對於功率控制，主要包括內環功率控制和外環功率控制兩方面，並且還有一些在初始階段對開環功率相關值進行的設定。內環功控意在補償時變的無線信道對信號質量的影響；外環功控意在使UE在不能通過內環功控彌補信道較大變化時，能夠使傳送功率得到大尺度的改善。一般，內環功控要求速度快，所以經常在物理層完成；而外環功控既可以通過物理層完成，又可以通過高層完成。
基本介紹
- 中文名：TD-HSUPA功率控制
- 外文名：TD-HSUPApowercontrol
- 套用學科：通信
內環功率控制算法,外環功率控制算法,外環功控過程,3.1跳躍算法,3.2 滑窗算法,
內環功率控制算法
內環功控的目的在於快速調整UE傳送功率以適應時變的信道。HSUPAE-DCH的內環功控由E-AGCH和E-PUCH這對上下行信道完成，E-PUCH的功率將由E-AGCH上的TPC命令控制，反之E-PUCH上的TPC將控制E-AGCH的功率調整。基站通過測量UE上行瞬時E-DCH的質量，一般為SINR，與目標瞬時信號質量進行對比判決並傳送TPC命令。具體的判決結果有“UP”、“DOWN”、“DoNothing”三種，它們將控制UE功率的上升和下降，每種調整都有規定的步長值。對於多個用戶的小區，由於調度間隔不明確，則閉環功控發生的時間也有隨機性，用戶越多調度間隔越大，則內環功控的準確性越低。
內環功控主要有兩個步驟，一是功率控制命令TPC的判決，另外一個是命令的執行。首先，基站側通過測量UE的瞬時接收信號質量，與目標信號質量（一般為SINRTarget）做對比，如果發現達不到目標信號質量的要求，則將TPC命令判別為‘UP’，反之則為‘DOWN’。
ifSINR>SINRtarget
TPC=DOWN
elseifSINR<SINRtarget
TPC=UP
else
TPC=DonothingorUP&DOWN
其次，基站通過E-AGCH傳送此TPC命令，TPC命令單獨調製為一個符號（對於非調度用戶承載TPC命令的為E-HICH而非E-AGCH）。
外環功率控制算法
外環功控的實現可以在RNC中或基站中完成。如果RNC負責對UE進行外環功控，則需要UE上報其傳輸質量相關的指示，RNC通過指示信息判斷應該做何種調整，並且RNC和UE的通信只能通過高層信令信息傳遞。這種方法會帶來較大的延時和較大的信令交換。但是由於高層信令可以指示更大的功率調整幅度，所以每次調整的效果顯著。如果通過基站實現，則由於基站和UE之間只能進行空口的交流，所以外環功控的調整最終將轉化為TPC對UE功率的調整，即和內環功控融為一體。基站實現TPC命令每次只能帶來一定步長的調整，幅度較小，但是不需要經過高層信令延時，速度較快，且不需要額外的信令開銷。
外環功控的目的在於使UE的BLER達到系統要求。基站將評估UE當前一段時間的統計傳輸質量，一般為BLER值。如果達不到標準，則通過升高瞬時信號質量門限，迫使TPC命令抬升用戶功率。反之，當一段時間內的統計傳輸質量很好，則可以利用瞬時信號質量門限的降低，迫使TPC命令降低用戶功率。
外環功控的算法一般有兩種，即跳躍算法和滑窗算法。前者反應速度較快，一旦出現傳輸錯誤立即升高瞬時信號質量門限，如果傳輸正確則立即降低瞬時信號質量門限，但這個方法不能使BLER收斂至真正的目標值，只能維持振盪的狀態。而後者可以經過一段時間的適應過程使BLER完全收斂。
外環功控過程
外環功控算法目的在於調整UE的接收信號質量目標（SINRTarget），使UE達到系統要求的傳輸解碼質量（一般是將首傳BLER維持在一個門限值附近）。所以，此算法需要利用當前UE的BLER水平作為參數。當UE的首傳BLER不達標時，需要基站通過提高SINRTarget來提高UE的傳送功率、降低E-TFC，從而提高解碼正確率。外環功率控制算法有兩種：跳躍算法和滑窗算法。此外，首先需要說明的是，當UE由於功率受限或資源受限，不能傳輸數據而只能傳輸調度信息時（SI，23bit，跟隨數據打包在MAC-e的包頭中），此傳輸由於不能代表數據性能，因此不能算在外環功率算法中，即SI的傳輸對外環功控無效。其次，SINRTarget也不是可以無限上升和下降的，如果UE遇到深衰落、深陰影等惡劣的空中環境，則無論怎么樣調整外環參數，都不可能使BLER達標，所以SINRTarget也需要具有一定的有效範圍。
3.1跳躍算法
跳躍外環功控算法的過程比較簡單，可以概述為下面幾個步驟。
（1）SINRTarget跳躍升高
