25.214---物理层过程(功控过程)

• PRACH信道的上行功控策略不使用闭环功控，增益因子b _c 和b _d 来分别控制PRACH控制和数据部分的功率。
• 上行DPCCH/DPDCH:上行DPCCH的初始发送功率由高层配置。功控过程适用于DPCCH及其相应的DPDCH，DPCCH和DPDCH的功率offset由网络决定，通过高层的增益因子计算。闭环功控过程假定增益因子不变，对DPDCH和DPCCH调整的值相同。上行DPCCH功率的调整需要在其pilot字段之前立即生效，相对于前功率值的改变步长值  D _DPCCH 由UE决定，这里的前功率值一般指上个slot使用的功率值，对于压缩模式或DTX，则为GAP之前的功率。上行功控过程中使用的功率不能超过允许的最大功率值(高层规定的值和协议中功率级的最小值)。发送功率的一些规定值在25.101中定义。
• 普通功控：上行闭环功控会调整上行发送功率以保证基站收到的上行信号SIR位置在目标SIR(SIR_target )上。激活集中的小区会估计上行信号的SIR(SIR_est )，并按如下规则在每个slot产生并发送TPC命令：若  SIR_est > SIR_target ，则TPC command 为0；若  SIR_est < SIR_target ，则TPC command为1。若上行(对应于基站而言)DTX为active则，对应传输GAP中的slot上不需发送TPC command。UE会根据在一个TPC command combining period 内收到的一条或多条TPC command产生一个TPC command(  TPC_cmd )。对于如何产生  TPC_cmd, ，UE需要支持两种算法，使用哪种算法由参数PowerControlAlgorithm 决定，若PCA=1，表示使用算法1；若PCA=2，表示使用算法2,除非UE_DTX_DRX_Enabled 为TRUE，此时应该使用算法1。TPC command combining period 长度为一个slot，起始于下行DPCH的slot边界，或者下行F-DPCH slot边界的512chips后。UE会忽略在上行DPCCH 传输GAP内(e.g.DTX)收到的F-DPCH上的TPC command。在上行DPCCH传输GAP内，UE会将已知会出现但在GAP前不能应用的的TPC command进行累加，并在GAP结束后使用累加的结果。power调整的步长D _TPC 由NW控制，在算法1时，通过TPC-StepSize 从高层获得，算法2时固定为1db。若TPC-StepSize 为Db1，则步长为1db；若TPC-StepSize 为Db2，则步长为2db。最终调整的TX power为TPC_cmd *D _TPC 。
• out-of-sync处理：物理信道建立后160ms之后，UE将按照如下下行DPCCH或F-DPCH的质量准则控制其上行发送。  若  UL_DTX_Active 为FALSE，UE如果在过去的160ms中估计的DPCCH或F-DPCH质量低于门限  Q_out ，则会关闭TX;160ms中估计的DPCCH或F-DPCH质量好于门限Q_in ，则打开TX。  若  UL_DTX_Active 为TRUE，UE如果在过去的240个已知TPC字段出现的slot中估计的serving HS-DSCH信道上的F-DPCH中的TPC字段质量低于门限  Q_out ，则会关闭TX；反之打开TX。TX恢复后使用的发送功率则使用TX关闭前的值。若高层指示使用  a post-verification period ，则UE按照如下下行DPCCH或F-DPCH的质量准则控制其上行发送:UE如果在下行同步状态的前40ms中估计的DPCCH或F-DPCH质量低于门限 Q_in ，则关闭TX，并认为post-verification 失败。在上行发送resume后，UE需要在上行DPDCH发送前N_pcp 帧发送上行DPCCH功控前导。
• Radio link初始化时的下行TPC命令：在UE的上行同步还没有完成时，下行链路中的TPC命令需要满足如下形式:若高层通过First RLS indicator 指示当前Raido link是UE建立的第一条radio link set中的一个，且从高层的参数DL TPC pattern 01 count得到的n不 为0,则TPC pattern应该包含n个TPC command pair(“1”,"0"),然后跟着一个TPC command "1".其中(“1”,"0")表示TPC command会在两个连续的slot中传输；TPC pattern会周期性重复且会强制重新开始在每次CFN mode 4为0的帧；TPC pattern只包含TPC command "1".一旦上行同步建立，则TPC pattern会终止。
