RG000003 CDMA 1X 功率控制算法

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ISSUEISSUE 2.02.0

RG000003 CDMA 1XRG000003 CDMA 1X 功率控制算法功率控制算法

华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开

学习目标

了解 CDMA 系统中功控的重要性（和 GSM 功控的区别）

掌握反向功控算法掌握前向功控算法掌握功控数据配置了解新版本的一些新功能。

学习完本课程，您应该能够：


课程内容

第一章功控的目的和原则第二章功控算法的分类与应用功控算法的分类与应用第三章反向功控算法及数据配置反向功控算法及数据配置第四章前向功控算法及数据配置前向功控算法及数据配置第五章提高篇第五章提高篇


功率控制的原则

控制基站、移动台的发射功率，首先保证信号经过复杂多变的无线空间传输后到达对方接收机时，能满足正确解调所需的解调门限。

在满足上一条的原则下，尽可能降低基站、移动台的发射功率，以降低用户之间的干扰，使网络性能达到最优。

距离基站越近的移动台比距离基站越远的或者处于衰落区的移动台发射功率要小。

基本原则


课程内容



根据功控方向可分为：反向功率控制前向功率控制

功率控制的分类

根据功控类型可分为：反向功率控制

反向开环功率控制反向闭环功率控制

前向功率控制基于测量报告的功率控制EIB 功率控制快速功率控制


无线配置和移动台协议版本定义标准

因为 IS2000 是是和 IS95/95B 向后兼容的， Rate Set1 和 Rate

Set2 做为 IS2000 的一个子集分别对应为 RC1/RC2 。

•移动台协议版本列表

无线配置定义

移动台协议版本定义移动台协议版本： 1-2 ： IS95,3:IS95A,4-5:IS95B,6:20001X


功率控制算法的应用前向功控基于 CDMA 标准：

移动台版本为 2 － 5 ，分配 RC1 信道，使用测量报告功控。移动台版本为 3 － 5 ，分配 RC2 信道，优先采用 EIB 功控，

也可使用测量报告功控。移动台为版本 6 以上（包括版本 6 ），优先采用前向快速功

控，也可使用测量报告功控和 EIB 功控。反向功控的应用

移动台版本从 2 到 7 ，均采用相同的反向功控算法（开环、闭环）。

目前，华为系统是根据移动台协议版本，无线配置自动选择所使用的功控算法


移动台接入过程的功率控制划分

BTS

Channel Assnmt. Msg.

Origination Msg

Base Sta. Acknlgmt. Order

TFC frames of 000s

TFC preamble of 000s


Mobile Sta. Ackngmt. Order

Service Connect Msg.

Svc. Connect Complete Msg


Call is Established!

MSProbing

ACCESS

PAGING

FW TFC

PAGING

RV TFC

FW FC

RV TFC

FW TFC

RV TFC

FW TFC

Successful Access Attempt开环功控的起始点——》

闭环功控的起始点——》


课程内容



第三章反向功控算法及数据配置反向功控算法及数据配置

第一节反向开环功控第二节反向闭环功控第二节反向闭环功控第三节关键参数解析第三节关键参数解析


移动台接入过程移动台接入时根据接收的功率进行开环估算，用估算出的发

射功率发出一个探测信号，然后等待确认消息。如果在规定的时间内收不到确认消息，移动台会增加功率一

个探测步长再次发射。这样通过逐次多序列探测来确定所需的发射功率。

Í øÂ ç


移动台接入过程


接入探测序列


接入过程各变量的说明•变量名 •描述 •关系式 •取值范围 •单位IP •初始开环功控功率 IP = –73 –Mean Input Power (dBm) + NOM_PWR +INIT

_PWR见《接入参数表》 dBm

PD 持续延迟以时隙为单位进行延迟，直至伪随机持续性检测通过。见《接入参数表》的 PSIST0_9,10~15

时隙

PI 相邻探测的功率增量 PI=PWR_STEP 0 ~ 7 dB

RA 接入信道号数 0到 ACC_CHAN（我们产品的变量名）（总接入信道数）间的随机数，在每个序列前产生。 0~31 —

RN PN随机延迟 Hash using ESN between 0 and2^PROBE_PN_RAN – 1; generated once atbeginning of attempt.

0 ~511 码片

RS 序列后延 0到 1＋ BKOFF间的随机数，在每个探测序列之前产生，第一个除外。 0~ 16 时隙RT 探针后延 0到 1+probe_bkoff的随机数，在连续的探针之前产生 0~ 16 时隙TA 响应超时 TA = 80* (2 + ACC_TMO); 0~ 16 80ms


反向功控反向功控的作用对象是移动台，首要目的就是通过调整移

动台的发射功率保证 BTS 接收机所收到的信号至少达到最小 Eb/Nt 需求的值。

相对前向而言，反向功率控制的要求高，过程也复杂。反向功率控制的动态变化范围大，灵敏度也高，以补偿快速的环境变化。

Eb/Nt= 比特能 / 有效噪声功率频谱密度 Ec/Io= 码片能 / 载频总功率谱密度


反向开环功控原理反向开环功控的基础是前向链路损耗和反向链路损耗相近的假

设。根据这个假设，移动台根据接收到的总功率估计前向链路损耗，

然后再估计移动台接入所需的功率。

移动台发射功率

前向链路损耗 (dB)

||

反向链路损耗（ dB ）

基站发射功率移动台接收功率

基站进行解调

反向链路损耗 (dB) ＝基站发射功率 (dBm) －移动台接收功率 (dB)


反向开环功控原理移动台确定发射功率的目标是使得基站接收到的信号满足正确解调的 Ec/Io 要求。

)()(

dBmRSSIdBdBmIE oc

）反向链路损耗（）移动台发射功率（正常接入的要求值

移动台发射功率 (dB) ＝ Ec/Io 要求值 (dB) ＋ RSSI(dBm) + 基站发射功率 (dBm) －移动台接收功率 (dBm)

其中：• RSSI ：体现了小区的反向负荷• 基站发射功率：小区的前向负荷• Ec/Io 要求值 (dB) ＋ RSSI(dBm) + 基站发射功率 (dBm) ：协

