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图2.8 接收分集原理示意图
2.3.4 MIMO技术的优点
大量的信号在无线电信号传播时生成。每个信号都是一个空间流。单输入单输出系统只能用于发送或接收一个空间流。天线系统允许多个天线同时发送和接收多个空间流,并能够区分不同空间方向的信号。MIMO技术的应用使空间成为一种资源,可以用于提高性能,可以增加无线系统的覆盖范围。
MIMO接入点多输入多输出(MIMO)客户端也可以发送和接收一个多元化之间的空间流, 信道容量可以线性天线的数量增加,所以无线信道的容量可以成倍地增加了使用MIMO信道在不增加带宽和发射功率,和光谱率可以增加成倍增长。
利用空间复用增益和空间分集增益MIMO信道,多天线可以用来抑制信道衰落。多天线系统的应用,同时并行数据流可以传播,它可以克服信道的衰落,降低误码比特率。
2.4 LTE功率控制技术
2.4.1 LTE功率控制概述
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根据上行和下行信号的传输特点,LTE物理层定义相应的功率控制机制。对于上行信号，终端的功率控制在节电和抑制小区间干扰两方面具有重要意义，因此，上行功率控制是LTE重点关注的部分。上行功率控制区域,分别控制上行共享通道PUCCH PUSCH上行控制信道随机存取通道开环和SRS上行参考信号。开环功率控制模式总是用于开环通道。其他频道/信号功率控制是通过TPC闭环功率控制信号下行PDCCH通道。
对下行信号,基站之间的合理的功率分配和协调能抑制细胞之间的干涉,并改善系统性能相同频率的网络。准确地说,LTE的下行方向是一种功率分配机制,而不是功率控制。有不同权力之间的比率不同的物理通道和参考信号。下行功率分配是一种开环的方式来控制基站的传输能量在每个子载波的下行。RS推出恒功率下降。的主要目的下行控制信道共享PDSCH功率控制补偿的路径损耗和慢衰落,确保下行数据链路的传输质量。下行共享信道PDSCH传输功率和传输功率正比于RS。它是根据医院药学部医院药学部之间的比较和目标问题反馈调整,是一个闭环功率控制的过程。在基站端,持有医院药学部的对应关系表上行问题反馈价值和力量。什么样的医院药学部基站接收,就会知道多少力量,可以达到一定的信噪比(SINR)目标。
图2.9 E-URTAN无线接入网络架构图
2.4.2 上行功率控制
上行功率控制[9]可以兼顾两方面的需求，即UE的发射功率既足够大以满足QoS的要
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求，又足够小以节约终端电池并减少对其他用户的干扰。为了实现这个目标，上行链路功率控制必须使自己适应于无线传播信道的特征（包括路径损耗特征、阴影特征和快速衰落特征），和克服来自其他用户的干扰(包括用户的干扰小区内和相邻的小区干扰)。
LTE功率控制房间开环功率控制和闭环功率控制的组合,所以与纯粹的闭环功率控制相比,所需的反馈信息理论是相对较小的,即只有当LTE UE不能准确估算功率设置时才需要闭环功控。根据路径损耗估算和开环算法，LTE系统为PSD（功率频谱密度，Power Spectral Density）发射设定了一个粗糙的操作点，这能在最普通的路径损耗及阴影衰落场景中为平均的调制编码方法提供适当的PSD。围绕着开环操作点，LTE上行的闭环功率控制能提供更快的调整，这能够更好地控制干扰，并且更精细地调整功率以适应信道情况（包括快衰落变化）。由于LTE的上行链路是完全正交的，上行功率控制不需要象CDMA那样快，功控周期一般不超过几百赫兹。
每个UE根据接收到的参考信号RS的信号强度完成路径损耗测量，以确定要补偿部分路径损耗（fraction of the path-loss）需要多大的发射功率，因此也被称作Fractional Power Control（部分功率控制）。部分功率控制的参数由eNodeB决定，该参数的取值需要兼顾平衡整体频谱效率和小区边缘性能。部分功率的控制和闭环功率的控制命令共同完成上行功率控制。
为了实现小区间的干扰协调和提高小区边缘性能以及整体频谱效率，功率控制需要与频域资源分配策略相结合。其中的一种干扰协调技术是为位于相邻小区的路径损耗相似的几个UE分配相同的时频资源，这样可以提高小区边缘的性能，避免那些离基站比较近的相邻小区UE引起的强干扰（特别是有些基站的前后比性能不理想）。
PUSCH LTE上行功率控制,PUCCH和SRS。三种不同的功率控制信号的数学公式或上行通道,但是它可以分为两个基本部分：1）根据eNodeB下发的静态或者半静态参数计算得到的基本开环操作点；2）每个子帧都可能调整的动态偏置量，即：
每个RB的功率=基本开环操作点+动态偏置量
基本开环操作点取决于一系列因素，包括小区间的干扰状况和小区负荷，它可以进一步分成两部分：一个半静态功率基数值P0，P0可以分成适用所有小区内UE的通用功率数值，一个每个UE不同的偏置量；一个开环路径损耗补偿分量。
