1、功率余量基礎原理

1.1 功率余量PH

云南

(圖1)

1.2 功率余量報告PHR

PHR，全稱是Power Headroom Report，中文為功率余量報告，即UE向網側報告功率余量的過程。這個功率余量的值是通過MAC層的控制單元發送的，所以與這個過程相關的MAC控制單元也被稱作PHR控制單元。PHR控制單元固定占一個字節，其中高2位是R位即保留位，暫時不用，僅使用低6位存放0~63這64個PH等級值，如圖2所示。

(圖2)

每個PH等級值對應一個實際的dB值，如圖3所示。比如UE需要上報的PH值為-22dB，那么只需要在MAC PDU的PHR控制單元中填寫數值1即可。

(圖3)

1.3 功率余量報告PHR上報

(圖4)

(STEP 1)如果這是MAC復位之后第一次為新傳數據分配資源，那么啟動周期定時器periodicPHR-Timer；

(STEP 2)如果功率余量上報過程判斷自從上次傳輸PHR之后至少觸發了一個PHR，或者當前本身就是第一次觸發PHR；同時，如果在邏輯信道優先級的處理過程中，分配的上行資源可以容納PHR控制單元與其對應的子頭之和，那么繼續按照下面的步驟執行：

(STEP 2.1)從物理層獲取PH值

(STEP 2.2)基于PH值，生成一個PHR控制單元

(STEP 2.3)開始或重啟periodicPHR-Timer周期定時器

(STEP 2.4)開始或重啟prohibitPHR-Timer禁止定時器

(STEP 2.5)取消所有已經觸發的PHR

PHR的觸發主要是以子幀作為單位的，也就是如果觸發時，UE在某個子幀上報PUSCH的PH，觸發之后會啟動兩個定時器，這兩個定時器單位是以子幀作為單位的。如果這些子幀內定時器沒有超時，UE不會在啟動PHR上報的過程。如果超時了，對于禁止定時器而言，還需要路損發生了比較大的變化才會觸發；而周期定時器是超時即可以進行觸發。PHR觸發條件具備后，就需要等待UE的新傳的過程才會真正啟動PHR的過程。PHR對于eNB的PUSCH的分配很重要，如果PH比較大，說明UE還有比較大的空間，基站可以在之前的基礎上進一步擴大RB的分配；如果PH變化不大，eNB可以在原來的基礎上進行處理。

2、現網情況

2.1、上行功率余量指標定義

低上行功率余量小區：MR UE發射功率余量＜0的采樣點占比＞20%的小區

核心城區低上行功率余量小區比例：MR UE發射功率余量＜0的采樣點占比＞20%的城區小區數/核心城區小區數

城區低上行功率余量小區覆蓋場景主要為別墅群0.86%、城區道路10.59%、城中村6.03%、村莊4.80%、低層居民區45.44%、高層居民區5.79%、高校11.33%、企事業單位5.67%、商業中心3.08%、鄉鎮2.34%、其他4.06%(中小學、醫院、星級酒店)

3、功率余量影響因素

根據協議定義的PH計算可以看出，PH主要受到三塊因素影響：路損、上行占用資源數和功控參數

(圖7)

其中從參數調整角度看，影響PH的主要參數如下：???

功控參數：P0_PUSCH(基站期望的PUSCH接收功率)，小區屬性參數，是各個UE都相同的這樣一個預期小區的功率；

路損因子：alpha路徑損耗因子；

路徑損耗：UE計算下行路損，UE通過參考信號功率和RSRP(參考信號接收功率)來計算，PL=參考信號功率-RSRP，參考信號功率即基站的參考信號的發射功率；

上行占用資源數：LTE上行針對控制功率譜密度來進行控制，用以保證所分配給UE的各個PRB上的功率恒定。UE可用PRB數目由系統根據業務需求和無線環境來進行分配。LTE支持的最大帶寬為20 MHz，對應的最大可用PRB數目為100個，10log(MPUSCH(j))取值范圍為0～20。

UE發送PHR到eNodeB之后，eNodeB可以結合終端所使用的帶寬，來計算UE的功率譜密度(PSD)信息，從而有助于eNodeB快速計算UE所使用的PSD，并相應地設定SINR的目標值。

3.1、路徑損耗

(圖8)

