5 功率控制

dt_freeman

5        功率控制
5.1        功率控制算法
功率控制的主要目的是在保证通话质量的前提下尽量降低发信功率，从而有效地降低网络平均干扰电平，并节省手机电池。(本节所涉及到的参数将在下一节“功率控制参数”中详细描述)
5.1.1        步进功率控制(Step by step power control)                Pc1算法
该算法是步进全路径损耗补偿法，即根据接收信号电平和功率控制门限之间的差值，按规定的步长一步一步地提高或降低发射功率，直至接收信号电平达到功率控制门限。

步进功率控制算法的基本原则是：
当接收信号电平高于门限值，并且误码率低于门限值时降低发射功率
当接收信号电平低于门限值，或者误码率高于门限值时提高发射功率(如果发射功率还未达到最大值)。

功率控制过程按照参数 runPowerControl设置的时间间隔定期执行，算法根据无线接 口的 测量平均值， 分别对对移动台和基站作如下计算和判断：

        移动台发射功率控制：
若  ((RXLEV_UL > uRxLevULP) 且 (RXQUAL_UL < uRxQualULP))
        则按照设置的步长降低移动台的发射功率
若  ((RXLEV_UL < lRxLevULP)  或 (RXQUAL_UL > lRxQualULP))
        则按照设置的步长提高移动台的发射功率

基站发射功率控制：
若  ((RXLEV_DL > uRxLevDLP) 且 (RXQUAL_DL < uRxQualDLP))
        则按照设置的步长降低基站的发射功率
若  ((RXLEV_DL <  lRxLevDLP)  或 (RXQUAL_DL > lRxQualDLP))
        则按照设置的步长提高基站的发射功率
注意：基站发射功率的提高总是要受基站最大发射功率(bsTxPwrMax) 的限制。
上式中：
      RXLEV_UL：        基站接收到的上行信号电平
      RXLEV_DL：        移动台接收到的下行信号电平
      RXQUAL_UL：        基站接收到的上行信号质量
      RXQUAL_DL：        移动台接收到的下行信号质量
      uRxLevXXP：        上下行信号电平的上门限
      lRxLevXXP：        上下行信号电平的下门限
      uRxQualXXP：        上下行信号质量的上门限
      lRxQualXXP：        上下行信号质量的下门限
      其中XX 表示UL 或 DL
5.1.2        直接功率控制(One shot power control)                                Pc2算法       
该算法对部分路径损耗作一步到位的补偿。该算法先计算路径损耗，然后确定最佳发射功率，并直接将基站或移动台的发射功率调整到该最佳值。
移动台在发往基站的测量报告中汇报其当前发射功率，L1M将通过计算得到的新的最佳发射功率值通知移动台。
对于基站，L1M并不知道BTS的最大发射功率，需通过调整功率衰减值(基站当前发射功率和最大发射功率的差值)来控制发射功率。L1M计算出新的最佳功率衰减值并将该值通知基站。
计算公式如下：
MSPWR = PWR_MAX –
K_UL* (RXLEV_UL + (PWR_MAX - MS_PW_CURR)- L_RxLev_UL_P)
BTSATT = K_DL* (RXLEV_DL - ATTCUR) -  L_RxLev_DL_P
式中：
RXLEV_XX: 接收电平 (0-63)
MSPWR：移动台新的最佳发射功率值，用dBm表示
L_RxQual_XX_P： 功率控制的信号电平门限
MS_PW_CURR: 移动台当前发射功率
L_RxQual_XX_P： 功率控制的信号电平门限
PWR_MAX：移动台在小区内可能的最大发射功率，即  Min(msTxPwrMaxCell(n)，msTxPwrMax)
K_UL，K_DL：因子
BTSATT：基站新的最佳功率衰减值
ATTCUR：基站当前的功率衰减值

因子K_UL和K_DL的值取决于L_RxQual_XX_P(功率控制的信号质量门限)的取值和网络是否采用跳频。下表为假设L_RxQual_XX_P = 7，通过模拟得到K值：

