NR中最大的特點是引入了Massive MIMO，而功率控制的目的是控制干擾，這會不會影響波束賦形，并且定向波束賦形可能會改變干擾情況。

因為5G需要在各種載波頻率下工作，頻率范圍從700 MHz到70 GHz以上。為了避免更高載波頻率（即>6GHz）下的路徑損耗問題，在波束賦形的幫助下高效利用高定向傳輸和接收可以被視為基站和UE側(cè)的主要技術(shù)。隨著天線數(shù)量的增加，最大波束賦形增益也將增加，它將對上行鏈路質(zhì)量起到重要作用。因此，在NR?上行?MIMO中，上行鏈路質(zhì)量更與實際實現(xiàn)的波束賦形增益相關(guān)，包括發(fā)射和接收波束賦形增益。在以下情況下，詳細(xì)解釋了波束賦形增益或?qū)嶋H發(fā)射波束因UE移動而改變。由于上行鏈路的動態(tài)范圍大、質(zhì)量變化率高，這將給上行功率控制帶來挑戰(zhàn)。

Case 1

如圖1所示，當(dāng)UE在波束內(nèi)和波束之間移動時，在不同的UE位置下，波束賦形增益將發(fā)生變化。由于波束中心的波束賦形增益較大，當(dāng)UE移動到波束邊緣時，鏈路質(zhì)量會發(fā)生很大變化。因此，鏈路質(zhì)量的動態(tài)范圍很大。在這種情況下，需要上行鏈路功率控制機(jī)制跟上上行鏈路質(zhì)量的范圍，尤其是對于高速移動。

Case 2

對于UE，由于體積小、重量輕，更容易進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。上行鏈路波束可以隨著UE的旋轉(zhuǎn)而更頻繁地改變。如圖2所示，隨著姿勢的改變，旋轉(zhuǎn)會對波束方向產(chǎn)生很大的影響。這將在短時間內(nèi)導(dǎo)致上行鏈路波束賦形增益發(fā)生較大變化。

在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，各基站的發(fā)射功率可能不同。如圖3所示，高功率站點傳輸46dBm，低功率站點僅傳輸30dBm。當(dāng)UE進(jìn)行移動時，接收點可以從具有高發(fā)射功率的點改變到具有低發(fā)射功率的點。然后，發(fā)射波束和相應(yīng)的波束賦形增益將突然改變。

對于圖2和圖3中的場景，由于波束切換，上行鏈路質(zhì)量可能會快速變化。在這種情況下，需要上行鏈路功率控制機(jī)制跟上上行鏈路質(zhì)量的變化率。

Case 3

當(dāng)在UE側(cè)使用波束賦形時，由于支持的天線數(shù)量等原因，波束圖將不同。對于UE，不同的發(fā)射波束圖，對相鄰小區(qū)的干擾將不同。如果UE側(cè)的波束較窄，則其對相鄰小區(qū)的干擾較小。如果使用全向天線或UE側(cè)波束較寬，則其對相鄰小區(qū)的干擾較大。因此，上行鏈路功率控制機(jī)制需要考慮UE側(cè)的波束賦形模式。

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對于LTE系統(tǒng)，制定了詳細(xì)的功率控制機(jī)制。UE傳輸功率的公式如下所示：

其中，PCMAX（i）是配置的最大允許發(fā)射功率；M（i）是分配的上行鏈路PRB數(shù)；PO（j）是由小區(qū)特定參數(shù)和UE特定參數(shù)組成的名義冪；PL是在UE中估計的下行鏈路路徑損耗，單位為dB ，PL＝referenceSignalPower–高層過濾的RSRP，其中referenceSignalPower由高層信令提供；a（j）是特定于小區(qū)的路徑損耗補(bǔ)償因子，用于實現(xiàn)小區(qū)平均吞吐量和小區(qū)邊緣吞吐量之間的平衡；Po（j）+a（j）*PL為開環(huán)功率控制部分提供基線發(fā)射功率；△TF（i）是與PUSCH傳輸格式相關(guān)的補(bǔ)償項，例如MCS；f（i）是從動態(tài)信令的發(fā)射功率控制（TPCtransmit power control）字段導(dǎo)出的功率調(diào)整。