• 处理TPC命令的算法1：当UE没有在软切换时，在每个已知TPC command出现的slot中只有一条TPC command。这种情况下，TPC_cmd 按照如下方式获得:若收到的TPC命令为0，则该slot的TPC_cmd 为-1；若收到的TPC命令为1，则该slot的TPC_cmd 为1。当UE在软切换时，激活集中每个cell在每个已知TPC command出现的slot中都可能出现TPC command。且在某些情况下，UE会已知部分TPC command在同一TPC command combining period 内是相同的，这些相同的TPC command会先合并为一个TPC command，再与其他TPC command合并得到TPC_cmd:UE会对每个TPC command   TPC_i 估计一个软判决值W_i ，并最终通过 函数 g 获得TPC_cmd:TPC_cmd = g (W₁ , W₂ , … W_N ), where TPC_cmd can take the values 1 or -1 ,且函数g 需满足下面条件：若N个  TPC_i 是随机的，不相关的，即为0或1的概率相同，则函数g 输出为1的概率应大于等于  1/(2^N ) ，输出为-1的概率应大于等于0.5；若TPC commands可靠地为1，则输出为1.，若可靠地为0，则输出为-1。
• 处理TPC命令的算法2：该算法使得使用比最小功控step更小的步长，或者通过传输可以换的TPC命令序列从而关闭上行功控称为可能.当UE没有在软切换时，在每个已知TPC command出现的slot中只有一条TPC command。这种情况下，UE会以5个slot为周期处理收到的TPC命令，且每5个slot间没有overlap。最终的TPC_cmd 按如下方式获得：对于前4个slot，TPC_cmd 为0；对于第5个slot，UE会使用所有5个slot上收到的TPC命令 的硬判结果，若硬判结果全部为1，则TPC_cmd 为1;若硬判结果全为0,则TPC_cmd 为-1；其他情况，TPC_cmd 为0。当UE在软切换时，激活集中每个cell在每个已知TPC command出现的slot中都可能出现TPC command。且在某些情况下，UE会已知部分TPC command在同一TPC command combining period 内是相同的，这些相同的TPC command会先合并为一个TPC command，再与其他TPC command合并得到TPC_cmd:UE会对每个TPC command   TPC_i 估计一个硬判决值 i=1,2...N ，UE需要在5个连续的TPC command combining periods 内遵循此过程，从而在5个TPC command combining periods 的每个周期内产生N个硬判结果。对于DPCH，这5个TPC command combining periods 需要和帧边界对齐。每5个TPC command combining periods 间没有overlap。最终的TPC_cmd 按如下方式获得：对于前4个TPC command combining periods ，TPC_cmd 为0；在5个TPC command combining periods过去后，UE会以下面的方式获的 第5个TPC command combining periods的  TPC_cmd：UE首先会为N个  5 TPC command的set中的每一个产生临时TPC command-TPC_temp_i ，如果一个集合中所有5个硬判都为1，则TPC_temp_i = 1 ；如果一个集合中所有5个硬判都为0,则TPC_temp_i = -1;其他情况下TPC_temp_i = 0。最终通过 函数 g 获得第五个TPC command combining periods的 TPC_cmd:TPC_cmd(5 ^th TPC command combining period) = g (TPC_temp₁ , TPC_temp₂ , …, TPC_temp_N ), ，结果可以取1，-1,0；g 的算法为：若所有的TPC_temp_i 为-1， 则结果为-1；否则如果N个 TPC_temp_i  的算术平均   .>0.5 ，则结果为1；否则，结果为0。