根據路徑損耗的的計算方式，當alpha路徑損耗因子和基站的參考信號的發射功率一定時，低上行功率余量占比區間在0%~38%的小區(占總小區數98.17%)隨著UE到基站的距離增大，RSRP的減弱，低上行功率余量占比與PL路徑損耗呈正相關性。

3.2、上行占用資源

3.3、功控參數

上行功控的目的在于減少小區間的干擾和補償路徑損耗，將IoT穩定在一個較低的水平。?PUSCH對于單小區來講，上行功控只用于路損補償，即當一個UE的距離增加導致上行信道質量下降時，eNodeB可以根據該UE的需要指示UE加大發射率。但當考慮多個小區的總頻譜效率最大化時，簡單地提高小區邊緣UE的發射功率，反而會由于小區間干擾的增加造成整個系統容量的下降。因此LTE中使用部分功控的方法，即采用一個小于等于1的系數對鏈路損耗進行補償，來限制小區邊緣UE功率提升的幅度，以保證整個系統總容量的最大化。

? ?UE根據基站的廣播消息中的功率控制參數，如PO PUSCH和a(j)PL以及ATF(/)等，來進行上行發射功率的計算。PUSCH發射功率的調整周期為每個子幀，即1 ms。PUSCH每個子幀f都計算一次發射功率，其計算公式為

PPUSCH(/)=min{PCMAX,lOlog(MPUSCH(/+PO_PUSCH(j)+aU)PL+ATF(/)+f(/)) ?dBm其中，PCMAX為UE最大發射功率，MPUSCH(/)為所調度的資源塊的數目，PL為鏈路損耗估算值，PO_PUSCHU)和a0)為用于控制接收功率的參數，ATF(/)為調制和編碼方式(MCS)相關的偏移量，以f)是指功率控制調整狀態。各參數的意義具體說明如下。

? ?●PCMAX表示小區內所允許的UE的最大發射功率，它用于界定上行功率控制的最大范圍。

? ?●Mr，USCH(/)表示所分配的RB資源。由于上行功率以RB為單位進行控制，所以采用MPUSCH(/)來進行功率歸一化。

? ?●PO_PUSCH(/)表示抵抗系統干擾與滿足系統基本性能需求的基準功率，可以由操作員人工設定。

? ?●PL表示鏈路損耗，a(j)為鏈路損耗補償系數，結合鏈路損耗進行功率控制，有助于對不同位置上的終端性能進行均衡。

? ?● ?ATF(/)是與編碼速卒和調制方式(MCS)相對應的功率偏移量，以滿足不同速率的性能需求。

? ?●J(/)是指功率控制調整狀態，表示功率調整方式和幅度。

? ?上述參數中，PO_PUSCHO)、a(j)、ATF(/)都與小區相關，由eNodeB在小區中進行廣播，對小區中所有用戶來說它們都具有相同的值，鏈路損耗則只和UE有關，它基于UE所接收到的參考信號接收功率即RSRP來計算。

