LTE无线网络PA-PB及RS功率计算-(1).doc

PA、PB及RS功率的计算
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

1、 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（12*Nrb=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（12*Nrb）=6.2 dBm

2、以20M带宽，2*10W为例，推荐配置是Prs=12.2，PA=-3，PB=1，则单根天线上
的发射功率计算如下：
TypeA的RE的符号功率= RS PWR+PA=9.2 dBm

TypeB的RE的符号功率= TypeA的RE的符号功率+lg(ρB/ρA )
因为PB=1，单天线，所以ρB/ρA=4/5
TypeB的RE的符号功率= TypeA的RE的符号功率+10lg(ρB/ρA )=9.2+10lg(4/5)=9.2-1=8.2 dBm