对1x反向发射功率相关知识点的学习.docx
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对1x反向发射功率相关知识点的学习
对1x反向发射功率相关知识点的学习
摘要:
本文对1X反向码分信道占用功率比例进行计算,并对反向发射功率误差、反向链路预算的信噪比要求与反向外环功控的调整门限参数的关系、前反向链路平衡与TxAdj的关系进行探讨。
关键词:
反向业务信道反向码分信道TxAdj反向外环功控
1背景
由于项目中回答局方问题需要,笔者就1x反向发射功率的相关知识点对3GPP2协议及研发的相关总结文档进行了学习,在本文中进行总结,希望能够抛砖引玉,得到大家的指点。
2反向信道的组成及功率分配
2.1IS-95中对反向信道的定义
图21IS-95中对反向信道的定义
说明
1)反向信道由接入信道与反向业务信道组成,并允许反向业务信道进一步分成一条基本码分信道(FundamentalCodeChannel)与零到七条补充码分信道(SupplementalCodeChannels)。
2)查询EIA/TIA-95-B标准,业务信道状态下反向发射功率由以下公式决定[6]:
----------公式(零)
分析
从公式等号右边最后一个因式可看出:
1当不存在反向补充码分信道时,反向基本码分信道独享终端发射功率;
2当存在反向补充码分信道时,每个补充码分信道的功率都与基本码分信道功率一致,因为最后一个因式表明此时这是一个简单的信道个数倍乘基本码分信道功率的关系。
此时所有反向信道平均共享终端发射功率。
2.2CDMA20001X中对反向信道的定义
图22CDMA20001X中对反向信道的定义
表21SR1条件下终端支持的反向信道类型
表22SR3条件下终端支持的反向信道类型
说明
1)SR3条件下终端支持的反向信道类型要比SR1条件下少,这可能是因为后者要考虑对IS-95的后向兼容性,因此需要包括对接入信道、反向补充码分信道的支持;
2)对于RC3~6的反向业务信道,可以进一步被分成反向导频信道、反向专用控制信道、反向基本信道、反向补充信道、反向功控子信道,以及只在SR1条件下才支持的反向应答信道、反向信道质量指示信道;
3)如果终端使用RC1/RC2业务信道,此时反向发射功率的的定义如下[1]:
-------------------------公式
(一)
说明
将IS-95B标准对反向业务信道发射功率的定义公式,与CDMA20001X标准对RC1/RC2反向业务信道发射功率的定义公式进行对比,可发现后者多增加了一个因子:
RLGAIN_ADJ,即反向业务信道相对接入信道的调整增益。
4)如果终端使用RC3~6业务信道,此时反向发射功率的计算如下定义:
1首先计算反向导频信道的功率[1]
meanpilotchanneloutputpower(dBm)=
–meaninputpower(dBm)
+offsetpower(fromTable2.1.2.3.1-1)
+interferencecorrection
+ACC_CORRECTIONS
+RLGAIN_ADJs
+thesumofallclosedlooppowercontrolcorrections.-----------------------公式
(二)
2其次依据各种反向信道相对于反向导频信道的功率换算关系计算发射功率
A.反向应答信道(ReverseAcknowledgeChannel)使用以下公式[1]
meancodechanneloutputpower(dBm)=
meanpilotchanneloutputpower(dBm)
+0.125⋅(Nominal_Reverse_Acknowledgment_Channel_Attribute_Gain
+Reverse_Channel_Adjustment_Gain[Channel]
–Multiple_Channel_Adjustment_Gain[Channel]
+RLGAIN_ACKCQICH_PILOTs),
B.反向信道质量指示信道(ReverseChannelQualityIndicatorChannel)使用以下公式[1]
meancodechanneloutputpower(dBm)=
meanpilotchanneloutputpower(dBm)
+0.125⋅(Nominal_Reverse_Channel_Quality_Indicator_Channel_
Attribute_Gain[CQI_GAIN]
+Reverse_Channel_Quality_Indicator_Channel_Attribute_Adjustment_Gain[CQI_GAIN]
+Reverse_Channel_Adjustment_Gain[Channel]
–Multiple_Channel_Adjustment_Gain[Channel]
+RLGAIN_TRAFFIC_PILOTs),
C.反向基本信道/反向专用控制信道/反向补充信道共用以下公式[1]
meancodechanneloutputpower(dBm)=
meanpilotchanneloutputpower(dBm)
+0.125⋅(Nominal_Attribute_Gain[Rate,FrameDuration,Coding]