? ?PUSCH功率控制機制由UE的發射功率譜密度和動態的功率偏移兩部分組成，UE發射功率譜密度由兩部分組成，即開環功率控制點和動態的功率偏移。

本地小區標識	?該參數表示小區的本地標識，在本基站范圍內唯一標識一個小區。該參數僅適用于FDD及TDD。
SRS功控策略	?該參數表示選擇不同的SRS功控算法，可選擇項為基于SINR的SRS功控算法、基于SINR和RSRP二維收斂的SRS功控算法。該參數僅適用于TDD。
PUCCH閉環功控類型	?該參數表示PUCCH閉環功控類型。當該參數取值為NOT_USE_P0NOMINALPUCCH時，P0NominalPUCCH對PUCCH閉環功控算法無影響；當該參數取值為USE_P0NOMINALPUCCH時，PUCCH閉環功控算法會限制接收RSRP不超過P0NominalPUCCH。該參數僅適用于FDD及TDD。
Pucch功控周期(20毫秒)	?該參數用于配置PUCCH的功控周期。該參數僅適用于FDD及TDD。
Pucch功控目標SINR偏置(分貝)	?該參數用于配置PUCCH功控SINR目標值的偏置。該參數僅適用于FDD及TDD。
PUSCH RSRP高門限(毫瓦分貝)	?該參數用于配置PUSCH閉環功控的RSRP高門限，僅在PuschRsrpHighThdSwitch打開時生效。該參數僅適用于FDD及TDD。
PUSCH IoT控制A3偏置(0.5分貝)	?該參數表示上行PUSCH IoT功控測量事件的鄰區質量高于服務小區的偏置值。該值越大，表示需要鄰區有更好的服務質量才會上報上行PUSCH IoT功控測量事件的測量報告；該值越小，鄰區服務質量相對較差時，就會觸發上報上行PUSCH IoT功控測量事件的測量報告，參見協議3GPP TS 36.331。該參數僅適用于TDD。
IoT近點優化開關	?該參數用于控制是否開啟IoT近點優化。
	若開關關閉，則在大干擾場景(IoT高于7dB)時，不通過下發A3測量對近點用戶上行吞吐率進行優化。
	若開關打開，則在大干擾場景(IoT高于7dB)時，通過下發A3測量對近點用戶上行吞吐率進行優化。
IoT近點用戶路損門限	?TDD IoT功控中，當小區干擾較大時(IoT大于7dB)，IoT近點用戶優化中下發A3測量的用戶路損門限；該參數僅適用于TDD。
	當用戶路損小于該門限，則為該用戶下發A3測量配置。
	當用戶路損大于該門限，則不為該用戶下發A3測量配置。
SRS功控SINR目標值(分貝)	?該參數用于設置SRS功率控制的SINR目標值。當SINR目標值設置過大時，會導致終端發射功率較高，對鄰區造成干擾；當SINR目標值設置過小時，會導致終端發射功率較低，本小區上行SRS接收性能較差。當小區間干擾較嚴重時，降低SRS功率控制的SINR目標，當本小區SRS接收性能較差時，提高SRS功率控制的SINR目標。該參數僅適用于TDD。
SRS功控RSRP目標值(毫瓦分貝)	?該參數用于設置SRS功率控制的RSRP目標值。當RSRP目標值設置過大時，會導致終端發射功率較高，對鄰區造成干擾；當RSRP目標值設置過小時，會導致終端發射功率較低，本小區上行SRS接收性能較差。當小區間干擾較嚴重時，降低SRS功率控制的RSRP目標，當本小區SRS接收性能較差時，提高SRS功率控制的RSRP目標。該參數僅適用于TDD。
上行共享信道發射功率譜密度控制目標	?該參數用于設置上行調度控制功率開關打開后，普通用戶的PUSCH發射功率譜密度水平。該參數配置越大，普通用戶的PUSCH發射功率譜密度越高，配置為ADAPTIVE則根據網絡負載自動調整普通用戶的PUSCH發射功率譜密度。該參數僅適用于TDD。
PUSCH動態調度下閉環功控優化用戶類型	?當選擇為Normal時，則近點功控優化針對所有用戶有效；當選擇為Us時，則近點功控優化只針對非受限用戶有效；當選擇為ULBigPkt時，則近點功控優化只針對上行大包用戶有效；當選擇為UsOrULBigPkt時，則近點功控優化針對非受限用戶和上行大包用戶都有效，該參數僅適用于TDD 。
PUSCH動態調度閉環功控優化誤碼率目標(0.01)	?該參數用于設置PUSCH近點功控優化誤碼率目標。該參數僅適用于TDD。
非受限用戶上行共享信道發射功率譜密度水平	?該參數用于設置上行調度控制功率開關打開后，非受限用戶的PUSCH發射功率譜密度水平。該參數配置越大，非受限用戶的PUSCH發射功率譜密度越高，配置為SAME AS NS則與普通用戶的PUSCH發射功率譜密度保持一致，該參數僅適用于TDD。
干擾控制IN修正	?該開關用于控制基于干擾的上行功率控制中的IN修正功能的開啟與關閉。該參數僅適用于TDD。
IoT抑制邊緣UE路損門限(分貝)	?該參數用于設置基于干擾的上行功率控制方案中的干擾協同方案的邊緣用戶的路損門限。該參數僅適用于TDD。
IoT控制干擾門限(毫瓦分貝)	?該參數用于設置基于干擾的上行功控啟動的干擾門限。該參數僅適用于TDD。
近點PUSCH功控用戶類型	?該參數用于設置PUSCH近點抬功率功控的生效用戶范圍：
	當選擇為AllUser時，則對所有用戶執行近點抬功率；
	當選擇為UlBigPktUser時，則只對上行大包用戶執行近點抬功率；

總結

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