LTE网络PUSCH功控计算

文章目录

  • 1. 概述
  • 2. 最大发射功率 P C M A X , c ( i ) P_{\mathrm{CMAX,c}}(i) PCMAX,c(i)
  • 3. 最大发射功率线性值 P ^ C M A X , c ( i ) \hat{P}_{\mathrm{CMAX,c}}(i) P^CMAX,c(i)
  • 4. PUCCH发射功率线性值 P ^ P U C C H ( i ) {\hat{P}}_{\mathrm{PUCCH}}(i) P^PUCCH(i)
  • 5. M P U S C H , c ( i ) M_{\mathrm{PUSCH,c}}(i) MPUSCH,c(i)
  • 6. 标称功率 P O _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_PUSCH,c}}(j) PO_PUSCH,c(j)
    • 6.1 小区标称功率 P O _ N O M I N A L , c ( j ) P_{\mathrm{O\_NOMINAL,c}}(j) PO_NOMINAL,c(j)
    • 6.2 UE标称功率 P O _ U E _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_UE\_PUSCH,c}}(j) PO_UE_PUSCH,c(j)
    • 6.3 标称功率计算过程
  • 7. 路损补偿因子 α c ( j ) \alpha_c(j) αc(j)
  • 8. 下行路损 P L c PL_c PLc
  • 9. Δ T F , c ( i ) \Delta_{\mathrm{TF,c}}(i) ΔTF,c(i)
    • 9.1. B P R E BPRE BPRE
    • 9.2. β o f f s e t P U S C H \beta_{offset}^{PUSCH} βoffsetPUSCH
  • 10. f c ( i ) f_c(i) fc(i)
    • 10.1 累计方式的 f c ( i ) f_c(i) fc(i)
      • 10.1.1 δ P U S C H , c \delta_{\mathrm{PUSCH,c}} δPUSCH,c
      • 10.1.2 K P U S C H K_{\mathrm{PUSCH}} KPUSCH
    • 10.2 绝对方式下的 f c ( i ) f_c(i) fc(i)
      • 10.2.1 δ P U S C H , c \delta_{\mathrm{PUSCH,c}} δPUSCH,c
      • 10.2.2 K P U S C H K_{\mathrm{PUSCH}} KPUSCH
    • 10.1 f c ( i ) f_c(i) fc(i)的初始值 f c ( 0 ) f_c(0) fc(0)
  • 参考文献


1. 概述

在LTE网络PUCCH功控计算一文中,已经介绍了如何计算PUCCH发射功率,本文将继续介绍如何计算PUSCH发射功率。

当UE在子帧 i i i只发送PUSCH但没有发送PUCCH时,那么UE在子帧 i i i在serving cell上的PUSCH发射功率计算公式如下式1:
P P U S C H , c ( i ) = m i n { P C M A X , c ( i ) , 10 l o g 10 ( M P U S C H , c ( i ) ) + P O _ P U S C H , c ( j ) + α c ( j ) ⋅ P L c + Δ T F , c ( i ) + f c ( i ) [ d B m ]   ( 1 ) P_{\mathrm{PUSCH,c}}\left(i\right)=min\left\{\begin{matrix}P_{\mathrm{CMAX,c}}(i),\\10log_\mathrm{10}(M_{\mathrm{PUSCH,c}}(i))+P_{\mathrm{O\_PUSCH,c}}(j)+\alpha_c(j) \cdot PL_c+\Delta_{\mathrm{TF,c}}(i)+f_c\left(i\right)&\\\end{matrix}\right. [dBm]\ (1) PPUSCH,c(i)=min{PCMAX,c(i),10log10(MPUSCH,c(i))+PO_PUSCH,c(j)+αc(j)PLc+ΔTF,c(i)+fc(i)[dBm] (1)

当UE在子帧 i i i同时发送PUSCH和PUCCH时,那么UE在子帧 i i i在serving cell上的PUSCH发射功率计算公式如下式2:
P P U S C H , c ( i ) = m i n { 10 l o g 10 ( P ^ C M A X , c ( i ) + P ^ P U C C H ( i ) ) , 10 l o g 10 ( M P U S C H , c ( i ) ) + P O _ P U S C H , c ( j ) + α c ( j ) ⋅ P L c + Δ T F , c ( i ) + f c ( i ) [ d B m ]   ( 2 ) P_{\mathrm{PUSCH,c}}\left(i\right)=min\left\{\begin{matrix}10log_\mathrm{10}({\hat{P}}_{\mathrm{CMAX,c}}(i)+{\hat{P}}_{\mathrm{PUCCH}}(i)),\\10log_\mathrm{10}(M_{\mathrm{PUSCH,c}}(i))+P_{\mathrm{O\_PUSCH,c}}(j)+\alpha_c(j) \cdot PL_c+\Delta_{\mathrm{TF,c}}(i)+f_c\left(i\right)&\\\end{matrix}\right. [dBm]\ (2) PPUSCH,c(i)=min{10log10(P^CMAX,c(i)+P^PUCCH(i)),10log10(MPUSCH,c(i))+PO_PUSCH,c(j)+αc(j)PLc+ΔTF,c(i)+fc(i)[dBm] (2)