RXQUAL        0        1        2        3        4        5        6        7
跳频时的K值        0.9        0.8                                0.7               
不跳频时的K值        0.7        0.6                                0.5               
通常门限值L_RxQual_XX_P小于7，当加权平均值RXQUAL_XX超过该门限值时K值等于0，即此时系统为满功率发射。
如果 RXQUAL_UL > LrxQual_UL_P  &reg;  K_UL = 0
如果 RXQUAL_DL > LrxQual_DL_P  &reg;  K_DL = 0
直接功率控制算法大跨度调整发射功率，但是有的移动台可能会由于接收信号强度的大幅度变化而陷入混乱，而产生不真实的测量报告。例如，移动台接通时距离基站很近，因为信号很强，基站功率会大幅度直接降低到最佳发射功率，而移动台测量反馈的滞后可能使基站功率进一步下降而造成信号恶化，反过来又使基站再提高到最大发射功率，产生振荡效应。鉴于此，引入8dB最大功率变化步长。即在每一次执行算法，发射功率最多可变化8dB。

5.1.3        移动台的功率控制                                                Pc3算法
在RACH信道，移动台的功率为Min(msTxPwrMax，msTxPwrMaxCCH)，前者为移动台最大发射功率，后者为系统定义的移动台在RACH信道上的最大允许功率。在实际网络中，最大允许功率一般按手机功率定义，即2W或33dBm。当移动台从RACH信道转到SDCCH或TCH信道时保持该发射功率，即在接通过程中，普通手机将以全功率2W发射。
在专用模式下，移动台按照基站发送的功率命令 (POWER COMMAND) 指
定的功率发射。功率命令在第一层的SACCH块的头部发送，移动台在报告结束时(SDCCH为102帧，TCH为104帧)接收到。然后移动台在下一个SACCH报告周期以每 13帧2dB的变化速率开始执行该功率命令。(如下图所示)
在越区切换时，目的小区允许移动台发射的最大功率(msTxPwrMaxCell)随越区切换命令由基站发送给移动台。
小区内切换时，移动台保持功率不变。
移动台要保存当前发射功率值，以便在下一个上行SACCH中将该值发送给基站。对于基站，整个过程(从基站发出命令到基站收到确认)持续三个复帧。

基站在第一层的SACCH块的                                                  基站接收
头部发送功率命令(PC)和定                                                          测量报告
时提前命令(TA)
                              一个SACCH报告周期
                              26 * 4 = 104 帧 (480毫秒)

SA0        SA1        SA2        SA3        SA0        SA1        SA2        SA3        SA0        SA1        SA2        SA3

26帧，SACCH                        移动台开始执行                         移动台开始向基站
在第12帧发送                        新的功率命令和                        发送关于前一个复
                                定时提前命令                        帧的SACCH

                移动台接收到由                        移动台构造SACCH
                基站发送的SACCH                        以申请新的功率命令
                块                                        和定时提前命令

5.2        功率控制参数
5.2.1        bsPowerControl

定义：该参数设定是否激活基站的功率控制功能。
取值范围：[enable / disable]
操作对象：powerControl
计数器：C1138/2-C1138/8-C1138/5
设置及影响：当该参数取值为enable时，表示启动功率控制功能；当取值
                为disable时，表示关闭功率控制功能。

                该参数对只有一个TRX的小区没有影响，因为在BCCH
                频率上不允许进行功率控制。
                注意：在做现场测试时，通常要关闭功率控制功能(即将该
                参数设置为disable)，以便测得实际信号覆盖强度。
参数类别：        3
5.2.2        bsTxPwrMax
       
定义：基站的最大发射功率
取值范围：[2到51] dBm
参考值：43dBm
操作对象：powerControl
计数器：C1400-C1164/14
设置及影响：发射功率是在TRX，DRX的输出端测量的。如果要得到
                EIRP，必须将TRX，DRX的输出端到天线之间的链路(天馈
                线，双通器等)损耗及天线增益考虑在内。发射功率的取值
                范围与基站的类型(S4000，S8000，S2000等)有关，并应
                根据基站的周围环境(市区，农村等)进行调整。
参数类别：        3
5.2.3        powerIncrStepSize