+Attribute_Adjustment_Gain[Rate,FrameDuration,Coding]
+Reverse_Channel_Adjustment_Gain[Channel]
–Multiple_Channel_Adjustment_Gain[Channel]
–Variable_Supplemental_Adjustment_Gain[Channel]
+RLGAIN_TRAFFIC_PILOTs
+RLGAIN_SCH_PILOT[Channel]s)
+IFHHO_SRCH_CORR,------------------------------------------------公式(三)
3从以上功率计算过程有以下结论
A.在RC3~RC6业务状态下,反向存在多个信道,它们共享终端发射功率;
B.各种信道的发射功率都以反向导频信道为基准进行微调,并允许存在差异;尽管在我司系统设计中针对RC3反向补充信道的外环功控仍按基本信道的质量进行[2],但可以通过RLGAIN_SCH_PILOT参数而调整其最终的发射功率,从而可根据实际情况进行差异调整;
3对反向码分信道的功率占用比例的计算
3.1反向码分信道能占用的最大发射功率
1)对于RC1/2语音业务,通话状态下反向信道只存在反向基本信道,可以认为其最大发射功率能达到终端最大发射功率;
2)对于RC3语音业务,通话状态下反向信道存在反向导频信道、反向基本信道,需要计算出两者之间的比例关系,最终得到反向基本信道能占用的最大发射功率;
3)对于RC3数据业务,如果建立了反向补充信道,计算各个反向码分信道的功率时需要考虑反向导频信道、反向基本信道、反向补充信道三者之间的比例关系;如果没建立反向补充信道,则计算过程及结果与语音业务相同。
3.2计算RC3反向码分信道的功率占用比例
针对反向是否建立反向补充信道,将对各码分信道功率占用比例的计算过程区分为两类:
1没建立反向补充信道,此时只考虑反向导频信道、反向基本信道分享终端总的发射功率的情况;
2建立了反向补充信道,此时考虑反向导频信道、反向基本信道、反向补充信道分享终端总的发射功率的情况。
3.2.1没有建立反向补充信道时各码分信道功率占用比例的计算
1x终端的反向基本信道的发射功率由2.2节描述的公式(三)决定
1由于RC3下反向基本信道在20ms帧格式下共有四种速率:
1500bps,2700bps,4800bps,9600bps,查询协议得到各自对应的Nominal_Attribute_Gain:
Nominal_Attribute_Gain[1500,20,Convolutional]=-47
Nominal_Attribute_Gain[2700,20,Convolutional]=-22
Nominal_Attribute_Gain[4800,20,Convolutional]=-2
Nominal_Attribute_Gain[9600,20,Convolutional]=30
2对于ReverseLinkAttributeAdjustmentGainTable与ReverseChannelAdjustmentGainTable,移动台将首先初始化两张表中的各字段为0,然后根据功率控制消息(PowerControlMessage)进行调整。
中兴系统在BSS节点的增益参数表(R_Gain)中对这些参数进行维护。
图31PowerControlMessage
计算功率考虑使用默认值:
Attribute_Adjustment_Gain[1500,20,Convolutional]=8
Attribute_Adjustment_Gain[2700,20,Convolutional]=8
Attribute_Adjustment_Gain[4800,20,Convolutional]=8
Attribute_Adjustment_Gain[9600,20,Convolutional]=8
Reverse_Channel_Adjustment_Gain[FCH]=0
3协议规定,如果终端除了反向导频信道外只分配一个码分信道,则
Multiple_Channel_Adjustment_Gain[Channel]=0
4由于语音通话状态下终端不使用反向补充信道,所以
Variable_Supplemental_Adjustment_Gain[Channel]=0,
RLGAIN_SCH_PILOT[Channel]=0
5后台默认设置RLGAIN_TRAFFIC_PILOT为0
6暂不考虑终端为准备硬切换而搜索候选频率这种情况,则
IFHHO_SRCH_CORR=0
7最终得到语音通话状态下RC3反向基本业务信道的发射功率的简化后的计算公式
meancodechanneloutputpower(dBm)=
meanpilotchanneloutputpower(dBm)
+0.125⋅(Nominal_Attribute_Gain[Rate,FrameDuration,Coding]
+Attribute_Adjustment_Gain[Rate,FrameDuration,Coding])
=meanpilotchanneloutputpower(dBm)+X
8从而得到反向基本业务信道与反向导频信道的功率关系
=Y
所以
meancodechanneloutputpower(mw)=