当UE没有发送PUSCH,考虑收到DCI3/3A指示的PUSCH传输里面的TPC command累计,那么UE在子帧 i i i在serving cell上的PUSCH发射功率计算公式如下式3:
P P U S C H , c ( i ) = m i n { P C M A X , c ( i ) , P O _ P U S C H , c ( 1 ) + α c ( 1 ) ⋅ P L c + f c ( i ) }    [ d B m ]   ( 3 ) P_{\mathrm{PUSCH,c}}(i)=min{\left\{P_{\mathrm{CMAX,c}}(i), P_{\mathrm{O\_PUSCH,c}}(1)+\alpha_c(1)\cdot PL_c+f_c(i) \right\}}\ \ [dBm]\ (3) PPUSCH,c(i)=min{PCMAX,c(i),PO_PUSCH,c(1)+αc(1)PLc+fc(i)}  [dBm] (3)

下面介绍公式1~3里面各项的含义。

2. 最大发射功率 P C M A X , c ( i ) P_{\mathrm{CMAX,c}}(i) PCMAX,c(i)

P C M A X , c ( i ) P_{\mathrm{CMAX,c}}(i) PCMAX,c(i)是UE最大发射功率,在3GPP 36.101的表6.2.5中指定,参考LTE网络PUCCH功控计算的第2节。

3. 最大发射功率线性值 P ^ C M A X , c ( i ) \hat{P}_{\mathrm{CMAX,c}}(i) P^CMAX,c(i)

P ^ C M A X , c ( i ) \hat{P}_{\mathrm{CMAX,c}}(i) P^CMAX,c(i)是UE最大发射功率 P C M A X , c ( i ) P_{\mathrm{CMAX,c}}(i) PCMAX,c(i)的线性值,而 P C M A X , c ( i ) P_{\mathrm{CMAX,c}}(i) PCMAX,c(i)是UE最大发射功率绝对值。 P C M A X , c ( i ) P_{\mathrm{CMAX,c}}(i) PCMAX,c(i)的单位是dBm,经过公式转换后,就可以得到 P ^ C M A X , c ( i ) \hat{P}_{\mathrm{CMAX,c}}(i) P^CMAX,c(i),其单位为mw或者W。功率线性值与功率绝对值的转换公式如下式4和5所示:
功率绝对值 ( d B m ) = 10 l o g ( 功率线性值 / 1 m w )     ( 4 ) 功率绝对值(dBm)=10log(功率线性值/1mw)\ \ \ (4) 功率绝对值(dBm)=10log(功率线性值/1mw)   (4)
功率线性值 ( m w ) = 1 0 ( d B m V a l u e / 10 )     ( 5 ) 功率线性值(mw)=10^{\mathrm(dBmValue / 10)}\ \ \ (5) 功率线性值(mw)=10(dBmValue/10)   (5)
因此, P ^ C M A X , c ( i ) \hat{P}_{\mathrm{CMAX,c}}(i) P^CMAX,c(i) P C M A X , c ( i ) P_{\mathrm{CMAX,c}}(i) PCMAX,c(i)相互转换公式如下式6和7所示:
P C M A X , c ( i ) ( d B m ) = 10 l o g ( P ^ C M A X , c ( i ) )     ( 6 ) P_{\mathrm{CMAX,c}}(i)(dBm)=10log(\hat{P}_{\mathrm{CMAX,c}}(i))\ \ \ (6) PCMAX,c(i)(dBm)=10log(P^CMAX,c(i))   (6)
P ^ C M A X , c ( i ) ( m w ) = 1 0 ( P C M A X , c ( i ) / 10 )     ( 7 ) \hat{P}_{\mathrm{CMAX,c}}(i)(mw)=10^{\mathrm(P_{\mathrm{CMAX,c}}(i)/ 10)}\ \ \ (7) P^CMAX,c(i)(mw)=10(PCMAX,c(i)/10)   (7)
关于功率线性值与功率绝对值互相转换的更多介绍,可以参考dBm、mw、dB三者之间的关系这篇博客。

4. PUCCH发射功率线性值 P ^ P U C C H ( i ) {\hat{P}}_{\mathrm{PUCCH}}(i) P^PUCCH(i)

P ^ P U C C H ( i ) {\hat{P}}_{\mathrm{PUCCH}}(i) P^PUCCH(i) P P U C C H ( i ) P_{\mathrm{PUCCH}}(i) PPUCCH(i)的线性值,从上面第三节已经知道功率绝对值与线性值的转换关系,因此 P ^ P U C C H ( i ) {\hat{P}}_{\mathrm{PUCCH}}(i) P^PUCCH(i) P P U C C H ( i ) P_{\mathrm{PUCCH}}(i) PPUCCH(i)的转换公式如下式8和9所示:
P P U C C H ( i ) ( d B m ) = 10 l o g ( P ^ P U C C H ( i ) )     ( 8 ) P_{\mathrm{PUCCH}}(i)(dBm)=10log({\hat{P}}_{\mathrm{PUCCH}}(i))\ \ \ (8) PPUCCH(i)(dBm)=10log(P^PUCCH(i))   (8)
P ^ P U C C H ( i ) ( m w ) = 1 0 ( P P U C C H ( i ) / 10 )     ( 9 ) \hat{P}_{\mathrm{PUCCH}}(i)(mw)=10^{\mathrm(P_{\mathrm{PUCCH}}(i)/ 10)}\ \ \ (9) P^PUCCH(i)(mw)=10(PPUCCH(i)/10)   (9)

5. M P U S C H , c ( i ) M_{\mathrm{PUSCH,c}}(i) MPUSCH,c(i)

根据36.213第5.1.1.1节, M P U S C H , c ( i ) M_{\mathrm{PUSCH,c}}(i) MPUSCH,c(i)是网络在子帧 i i i分配给UE的PUSCH资源的带宽,其大小为PUSCH资源块的数量。

M P U S C H , c ( i ) M_{\mathrm{PUSCH,c}}(i) MPUSCH,c(i) is the bandwidth of the PUSCH resource assignment expressed in number of resource blocks valid for subframe/slot/subslot i and serving cell otherwise.

