一、PA、PB LTE下行信道或符号的功率控制基于两种方式:静态方式和动态方式。所谓静态方式即为信道配置一个固定值,例如RS、PBCH、PCFICH、PSS+SSS信道采用静态值方式设置功率,并且PBCH、PCFICH、PSS+SSS信道功率值是相对于RS功率进行设置的一个偏置值。
而动态方式即所谓的功率分配,就是把基站总功率在某个时刻按照一定规则分配到各个信道上,例如PHICH、PDCCH, PDSCH信道。(注:PHICH、PDCCH, PDSCH信道既可以采用静态值方式也可以采用动态功率分配方式,采用哪种方式取决于PDCCH或PDSCH信道传输的内容。
那么什么是功率分配呢? 首先,要明确一个概念,EPRE(即每RE上的能量): Energy Per Resource Element,功率分配是基于EPRE的。
在时域上,由于OFDM符号是时分复用的,每个OFDM符号时刻(时域上=66.7us)都以基站的最大功率发射。但在系统带宽内,每个OFDM符号时刻包含多个OFDM符号(例如20MHz带宽,每个OFDM时刻包含1200个OFDM符号),那么每个OFDM符号可获取的发射功率为多少呢?于是就有了所谓的功率分配。
根据OFDM符号中是否存在RS信号,把PDSCH OFDM符号分为两类,即A类(TYPE A)和B类(TYPE B)。
A类符号:不存在RS的PDSCH OFDM符号
B类符号:存在RS的PDSCH OFDM符号
ρA:将A类符号的PDSCH RE功率(单位mw)与RS功率(单位mW)比值记作ρA=
ρB:将B类符号的PDSCH RE功率(单位mw)与RS功率(单位mw)比值记作ρB=
LTE设备中,为了控制分配给UE的PDSCH RE功率,引入了PA参数,PB参数。PA是一个UE级参数,通过RRC信令发送给UE,可随时改变,PA越小则A类符号功率相对于RS符号功率比值越小;PB是一个小区级参数,由SIB2广播。
PA定义为:该参数表示PDSCH功率控制PA调整开关关闭且下行ICIC开关关闭时,PDSCH采用均匀功率分配时的PA值,数值上PA=10lgρA。
PB定义为:表示PDSCH上EPRE(Energy Per Resource Element)的功率因子比率指示,它和天线端口共同决定了功率因子比率的值,数值上PB表示ρB/ρA的索引。
假定把基站分配给每个RB的功率均分为48份,则针对RS RE及PDSCH RE有如下分配情况:(2/4天线端口)
第一图:[PA,PB]=[0,0]
每一列的功率总和算48个单位,因为PA=0,所以第二列数据RE和第一列的RS功率是一样的,图中都以4来表示,而第一列中有2个RE是不发的,因此多出来8个单位的功率,而这8个功率被均匀的分配到了8个数据RE上,因此第一列的8个数据RE都是5个单位的功率,因此ρB/ρA也就是5/4,这种情况比较少用。
第二图: [PA,PB]=[-3,1]
就是把那2个RE空出来的8个功率分给了2个RS的RE,因此每个RS是8。相当于RS功率增加了1dB。这种配置是最常用的,保证RS的正确接收。
第三图: [PA,PB]=[-4.77,2],除了把那2个RE空出来的8个功率分给了2个RS的RE,还把B类符号的每个PDSCH RE功率的让出来2个单位给RS,相当于RS功率增加了2dB.
第四图: [PA,PB]=[-6,3],除了把那2个RE空出来的8个功率分给了2个RS的RE,还把B类符号的每个PDSCH RE功率的让出来3个单位给RS,相当于RS功率增加了3dB.
