(完整版)cdma系统的功率控制
CDMA通信的基本原理功率控制
CDMA通信的基本原理功率控制CDMA通信与传统的通信系统像比较,发端多了扩频调制,收端多了扩频解调CDMA通信在发端将待传入的话音,通过A/D转换将模拟语音转变成了二进制数据信息,通过高速率的伪随机扩频调制,从原理上讲,两者相乘,扩展到一个很宽的频带,因而在信道中传输信号的带宽远大于信息带宽。
在接受端，接受机不仅接受到有用的信号，同时还接受到各种干扰信号和噪声。
利用本地产生的伪随机序列进行相关解扩。
本地伪码与接受到的扩频信号中伪码一致，通过相关运算可还原成原始窄带信号，顺利通过窄道滤波器，恢复原始数据，再通过数/模(D/A)转换，恢复原始语音。
接收机接收到的干扰和噪声，由于和本地伪随机序列不相关，经过接收扩解，将干扰和噪声频谱大大扩展，频谱功率密度大大下降，落入窄带滤波器的干扰和噪声分量大大下降，因此在窄带滤波器输出端的信噪比或信干比得到极大改善，其改善程度就是扩频的处理增益。
CDMA蜂窝网的关键技术--功率控制CDMA蜂窝移动通信系统中，所以的用户使用相同的频带发送信息,如果各移动台以相同的功率发射信号,则信号到达基站时,因为传输路程不同,基站接受到到的靠近基站的用户发送的信号比在小区边缘用户发射的信号强度大,因此远端的用户信号被近端的用户信号湮没,这时间所谓的"远近效应"。
通常，路径损耗的总动态范围在80dB的范围内。
为了获得高质量和高的容量，所有的信号不管离基站的远近，到达基站的信号功率都应该相同，这就是功率控制的目的：使每个用户到达基站的功率相同。
从不同的角度考虑有不同的功率控制方法。
比如若从通信的正向、反向链路角度来考虑,一般可以分为反向功率控制和正向功率控制；若从实现功控的方式则可划分为集中式功率控制和分布式控制；还可以从功率控制环路的类型来划分，有可分为开环功控、闭环功控(外环功控和内环功控)。
1.反向功控CDMA系统的通信质量和容量主要受限于收到干扰功率的大小。
WCDMA中的功率控制
第5章功率控制5.1 概述功率控制技术是WCDMA系统中一项非常重要的技术。
WCDMA 系统的频率复用系数为1，是一个自干扰系统，远近效应的影响很突出，如果没有功率控制，那么整个系统的容量将大大降低。
引入功率控制后，通过调整发射功率，保持上下行链路的通信质量，克服阴影衰落和快衰落，有助于降低网络干扰，提高系统质量和容量。
按移动台和基站是否同时参与又分为开环功率控制和闭环功率控制两大类。
闭环功控是指发射端根据接收端送来的反馈信息对发射功率进行控制的过程。
而开环功控不需要接收端的反馈，发射端根据自身测量得到的信息对发射功率进行控制。
开环功率控制又可以分为上行开环功率控制和下行开环功率控制。
闭环功率控制则是通过内环功率控制和外环功率控制一起来实现的。
5.2 开环功控与闭环功控本节介绍功率控制的大致流程，包括闭环功控和开环功控的区别，以及内环功控和外环功控如何协调工作的问题。
开环功控提供初始发射功率的粗略估计。
它是根据测量结果对路径损耗和干扰水平进行估计，从而计算初始发射功率的过程。
同时，由于开环功控是采用下行链路的路径损耗来估计上行链路损耗，但实际上WCDMA系统中上下行链路的频段相隔190M，快衰落特性不相关，因此这种估算的准确度有限，只能起到粗略控制的作用。
适用场合包括：●决定接入初期发射功率的时候●切换时，决定切换后初期发射功率的时候闭环功率控制是通过内环功率控制和外环功率控制一起来实现的。
内环功控通过测量信道的实际SIR值SIRest，并将测量值SIRest与目标值SIRtar比较，根据比较结果发出功率调整的指令。
内环功控算法包括上行内环功控算法和下行内环功控算法。
上行内环功控算法在基站内实现，基站比较上行信道SIR测量值SIRest和目标值SIRtar，根据比较结果设置相应的功控指令（TPC，Transmit Power Control）通知手机调整上行发射功率。