        定义：基站和移动台提高发射功率的步长。
        取值范围：[2，4，6] dB
        操作对象：powerControl
        适用算法：Pc1
        计数器：C1601，C8052，C1198，C8050，C1602，C8053，C1199，
                    C8051
        设置及影响：该参数只用于步进功率控制。
                        对于某些特定的网络或环境(比如高速行驶的列车上或其他
                        无线信号传播不好的区域)，建议使用较大的步长(6dB)。
        参数类别：        3
5.2.4        powerRedStepSize

        定义：基站和移动台降低发射功率的步长。
        取值范围：[2，4] dB
        操作对象：powerControl
        适用算法：Pc1
        参考值：2
        计数器：C1601，C8052，C1198，C8050，C1602，C8053，C1199，
                    C8051
        设置及影响：该参数只用于步进功率控制。
        通常小步长就足够适应误码率和信号强度的变化，而且当移动台或基站发射功率较低时，通话对电平变化更敏感，所以一般建议采用较小的步长。
        参数类别：        3
5.2.5        runPwrControl

        定义：执行功率控制的时间间隔。
        取值范围：[1到31] SACCH帧 (在TCH中，一个SACCH帧为480毫秒；在
                        SDCCH中，一个SACCH帧为470毫秒)
        适用算法：Pc2
        参考值：4
        操作对象：bts
        计数器：C1400，C1601，C8052，C1198，C8050，C1602，C8053，
            C1199，C8051
设置及影响：直接功率控制过程要求最小的时间间隔来保证快速反应能力，
                但是，功率控制算法的执行持续大约2秒钟(从基站发出功率
                命令到基站收到移动台的确认)，所以最小值应该为4。
参数类别：        3
5.2.6        lRxQualDLP

        定义：功率控制下行链路误码率的下门限。
        取值范围：[小于0.2，0.2至0.4，0.4至0.8，…，6.4至12.8，大于12.8]%
        操作对象：powerControl
        参考值：3.2-6.4
        计数器：C1138/3，C1138/2，C1138/8，C1138/9
        设置及影响：当下行链路误码率高于该门限值时，基站提高发射功率。
                        该参数取值必须低于或等于lRxQualDLH (越区切换下行链
                        路误码率的门限)，以保证功率控制对越区切换的优先级，
                        即当误码率变差时，先触发功率控制，使基站提高发
                射功率，当基站发射功率达到最大后，若误码率仍高于越区 切换的质量门限，再触发越区切换。
        该参数的取值对应于无线接口误码率，当误码率高于门限值时，基站会提高发射功率以试图减小误码率。取值越小，表示对误码率的要求越高。但若过小，则可能使多数通话工作于高电平，增大对邻小区的干扰。一般应以语音质量可接受为准。
            参数类别：        3

5.2.7        lRxQualULP

        定义：功率控制上行链路误码率的下门限。
        取值范围：[小于0.2，0.2至0.4，0.4至0.8，…，6.4至12.8，大于12.8]%
        操作对象：powerControl
        计数器：C1138/3，C1138/2，C1138/8，C1138/9，C1164/14
        设置及影响：当上行链路误码率差于该门限值时，移动台提高发射功率。
                        该参数取值必须小于或等于lRxQualULH (越区切换上行链
                        路误码率的门限)，以保证功率控制对越区切换的优先级。
        参数类别：        3
5.2.8        uRxQualDLP

        定义：功率控制下行链路误码率的上门限。
        取值范围：[小于0.2，0.2至0.4，0.4至0.8，…，6.4至12.8，大于12.8]%
        参考值：0.2-0.4
        操作对象：powerControl
        计数器：C1138/3，C1138/2，C1138/8，C1138/9，C1164/14
        设置及影响：当下行链路误码率低于该门限值并且下行信号强度高于 uRxLevDLP(功率控制下行链路信号强度的上门限)时，基站逐步降低发射功率。该参数只用于步进功率控制。该参数取值必须低于或等于 lRxQualDLH (越区切换下行链路误码率的门 限)，以保证功率控制对越区切换的优先级。该参数取值必须小于lRxQualDLP。但该参数如过小，则不利于降低小区内平均工作电平。
        参数类别：        3
5.2.9        uRxQualULP