议把根据设定的一些参数值计算出的结果称为 offsetpower


反向开环功控参数配置

开环估计将会用到开环估计公式，其中参数在反向功控参数表等表中定义，在寻呼信道上由APM （接入参数消息）传送。


IS95A 的接入信道发射功率开环估算公式发射功率 (dBm)= -Mean Receive Power(dBm) + offsetpower + NOM_PWR - 16*NOM_PWR_EXTs + INIT_PWR + Access Probe Corrections

平均接收功率和常数 offset power 两项计算得到的是补偿路径损耗以后所需的发射功率。移动台发射功率与接收功率成反比。 Offset power 与RC 、频段、信道类型有关。 NOM_PWR ：物理意义上讲是用来补偿基站发射功率相对于标称功率（计算 Offsetpower 时的设定值）的偏移。 INIT_PWR ：物理意义上讲用于补偿负荷的不同而导致的移动台发射功率的不同，他的作用是使得移动台在第一个接入试探时，其发射功率能够以略小于所需要的功率被基站接收，该值还可以部分补偿 cdma 前反向信道之间偶尔的不完全相关引起的路径损耗差。接入探测修正 = (n-1)*PWR_STEP ， PWR_STEP 是两次试探之间所应该提升的功率。


开环估计中 OffsetPower 的取值频段类别前向扩展速率反向扩展速率反向信道 •偏移功率0,2,3,5和 7 1 1 接入信道反向业务信道（ RC1,RC2)

•－ 73

增强型接入信道反向公共控制信道反向业务信道（ RC3,RC4)

•-81.5

3 1 反向业务信道（ RC3,RC4) •-76.5

3 增强型接入信道反向公共控制信道反向业务信道（ RC5,RC6)

•-76.5

1,4,6 1 1 接入信道反向业务信道（ RC1,RC2)•-76

增强型接入信道反向公共控制信道反向业务信道 (RC = 3 或 4)

-84.5

3 1 反向业务信道 (RC = 3 或 4) -79.5

3 增强型接入信道反向公共控制信道反向业务信道 (RC = 5 或 6)

-79.5


发射功率 (dBm)= - Mean Receive Power(dBm)+ offset power+ NOM_PWR - 16*NOM_PWR_EXTs + INIT_P

WR + Access Probe Corrections + interference correction

IS95B,IS2000 的接入信道发射功率开环估算公式

其中，干扰修正值 interference correction = min{max[( － 7 － Ec/Io), 0], 7} ， Ec/Io 为最强分支的 Ec/Io 取值

修正值 Ec/ I0值7 Ec/ I0<-140 Ec/ I0>-7

-7-Ec/ I0 -7>Ec/ I0>-14


干扰修正值的物理意义

移动台接收的总功率包含了多个小区的发射功率，而接入是在一个小区独立进行的。

移动台接收功率高的原因有两种可能：1 、服务基站离移动台的路径损耗小。2 、尽管服务基站离移动台的路径损耗大，但其它的扇区形成的

干扰较大。

基站 1 发射功率

移动台接收功率（来自基站 1 的信号功率＋来自基站 2 的信号功率＋自身底噪等）

基站 2 发射功率


干扰修正值的物理意义

干扰修正值的作用以确定在移动台接收到的总功率中，服务扇区分支的发射功率所占的比例。由于导频功率通常是恒定的，于是如果当前总接收功率较大，但 Ec/Io 较小，表明当前移动台接收到的邻扇区干扰大，服务扇区功率在总功率的比例较低，因此修正值大。


IS95 业务信道 ,IS2000 反向导频信道的开环估算公式：平均发射功率 (dBm)=–mean input power(dBm)+ offset power + interference correction + ACC_CORRECTIONS + RLGAIN_ADJs 。

•RLGAIN_ADJs （无线链路增益）：对于 RC1,RC2 ，业务信道发射功率相对于接入信道的发射功率调整值。对于 RC3,RC4 ，该值是指反向导频信道平均发射功率相对于接入信道的发射功率调整值。通过 ECAM 下发给移动台。• ACC_CORRECTIONS ：是 NOM_PWR 、 INIT_PWR 、 NOM_PWR_EXT 和 PWR_STEP 的函数•Offset power ：取值随不同的信道类型有所不同，比如接入信道的值和业务信道的取值就不同。

业务信道发射功率的开环估算公式


IS2000 的反向业务信道的开环估算公式： Transmit Power(dBm)= 平均反向导频信道输出功率 (dBm) + Nominal_Attribute_Gain[Rate, Frame Duration, Coding] + Attribute_Adjustment_Gain[Rate, Frame Duration, Coding] + Reverse_Channel_Adjustment_Gain[Channel] － Multiple_Channel_Adjustment_Gain[Channel] + RLGAIN_TRAFFIC_PILOT + RLGAIN_SCH_PILOT[Channel]s•RLGAIN_TRAFFIC_PILOT ：业务信道相对于导频信道的发射功率调整值。在 ESPM 、 GHDM 、 UHDM 消息中发给移动台，对反向 FCH 、 SCH 、 DCCH 都有效。•RLGAIN_SCH_PILOT ： SCH 相对于导频信道的发射功率调整值。在 ESCAM 指中发给移动台，只对反向 SCH 信道有效。

