现在功率控制技术的主流。

）4、功率控制方面，只是对上行作功率调整(采用慢速功率控制)，下行按照参数配置进行固定功率的发送，即只有eNodeB对UE的发送功率作调整。

LTE中，上行功率控制使得对于相同的MCS(Modulation And Coding Scheme), 不同UE到达eNodeB的功率谱密度（Power Spectral Density,PSD单位带宽上的功率）大致相等。

eNodeB 为不同的UE分配不同的发送带宽和调制编码机制MCS，使得不同条件下的UE获得相应不同的上行发射功率。

5、对于下行信号，基站合理的功率分配和相互间的协调能够抑制小区间的干扰，提高同频组网的系统性能。

严格来说，LTE的下行方向是一种功率分配机制，而不是功率控制。

不同的物理信道和参考信号之间有不同的功率配比。

下行功率分配以开环的方式完成，以控制基站在下行各个子载波上的发射功率。

下行RS一般以恒定功率发射。

下行共享控制信道PDSCH功率控制的主要目的是补偿路损和慢衰落，保证下行数据链路的传输质量。

下行共享信道PDSCH的发射功率是与RS发射功率成一定比例的。

它的功率是根据UE反馈的CQI与目标CQI的对比来调整的，是一个闭环功率控制过程。

在基站侧，保存着UE 反馈的上行CQI值和发射功率的对应关系表。

这样，基站收到什么样的CQI，就知道用多大的发射功率，可达到一定的信噪比（SINR）目标。

LTE功率控制技术分析1LTE下行功率控制1）在频率和时间上采用恒定的发射功率，基站通过高层信令指示该发射功率数值。

2）下行功率分配以每个RE为单位，控制基站在各个时刻各个子载波上的发射功率。

3）下行功率分配方法：●提高参考信号的发射功率(Power Boosting)●与用户调度相结合实现小区间干扰抑制的相关机制4）PDSCH不采用功率控制●采用OFDMA技术，不同UE信号互相正交，不存在CDMA系统的远近效应。

●频域调度能够避免在深度路径损耗的RB上传输。

●采用功控会扰乱下行CQI测量，影响下行调度的准确性。

5）下行信道（PDSCH/PDCCH/PCFICH/PHICH）采用半静态的功率分配。

◇OFDMA系统如果要使用下行功控，主要用于补偿信道的路径损耗和阴影。

但下行功控和频域调度存在一定的冲突。

1.系统完全可以通过频域调度的方式避免在那些路径损耗较大的RB进行传输，因此对PDSCH 采用下行功率控制就不是很重要了。

2.采用下行功率控制反而会扰乱下行CQI测量，由于功控补偿了某些RB的路径损耗，UE无法获得真实的下行信道质量信息，从而影响到下行调度的准确性。

1.1 提高参考信号的发射功率-Power Boosting小区通过高层信令指示，通过不同比值设置RS信号在基站总功率中的不同开销比例，来实现RS发射功率的提升。

1.2 用户功率分配和小区间干扰协调在指示基础上，通过高层参数确定的具体数值，得到基站下行针对用户的PDSCH发射功率。

●关系：●用于MU-MIMO的场景●表示功率平均分配给两个用户●为了支持下行小区间干扰协调，定义了基站窄带发射功率限制（RNTP，Relative Narrowband Tx Power）的物理层测量，在X2口上进行交互。

它表示了该基站在未来一段时间内下行各个PRB将使用的最大发射功率的情况，相邻小区利用该消息来协调用户，实现同频小区干扰协调。

2LTE上行功率控制1）终端的功率控制目的：节电和抑制用户间干扰2）手段：采用闭环功率控制机制3）控制终端在上行单载波符号上的发射功率，使得不同距离的用户都能以适当的功率达到基站，避免“远近效应”。

功率控制功率控制是无线系统中重要的一个功能。

UE 在不同的区域向基站发送信号，这样发送的功率就会有不一致。

远的UE 发送的功率应该大一些，近的稍微小一些，这样以便基站能够更好的将不同的UE 能够解调出来。

功率控制也通常分为开环功率控制和闭环功率控制。

开环功率控制通常不需要UE 反馈，基站通过自身的一些测量或者其他信息，来控制UE 的功率发送或者自身的功率发送。

闭环功率控制通常需要UE 的一些相应的信息，包括信噪比(SIR/ SINR) 或者是BLER/FER 等信息，来调整UE 的发送功率。

闭环功率控制又一般分为两种，一种是内环功率控制，一种是外环功率控制。

内环功率控制是通过SIR 来进行相应的功率控制，基站通过接收到UE 的SIR ，发现与预期的SIR 有差距，然后产生功率控制命令，指示UE 进行调整发送功能，以达到预期的SIR 。