----36.213第5.1.1.1节

6. 标称功率 P O _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_PUSCH,c}}(j) PO_PUSCH,c(j)

标称功率 P O _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_PUSCH,c}}(j) PO_PUSCH,c(j)由小区标称功率 P O _ N O M I N A L , c ( j ) P_{\mathrm{O\_NOMINAL,c}}(j) PO_NOMINAL,c(j)和UE标称功率 P O _ U E _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_UE\_PUSCH,c}}(j) PO_UE_PUSCH,c(j)两部分组成,下面对这两部分进行介绍。

6.1 小区标称功率 P O _ N O M I N A L , c ( j ) P_{\mathrm{O\_NOMINAL,c}}(j) PO_NOMINAL,c(j)

eNB首先为该小区内的所有UE半静态设定一标称功率 P O _ N O M I N A L , c ( j ) P_{\mathrm{O\_NOMINAL,c}}(j) PO_NOMINAL,c(j)(对PUSCH和PUCCH有不同的标称功率,分别记为 P O _ N O M I N A L _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUSCH,c}}(j) PO_NOMINAL_PUSCH,c(j) P O _ N O M I N A L _ P U C C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUCCH,c}}(j) PO_NOMINAL_PUCCH,c(j)),该值通过系统消息SIB2(UplinkPowerControlCommon: p0-NominalPUSCH, p0-NominalPUCCH)广播给所有UE; P O _ N O M I N A L _ P U S C H , c P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUSCH,c}} PO_NOMINAL_PUSCH,c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(SPS)的上行传输, P O _ N O M I N A L _ P U S C H , c P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUSCH,c}} PO_NOMINAL_PUSCH,c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 Δ P R E A M B L E _ M s g 3 \Delta_{PREAMBLE\_Msg3} ΔPREAMBLE_Msg3UplinkPowerControlCommon: deltaPreambleMsg3)。

6.2 UE标称功率 P O _ U E _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_UE\_PUSCH,c}}(j) PO_UE_PUSCH,c(j)

小区标称功率 P O _ N O M I N A L , c P_{\mathrm{O\_NOMINAL,c}} PO_NOMINAL,c是小区内所有UE共用的一个标称功率,除此之外, 每个UE还有自己特定(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 P O _ U E _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_UE\_PUSCH,c}}(j) PO_UE_PUSCH,c(j) P O _ U E _ P U C C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_UE\_PUCCH,c}}(j) PO_UE_PUCCH,c(j)),该值通过dedicated RRC信令(UplinkPowerControlDedicated: p0-UE-PUSCH, p0-UE-PUCCH)下发给UE。p0-UE-PUSCHp0-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 P O _ N O M I N A L _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUSCH,c}}(j) PO_NOMINAL_PUSCH,c(j) P O _ N O M I N A L _ P U C C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUCCH,c}}(j) PO_NOMINAL_PUCCH,c(j)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, P O _ U E _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_UE\_PUSCH,c}}(j) PO_UE_PUSCH,c(j)的值也有所不同。最终UE所使用的标称功率 P O _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_PUSCH,c}}(j) PO_PUSCH,c(j)是(eNB范围标称功率 P O _ N O M I N A L , c ( j ) P_{\mathrm{O\_NOMINAL,c}}(j) PO_NOMINAL,c(j) + UE Specific偏移量 P O _ U E _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_UE\_PUSCH,c}}(j) PO_UE_PUSCH,c(j))。

6.3 标称功率计算过程

下面介绍标称功率 P O _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_PUSCH,c}}(j) PO_PUSCH,c(j)计算过程。 P O _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_PUSCH,c}}(j) PO_PUSCH,c(j) P O _ N O M I N A L _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUSCH,c}}(j) PO_NOMINAL_PUSCH,c(j) P O _ U E _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_UE\_PUSCH,c}}(j) PO_UE_PUSCH,c(j)两项组成,其计算公式如下式10所示:
P O _ P U S C H , c ( j ) = P O _ N O M I N A L _ P U S C H , c ( j ) + P O _ U E _ P U S C H , c ( j )     ( 10 ) P_{\mathrm{O\_PUSCH,c}}(j) = P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUSCH,c}}(j)+P_{\mathrm{O\_UE\_PUSCH,c}}(j)\ \ \ (10) PO_PUSCH,c(j)=PO_NOMINAL_PUSCH,c(j)+PO_UE_PUSCH,c(j)   (10)
j j j的取值范围为 { 0 , 1 , 2 } \{0,1,2\} {0,1,2},其取值大小取决与PUSCH传输(新传或重传)所对应的UL grant的类型,当 j j j为0或1时, P O _ N O M I N A L _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUSCH,c}}(j) PO_NOMINAL_PUSCH,c(j) P O _ U E _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_UE\_PUSCH,c}}(j) PO_UE_PUSCH,c(j)的值由RRC层提供。 j j j的取值如下所述:

  • 如果PUSCH传输对应的是半静态grant(semi-persistent grant),那么 j = 0 j=0 j=0
  • 如果PUSCH传输对应的是动态调度grant,那么 j = 1 j=1 j=1
  • 如果PUSCH传输对应的是RAR中的grant,那么 j = 2 j=2 j=2

j = 2 j=2 j=2时, P O _ N O M I N A L _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUSCH,c}}(j) PO_NOMINAL_PUSCH,c(j) P O _ U E _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_UE\_PUSCH,c}}(j) PO_UE_PUSCH,c(j)项大小如下式11和12所示:
P O _ N O M I N A L _ P U S C H , c ( 2 ) = 0     ( 11 ) P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUSCH,c}}(2)=0\ \ \ (11) PO_NOMINAL_PUSCH,c(2)=0   (11)
P O _ N O M I N A L _ P U S C H , c ( 2 ) = P O _ P R E + Δ P R E A M B L E _ M s g 3     ( 12 ) P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUSCH,c}}(2)=P_{\mathrm{O\_PRE}}+\Delta_{PREAMBLE\_Msg3}\ \ \ (12) PO_NOMINAL_PUSCH,c(2)=PO_PRE+ΔPREAMBLE_Msg3   (12)
式12中, P O _ P R E P_{\mathrm{O\_PRE}} PO_PRE就是preambleInitialReceivedTargetPower这个IE,preambleInitialReceivedTargetPower Δ P R E A M B L E _ M s g 3 \Delta_{PREAMBLE\_Msg3} ΔPREAMBLE_Msg3由RRC层提供。

j = 0 或 1 j=0或1 j=01时, P O _ N O M I N A L _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUSCH,c}}(j) PO_NOMINAL_PUSCH,c(j) P O _ U E _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_UE\_PUSCH,c}}(j) PO_UE_PUSCH,c(j)为RRC层提供的参数,RRC层会在SIB2消息中给出p0-NominalPUSCH,这个字段就是 j = 0 或 1 j=0或1 j=01 P O _ N O M I N A L _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUSCH,c}}(j) PO_NOMINAL_PUSCH,c(j)的值;类似地,RRC层会在SIB2、RRC Connection Setup或RRC Connection Reconfig中给出p0-UE-PUSCH,这个字段就是就是 j = 0 或 1 j=0或1 j=01 P O _ U E _ P U S C H , c ( j ) P_{\mathrm{O\_UE\_PUSCH,c}}(j) PO_UE_PUSCH,c(j)的值。

一个SIB2消息实网例子如下图所示,由下图可见, P O _ N O M I N A L _ P U S C H , c ( j ) = − 85 d B m , j = 0 或 1 P_{\mathrm{O\_NOMINAL\_PUSCH,c}}(j)=-85dBm,j=0或1 PO_NOMINAL_PUSCH,c(j)=85dBm,j=01
LTE网络PUSCH功控计算_第1张图片
一个RRC Connection Setup消息实网例子如下图所示,由下图可见, P O _ U E _ P U S C H , c ( j ) = 0 d B m , j = 0 或 1 P_{\mathrm{O\_UE\_PUSCH,c}}(j)=0dBm,j=0或1 PO_UE_PUSCH,c(j)=0dBm,j=01
LTE网络PUSCH功控计算_第2张图片

7. 路损补偿因子 α c ( j ) \alpha_c(j) αc(j)

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 P L c PL_c PLc,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,文中后续会讨论UE的动态功率控制。

这里继续讨论补偿系数α,当 j = 0 或 1 j=0或1 j=01时, α c ( j ) ∈ { 0 , 0.4 , 0.5 , 0.6 , 0.7 , 0.8 , 0.9 , 1 } \alpha_c(j)\in\{0,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1\} αc(j){0,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1} α c ( j ) \alpha_c(j) αc(j)为该集合中的一个值,由RRC层指示,RRC层会在SIB2消息中给出该值;当 j = 2 j=2 j=2时, α c ( j ) = 1 \alpha_c(j)=1 αc(j)=1。一个实网的例子如下图所示,由图可见, α c ( j ) = 0.8 , j = 0 或 1 \alpha_c(j)=0.8,j=0或1 αc(j)=0.8,j=01
LTE网络PUSCH功控计算_第3张图片

8. 下行路损 P L c PL_c PLc

P L c PL_c PLc计算公式如下式13所示,关于其细节描述,参考LTE网络PUCCH功控计算一文第4节路损 P L c PL_c PLc
P L c = r e f e r e n c e S i g n a l P o w e r − h i g h e r   l a y e r   f i l t e r e d   R S R P     ( 12 ) PL_c=referenceSignalPower-higher\ layer\ filtered\ RSRP\ \ \ (12) PLc=referenceSignalPowerhigher layer filtered RSRP   (12)

9. Δ T F , c ( i ) \Delta_{\mathrm{TF,c}}(i) ΔTF,c(i)

前面提到,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。公式1中 Δ T F , c ( i ) \Delta_{\mathrm{TF,c}}(i) ΔTF,c(i)项就是基于MCS的隐式功率调整的调整量。

