基于TPC增强的F-DPCH慢下行功率控制方案对上行链路性能的影响

⃝⃝可在www.sciencedirect.com上在线ScienceDirectICT Express 5（2019）196www.elsevier.com/locate/icteTPC下行链路增强郑吉永a，李永升b，a韩国首尔三育大学计算机科学与工程系 b韩国接收日期：2018年10月3日;接受日期：2018年11月1日在线发售2018年摘要本文提出了一种基于TPC增强的F-DPCH慢下行功率控制方案，以实现在高负载小区场景下的发射功率显著降低。当应用来自300Hz操作的这些TPC下行链路增强时，从节点B在每5个时隙周期发送相同的TPC命令以控制上行链路信道的发射功率因此，有必要研究这些TPC增强如何影响上行链路性能，因为默认TPC方案在下行链路和上行链路中都以1500 Hz执行在本文中，从TPC下行链路增强的上行链路的影响将通过链路仿真进行分析。c2018 韩 国 通 信 与 信 息 科 学 研 究 所 （ KICS ） 。 Elsevier B. V. 的 出 版 服 务 。 这 是 CC BY-NC-ND 许 可 证 下 的 开 放 获 取 文 章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。关键词：ICT express;上行链路影响;下行链路TPC增强;软合并;发射功率降低;高负载小区1. 介绍在基于CDMA的系统中，功率控制被用于上行链路和下行链路。在上行链路方面，调整来自所有用户设备（UE）的发射（Tx）功率电平，使得所有信号以相等的功率到达节点B，以克服远近问题[1]。另一方面，下行链路功率控制使对其他小区的干扰最小化[2，3]。下行链路部分专用物理信道（F-DPCH）由3GPP的第6版引入，其是一种特殊类型的DPCH信道，其仅能够发送功率控制信号。F-DPCH在每个时隙中携带用于UE的上行链路信道的发射功率控制（TPC）。当在重负载小区的环境中在F-DPCH处应用1500 Hz操作的传统快速TPC时，观察到所需的总TPCF-DPCH的TPC Tx功率大于100%，无法支持F-DPCH的TPC功耗。因此，TPC算法，重复和抽取，地址：1 Hallymdaehak-Gil，Chunchon- Si，Gangwon-Do 24252，SouthKorea电子邮件地址：gijung@syu.ac.kr（G. Jung），yulee@hallym.ac.kr（Y.U. Lee）。同行评审由韩国通信和信息科学研究所（KICS）负责https://doi.org/10.1016/j.icte.2018.11.004提出降低F-DPCH的TPC Tx功率[4]。当应用F-DPCH TPC下行链路增强时，F-DPCH Tx功率的量通过链路和系统评估两者而显著节省[5，6]。TPC更新频率为1500/N Hz，其中N为重复或抽取因子。在本文中，为了性能比较的目的，重复因子N被设置为5。F-DPCH的TPC增强因此，当在上行链路中应用TPC增强时，需要调查UE上行链路影响，诸如增益或降级。2. 用于F-DPCH的图 1 示 出了F-DPCH 帧 结构 。F-DPCH帧 的长 度为 10ms，由15个时隙组成。与DPCH相比，F-DPCH只有TPC字段，没有导频或数据字段。Tx OFF周期和F-DPCH TPC的确切位数在[7]中指定 F-DPCH在每个时隙中携带用于UE的TPC命令，并且F-DPCH由具有不同帧偏移的多个UE共享，如图1B所示。1.一、图2示出了节点B在F-DPCH内向UE发送TPC，以便调整上行链路信道的功率，2405-9595/c2018韩国通信和信息科学研究所（KICS）。出版社：Elsevier B.V.这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。G. Jung和Y.U.Lee/ICT Express 5（2019）196197Fig. 1. F-DPCH帧结构。图二. 下行TPC命令以1500 Hz传输。如DPCCH、E-DPCCH、E-DPDCH和HS-DPCCH。这些信道定义在[7]中。由于每个插槽都携带TPC命令，因此它们以1500 Hz更新。作为说明性的目的，图2示出了时隙0、时隙1、时隙10和时隙14携带向上TPC命令以及时隙2和时隙9向下命令。图3描述了上行链路方向上的UE操作。UE从F-DPCHTPC比特测量信号干扰比（SIR），并将测量的SIR与目标SIR进行比较以生成TPC命令。这些TPC位在发送上行链路DPCCH以控制F-DPCH功率。SIR测量和TPC命令在每个时隙生成。然而，当使用用于下行链路TPC命令生成的TPC更新频率1500 Hz时，观察到整个下行链路Tx功率不能支持重负载小区中的F-DPCH的TPC功耗[5]。因此，TPC算法，重复和抽取，被提出来降低TPC发送功率的F-DPCH。TPC重复方案如图所示。 四、图4呈现了五个连续的TPC命令重复以节省发射功率。从节点B，在F-DPCH中的五个连续时隙中重复用于UE的TPC命令，发送给UE。更新后的TPC命令以300 Hz发送给UE。图5指示接收器处理图三. TPC命令以1500 Hz从UE生成。198G. Jung和Y.U.Lee/ICT Express 5（2019）196=见图4。 下行链路TPC命令以300 Hz传输。图五. TPC命令在300 Hz下生成。用于下行链路TPC生成。UE可以利用5个时隙周期的累积SIR来获得软5-TPC合并增益，因为来自F-DPCH的五个连续TPC命令是相同的。这相当于Chase combining [8，9]。根据下行链路评估，使用300 Hz的慢TPC方法而不是1500Hz的传统快速TPC具有显著的功率节省增益，其被给出（1）。软组合增益=10× log10N，（1）其中重复或抽取因子N为5。