5G提出了一種上行鏈路功率控制的替代方法，其中明確考慮了UE對相鄰?fù)诺啦渴鹦^(qū)產(chǎn)生的干擾，如下所示：

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這里，PMIN是UE的最小每RB發(fā)射功率，PL’是UE對其主要干擾源的路徑損耗（以dB為單位），該路徑損耗可以從其相鄰小區(qū)的RSRP測量中得出。

功率控制原則上可分為開環(huán)功率控制部分和閉環(huán)功率控制部分。對于開環(huán)控制部分，通過根據(jù)路徑損耗設(shè)置適當(dāng)?shù)幕€發(fā)射功率來保證所需的鏈路質(zhì)量。對于閉環(huán)功率控制部分，根據(jù)信道和干擾條件，對一個特定的傳輸使用更精細(xì)的功率調(diào)整。一般來說，為了保證上行鏈路功率的可靠有效控制，可以在開環(huán)部分或閉環(huán)部分考慮補(bǔ)償波束賦形增益的大而快的變化。對于開環(huán)部分，可以認(rèn)為PL、PL’和PO（j）反映了波束賦形增益。對于閉環(huán)部分，f（i）可用于調(diào)整發(fā)射功率以補(bǔ)償波束形成增益的變化。

對于PUCCH，性能的可靠性和魯棒性是首要考慮的?？梢允褂媒训纳闲胁ㄊ?/span>賦形方案。對于PUSCH，可以考慮高傳輸效率。精確的波束賦形方案可用于實現(xiàn)高波束賦形增益。由于PUCCH和PUCCH可以根據(jù)不同的設(shè)計目標(biāo)使用不同的波束賦形方案，因此PUSCH和PUCCH可以使用單獨的功率控制方案來補(bǔ)償波束賦形增益的變化。

對于上行功率控制，路徑損耗是部分或完全補(bǔ)償?shù)?。路徑損耗基于下行參考信號進(jìn)行測量，其中使用特定于小區(qū)的CRS。因此，只有特定于小區(qū)的波束賦形增益可以隱含地包括在路徑損耗測量中。對于大規(guī)模MIMO系統(tǒng)，UE的發(fā)射波束可能不同，并且一個UE的發(fā)射波束也可能如前所示改變?；诠矃⒖夹盘柕穆窂綋p耗測量不能保證所有UE的精度。因此，可以引入特定于波束的RSRP測量來跟蹤與發(fā)射和接收波束相關(guān)的波束賦形增益的變化。在波束快速切換的情況下，它可以為精確的功率控制提供必要的信息。例如，波束參考信號可用于特定于波束的RSRP測量。然后，可以使用快速上行功率控制機(jī)制來跟蹤波束賦形增益的快速變化。在許多可能的解決方案中，它可以通過動態(tài)信令來實現(xiàn)。一種直接的方案是將波束賦形增益的變化合并到f（i）中。通過引入波束賦形增益的變化，進(jìn)一步考慮f（i）的值和范圍。另一個直接方案可以指示使用的特定于波束的RSRP，其中實際波束賦形增益包括在用于計算PL的該使用的RSRP中。動態(tài)信令開銷與用于上行功率控制的監(jiān)控RSRP數(shù)有關(guān)。

在LTE系統(tǒng)中，Po（j）和a（j）在開環(huán)功率控制中共同工作，考慮到接收功率和對其他小區(qū)的干擾之間的權(quán)衡，為傳輸PSD設(shè)置粗略的工作點。在5G中，隨著UE中傳輸波束圖的不同，對相鄰小區(qū)的干擾也會不同。此外，如在LTE系統(tǒng)中一樣，測量的路徑損耗值可以隱式地反映服務(wù)基站和相鄰基站的位置。然而，5G系統(tǒng)支持波束賦形技術(shù)。如果基于波束賦形參考信號測量路徑損耗，則該路徑損耗值不能簡單地指示UE在小區(qū)中的位置，因為波束賦形增益包括在路徑損耗測量中。例如，基于特定于波束的RSRP測量，兩個用戶的波束賦形路徑損耗結(jié)果相同。一個用戶具有更大的波束賦形增益和更大的路徑損耗。另一個用戶的波束賦形增益和路徑損耗更小。然而，由于UE在小區(qū)中的位置不同，對相鄰小區(qū)的干擾也不同。