开环路径损耗补偿分量取决于UE对下行路径损耗的估算，后者由UE测量到的RSRP数值和已知的下行参考信号（RS）的发射功率计算而得。在一种极端情况下，eNodeB可
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以把P0设置为最小值-126dBm，完全根据UE测量的路径损耗的大小来调整上行功率。
假设做一个完整的路径损耗补偿的方法可以获得最大限度的让用户在村庄的公平待遇的边缘，但在更为现实的部署环境的村，对路径损耗补偿方法的实现部分可以降低小区间的干扰，并且不需要为了保证小区边缘用户许多资源分配的传输质量，从而提高整个系统的上行链路容量。因此LTE系统引入了部分路径损耗补偿因子α，以平衡上行公平调度和整体频谱效率。当α的取值为0.7-0.8时,既能让系统接近最大容量，又不让小区边缘的数据速率过多地下降。于是，每个RB的发射功率中的基本开环操作点被定义为： 基本开环操作点 = P0 +α×PL。其中PL是Path Loss的缩写。
对于低速率的PUCCH信道（传送ACK/NACK和CQI信息），路径损耗补偿是和PUSCH分开实施。不同用户的PUCCH信道之间是码分复用（CDMA），为了更好地控制彼此之间的干扰，PUCCH的功率控制采用完全路径损耗补偿方法。PUCCH的P0也和PUSCH不同。
每个RB的发射功率中的动态偏置量（Dynamic Offset）也可分成两个分量：1）MCS决定的分量；2）TPC（Transmitter Power Control）命令决定的分量。MCS决定的分量也叫ΔTF（TF是Transport Format）的缩写。
综上所述，UE上行发射功率可以表达为：
图2.10 UE上行发射功率表达式
以PUSCH为例，在子帧i，终端的PUSCH信道的发射功率可以表示为：
P_PUSCH^((i))=min{P_CMAX，10 lg?(M_PUSCH (i))+P_(O_(_PUSCH) ) (j)+α(j)×PL+Δ_TF (i)+f(i)} (dBm)
其中，
（1）P_CMAX表示终端的最大发射功率。
（2）M_PUSCH (i) ：PUSCH的传输带宽（RB数目）
（3）P_(O_(_PUSCH) ) (j)：上行接收机的噪声可以了解高信号的参考价值。
（4）α的取值范围是{0,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1}：大尺度衰落的赔偿金额的部分表示功率控制算法,和高水平的数值表示信号使用3bit的信息。而PL是终端测量得到的下行大尺度损耗。
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（5）Δ_TF (i)：抵消由数据类型(控制信息和数据信息)调制和编码模式和调制编码模式。 （6）f(i)：终端闭环功率控制调整值,这个值可以调整根据功率控制命令格式0/3/3A PDCCH。闭环功率控制有两种类型的物理层,绝对值型(absolute)和累积型(accumulation)。
终端的功率空间（Power Headroom）是功率控制过程的重要参数，物理层对终端剩余的功率空间进行测量，并上报高层。
2.4.3 下行功率分配技术
LTE在下行不采用功率控制[10]，使用下行功率分配将功率分配到RE上。下行功率分配过程主要包括PDSCH信道的功率分配，主要是控制下行EPRE（EnergyPerRE，每个RE上的能量），对PDCCH信道可以根据用户的信道质量自适应调整发射功率，同时还可以使用下行RNTP测量来进行小区间的功率协调。具体如下。
（1）PDSCH信道采用RSEPRE方式进行分配。
eNodeB决定下行每个RE的传输功率。UE可以假设下小区特定参考信号的持续下行带宽,并假定为常数在所有的子帧,直到接收信息的不同社区特定参考信号功率。下行参考信号可以用于引用先进的配置参数信号的能力。下行参考信号的传输功率定义为系统带宽的所有轴承的轴承地区重新供应一个专用参考信号的线性平均水平。
OFDM信号在每个不包含小区特定的参考信号,对于每个UE,PDSCH EPRE比和小区特定参考信号表示为A。当采用四天线预编码发射分集时，A等于power?offset+PA+10log10(2)；否则，A等于power?offset+PA。其中，PA为UE专用参数，由高层信令下发。此外，需要说明的是，通常情况下power?offset均为0dB（多用户MIMO除外）。
每个包含UE专用参考信号的OFDM信号，PDSCH EPRE比UE专用参考信号是相同的。此外，UE可以假定为16值QAM和64 QAM配置传输模式，或传输模式8、PDSCH EPRE比UE专用参考信号是0分贝。
UE可以假设其向下定位参考信号向下定位参考信号的带宽和所有包含向下定位参考信号的OFDM符号常数。
在每一个包含小区专用参考信号的OFDM符号中，PDSCH与小区专用参考信号的EPRE比值用B表示。不同场景下，不同OFDM符号所对应的A和B如表2.1所示。
表2.1 同OFDM符号所对应的A和B参考信号表
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