• 压缩模式的功率控制：传输GAP包括压缩模式的GAP，还有上行DPCCH GAP(DTX).在压缩模式下，上行功控采用前面所述的算法，但是会采用一些特殊的特性以在GAP结束后尽快的将SIR恢复到target SIR的水平。激活集中的cell会估计接收到的上行DPCH的SIR( SIR_est ),然后会产生并在每个slot传输TPC command(GAP内不传输)，产生的准则为： SIR_est > SIR_{cm_target} 传输0，   SIR_est < SIR_{cm_target} 传输1。其中 SIR_{cm_target} 指压缩模式下的目标SIR： SIR_{cm_target} = SIR_target + D SIR_PILOT + D SIR1_coding + D SIR2_coding 。   D SIR1_coding 和 D SIR2_coding 由高层传输的参数 s DeltaSIR1, DeltaSIR2, DeltaSIRafter1, DeltaSIRafter2 得到：如果传输GAP pattern的第一个传输GAP在当前上行帧且 UE_ DTX_DRX_Enabled = FALSE ，则 D SIR1_coding = DeltaSIR1 ；如果当前帧在包含 传输GAP pattern的第一个传输GAP 且 UE_ DTX_DRX_Enabled = FALSE,则 D SIR1_coding = DeltaSIRafter1 ； 如果传输GAP pattern的第二个传输GAP在当前上行帧且 UE_ DTX_DRX_Enabled = FALSE ，则 D SIR2_coding = DeltaSIR2 ；如果当前帧在包含 传输GAP pattern的第二个传输GAP 且 UE_ DTX_DRX_Enabled = FALSE,则 D SIR2_coding = DeltaSIRafter2 ； D SIR_PILOT   = 10Log₁₀ (N_pilot,N /N_{pilot,curr_frame} ) ，其中 N_{pilot,curr_frame} 为当前帧中每个slot中pilot bits数，   N_pilot,N 为一个不包含CM的noma上行l帧中每个slot的pilot bits数。 当同时使用多种压缩模式pattern时，要针对每种压缩模式pattern分别计算  D SIR1_coding  和 D SIR2_coding ，并进行累加。在压缩模式下，压缩帧会出现在上行或下行或both。在上行压缩帧，上行DPCCH和DPDCH都可以在GAP内停止传输。由于压缩GAP，下行可能会miss掉TPC命令，如果没有收到TPC命令，则TPC_CMD为0。压缩帧和非压缩帧每个slot的pilot bits数不同，为了补偿pilot总能量的变化，需要调整DPCCH的发送功率。因此在每个slot的开始需要UE需要计算power offset  delat _PILOT ，若上行DPCCH 每个slot的pilot bits数与之前传输slot的不同，则delat _PILOT 由下面公式获得：  10Log₁₀ (N_pilot,prev /N_pilot,curr ); 。其中  N_pilot,prev   为最近传输slot的pilot bits数，N_pilot,curr 为当前传输slot的pilot bits数；否则(包括下行传输GAP中)，delat _PILOT 为0。除非另外指明，压缩模式下，UE需要在每个slot以   D _DPCCH (in dB) 为步长调整DPCCH上行功率： D _DPCCH = D _TPC ´ TPC_cmd + _PILOT 。在上行或下行压缩GAP后的第一个slot的开始，UE需要调整上行DPCCH的发送功率  D _DPCCH (in dB) ：D _DPCCH =  _RESUME + _PILOT， 其中 _RESUME   (in dB) 为UE根据  Initial Transmit Power mode (ITP) 获得的

