5G NR power control

xianlzha

Power Control

Ina big picture, the power control of 3G(WCDMA/HSPA) , 4G(LTE) and 5G(NR) arealmost same. If you have a good understandings on power control concept andmechnisnm of 3G or 4G, you will not have much difficulties in understanding 5Gpower control.

How PRACH Power is determined ?

Main part of PRACHpower is defined in 38.213-7.4 as follows and you need to refer to severalother specification for complete understanding of the equation.

This equation simplysays

i)Calculate P_PRACH,target,f,c + PL_b,f,c

ii)Compare the calculated power(P_PRACH,target,f,c + PL_b,f,c) with P_CMAX,f,c

iii)If the calculated power(P_PRACH,target,f,c + PL_b,f,c) is greater thanP_CMAX,f,c, use P_CMAX,f,c. If the calculated poewr is lower than P_CMAX,f,c,then use the calculated power.

  

• P-EMAX,c :     determined by p-Max in RRC message
• P_PowerClass : specified in     the following table.
  

<38.101-1 : Table 6.2.1-1: UE Power Class >

< 38.101-2 v15.3Table 6.2.1.1-2: UE maximum output power limits for power class 1 >

< 38.101-2 v15.3Table 6.2.1.2-2: UE maximum output power limits for power class 2 >

< 38.101-2 v15.3Table 6.2.1.2-2: UE maximum output power limits for power class 2 >

< Determination ofreferenceSignalPower >  

The description inthis section is largely based on 38.213 - 7.4

Case 1 : In one ofthe following condition

• PRACH transmission from a UE     is not in response to a detection of a PDCCH order by the UE
• PRACH transmission from a UE     is in response to a detection of a PDCCH order by the UE that triggers a     contention based random access procedure
• PRACH transmission from a UE     is associated with a link recovery procedure where a corresponding index     q_new is associated with a SS/PBCH block
  

Then,

referenceSignalPower is determined by ss-PBCH-BlockPower

Case 2 : In oneof the following condition

• PRACH transmission from a UE     is in response to a detection of a PDCCH order by the UE that triggers a     noncontention based random access procedure and depends the DL RS that the     DM-RS of the PDCCH order is quasicollocated.
  

Then,

referenceSignalPower is determined by ss-PBCH-BlockPower

Case 3 : In oneof the following condition

• PRACH transmission from a UE     is in response to a detection of a PDCCH order by the UE that triggers a     noncontention based random access procedure and the UE is configured     resources for a periodic CSI-RS reception or the PRACH transmission is     associated with a link recovery procedure where a corresponding index     q_new is associated with a periodic CSI-RS configuration.
  

Then,

referenceSignalPower is determined by ss-PBCH-BlockPower and powerControlOffsetSS

,where powerControlOffsetSS (in RRC) is an offset of CSI-RS transmission powerrelative to SS/PBCH block transmission power.

        ifpowerControlOffsetSS is not provided by RRC, UE assumes that this value is 0 dB

< Determination of PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER >

PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWERis determined by following equation (38.321 - 5.1.3)

PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER

=preambleReceivedTargetPower (in RRC)

   +DELTA_PREAMBLE

   +(PREAMBLE_POWER_RAMPING_COUNTER – 1) × PREAMBLE_POWER_RAMPING_STEP

preambleReceivedTargetPower is a RRCparameter in RACH-ConfigGeneric,PREAMBLE_POWER_RAMPING_STEP is specified by the RRC Parameter powerRampingStep  andDELTA_PREAMBLE is determined by pre-defined tables as shownbelow. PREAMBLE_POWER_RAMPING_COUNTER starts from 0 andgets incremented by 1 everytime PRACH is retransmited until it reaches theRRC parameter preambleTransMax.   

< 38.321 V15.3.0- Table 7.3-1: DELTA_PREAMBLE values for long preamble formats. >

< 38.321 V15.3.0- Table 7.3-2: DELTA_PREAMBLE values for short preamble formats. >

How msg3 Power is determined ?

msg3 Power isdetermined by following equation.

msg3 Power = PRACH Power + (2 x msg3-DeltaPreamble)

How PUSCH Power is determined ?

