基于實(shí)效性的LTE 下行功率分配參數(shù)探究

王 望

（寧夏回族自治區(qū)無(wú)線電管理委員會(huì)辦公室，寧夏 銀川 750000）

0 引 言

FDD LTE下行功率資源分配是基于時(shí)間和頻率組成單位（最小單位為RE），通過(guò)給不同RE分配功率完成下行功率的分配。RE可以分類為參考信號(hào)（RS）、RE和普通RE。參考信號(hào)功率是分配給參考信號(hào)RE的功率，數(shù)據(jù)RE和其他控制信道RE的發(fā)射功率是在參考信號(hào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行定標(biāo)計(jì)算。

1 LTE下行功率控制

LTE是OFDMA系統(tǒng)在頻率和時(shí)間上采用恒定的發(fā)射功率。基站通過(guò)高層信令指示發(fā)射功率的數(shù)值。LTE系統(tǒng)完全可以通過(guò)頻域調(diào)度的方式避免在路徑損耗較大的RB傳輸。因此，對(duì)PDSCH采用下行功率控制不是很重要。此外，采用下行功率控制會(huì)擾亂下行CQI測(cè)量。由于功控補(bǔ)償了某些RB的路徑損耗，UE將無(wú)法獲得真實(shí)的下行信道質(zhì)量信息，影響下行調(diào)度的準(zhǔn)確性。這與CDMA系統(tǒng)中通過(guò)功率控制來(lái)克服遠(yuǎn)近效應(yīng)的方法不同。為了便于理解LTE如何實(shí)現(xiàn)下行鏈路的功率分配，首先需理解參數(shù)Pa/Pb的含義[1]，如圖1所示。

系統(tǒng)可以配置RS功率、PDSCH功率，以達(dá)到優(yōu)化性能、降低干擾的目的。RS發(fā)射功率是小區(qū)級(jí)參數(shù)，由網(wǎng)管配置，一旦確定將不受其他參數(shù)影響，可以看作是下行功率分配的基準(zhǔn)功率。

Pa是UE級(jí)參數(shù)，可以限時(shí)改變。因?yàn)镽S功率不變，所以Pa改變?cè)斐傻慕Y(jié)果是A類符號(hào)功率改變。

Pb是UE小區(qū)級(jí)參數(shù)（SIB2廣播），一旦配置就不會(huì)改變，意味著B(niǎo)類符號(hào)需隨著A類符號(hào)變化而變化，以保證Pb值不變。

參數(shù)Pa/Pb的選擇，從兩個(gè)方面來(lái)考慮。Pa和Pb類符號(hào)滿功率發(fā)射，避免發(fā)射功率小于額定功率，造成功率的浪費(fèi)；Pa和Pb類符號(hào)的比值越接近越好。Pa/Pb常用的組合方式如表1所示。

圖1 Pa/Pb參數(shù)含義

在理解參數(shù)Pa/Pb時(shí)，前提需要了解ρA和ρB，如圖2所示。其中，ρA表示無(wú)RS的OFDM符號(hào)上的PDSCH RE功率相對(duì)于RS RE功率的比值；ρB為有RS的OFDM符號(hào)上的PDSCH RE功率相對(duì)于RS RE功率的比值。

Pa：對(duì)于不包含RS的OFDM符號(hào)，未使用多用戶MIMO時(shí)，Pa=10logρA(dB)，取值范圍為[3，2，1，0，-1.77，-3，-4.77，-6] dB。

Pb：ρB/ρA的比值，表征為無(wú)RS的OFDM符號(hào)上數(shù)據(jù)RE功率與有RS的OFDM符號(hào)上數(shù)據(jù)RE功率的比值。后臺(tái)Pb設(shè)置為比值的索引，而不同的索引代表不同的比值，如表2所示。

圖2 Pa與Pb功率利用率最大化的符號(hào)功率

表1 Pa與Pb組合類型的比值 /%

表2 后臺(tái)Pb設(shè)置索引值

業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)傳輸功率利用率100%，即A類符號(hào)與“B類符號(hào)+RS參考信號(hào)”在寬帶內(nèi)功率相等且保障基站輸出功率最大化的效率模型。其中，有4組參數(shù)可以使功率利用率最大化，分別是（Pa，Pb）：（0，0）、（-3，1）、（-4.77，2）、（-6，3）。