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。

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)。

根据公式13可以得到功率调整量 Δ T F , c ( i ) \Delta_{\mathrm{TF,c}}(i) ΔTF,c(i) Δ T F , c ( i ) \Delta_{\mathrm{TF,c}}(i) ΔTF,c(i)的计算公式如下式13所示:
Δ T F , c ( i ) = { 10 l o g 10 ( ( 2 B P R E ⋅ K s − 1 ) ⋅ β o f f s e t P U S C H ) f o r    K S = 1.25 0 f o r    K S = 0     ( 13 ) \Delta_{\mathrm{TF,c}}(i)=\left\{\begin{matrix}10{{log}_{10}{\left(\left(2^{BPRE\cdot K_s}-1\right)\cdot\beta_{offset}^{PUSCH}\right)}}&\mathrm{for\ \ }K_{S}=1.25\\0&\mathrm{for\ \ }K_{S}=0\\\end{matrix}\right.\ \ \ (13) ΔTF,c(i)={10log10((2BPREKs1)βoffsetPUSCH)0for  KS=1.25for  KS=0   (13)
上式中, K S K_S KS由RRC层通过deltaMCS-Enabled参数给出,如下图所示。对TM mode 2(transmission mode 2), K S = 0 K_S=0 KS=0。一般情况下 K S = 1.25 K_S=1.25 KS=1.25
LTE网络PUSCH功控计算_第4张图片
对每个serving cell c, B P R E BPRE BPRE β o f f s e t P U S C H \beta_{offset}^{PUSCH} βoffsetPUSCH的计算公式如下所述。

9.1. B P R E BPRE BPRE

B P R E BPRE BPRE在各种情况下的计算公式如下所述。

当RRC层给UE配置了uplinkPower-CSIPayload时, 如果控制数据通过子帧PUSCH发送,且没有UL-SCH数据传输,那么,
B P R E = O C Q I / N R E     ( 14 ) BPRE=O_{\mathrm{CQI}}/N_{\mathrm{RE}}\ \ \ (14) BPRE=OCQI/NRE   (14)

对其它情况,
B P R E = ∑ r = 0 C − 1 K r / N R E     ( 15 ) BPRE=\sum_{r=0}^{C-1}K_r/N_{\mathrm{RE}}\ \ \ (15) BPRE=r=0C1Kr/NRE   (15)

在上面的式子中, C C C是码块(code block)的数量, K r K_r Kr是码块 r r r的大小, O C Q I O_{\mathrm{CQI}} OCQI是包含CRC比特数在内的CQI/PMI比特数, N R E N_{\mathrm{RE}} NRE是RE(resource element)的数量,其大小如下式16所示。
N R E = M s c P U S C H − i n i t i a l ⋅   N s y m b P U S C H − i n i t i a l     ( 16 ) N_{\mathrm{RE}}=M_{sc}^{PUSCH-initial}\cdot\ N_{\mathrm{symb}}^{\mathrm{PUSCH-initial}}\ \ \ (16) NRE=MscPUSCHinitial NsymbPUSCHinitial   (16)
上面的式子中, C C C K r K_r Kr M s c P U S C H − i n i t i a l M_{sc}^{PUSCH-initial} MscPUSCHinitial N s y m b P U S C H − i n i t i a l N_{\mathrm{symb}}^{\mathrm{PUSCH-initial}} NsymbPUSCHinitial均在参考文献[1]中定义。

9.2. β o f f s e t P U S C H \beta_{offset}^{PUSCH} βoffsetPUSCH

对控制数据通过PUSCH发送,且没有UL-SCH数据发送的情况(换言之,上行数据全为控制数据(如CQI)而无其他上行数据情况下),
β o f f s e t P U S C H = β o f f s e t C Q I     ( 17 ) \beta_{offset}^{PUSCH}=\beta_{offset}^{CQI}\ \ \ (17) βoffsetPUSCH=βoffsetCQI   (17)
对于其它情况(即如果有其他上行数据),
β o f f s e t P U S C H = 1     ( 18 ) \beta_{offset}^{PUSCH}=1\ \ \ (18) βoffsetPUSCH=1   (18)

10. f c ( i ) f_c(i) fc(i)

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)来调整 f c ( i ) f_c(i) fc(i)的值,从而动态地调整PUSCH发射功率,这就是基于PDCCH的功控调整。

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。

下面讨论这两种调整方式下 f c ( i ) f_c(i) fc(i)的计算方式。

10.1 累计方式的 f c ( i ) f_c(i) fc(i)

10.1.1 δ P U S C H , c \delta_{\mathrm{PUSCH,c}} δPUSCH,c

在介绍 f c ( i ) f_c(i) fc(i)之前,先介绍一个概念,这个概念决定了 f c ( i ) f_c(i) fc(i)的大小,它就是 δ P U S C H , c \delta_{\mathrm{PUSCH,c}} δPUSCH,c δ P U S C H , c \delta_{\mathrm{PUSCH,c}} δPUSCH,c是一个校准值,也叫TPC command,用来对当前UE在PUSCH信道上的发射功率进行微调。网络会在PDCCH上以DCI format 0/0A/0B/0C/4/4A/4B向UE发送TCP command,指示 δ P U S C H , c \delta_{\mathrm{PUSCH,c}} δPUSCH,c的大小。 δ P U S C H , c \delta_{\mathrm{PUSCH,c}} δPUSCH,c也可能与其它TPC command以DCI format 3/3A共同编码,它们的CRC校验位会用TPC-PUSCH-RNTI来进行加扰。

δ P U S C H , c \delta_{\mathrm{PUSCH,c}} δPUSCH,c is a correction value, also referred to as a TPC command and is included in PDCCH/EPDCCH with DCI format 0/0A/0B/0C/4/4A/4B or in PDCCH/SPDCCH with DCI format 7-0A/7-0B or in MPDCCH with DCI format 6-0A for serving cell c c c or jointly coded with other TPC commands in PDCCH/MPDCCH with DCI format 3/3A whose CRC parity bits are scrambled with TPC-PUSCH-RNTI.