RRC Parameters involved in Power Control

38.331v15.3.0

FrequencyInfoUL-SIB ::=          SEQUENCE {

    frequencyBandList              MultiFrequencyBandListNR-SIB    OPTIONAL,   -- Cond FDD-OrSUL

    absoluteFrequencyPointA        ARFCN-ValueNR            OPTIONAL,  -- Cond FDD-OrSUL

    scs-SpecificCarrierList        SEQUENCE (SIZE (1..maxSCSs)) OFSCS-SpecificCarrier,

    p-Max                          P-Max        OPTIONAL,   -- Need S

    frequencyShift7p5khz           ENUMERATED{true}  OPTIONAL,   -- Cond FDD-OrSUL-Optional

    ...

}

ServingCellConfigCommonSIB ::=      SEQUENCE {

    downlinkConfigCommon               DownlinkConfigCommonSIB,

    uplinkConfigCommon                 UplinkConfigCommonSIB   OPTIONAL,  -- Need R

    supplementaryUplink                UplinkConfigCommonSIB  OPTIONAL,   -- Need R

    n-TimingAdvanceOffset              ENUMERATED{ n0, n25560, n39936 }   OPTIONAL, -- Need S

    ssb-PositionsInBurst                    SEQUENCE{

        inOneGroup                          BITSTRING (SIZE (8)),

        groupPresence                       BITSTRING (SIZE (8))                                      OPTIONAL-- Cond Above6GHzOnly

    },

    ssb-PeriodicityServingCell          ENUMERATED{ms5, ms10, ms20, ms40, ms80, ms160},

    tdd-UL-DL-ConfigurationCommon      TDD-UL-DL-ConfigCommon   OPTIONAL, -- Cond TDD

    ss-PBCH-BlockPower                 INTEGER(-60..50),

    ...

}

RACH-ConfigGeneric ::=          SEQUENCE {

    prach-ConfigurationIndex         INTEGER(0..255),

    msg1-FDM                         ENUMERATED{one, two, four, eight},

    msg1-FrequencyStart              INTEGER(0..maxNrofPhysicalResourceBlocks-1),

    zeroCorrelationZoneConfig        INTEGER(0..15),

    preambleReceivedTargetPower      INTEGER(-200..-74),

    preambleTransMax                ENUMERATED{n3,n4,n5,n6,n7,n8,n10,n20,n50,n100,n200},

    powerRampingStep                 ENUMERATED{dB0, dB2, dB4, dB6},

    ra-ResponseWindow                ENUMERATED{sl1, sl2, sl4, sl8, sl10, sl20, sl40, sl80}

}

NZP-CSI-RS-Resource::= SEQUENCE {

    nzp-CSI-RS-ResourceId                NZP-CSI-RS-ResourceId,

    resourceMapping                      CSI-RS-ResourceMapping,

    powerControlOffset                   INTEGER(-8..15),

    powerControlOffsetSS                 ENUMERATED{db-3,db0, db3, db6},

    scramblingIDScramblingId,

    periodicityAndOffset                 CSI-ResourcePeriodicityAndOffset

    qcl-InfoPeriodicCSI-RS               TCI-StateIdOPTIONAL, -- Cond Periodic

    ...

}

PUSCH-ConfigCommon::= SEQUENCE {

    groupHoppingEnabledTransformPrecoding      ENUMERATED {enabled} OPTIONAL,

    pusch-TimeDomainAllocationList             PUSCH-TimeDomainResourceAllocationList

    msg3-DeltaPreamble                         INTEGER(-1..6)

    p0-NominalWithGrant                        INTEGER(-202..24)

    ...

}

PUSCH-Config::= SEQUENCE {

    dataScramblingIdentityPUSCH                INTEGER(0..1023) OPTIONAL,

    txConfig                                   ENUMERATED{codebook, nonCodebook}

    dmrs-UplinkForPUSCH-MappingTypeA           SetupRelease{ DMRS-UplinkConfig }

    dmrs-UplinkForPUSCH-MappingTypeB           SetupRelease{ DMRS-UplinkConfig }

    pusch-PowerControl                         PUSCH-PowerControl

    frequencyHopping                           ENUMERATED{intraSlot, interSlot}

    frequencyHoppingOffsetLists                SEQUENCE(SIZE (1..4)) OF

                                                     INTEGER(1.. maxNrofPhysicalResourceBlocks-1)

    resourceAllocation                         ENUMERATED{ resourceAllocationType0,

                                                            resourceAllocationType1,

                                                            dynamicSwitch},

    pusch-TimeDomainAllocationList             SetupRelease{

                                                         PUSCH-TimeDomainResourceAllocationList

                                                }

    pusch-AggregationFactor                    ENUMERATED{ n2, n4, n8 }

    mcs-Table                                  ENUMERATED{qam256, qam64LowSE}

    mcs-TableTransformPrecoder                 ENUMERATED{qam256, qam64LowSE}

    transformPrecoder                        ENUMERATED{enabled, disabled}

    codebookSubset                             ENUMERATED{fullyAndPartialAndNonCoherent,