下面從Pa維度來(lái)說(shuō)明Pa與RS的關(guān)系滿足：

其中12×RB為寬帶內(nèi)所有的RE數(shù)，10（Pa/10）是將Pa的功率轉(zhuǎn)換成mW；Pcrs-re-a為所有A類符號(hào)的功率總和。

舉例：20 MHz帶寬，MIMO配置為2×20 W（Pcrsre-a=20 W），以Pa=-6，Pb=0為例，則RS功率是18.2dBm。如果增大Pa值，后臺(tái)設(shè)置的RS功率允許設(shè)置上限值將下降。當(dāng)Pa增大到0時(shí)，A類符號(hào)和“B類符號(hào)+參考信號(hào)”的功率相等，此時(shí)基站功率利用率100%。當(dāng)Pa繼續(xù)增加時(shí)，RS信號(hào)輸出功率下降，A類符號(hào)和B類符號(hào)加參考信號(hào)的功率不相等，功率資源利用率出現(xiàn)下降。需注意，在優(yōu)化過(guò)程中，網(wǎng)管中的RS和Pa值的設(shè)置值未達(dá)到基站輸出功率最大值，所以在特定Pa/Pb值下，提升RS功率也可以增加A類符號(hào)的輸出功率，但RS功率不得超過(guò)式（1）計(jì)算的上限值。

下面從Pb維度來(lái)說(shuō)明Pb與RS的關(guān)系：

于是，RS功率為18.2dBm。為達(dá)到100%功率利用率，PDSCH功率為設(shè)置為-6，得到PDSCH功率為12.2dBm。它的業(yè)務(wù)信道占比下降，必然會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)容量下降。所以，Pb=3不推薦在城區(qū)配置。Pb=2也是同理，配置導(dǎo)致RS信號(hào)偏大。

2 Pa、Pb參數(shù)組合測(cè)試

由于實(shí)際無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的差異，在推薦的Pa、Pb組合下，速率并不一定最佳，需要根據(jù)實(shí)際的地理環(huán)境和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)情況進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，獲取最佳的配置組合。以銀川市為例進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試路線如圖3所示。

2.1 Pa、Pb測(cè)試配置選擇

Pa、Pb測(cè)試配置選擇，如表3所示。

表3 測(cè)試Pa、Pb配置選擇

2.2 測(cè)試結(jié)果圖示

Pa/Pb組合與RSRP/SINR值的關(guān)系，如圖4所示。

Pa/Pb組合與平均下行吞吐率、SINR值的關(guān)系，如圖5所示。

2.3 結(jié) 論

從不同Pa/Pb組合配置下各指標(biāo)的變化得出結(jié)論：

（1）Pa的增加，使業(yè)務(wù)信號(hào)功率提升，SINR值逐步走低，但下載速率在穩(wěn)步提高，即在RS參考信號(hào)功率不變的情況下，提高業(yè)務(wù)信號(hào)的功率，能有效提升下行速率；

圖3 測(cè)試區(qū)域

圖4 Pa/Pb組合與RSRP/SINR值的關(guān)系

圖5 Pa/Pb組合與平均下行吞吐率、SINR值的關(guān)系

（2）SINR值與速率之間并不總呈現(xiàn)一致的線性關(guān)系。在進(jìn)行RF優(yōu)化階段，可以采用RSRP&SINR指導(dǎo)進(jìn)行覆蓋優(yōu)化。在網(wǎng)絡(luò)深度優(yōu)化中，可以通過(guò)犧牲部分SINR值來(lái)獲取速率等性能指標(biāo)的提升[2]；

（3）在測(cè)試Pa=6，Pb=1的測(cè)試時(shí)，降低了測(cè)試區(qū)域內(nèi)近半小區(qū)的RS功率（下調(diào)2dB），此時(shí)RSRP大于95 dBm，占比沒(méi)有很大變化，即對(duì)覆蓋基本上無(wú)影響，但此時(shí)的下行速率是最大的。因此，在站點(diǎn)密集的市區(qū)，應(yīng)該選擇合適的RS功率，以避免RS功率過(guò)大造成本小區(qū)容量的降低和對(duì)其他小區(qū)造成干擾。