        定义：功率控制上行链路误码率的上门限。
        取值范围：[小于0.2，0.2至0.4，0.4至0.8，…，6.4至12.8，大于12.8]%
        操作对象：powerControl
        计数器：C1138/3，C1138/2，C1138/8，C1138/9
        设置及影响：当上行链路误码率低于该门限值并且上行信号强度高于 uRxLevULP(功率控制上行信号强度的上门限)时，移动台将逐步降低发射功率。
                        该参数只用于步进功率控制。该参数取值必须低于或等于 lRxQualULH (越区切换上行链路误码率的门限)，以保证功率 控制对越区切换的优先级。
        参数类别：        3
5.2.10        lRxLevDLP

        定义：功率控制下行链路信号强度的下门限。
        取值范围：
[小于-110，-110至-109，-109至-108，…，-49至-48，大于-48] dBm
        参考值：-95至-94
        操作对象：powerControl
        计数器：C1138/1，C1164/14
        设置及影响：当下行链路信号强度小于该门限值时，基站提高发射功率。
                        该参数与uRxLevDLP (功率控制下行链路信号强度的上门
                        限)之间的差值必须大于或等于功率变化的最大步长，即
                        Max(powerIncrStepSize，powerRedStepSize)。

                        该参数取值必须大于或等于lRxLevDLH (越区切换下行链路
                        信号强度的门限)，以保证功率控制对越区切换的优先级。
        参数类别：        3

5.2.11        lRxLevULP

        定义：功率控制上行链路信号强度的下门限。
        取值范围：[小于-110，-110至-109，-109至-108，…，-49至-48，大于-48]
               dBm
        参考值：-95至-94
        操作对象：powerControl
        计数器：C1138/0，C1164/14
        设置及影响：当上行链路信号强度小于该门限值时，移动台提高发射功率。
                        该参数与uRxLevULP (功率控制上行链路信号强度的上门
                        限)之间的差值必须大于或等于功率变化的最大步长，即
                        Max(powerIncrStepSize，powerRedStepSize)。

                        该参数取值必须大于或等于lRxLevULH (越区切换上行链路
                        信号强度的门限)，以保证功率控制对越区切换的优先级。
        参数类别：        3
5.2.12        uRxLevDLP

        定义：功率控制下行链路信号强度的上门限。
        取值范围：
[小于-110，-110至-109，-109至-108，…，-49至-48，大于-48] dBm
        操作对象：powerControl
        计数器：C1138/1，C1164/14
        设置及影响：当下行链路信号强度大于该门限值并且下行链路误码率
                        好于功率控制下行链路质量门限时，基站一步一步地
                        降低发射功率。
                        该参数只用于步进功率控制。
                        uRxLevDLP - lRxLevDLP &sup3; Max(powerIncrStepSize，
                        powerRedStepSize)
                        该参数取值必须大于或等于lRxLevDLH (越区切换下行链路
                        信号强度的门限)，以保证功率控制对越区切换的优先级。
        参数类别：        3
5.2.13        uRxLevULP

        定义：功率控制上行链路信号强度的上门限。
        取值范围：[小于-110，-110至-109，-109至-108，…，-49至-48，大于-48
                        ] dBm
        操作对象：powerControl
        计数器：C1138/0，C1164/14
        设置及影响：当上行链路信号强度大于该门限值并且上行链路误码率
                        好于功率控制上行链路话音质量门限时，移动台一步一步
                        地降低发射功率。
                        该参数只用于步进功率控制。
                        uRxLevULP - lRxLevULP &sup3; Max(powerIncrStepSize，
                        powerRedStepSize)
                        该参数取值必须大于或等于lRxLevULH (越区切换上行链路
                        信号强度的门限)，以保证功率控制对越区切换的优先级。
        参数类别：        3
5.2.14        new power control algorithm

        定义：基站在小区内进行功率控制的算法。
        取值范围：[step by step / one shot]
        操作对象：bts
        设置及影响：当该参数为 step by step 时，基站采用步进功率控制算法；
                        该参数为 one shot 时，基站采用直接功率控制算法。

                        直接功率控制算法提高了功率控制的反应能力，使网络中
                        在最大功率发射的移动台数量减少，降低了整个网络的平
                        均干扰电平，使功率控制更有效，通常建议使用直接功率控制
                        算法。
        参数类别：        3