----36.213第5.1.1.1节

如果网络在服务小区c(serving cell c c c)给UE配置了RRC层参数UplinkPowerControlDedicated-v12x0,且子帧 i i i属于上行功控子帧集2(uplink power control subframe set 2),当前的PUSCH功控调整量应该是 f c , 2 ( i ) f_{c,2}(i) fc,2(i),式1~3中的 f c ( i ) f_c(i) fc(i)应该替换为 f c , 2 ( i ) f_{c,2}(i) fc,2(i);否则,当前的PUSCH功控调整量应该是 f c ( i ) f_c(i) fc(i)。上行功控子帧集2由RRC层参数tpc-SubframeSet-r12给出。

If the UE is configured with higher layer parameter UplinkPowerControlDedicated-v12x0 for serving cell and if subframe belongs to uplink power control subframe set 2 as indicated by the higher layer parameter tpc-SubframeSet-r12, the current PUSCH power control adjustment state for serving cell c c c is given by f c , 2 ( i ) f_{c,2}(i) fc,2(i), and the UE shall use f c , 2 ( i ) f_{c,2}(i) fc,2(i) instead of f c ( i ) f_c(i) fc(i) to determine P P U S C H , c ( i ) P_{\mathrm{PUSCH,c}}(i) PPUSCH,c(i) . Otherwise, the current PUSCH power control adjustment state for serving cell c c c is given by f c ( i ) f_c(i) fc(i).

----36.213第5.1.1.1节

如果网络给UE配置了多个上行SPS配置,那么,功率微调量就是 δ P U S C H , c , x \delta_{\mathrm{PUSCH,c,x}} δPUSCH,c,x δ P U S C H , c , x \delta_{\mathrm{PUSCH,c,x}} δPUSCH,c,x也被称为TPC command。 δ P U S C H , c , x \delta_{\mathrm{PUSCH,c,x}} δPUSCH,c,x与其它TPC commands在PDCCH上以DCI format 3/3A共同编码,其CRC校验位以TPC-PUSCH-RNTI加扰。x是SPS-ConfigIndex-r14 f c , 2 ( i ) f_{c,2}(i) fc,2(i) f c ( i ) f_c(i) fc(i)此时被替代为 f c , 2 , x ( i ) f_{c,2,x}(i) fc,2,x(i) f c , x ( i ) f_{c,x}(i) fc,x(i)

下面讨论 f c ( i ) f_c(i) fc(i) f c , 2 ( i ) f_{c,2}(i) fc,2(i)的计算公式。网络会通过RRC参数Accumulation-enabledaccumulationEnabledsTTI来使能功率调整累计功能(accumulation)。在下面两种情况下, f c ( i ) f_c(i) fc(i) f c , 2 ( i ) f_{c,2}(i) fc,2(i)的计算公式如下式19和20。

  • 当网络使能了功率调整累计功能
  • 网络以DCI format 0在PDCCH上向UE发送了TPC command δ P U S C H , c \delta_{\mathrm{PUSCH,c}} δPUSCH,c
    f c ( i ) = f c ( i − 1 ) + δ P U S C H , c ( i − K P U S C H )     ( 19 ) f_c(i)=f_c(i-1)+\delta_{\mathrm{PUSCH,c}}(i-K_{\mathrm{PUSCH}})\ \ \ (19) fc(i)=fc(i1)+δPUSCH,c(iKPUSCH)   (19)
    f c , 2 ( i ) = f c , 2 ( i − 1 ) + δ P U S C H , c ( i − K P U S C H )     ( 20 ) f_{c,2}(i)=f_{c,2}(i-1)+\delta_{\mathrm{PUSCH,c}}(i-K_{\mathrm{PUSCH}})\ \ \ (20) fc,2(i)=fc,2(i1)+δPUSCH,c(iKPUSCH)   (20)

下面讨论 f c , x ( i ) f_{c,x}(i) fc,x(i) f c , 2 , x ( i ) f_{c,2,x}(i) fc,2,x(i)的计算公式。在下面三个条件都满足的情况下, f c ( i ) f_c(i) fc(i) f c , 2 ( i ) f_{c,2}(i) fc,2(i)的计算公式如下式20和21。

  • 当网络使能了功率调整累计功能
  • 网络以DCI format 3/3A在PDCCH上向UE发送了TPC command δ P U S C H , c , x \delta_{\mathrm{PUSCH,c,x}} δPUSCH,c,x,DCI format 3/3A的CRC校验位以TPC-PUSCH-RNTI加扰
  • 网络给UE配置了多个UL SPS(semi-persistent schedule,半静态调度)配置

f c , x ( i ) = f c , x ( i − 1 ) + δ P U S C H , c , x ( i − K P U S C H )     ( 21 ) f_{c,x}(i)=f_{c,x}(i-1)+\delta_{\mathrm{PUSCH,c,x}}(i-K_{\mathrm{PUSCH}})\ \ \ (21) fc,x(i)=fc,x(i1)+δPUSCH,c,x(iKPUSCH)   (21)
f c , 2 , x ( i ) = f c , 2 , x ( i − 1 ) + δ P U S C H , c , x ( i − K P U S C H )     ( 22 ) f_{c,2,x}(i)=f_{c,2,x}(i-1)+\delta_{\mathrm{PUSCH,c,x}}(i-K_{\mathrm{PUSCH}})\ \ \ (22) fc,2,x(i)=fc,2,x(i1)+δPUSCH,c,x(iKPUSCH)   (22)