IS2000 的反向业务信道的开环估算公式


接入参数表 APM 中的开环参数反向开环功控参数说明（ 1 ）

名称

命名

协议规定取值范围

DB设定范围

缺省设置

实际意义

单位

标称功率偏置 NOM_PWR -8~7（补码）

0~15 8 0 dB

接入初始功率偏置

I NI T_PWR -16~15（补码）

0~31 16 0 dB

接入时功率提升步长

PWR_CTRL_STEP

0~7 0~7 4 4 dB

接入探测数量 NUM_STEP 0~15 0~15 4 4 次

响应定时器长度 ACC_TMO 0~15 0~15 3 (3+2) 80ms

最大请求接入次数

MAX_REQ_SEQ 0~15 0~15 2 2 次

最大响应接入次数

MAX_RSP_SEQ 0~15 0~15 2 2 次


反向开环功控开环参数说明（ 2 ）反向功控参数表 RCLPC 中的开环参数

名称

命名


DB设定范围

缺省设置

实际意义

单位

链路增益调整 RLGAI N_ADJ -8~7（补码） 0~15 8 0 0. 125dB

1XSCH相对导频增益调整

RLGAI N_SCH_PI LOT_1X

-32~31（补码） 0~63 32 0 0. 125dB

。。。。。。。。。。。。。。。

。。。

。。。

16XSCH相对导频增益调整

RLGAI N_SCH_PI LOT_16X

-32~31（补码） 0~63 32 0 0. 125dB

扩展系统消息参数表 ESPM 中的开环参数名称

命名


DB设定范围

缺省设置

实际意义

单位

业务信道链路增益相对导频调整

RLGAI N_TRAF_PI LOT

-32~31（补码） 0~64 32 0 0. 125dB


反向功率是由前向链路的传输统计量进行估测，但是前向、后向两个链路并不相关，误差较大。

接收功率中受相邻基站影响，在小区边缘是误差会较大。

差错来源假设前向、后向链路相关。总接收功率包括目标基站之外的其它基站。响应时间缓慢。

反向开环功控的缺点反向开环功控缺点


第三章反向功控算法及数据配置

第一节反向开环功控第二节反向闭环功控第三节关键参数解析第三节关键参数解析


反向闭环功控定义和分类闭环校正指在开环估计的基础之上， MS 根据在前

向信道上收到的功率控制指令快速校正自己的发射功率（例如每秒 800 次） .

分类闭环校正分为• 内环• 外环

定义

闭环功控起作用以后， MS 发射功率是反向开环估计，加闭环调整的结果。


反向闭环功控原理

MS BTS BSCEb/Nt FER

¹ ¦ ÂÊ¿ØÖÆ±ÈÌ Ø

Eb/NtµÄ Ä±äÁ¿

ÄÚ»· Í â»·

外环： BSC 根据当前 FER 得到 Eb/Nt 的设定值内环： BTS 根据当前的反向 Eb/Nt ，在业务帧

中填功控比特


反向闭环外环功控框架

FER² âÁ¿

FER² î ÖµÓëÄ¿±êEb/NtµÄÓ³ Éä¹ ØÏ µ

Ä¿±êEb/NtµÄÐÞ Ä

+

Ä¿±êFER

Begin

End

Í â»· ¹ ¦ ÂÊ¿ØÖÆ¿ò¼Ü

Ï Â· ¢¸ ø»ùÕ¾

-+


外环功控算法原理 BSC 根据当前帧的质量指示和当前接收的误帧率与目标误帧率的差别对 Eb/Nt 设定值进行调整：

如果实际接收的 FER 偏大，则调高 Eb/Nt 的设定值。如果实际接收的 FER 偏小，则降低 Eb/Nt 的设定值。

反向闭环外环功控实现


反向闭环功控外环调整步长Eb/Nt 调整步长： Step ＝ iPStep＋ iEStep

iPStep = 外环因子 *( 当前 FER - 目标 FER)/100 iEStep ：由当前接收帧的帧质量计算获得，它和“ Eb/Nt 下降步长”和“外环功控周期”相关。具体实现见下页。

外环因子：可以通过参数“ OLP_FACTOR （外环功率控制算法因子）”来设置；


iESetp 的具体实现算法：• 收到 PWR_R_CTRL_FREQ （反向功控周期）个好帧，则 Eb/Nt 下降步长为： PWR_Eb_Nt_DWN_STEP （ Eb/Nt 下降步长）。• 收到一个坏帧，上升的步长＝（（ 1/FER － 1 ） / 反向外环功控周期） × 下降的步长），计算结果如下表所示。

反向功控周期上升步长（目FER=1%标）

上升步长（目FER 2%标＝）

5 20 1010 10 520 5 325 4 233 3 250 2 1

外环高速步长的实现


外环功控目标外环功率控制算法目标：

1 收敛性：当链路 FER 处于满足目标 FER 要求的稳态时，反向 Eb/Nt 设定值应能保持在稳态。

2 灵活性：调整的幅度应能灵活配置（通过短期的 FER ）


反向闭环内环功控速度由外环步长调整算法得出 Eb/Nt 的调整步长 step 值，得到

Eb/Nt 目标值下发给基站。基站每 1.25ms 测量反向链路信号强度，与目标 Eb/Nt

相比，确定功率控制比特。反向功控控制比特在前向业务信道中发给移动台，发送

频率为 1.25ms 一个，即反向闭环内环的速度为 800 次 /秒。

功控控制比特的的发射功率通常比前向业务信道增益高，高出的增益值可以通过参数设置。


内环功控比特的嵌入功控比特嵌入位置的伪随机性：

每个前向业务信道帧由 16 个段组成，每段 1.25 毫秒，这些段叫做“功率控制组”。

一个功率控制比特会以一伪随机的方式嵌入每个功率控制组。


移动台收到功控比特的行为移动台收到反向功控比特后的行为：

移动台根据功控比特来调整发射功率。当存在多个软切换分支时，每个基站分支都是根据自己接收的

反向链路 Eb/Nt 确定功率控制比特，因此各个分支的功率控制比特可能不一致。

移动台对各个软切换分支的功控比特是独立解调的，因此，功率控制比特是没有最大合并增益，它的发射功率要比前向业务信道高一些。

软切换的不同分支的功控比特是以逻辑“或”的方式进行合并，即两个分支的功控比特都要求移动台升功率，移动台才升功率；只要一个分支的功控比特要求移动台降功率，移动台就降功率。


RC3/RC4 反向闭环功控和 RC1/RC2 的区别

当无线配置为 RC3/RC4 时，相对于 RC1/RC2 ，新增了反向导频信道，闭环功控控制的是反向导频信道的功率。其闭环功控的流程图如右所示。算法首先将 R-FCH 的 Eb/Nt 设定值转换为 R-PICH 的 Ec/Io 。然后将目标 R-PICH 的 Ec/Io 和测量得到的 R-PICH 的 Ec/Io 比较，从而决定移动台是上升还是下降功率。


