전력 제어¶

스펙 · 릴리즈

상향 전력 제어: TS 36.213 §5.1 (PUSCH §5.1.1, PUCCH §5.1.2, SRS §5.1.3), §6.1 (PRACH) · 하향 전력 할당: §5.2 · 단말 최대 전력·MPR: TS 36.101 §6.2

Rel-8~ (Rel-10 CA 전력 우선순위, Rel-12 DC 전력 공유)

한눈에 보기

상향 전력 제어는 단말 송신 전력을 "딱 필요한 만큼"으로 맞추는 기술입니다.

너무 약하면 기지국이 못 받습니다.
너무 세면 배터리를 낭비하고, 이웃 셀에 간섭을 줍니다.

두 가지를 섞어서 씁니다.

개루프(open loop): 단말이 하향 신호 세기로 거리(경로 손실)를 추정해서 스스로 정합니다.
폐루프(closed loop): 기지국이 받은 세기를 보고 "올려(+1 dB)", "내려(−1 dB)" 명령(TPC)을 보냅니다.

LTE 단말의 최대 송신 전력은 보통 23 dBm (200 mW, Power Class 3)입니다.

PUSCH 전력¶

\[ P_{PUSCH}(i) = \min\Big\{ P_{CMAX},\ 10\log_{10} M_{PUSCH}(i) + P_{O\_PUSCH}(j) + \alpha(j)\cdot PL + \Delta_{TF}(i) + f(i) \Big\} \ \text{[dBm]} \]

항	의미	설정
\(M_{PUSCH}\)	할당 RB 수 → RB가 많으면 전력도 비례해서 증가	DCI
\(P_{O\_PUSCH}\)	RB당 목표 수신 전력 (셀 공통 + 단말별)	SIB2 / RRC (예: −80 ~ −100 dBm)
\(\alpha\)	경로 손실 보상 비율	0, 0.4, 0.5, …, 1
\(PL\)	경로 손실 = `referenceSignalPower` − 필터링된 RSRP	단말 측정
\(\Delta_{TF}\)	MCS(비트/RE)가 높을수록 추가 전력	`deltaMCS-Enabled`
\(f(i)\)	폐루프 TPC 누적값	DCI 0/3/3A

부분 경로 손실 보상 (Fractional PC)¶

\(\alpha = 1\)이면 모든 단말이 같은 전력으로 수신되도록 완전히 보상합니다. \(\alpha < 1\)(예: 0.8)이면 셀 가장자리 단말은 덜 보상받아 이웃 셀 간섭이 줄고, 셀 중심 단말은 높은 SINR로 높은 MCS를 씁니다. 전체 셀 처리량이 좋아지는 경우가 많아 실무에서 흔히 씁니다.

PUCCH 전력¶

\[ P_{PUCCH}(i) = \min\Big\{ P_{CMAX},\ P_{O\_PUCCH} + PL + h(n_{CQI}, n_{HARQ}, n_{SR}) + \Delta_{F\_PUCCH}(F) + \Delta_{TxD}(F') + g(i) \Big\} \]

PUCCH는 항상 경로 손실을 완전히 보상합니다(\(\alpha = 1\)). 제어 정보는 꼭 받아야 하기 때문입니다. \(\Delta_{F\_PUCCH}\)는 포맷별 보정(format 1a 기준), \(h(\cdot)\)는 실린 비트 수에 따른 보정입니다.

TPC 명령¶

모드	2비트 TPC 값 → δ	쓰임
누적 (accumulated)	−1, 0, +1, +3 dB	기본. \(f(i) = f(i-1) + \delta\)
절대 (absolute)	−4, −1, +1, +4 dB	`accumulationEnabled` = false
DCI 3A (1비트)	−1, +1 dB	그룹 TPC

누적 모드에서는 단말이 \(P_{CMAX}\)에 도달하면 양의 TPC를, 최소 전력에 도달하면 음의 TPC를 더 쌓지 않습니다.

기타 채널¶

채널	전력 식
SRS	\(\min\{P_{CMAX},\ P_{SRS\_OFFSET} + 10\log_{10}M_{SRS} + P_{O\_PUSCH} + \alpha \cdot PL + f(i)\}\) — PUSCH 폐루프 공유
PRACH	\(\min\{P_{CMAX},\ \text{목표 수신 전력} + PL\}\), 재시도마다 ramping
하향	CRS EPRE (`referenceSignalPower`) 기준 \(\rho_A\), \(\rho_B\) → PDSCH

전문가 노트 — P_CMAX, PHR, CA 전력

\(P_{CMAX}\) 범위 (TS 36.101 §6.2.5).

\[ P_{CMAX\_L} \le P_{CMAX} \le P_{CMAX\_H}, \quad P_{CMAX\_L} = \min\{P_{EMAX} - \Delta T_C,\ P_{PowerClass} - \max(MPR + A\text{-}MPR + \Delta T_{IB}, P\text{-}MPR) - \Delta T_C\} \]

MPR: 변조·RB 할당에 따른 허용 감소 (예: QPSK 대역 넓게 할당 시 ≤ 1 dB, 16QAM ≤ 1–2 dB)
A-MPR: 망이 additionalSpectrumEmission(NS 값)으로 요구하는 추가 감소 (인접 대역 보호)
P-MPR: 인체 SAR 규제 등으로 단말이 스스로 줄이는 값
\(P_{EMAX}\): 셀이 허용하는 최대 (SIB1 p-Max)

PHR와의 관계. 단말은 \(PH = P_{CMAX} - P_{PUSCH,\text{계산값}}\)을 보고합니다. 음수면 이미 최대 전력에서 부족하다는 뜻이므로 스케줄러는 RB 수나 MCS를 줄여야 합니다.

CA 전력 제한 (Rel-10). 총 전력이 \(P_{CMAX}\)를 넘으면 우선순위대로 줄입니다: PRACH(PCell) > PUCCH > UCI가 실린 PUSCH > 나머지 PUSCH(셀 간 동일 비율 스케일링). Rel-12 DC에서는 MCG/SCG 간 보장 전력(p-MeNB, p-SeNB)과 동기/비동기 전력 공유 모드(PCM1/PCM2)가 추가되었습니다.

TPC 누적 리셋. \(P_{O\_UE\_PUSCH}\) 변경, 랜덤 액세스 응답 수신 시 \(f(0) = \Delta P_{rampup} + \delta_{msg2}\)로 초기화됩니다(Msg3 전력은 RACH 마지막 전력 기준).

경로 손실 필터링. RSRP는 filterCoefficient(L3 필터)로 평균한 값을 씁니다. CA SCell의 경로 손실 기준은 pathlossReferenceLinking으로 PCell 또는 해당 SCell DL을 고릅니다.