 

 

若UE_DTX_DRX_Enabled 为TRUE，则UE按ITP为0处理。在上行传输GAP中，按如下方式获得：若配置了下行DPCH，且上行压缩GAP的第一个slot对应下行slot收到了  TPC_command， 则TPC_cmd_gap =  TPC_command， 否则若没有收到  TPC_command ，则为TPC_cmd_gap =  0。

• ，

 

Initial Transmit Power mode	Description
0	RESUME  =  D TPC ´ TPC_cmdgap
1	RESUME  =   last

如果下行配置的是F-DPCH, TPC_cmd_gap为每个有TPC command存在的TPC command combining period获得的所有TPC_cmd之和.通过下面公式在所有上行DPCCH和下行TCP command传输的slot上，以及下行传输GAP的第一个slot计算：

 

在当前slot和前一个slot如果应用了additional scaling时k_sc 为0，其他情况为1。

d_i-1的初值在DPCH建立时以及上下行传输GAP结束后的第一个slot结尾初始化为0.

在上下行传输GAP之后，会有一段时间的上下行传输恢复期。RPL是以slot为单位的恢复期长度。RPL为GAP和7 slots的最小值。如果上次GAP后的恢复期还没有结束，就有了新的GAP，则上次的恢复期在新传输GAP的开始slot处结束。在恢复期内，有两种功控算法，通过恢复期功控模式指定(RPP)

Recovery Period power control mode	Description
0	Transmit power control is applied using the algorithm determined by the value of PCA, as in subclause 5.1.2.2 with step size DTPC. 在恢复期内，step不改变，
1	Transmit power control is applied using algorithm 1 (see subclause 5.1.2.2.2) with step size DRP-TPC during RPL slots after each transmission gap.在传输GAP后的第RPP+1个slot，使用的发送功率为： DDPCCH = DRP-TPC ´ TPC_cmd + PILOT 其中DRP-TPC为恢复功控步长(db),若PCA为1，则DRP-TPc为3db和2DTPC的最小值；若PCA为2，则DRP-TPc为1db

若UE_DTX_DRX_Enabled为TURE，则认为RPP为0,恢复期后，使用原来PCA指定的算法和步长进行功控。若PCA为2，则处理TPC command的slot需要和压缩帧的帧边界对齐，这种情况下，不论RPP为0或1，如果压缩GAP或恢复期导致了有未完成的TPC command处理，则在这些未完成的slot，TPC_cmd为0

 

l  上行DPCCH功控前导的传输功率控制:上行DPCCH功控前导是上行DPDCH传输前的DPCCH传输阶段，在此阶段，下行DPCCH或F-DPCH也会传输。上行功控前导的长度有NW规定，在上行功控前导结束后，开始进行上行DPDCH传输。上行功控前导期间DPCCH功率的调整步长为：

D_DPCCH = D_TPC ´ TPC_cmd.

其中TPC_cmd通过功控算法1来获得，与PCA无关。

在上行功控前导之后，使用原PCA指定的算法进行上行功控。

l  上行DPDCH/DPCCH相对功率的设置:上行DPDCH和上行DPCCH使用不同的信道化码进行传输。在至少配置了1条DPDCH信道的情况下，对于每一个TFC，增益因子b_c and b_d都是可变的。

在非压缩帧，有两种方式控制不同TFC时的增益因子：

1.       根据TFC指定b_c and b_d ，其nominal power relation：       ；

2.       根据TFC计算b_c and b_d,，计算过程参考TFC的设置。定义b_c,ref and b_d,ref为参考TFC的指定增益因子，b_c,j and b_d,j为第j个TFC使用的增益因子, L_ref为使用参考TFC的DPDCH数，L_,j为使用第j个TFC的DPDCH数，定义变量： ;其中RM_i为传输信道i的半静态速率匹配属性, N_i为传输信道i射频帧分割块的输出bit数，总和对所有使用参考TFC的所有传输信道进算。同样定义变量： ;其nominal power relation .则第j个TFC的增益因子如下计算：

若A_j > 1，则 ， 为满足 £ 1 / A_j条件的最大量化值(quantized b-values在spec中有定义)。但 不能为0，若计算得到的 =0，则取1/15；

若A_j £ 1,则 为满足 ³ A条件的最小量化值， .

 

对于TFCS中的所有TFC，可能需要组合上面的两种算法获得b_c and b_d。增益因子的设置独立于闭环功控。在应用了增益因子后，UE需要调整DPDCH和DPCCH的总发送功率，从而保证DPCCH发送功率满足功控调整需求。

压缩模式及HSDPA情况下的上行DPDCH/DPCCH相对功率的设置：（TBD）

 

l  下行功率控制：下行信道的传输功率由网络决定，一般情况下不同下行信道的传输功率比没有特定关系，且会随时间改变。高层的功率配置应该被看作是总功率的配置，及对于天线分集的情况，是所有发送功率的和。

l  DPCCH/DPDCH/F-DPCH:下行功率loop会按照相同的量对DPCCH和DPDCH进行调整，即DPCCH和DPDCH的相对功率不变。对于F-DPCH信道，下行功控loop调整的是F-DPCH。对于DPCH信道，由网络决定DPCCH各字段和DPDCH信道的相对功率。DPCCH的TFCI、TPC和pilot字段相对于DPDCH的功率offset分别为PO1、PO2、PO3db。这些功率offset是可变的，由网络决定。