反向闭环参数反向外环功率控制参数表 RCLPC （系统使用）：

注：1. 反向外环的功率控制周期的设置值和目标 FER 有一个对应关系2.Eb/Nt 最大调整步长是为了限制计算出的上升值过大。

Ã û ³ Æ Ã ü Ã û È ¡Ö µ· ¶Î § ½ Ò éÖ µµ ¥Î »· Ï òÍ â» ·µ Ä¹ ¦Â Ê¿ ØÖ ÆÖ ÜÆÚ

PWR_CTRL_FREQ

0~255 33 Ö ¡

Í â» ·¿ ØÖ ÆË ã· Ò ò× Ó

PWR_FACTOR 0~255 0 Î Þ

Eb/NtÏ Â½ µ² ½³ ¤ PWR_EbNt_DWN_STEP

0~255 1 0.25dB

Eb/Nt× î óµ ÷Õ û² ½³ ¤

PWR_EbNt_MAX_STEP

0~255 10 0.25dB


反向闭环参数反向外环功率控制参数表 RCLPC （系统使用）：

Ã û ³ Æ Ã ü Ã û È ¡Ö µ· ¶Î §

½ Ò éÖ µ

µ ¥Î »

· Ï ò³ õÊ ¼µ ÄÉ è¶ Ö µ REV_INIT_SETPT 0~255 48 0.125dB

FCHÍ â» ·É è¶ Ö µµ Ä× î óÖ µ

REV_MAX_FCH_SET_PT

0~255 80 0.125dB

FCHÍ â» ·É è¶ Ö µµ Ä× îÐ ¡Ö µ

REV_MIN_FCH_SET_PT

0~255 16 0.125dB

RC1Ï à¶ ÔÓ ÚRC3µ ÄÉ è¶ Ö µÆ«Ö Ã

REV_SET_PT_RC1_TO_RC3

0~255 30 0.125dB



0~255 44 0.125dB



0~255 2 0.125dB


反向外环功率控制参数表 RCLPC （移动台使用）

反向移动台相关参数

Ã û ³ Æ Ã ü Ã û È ¡Ö µ· ¶Î § ½ Ò éÖ µ

· Ï ò¹ ¦¿ Ø² ½³ ¤ REV_PWR_STEP 0~2 1

反向功控步长： 0 ～ 1db ； 1 ～ 0.5db ； 2 ～ 0.25db通过 PCNM 、 GHDM 下发移动台。当移动台并不支持某些步长的功控，如果此参数设置的步长较小，移动台会自动去选择一种自己可支持的步长。


第三章反向 SCH 功率控制算法

第一节反向开环功控第二节反向闭环功控第三节关键参数解析第三节关键参数解析


关键参数解析

简要说明：影响开环功控的功率估计，其产生影响的起点是从第一个接入探测发射开始，这些参数会对接入过程，呼叫建立等产生较大影响。详见《网络规划参数配置建议》和前面的胶片。

相关消息： APM

平衡设置：这些参数的值设的过高将对反向容量造成冲击，会有较大的功率容余，该值设的过低，则手机需要进行多次的试探才能接入，使手机接入的时间变长，甚至可能造成接入失败。

补充说明： NOW_PWR和 INI_PWR两个参数对接入在效果上都是一样。分成两个参数是物理意义上的不同。

命令行：MOD APM

NOW_PWR,INI_PWR, PWR_CTRL_STEP ：


关键参数解析

简要说明：手机在接入信道接入系统后，业务信道的初始功率（对 IS2000 是反向导频功率）是在当前的接入信道的功率上加该参数。

相关消息： ECAM

平衡设置：该参数设的大，能提高呼叫初期的传输质量，提高呼叫建立成功率，但对系统容量有影响，并且会增加手机的功率消耗。

命令行： MOD RCLPC

链路增益调整 RLGAIN_ADJ


关键参数解析

简要说明：该组参数表示 SCH 信道功率相对反向导频功率的偏置，在信道指配消息（ ESCAM ）下发给手机。

相关消息： ESCAM

平衡设置：该参数设的高，能提高反向 SCH的传输效率，但会影响反向容量。 SCH速率越高，所需要的功率越大，该偏置也应设的越大。测试表明，该参数对反向 SCH误帧率和数据传输速度有较大的影响。

补充说明：对于 2X, 4X, 8X,16X也存在相对应的参数。命令行： MOD RCLPC

1X SCH 相对导频增益调整 RLGAIN_SCH_PILOT_1X


关键参数解析反向初始的设定值 REV_INIT_SETPT FCH 外环设定值的最大值 REV_MAX_FCH_SET_PTFCH 外环设定值的最小值 REV_MIN_FCH_SET_PT

简要说明：这组参数分别影响反向外环设定值的初始值，最大值和最小值。

相关消息：系统用参数平衡设置：该组参数的设置需要在语音质量，掉话率等网络

指标和系统反向容量间取得一个平衡。设得高，会减小系统反向容量。

命令行： MOD RCLPC


课程内容

第一章功控的目的和原则第二章功控算法的分类与应用功控算法的分类与应用第三章反向功控算法及数据配置反向功控算法及数据配置第四章前向功控算法及数据配置前向功控算法及数据配置


前向功控的特点

前向 CDMA 信道的功率是由导频、同步、寻呼及业务信道共同分担的。

由于移动台处于不同的位置，基站到移动台的信号强弱是不同的，因此最好能单独对每个业务信道进行功率分配控制。

标准要求移动台必须监测前向业务信道的质量，并在收到基站的指令后能将信息反馈到基站，这个“闭环”过程很接近反向功率控制。


前向功控的分类前向功率控制的作用对象是基站

基于测量报告的前向功率控制 EIB 功率控制前向快速功率控制


第四章前向功控算法及数据配置

第一节基于测量报告的功控第二节 EIB 功控第三节前向快速功控第四节关键参数解析


问题

移动台是如何测量和通知网络前向信道的实际情况的 ?