meancodechanneloutputpower(dBm)=TotalPower(dBm)+10*[logY–log(Y+1)]
9于是得到反向基本业务信道与总的发射功率之间的关系
表31信道功率关系表(RC3语音业务)
不同速率的反向基本信道
Nominal
_Attribute
_Gain
Attribute
_Adjustment
_Gain
FCH与pilotchannel之间的功率差异X(dB)
FCH与pilotchannel的功率比例关系Y
FCH占总功率比例Y/(Y+1)
FCH与总功率的差异l0*log[Y/(Y+1)](dB)
FCH1500bps
-47
8
-4.875
0.325
0.246
-6.099
FCH2700bps
-22
8
-1.75
0.668
0.401
-3.973
FCH4800bps
-2
8
0.75
1.189
0.543
-2.651
FCH9600bps
30
8
4.75
2.985
0.749
-1.255
通过测试数据也可以看出语音业务反向基本信道功率与反向发射总功率的关系:
图32全速率帧下基本业务信道功率与总的发射功率之间的数值关系示意图
说明:
A.如图所示,反向总的发射功率为-6.917dBm,反向基本业务信道发射功率为-8.171dBm,两者相差1.254dB。
左图表示当前反向为全速率帧,查表3-1得到FCH与总功率的差异应为-1.255dB,实际情况与推算值基本是吻合的。
B.实际演算中,发现有时基本业务信道功率与总的发射功率之间的差异值与对应速率下的演算值不一致,这可能与CNT标示的帧速率的更新速度有关,但这差异值必然是四种速率对应的演算值之一。
10同时也得到了反向导频信道与总的发射功率之间的关系
表32信道功率关系表(RC3语音业务)
reversepilotchannel占总功率比例1/(Y+1)
Reversepilotchannel与总功率的差异l0*log[1/(Y+1)]
FCH1500bps
0.755
-1.222
FCH2700bps
0.600
-2.222
FCH4800bps
0.457
-3.402
FCH9600bps
0.251
-6.004
3.2.2已经建立反向补充信道时各码分信道功率占用比例的计算
1x终端的反向补充信道的发射功率由2.2节描述的公式(三)决定
1查询协议得到Nominal_Attribute_Gain
Nominal_Attribute_Gain[9600,20,Convolutional]=30;
Nominal_Attribute_Gain[19200,20,Convolutional]=50;
Nominal_Attribute_Gain[38400,20,Convolutional]=60;
Nominal_Attribute_Gain[76800,20,Convolutional]=72;
Nominal_Attribute_Gain[153600,20,Convolutional]=84;
2对于ReverseLinkAttributeAdjustmentGain与ReverseChannelAdjustmentGain使用系统默认值;
图33PowerControlMessage
Attribute_Adjustment_Gain[9600,20,Convolutional]=-8
Attribute_Adjustment_Gain[19200,20,Convolutional]=-6
Attribute_Adjustment_Gain[38400,20,Convolutional]=0
Attribute_Adjustment_Gain[76800,20,Convolutional]=8
Attribute_Adjustment_Gain[153600,20,Convolutional]=24
Reverse_Channel_Adjustment_Gain[FCH]=0
Reverse_Channel_Adjustment_Gain[SCH]=0
3由于存在反向基本信道与反向补充信道,首先需要查询各自对应的Pilot_Reference_Level:
Pilot_Reference_Level[FCH9600,20,Convolutional]=0
Pilot_Reference_Level[SCH19200,20,Convolutional]=1
Pilot_Reference_Level[SCH38400,20,Convolutional]=11
Pilot_Reference_Level[SCH76800,20,Convolutional]=21
Pilot_Reference_Level[SCH153600,20,Convolutional]=36
显然补充信道的Pilot_Reference_Level要高于基本信道。
考虑只存在一条反向补充信道的情况:
A.补充信道速率为19200bps时:
Multiple_Channel_Adjustment_Gain[SCH19200]=0
Multiple_Channel_Adjustment_Gain[FCH9600]=1
B.补充信道速率为38400bps时:
Multiple_Channel_Adjustment_Gain[SCH38400]=0