下行内环功控算法在手机内实现，手机比较下行信道SIR测量值SIRest和目标值SIRtar，根据比较结果设置相应的功控指令（TPC，Transmit Power Control）通知基站调整下行发射功率。
CDMA功率控制培训讲义
手机发射功率
第一个探针手机功率
mean output power (dBm) =
- mean input power (dBm)- 73+ NOM_PWR (dB) + INIT_PWR (dB)
多个探针手机功率功率 mean output power (dBm) = - mean input power (dBm)- 73+NOM_PWR (dB)+ INIT_PWR (dB)+ the sum of all access probe corrections (dB)
➢ 移动台版本从2到7，均采用相同的反向功控算法（开环、 闭环）。
目前，华为系统是根据移动台协议版本，无线配置自动选择所使 用的功控算法
移动台接入过程的功率控制划分
Successful Access Attempt
开环功控的起始点——》
Origination Msg
ACCESS
BTS
MS Probing
功率控制的原则
基本原则
控制基站、移动台的发射功率，首先保证信号经过复 杂多变的无线空间传输后到达对方接收机时，能满足 正确解调所需的解调门限。
在满足上一条的原则下，尽可能降低基站、移动台的 发射功率，以降低用户之间的干扰，使网络性能达到 最优。
距离基站越近的移动台比距离基站越远的或者处于衰 落区的移动台发射功率要小。
开环估计中OffsetPower的取值
频段类别 0,2,3,5和7
前向扩展速率 1
反向扩展速率 1
3
1
3
1,4,6
一种新的CDMA系统功率控制研究方法
响到 其它移 动用户功率 选择的决策 问题和均衡 问题 。 其 中， 均
匕
学术抡坛
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种新 的 Ｃ Ｄ ＭＡ系统功率控 制研究方法
武 警石 家 庄 士 官 学校（ ０ ５ ０ ０ ６ １ ）丁 旖 庞 静 超 李 婷 婷
要 ］在 Ｃ Ｄ Ｍ Ａ移动通信 系统 中， 一个很 重要的 问题就 是无 线资源 的有 效利用。 功率控制 则是无线资源 管理 中非 常重要
１ 功率 控制模型
据 需要 灵活 选择 阈值 ， 例 语音 用 户可选 择较 高 ， 而 数 据用
从而 增加 系统 总吞吐 量 ； ｂ ｋ ａ 表 示第 个 本文考虑一个典型的多小区无线蜂窝移动通信系统。假 户则可降低 值 ， 用 户 的信干 比和 功率 的 影响 系数 ； Ｏ ＜１ 且 ａ ＝ ２ ｋ ， ｋ 取 正整 设系统 中存 在 个移 动用 户 ，不考虑 小 区间存在 的干扰 ， 用 本 文提 出的非合作 功率控制 的博弈算法 ， 就是通过 调节用 Ｇ表 示扩 频系 统 的扩频 增益 ， ｈ 表 示用 户 ｋ到基 站 ｉ 的链 路 数 。 户发射 功率 Ｐ 最 大化上式 中各个 用户的效 用函数 。 增益 ， 假 定信道 为高斯信 道 ， 叮 ： 为接 收端的 信道 噪声 功率 ， 用
Ｃ Ｄ ＭＡ功 率控制 的仿真 户 的发射功 率表示为 ， 用 户发 送的最大 功率为 Ｐ ～。 且满 ３ 采用 ＭＡＴ Ｌ Ａ Ｂ语言 对本 文 提 出功 率控 制算 法 进行 仿 真 足０ ≤Ｐ ｋ ≤尸 ， 则任 一用户 ｋ接收 的信 干比可 以表 示为 ：
CDMA系统的功率控制技术探讨
些功 率控制技 术 ，并分 析 了功率 控 制中存 在的 一些 问题 。 关键 词 ：Ｃ ＤＭＡ 功率控制 中图分类 号 ：ＴＮ９ ． ２ １ ０ ５ 文献标 识码 ：Ａ
一Байду номын сангаас
１ 引 言 ． 近 年 来 ， 动 通 信 得 到 了 很 大 的 发 展 。 目前 第 三 代 移 动 通 信 移 系统（Ｇ 已经 成为讨论和研 究热 点。在无线移动系统 中有三种基 ３） 本的 多址接入方案（ ＤＭＡ、 Ｆ ＴＤＭＡ、Ｃ ＤＭＡ）而 Ｃ ＭＡ因其 固 ， Ｄ