基于测量报告的前向功率控制定义移动台通过 Power Measurement Report Message 上报当前信道的质量状况：上报周期内的坏帧数，总帧数。 BSC据此计算出当前的 FER ，与目标 FER 相比，以此来控制基站进行前向功率调整。

Ê µ¼ ÊFER > Ä ¿± êFER?NoYes

Ì áÉ ýÇ °Ï òÔ öÒ æ

½ µµ ÍÇ °Ï òÔ öÒ æ


根据系统设定可以采用阈值或者周期方式进行前向信道质量的统计。

在阈值方式下，当统计的误帧数达到系统设定的阈值时，上报 PMRM 消息给基站。既减少信令，提高了功控效率。

在周期方式下，当统计的总帧数达到系统设定的周期帧数时，上报 PMRM 消息给基站。

移动台可以同时支持两种方式，为了便于处理，目前系统只支持阈值或者周期，不支持同时处理。

基于测量报告的前向功率控制分类及原理


问题

BSC 基于测量报告的功控算法输出的前向信道功控增益是如何产生实际作用的？


前向信道功控增益的实现

BSC 在每次计算得到新的前向增益后，通过 SPU-FMR 的内部接口消息发给 FMR ，由 FMR 通过前向业务信道帧携带给基站，从而调整了前向信道增益。

移动台使用的功控参数，在前向慢速功控参数表（ FSLOWP

C ）中配置，通过系统消息下发给移动台。BSC － SPU 使用的功控参数在前向慢速功控参数表（ FSLOW

PC ）中配置


移动台使用的相关参数前向慢速功控参数表（ FSLOWPC ）移动台用参数

Ã û ³ Æ Ã ü Ã û À à Ð Í È ±Ê ¡Ö µ · ¶Î §

² âÁ ¿± ¨ æÉ Ï± ã ÐÖ µ PWR_REP_THRESH UC 2 0-31

² âÁ ¿± ¨ æÉ Ï± Ö ¡Ê ý PWR_REP_FRAMES UC 15 0-15

ã ÐÖ µ· ½Ê ½Ô ÊÐ í PWR_THRESH_ENABLE UC 1 0» ò1

Ö ÜÆÚ· ½Ê ½Ô ÊÐ í PWR_PERIOD_ENABLE UC 0 0» ò1

É Ï± Ñ ÓÊ ± PWR_REP_DELAY UC 1 0-31

实际上报周期的总帧数 =5*2^(PWR_REP_FRAMES/2)

上报延时的单位为 4 帧，表示上报测量报告后，延时 4 帧再进行下次统计


前向慢速功控参数表（ FSLOWPC ） BSC 用参数系统相关参数

Ã û ³ Æ Ã ü Ã û À àÐ Í È ±Ê ¡Ö µ

· ¶Î §

Ç °Ï òÐ Åµ À× î ó· ¢É ä¹ ¦Â Ê

FOR_MAX_CHANNEL_GAIN UC 215 0-255

Ç °Ï òÐ Åµ À× îÐ ¡· ¢É ä¹ ¦Â Ê

FOR_MIN_CHANNEL_GAIN UC 191 0-255

Ç °Ï òÐ Åµ À· ¢É ä¹ ¦Â Ê³ õÊ ¼µ ÄÉ è¶ Ö µ

FWD_INIT_CHN_GAIN UC 0 0-255

¹ ¦Â ÊÌ áÉ ý² ½³ ¤ THRESHOLD_POWER_UP UC 4 0-255

¹ ¦Â ÊÏ Â½ µ² ½³ ¤ THRESHOLD_POWER_DOWN UC 2 0-255


前向信道增益的表示方法采用相对扇区载频总数字功率的表示方法， 0~255 表示 -63.75dB~ 0dB ，并对应 0~100% 的扇区功率。前向信道增益的计算方法以最小信道发射功率参数值 191 为例，对应的 dB 值 = - (255-191)× 0.25 = -16dB ，对应的相对扇区功率 % = 10^(-16/10) = 2.5%

Ç °Ï òÔöÒæ±àÂ ë Ï à¶ ÔÉ ÈÇ ø¹ ¦Â ÊdBÖµ Ï à¶ ÔÉ ÈÇ ø¹ ¦Â Ê% 0 -63.75dB 0 1 -63.50dB 0 ... ... ... 191 -16dB 2.5% 215 -10dB 10% 255 0dB 100%

前向信道增益的表示



第一节基于测量报告的功控第二节 EIB功控第三节前向快速功控第四节关键参数解析


EIB 前向功率控制算法原理

BSC 根据移动台上报的反向业务信道帧（反向链路帧）中携带的 EIB （擦除指示比特，用以表明此帧是好帧或坏帧）来调整前向信道的增益。

EIB 前向功控算法原理

注：从协议版本 3 开始， RateSet2 的反向业务信道帧中包含有 EIB 。

1 267 12 8

288 bits(20ms)

E F T信息比特

14400bps帧

• EIB 的意义：该比特设置为 0 表示“好帧”，表示物理层 CRC 校验通过。该比特设置为 1 表示“坏帧”，表示物理层 CRC 校验不通过。


EIB 前向功率控制算法特点EIB 功控算法的速度： 1 比特 1 帧，即 50 次 / 每秒。好帧 / 坏帧的监测在 F-FCH 上进行， EIB 功控算法的延

时一般为 2 帧为了保证不同移动台的处理时延，放到反向业务帧的第一

bit 。


EIB 功控算法的延迟 i-1 i i+1 i+2Received

Frames onForward

Fundamental orDedicated Control

Channel

20 ms

i-1 i i+1 i+2Reverse PowerControl

Subchannel 20 ms

Power control bits set to '1' forbad frame(s) or '0' for good frame(s)