                                                           partialAndNonCoherent,

                                                            nonCoherent}

    maxRank                                    INTEGER(1..4)

    rbg-Size                                   ENUMERATED{ config2}

    uci-OnPUSCH                                SetupRelease{ UCI-OnPUSCH }

    tp-pi2BPSK                                 ENUMERATED{enabled}

    ...

}

PUSCH-PowerControl ::=SEQUENCE {

   tpc-Accumulation                  ENUMERATED{ disabled } OPTIONAL, -- Need S

   msg3-Alpha                        Alpha   OPTIONAL, -- Need S

   p0-NominalWithoutGrant            INTEGER(-202..24) OPTIONAL, -- Need M

   p0-AlphaSets                      SEQUENCE(SIZE (1..maxNrofP0-PUSCH-AlphaSets))

                                               OFP0-PUSCH-AlphaSet OPTIONAL, -- Need M

   pathlossReferenceRSToAddModList   SEQUENCE (SIZE (1..maxNrofPUSCH-PathlossReferenceRSs))

                                               OFPUSCH-PathlossReferenceRS   OPTIONAL,

   pathlossReferenceRSToReleaseList  SEQUENCE (SIZE (1..maxNrofPUSCH-PathlossReferenceRSs))

                                               OF   PUSCH-PathlossReferenceRS-Id OPTIONAL,

   twoPUSCH-PC-AdjustmentStates      ENUMERATED {twoStates}   OPTIONAL, -- Need S

   deltaMCS                          ENUMERATED{enabled}       OPTIONAL, -- Need S

   sri-PUSCH-MappingToAddModList     SEQUENCE (SIZE (1..maxNrofSRI-PUSCH-Mappings))

                                               OFSRI-PUSCH-PowerControl OPTIONAL, -- NeedN

   sri-PUSCH-MappingToReleaseList    SEQUENCE (SIZE (1..maxNrofSRI-PUSCH-Mappings))

                                               OFSRI-PUSCH-PowerControlId OPTIONAL -- Need N

}

P0-PUSCH-AlphaSet ::=SEQUENCE {

   p0-PUSCH-AlphaSetId               P0-PUSCH-AlphaSetId,

   p0                                INTEGER(-16..15) OPTIONAL, -- Need S

   alpha                             AlphaOPTIONAL -- Need S

}

Alpha ::= ENUMERATED{alpha0, alpha04, alpha05, alpha06, alpha07, alpha08, alpha09, alpha1}

P0-PUSCH-AlphaSetId::= INTEGER (0..maxNrofP0-PUSCH-AlphaSets-1)

PUSCH-PathlossReferenceRS::= SEQUENCE {

   pusch-PathlossReferenceRS-Id      PUSCH-PathlossReferenceRS-Id,

   referenceSignalCHOICE {

      ssb-Index                      SSB-Index,

      csi-RS-Index                   NZP-CSI-RS-ResourceId

   }

}

PUSCH-PathlossReferenceRS-Id::= INTEGER (0..maxNrofPUSCH-PathlossReferenceRSs-1)

SRI-PUSCH-PowerControl ::=SEQUENCE {

   sri-PUSCH-PowerControlId          SRI-PUSCH-PowerControlId,

   sri-PUSCH-PathlossReferenceRS-Id  PUSCH-PathlossReferenceRS-Id,

   sri-P0-PUSCH-AlphaSetId           P0-PUSCH-AlphaSetId,

   sri-PUSCH-ClosedLoopIndex         ENUMERATED { i0, i1 }

}

SRI-PUSCH-PowerControlId::= INTEGER (0..maxNrofSRI-PUSCH-Mappings-1)