有的抗 多径衰落性能 ，以及软切换 、系统容量大等优势而倍受青 睐， 所以在第三代移动通信 中几乎都 采用 了 Ｃ ＤＭＡ 多址方式 。 由于在无线环境中存在快衰落和慢衰落 、阴影效应 、外部干 扰和其他因素的影响 ， 并且移动 台在 小区内的位置是随机变动的 ， 所以路径损耗会很大 ； 同时 ， 分配给不同用户的扩频码 由于 多径传 播， 到达接收端时并不会 完全 正交 ， 就会造 成严重的多径干扰 。 另外 ，如果所有用 户都 以相 同的功率发射信号 ， 那么距离基 站近 的移动 台就会对较远 的移 动台造 成相当大的 影响 ， 使其性 行 的 功 率 控 制 。 开环 功率控制可 用式 （ ． ） 示 ： ３ １表 能 下 降 ， 甚 至 不 能 工 作 ， 称 为 “ 近 效 应 ” 此 外 ， 由 于 远 。 Ｐ （Ｂ ＝Ｌｄ ＋ （Ｂ ） （ 数 ） （ ． ） ｄ ｍ） （Ｂ） Ｉ ｍ ＋Ｃ 常 ｄ ３ １ 多小区蜂窝移 动通信 系统 采 用频 分复 用 ，在下行链路 中 ，位于 小 区 边 缘 处 的 移 动 台 将 受 到 相 邻 小 区 的 较 大 的 干 扰 ， 通 信 质 量 其 中 Ｐ 为移动 台发射信号功 率 ；Ｌ为移动 台测量得到的 传 ． 会迅 速 下 降 ，甚至 中断 通 信 ，这 种现 象 被称 为 “ 缘效 应 ” 播 路径 损耗 ；Ｉ为干 扰信 号 功率 ，由广 播信 道 广播 。 边 。 为 了克 服 “ 近 效 应 ” 和 “ 缘 效 应 ” 以 及 多径 干 扰 ， 远 边 开环功率 控制的 主要特 点是不需要 反馈信 息 ，因此 ，在 无 ＣＤＭＡ 系 统 采 用 了 功 率 控 制 技 术 ， 通 过 控 制 发 射 端 的 发 射 功 线 信道 突然 变化 时 ，它可 以快 速 响应 信道 变 化 。但 有两 种情 它
CDMA功率控制
CDMA系统中的功率控制技术1. 引言：在常见的多址通信技术中，CDMA（码分多址接入）通信技术采用同频率复用方式实现更大的系统容量，并且有发射功率低、保密性能强、覆盖范围大等优点，CDMA个人通信将成为今后个人通信的主流和发展方向。
功率控制技术、PN码技术、RAKE接收技术、软切换技术、话音编码技术等称为IS-95CDMA蜂窝移动通信系统中的关键技术。
由于CDMA是一个自干扰系统，所有移动用户和周围小区中的其他用户所造成的自干扰成为限制系统容量的主要因素，功率控制被认为是所有关键技术的核心。
如果不采用功率控制，所有用户就会以相同的功率发射信号，这样离基站较近的移动台就会对较远的移动台造成相当大的干扰，这种现象称为远近效应。
因此设计一种良好的功率控制方案对于CDMA系统的正常运行是非常重要的。
研究表明，不采用功率控制技术的CDMA系统容量很小，甚至会小于FDMA 系统的容量。
在CDMA系统中采用功率控制的另一个原因，尽可能利用最小的发射功率获得所需的传输质量，以延长用户终端中电池的寿命。
在功率控制中需要移动台(MS)和基站(BS)共同协调进行动态的功率控制才能够实现。
本文主要介绍CDMA系统中现有的常用的功率控制技术，并在此基础上提出了一些理论上的改进的功率控制算法，加以说明和比较。
2．CDMA系统中现有的功率控制技术：2．1 功率控制技术的分类：功率控制技术可按多种方式进行分类，如图1所示：图1 功率控制技术的分类从通信的上、下行链路考虑，功率控制可以分为前向功率控制和反向功率控制，前向和反向功率控制是独立进行的。
所谓的反向功率控制，就是对手机的发射功率进行控制，而前向功率控制，就是对基站的发射功率进行控制。
从功控的环路类型来划分，功率控制算法还可分成开环功率控制、闭环功率控制和外环功率控制。
开环功率控制仅是一种对移动台平均发射功率的调节；闭环功率控制式MS根据BS发送的功率控制指令（功率控制比特TPCbit携带的信息）来调节MS发射功率；外环功率控制是为了适应无线信道的衰耗变化，达到系统所要求的误帧率而动态调整反向闭环功控中的信噪比门限。
