LTE: 小區特定參考訊號功率與RRU發射功率的計算
本文介紹基本的概念和計算過程
一、時域與頻域的主要單位
LTE中，時域資源主要包括系統幀、子幀、slot、symbol。一個系統幀為10ms, 一個子幀1ms, 一個slot 0.5ms. 一個系統幀由10個子幀組成，一個子幀由兩個slot組成，一個slot由多個符號（symbol）組成，每個符號（用 表示）由迴圈字首（Cyclic Prefix，簡稱CP）和可用的符號時間組成。對於普通子幀，常規迴圈字首，一個時隙包括7個OFDM符號，擴充套件迴圈字首，一個時隙包括6個OFDM符號, 不同的OFDM用於攜帶不同的資料。
LTE中頻域資源包括整個系統頻寬、RB、子載波等。頻域上的系統頻寬即小區使用頻寬比如2OM, 10M. LTE中，頻域上的基本單位為一個子載波（subcarrier），上行和下行的子載波間距均為15 kHz。每個RB包含12個子載波，也就是180KHz。20M頻寬下，預留邊緣部分作為頻率間隔，協議規定20M頻寬包含100RB，在物理層是可以超過100RB的。
二、RB、RE、TTI
在系統應用中常提到的RB有時也指一個Resource Block。它同時包含了時間上和頻率上的概念。指的是時間維度上為一個slot（0.5ms），頻率維度上為12個子載波(180kHz)寬度的資源塊。
RE是LTE中的最小物理資源。一個RE可存放一個調製符號（modulation symbol），該調製符號可使用QPSK（對應一個RE存放2位元資料）、16QAM（對應一個RE存放4位元資料）或64QAM（對應一個RE存放6位元資料）調製等。調製符號（modulation symbol，有時也簡稱為符號symbol）強調的是放在一個RE上的資料，而前一節介紹的符號（symbol）強調的是時域上的概念，而非資料。
雖然RB是基於一個slot（0.5 ms）定義的，但LTE中排程的基本時間單位是一個子幀（1 ms，對應2個slot），稱為一個TTI。一個TTI內的排程（排程PDSCH和PUSCH資源）的最小單位實際上由同一子幀上時間上相連的2個RB（每個slot對應一個RB）組成，並被稱為RB pair。
三、antenna port、layer
天線埠（antenna port）是邏輯上的概念，一個天線埠可以是一個物理髮射天線，也可以是多個物理髮射天線的合併。在這兩種情況下， UE的接收機（receiver）都不會去分解來自同一個天線埠的訊號，因為從終端的角度來看，不管通道是由單個物理髮射天線形成的，還是由多個物理髮射天線合併而成的，這個天線埠對應的參考訊號（Reference Signal）就定義了這個天線埠，終端都可以根據這個參考訊號得到這個天線埠的通道估計。每個天線埠對應一個時頻資源網格（time/frequency resource grid），有其獨自的參考訊號。一個天線埠就是一個通道，終端需要根據這個天線埠對應的參考訊號進行通道估計和資料解調。
在小區TxRxMode中的選項4T4R表示4個接收通道4個發射通道，此通道即為物理通道。在CrsPortNum中的2PORT表示兩個參考訊號埠數，此埠即為天線邏輯埠。CrsPortMap，為小區參考訊號天線埠對映，當物理埠和邏輯有了區分和隔離後，就有了埠對映關係。比如4T2P，4個物理埠2個邏輯埠，預設對映關係0011，則邏輯埠0上的資料對映到物理埠0和1上，而邏輯埠1上的資料對映到物理埠2和3上。
對基本資料塊進行加擾和調整後的資料會對映到一個或多個傳輸層（transmission layer，通常也稱為layer），不同傳輸層的資料對映到不同的埠上。每層對應一條有效的資料流。傳輸層的個數，即層數被稱為“傳輸階”或“傳輸秩（rank）”。傳輸秩是可以動態變化的。層數必須小於或等於發射天線埠個數和接收天線埠個數二者的最小值，即“層數 ≤ min(發射天線埠數，接收天線埠數)”。