δ P U S C H , c ( i − K P U S C H ) \delta_{\mathrm{PUSCH,c}}(i-K_{\mathrm{PUSCH}}) δPUSCH,c(iKPUSCH)由网络在子帧 i − K P U S C H i-K_{\mathrm{PUSCH}} iKPUSCH在PDCCH上通过DCI format 0/0A/0B/0C/4/4A/4B、DCI format 7-0A/7-0B、或DCI format 3/3A 向UE发送。 f c ( 0 ) f_c(0) fc(0)是对累计值重置后的初始值。

δ P U S C H , c \delta_{\mathrm{PUSCH,c}} δPUSCH,c累计值由网络在PDCCH上通过DCI format 0/0A/0B/0C/4/4A/4B或者DCI format 7-0A/7-0B给出,其值如表5.1.1.1-2。
LTE网络PUSCH功控计算_第5张图片
在下面条件下, δ P U S C H , c = 0 \delta_{\mathrm{PUSCH,c}}=0 δPUSCH,c=0

  • 在serving cell c c c上没有解码到TPC command
  • DRX发生
  • i i i不是TDD的上行子帧,或者不是FDD-TDD且serving cell c c c使用帧结构2下的上行子帧

10.1.2 K P U S C H K_{\mathrm{PUSCH}} KPUSCH

接下来介绍 K P U S C H K_{\mathrm{PUSCH}} KPUSCH,这个参数描述了从接收到TPC command δ P U S C H , c \delta_{\mathrm{PUSCH,c}} δPUSCH,c到发送PUSCH之间间隔的子帧数。首先讨论FDD情况下 K P U S C H K_{\mathrm{PUSCH}} KPUSCH的值,对以下两种情况, K P U S C H K_{\mathrm{PUSCH}} KPUSCH的值为4。

  • FDD
  • FDD-TDD且服务小区采用帧结构1
  • The value of K P U S C H K_{\mathrm{PUSCH}} KPUSCH is
    • For FDD or FDD-TDD and serving cell frame structure type 1
      • otherwise, K P U S C H K_{\mathrm{PUSCH}} KPUSCH = 4 (in unit of slots for slot-PUSCH and the TPC command is included in a PDCCH/ SPDCCH with DCI format 7-0A/7-0B, and in units of subframe for subframe-PUSCH and for slot/subslot-PUSCH with a TPC command provided in the PDCCH with DCI format 3/3A).

接下来讨论TDD情况下 K P U S C H K_{\mathrm{PUSCH}} KPUSCH的值。

对TDD UL/DL 配置 1-6,且UE在serving cell c c c没有配置RRC参数symPUSCH-UpPts-r14的情况下, K P U S C H K_{\mathrm{PUSCH}} KPUSCH的值由表5.1.1.1-1给出。
LTE网络PUSCH功控计算_第6张图片
对TDD UL/DL配置0,且UE在serving cell c c c没有配置RRC参数symPUSCH-UpPts-r14的情况下,如果网络通过PDCCH上的DCI format 0/4调度在子帧2或7上的PUSCH传输,则 K P U S C H = 7 K_{\mathrm{PUSCH}}=7 KPUSCH=7;否则, K P U S C H K_{\mathrm{PUSCH}} KPUSCH的值由表5.1.1.1-1给出。

对TDD UL/DL配置0-5,且UE在serving cell c c c配置了RRC参数symPUSCH-UpPts-r14的情况下, K P U S C H K_{\mathrm{PUSCH}} KPUSCH的值由表5.1.1.1-4给出。
LTE网络PUSCH功控计算_第7张图片
对TDD UL/DL配置6,且UE在serving cell c c c配置了RRC参数symPUSCH-UpPts-r14的情况下,如果网络通过PDCCH上的DCI format 0/4调度在子帧2或7上的PUSCH传输,且UE没有配置RRC参数shortProcessingTime,则 K P U S C H = 6 K_{\mathrm{PUSCH}}=6 KPUSCH=6;否则, K P U S C H K_{\mathrm{PUSCH}} KPUSCH的值由表5.1.1.1-4给出。

10.2 绝对方式下的 f c ( i ) f_c(i) fc(i)

根据RRC层参数Accumulation-enabledaccumulationEnabledsTTI,假如网络没有使能累计调整功能时, f c ( i ) f_c(i) fc(i) f c , 2 ( i ) f_{c,2}(i) fc,2(i)的计算公式如下式23和24所示,此时网络采用绝对值方式调整 f c ( i ) f_c(i) fc(i) f c , 2 ( i ) f_{c,2}(i) fc,2(i)的值。
f c ( i ) = δ P U S C H , c ( i − K P U S C H )     ( 23 ) f_c(i)=\delta_{\mathrm{PUSCH,c}}(i-K_{\mathrm{PUSCH}})\ \ \ (23) fc(i)=δPUSCH,c(iKPUSCH)   (23)
f c , 2 ( i ) = δ P U S C H , c ( i − K P U S C H )     ( 24 ) f_{c,2}(i)=\delta_{\mathrm{PUSCH,c}}(i-K_{\mathrm{PUSCH}})\ \ \ (24) fc,2(i)=δPUSCH,c(iKPUSCH)   (24)

