843-5G MIMO下的功率控制.docx

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1、5GMIMO下的功率控制NR中最大的特点是引入了MassiveMIMO,而功率控制的目的是控制干扰,这会不会影响波束赋形,并且定向波束赋形可能会改变干扰情况。因为5G需要在各种载波频率下工作,频率范围从700MHZ到70GHZ以上。为了避免更高载波频率(即6GHz)下的路径损耗问题,在波束赋形的帮助下高效利用高定向传输和接收可以被视为基站和UE侧的主要技术。随着天线数量的增加,最大波束赋形增益也将增加,它将对上行链路质量起到重要作用。因此,在NR上行MIMo中,上行链路质量更与实际实现的波束赋形增益相关,包括发射和接收波束赋形增益。在以下情况下,详细解释了波束赋形增益或实际发射波束因UE移动而

2、改变。由于上行链路的动态范围大、质量变化率高,这将给上行功率控制带来挑战。Case 1如图1所示,当UE在波束内和波束之间移动时,在不同的UE位置下,波束赋形增益将发生变化。由于波束中心的波束赋形增益较大,当UE移动到波束边缘时,链路质量会发生很大变化。因此,链路质量的动态范围很大。在这种情况下,需要上行链路功率控制机制跟上上行链路质量的范围,尤其是对于高速移动。Case 2对于UE,由于体积小、重量轻,更容易进行旋转。上行链路波束可以随着UE的旋转而更频繁地改变。如图2所示,随着姿势的改变,旋转会对波束方向产生很大的影响。这将在短时间内导致上行链路波束赋形增益发生较大变化。基站因为移动或诙转

3、带来的UE波束改变图2:UE旋转带来的上行波束快速改变场景在异构网络中,各基站的发射功率可能不同。如图3所示,高功率站点传输46dBm,低功率站点仅传输30dBm0当UE进行移动时,接收点可以从具有高发射功率的点改变到具有低发射功率的点。然后,发射波束和相应的波束赋形增益将突然改变。Q 0 下行波束 上行波束图3:接收站点改变带来的上行波束快速改变对于图2和图3中的场景,由于波束切换,上行链路质量可能会快速变化。在这种情况下,需要上行链路功率控制机制跟上上行链路质量的变化率。Case 3当在IJE侧使用波束赋形时,由于支持的天线数量等原因,波束图将不同。对于UE,不同的发射波束图,对相邻小区的

4、干扰将不同。如果UE侧的波束较窄,则其对相邻小区的干扰较小。如果使用全向天线或UE侧波束较宽,则其对相邻小区的干扰较大。因此,上行链路功率控制机制需要考虑UE侧的波束赋形模式。对于LTE系统,制定了详细的功率控制机制。UE传输功率的公式如下所示:P(z) = mindBm:MAX(),IOlog10(MW)+Z(7)+a(j)PLtf(/)+f(i)其中,Pcu4(i)是配置的最大允许发射功率;M(i)是分配的上行链路PRB数;P0(j)是由小区特定参数和UE特定参数组成的名义暴;PL是在UE中估计的下行链路路径损耗,单位为dB,PL=referenceSignalPower-高层过滤的RSR

5、P,其中referenceSignalPower由高层信令提供;a(j)是特定于小区的路径损耗补偿因子,用于实现小区平均吞吐量和小区边缘吞吐量之间的平衡;Po(j)a(j)*PL为开环功率控制部分提供基线发射功率;.(i)是与PlJSeH传输格式相关的补偿项,例如MCS;f(i)是从动态信令的发射功率控制(TPCtransmitpowercontrol)字段导出的功率调整。5G提出了一种上行链路功率控制的替代方法,其中明确考虑了IJE对相邻同信道部署小区产生的干扰,如下所示:Pa)=minmaxr(0+10Iog10MG)+POo)+PL+a(j)(PLt-PQ,10logl0M(D+PmnP

6、cmax这里,P仆是UE的最小每RB发射功率,PL,是UE对其主要干扰源的路径损耗(以dB为单位),该路径损耗可以从其相邻小区的RSRP测量中得出。功率控制原则上可分为开环功率控制部分和闭环功率控制部分。对于开环控制部分,通过根据路径损耗设置适当的基线发射功率来保证所需的链路质量。对于闭环功率控制部分,根据信道和干扰条件,对一个特定的传输使用更精细的功率调整。一般来说,为了保证上行链路功率的可靠有效控制,可以在开环部分或闭环部分考虑补偿波束赋形增益的大而快的变化。对于开环部分,可以认为PL、PL,和P。(j)反映了波束赋形增益。对于闭环部分,f(D可用于调整发射功率以补偿波束形成增益的变化。对

7、于PUCCH,性能的可靠性和鲁棒性是首要考虑的。可以使用健壮的上行波束赋形方案。对于PUSCH,可以考虑高传输效率。精确的波束赋形方案可用于实现高波束赋形增益。由于PUCCH和PUCCH可以根据不同的设计目标使用不同的波束赋形方案,因此PUSCH和PUCCH可以使用单独的功率控制方案来补偿波束赋形增益的变化。对于上行功率控制,路径损耗是部分或完全补偿的。路径损耗基于下行参考信号进行测量,其中使用特定于小区的CRS。因此,只有特定于小区的波束赋形增益可以隐含地包括在路径损耗测量中。对于大规模MIMO系统,UE的发射波束可能不同,并且一个UE的发射波束也可能如前所示改变。基于公共参考信号的路径损耗

8、测量不能保证所有UE的精度。因此,可以引入特定于波束的RSRP测量来跟踪与发射和接收波束相关的波束赋形增益的变化。在波束快速切换的情况下,它可以为精确的功率控制提供必要的信息。例如,波束参考信号可用于特定于波束的RSRP测量。然后,可以使用快速上行功率控制机制来跟踪波束赋形增益的快速变化。在许多可能的解决方案中,它可以通过动态信令来实现。一种直接的方案是将波束赋形增益的变化合并到f(i)中。通过引入波束赋形增益的变化,进一步考虑f(D的值和范围。另一个直接方案可以指示使用的特定于波束的RSRP,其中实际波束赋形增益包括在用于计算PL的该使用的RSRP中。动态信令开销与用于上行功率控制的监控RS

9、RP数有关。在LTE系统中,Po(j)和a(j)在开环功率控制中共同工作,考虑到接收功率和对其他小区的干扰之间的权衡,为传输PSD设置粗略的工作点。在5G中,随着UE中传输波束图的不同,对相邻小区的干扰也会不同。此外,如在LTE系统中一样,测量的路径损耗值可以隐式地反映服务基站和相邻基站的位置。然而,5G系统支持波束赋形技术。如果基于波束赋形参考信号测量路径损耗,则该路径损耗值不能简单地指示UE在小区中的位置,因为波束赋形增益包括在路径损耗测量中。例如,基于特定于波束的RSRP测量,两个用户的波束赋形路径损耗结果相同。一个用户具有更大的波束赋形增益和更大的路径损耗。另一个用户的波束赋形增益和路径损耗更小。然而,由于UE在小区中的位置不同,对相邻小区的干扰也不同。

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