WCDMA下行功率规划
课程目标学习完本课程，您将能够：z了解下行信道功率配比的分析z了解下行信道功率参数配置
功率配比分析z目的：Î在下行链路中，基站中所有用户和公共信道一起分享总的发射功率；Î在有限的基站发射总功率下，合理地进行公共信道和各个不同业务专用信道的功率分配以获得尽可能好的容量和覆盖。z功率控制：Î专用信道：有内外环功控过程，需要指定最大最小发射功率Î公共信道：没有功控过程，发射功率在小区建立时由高层直接指定
下行公共信道z功率参数配置的公共信道主要包括：CPICHP-CCPCHSCH(P-SCH,S-SCH)S-CCPCHPICHAICH
影响功率的因素z性能要求Î不同公共信道，信道BER、Eb/Io或Ec/Io的性能要求也不同z处理增益Î信道处理增益指在解调信号时获得的编码增益和扩频增益ÎP-CCPCH、S-CCPCH除扩频增益外，还有3db编码增益ÎCPICH、PICH、AICH等只有扩频增益ÎSCH不经扩频处理，但发射时在时间上重复，也有增益z传播环境Î不同环境，BER/BLER与E/I的对应关系不同bo
功率配比分析z在满足小区覆盖的前提下，为各条公共信道配置尽量低的发射功率。z不同信道有不同的BER/BLER要求，在一定传播条件下对应不同的E/N要求；因为不同信道的编码增益和扩频增益不同，bo所以又对应不同的E/I要求，即发射端的功率要求。co
参数配置问题z问题：Î不同信道的性能指标在协议中没有要求Î在配置时可以为不同信道假设一个性能指标，但在假设数据时没有相关方面的参考
专用信道功率分配z单个用户分配的最大发射功率应满足:Î在小区边缘能够达到业务质量目标（BER/BLER）Î上下行专用信道覆盖平衡：根据上行移动台最大发射功率、目标负荷确定上行覆盖范围，从而得到下行覆盖范围和对应的最大耦合损耗，和已知的下行目标负荷一起，计算得到下行单用户所需最大发射功率P。max
专用信道功率分配ÎP计算公式为:maxP/LmaxmaxE/N=b0Ptot,bsα⋅+I+PotherNLmax其中，L为下行最大耦合损耗，α是非正交因子，maxP为中心基站总发射功率，I为其它基站产生的干扰，P为背景噪声，P为基站为业务分配的nmax下行发射功率,E/N为当前业务正常工作所需的信b0干比
专用信道功率分配z单用户下行发射功率门限:Î如果小区边缘部分用户需要的下行发射功率过大，有可能大大降低整个下行小区容量，因此，需要设置一个单用户功率分配门限P，这个门限和小区下行最大耦合损耗、平均耦合损耗、小maxThreshold区目标容量（支持的用户数）相关，P越小，系统为处于maxThreshold“恶劣情况”的用户预留的功率资源越少。单用户下行最大发射功率不应超过min{P，P}maxmaxThreshold
公共信道功率分配z分配原则：Î实际小区下行覆盖范围=min{公共信道覆盖范围，专用信道覆盖范围}Î公共信道覆盖范围应和专用信道一致，过小会使得小区覆盖达不到按照专用信道规划的目标，过大则浪费总功率资源，增大下行本小区和邻区干扰，降低下行容量；
公共信道功率分配z分配方法：Î根据专用信道覆盖要求，得到公共信道在小区边界处的最大下行耦合损耗，再根据对公共信道的质量要求，得到公共信道所需的发射功率
PCPICHzPCPICHÎ作用¾在小区搜索step3中，用于识别扰码组中的扰码。决定小区搜索、小区选择重选和各类切换区域的大小¾在接收数据时，可用于信道估计。决定除同步信道外其它所有专用、公共信道的接收性能，从而直接影响各个信道的覆盖范围和小区半径Î配置原则¾该信道的发射功率根据小区覆盖半径、小区环境而定¾典型取值为基站总发射功率的5%~10%¾其他公共信道的发射功率以它为基准进行配置
PCPICHzFrame structure for CPICH Pre-defined bit sequenceT = 2560 chips , 20 bitsslotSlot #0Slot #1Slot #iSlot #141 radio frame: T = 10 msfCPICH激活因子1CPICH上的内容是已知序列，全是-1，扩频码全1
PCPICHzCPICH信道Î固定速率，30kbps，SF=256，无编码增益Î下行每业务最大发射功率30dBm，考虑编码增益余量3dB，为提供相同覆盖能力，CPICH功率设为33dbmz参数配置Î协议规定取值范围：-10 .. 50dBmÎ缺省配置：33dBm，相对基站发射总功率-10dB
