1、功率余量基礎(chǔ)原理

1.1 功率余量PH

云南

(圖1)

1.2 功率余量報告PHR

PHR，全稱是Power Headroom Report，中文為功率余量報告，即UE向網(wǎng)側(cè)報告功率余量的過程。這個功率余量的值是通過MAC層的控制單元發(fā)送的，所以與這個過程相關(guān)的MAC控制單元也被稱作PHR控制單元。PHR控制單元固定占一個字節(jié)，其中高2位是R位即保留位，暫時不用，僅使用低6位存放0~63這64個PH等級值，如圖2所示。

(圖2)

每個PH等級值對應(yīng)一個實際的dB值，如圖3所示。比如UE需要上報的PH值為-22dB，那么只需要在MAC PDU的PHR控制單元中填寫數(shù)值1即可。

(圖3)

1.3 功率余量報告PHR上報

(圖4)

(STEP 1)如果這是MAC復(fù)位之后第一次為新傳數(shù)據(jù)分配資源，那么啟動周期定時器periodicPHR-Timer；

(STEP 2)如果功率余量上報過程判斷自從上次傳輸PHR之后至少觸發(fā)了一個PHR，或者當(dāng)前本身就是第一次觸發(fā)PHR；同時，如果在邏輯信道優(yōu)先級的處理過程中，分配的上行資源可以容納PHR控制單元與其對應(yīng)的子頭之和，那么繼續(xù)按照下面的步驟執(zhí)行：

(STEP 2.1)從物理層獲取PH值

(STEP 2.2)基于PH值，生成一個PHR控制單元

(STEP 2.3)開始或重啟periodicPHR-Timer周期定時器

(STEP 2.4)開始或重啟prohibitPHR-Timer禁止定時器

(STEP 2.5)取消所有已經(jīng)觸發(fā)的PHR

PHR的觸發(fā)主要是以子幀作為單位的，也就是如果觸發(fā)時，UE在某個子幀上報PUSCH的PH，觸發(fā)之后會啟動兩個定時器，這兩個定時器單位是以子幀作為單位的。如果這些子幀內(nèi)定時器沒有超時，UE不會在啟動PHR上報的過程。如果超時了，對于禁止定時器而言，還需要路損發(fā)生了比較大的變化才會觸發(fā)；而周期定時器是超時即可以進行觸發(fā)。PHR觸發(fā)條件具備后，就需要等待UE的新傳的過程才會真正啟動PHR的過程。PHR對于eNB的PUSCH的分配很重要，如果PH比較大，說明UE還有比較大的空間，基站可以在之前的基礎(chǔ)上進一步擴大RB的分配；如果PH變化不大，eNB可以在原來的基礎(chǔ)上進行處理。

2、現(xiàn)網(wǎng)情況

2.1、上行功率余量指標定義

低上行功率余量小區(qū)：MR UE發(fā)射功率余量＜0的采樣點占比＞20%的小區(qū)

核心城區(qū)低上行功率余量小區(qū)比例：MR UE發(fā)射功率余量＜0的采樣點占比＞20%的城區(qū)小區(qū)數(shù)/核心城區(qū)小區(qū)數(shù)

城區(qū)低上行功率余量小區(qū)覆蓋場景主要為別墅群0.86%、城區(qū)道路10.59%、城中村6.03%、村莊4.80%、低層居民區(qū)45.44%、高層居民區(qū)5.79%、高校11.33%、企事業(yè)單位5.67%、商業(yè)中心3.08%、鄉(xiāng)鎮(zhèn)2.34%、其他4.06%(中小學(xué)、醫(yī)院、星級酒店)

3、功率余量影響因素

根據(jù)協(xié)議定義的PH計算可以看出，PH主要受到三塊因素影響：路損、上行占用資源數(shù)和功控參數(shù)

(圖7)

其中從參數(shù)調(diào)整角度看，影響PH的主要參數(shù)如下：???