l  原始传输功率控制：UE会通过TPC命令控制NW的下行功率，TPC命令在上行DPCCH的TPC字段发送。TPC命令的产生受参数下行功控模式（DPC_MODE）控制。DPC_MODE=0，则UE在每个slot发送特定的TPC command，且TPC command在上行DPCCH的第一个可用TPC字段发送。当上行DPCCH slot格式使用slot format#4时，UE可能会推迟到下一个可用的TPC字段发送TPC命令。DPC_MODE=1,UE会在3个slot重复传输相同的TPC命令，当在帧头有新的TPC命令时，会传输新的TPC命令,但当为UE_DTX_DRX_Enabled 为TRUE时，会依照DPC_MODE为0的方式发送TPC命令。对于F-DPCH，NW会指定质量目标，UE会自动设置一个SIR目标，并对其进行调整以实现和NW指定的质量目标相符。质量目标被设置成下行TPC命令error rate的目标值。UE需要在F-DPCH建立或者重配时设置SIR目标。在功控趋近于当前值前，不需要改变目标SIR，UE需要通过比较平均测量的SIR与目标SIR值来评估功控是否已趋近于当前值,但当UL_DTX_Active为TURE时，不进行上述SIR目标值调整。NW在收到UE的TPC命令后，会对其下行发送功率进行调整。当DPC_MODE=0或者DPC_MODE=1且UE_DTX_DRX_Enabled 为TRUE时,UTRAN会在每个slot对UE发送的TPC命令进行估计得到TPC_est（0或1）,并在其每个发送时隙更新发送功率。DPC_MODE=1且UE_DTX_DRX_Enabled 为FALSE, UTRAN会在每3个slot对UE发送的TPC命令进行估计得到TPC_est（0或1），并在其每3个发送时隙更新发送功率。在UTRAN估计除了第k个TPC命令，则会将当前下行发送功率P(k-1) [dB]更新为P(k) [dB]，其公式为：

P(k) = P(k - 1) + P_TPC(k) + P_bal(k),

其中P_TPC(k)为由于闭环功控进行的第k次功率调整，按照如下方法计算：

若Limited Power Increase Used parameter 是 'Not used’，则：

   , [dB].     (1)

若Limited Power Increase Used parameter 是 'used’，则：

   , [dB]     (2)

其中 是最后DL_Power_Averaging_Window_Size个闭环功控功率调整的和。

 P_bal(k) [dB]是为了将下行功率平衡到一个公共参考功率而根据下行功控过程进行的调整，该调整过程在25.433中有描述。下行功率调整的步长可以为0.5,1,1.5,2dB，UTRAN必须支持步长为1dB的调整。另外，除了上述计算公式，还有一些限制：

在TPC命令无效的情况下，UTRAN可以无视UE的TPC命令；

在一个slot中传输的DPDCH symbols的平均功率不能小于Minimum_DL_Power (dB)，且不能大于Maximum_DL_Power (dB),DPDCH symbols指不包含DTX时的扩频前的QPSK复symbols，而上述上下限与信道化码和P-CPICH功率有关。在上行DTX下，NodeB得到的P_TPC(k)为0。

在上行或下行压缩模式下，下行功控的目的是在压缩GAP后尽快将SIR恢复到目标SIR。在压缩模式下，UE侧的行为与正常模式一致，但高层会指示DPCH的目标SIR存在offset。在DPC_MODE=1时，在上行压缩帧可能会有未完成的TPC命令集(3 slot).压缩GAP后的第一个slot的发送功率需要和进入压缩GAP前的slot一致。

l  AICH：高层会通知UE相对于P-CPICH功率的AI或EAI的相对功率。

l  PICH：高层会通知UE相对于P-CPICH功率PICH的相对功率。

l  SCCPCH:其TFCI和pilot字段的功率相对于数据字段存在一个可变的offset。

l  HS-SCCH：其发送功率收NodeB控制

l  HS-PDSCH：其发送功率收NodeB控制，当UE存在多个HS-PDSCH信道时，使用相同功率。