PCPICHÎPCPICH的发射功率应满足P/LCPICH≥E/NcCPICH0Ptot,bsα⋅+I+PotherNL其中，P为基站为CPICH分配的下行发射功CPICH率,Ec应能满足UE的正常小区搜索以及切换、专CPICH用信道、公共信道的正常工作等要求，当Ec以及CPICHP已知时，可以推出允许的下行最大耦合损耗CPICHL，从而得到小区的覆盖范围max
PCPICHÎ当已知下行最大耦合损耗时，除同步信道以外其它公共信道的发射功率为：EcP=[αP+L(I+N)]DLCHtot,bsmaxother0N0DLCH其中，P为基站为公共信道分配的下行发射功DLCH率,Ec/N0为公共信道正常工作所需的信干比DLCH
SCHzP-SCHÎ作用¾在小区搜索step1中，用于获得时隙同步Î配置原则¾UE在小区边缘搜网成功率达到目标值zS-SCHÎ作用¾在小区搜索step2中，用于帧同步、码组识别Î配置原则¾同P-SCH
SCHUE使用SCH的主同时隙同步步码PSC去获得该小区的时隙同步UE使用SCH的辅助同步帧同步和码SSC去找到帧同步，并对第一步中找到的小码组识别区的码组进行识别。UE通过CPICH对码组进行相关确定小区主扰码扰码识别，然后检测PCCPCH，UE读取BCH信息。
SCHÎ对于同步信道PSCH和SSCH，由于不使用OVSF码，不需要考虑正交因子，其信道的发射功率为：EcP=[P+L(I+N)]SCHtot,bsmaxother0N0SCH由于同步信道没有和其它信道一样通过OVSF码扩频，因此它们对于同时存在的其它信道的干扰是比较大的，应注意不要让它们的发射功率过大，这可以通过在关键指标分解时适当调整小区搜索中时隙同步和帧同步、扰码组识别的成功率要求来实现
SCHzStructure of SynchronisationChannel (SCH) Slot #0Slot #1Slot #14PrimaryacacacpppSCHSecondaryi,0i,1i,14acacacsssSCH256 chips2560 chipsOne 10 ms SCH radio frame激活因子是已知序列，对所有小区相同，长度16chip，重复16次
SCHzSCH信道Î无编码，在时间上重复发射，获得增益。Î考虑到SCH用于小区搜索可在任何时隙，搜索失败可以重新搜索，因此降低了SCH的发射功率z参数配置Î协议规定取值范围：-35..+15dB协议的测试环境中SCH发射功率为-2dBÎ缺省配置：-5dB
P-CCPCH(BCH)zP-CCPCH(BCH)Î作用¾在该信道上接收系统消息，用于小区选择重选、接入、切换等各个过程中¾在UTRAN 下行，BCCH只能使用TM模式传输，没有重传过程，如果UE端解码错误，就认为该次接收失败，UE会再一次尝试重新进行系统消息的读取Î配置原则¾UE读取BCH的成功率达到目标值
P-CCPCH(BCH)zFrame structure for Primary Common Control Physical Channe256 chipsData(TxOFF)N=18 bitsdata1T= 2560 chips , 20 bitsslotSlot #0Slot #1Slot #iSlot #141 radio frame: T= 10 msf激活因子
P-CCPCH(BCH)zBCH的格式配置zSIB的长度随着类型和实际发送内容的不同而不同，传送一个完整的SIB所需要的最大TB块数可以达到16个，假设最大个数为3个。z假设所需误块率为BLER，则UE在一次接收中成功收到SIB的PCCPCH概率为：p = (1-BLER)3，失败的概率为：q = 1-p = 1-(1-PCCPCHBLER )3 PCCPCH
P-CCPCH(BCH)z那么UE在最多N2次中成功读取BCH的概率为：
P-CCPCH(BCH)zPCCPCH(BCH)Î1/2卷积码，SF＝256，相比CPICH获得更多处理增益z参数配置Î协议规定取值范围：-35 .. +15dBÎP-CCPCH有3dB编码增益，在相同性能要求下，其发射功率可以是PCPICH的-3dBÎ缺省配置：-2dB
S-CCPCHzFrame structure for Secondary Common Control Physical Channel