如果遇到首傳的傳輸錯誤，則SINRTarget會上升一個步長，在圖1中表示為第一個和最後一個有陰影斜線的點。需要注意的是，SINRTarget上升有一個條件，即出錯時的信號SINR必須和當前SINRTarget之間存在一定的範圍約束關係，如果超出此約束範圍，則說明當前的SINR出現異常，此次傳輸不能說明當前SINRTarget是不合適的。
圖1跳躍算法示意圖
InitialtransmissionNACK&&|SINRTarget–SINR|<ΔSINRThreshold
此外，如果重傳也出現錯誤，則同樣適用此原則。
（2）SINRTarget保持階段
在經歷一次出錯的傳輸導致SINRTarget上升後，需要為內環功控留有一定的時間來適應外環的變化，讓外環調整起到真正的作用，這就是保持過程。圖1中，此過程體現為MaskingTimer，在這個階段再次出現有陰影斜線代表的錯誤傳輸，但是SINRTarget不發生變化。需說明的是，重傳發生錯誤被視為系統無法忍受的事情，所以MaskingTimer可以不限制由於重傳錯誤而引發的SINRTarget上升。MaskingTimer的長度可以由OM配置。
（3）SINRTarget下降
沒有條件可以約束SINRTarget的下降，只要首次傳輸正確，則SINRTarget就可以下降一個步長。在圖中用灰底色填充的點表示首傳數據即正確傳輸。
在以上三個階段中，涉及的參數有上升跳躍步長和下降步長。其中上升步長是系統的參數，一般稱為ulSinrTotal，由OM配置。下降步長可以根據上升步長進行計算
其中，除了ulSinrTotal外，BLERTarget為系統想要保持的UEBLER門限，由系統設定。jumpcorr為控制上升、下降步長間相互關係的比例因子。
3.2 滑窗算法
如圖2所示，一個長度為WindowLength（TTI）的滑窗在時間軸上滑動，滑動間隔稱為OLPCCycle（TTI）。滑窗在時間上是連續的，在連續WindowLength個TTI中，UE將發生若干次調度，可以統計期間的首傳BLER，與目標BLER相比較，決定SINRTarget的變化（上升或下降）。這種統計每OLPCCycle個TTI將會進行一次。
圖2 滑窗算法示意圖
ifinitialBLERinslidingwindow>InitialBLERTarget
SINRTarget=SINRTarget+step；
elseifinitialBLERinslidingwindow<Threshold
SINRTarget=SINRTarget−step；
else
KeepSINRTarget
此算法的工作步驟如下。
（1）發起首個滑窗
因為滑窗算法需要在長度為WindowLength的若干個TTI內統計BLER性能，但是在第一個滑窗攢足之前，無法做此統計。所以在第一個滑窗沒有積攢完畢的初始階段，用跳躍算法進行外環粗調整。
在第一個滑窗形成之後，每間隔OLPCCycle個TTI，一個新的滑窗將再次形成。
（2）在最近的一個窗長之內統計UE的BLER信息
當UE接入HSUPA業務之後就開始滑窗的積攢，如果在滑窗之內沒有數據被調度，則不作外環調整。如果在滑窗之內有數據傳輸，則基站需要記錄此傳輸的屬性：傳輸次數、ACK/NACK。基於這些數據傳輸的信息，計算等效的統計首傳BLER。為了統計和計算表示，規定下列傳輸情況和計數器。
0_ack：首傳正確。
0_nack：首傳錯誤。
total_num：全部傳輸塊個數計數器（首傳和重傳不重複計入），初始為0。
r_num：首傳正確計數器，初始為0，如果0_ack發生則加1。
w_num：首傳錯誤計數器，初始為0，如果0_nack發生則加1。
基站統計窗長之內的以上計數器數值，進行SINRTarget的計算。
（3）計算SINRTarget調整的幅度。公式如下
（6-24）
其中，ulSinrTotal_S和為系統參數，代表變化的總體幅度。當w_num/total_num恰好等於BLERTarget時，SINRTarget的調整幅度為0dB。
經過以上3個步驟，滑窗算法在UE處於業務活動期時總是起作用。如果UE切換到了其他小區，則需要重新發起滑窗。
跳躍算法和滑窗算法是基站端常用的外環功控的算法，跳躍算法的好處是反應快、延時短，但只能進行比較臨時和粗略的調整。滑窗算法是建立在統計的基礎上的，準確性更高，但是需要經歷統計的過程，帶來一定的延時，並且對窗長和窗間隔參數有要求。如果用戶較少，則窗可以短些。如果用戶數比較多，調度間隔較大，則窗長要設計的相對長才能具有統計意義，而且越長的窗延時越嚴重，往往無法代表當前的信道狀況。
