[摘要]在TD-SCDMA系统中,功率控制是一个重要的关键技术。功率控制的基本目的是要限制系统中的干扰水平,从而减轻小区间干扰,并降低UE的功耗。简单介绍TD-SCDMA系统中几个主要信道的功率控制方式以及用应用实例。
　　[关键词]TD-SCDMA 功率控制 物理信道
　　中图分类号:TN92文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0910041-01
　　
　　功率控制的基本目的是要限制系统中的干扰水平,从而减轻小区间干扰,并降低UE的功耗。TD-SCDMA中,功率控制的主要特点可归纳如表1所示。
　　


　　注:分配在相同CCTrCH中同一时隙的码字,若它们具有相同的扩频因子,则采用相同的发射功率。
　　1.上行控制
　　根据高层信令,上行的Maximum_Allowed_UL_TX_power被设置为低于终端功率级的最大发射能力的一个值。整个发射功率不得超过允许的最大值,否则应该将一个时隙中的所有上行物理信道以相同的dB量进行下调。
　　一个UE的UpPTS发射功率可依据高层设置,采用开环功率控制进行控制。
　　(1)PRACH
　　在TD-SCDMA中,FPACH为Node B对于UE的SYNC_UL突发的响应。该响应为单突发长的消息,它除了携带有对收到的SYNC_UL突发的应答外,还要指示定时以及准备发射PRACH的功率等级等信息。PRACH上的发射功率由下式计算得到:
　　PPRACH=LP-CCPCH+PRXPRACH, des,其中,PPRACH为UE在PRACH上的发射功率(dBm);LP-CCPCH为测量得到的路径损耗(dB)(P-CCPCH参考发射功率在BCH上广播);PRXPRACH, des为在PRACH上期待的接收功率(由高层信令指示,并在FPACH上发送)。
　　(2)DPCH和PUSCH
　　闭环功率控制使用DPCH中的层1符号。功率控制步长取值1,2,3dB,整个动态变化范围为80dB。上行专用物理信道的初始发射功率由UTRAN信令确定(一般,上行DPCH的初始发射功率与上一次PRACH的发射功率相同)。闭环发射功率控制TPC(Transmit Power Control)是基于信噪比SIR(Signal-to-Interference Ratio)的,其处理过程描述如下:
　　Node B首先估计接收到的上行DPCH的信噪比SIRest,然后根据以下规则生成TPC指令并予以发送:若SIRest>SIRtarget,则TPC发射指令“down”;若SIRest　　在UE侧,根据TPC位进行软判决。当命令为“down”时,移动台将发射功率下调一个功率控制步长;当命令为“up”时,移动台将发射功率上调一个功率控制步长。目标SIR由高层外环进行调整。上行DPCH的闭环功率控制过程不受时间交替发射分集TSTD(Time Switched Transmit Diversity)
　　的影响。
　　2.下行控制
　　(1)P-CCPCH
　　基本公共控制物理信道P-CCPCH(Primary Common Control Physical Channel)的发射功率由高层信令设置,并可根据网络状态而慢速变化。P-CCPCH的参考发射功率在BCH上进行广播或通过信令单独地通知每个UE。
　　(2)S-CCPCH,PICH
　　辅助公共控制物理信道S-CCPCH(Secondary Common Control Physical Channel)和寻呼指示信道PICH(Page Indication Channel)相对于P-CCPCH的发射功率由高层信令设定。PICH相对于P-CCPCH参考功率的偏移量在BCH上进行广播。
　　(3)FPACH
　　FPACH的发射功率由高层信令进行设置。
　　(4)DPCH,PDSCH
　　下行物理专用信道的初始发射功率由高层信令确定,直到第一个UL DPCH或PUSCH到达。初始发射之后,Node B转为基于信噪比SIR的闭环TPC。UE对接收到的下行DPCH进行信噪比估计SIRest,随后UE产生并发送TPC指令,遵循规则:如果SIRest>SIRtarget,则TPC发射指令“down”;如果果SIRest　　在Node B侧,根据TPC位进行软控制。当指令为“down”时,Node B将发射功率下调一个功率控制步长;当指令为“up”时,Node B将发射功率上调一个功率控制步长。如果采用交替发射分集TSTD(Time Switched Transmit Diversity),则UE可以通过对两个连续子帧中接收到的SIR的测量来生成功率控制指令。