S-CCPCHz支持一个小区配置1~2条SCCPCH公共物理信道zSCCPCH可以承载一条PCH和三条FACH，分别用来传输信令、业务数据以及CTCH；或者只承载两条FACH，分别用来传输信令、业务数据，不承载PCH；或者只承载PCH，不承载FACH（当小区中有另一条SCCPCH已经承载了两条FACH时）
S-CCPCHzFACH的格式配置：zPCH的格式配置：
S-CCPCH(FACH)zS-CCPCH(FACH)Î作用：¾RNC在该信道发送RRC CONNECTION SETUP消息（影响RRC连接建立）¾传送低速数据业务Î配置原则：¾UE收到RRC CONNECTION SETUP消息的成功率达到目标值¾数据业务的BLER达到目标值
S-CCPCH(FACH)z在RRC建链过程中，UE在通过PRACH的message发出RRC_CONECTION_REQUEST之后，如果在T300（缺省值为1000ms）时间之内没有收到UTRAN通过SCCPCH下发的RRC_CONECTION_SETUP，就会重发RRC_CONECTION_REQUEST，重发的最大次数是N300(缺省值为3)，造成重发的原因有两种：一种是UTRAN没有正确接收RRC_CONECTION_REQUEST，一种是UE没有正确接收RRC_CONECTION_SETUP，两者出错加在一起最多不能超过3次。
S-CCPCH(FACH)z假设：ÎRRC连接建立时UE成功接收到RRC_CONNECTION_SETUP的成功率是x3ÎPRACH message部分解码误块率BLERPRACHzPRACH Message的TB块数为1块；FACH的TB块为8块，假设所需误块率为BLER，那么最终UE成功收到FACHRRC_CONNECTION_SETUP的概率为：z其中P为UTRAN在3次机会中只有i次成功接收1,iRRC_CONECTION_REQUEST的概率，P为UE在i次机会中的2,i最后一次成功接收RRC_CONECTION_SETUP的概率。
S-CCPCH(FACH)z令p为UTRAN在一次接收中成功收到p=1−BLERRRC_CONECTION_REQUEST的概率：PRACHz失败概率则为q = BLERPRACHz则UTRAN只有一次成功接收RRC_CONECTION_REQUEST的2P=p+q⋅p+q⋅p概率等于：1,122P=p+2q⋅p1,2z有两次成功的概率为：3P=p1,3z有三次成功的概率为：88i−1P=(1−BLER)⋅[1−(1−BLER)]2,iFACHFACH
S-CCPCH(FACH)zFACH参数配置Î取值范围：-35～15dBÎ缺省配置：-1dB
AICHzAICHÎ作用：RNC通过该信道发送AI（接入指示）Î配置原则：UE处于小区边缘时能正确接收接入指示的概率达到目标值
AICHzStructure of Acquisition Indicator Channel (AICH)
AICHz实值符号a, a, …, a由下式计算得到：0131z其中AI,为第s个singature的捕获指示，有三种可能取值+1, -1, and 0，分s别对应捕获成功、失败和没有响应（当当前signature不是对应PRACH可用的signature时）。序列b, …, b由下表给出：s,0s,31
AICHzUE如果检测到对应signature上的AIS为1，则表明接入成功，可以开始发送PRACH message部分的信令。如果检测到AI为-s1，表示被拒绝，向MAC发送“Nackon AICH received”，退出随机接入过程，经过指定等待时间（10ms+NB01*10ms，3 ≤NBO1 ≤10）之后，可以重新尝试随机接入。否则（检测到AIS为0），UE将提高PRACH preamble的发射功率，再次发起接入，直到达到最大接入次数或者收到捕获指示。如果达到前导最大重传次数PreambleRetransMax（缺省值为8）仍然没有接收到非0的捕获指示，向MAC发送“No ackon AICH”，退出随机接入过程，经过指定等待时间（10ms）之后，可以重新尝试接入。如此循环的次数加在一起最大不能超过前导循环最大次数Mmax（缺省值为2）。