當同一個小區能實現多layer傳輸時，也就意味著在同一個時頻資源上實現了傳多份資料的可能，也就在頻分複用和時分複用外實現了空分複用。在4T2P情況下，擁有2個邏輯埠，當符合一定條件時，則可以實現2layer傳輸，若此時兩層傳輸傳輸的同一份資料，則叫做傳輸分集；若傳輸的是不同資料，則叫做空分複用。當2層傳輸，且都傳輸的是不同資料，則稱之為RANK2。
四、小區特定的參考訊號
下行參考訊號是預先定義好的，並佔用時頻資源網格中的某些特定RE。LTE中定義了多種下行參考資訊，每種參考訊號有各自不同的應用場景，包括小區特定的參考訊號、MBSFN參考訊號、UE特定的參考訊號、定位參考訊號、CSI參考訊號。
小區特定的參考訊號對小區內的所有UE都有效，其作用包括：（1）可被UE用於除PMCH和TM 7/8/9（對應基於非碼本的預編碼）下的PDSCH傳輸之外的其它任何下行物理通道的通道估計；（2）可被UE用來獲取CSI；（3）基於小區特定的參考訊號的終端測量可用作決定小區選擇和切換的基礎。
小區可以使用1個、2個或4個小區特定的參考訊號，分別對應使用1個、2個或4個天線埠。小區特定的參考訊號只在天線埠0~3中的一個或幾個中傳輸。小區特定的參考訊號在每個下行子幀，整個下行頻寬內的每個RB上都會發送，此處在TDD 12.0版本有相關優化，意圖在無資料排程的RB上不傳送參考訊號，從而達到降低其他RB的干擾的目的。MBSFN參考訊號在天線埠4上傳輸，還有其他的下行參考訊號在5、6..14、15等埠上傳輸。此處的埠講述的是參考訊號在RB pairs上的一種擺放方式, 其最終都需要對映到小區中存在的邏輯埠上。目前邏輯埠數最大為8。
五、小區特定參考訊號功率與RRU發射功率的計算
1. 小區特定參考訊號功率的設定。
可以配置一個小區的參考訊號功率，也可以配置一個天線的參考訊號功率。此處設定的功率為單位時間內在任一RE頻率頻寬上發射的參考訊號能量。也就是單位時間內一個子載波的發射能量。
2. RRU發射功率的計算
設功率設定值為a(0.1dBm)，參考訊號功率為p’。
則有0.1a=10lg p’, p’=100.01a，此處P’表示單個RE上的發射功率。
一個20M小區，其RE數目為100*12，假設所有有RE上都發射的是參考訊號，則RRU埠上可以檢測到的發射功率p應該為：
P=1200*p’=1200*100.01a
1個、2個或4個天線埠的小區特定參考訊號的對映關係如下圖所示，其中綠色為參考訊號RE，白色為普通資料RE，空格為不傳送資料。功率的單位時間為1s,也就是1個TTI，就是下圖中一個大方塊的長度，對普通子幀，其包含了14個符合。大方塊的高度方面為12個子載波。也就是一個RB pairs包含了12*14=168個RE。為了使參考訊號能被有效接收，參考訊號的功率通常大於普通訊號的功率。總的功率等於一個符號長度內所有RE功率的求和。
圖示：小區參考訊號埠1,2,4的排序
在一個符號的時間長度內，有的12個RE包含了參考訊號RE，有的不包含，有的還包含了不傳送訊號的空格。定義TypeA RE，TypeB RE如下：
TypeA RE：REs without RS signals on the same symbol
TypeB RE: REs with RS singals on the same symbol
對One antenna port，其功率的計算有兩種情況：2 RS + 10 TypeB RE；12 TypeA RE。
對Two/Four antenna port: 其功率的計算也有兩種情況：2 RS + 8 TypeB RE；12 TypeA RE。
