《功率控制》-课件ppt

作者:万搏体育 发布时间:2020-11-10 19:45

  MF010003 功率控制 ISSUE1.4 无线产品课程开发室 引入 在GSM系统中,为了能降低干扰,就需要在保证电平强度和信号质量的前提下,对BTS和MS的功率进行控制,同时功率控制也可以延长手机的待机时间。 学习目标 第一章 功控概述 功控目的 功控分类 功控执行 功控算法 1.1 功控目的 功率控制:根据需要调整基站与手机的发射功率。 依据:手机和基站上报的测量报告。 目的:在保证通话质量的情况下,降低发射功率,从而降低整网干扰、减少功耗。 1.2 功控分类 功率控制分为上行功率控制和下行功率控制,上下行控制独立进行。 上行功控:调整MS的输出功率,使BTS获得稳定接收信号强度,以减少对同邻频的干扰,降低移动台功耗。 下行功控:调整BTS输出功率,使MS获得稳定接收信号强度,减少同邻频干扰,降低基站功耗。 1.3 功控执行 功控命令的执行过程- 从发送命令到执行需要3个测量报告周期 1.4 功控算法 华为功控算法:HW I代和HWII代功控 1.4 功控算法 功率控制判决位置 由“切换”-“切换控制数据表”中,“BTS测量报告预处理”项控制。 该项表示是否在BTS上进行测量报告预处理,本开关决定了功率控制在何处进行。取值为“否”时,表示预处理是在BSC上进行的,由BSC侧进行功率控制;设置为“是”时,功控在BTS侧进行。 本参数的设置必须考虑BTS对设置的功控算法是否支持。 课程内容 第二章 HWI代功控 HWI代功控判决过程 测量报告预处理 HWI代功控判决 上下行功控的差别 HWI代功控数据配置 2.1 HW I代功控判决过程 华为I代功控判决过程 2.2 测量报告预处理 功控原始数据-测量报告 2.2 测量报告预处理 2.2 测量报告预处理 测量报告预处理-插补 每个测量报告都有一个序列号, 如果网络发现接收的测量报告序列号不连续, 说明有测量报告丢失, 此时网络将会根据插值算法补全测量报告 2.2 测量报告预处理 测量报告预处理-滤波 将连续的几个测量报告结果综合起来反映手机这段时间内的情况,避免只根据一个测量结果去判断手机的当时情况的片面性。 2.3 HW I代功控判决 HW I代功控判决 2.3 HW I代功控判决 电平和质量都等于设定的值(一代功控算法)或落在门限带以内(二代功控算法) 需要调整的幅度小于容差 需要调整的幅度小于最小功控步长 满足三个条件之一即不再调整功率 2.3 HW I代功控判决 在判断需要调整的功率级别时,需要根据当前的发射功率级别,查找容差表,最终的功率调整级别小于容差规定值,则不进行调整。900M和1800M的容差表见下: 2.4 上下行功控的区别 2.5 HWI代功控数据配置 功控参数可以通过“自动数据配置台”进行修改 2.5 HWI代功控数据配置 【BTS功率控制数据表】 2.5 HWI代功控数据配置 【BTS功率控制数据表】 2.5 HWI代功控数据配置 【MS功率控制数据表】 2.5 HWI代功控数据配置 【MS功率控制数据表】 2.5 HWI代功控数据配置 从HW I代的功控判决以及数据配置来看,存在以下特点: 1、相对于协议算法增加了初态调整。 2、功控的调整综合了诸多参数以及计算的结果。 3、功控判决是电平和质量之和,且期望值是一个值,而不是一个上下限范围。 习题 已知: 900M手机以最大功率发射得到的上行接收电平是-60dbm,上行质量等级一直为0,[BTS功率/MS功率控制数据表]中参数配置如下—— “期望稳定状态信号强度”为35,“上行链路路径损耗补偿因子”为80,“期望上行信号质量”为1,“上行链路质量补偿因子”为20,最大功控步长为16dB 答案 1、实际稳定电平=当前实际电平+[(期望稳定状态信号强度-当前实际电平)*上行链路路径损耗补偿因子] + [(实际当前质量-期望上行信号质量)*10*上行链路质量补偿因子] = -60+[(-75-(-60))*80%]+[(0-1)*10*20%] = -60-12-2 = -74dBm 此时,需要调整-14dB(没有超过最大功控步长16dB),但依旧未到达“期望稳定状态信号强度”-75dBm,所以还要继续调整: 将-74重新带入上述公式进行计算,得到需要调整的功率为-2.8,由于只有当需要调整的功率值小于2时不再进行功控调整,因此还需要下调2dB,即上行接收电平最终稳定在-76dbm。 