因此上面2,3,4中分配方式可以看到RS被明显增强,因此对覆盖会有正增益,常用来做(超)远覆盖。这种方式也叫RS 功率Boosting技术。但同时对业务数据(TYPE B)是有负增益的,牺牲了部分容量。
根据上图,可以得到几个参数的组合情况:
PA ρA EPRE/RS PB ρB/ρA
单天线端口 2/4天线端口
0 1 1 0 5/5 5/4
-3 1/2 4/8 1 4/5 4/4
-4.77 1/3 4/12 2 3/5 3/4
-6 1/4 4/16 3 2/5 2/4
PA和PB的单位都是db, PA等于0,说明ρA和RS的功率比是1:1,-3说明比RS小一倍,-4.77就是1/3,-6就是1/4。ρA和ρB可以看成单位是dbm,它反映的是实际功率的比值。
下表为PA和PB参数设置对于业务信道数据传输功率利用率!换句话的意思:保障基站输出功率最大化且同类符号平均利用的效率模型。其中有4组参数可以是功率利用率最大化。分别是(PA ,PB):(0,0)、(-3,1)、(-4.77,2)、(-6,3)。
从上面分析可以得出以下几个规律:
1、每个OFDM符号总体功率之和应该相同。即所有B类符号子载波功率+所有RS符号子载波功率=所有A类符号子载波功率,同一种符号的功率都应该相同,而最大化地分担基站功率。
2、P B设置不同的值,实质对应了B类符号与A类符号的功率比。PB值越大(注意,PB值其实是一个索引值),则B类符号的功率比A类符号的功率的比值越小,由于OFDM符号子载波功率之和相同,因此相当于抬升了RS符号功率。
3、PA值与A类符号的功率和RS符号功率的比值有对应关系,根据2的推导,RS功率抬升,B类符号功率减小,若A类符号功率不变,则PA值将会减少。
二、RS功率 RS功率是一个小区级参数,由网管配置,一旦确定就不受其他参数影响而改变,通过SIB2广播。
覆盖:RS设置过大会造成越区覆盖,对其他小区造成干扰;RS设置过小,会造成覆盖不足,出现 盲区;
干扰:由于受周围小区干扰影响,RS功率设置也不同,干扰大的地方需要留出更大的干扰余量;
信道估计:RS功率设置会影响信道估计。RS功率越大,信道估计精度越高,解调门限越低,接收机灵敏度越高,但是对邻区干扰也越大。
容量:RS功率越高,覆盖越好,但用于数据传输的功率越小,会造成系统容量的下降; RS功率设置需要综合各方面因素,既要保证覆盖与容量的平衡,又要保证信道估计的有效性,还要保证干扰的合理控制。
三、参数设置 PB参数的含义及设置参考: PB取值越大,RS功率在原来的基础上抬升越高,能获得更好的信道估计,增强PDSCH的解调性能,但同时减少了PDSCH(TYPE B)的发射功率,合适的PB取值可以改善边缘用户速率,提高小区覆盖性能。
参数PA的含义及设置参考:
含义:PDSCH功控算法关闭,且静态ICIC算法关闭时,采用均匀功率分配,小区所有用户的PA 值。 PA取值越小,表示A类PDSCH 符号发射功率相对于RS功率越小。
界面取值范围:[-6, -4.77, -3, -1.77, 0, 1, 2, 3]
参数调整对网络性能的影响:均匀分配功率时,为了保证当下行带宽全部分配时,eNB功率正好用完,则每个RB上的功率应该等于eNB最大发射功率平摊到每个RB上的功率,而每个RB上的功率的绝对值是由PA和RS功率共同决定的,所以在eNB总功率不变的情况下,对于不同的RS功率(或者对于不同的RS功率抬升),为了尽量保证当下行带宽全部分配时,eNB功率尽可能用完,对所有UE设置的PA应不同。
RS功率一定时,增大该参数,增加了小区所有用户的功率,提高小区所有用户的MCS,
但可能造成功率受限,影响吞吐率;反之,降低小区所有用户的功率和MCS,降低小区吞吐率。
传输方式 设置性质 作用1 作用2 作用3
RS发射功率 小区级参数,SIB2广播 一旦设置,则不变 作为下行功率分配的基准值 RS越大,A类符号和B类符号功率越小 RSPWR=每通道发射功率+10lg(1+PB)-10lg(12*Nrb)
PA UE级参数,RRC信令通知 随时可变,由eNB确定 PA变化导致A类符号发射功率变化 PA越大,A类符号发射功率越大 A类符号功率=RS PWR+PA
PB 小区级参数,SIB2广播 一旦设置,则不变 为维持PB不变,当PA变化时,B类符号发射功率要随之变化 PB越大,B类符号发射功率越小 B类符号功率=A类符号功率+10lg(ρB/ρA ) , ρB/ρA 根据PB索引
RS抬升功率=PB
四、计算例子
系统带宽20Mhz,(PA,PB)=(-3,1),总功率40w,每个天线口的可用功率是40/8=5w时:
每个TypeA的RE的符号功率是=5w/1200=6.2dBm, Rs=9.2dBm,
每个TypeB的RE的符号功率是和TypeA一样的,是6.2dBm,
RS_Power=每通道发射功率+10lg(1+PB)-10lg(12Nrb=9.2 dBm
当(PA,PB)=(0,0)时,
每个TypeA的RE的符号功率是=5w/1200=6.2dBm, Rs=6.2dBm,
每个TypeB的RE的符号功率是TypeA的1.25倍,是7.2dBm
RS_Power=每通道发射功率+10lg(1+PB)-10lg(12Nrb)=6.2 dBm
针对过覆盖引起的TOP小区可以通过调整PA、PB来缓解。