i+2


EIB 功控算法调整步长

Power

EIB_

UP_S

TEP EIB_DWNB_STEP

EIB_DWNS_STEP

t帧质量计数器功率调整收到坏帧 EIB_CNT 计数器 = 0 上升 EIB_UP_STEP， EIB_CNT 计数器 =PWR_EIB_CNT

EIB_CNT 计数器 != 0 功率不变收到好帧 EIB_CNT 计数器 = 0 下降 EIB_DWNS_STEP

EIB_CNT 计数器 != 0 下降 EIB_DWNB_STEP


相关参数在前向 EIB 功控参数表（ FEIBPC ）设置

注：其它参数：前向信道最大最小增益，目标 FER ，与前向测量报告的意义相同。

EIB 功控算法使用的主要参数

Ã û ³ Æ Ã ü Ã û À à Ð Í È ±Ê ¡Ö µ · ¶Î §

EIBÁ ¬Ð ø» µÖ ¡¿ ØÖ Æ¼ ÆÊ ýÆ÷ PWR_EIB_CNT UC 3 0-255

EIB¹ ¦Â ÊÌ áÉ ý² ½³ ¤ PWR_EIB_UP_STEP UC 8 0-255

EIB¹ ¦Â ÊÏ Â½ µÐ ¡² ½³ ¤ PWR_EIB_DWNS_STEP UC 1 0-255

EIB¹ ¦Â ÊÏ Â½ µ ó² ½³ ¤ PWR_EIB_DWNB_STEP UC 2 0-255



第一节基于测量报告的功控第二节 EIB 功控第三节前向快速功控第三节前向快速功控第四节前向业务信道功率同步


前向快速功率控制原理

MS MS BTS

Eb/NtFER

¹ ¦ ÂÊ¿ØÖÆ±ÈÌ Ø

Eb/NtµÄ Ä±äÁ¿

ÄÚ»· Í â»·

外环： MS 计算前向信道的 FER ，与目标 FER 比较，得出目标 Eb/Nt 。内环： MS 比较目标 Eb/Nt 与测量所得 Eb/Nt ，在反向功控子信道中填写功控比特。

前向快速功控原理


前向快速功控分类移动台根据前向链路的 Eb/Nt 决定发射的功率控制比

特。功率控制比特在每个功率控制组直接发送（不进行编码、成帧和延迟译码）。

根据 FPC_MODE 的不同采用不同的控制速度 FPC_MODE=0, 一条功控子信道， 800 次 / 秒 FPC_MODE=1, 两条功控子信道， 400-400 次 / 秒 FPC_MODE=2, 两条功控子信道， 200-600 次 / 秒


快速功控参数桉使用者分类前向快速功控参数分类

移动台使用的参数：通过 ECAM 消息中将移动台所需参数发给移动台。 BSC 可以在系统需要的时候更改移动台使用的前向功控参数，通过功控消息发给移动台。

前向功控模式 FPC_MODE

前向信道目标 FER

前向信道 Eb/Nt 设定值的最大值、最小值和初始值基站使用的参数： BSC 在 Abis_BTS_SETUP 中将基站所需参数发给基站。

基站收到功控比特后的控制步长前向增益最大值、最小值和初始值


移动台使用的功控参数在前向快速功控参数表（ FFASTPC ）中配置以下参数均以 0.125dB 为单位表示， 1 表示 0.125dB, 2 表示 0.25dB 。前向初始值设为 40 ，表示 5dB 。对 DCCH 、 SCH 也分别配置一套以下对应的参数

Ã û ³ Æ Ã ü Ã û µ ¥Î » È ±Ê ¡Ö µ · ¶Î §

Ç °Ï òFCH× î óEbNtÉ è¶ Ö µFOR_MAX_FCH_SET_PT 0.125dB 48 0-255

Ç °Ï òFCH× îÐ ¡EbNtÉ è¶ Ö µ FOR_MIN_FCH_SET_PT 0.125dB 16 0-255

Ç °Ï òFCH³ õÊ ¼EbNtÉ è¶ Ö µ FOR_INIT_FCH_SET_PT 0.125dB 40 0-255

移动台使用参数


Ã û ³ Æ Ã ü Ã û µ ¥Î » È ±Ê ¡Ö µ · ¶Î §

Ç °Ï ò¹ ¦¿ Ø² ½³ ¤ FOR_POWER_STEP 0.25dB 3 1-4

Ç °Ï òFCH³ õÊ ¼¹ ¦Â ÊÐ ÞÕ ýÖ µ FWD_FCH_INIT_GAIN_FIX 0~255 0 0-255

Ç °Ï òÔ öÒ æ¶ ÔÊ ý FOR_COUNT_OF_GAIN_RATIO_PAIRS ¶ Ô 3 0-255

Ç °Ï ò× î óÔ öÒ æ1 FOR_MAX_GAIN_RATIO1 211 0-255

Ç °Ï ò× îÐ ¡Ô öÒ æ1 FOR_MIN_GAIN_RATIO1 159 0-255

基站使用的功控参数也在前向快速功控参数表（ FFASTPC ）中配置基站使用参数的意义与测量报告使用参数的意义相同，都是 0.25db为单位

基站使用参数


基站使用参数Ã û ³ Æ Ã ü Ã û À àÐ Í È ±Ê ¡Ö µ· ¶Î §

Ç °Ï ò¹ ¦Â Ê¿ ØÖ Æ× ÓÐ Åµ ÀÔ öÒ æ1

FOR_FPC_SUB_CHAN_GAIN1

UC 0 0-127



UC 12 0-127



UC 19 0-127

功率控制子信道增益：指前向功控子信道相对于前向业务信道的功率增益。前向功控子信道是由前向 FCH 或 DCCH 信道中抽取部分比特组成，属于前向业务信道的一部分。

该参数目前可以按 95 和 2000 分别进行设置。


•算法控制速度对比 :•前向测量报告：约 2s 控制一次。•前向 EIB ：每 20ms 上报，控制频率为 50 次 / 秒。•前向快速功控：控制频率为 800 次 / 秒。

•前向功控算法配合 :•移动台版本为 2 － 5 ，分配 RC1 信道，使用测量报告功控。•移动台为版本为 3 － 5 ，分配 RC2 信道，优先采用 EIB 功控。•移动台为版本 6 以上（包括版本 6 ），优先采用前向快速功控。