可见, f c ( i ) f_c(i) fc(i) f c , 2 ( i ) f_{c,2}(i) fc,2(i)由TPC command直接给出。

10.2.1 δ P U S C H , c \delta_{\mathrm{PUSCH,c}} δPUSCH,c

δ P U S C H , c \delta_{\mathrm{PUSCH,c}} δPUSCH,c绝对值由网络在PDCCH上通过DCI format 0/0A/0B/0C/4/4A/4B,或者在PDCCH上通过DCI format 7-0A/7-0B给出,其值如表5.1.1.1-2所示。
LTE网络PUSCH功控计算_第8张图片

10.2.2 K P U S C H K_{\mathrm{PUSCH}} KPUSCH

参考10.1.1节与协议36.213。

10.1 f c ( i ) f_c(i) fc(i)的初始值 f c ( 0 ) f_c(0) fc(0)

不管是对累计方式还是绝对值方式下的 f c ( i ) f_c(i) fc(i),在下面任意一种情况下,其初始值 f c ( 0 ) f_c(0) fc(0)都会等于0。

  1. 如果RRC层改变了 P O _ U E _ P U S C H , c P_{\mathrm{O\_UE\_PUSCH,c}} PO_UE_PUSCH,c的值,且serving cell c c c是primary cell
  2. RRC层收到了 P O _ U E _ P U S C H , c P_{\mathrm{O\_UE\_PUSCH,c}} PO_UE_PUSCH,c的值,且serving cell c c c是secondary cell

如果UE在serving cell c c c上收到了RAR消息(random access response message),那么 f c ( 0 ) f_c(0) fc(0)的值如式25所示。
f c ( 0 ) = Δ   P r a m p u p , c + δ m s g 2 , c     ( 25 ) f_c(0)=\Delta\ P_{rampup,c}+\delta_{msg2,c}\ \ \ (25) fc(0)=Δ Prampup,c+δmsg2,c   (25)

式25中, δ m s g 2 , c \delta_{msg2,c} δmsg2,c是RAR中指示的TPC command,对应在serving cell c c c上发生的RA preamble(random access preamble, 即msg 1)。而 Δ   P r a m p u p , c \Delta\ P_{rampup,c} Δ Prampup,c项大小如式26所示。
Δ   P r a m p u p , c = m i n [ { m a x ( 0 , P C M A X , c − ( 10 l o g 10 ( M P U S C H , c ( 0 ) ) + P O _ P U S C H , c ( 2 ) + δ m s g 2 + α c ( 2 ) ⋅ P L + Δ T F , c ( 0 )   )   )   } ,   Δ P r a m p u p r e q u e s t e d , c ]     ( 26 ) \Delta\ P_{rampup,c}=min{\left[\left\{max{\left(\begin{matrix}\\0\\\\\end{matrix},P_{CMAX,c}\right.}-\left(\begin{matrix}10{log}_{10}{(}M_{PUSCH,c}(0))\\+P_{O\_PUSCH,c}(2)+\delta_{msg2}\\+\alpha_c(2)\cdot PL+\Delta_{TF,c}(0)\\\end{matrix}\left.\ \begin{matrix}\\\\\\\end{matrix}\right)\right.\right.\right.}\left.\ \begin{matrix}\\\\\\\end{matrix}\right)\left.\ \begin{matrix}\\\\\\\end{matrix}\right\},\begin{matrix}&\begin{matrix}\\\\\\\end{matrix}&\left.\ \begin{matrix}\\\Delta P_{rampuprequested,c}\\\\\end{matrix}\right]\\\end{matrix}\ \ \ (26) Δ Prampup,c=min max 0,PCMAX,c 10log10(MPUSCH,c(0))+PO_PUSCH,c(2)+δmsg2+αc(2)PL+ΔTF,c(0)      , ΔPrampuprequested,c    (26)

上式中, Δ P r a m p u p r e q u e s t e d , c \Delta P_{rampuprequested,c} ΔPrampuprequested,c由MAC层提供,表示在serving cell c c c上从第一次发送preamble到最近一次发送preamble,一共提升了多少功率(total power ramp-up)。 M P U S C H , c ( 0 ) M_{PUSCH,c}(0) MPUSCH,c(0)是分配给UE的PUSCH资源带宽,其大小为在serving cell c c c上第一次PUSCH传输时,在那个子帧上分配给PUSCH传输的有效资源块。 Δ T F , c ( 0 ) \Delta_{TF,c}(0) ΔTF,c(0)是serving cell c c c上第一次PUSCH传输时的功率调整量。如果UE进行非竞争接入,且配置了高层参数pusch-EnhancementsConfig,那么 δ m s g 2 = 0 \delta_{msg2}=0 δmsg2=0。如果PUSCH传输对应ul-ConfigInfo-r14,那么 Δ P r a m p u p r e q u e s t e d , c = δ m s g 2 , c = 0 \Delta P_{rampuprequested,c}=\delta_{msg2,c}=0 ΔPrampuprequested,c=δmsg2,c=0


参考文献

[1] 3GPP TS 36.212: “Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Multiplexing and channel coding”.
[2] 3GPP 36.213
[3] 4G/LTE - Power Control
[4] LTE网络PUCCH功控计算
[5] LTE功率控制
[6] LTE里的功率分配和功率控制

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