　　DPCH或PDSCH的发射功率不应超过由高层信令设置的极限值:Maximum_DL_Power(dB)和Minimum_DL_Power(dB)。发射功率定义为单个DPCH或PDSCH上,一个时隙内QPSK(8PSK)符号在扩频之前相对于P-CCPCH的平均功率。
　　在暂停下行发射期间,UE和Node B应当使用高层信令给定的相同TPC步长。UTRAN在暂停发射期间可能累积接收到的TPC命令,具有相同取值的TPC命令仅被计数一次。UTRAN在暂停后的第一次数据发射的功率,可以被设置为暂停前的发射功率与根据累积TPC命令得到的功率偏移之和。另外,此和可能包括一个设置的常量以及由于接收TPC比特的不确定性所带来的修正量。Node B侧一个时隙内的总下行发射功率不得超过由高层信令设置的最大发射功率。如果一个时隙内所有信道的总下行发射功率超过了该限制值,则所有下行DPCHs和PDSCHs的发射功率应当按相同dB量进行下调,并确保该时隙上的总发射功率等于最大发射功率。
　　3.功率控制实例
　　(1)UE下行功率控制执行实例
　　功率控制可以用两个级连的控制环实现。外环通过给内环提供参考值控制发射质量,其参考值由高层设置。该参考值可以是UE的SIR。内环控制通过生成TPC命令控制外环提供的参考值所对应的物理质量(例如,SIR)。这可以通过将测量SIR与参考值对比实现。当测量值高于目标SIR数值时,TPC命令="down"。当测量值低于或等于目标SIR数值时,TPC命令="up"。
　　在下行发射DPCH或PDSCH中止时,接收到的数据功率(RSCP)不再能用于UE内环SIR的计算。这种情况下,UE需要基于P-CCPCH跟踪路径损失的波动,并利用这些数据生成TPC命令。这一路径损失与正在传输的数据时隙的时隙ISCP测量一起计算得到虚拟SIR数值:
　　SIRvirt(i)=RSCPvirt(i)ISCP(i),
　　RSCPvirt(i)=RSCP0+L0L(i)+,
　　RSCP:接收到的信号码功率,单位dBm
　　ISCP:DPCH/PDSCH时隙干扰信号码功率,单位dBm
　　L:P-CCPCH上测量的路径损失,单位dB。长期和短期路径损失的加权与上行开环功率控制所使用的加权相同,参见附录A.1
　　i:传输中止时的帧指针,1i中止过程中的帧数
　　L0:发射中止前的最后一帧的加权路径损失,单位dB
　　RSCP0:发射中止前的最后一帧的用于SIR计算的数据的RSCP,单位dBm
　　TPC(k):依照在帧k中生成并发射的TPC比特而采用的功率控制步长,单位dB,TPC比特"up"=+stepsize,TPC比特"down"=stepsize
　　(2)Node B闭环上行功率控制执行实例
　　接收SIR的测量必须在Node B周期地执行。当测量值高于目标SIR数值时,TPC命令="down"。当测量值低于或等于目标SIR数值时,TPC命令="up"。
　　在上行发射中止于DPCH时,中止后DPCH的初始发射功率可以由开环功率控制决定。中止后的初始发射后,闭环上行功率控制过程就可以恢复。
　　(3)当使用TSTD时UE下行功率控制执行实例
　　当采用TSTD时,UE可以使用连续的SIR测量计算SIRAVG:
　　SIRAVG(i)=w1SIR(i-1)+w2SIR(i),
　　其中:w1+w2=1,w1>=0,w2>=0,SIR(i)是子帧i中的SIR测量值,SIRAVG(i)是子帧i中的SIRAVG测量值。如果SIRAVG高于目标SIR数值,TPC命令="down"。如果SIRAVG低于目标SIR数值,TPC命令="up"。
　　当下行发射中止于DPCH时,(A)的实例可以用来进行DL功率控制,RSCPvirt(i)和ISCP(i)被替换为RSCPAVG(i)和ISCPAVG(i),其中
　　RSCPAVG(i)=w1 RSCPvirt(i-1)+w2 RSCPvirt(i),
　　ISCPAVG(i)=w1 ISCP(i-1)+w2 ISCP(i).
　　(4)接入过程的开环功率控制执行实例
　　高层用信令通知(在BCH上)一个仅仅用于接入过程的功率增量。接入过程中的一个SYNC-UL突发的每次新发射,都可以用这种方法增加发射功率电平。
　　
　　参考文献:
　　[1]段红光、毕敏、罗一静,第三代移动通信系统协议体系与信令流程,人民邮电出版社,2004年.
　　[2]李世鹤,TD-SCDMA第三代移动通信系统标准,人民邮电出版社,2004年.
　　[3]中兴通讯《维护经验》编委会,维护经验TD-SCDMA专辑,2008年,第二辑.
　　[4]王卫东、高鹏、张英海,第三代移动通信系统设计原理与规划,电子工业出版社,2006年.