BetaOffsets ::= SEQUENCE {

   betaOffsetACK-Index1          INTEGER(0..31)OPTIONAL, -- Need S

   betaOffsetACK-Index2          INTEGER(0..31)OPTIONAL, -- Need S

   betaOffsetACK-Index3          INTEGER(0..31)OPTIONAL, -- Need S

   betaOffsetCSI-Part1-Index1    INTEGER(0..31) OPTIONAL, -- Need S

   betaOffsetCSI-Part1-Index2    INTEGER(0..31) OPTIONAL, -- Need S

   betaOffsetCSI-Part2-Index1    INTEGER(0..31) OPTIONAL, -- Need S

   betaOffsetCSI-Part2-Index2    INTEGER(0..31) OPTIONAL -- Need S

}

PUCCH-Config::=        SEQUENCE {

    resourceSetToAddModList         SEQUENCE(SIZE (1..maxNrofPUCCH-ResourceSets)) OF

                                            PUCCH-ResourceSet             OPTIONAL,   --Need N

    resourceSetToReleaseList        SEQUENCE(SIZE (1..maxNrofPUCCH-ResourceSets)) OF

                                            PUCCH-ResourceSetId           OPTIONAL,   --Need N

    resourceToAddModList            SEQUENCE(SIZE (1..maxNrofPUCCH-Resources)) OF

                                             PUCCH-Resource               OPTIONAL,   --Need N

    resourceToReleaseList           SEQUENCE(SIZE (1..maxNrofPUCCH-Resources)) OF

                                             PUCCH-ResourceId             OPTIONAL,   --Need N

    format1                         SetupRelease{ PUCCH-FormatConfig }  OPTIONAL,   -- Need M

    format2                         SetupRelease{ PUCCH-FormatConfig }  OPTIONAL,   -- Need M

    format3                         SetupRelease{ PUCCH-FormatConfig }  OPTIONAL,   -- Need M

    format4                         SetupRelease{ PUCCH-FormatConfig }  OPTIONAL,   -- Need M

    schedulingRequestResourceToAddModList   SEQUENCE(SIZE (1..maxNrofSR-Resources)) OF

                                  SchedulingRequestResourceConfig     OPTIONAL, -- NeedM

    schedulingRequestResourceToReleaseList  SEQUENCE(SIZE (1..maxNrofSR-Resources)) OF

                                  SchedulingRequestResourceId         OPTIONAL,-- Need M

    multi-CSI-PUCCH-ResourceList   SEQUENCE(SIZE (1..2)) OF PUCCH-ResourceId  OPTIONAL,-- Need M

    dl-DataToUL-ACK                SEQUENCE(SIZE (8)) OF INTEGER (0..15)   OPTIONAL,   --Need M

    spatialRelationInfoToAddModList    SEQUENCE(SIZE (1..maxNrofSpatialRelationInfos)) OF

                                      PUCCH-SpatialRelationInfo   OPTIONAL,   --Need N

    spatialRelationInfoToReleaseList   SEQUENCE(SIZE (1..maxNrofSpatialRelationInfos)) OF

                                       PUCCH-SpatialRelationInfoId OPTIONAL,   --Need N

    pucch-PowerControl                 PUCCH-PowerControl   OPTIONAL,   --Need M

    ...

}

PUCCH-PowerControl ::=SEQUENCE {

   deltaF-PUCCH-f0               INTEGER(-16..15) OPTIONAL, -- Need R

   deltaF-PUCCH-f1               INTEGER(-16..15) OPTIONAL, -- Need R

   deltaF-PUCCH-f2               INTEGER(-16..15) OPTIONAL, -- Need R

   deltaF-PUCCH-f3               INTEGER(-16..15) OPTIONAL, -- Need R

   deltaF-PUCCH-f4               INTEGER(-16..15) OPTIONAL, -- Need R

   p0-Set                        SEQUENCE(SIZE (1..maxNrofPUCCH-P0-PerSet))

                                            OFP0-PUCCH OPTIONAL, -- Need M

   pathlossReferenceRSs          SEQUENCE (SIZE(1..maxNrofPUCCH-PathlossReferenceRSs))

                                            OFPUCCH-PathlossReferenceRS OPTIONAL, --Need M

   twoPUCCH-PC-AdjustmentStates  ENUMERATED {twoStates} OPTIONAL, -- Need S

   ...

}

P0-PUCCH::= SEQUENCE {

   p0-PUCCH-Id                   P0-PUCCH-Id,

   p0-PUCCH-Value                INTEGER(-16..15)

}

P0-PUCCH-Id::= INTEGER (1..8)

PUCCH-PathlossReferenceRS ::=SEQUENCE {

   pucch-PathlossReferenceRS-Id   PUCCH-PathlossReferenceRS-Id,

   referenceSignalCHOICE {

      ssb-Index                   SSB-Index,

      csi-RS-Index                NZP-CSI-RS-ResourceId

   }

}