功率控制技术
功率控制技术（7人）阐述功率控制在移动通信系统中的作用，总结并阐述功率控制的类型、实现原理、以及在移动作者列表（按项目排列）指导教师签字：年月日第一章功率控制技术1概述1.1 CDMA系统功率控制技术功率控制（power control）技术用于动态地调整发射机的发射功率，它是CDMA系统的关键技术之一，精确和稳定的功率控制对于提高CDMA系统的容量和保证服务质量有着至关重要的作用。
CDMA系统是一个自干扰系统，CDMA系统中的用户在同样的频率和时间上发送信号，不同的用户采用不同的扩频码来区分。
由于扩频码之间的互相关性不为零，使得每个用户的信号都成为其他用户的干扰，即多址干扰。
同时CDMA系统是一个干扰受限系统，即干扰对系统的容量直接影响。
当干扰达到一定程度后，每个用户都无法正确解调自己的信号，此时系统的容量也达到了极限。
因此，如何克服和降低多址干扰就成为CDMA系统中的主要问题之一。
通过功率控制，使发射功率尽可能的小，从而有效地限制多址干扰。
由于用户的移动性，不同的移动台和基站之间的距离是不同的。
而在无线通信系统中，信号的强度随传输距离而成指数衰减。
因此，在反向链路上，如果所有的移动台的功率发射都相同，则离基站近的移动台的接受信号强，离基站远的移动台的接收信号弱。
这样就会产生以强压若的现象，即远处用户的信号会被近处用户的信号淹没，以至于不能正确解调，这种现象称为“远近效应”。
为了克服这种现象，对移动台的发射功率进行调整时非常有必要的，使得基站接收到的所有移动台的信号功率基本相等。
在前向链路上，同一基站所有的信道经历的无线环境是相同的，因次不存在远近效应。
前向链路中的干扰主要来自于其它基站的前向信号和服务基站内其他用户的前向信号，尽管不存在远近效应，但是当移动台位于相邻小区的交界处时，收到的服务基站的有用信号很低，同时还会收到相邻小区基站的较强干扰。
如果要保证各个移动台的通信质量，则在小区边缘的移动台比距离基站近的移动台需要更高的功率。
CDMA系统中自动功率控制对系统容量的影响
Ｃ ｍｐ ｔｒ ｎ ｗｅ ｇ ｎ ｅ ｈ ｏ ｇ ｏ ｕｅ ｏ ｌ ｅａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙ电脑 知 识 与技术 Ｋ ｄ ｏ
Ｖｏ．， ．，ａ ｕ ｒ １ Ｐ ．４ — ４ １ Ｎｏ２Ｊｎ ａｙ２０ ０， Ｐ４ ７ ４ ９ ６
Ｃ ＭＡ 系统 中 自动功率控制对系统容量 的影响 Ｄ
鲍一 ． 慧 明孙 祯
动 功 率控 制 。功 率控 制 的 目的 就 是 既 维持 高质 量 通 信 。又 不 对 同 一频 率 的其 它 用户 产 生 不 应 有 的 多址 干扰 。功 率 控 制 的 目的 是 控 制每 个 用户 的 发射 功 率 ， 而使 得 基 站 接 收 收 到 的 每 个 用 户 的 功 率接 近 ， 而 克 服 远 近 效 应 。 从 关键词 ： 近效应 ： 远 开环 功 率 控 制 ： ＤＭＡ 系统 Ｃ 中 图分 类 号 ： Ｎ９ ９ Ｔ ２． ５ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ９ ３ ４ （０ ０ ０ — ４ — ３ １ ０ — ０ ４ ２ １ ）２ ４ ７ ０
（ 南 矿 业 集 团 信 息 分公 司 ， 徽 淮 南 ２ ２ ８ ） 淮 安 ３ ０ ２
摘要 ： Ｄ Ｃ ＭＡ 系统 的容 量 主要 受 限 于 系统 内移 动 台的 相 互 干扰 ， 以如 果 每 个 移动 台 的信 号 到 达 基 站 时都 达 到 最 小 所 需 的 信 干 比 ， 所 系统容 量 将 会 达 到 最 大值 在 Ｃ ＭＡ 蜂 窝 系统 中 ， 了 解 决远 近 效 应 的 问题 ， 时避 免 对 其 他 用 户过 大 的 干扰 ， 须 采 用 严 格 的 自 Ｄ 为 同 必