AICHz假设当前资源不受限，UE成功接收捕获成功指示的概率x4 z假设AIs值为1，UE正确接收AIs值的概率为P，错判为0的AICH1概率为P，错判为-1的概率P=1-(P+P)AICH0AICH-1AICH1AICH0z假设PRACH preamble经过NPRACH次功率攀升zUE从第NPRACH+1次发送preamble开始，最大可以发送preamble的次数为：Mrepeat= 8-NPRACH+1 z8为前导最大重传次数PreambleRetransMax目前的缺省值
AICHz成功接收值为+1的AIs有三种可能，一种是UE在第一次循环中就收到捕获指示，假设概率为x；一种是第一次结束后仍没有收到非0指41示，在第二次循环时收到捕获指示，假设概率为x，第三种可能是42在第一次循环中收到拒绝指示，在第二次循环中收到捕获指示，假设概率为x43
AICHzAICHÎ无编码，SF＝256（固定速率）；z参数配置Î取值范围：-10 .. +5dBÎ在协议中的测试环境中，AICH的码片能量与总发射功率的比是-10db，即AICH与CPICH的发射功率相同。考虑AICH中发射的接入指示AI数最多16个，因此对每个接入指示AI来说，发射功率是总的AICH功率的1/16(-12db)Î缺省配置：-6dB
S-CCPCH(PCH) &PICHzS-CCPCH(PCH)Î作用：RNC通过该信道放送寻呼消息Î配置原则：UE处于小区边缘时能被正确寻呼的概率值达到目标值zPICHÎ作用：RNC通过该信道发送PI（寻呼指示）Î配置原则：UE处于小区边缘时能正确接收寻呼指示的概率达到目标值
S-CCPCH(PCH) &PICHz寻呼指示信道（PICH）的帧结构z每个PICH帧携带NP个寻呼指示，NP（the number of paging indications per frame）定义了PICH信道上每帧支持的最多寻呼指示数，UE在小区系统消息中获取NP的值。NP的取值为18，36，72，144，相当于将288个bit分为NP个等份，每等份有288/NP个bits，每等份就是一个寻呼指示（PI）。
S-CCPCH(PCH) &PICHz{PI, .., PI} 到PICH bits {b,..,b} 之间的映射关系如下表：0N-10287zUE通过计算出自己的寻呼指示下标p来确定和PICH每帧的第q等份bits相关联。
S-CCPCH(PCH) &PICHzPI = DRX index mod NP = (IMSI div 8192) mod NP，zSFN就是UE的寻呼时刻，为PICH开始出现时PCCPCH的SFN。zUE计算得到自己PI的下标，这样，UE可以仅监视PICH中的与自己关联的bits，一旦发现它们被置为“1”时，UE就知道自己被寻呼了，这时它从该PICH无线帧结束后7680chips开始，在SCCPCH上接收寻呼消息并解析。zPICH和SCCPCH的定时关系：PICH无线帧的尾部比随路的SCCPCH提前7680chips。
S-CCPCH(PCH) &PICHzPICH和SCCPCH的定时关系：
S-CCPCH(PCH) &PICHz假设CS域寻呼成功率和PS域寻呼成功率x5z假设UTRAN重发次数N；CN重发次数NrepeatRANrepeatCNz每PICH帧的寻呼指示个数（Number of PI per frame）：Np，对应寻呼指示长度为L=288/Np；p
S-CCPCH(PCH) &PICHz在接入过程中，PCH承载的寻呼消息类型是Page type 1，一个寻呼消息需要的TB块数为1块，假设UE接收端PCH的误块率为BLER，PICH的误比特率为BER。如果没有收到寻呼响PCHPICH应，最大重发次数为：N=N* NpageallrepeatRANrepeatCNz如果UE已经正确收到了系统消息中寻呼相关的参数，那么在单次寻呼中UE没有收到寻呼消息的原因只有两种：Lp1−(1−BER)Î一种是没有正确收到PICH，概率为，PICHÎ一种是没有正确收到PCH，概率为BLER。在单次寻呼中失败PCHLpLp的概率为：q=1−(1−BER)+(1−BER)⋅BLERPICHPICHPCH
S-CCPCH(PCH) &PICHz令成功概率p=1-q，那么UE最终正确接收到寻呼消息的概率是：Npageallix=qp∑5i=0
寻呼指示信道PICHzPICH参数配置Î取值范围：-10 .. +5dBÎ缺省配置：-7dBzPCH参数配置Î取值范围：-35～15dBÎ缺省配置：-2dB