Multiple_Channel_Adjustment_Gain[FCH9600]=11
C.补充信道速率为76800bps时:
Multiple_Channel_Adjustment_Gain[SCH76800]=0
Multiple_Channel_Adjustment_Gain[FCH9600]=21
D.补充信道速率为153600bps时:
Multiple_Channel_Adjustment_Gain[SCH153600]=0
Multiple_Channel_Adjustment_Gain[FCH9600]=36
4目前不支持可变速率的反向补充信道,所以
Variable_Supplemental_Adjustment_Gain[Channel]=0,
5后台默认设置RLGAIN_TRAFFIC_PILOT、RLGAIN_SCH_PILOT为0
6暂不考虑终端为准备硬切换而搜索候选频率这种情况,则
IFHHO_SRCH_CORR=0
7最终得到数据业务状态下RC3反向基本业务信道、反向补充信道的发射功率
A.补充信道速率为19200bps时:
meancodechanneloutputpower(dBm)ofFCH9600
=meanpilotchanneloutputpower(dBm)+0.125*(30–8–1)
=meanpilotchanneloutputpower(dBm)+2.625
meancodechanneloutputpower(dBm)ofSCH19200
=meanpilotchanneloutputpower(dBm)+0.125*(50–6)
=meanpilotchanneloutputpower(dBm)+5.5
B.补充信道速率为38400bps时:
meancodechanneloutputpower(dBm)ofFCH9600
=meanpilotchanneloutputpower(dBm)+0.125*(30–8–11)
=meanpilotchanneloutputpower(dBm)+1.375
meancodechanneloutputpower(dBm)ofSCH38400
=meanpilotchanneloutputpower(dBm)+0.125*60
=meanpilotchanneloutputpower(dBm)+7.5
C.补充信道速率为76800bps时:
meancodechanneloutputpower(dBm)ofFCH9600
=meanpilotchanneloutputpower(dBm)+0.125*(30–8–21)
=meanpilotchanneloutputpower(dBm)+0.125
meancodechanneloutputpower(dBm)ofSCH76800
=meanpilotchanneloutputpower(dBm)+0.125*(72+8)
=meanpilotchanneloutputpower(dBm)+10
D.补充信道速率为153600bps时:
meancodechanneloutputpower(dBm)ofFCH9600
=meanpilotchanneloutputpower(dBm)+0.125*(30–8–36)
=meanpilotchanneloutputpower(dBm)-1.75
meancodechanneloutputpower(dBm)ofSCH153600
=meanpilotchanneloutputpower(dBm)+0.125*(84+24)
=meanpilotchanneloutputpower(dBm)+13.5
8从而得到反向补充信道、反向基本业务信道与反向导频信道的功率关系
表33信道功率关系表
FCH与pilotchannel之间的功率差异(dB)
FCH与pilotchannel的功率比例关系
SCH与pilotchannel之间的功率差异(dB)
SCH与pilotchannel的功率比例关系
SCH占总功率比例
SCH与总功率的差异(dB)
SCH19200bps
2.625
1.83
5.5
3.55
0.556426332
-2.55
SCH38400bps
1.375
1.372460961
7.5
5.623413252
0.703289359
-1.53
SCH76800bps
0.125
1.029200527
10
10
0.831310441
-0.80
SCH153600bps
-1.75
0.668343918
13.5
22.38721139
0.930646211
-0.31
3.2.3小结
1)反向码分信道速率越高,其最大可占用功率比例也越高,这一方面是由于基站灵敏度上升,所以需要提升反向发射功率才能保证一定的路损,另一方面也是因为速率较高的反向码分信道的覆盖半径都相对下降,与之并存的其他反向信道的覆盖半径也可下降,消耗的功率也相应减少,于是可以节余出一定的功率给速率高的反向码分信道。
2)需要注意:
虽然反向导频信道的功率占用比例较低,但优先级是最高的,当终端判断无法按照功控指令提升其功率时,将采取降低反向基本信道速率、降低或者终止已建立的反向码分信道的
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