功控參數(shù)：P0_PUSCH(基站期望的PUSCH接收功率)，小區(qū)屬性參數(shù)，是各個UE都相同的這樣一個預(yù)期小區(qū)的功率；

路損因子：alpha路徑損耗因子；

路徑損耗：UE計算下行路損，UE通過參考信號功率和RSRP(參考信號接收功率)來計算，PL=參考信號功率-RSRP，參考信號功率即基站的參考信號的發(fā)射功率；

上行占用資源數(shù)：LTE上行針對控制功率譜密度來進行控制，用以保證所分配給UE的各個PRB上的功率恒定。UE可用PRB數(shù)目由系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)需求和無線環(huán)境來進行分配。LTE支持的最大帶寬為20 MHz，對應(yīng)的最大可用PRB數(shù)目為100個，10log(MPUSCH(j))取值范圍為0～20。

UE發(fā)送PHR到eNodeB之后，eNodeB可以結(jié)合終端所使用的帶寬，來計算UE的功率譜密度(PSD)信息，從而有助于eNodeB快速計算UE所使用的PSD，并相應(yīng)地設(shè)定SINR的目標值。

3.1、路徑損耗

(圖8)

根據(jù)路徑損耗的的計算方式，當(dāng)alpha路徑損耗因子和基站的參考信號的發(fā)射功率一定時，低上行功率余量占比區(qū)間在0%~38%的小區(qū)(占總小區(qū)數(shù)98.17%)隨著UE到基站的距離增大，RSRP的減弱，低上行功率余量占比與PL路徑損耗呈正相關(guān)性。

3.2、上行占用資源

3.3、功控參數(shù)

上行功控的目的在于減少小區(qū)間的干擾和補償路徑損耗，將IoT穩(wěn)定在一個較低的水平。?PUSCH對于單小區(qū)來講，上行功控只用于路損補償，即當(dāng)一個UE的距離增加導(dǎo)致上行信道質(zhì)量下降時，eNodeB可以根據(jù)該UE的需要指示UE加大發(fā)射率。但當(dāng)考慮多個小區(qū)的總頻譜效率最大化時，簡單地提高小區(qū)邊緣UE的發(fā)射功率，反而會由于小區(qū)間干擾的增加造成整個系統(tǒng)容量的下降。因此LTE中使用部分功控的方法，即采用一個小于等于1的系數(shù)對鏈路損耗進行補償，來限制小區(qū)邊緣UE功率提升的幅度，以保證整個系統(tǒng)總?cè)萘康淖畲蠡?/p>

? ?UE根據(jù)基站的廣播消息中的功率控制參數(shù)，如PO PUSCH和a(j)PL以及ATF(/)等，來進行上行發(fā)射功率的計算。PUSCH發(fā)射功率的調(diào)整周期為每個子幀，即1 ms。PUSCH每個子幀f都計算一次發(fā)射功率，其計算公式為

PPUSCH(/)=min{PCMAX,lOlog(MPUSCH(/+PO_PUSCH(j)+aU)PL+ATF(/)+f(/)) ?dBm其中，PCMAX為UE最大發(fā)射功率，MPUSCH(/)為所調(diào)度的資源塊的數(shù)目，PL為鏈路損耗估算值，PO_PUSCHU)和a0)為用于控制接收功率的參數(shù)，ATF(/)為調(diào)制和編碼方式(MCS)相關(guān)的偏移量，以f)是指功率控制調(diào)整狀態(tài)。各參數(shù)的意義具體說明如下。