当使用来自F-DPCH的5个连续TPC命令时，在[10]中有报道。该增益来自TPC软合并。G. Jung和Y.U.Lee/ICT Express 5（2019）196199图六、在PC误差1%的情况下ITU PA 3中的上行链路E-DPDCH BLER性能。3. 上行链路性能影响分析的实际测试场景对于小区中存在多于50个活动UE的情况，总TPC Tx功耗大于当应用下行链路TPC增强时，观察到TPC Tx功率在重负载小区环境中显著节省换句话说，当应用用于F-DPCH的慢下行链路功率因此，有必要从上行链路的角度研究下行链路TPC增强对性能的影响。为了正确理解下行链路增强对上行链路的影响，需要合理和现实的场景。4. 仿真结果对于利用所提出的测试场景的上行链路性能评估，主要仿真参数在表1中呈现。在这些仿真中，内环功率控制（PC）步长被设置为1dB，并且使用2时隙TPC延迟。内环PC打开，外环PC关闭。因此，Tx功率值被扫描以获得1%的误块率（BLER）目标。对于TPC误差，考虑1%和10%，并且TPC频率被设置为300 Hz和1500 Hz，用于在这些模拟中进行比较3 km/h的行人通道（ITU PA 3）和120km/h的车辆通道（ITU VA 120）用于明确评估TPC影响，其中这些通道在TS25.101 [11]中规定对于慢上行链路TPC性能检查，节点B测量来自每个上行链路DPCCH时隙的SIR，并执行软5时隙SIR组合以生成用于UE的TPC命令。然后，发送TPC命令以在每5个时隙周期调整UE Tx功率。这对应于降低的TPC频率300Hz。图图6- 9对应于在TPC误差1%和10%的情况下ITU PA3和VA 120中的仿真结果。可以观察到，在PA 3中，快速TPC方案优于慢速TPC，因为功率控制可以跟踪衰落并补偿表1上行链路性能的主要仿真参数。参数值内环PC步长1 dBUL TPC延迟（在F-DPCH上发送）2个时隙UL TPC错误（在F-DPCH上发送）1%，10%内环PC开启外环PC关闭PC频率300 Hz，1500 Hz传播通道ITU PA3、ITU VA120见图7。在PC误差1%的情况下ITU VA 120中的上行链路E-DPDCH BLER性能。图8.第八条。在PC误差10%的情况下ITU PA 3中的上行链路E-DPDCHBLER性能。改变信道损耗。然而，在超过80 km/h的高速下的功率控制不能跟随衰落并且变得不太有效[12]。仿真结果表明，在VA120中，慢TPC方法比快TPC方法具有更好的性能。200G. Jung和Y.U.Lee/ICT Express 5（2019）196- − −−表2Rx Ec/No对应于目标BLER 1%。-1.94表3Rx Ec/慢速功率控制无增益。上行链路慢速功率控制增益（dB）TPC误差1% 4% 10%国际电联VA120 0.28 0.31 0.27见图9。在PC误差10%的情况下ITU VA 120中的上行链路E-DPDCHBLER性能。表2总结了对应于ITU PA 3和VA 120中的1%BLER的RxEc/No。这些值可以从图1和图2中获得。从3到7。表3提供了慢TPC增益对快速TPC，其中负数和正数表示性能损失和增益。值得注意的是，随着TPC误差从1%增加到10%，在PA3中由缓慢TPC引起的损失逐渐增加。换句话说，可以随着TPC误差的减小而减小上行链路影响。对于VA 120信道，观察到慢速功率控制增益为0.27−0.31dB。5. 结论在一个高负载的小区更现实的情况下，提出了从TPC下行链路增强的上行链路影响的分析。在一个更合理的环境中，在300 Hz的工作频率下，对慢功率控制进行了性能仿真为了研究上行链路的影响，将仿真结果与快速功率控制进行了比较，1500 Hz，10% TPC误差，用于快速功率控制，因为10%TPC误差被认为是一种实现解决方案。在ITU PA3中，观察到具有10%TPC误差的慢功率控制的损耗为0.59dB另一方面，缓慢的TPC性能下降与1%-4%的TPC误差可以忽略不计，在ITU PA 3，和0.41 dB 0.46 dB的当用于慢功率控制的TPC误差被设置为1%-4%以用于实现时，观察到来自TPC下行链路增强的上行链路影响对于慢功率控制是微小的。因此，由于TPC下行链路增强，上行链路影响很小。致谢这项研究得到了Hallym大学，韩国研究基金，2017年（HRF-201704-012）和韩国国家研究基金会（NRF）的支持，由韩国政府（MSIP）资助2017R1A2B4002679）。利益冲突作者声明，本文中不存在利益冲突引用[1] 李文，等.非理想功率控制下的CDMA系统性能分析. 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Jung和Y.U.Lee/ICT Express 5（2019）196201decodingapproachfor combining a arbitrary number of noisypackets，IEEE Trans. Com-mun. 33（5）（1985）385-393。202G. Jung和Y.U.Lee/ICT Express 5（2019）196[9] Erik Dahlman，Stefan Parkvall，Johan Skold，Per Beming，3G演进：移动宽带的HSPA和LTE，第二版，爱思唯尔，2008年。[10] 华为，海思，R1-150613，下行链路增强解决方案的上行链路评估可用：http：//www. 3gpp。1-80-31254. HTM。[11] 3GPP TS 25.101，用户设备（UE）无线电发送和接收（FDD），1999。[12] M.P.J.Baker，T.J.Moulsley，UMTS版本'99'中的功率控制，在：Proc.第一次国际会议上的3G移动通信技术，飞利浦研究实验室，英国，2000年，页。36比40