2、查询容差表可知,级别3的容差为4db,第二次调整的功率为-2.8,小于4,满足要求,所以上行接收电平最终稳定在-74dbm。 课程内容 第三章 HW II代功控 3.1 HW Ⅱ代功控算法实现 功控判决过程 3.1 HW Ⅱ代功控算法实现 目的:保证滤波前,所使用历史测量报告电平值的准确性 具体实施步骤: 1、将当前收到的测量报告放入测量报告补偿队列中; 2、根据测量报告中的MS和BTS功率值记录下发射功率改变的信息; 3、在完成测量报告插补后,根据功率改变信息来对历史测量报告的接收电平值进行补偿;处理过后的测量报告将作为滤波的原始测量报告。 4、把当前经过插补处理和经过补偿的测量报告,一起进行滤波。 3.1 HW Ⅱ代功控算法实现 测量报告补偿 3.1 HW Ⅱ代功控算法实现 目的:避免传输时延造成功控滞后 具体实施步骤: 1、分析经过插补的测量报告里测量值的变化趋势; 2、依据变化趋势,去预测将要收到的测量报告值,需要预测的测量报告数0~3个,在数管台配置。 3、把预测的测量报告与插补后的测量报告,以及补偿过的测量报告一同进行滤波,实施功控判决。 3.1 HW Ⅱ代功控算法实现 测量报告预测 3.1 HW Ⅱ代功控算法实现 测量报告预处理之后,功控模块对当前接收电平的评估值与期望目标值进行比较。 计算需调整的发射电平步长,调整的方向是使接收电平值与期望目标接近。 按接收电平进行发射功率调整时采用可变步长,可达到快速功控的目的。 3.1 HW Ⅱ代功控算法实现 测量报告预处理之后,功控模块对当前接收质量的评估值与期望目标值进行比较; 计算需调整的发射电平步长, 当接收质量差时提高发射功率 当接收质量好时降低发射功率 按接收质量进行发射功率调整时采用固定步长(一般设为4dB) 3.1 HW Ⅱ代功控算法实现 功控综合判决 3.2 HW Ⅱ代功控主要特点 HW Ⅱ代功控与I代相比,有如下优点: 测量报告补偿-使功控判决更为准确 测量报告预测-减少功控滞后现象 自适应功控-充分保证算法的稳定性及高效性 功控目标在上下门限之内-避免频繁功控 3.2 HW Ⅱ代功控主要特点 自适应功控是根据通信环境的不同改变功控策略,使功控更有效,更稳定。这主要指两方面: 根据通信环境的不同(接收质量不同)自动改变功控可调最大步长 根据通信环境不同(接收质量和电平)采取不同的功控策略 3.2 HW Ⅱ代功控主要特点 HWⅡ代功控在按照信号电平计算功控步长的时候,信号电平分上、下门限。信号在上、下门限之间时不做调整,只有信号电平超出上、下门限时才进行功控。 避免了HW I代功控逼近期望电平值时的来回功控的情况。 3.2 HW Ⅱ代功控主要特点 主要参数如下: 上下行链路的信号强度和质量上下门限 按电平调整的三类步长 按质量调整的步长 3.3 HW Ⅱ代功控数据配置 HW II代功率控制数据配置方法: 首先必须在“自动数据配置台”里的,“修改小区功控参数” -“功率控制算法选择”项中,选择”HW_2” 3.3 HW Ⅱ代功控数据配置 然后点击“华为II代功率控制按钮”,进入下图界面,进行相关数据配置 3.3 HW Ⅱ代功控数据配置 【HW II代功率控制数据表】 3.3 HW Ⅱ代功控数据配置 【HW II代功率控制数据表】 3.3 HW Ⅱ代功控数据配置 【HW II代功率控制数据表】 3.3 HW Ⅱ代功控数据配置 【HW II代功率控制数据表】 3.3 HW Ⅱ代功控数据配置 HW II代功率控制参数含义 习题 已知:上行的接收电平为-85dbm,质量为等级4。采用II代功控,数据配置情况如下: 上行链路信号强度上门限:-60dbm,上行链路信号强度下门限:-80dbm,上行链路信号质量好门限:0等级,上行链路信号质量差门限:等级2,质量带0可调步长为16db,质量带1可调步长为8db,质量带2可调步长为4db。按质量功控可调步长为4db 问题:经过功控之后,上行链路的稳定接收电平是多少? 答案 答:1、首先:按接收电平应该增加的发射功率=(上行链路信号强度上门限+上行链路信号强度下门限)/2-实际接收电平值=[-60+(-80)]/2-(-85)=(-70)-(-85)=15db,即增加15db。