? ?●PCMAX表示小區(qū)內(nèi)所允許的UE的最大發(fā)射功率，它用于界定上行功率控制的最大范圍。

? ?●Mr，USCH(/)表示所分配的RB資源。由于上行功率以RB為單位進行控制，所以采用MPUSCH(/)來進行功率歸一化。

? ?●PO_PUSCH(/)表示抵抗系統(tǒng)干擾與滿足系統(tǒng)基本性能需求的基準功率，可以由操作員人工設(shè)定。

? ?●PL表示鏈路損耗，a(j)為鏈路損耗補償系數(shù)，結(jié)合鏈路損耗進行功率控制，有助于對不同位置上的終端性能進行均衡。

? ?● ?ATF(/)是與編碼速卒和調(diào)制方式(MCS)相對應(yīng)的功率偏移量，以滿足不同速率的性能需求。

? ?●J(/)是指功率控制調(diào)整狀態(tài)，表示功率調(diào)整方式和幅度。

? ?上述參數(shù)中，PO_PUSCHO)、a(j)、ATF(/)都與小區(qū)相關(guān)，由eNodeB在小區(qū)中進行廣播，對小區(qū)中所有用戶來說它們都具有相同的值，鏈路損耗則只和UE有關(guān)，它基于UE所接收到的參考信號接收功率即RSRP來計算。

? ?PUSCH功率控制機制由UE的發(fā)射功率譜密度和動態(tài)的功率偏移兩部分組成，UE發(fā)射功率譜密度由兩部分組成，即開環(huán)功率控制點和動態(tài)的功率偏移。