外环功率通常是一种慢功率调整，主要是通过链路的质量来调整SIR ，通过测量链路的BLER ，来指示SIR 的调整情况。

LTE 的功率控制，有别于其他系统的功率控制。

LTE 在一个小区是一个信号正交的系统，所以小区内相互干扰比较小，LTE 主要是在小区之间的干扰。

所以LTE 对于小区内的功率控制的频率相对比较慢。

LTE 有个概念下行功率分配时要使用到，the energy per resource element (EPRE)，可以立即为每个RE 的平均功率。

1上行功率控制1.1PUSCH1.1.1 PUSCH 的功率控制UE 需要根据eNB 的指示设置每个子帧的PUSCH 的发射功率PUSCH P ：)}()()()())((log 10,min{)(TF O_PUSCH PUSCH 10CMAX PUSCH i f i PL j j P i M P i P +∆+⋅++=α[dBm]以下对于各个参数进行相应的解析。

CMAX P 是UE 的发射的最大的功率，在协议36101中定义的，)(PUSCH i M 是UE 在子帧i 所分配的PUSCH 的RB 的数目或者PUSCH 的RB 带宽，用RB 数目来表示;)(O_PUSCH j P 是预期的PUSCH 的功率，包括两部分，一部分是小区属性的参数)( PUSCH O_NOMINAL_j P ，一个是UE 属性的参数)(O_UE_PUSCH j P 。

第九课：LTE功率控制LTE下行功率控制由于LTE下行采用OFDMA技术，一个小区内发送给不同UE的下行信号之间是相互正交的，因此不存在CDMA系统因远近效应而进行功率控制的必要性。

就小区内不同UE的路径损耗和阴影衰落而言，LTE系统完全可以通过频域上的灵活调度方式来避免给UE分配路径损耗和阴影衰落较大的RB，这样，对PDSCH采用下行功控就不是那么必要了。

另一方面，采用下行功控会扰乱下行CQI测量，影响下行调度的准确性。

因此，LTE系统中不对下行采用灵活的功率控制，而只是采用静态或半静态的功率分配（为避免小区间干扰采用干扰协调时静态功控还是必要的）。

下行功率分配的目标是在满足用户接收质量的前提下尽量降低下行信道的发射功率，来降低小区间干扰。

在LTE系统中，使用每资源单元容量（Transmit Energy per Resource Element, EPRE）来衡量下行发射功率大小。

对于PDSCH信道的EPRE可以由下行小区专属参考信号功率EPRE以及每个OFDM符号内的PDSCH EPRE和小区专属RS EPRE的比值ρA或ρB的得到。

其中，下行小区参考信号EPRE定义为整个系统带宽内所有承载下行小区专属参考信号的下行资源单元（RE）分配功率的线性平均。

UE可以认为小区专属RS_EPRE在整个下行系统带宽内和所有的子帧内保持恒定，直到接收到新的小区专属RS_EPRE。

小区专属RS_EPRE 由高层参数Reference-Signal-power通知。

ρA或 ρB表示每个OFDM符号内的PDSCH EPRE和小区专属RS EPRE的比值，且ρA或ρB 是UE专属的。

具体来说，在包含RS的数据OFDMA的EPRE与小区专属RS EPRE的比值标识用Bρ表示；在不包含RS的数据OFDMA的EPRE与小区专属RS EPRE的比值标识用ρA表示。

一个时隙内不同OFDMA的比值标识ρA或ρB与OFDMA符号索引对应关系图1OFDMA系统如果要使用下行功控，主要用于补偿信道的路径损耗和阴影。

LTE功率控制分析作者：高文龙来源：《中国科技博览》2014年第10期[摘要]在无线信道环境中，由于布网的需要，不同的地理位置等等原因，不可能使得每个小区的下行发射功率都一样。

小区功率大了会对临小区造成干扰。

而功率小了，有可能不能很好的覆盖小区边缘。

在下行的各个信道和信号之间的功率并不能一成不变。

例如，参考信号，由于需要做信道估计。

参考信号的功率值最好比数据更好一些，才能保证很好的解调和解码。

另外，下行控制信道如何能够正确的接收和合理的功率分配都是有密切关系的。

[关键词]LTE、功率、控制、信道中图分类号：U463.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）10-0033-01一、下行功率控制LTE网络在频率和时间上采用恒定的发射功率，基站通过高层信令指示该发射功率数值。

下行功率分配以每个RE为单位，控制基站在各个时刻各个子载波上的发射功率。

LTE采用OFDMA系统，如果要使用下行功控，主要用于补偿信道的路径损耗和阴影。

但下行功控和频域调度存在一定的冲突。

下行功率分配以每个RE为单位，控制基站在各个时刻各个子载波上的发射功率。

1.下行功率分配方法>提高参考信号的发射功率（Power Boosting）>与用户调度相结合实现小区间干扰抑制的相关机制2.PDSCH不采用功率控制系统完全可以通过频域调度的方式避免在那些路径损耗较大的RB进行传输，因此对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会扰乱下行CQI测量，由于功控补偿了某些RB的路径损耗，UE无法获得真实的下行信道质量信息，从而影响到下行调度的准确性。