Ｔ ｅ Ｉ ａ ｔｏ ｔ ｍａ ｉ ｏ ｒ Ｃｏ ｔｏ ｎ Ｓ ｓｅ Ｃａ ａ ｉ ｎ ＣＤＭ Ａ ｙ ｔ ｍ ｈ ｍｐ ｃ ｆＡｕ ｏ ｔ Ｐ ｗｅ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔ ｍ ｐ ｃｔ ｉ ｃ ｏ ｙ Ｓ ｓｅ
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降。
变数据传输方式时，输出功率应满足下图所示的时间响应要求。
图中1.25ms 为用于变速率传输的一个功率控制时隙内的时间。
在时隙内，功率波动应小于
3db，功率电屏应比背景噪声高20db，功率上升和下降的时间应小于6μs。
如图1所示。
移动台发射机的平均输出功率应小于-50dbm/1.23MHz，即-110dbm/Hz；移动台发射机背景噪声应小于-60dbm/1.23MHz，即-54dbm/Hz。
1.2 IS-95及cdma20001x系统前向及反向功率控制
cdma系统功率控制类型包括：
反向开环功率控制
移动台根据接收功率变化，调整发射功率。
外环：调整基站的接收信号的目标Eb/No设置值，以满足FER要求。
内环：使移动台发送信号的Eb/No与目标Eb/No接近。
IS-95中的反向内环功率控制（RILPC）
IS-95中反向内环功控用前向链路的业务信道发送，以PowerControlBit(PCB)形式发送给基站。
移动台每接收到一个PCB，会以1dB 的大小调整发射功率。
PCB是夹在业务信道中传输的，速率为800bps，形成一条功率控制子信道。
功率控制帧格式如图3所示：
前向帧和反向帧的长度都是20ms，每1.25ms有一个功控比特，业务信道被划分为16（20/1.25）个功率控制组（PCG）。
对反向PCG中Eb/No的估算测量将在前向业务信道的PCG+2中的PCB中反映出来，图中为前向帧德PCG9。
而反向帧在PCG7时段，当测量值>门限值时，在PCG9中的PCB=1，移动台将使发射功率降低1dB；反之，当PCG7时段，测量值<门限值，在PCG9中的PCB=0，移动台将使发射功率增加1dB。
功率控制比特（PCB）是直接加到速率为19.2kbps的基带中的，速率为800bps，因此没有任何的错误保护。
这是因为闭环功率控制是用于克服快速瑞利衰落的，这样不加任何保护措施，可以使移动台以更快速度恢复PCB，进行发射功率的调整。
如图4：
cdma2000中的反向内环功率控制（RILPC）
cdma2000中不考虑业务帧速率的变化。
只是对不同的帧速率，连续发送的功率控值比特（PCB）的发射功率不一样。
帧速率高，则连续发送的功率控值比特功率高；帧速率低，则连续发送的功率控值比特功率低。
如图6。
cdma2000中的反向外环功率控制（ROLPC）
如反向功率控制图所示，cdma2000的反向外环功控调整目标Eb/No以获得目标反向误帧率（RFER）。
如果接收到错误的帧，需要调整Eb/No，就调整参数vrpf_stepup_sp；如果接收到的帧无误，调整要根据stepdn_sp=
（vrpc_stepup_sp）/（100*vrpc_fer）。
此外，cdma2000的无线设置RC3、RC4的参数设置值不采用此算法。
1.2.3 IS-95及cdma20001x系统前向功率控制
功率控制的目的就是使移动台和基站接收到的误帧率（FER）接近一个目标值，例如对于语音业务，该目标值为1%，对于数据业务目标值为5%。
系统容量的增加可以通过选择一个更高的目标FER值而仍能满足话音质量。
更高的目标FER意
RC2中，前向链路功率控制速率为50Hz。
3、CDMA2000的前向功率控制
前向链路中多径衰落也是引起前向链路信号衰落的原因。
在CDMA2000标准中，前向链路使用了和IS-95反向链路类似的闭环功率控制。
提高了功率控制的速度，克服快衰落对信号的影响。
CDMA2000中的前向功率控制就是闭环功率控制，也叫快速功率控制。
CDMA2000的前向闭环功率控制也分内环功控（FILPC）和外环功控（FOLPC），如图7所示：。