WCDMA专用物理信道功率设置

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摘要　从理论上探讨了各种业务信道的发射功率与CPICH Ec/No之间的关系，并进行了现场测试。该关系将网络的负荷情况与业务的性能联系在一起，在实际网络规划和优化中，可利用该关系提升网络性能。
　　在WCDMA无线网络中，不同的业务具有不同的覆盖，每种业务的覆盖范围与其下行无线链路的最大发射功率有关。在WCDMA网络中，为了保证某种业务的连续覆盖，需要合理设定该种业务的最大发射功率；同时，为了更加有效地利用无线资源，需要设定合适的下行最小无线链路功率，这种情况经常应用在室内覆盖等无线条件比较好的无线环境中。文章对WCDMA无线网络中各种无线接入承载（RAB：Radio Access Bearer）的DPCH信道功率设置进行了探讨。
一、各种业务的下行发射功率与CPICH Ec/No的关系
　　对于不同的业务，需要不同的下行码发射功率来维持该业务所需的块误码率（BLER：Block Error Rate）。对于特定的业务，Node B发射的下行码发射功率取决于下面的几个因素：无线传播环境、该业务的BLER目标、用户设备（UE）是否处于宏分集状态和UE的移动速度等。
　　当UE处于单链路（Active Set Size为1）时，每种业务专用物理信道（DPCH）所需的功率相对公共导频信道（CPICH）可以表示为：
　　
　　式中Ec/No为CPICH的信号质量，EcRAB/No=Φ（RAB，BLER Target，　Channel）；EcRAB/No=Φ（RAB，BLER Target，Channel），表示为了维持某一RAB所需的BLER Target，DCH需要的信号质量EcRAB/No。一般地，EcRAB/No是RAB和BLER目标的函数（实际上，EcRAB/No还和信道环境及UE移动速度有关）。因此，某种业务相对CPICH的功率（dB）在一定的BLER目标和信道条件下与CPICH的Ec/No呈线性关系，如图1所示。

图1　业务的下行功率（相对于CPICH）与CPICH Ec/No的关系

　　从图中可以看出，当网络的负荷变化时（表现为CPICH Ec/No的变化），业务所需的下行发射功率也将发生变化。因此，一方面，可以根据CPICH Ec/No来相应地确定各种业务下行的发射功率；另一方面，通过考察网络的CPICH Ec/No的分布情况，能够了解各种业务相应的覆盖范围。这样，就能准确地对网络性能作出判断，为网络规划和优化作出指导。例如，当需要保证某种业务的连续覆盖时，可以根据该业务所需的CPICH Ec/No，调整该业务的dlPowerOffset值。
　　各种业务的dlPowerOffset的设置具有一定的范围。在无线环境和网络负荷都比较好的情况下，下行发射码功率（Downlink Transmitted Code Power）非常低，此时无线环境的突变（如出现新干扰）和Node B硬件资源的限制就可能会导致该无线链路的掉话。为了防止出现这种现象，需要合适地设置最小下行发射码功率dlMinPower（单位为dB，表示相对CPICH信道的功率）。一方面，dlMinPower不能设置地过小，否则起不到保护无线链路的作用；另一方面，dlMinPower也不能设置地过大，否则会大大浪费Node B的功率，减小系统容量。各种业务的最大下行发射码功率dlMaxPower（单位为dB，表示相对CPICH信道的功率）也不能设置地过大，否则会占据大量的下行发射功率，容易导致整个网络性能的下降。
　　需要注意的是，Ec/No与dlPowerOffset的关系与UE是相关的，这是因为下行的功控是UE控制的，并且不同的UE解调能力和功控算法都不相同。尽管如此，我们还是可以选择一种具有代表性的UE作为实验对象，考察各种业务的下行功率（相对于CPICH）与CPICH Ec/No的关系。
二、现场实验结果
　　采用摩托罗拉A835作为终端进行实验，现场测试语音、视频电话、PS64K、PS128K和PS384K五种业务的下行发射码功率与CPICH信道的Ec/No的关系，结果如图2所示。

图2　摩托罗拉A835各种业务的下行发射功率与CPICH Ec/No关系（现场测试）

　　现场测试中各种业务的下行发射功率与CPICH Ec/No的关系表达式如表1所示。

表1　现场测试中各种业务的下行发射功率与CPICH Ec/No定量关系

　　上述公式中的功率与理论值（为-1）不同，是由于无线环境变化和功率控制造成的；当为了能尽快保持业务所需的BLER Target而使无线环境变差时，UE要求抬高下行的发射功率；当无线环境变好时，UE则会适当下调下行的发射功率。也就是说，该UE的功控算法相对比较保守，以最大可能地保持用户的感知。
三、网络规划和优化建议
　　利用各种业务的下行发射功率与CPICH Ec/No的关系，可以了解各种业务在特定的Ec/No条件下所需的下行发射码功率。当网络负荷变大时，通过路测CPICH的Ec/No，就能了解各种业务的覆盖范围，从而准确判断网络的性能，为网络规划和优化作出指导。例如，当需要保证某种业务的连续覆盖时，可以根据保证该业务所需的Ec/No，调整该业务dlPowerOffset的最大值，即dlMaxPower。
　　对不同的无线环境设置合理的dlPowerOffset最小值，即dlMinPower，可以达到既保证通话质量，又不浪费下行的发射功率，同时减小干扰的目的。利用各种业务的下行发射功率与Ec/No的关系，只需了解CPICH的Ec/No的分布情况，就可以设置dlMinPower。
　　从某种意义上来说，业务信道的发射功率与CPICH Ec/No之间的关系将网络的负荷情况（表现为Ec/No）与业务的性能联系在一起。在实际的规划和优化中，可以利用该关系提升网络的性能。