前向功控算法对比



第一节基于测量报告的功控第二节 EIB 功控第三节前向快速功控第三节前向快速功控第四节关键参数解析


关键参数解析FCH 的 Eb/Nt 的最小值， FCH 的 Eb/Nt 的最大值以及 FCH的 Eb/Nt 的初始值

简要说明：这组参数分别表示在手机内进行的前向 FCH 外环功控的设定值的最小值，最大值以及初始值

相关消息： ECAM

平衡设置：这些值的设置要在话音质量和掉话率以及前向系统容量之间获得一个平衡。设得高有利于改善话音质量降低掉话率，但减小了前向容量。

命令行： MOD FFASTPC


关键参数解析前向 FCH 初始功率，前向 FCH 最大功率，前向 FCH 最小功率

简要说明：这组参数分别表示前向 FCH 发射增益的最小值，最大值以及初始值，系统使用。

相关消息：系统使用参数平衡设置：这些值的设置要注意在话音质量和掉话率以及前向系

统容量之间获得一个平衡。设得高有利于改善话音质量降低掉话率，但减小了前向容量。

补充说明：对应于不同的功控方式都有一组参数可设置，对于 IS

2000 ，初始功率通过设置“前向 FCH 初始功率修正值 ”。命令行：测量报告使用 MOD FSLOWPC ， EIB 功控使用 MOD

FEIBPC ，快速功控使用 MOD FFASTPC 。


课程内容



引入

本章的主要内容介绍一些较新的算法概念，通过对这些概念的学习，可以加深对系统的理解。


第五章提高篇

第一节反向 SCH外环功控第二节变步长测量报告功控第三节前向快速功控第四节前向业务信道功率同步


反向 SCH 发射功率如何确定？反向 SCH 的发射功率是在反向导频发射功率上加一定的偏置得到，如下所示Transmit Power(dBm) = 平均反向导频信道输出功率 (dBm)

+ Nominal_Attribute_Gain[Rate, Frame Duration, Coding]

+ Attribute_Adjustment_Gain[Rate, Frame Duration, Coding]

+ Reverse_Channel_Adjustment_Gain[Channel]

－ Multiple_Channel_Adjustment_Gain[Channel]

+ RLGAIN_TRAFFIC_PILOT

+ RLGAIN_SCH_PILOT[Channel]s


进行独立的反向 SCH 功率控制的原因上一节讲到的反向闭环功率控制控制的是反向导频的发射功

率，其目的是为了达到 FCH 目标 FER 的要求。也就是说反向 SCH 的功率控制目前不是独立的，而是依赖于 FCH 的功率控制。

反向 SCH 的目标 FER 是通过合理设置 SCH 相对 FCH 的功率偏置来获得。体现在参数 Nominal_Attribute_Gain[Rate, F

rame Duration, Coding] ，高通给出了一些建议值，但只针对 SCH 目标 FER 为 5% ， FCH 目标FER 为 1% 。

目前的机制无法为反向 SCH 设置不同的目标 FER 值。并且研究表明，高通给出的建议值并不能达到反向 SCH 的目标 F

ER 。


进行反向 SCH 外环功率控制的原因即便能够合理设置相对反向导频信道的功率偏置，在 FCH激活集和反向 SCH激活集不一致时，反向 SCH 的目标 FER仍可能无法满足。

FCH激活分支A

FCH激活分支B

分支 A 是好分支，分支 B 是较差分支，反向 SCH 建立在较差分支 B

上。此时， FCH 能收敛到目标 FER ，但反向 SCH 的 FER 较高。

反向 SCH 建立分支


反向 SCH 外环功率控制的基本原理

1、功率偏置的组成 Transmit Power(dBm) = 平均反向导频信道输出功率 (dBm)

+ Nominal_Attribute_Gain[Rate, Frame Duration, Coding]

+ Attribute_Adjustment_Gain[Rate, Frame Duration, Coding]

+ Reverse_Channel_Adjustment_Gain[Channel]

－ Multiple_Channel_Adjustment_Gain[Channel]

+ RLGAIN_TRAFFIC_PILOT

+ RLGAIN_SCH_PILOT[Channel]s

2、协议在功率控制消息（ PCNM ）规定了某些字段来支持动态让移动台修改“ Reverse_Channel_Adjustment_Gain[Channel]”

协议的相关描述


反向 SCH 外环功率控制的基本原理功控算法原理框图

新帧确定 R-SCH 的 Eb/

Nt 设定值在 SCH_PER 帧内发送过 PCNM吗？

估计反向 SCH的实际 EbNt

SCH 的 Eb/Nt 的设定值和估计值差异 >0.5dB估计新的 RCAG 值填写 PCNM 的 RCAG相关字段并发送

否是

是否

RCAG 是 Reverse_ Channel_djustment_Gain 的缩写


反向 SCH 外环功率控制的基本原理反向 SCH 的 EbNt 设定值的确定算法类似 FCH 的外环算法。反向 SCH 外环功率控制是通过发送层 3 消息 PCNM 来控制移动

台调整发射功率。 SCH_PER ：表示相邻两个 PCNM 消息的最小时间间隔，该间隔

过小，导致 FCH 上的信令负荷过重；该间隔过大，就可能导致功控速率过慢。

估计 RCAG 调整值的目标是使得反向 SCH 的 Eb/Nt 设定值和实际估计值的差值较小。这里是 0.5dB

PCNM 的发送不是周期发送，而是在差值超出 0.5dB 才发送 PCN

M 来调整移动台使用的 RCAG 。


反向 SCH 外环功率控制的基本原理反向 SCH 实际 EbNt 的估计算法

）（

设定值估计值

dB

PGPGNtEb

NtEb

FCHSCHFCHSCH

RCAG(SCH) CODEOFFSET[SCH] _PILOTRLGAIN_SCH

)()( ,,

表示 SCH 的扩频增益或者处理增益表示 FCH 的扩频增益或者处理增益。RLGAIN_SCH_PILOT[SCH] ：可以通过参数设置CODEOFFSET ：为编码偏置，与 FCH ， SCH 使用的信道类型，帧长，速率有关，可以根据协议规定来计算，在功率控制过程保持不变。表示 FCH 的 Eb/Nt 设定值