*采用OFDMA技术，不同UE信号互相正交，不存在CDMA系统的远近效应*频域调度能够避免在深度路径损耗的RB上传输*采用功控会扰乱下行CQI测量，影响下行调度的准确性下行信道（PDSCH/PDCCH/PCFICH/PHICH）采用半静态的功率分配3.提高参考信号的发射功率-Power Boosting小区通过高层信令指示，通过不同比值设置RS信号在基站总功率中的不同开销比例，来实现RS发射功率的提升。

LTE中的功率控制总结1、L TE框图综述2、LTE功率控制与CDMA系统功率控制技术的比较下表所示。

LTE CDMA远近效应不明显明显对抗快衰落功控目的补偿路径损耗和阴影衰落功控周期慢速功控快速功控功控范围小区内和小区间小区内具体功率目标上行：每个RE上的能量整条链路的总发射功率EPRE；3、LTE当中上下行分别采用OFDMA和SC-FDMA的多址方式，所以各子载波之间是正交不相关的，这样就克服了WCDMA当中远近效应的影响。

为了保证上行发送数据质量，减少归属不同eNodeB 的UE使用相同频率的子载波产生的干扰，同时也减少UE的能量消耗，并使得上行传输适应不同的无线传输环境，包括路损，阴影，快衰落等。

（质量平衡与信干噪比平衡的原则相结合使用，是现在功率控制技术的主流。

）4、功率控制方面，只是对上行作功率调整(采用慢速功率控制)，下行按照参数配置进行固定功率的发送，即只有eNodeB对UE的发送功率作调整。

LTE中，上行功率控制使得对于相同的MCS(Modulation And Coding Scheme), 不同UE到达eNodeB的功率谱密度（Power Spectral Density,PSD单位带宽上的功率）大致相等。

eNodeB 为不同的UE分配不同的发送带宽和调制编码机制MCS，使得不同条件下的UE获得相应不同的上行发射功率。

5、对于下行信号，基站合理的功率分配和相互间的协调能够抑制小区间的干扰，提高同频组网的系统性能。

严格来说，LTE的下行方向是一种功率分配机制，而不是功率控制。

不同的物理信道和参考信号之间有不同的功率配比。

下行功率分配以开环的方式完成，以控制基站在下行各个子载波上的发射功率。

下行RS一般以恒定功率发射。

下行共享控制信道PDSCH功率控制的主要目的是补偿路损和慢衰落，保证下行数据链路的传输质量。

下行共享信道PDSCH的发射功率是与RS发射功率成一定比例的。

它的功率是根据UE反馈的CQI与目标CQI的对比来调整的，是一个闭环功率控制过程。

无线系统中的上行功控是非常重要的，通过上行功控，可以使得小区中的移动台既保证上行发送数据的质量，又尽可能地减少对系统和其他用户的干扰，延长移动台电池的使用时间。

LTE中，同小区内不同用户之间的上行数据，设计成相互正交的。

因此同WCDMA相比，小区内上行干扰的管理就相对容易得多，LTE中的上行功率控制是慢速而非WCDMA中的快速功率控制。

LTE通过功率控制，主要用来使得上行传输适应不同的无线传输环境，包括路损，阴影，快数衰落，小区内及小区间其他用户的干扰等。

LTE中，上行功率控制使得对于相同的MCS（Modulation And Coding Scheme），不同UE到达eNodeB的功率谱密度（Power Spectral Density，PSD 亦即单位带宽上的功率）大致相等。

eNodeB为不同的UE分配不同的发送带宽和调制编码机制MCS，使得不同条件下的UE获得相应不同的上行发射速率。

LTE功率控制的对象包括PUCCH，PUSCH，SRS等。

虽然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。

但其原理都是基本相同的，可以归纳为（对于上行接入的功控如RA preamble，RA Msg3会有所区别，会在相应接入部分加以描述）：UE发射的功率谱密度（即每RB上的功率）＝开环工控点＋动态的功率偏移。

其中开环工控点＝标称功率P0 ＋开环的路损补偿α×（PL）。

标称功率P0又分为小区标称功率和UE特定的标称功率两部分。

eNodeB为小区内的所有UE半静态地设定一标称功率P0_PUSCH和P0_PUCCH，该值通过SIB2系统消息（UplinkPowerControlCommon: p0-NominalPUSCH, p0-NominalPUCCH）广播；P0_PUSCH 的取值范围是－126dBm 到＋24 dBm （均指每RB而言）。

P0_PUCCH的取值范围是－126 dBm到－96 dBm。