定義EA(mW)，EB(mW)，ERS(mW)。EA(mW): The RE power of TypeA RE；EB(mW): The RE power of TypeB RE；ERS(mW): The RE power of RS signals。ERS跟MML設定值dbm的換算關係如下：ERS(mW) = 10^(RS(dBm)/10)。
ERS和EA/EB的大小關係來源於port以及PA/PB的設定，埠設定前面已經描述。PB，該引數表示PDSCH上EPRE（Energy Per Resource Element）的功率因子比率指示，它和天線埠共同決定了功率因子比率的值。該引數設定的越小，有導頻的符號上的資料功率越小；該引數設定的越大，有導頻的符號上的資料功率越大。
ρa(mW) = EA/ERS；ρb(mW) = EB/ERS。
一般情況下有ρa(dBm) = PA + 10log(2) (Transmit diversity)或者ρa(dBm) = PA (Other situations)。ERS一定，PA變大，則EA變大，小區所有使用者功率將提高。在傳輸分集時，PA功率相對非傳輸分集提高兩倍。由PA可以得出ρa, 進而得到EA。
ERS(mW) = 10^(RS(dBm)/10);
EA(mW)= 10^((RS(dBm)+ρa(dBm))/10);
EB(mW)= 10^((RS(dBm)+ρb(dBm))/10)。
ρb(dBm) 與 ρa (dBm)的關係如下表， 由ρa和PB，進而可以得出ρb，最後算出EB。
計算舉例：20M、PB=2、PA= -3dB、2PORT、普通小區PDSCHCFG=122（0.1dBm）。無傳輸分集。
ERS=10(122*0.1/10)=16.6;
ρa (dBm)=PA=-3, ρb(dBm)=0.75*ρa (dBm)=-9/4;
EA=ρa(mw)*ERS=10(ρa(dBm)/10)*ERS=10(-3/10)*ERS=0.5*ERS=8.3;
EB=ρb(mW) *ERS=10(ρb(dBm)/10)*ERS=10(-9/40)*ERS=0.6*ERS=9.96.
在2PORT下，2OM小區。對於沒有參考訊號的部分，每一個符號的時間刻度內包含了100個RB，每個RB內12個RE, 每個RE的功率為EA:
發射功率為1200EA=1200*10^((RS(dBm)+ρa(dBm))/10)=9960Mw=9.6W。
對於有參考訊號的部分，每一個符號的時間刻度內包含了100個RB，每個RB內8個功率為EB的RE, 兩個功率為ERS的RE:
發射功率為800EB+200ERS=800*10^((RS(dBm)+ρb(dBm))/10)+200ERS=11288Mw=11.2W。
在一個TTI內的平均功率應該是由4列帶參考訊號和10列不帶參考訊號RE平均而成。整體而言，我們設定了參考訊號RE的功率，又設定了PA和PB以及PORT數，從而決定傳輸業務資料的RE的TypeA RE和TypeB RE的功率，再根據每一個RB pairs當中不同RE的排列最終得出總的功率。由於系統的複雜性，比如PA的可變化，以及PA、PB同EA、EB的非線性關係，實際情況比本例子中的計算要更加複雜。
3. SIB2中RSP的計算
Sib2(RSP)：SIB2訊息中下發的RSRP值，是每邏輯天線(port)的小區參考訊號的功率。計算原則為當邏輯埠數小於物理小區埠數時，比如物理埠4，邏輯埠2。則SIB2中的值為配置功率換算為功率後的2倍。因為兩個天線同時傳送的資料在終端側被疊加。
Sib2(RSP) = 0.1dBm * ReferenceSignalPwr + 10*log10(AntNum / CrsPortNum)。其中AntNum為物理天線個數，CrsPortNum為CRS埠數。