SCHPG

FCHPG

设定值,)( FCHNtEb


第五章提高篇

第一节反向 SCH 外环功控第二节变步长测量报告功控第三节前向功率同步第四节新版本的功控参数设置


门限模式下的变步长测量报告功控目前算法的特点：

R003 之前的测量报告功控是固定步长的，通过数据配置设定功率提升步长和功率下降步长。

其缺点：上升步长的大小没有和总帧数相联系：当总帧数为 2 、误帧

为 2 数时，我们判决升 4db 功率；当总帧数为 100 ，误帧数为 2 时，我们同样判决升 4db 功率。

上升、下降步长没有相互制约关系：没有建立它们之间的推导公式。若配置不当，将导致功率不能收敛。


门限模式下的变步长测量报告功控将上升步长和下降步长关联起来，其关系推导的基本原则

为：功率收敛”原则：功控算法导致的上升功率等于下降功率。 FER收敛原则：实际 FER等于目标 FER

结合上述两个原则推导出的关系为：UpStep = (PWR_REP_THRESH – FER * TotalFrame - FER *

(PWR_REP_DELAY * 4)) ( [(2^(PWR_REP_FRAMES/2) * 5)] *

FER - W_T ) * PWR_DOWN_STEPD_S

算法原理

注： PWR_DOWN_STEPD_S 为下降步长，是预先设定的值， W_T为算法自动计算的值，其它变量的意义同固定步长的算法


第五章提高篇



什么叫功率同步？前向业务信道功率同步的定义

软切换来自不同 BTS 的前向业务信道功率和导频信道的功率之比（ At/Ap ）保持相同，叫功率同步。即功率同步就是要保证软切换不同基站分支的 At/Ap 都相同。

功率同步下，前向业务信道的最大合并算法能够获得最大的增益。功率不同步，就会导致合并增益的下级，浪费系统功率。

影响反向功控。不同步会导致一个 BTS 的业务信道与导频信道功率比率比较小，这时相应的前向功率控制子信道的 BER

会比较高，从而影响反向功控。

功率不同步的危害


为什么会产生功率不同步？

IS-2000 系统，其优选算法——快速功控算法，每个 BTS 会根据各自接收的功控比特（通过反向业务信道上传）自动调整其前向业务信道的功率。因此在软切换状态时，无论导频功率是否相同，由于各分支反向是独立的，其中的功控比特的误码也是独立的，因此会有不同步产生。功率不平衡是前向快速功控所特有的。

IS-95 系统，其功控算法——慢速功控和 EIB 功控，都是在 BSC执行，因此，当进行软切换的时候，算法隐含了 B

SC 会自行所有参与与 MS 进行软切换的 BTS 的前向业务信道进行功率同步。使用这两种算法不会产生功率不平衡问题。


反向链路差异导致的功率不同步前向快速功控功率不同步的原因分析（一）

移动台根据最大合并后的信号质量确定功控比特的值，然后通过反向信道发送给基站。也就是功控比特的源是一样的。

各个激活集分支在 BTS 从各自解调的反向业务信道中抽取前向功控比特。比如基站 A 正确解调为升，而基站 B 误成了降。于是就导致基站 A 和基站 B 的功率不同步。

移动台确定功控比特，并发送。移动台要求”升“

基站 A 解调为”升“，并上升功率基站 B 解调为”降“，并下降功率


已有分支 1 ，功率为 0.5W

前向快速功控功率不同步的原因分析（二）

新增一个软切换分支时，如果新分支的发射功率就和其它分支不同步，比如是 FCH 的前向信道最大增益。如下图所示

新增分支 3 ，功率为 2W已有分支 2 ，功率为 0.5W

新增分支引起来的功率不同步

则新加分支后，尽管各分支的调整趋势一样，但仍旧会存在功率不平衡。


前向快速功控功率不同步的原因分析（二）新增分支引起来的功率不同步图形示例


规避措施前向业务信道功率不同步的规避

为了减少功率不同步造成的危害，其规避措施为在存在软切换时，缩小 FCH 增益的动态变化范围，比如，提高最小增益。以下为某友商的参数设置。


前向业务信道功率同步算法基本思想新分支发射功率确定：加入新的软切换分支时，把所有分支

（包括新、旧分支）的发射功率设为到同一个值，这个值既可以从已有分支的发射功率计算得到，也可以是某个预先设定的值。

功率同步：由 BSC检测各个软切换分支的功率同步状况，如果出现较为明显的功率不同步，则 BSC 会发指令给基站让各个软切换分支调整发射功率，达到一个相同的目标 At/Ap ，以获得功率同步。

注： At/Ap 为前向业务信道功率和导频信道的功率之比


前向业务信道功率同步算法功率同步的具体实现：目标 At/Ap 的计算数据获得：计算目标 At/Ap ，需要基站上报各个软切换分支的

At/Ap ，反向导频强度 Ec/Io 。计算方法：（有四种方法，可以由后台进行选择）

方法一：选择平均值的方法： Pref = (Pmax+Pmin)/2 方法二：选择“最好的反向”作为参考的方法： Pref = 反向最

好的基站分支的前向业务信道的 At/Ap 值方法三：选择“混合”的方法：即在方法一和方法二的计算结果

中取一个较小值。方法四：选择“加权”的方法，权值根据各个分支接收的反向 Ec

/Io 强度来获得。注： Pmax 、 Pmin 分别是激活集所有分支最大、最小的前向 At/Ap值；


前向业务信道功率同步算法功率同步的具体实现：调整的触发设置两个参数启动门限和停止门限：当一次判决发现分支间功率差值超过启动门限，则进行调整，而下次判决时，需要判断前一次判决是否触发了调整，如果前一次触发了调整，则此次的差值如果低于停止门限则不再进行调整，否则依旧进行调整。也就是说，前一次的差值高于启动门限地触发了调整后，下次的差值只要高于“停止门限”就仍旧进行调整；而前一次的判决若没能进行调整，下次的差值仍旧要高于“启动门限”才能进行调整。

功率同步的具体实现：功率调整的时延 “ 功率同步时延帧数” ：进行完一次调整后，下一次调整，应等待时间段 T （功率同步时延帧数）以后再进行。


第五章提高篇



新版本功率控制参数的新特点

不同速率的前向 SCH 其最大、最小增益可以分别设置，也就是是可以分别设置 1X, 2X, 4X, 8X, 16X 的最大增益和最小增益。业界普遍这样处理。

前、反向 SCH 的目标 FER 都可以分不同速率设置，目前是只有一个 FER 。这样就有可能实现不同速率的 SCH 设置不同的FER 。业界普遍这样处理。比如高速率的 SCH 设置较大的 FE

R ，低速率的 SCH 设置较小的 FER 。数据业务的 FCH 功率控制参数和语音 FCH 能分开设置。

参数设置上的新特点


Documents

RG000003 CDMA 1X 功率控制算法