由于接收质量为等级4,所以只能用质量带2的可调步长——增加4db。其次:按接收质量应该增加的发射功率=由于“按质量功控调整的步长”为4db,所以与按电平调整一样,也是增加4db。所以,根据功控的综合判决,按电平与按质量都是增加4db,所以综合判决结果是增加4db。 答案 答:2、第一步功控实施之后,接收电平变成:-85dbm+4db=-81dbm,此时假设质量已经为等级2。依旧没有在期望带内-80dbm~-60dbm。所以要继续调整。首先:按电平调整——重复上一步:按电平调整=(-70)-(-81)=11db,即增加11db。接收质量为2,需要用质量带1的可调步长——8db。所以按电平调整结果为:增加8db。其次:按质量调整——因为质量等级在0~2内,所以不需要调整。所以,上行链路稳定接收电平=(-81)+8=-73dbm 这是一张从ABIS接口追踪的测量报告,由基站测量的上行测量值和由手机测量的下行测量值两部分构成。 测量报告有两个值:FULL(全局测量)和SUB(局部测量) FULL——对100个TCH的突发脉冲进行平均(4个26复帧中的4个空闲帧除外) SUB ——对12个突发脉冲进行平均(4个SACCH突发脉冲,8个特定位置的TCH突发脉冲)。 当不连续发射(DTX)功能打开时,需要选择SUB,否则取FULL。 网络收到测量报告 n, n+4, 它发现测量报告序列号不连续, 所以会使用一种算法将3个丢失的测量报告 n+1, n+2, n+3补全。针对上下行接收电平, 上下行接收质量, TA分别都有滤波器。 说明:由于功控判决需要依据连续的测量报告,所以要对丢失的测量报告进行插补。 对后4个测量报告滤波。 功控的调整结果是电平和质量调整结果之和。 下划线实线为电平调整部分,下划线虚线为质量调整部分。 级别:手机发射功率级别,不同级别对应不同的发射功率。 容差:单位为dB,不同发射功率的手机对应不同的容差。 例如:当前手机处于900M小区,功率级别为5,查表可知容差为4dB。BSC计算出需要调整的功率是增加(或减少)3dB,小于允许的容差,所以不再进行功率调整。 HWⅡ代功控的判决过程分为四步,对测量报告预处理以后(插补、补偿、预测和滤波),分别按接收电平和接收质量提出功控需求,最后对二者综合判决,不是简单的相加。 测量报告预处理与华为I代功控是一样的,即包括插补和滤波。但滤波之前,有补偿和预测功能。 按接收质量进行发射功率调整时采用固定步长-“按质量功控允许调整步长”。 注: 1、当只有电平或质量一方需调整,按需调整; 2、当电平和质量调整方向相反,且电平要求降,则不调整;若电平要求升,则调整为升。 3、当电平和质量朝同一方向调整,则按调整值更大的调整。 自动可调步长:按接收电平进行功率调整时,II代功控算法中按照接收信号的质量(RQ值)划分三个质量带(0,1~2,≥3),每个质量带设置不同的最大允许功率调整步长。质量越差,可调步长越小。 允许调整的最大步长设置过小,算法不能达到快速功控的目的;设置过大,会降低功控的有效性。 按接收质量进行功率调整时,步长固定 不同功控策略是指:按电平和质量分别提出不同的功控调整方案时,由功控模块综合考虑,采纳其中一种方案。 配置参数包括(【HW II代功率控制数据表】): 上行链路信号强度上门限、下门限 下行链路信号强度上门限、下门限 上行链路信号质量上门限、下门限 下行链路信号质量上门限、下门限 只需配置一张表:【HW II代功率控制数据表】 配置强度门限值需注意:上下门限均要求 边缘切换门限+小区间切换磁滞。 这是为避免还未进行功控就发生切换。 表示是否在BTS上进行测量报告预处理。取值为“否”时,表示预处理是在BSC上进行的,此时“传送原始测量报告”和“传送BS/MS功率级别”两个参数不起作用;设为“是”时减少了Abis接口信令和BSC负载,改善响应时间与网络性能。本开关决定了功率控制在何处进行。设置为“是”时,功控在BTS侧进行,设置为“否”时,由BSC侧进行功率控制。本参数的设置必须考虑BTS对设置的功控算法是否支持。 1、15:1的配置下必须设置为“是”,否则链路速率可能不够。 2、BTS22C 0110版本(微蜂窝0110)测量报告预处理在该版本基站上本参数必须配置为“否”。 