本地小區(qū)標識	?該參數(shù)表示小區(qū)的本地標識，在本基站范圍內(nèi)唯一標識一個小區(qū)。該參數(shù)僅適用于FDD及TDD。
SRS功控策略	?該參數(shù)表示選擇不同的SRS功控算法，可選擇項為基于SINR的SRS功控算法、基于SINR和RSRP二維收斂的SRS功控算法。該參數(shù)僅適用于TDD。
PUCCH閉環(huán)功控類型	?該參數(shù)表示PUCCH閉環(huán)功控類型。當(dāng)該參數(shù)取值為NOT_USE_P0NOMINALPUCCH時，P0NominalPUCCH對PUCCH閉環(huán)功控算法無影響；當(dāng)該參數(shù)取值為USE_P0NOMINALPUCCH時，PUCCH閉環(huán)功控算法會限制接收RSRP不超過P0NominalPUCCH。該參數(shù)僅適用于FDD及TDD。
Pucch功控周期(20毫秒)	?該參數(shù)用于配置PUCCH的功控周期。該參數(shù)僅適用于FDD及TDD。
Pucch功控目標SINR偏置(分貝)	?該參數(shù)用于配置PUCCH功控SINR目標值的偏置。該參數(shù)僅適用于FDD及TDD。
PUSCH RSRP高門限(毫瓦分貝)	?該參數(shù)用于配置PUSCH閉環(huán)功控的RSRP高門限，僅在PuschRsrpHighThdSwitch打開時生效。該參數(shù)僅適用于FDD及TDD。
PUSCH IoT控制A3偏置(0.5分貝)	?該參數(shù)表示上行PUSCH IoT功控測量事件的鄰區(qū)質(zhì)量高于服務(wù)小區(qū)的偏置值。該值越大，表示需要鄰區(qū)有更好的服務(wù)質(zhì)量才會上報上行PUSCH IoT功控測量事件的測量報告；該值越小，鄰區(qū)服務(wù)質(zhì)量相對較差時，就會觸發(fā)上報上行PUSCH IoT功控測量事件的測量報告，參見協(xié)議3GPP TS 36.331。該參數(shù)僅適用于TDD。
IoT近點優(yōu)化開關(guān)	?該參數(shù)用于控制是否開啟IoT近點優(yōu)化。
	若開關(guān)關(guān)閉，則在大干擾場景(IoT高于7dB)時，不通過下發(fā)A3測量對近點用戶上行吞吐率進行優(yōu)化。
	若開關(guān)打開，則在大干擾場景(IoT高于7dB)時，通過下發(fā)A3測量對近點用戶上行吞吐率進行優(yōu)化。
IoT近點用戶路損門限	?TDD IoT功控中，當(dāng)小區(qū)干擾較大時(IoT大于7dB)，IoT近點用戶優(yōu)化中下發(fā)A3測量的用戶路損門限；該參數(shù)僅適用于TDD。
	當(dāng)用戶路損小于該門限，則為該用戶下發(fā)A3測量配置。
	當(dāng)用戶路損大于該門限，則不為該用戶下發(fā)A3測量配置。
SRS功控SINR目標值(分貝)	?該參數(shù)用于設(shè)置SRS功率控制的SINR目標值。當(dāng)SINR目標值設(shè)置過大時，會導(dǎo)致終端發(fā)射功率較高，對鄰區(qū)造成干擾；當(dāng)SINR目標值設(shè)置過小時，會導(dǎo)致終端發(fā)射功率較低，本小區(qū)上行SRS接收性能較差。當(dāng)小區(qū)間干擾較嚴重時，降低SRS功率控制的SINR目標，當(dāng)本小區(qū)SRS接收性能較差時，提高SRS功率控制的SINR目標。該參數(shù)僅適用于TDD。
SRS功控RSRP目標值(毫瓦分貝)	?該參數(shù)用于設(shè)置SRS功率控制的RSRP目標值。當(dāng)RSRP目標值設(shè)置過大時，會導(dǎo)致終端發(fā)射功率較高，對鄰區(qū)造成干擾；當(dāng)RSRP目標值設(shè)置過小時，會導(dǎo)致終端發(fā)射功率較低，本小區(qū)上行SRS接收性能較差。當(dāng)小區(qū)間干擾較嚴重時，降低SRS功率控制的RSRP目標，當(dāng)本小區(qū)SRS接收性能較差時，提高SRS功率控制的RSRP目標。該參數(shù)僅適用于TDD。
上行共享信道發(fā)射功率譜密度控制目標	?該參數(shù)用于設(shè)置上行調(diào)度控制功率開關(guān)打開后，普通用戶的PUSCH發(fā)射功率譜密度水平。該參數(shù)配置越大，普通用戶的PUSCH發(fā)射功率譜密度越高，配置為ADAPTIVE則根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負載自動調(diào)整普通用戶的PUSCH發(fā)射功率譜密度。該參數(shù)僅適用于TDD。
PUSCH動態(tài)調(diào)度下閉環(huán)功控優(yōu)化用戶類型	?當(dāng)選擇為Normal時，則近點功控優(yōu)化針對所有用戶有效；當(dāng)選擇為Us時，則近點功控優(yōu)化只針對非受限用戶有效；當(dāng)選擇為ULBigPkt時，則近點功控優(yōu)化只針對上行大包用戶有效；當(dāng)選擇為UsOrULBigPkt時，則近點功控優(yōu)化針對非受限用戶和上行大包用戶都有效，該參數(shù)僅適用于TDD 。
PUSCH動態(tài)調(diào)度閉環(huán)功控優(yōu)化誤碼率目標(0.01)	?該參數(shù)用于設(shè)置PUSCH近點功控優(yōu)化誤碼率目標。該參數(shù)僅適用于TDD。
非受限用戶上行共享信道發(fā)射功率譜密度水平	?該參數(shù)用于設(shè)置上行調(diào)度控制功率開關(guān)打開后，非受限用戶的PUSCH發(fā)射功率譜密度水平。該參數(shù)配置越大，非受限用戶的PUSCH發(fā)射功率譜密度越高，配置為SAME AS NS則與普通用戶的PUSCH發(fā)射功率譜密度保持一致，該參數(shù)僅適用于TDD。
干擾控制IN修正	?該開關(guān)用于控制基于干擾的上行功率控制中的IN修正功能的開啟與關(guān)閉。該參數(shù)僅適用于TDD。
IoT抑制邊緣UE路損門限(分貝)	?該參數(shù)用于設(shè)置基于干擾的上行功率控制方案中的干擾協(xié)同方案的邊緣用戶的路損門限。該參數(shù)僅適用于TDD。
IoT控制干擾門限(毫瓦分貝)	?該參數(shù)用于設(shè)置基于干擾的上行功控啟動的干擾門限。該參數(shù)僅適用于TDD。
近點PUSCH功控用戶類型	?該參數(shù)用于設(shè)置PUSCH近點抬功率功控的生效用戶范圍：
	當(dāng)選擇為AllUser時，則對所有用戶執(zhí)行近點抬功率；
	當(dāng)選擇為UlBigPktUser時，則只對上行大包用戶執(zhí)行近點抬功率；

總結(jié)

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