無線系統中的上行功控是非常重要的,通過上行功控,可以使得小區中的移動臺既保證上行發送數據的質量,又盡可能地減少對系統和其他用戶的幹擾,延長移動臺電池的使用時間。
LTE中,同小區內不同用戶之間的上行數據,設計成相互正交的。因此同WCDMA相比,小區內上行幹擾的管理就相對容易得多,LTE中的上行功率控制是慢 速而非WCDMA中的快速功率控制。LTE通過功率控制,主要用來使得上行傳輸適應不同的無線傳輸環境,包括路損,陰影,快數衰落,小區內及小區間其他用 戶的幹擾等。LTE中,上行功率控制使得對於相同的MCS(Modulation And Coding Scheme),不同UE到達eNodeB的功率譜密度(Power Spectral Density, PSD 亦即單位帶寬上的功率)大致相等。eNodeB為不同的UE分配不同的發送帶寬和調制編碼機制MCS,使得不同條件下的UE獲得相應不同的上行發射速率。
LTE功率控制的對象包括PUCCH,PUSCH,SRS等。雖然這些上行信號的數據速率和重要性各自不同,其具體功控方法和參數也不盡相同。但其原理都是基本相同的,可以歸納為(對於上行接入的功控如RA preamble, RA Msg3會有所區別,會在相應接入部分加以描述):
UE發射的功率譜密度(即每RB上的功率) = 開環工控點 + 動態的功率偏移。
其中開環工控點= 標稱功率 P0 + 開環的路損補償α×(PL)。
標稱功率P0又分為小區標稱功率和UE特定的標稱功率兩部分。eNodeB為小區內的所有UE半靜態地設定壹標稱功率P0_PUSCH和P0_PUCCH,該值通過SIB2系統消息(UplinkPowerControlCommon: p0-NominalPUSCH, p0-NominalPUCCH)廣播;P0_PUSCH的取值範圍是-126dBm 到 +24 dBm (均指每RB而言)。P0_PUCCH的取值範圍是-126 dBm到-96 dBm。
除此之外,每個UE還可以有UE specific的標稱功率偏移,該值通過dedicated RRC信令(UplinkPowerControlDedicated: p0-UE-PUSCH, p0-UE-PUCCH)下發給UE。P0_UE_PUSCH和P0_UE_PUCCH的單位是dB,在-8到+7之間取值,是不同UE對於系統標稱功率P0_PUSCH和P0_PUCCH的壹個偏移量。
需要註意的是,半靜態調度的上行傳輸,P0_PUSCH的值也有所不同(SPS-ConfigUL: p0-NominalPUSCH-Persistent)。半靜態調度應用於VoIP等,通常情況下希望盡量減少信令傳輸引起的系統開銷,包括重傳所需要的PDCCH信令。因此,對於SPS半靜態上行傳輸,可以應用較高的發射功率, 以達到更好的BLER(Block Error Rate)工作點。
開環的路損補償PL基於UE對於下行的路損估計。UE通過測量下行參考信號RSRP,並與已知的RS信號功率進行相減,從而進行路損估計。RS信號的原始發射功率在SIB2中廣播PDSCH-ConfigCommon : referenceSignalPower,範圍是-60dBm到50dBm。
為了抵消快速衰落的影響,UE通常在壹個時間窗口內對下行的RSRP進行平均。時間窗口的長度壹般在100ms 到500ms之間。
對於PUSCH和SRS, eNodeB通過參數α來決定路損在UE的上行功率控制中的權重。比如說,對於處於小區邊緣的UE,如果其發送功率過高,會對別的小區造成幹擾,從而降低 整個系統的容量。通過α可以對此加以控制。α在系統消息中半靜態設定(UplinkPowerControlCommon: alpha)。
對於PUCCH來說,由於不同的PUCCH用戶是碼分復用的, α取值為1,可以更好地控制不同PUCCH用戶之間的幹擾。
動態的功率偏移包含兩個部分,基於MCS的功率調整△TF和閉環的功率控制。
基於MCS的功率調整可以使得UE根據選定的MCS來動態地調整相應的發射功率譜密度。UE的MCS是由eNodeB來調度的,通過設置UE的發射 MCS,可以較快地調整UE的發射功率密度譜,達到類似快速功控的效果。△TF的具體計算公式在36.213的5.1.1.1節。eNodeB還可以基於 每個UE關閉或開啟基於MCS的功率調整,通過dedicated RRC信令(UplinkPowerControlDedicated: deltaMCS-Enabled)實現。
PUCCH中基於MCS的功率調整體現為:LTE系統會對每個PUCCH format定義相對於format 1a的功率偏移(Uplink