3、本参数设置为“是”时,BTS3.X 0407版本只支持I代功控;BTS3.X 03.0529以后版本支持I、II代功控,但相应需要BSC07.0520、1120版本的支持;设置出错会导致站点不能运行。 4、BSC 01.06.0520B、BSC 01.06.0520C,不论数据配置如何,都下发I代功控数据,算法选择项也为I代功控; 5、BTS3X 00.0529以后,BSC 00.07.0520B以后,可以配套支持II代功控下移,但此时需要打开预处理,设置II代功控数据。 7、BTS3X 0407版本和BSC 06.0520版本之前版本(含)不支持II代功控下移; 8、BTS2X(包括BTS23、BTS24、BTS22C的所有版本),网上版本都支持I代功控,但不支持II代功控下移。 HWII代功控算法实现 HWII代功控特点 HWII代功控数据配置 功控综合判决 按接收质量提出功控需求 测量报告预处理 按接收电平提出功控需求 测量报告补偿 接收电平调整目标:30(电平等级) 在有测量报告补偿后,功控会更有效 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 X轴 0 10 20 30 40 50 60 70 Y轴 有测量报告补偿功控图 无功率控制示意图 无测量报告补偿功控图 测量报告补偿功控效果图 测量报告预测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 X轴 15 20 25 30 35 40 45 50 Y轴 无功率控制 均值滤波功控 预测滤波功控 预测滤波与均值滤波功控效果比较图 接收电平调整目标:30(电平等级) 采用预测滤波比均值滤波功控会更有效 按接收电平提出功控需求 按接收质量提出功控需求 自适应功控 功控目标在上下门限内 简单灵活的参数配置 HW Ⅱ代功控习题 HW Ⅱ代功控解答 HW Ⅱ代功控解答 从网络分层的观点来看,功率控制是无线资源管理层对物理层的直接控制。这也是无线通信网中特殊的地方。 1、在切换过程中,将采用目标小区所允许的最大发射功率(在“HO-Command”内),若“切换后功率预算允许”打开,则使用优化后的功率进行接入。 2、在小区内部切换过程中,当前的功率将被保持。 3、功控只能在TCH载频上实施,BCCH所在载频不允许进行下行功控,但可以进行上行功控。因为MS一直要测量邻小区的BCCH频点的接收电平,一旦功控,就不准确。 4、功控可以针对每一个信道进行控制,即针对每一个MS所占用的信道,可以单独进行控制。 移动台功率控制的目的是调整MS的输出功率,使BTS获得稳定接收信号强度,以降低相邻信道用户的干扰,减少BTS多路耦合器的饱和度,降低移动台功耗,并能达到克服“远近效应”的目的;基站功率控制目的是调整BTS输出功率,使MS获得稳定接收信号强度,以减小相邻小区的干扰,降低基站功耗。 基站功率控制分为静态功率控制与动态功率控制,动态功率控制是在静态功率控制的基础上的微调。由GSM_0505协议规范规定基站静态功率级别分为0~6级(2dB/级),基站可输出的最大功率为46dBm(40W),第6级则为34 dBm。静态功率级别由数管台的小区属性表中定义,即规定了当前动态功率控制的最大输出功率值Pn。动态功率控制级别数设定为0~15级,因此动态功率控制的范围为Pn ~ Pn-30(dBm)。当动态功率控制达到最大值仍不能满足要求,应该调整静态功率控制级别以提高动态功率控制的最大输出功率值Pn。 MS通过RACH信道接入网络时,是以空闲状态下BCCH下发的系统消息“MS最大发射功率”来发射功率的,在专用信道上所发出的第一个消息也是以“MS最大发射功率”来发射的。直到收到SDCCH或TCH上SACCH携带的功控命令,才开始接受系统的控制。另外对于1800的三类手机,其发射功率是“MS最大发射功率”与“功率偏移”之和。具体实现过程为: 1、BSC根据BTS上报的上行链路的接收电平和接收质量,同时考虑移动台的最大传输(cb:应为最大发射功率)功率来计算移动台所需的发射功率。 2、改变MS发射功率和时间提前量的值在每一个下行的SACCH信息块所带的第一层的报头传送给MS。 3、MS在每一个SACCH报告周期结束时收到SACCH报头上携带的功控命令,将在下一个报告周期开始执行新的功控命令。移动台的功率最大变化速度是每13帧(60ms)以2dB 变化。 4、MS执行了功控命令之后,将在下一个上行SACCH第一层报头设置当前的功率电平并随测量报告发送给基站。 因此,从BSS发送功控命令到得到证实,需要三个测量报告周期。 注:每一个完整的SACCH消息块(测量报告)由4个突发脉冲组成,一个完整的功率执行过程需要3个测量报告时间。 HWII代功控是在I代功控基础上开发的,具有功控更快捷,数据配置更简单等优点,详见以后章节。 华为设备支持GSM0508算法,但实际中并不使用。 GSM_0508协议规定的功率控制算法是,对应于上行、下行链路,分别设定接收电平上限阈值、接收电平下限阈值、接收质量上限阈值和接收质量下限阈值,并分别设定计数器P、N,当连续接收P个测量信号MR中有N个超过上述阈值,则进行功率调整,超过上限阈值则下调,超过下限阈值则上调。 HW I 代功控中,BSC或BTS(测量报告预处理打开之后)对测量报告进行预处理以后(插补、滤波),就通过一定的算法调节功率。 华为一代算法中MS功率控制包括初态(initial)和稳态(stationary)两部分。初态调整中只考虑电平,而稳态综合考虑电平和质量。 这样作的目的是快速降低MS初期接入时的功率等级,降低BTS多路耦合器的饱和度。 功控的原始数据就是测量报告,MS以480ms/次的频率在SACCH信道上向网络侧上报测量报告。 MS上报的内容是MS接收到的下行测量值,上行测量值是BTS接收的上行测量情况,两者一起构成测量报告的内容,由BTS发给BSC进行功控判决。 * * 掌握HW I代功控算法的特点和参数配置 掌握HW II代功控算法的特点和参数配置 理解HW I代和II代功控算法的差别 学习完本课程,您将能够: 课程内容 第一章 功控概述 第二章 HW I代功控 第三章 HW II代功控 功控是什么? 为什么要功控? SA0 SA1 SA0 SA0 SA1 SA1 SA2 SA2 SA2 SA3 SA3 SA3 BTS通过SACCH发送调整功率和TA的命令 MS获得功控信息 MS开始发送上个复帧中的测量报告 在26复帧中,第12帧发送SACCH BTS收到测量报告 SACCH报告周期为26 ×4=104帧(480ms) MS开始采用新的功率和TA MS开始通过新的SACCH来报告新的TA和功率控制消息 测量报告预处理 功率控制算法选择 HW一代功控算法 HW二代功控算法 GSM0508功控算法 第一章 功控概述 第二章 HW I代功控 第三章 HW II代功控 测量报告预处理 满足功控目标 Y 功控计算和调整 (初态和稳态) N 网络 下行测量值 上行测量值 BTS 上行测量值 下行测量值 测量报告序号 n 测量报告序号 n + 4 3个丢失的测量报告 MR MR MR MR MR 连续的测量报告流 MR MR MR MR MR MR 连续的测量报告流 滤波 判决当前需要调节的发射功率数= (期望稳定状态信号强度-当前实际接收信号强度)*上(下)行链路补偿因子+ (当前实际接收上(下)行链路质量-期望上(下)行链路质量)*10*上(下)行质量补偿因子 最后调整的功率级别不能超过最大功控步长 什么条件下不进行功率调整? 1800M: 900M: HW I代功控判决: 相同点: 1、为避免频繁功控造成信号波动,对上行和下行的两次连续功控的时间间隔都有限制。 2、为消除突变因素的影响,对测量报告都要进行滤波处理。 3、上行和下行功控,都有分别针对电平和质量的功控。 4、都有最大功控步长限制和补偿因子。 不同点: 1、MS不仅有针对稳态的功控,在通话未建立的初始接入阶段也有功控,目的是尽快降低MS的发射功率。 2、上行有针对MS切换失败后提高发射功率的措施。 3、下行有对基站最大和最小发射功率的限制。 HW I代功控上下行功控的异同点 HW I代功控练习 问题: 1、假设需要调整的功率值小于2时不再进行功控调整,那么在上面的数据配置下,经过功控,大约稳定在多少? 2、根据容差列表,假设MS初始发射功率级别为3级,请重新确认经过功控后上行接收电平最终大约稳定在多少? HW I代功控答案 第一章 功控概述 第二章 HW I代功控 第三章 HW II代功控 * * * *


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