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。
CDMA关键技术
CDMA关键技术是3G的基础。
本文从多址技术、RAKE接收机、多用户检测、功率控制、软容量、软切换、地址码的选择、分集技术共八个方面对CDMA中所采取的关键技术进行论述，目的使大家对CDMA的关键技术有一个全面的了解。
CDMA关键技术简介一、RAKE接收机RAKE接收机是用来完成时间分集的，在CDMA系统的基站和移动台中都有。
接收机能够分辨和合并时延差大于码片速率的信号，得到信噪比最大的合并接收信道。
RAKE接收机由多个相关器组成，每个相关器接收一径。
RAKE接收机完成多径合并。
多径分集接收改善了系统的性能。
二、功率控制为了克服宽带ＣＤＭＡ系统的远近效应，需要动态范围达８０ｄｂ的功率控制。
多址干扰是由远近效应产生的，快速功率控制可以减少多址干扰，保证网络容量，延长手机电池使用时间。
功率控制决定了DS-CDMA系统的容量。
功率控制的目标：所有的信号到达基站的功率相同（上行）。
1功率控制可以补偿衰落。
有三种功率控制原理：开环、闭环和外环。
v开环：开环功率控制主要用于克服距离衰减，从信道中测量干扰条件，并调制发射功率，以达到期望的误帧率（误块率）。
v闭环：闭环功率控制主要用于克服多普勒频率产生的衰减，以此保证基站接收到的所有移动台信号具有相同的功率，测量信噪比，并向移动台发送指令调整它的发射功率。
v外环：测量误帧率（误块率），调整目标信噪比。
三、软切换FDMA、 TDMA（GSM）系统中广泛采用硬切换技术，当硬切换发生时，因为原基站与新基站的载波频率不同，移动台必须在接收新基站的信号之前，中断与原基站的通信。
往往由于在与原基站链路切断后，移动台不能立即得到与新基站之间的链路，会中断通信。
另外，当硬切换区域面积狭窄时，会出现新基站与原基站之间来回切换的“乒乓效应”，影响业务信道的传输，为了解决这个问题在CDMA 系统中提出了软切换和更软切换的概念。
软切换：发生在具有同一频率的不同基站之间，利用分集技术，在切换过程中，移动台可同时与原基站和新的基站发生联系，不立即切断与原基站之间的通信。
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关键技术及优点
５.１ 关键技术
• ５.１.３ ＲＡＫＥ接收机
• 如图５－１－３所示，ＲＡＫＥ接收机的基本原理是利用了空间分集 技术。发射机发出的扩频信号，在传输过程中受到不同建筑物、山冈 等各种障碍物的反射和折射，到达接收机时每个波束具有不同的延迟 ，形成多径信号。如果不同路径信号的延迟超过一个伪码的码片时延 ，则在接收端可将不同的波束区别开来。将这些不同波束分别经过不 同的延迟线，对齐以及合并在一起，则可达到变害为利，把原来是干 扰的信号变成有用信号组合在一起。
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５.１ 关键技术
• ３）反向外环功率控制 • 在反向闭环功率控制中，信噪比门限不是恒定的，而是处于动态地调
整中。这个动态调整的过程就是反向外环功率控制。 • 在反向外环功率控制中，基站统计接收反向信道的误帧率ＦＥＲ。 • 如果误帧率ＦＥＲ高于误帧率门限值，说明反向信道衰落较大，于是
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５.１ 关键技术
• （２）Ｔ＿ＤＲＯＰ：基站将此值设置为移动台对导频信号下降监测 的门限。当移动台发现有效集或候选集中的某个基站的导频信号强度 小于Ｔ＿ＤＲＯＰ时，就启动该基站对应的切换去掉计时器。
• （３）Ｔ＿ＴＤＲＯＰ：基站将此值设置为移动台导频信号下降监测 定时器的预置定时值。如果有效集中的导频强度降到Ｔ＿ＤＲＯＰ以 下，移动台启动Ｔ＿ＴＤＲＯＰ计时器；如果计时器超时，这个导频 将从有效集退回到邻区集。如果超时前导频强度又回到Ｔ＿ＤＲＯＰ 以上，则计时器自动被删除。
• １）前向闭环功率控制 • 闭环功率控制把前向业务信道接收信号的Ｅｂ／Ｎｔ （Ｅｂ是平均比
特能量；Ｎｔ指的是总的噪声，包括白噪声、来自其他小区的干扰） 与相应的外环功率控制设置值相比较，来判定在反向功率控制子信道 上发送给基站的功率控制比特的值。 • ２）前向外环功率控制 • 前向外环功率控制实现点在移动台，基站需要做的工作就是把外环控 制的门限值在寻呼消息中发给移动台，其中包括ＦＣＨ和ＳＣＨ的外 环上下限和初始门限。
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
CDMA1X 功率控制介
ISSUE 2.0华为机密，未经许可不得扩散CDMA1X系统的一个目标是使它所能容纳的用户量达到最大。
如果每个移动台都调整其发射机的功率，使得基站接收到的信噪比达到可允许的最低水平，系统的容量将会达到最大。
移动台增大功率会增大干扰，容量就会损失。
功率控制可以调整移动台和基站的发射功率，其目标是在满足一定的通信质量的条件下，使整个系统的干扰最小。
参考资料q《IS2000a》协议q《CDMA系统工程手册》人民邮电出版社q《CDMA1X BSS网络规划参数配置指导书》目标学习完此课程，您将会：¦了解CDMA系统功控的重要性¦功控的分类及其算法原理¦功控的数据配置CDMA Concept: 国际鸡尾酒会q每对客人都在同一个房间里q每对通话者使用不同的语言q如果噪音上升，所有的客人都将抬升他们自己的音量q如果噪音太大，客人有可能去其他房间q如果某个用户说话太大声的话，会破坏其他用户通话从国际鸡尾酒会获得的启示q目前环境中的底噪必须足够低。
也就是说，在系统的工作频段内没有外界干扰。
q功率控制在CDMA系统中是非常重要的。
离基站距离近的移动台发射功率较小，离基站远的移动台发射功率较大。
所有移动台以尽可能小的功率发射，每一个移动台所发射的功率对其他用户来说就是噪声。
q酒会上，每对用户使用不同的语言交流，就好比使用不同的码来区分用户一样。
基本原则q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。
q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。
q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。
问题第2章 功控的分类及算法第1节 功控的分类 第2节 反向功控算法 第3节 前向功控算法内部资料 注意保密功控的分类q根据功控方向可分为： ¦ ¦反向功率控制 前向功率控制q根据功控类型可分为： ¦反向功率控制[反向开环功率控制 [反向闭环功率控制 ¦前向功率控制 [基于测量报告的功率控制 [EIB功率控制 [前向快速功率控制内部资料 注意保密第2章 功控的分类及算法第1节 功控的分类 第2节 反向功控算法 第3 节 前向功控算法内部资料 注意保密功控的算法反向功控q反向功控的作用对象是移动台，首要目的就是通过调整移动台 的发射功率保证BTS接收机所收到的信号至少达到最小Eb/Nt 需求的值。
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
一
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基础知识
软件对应的界面
CDMA系统的软容量 系统的软容量
邻小区
本小区
软容量视图
当CDMA网络中所有的小区的业务强度相当时，各小区 具有相同的容量，当邻小区的用户数目较小，业务强度较低， 对本小区的干扰也就较小时，本小区可以容纳更多的用户， 即具有更大的容量。反之，当邻小区的业务强度很大时，对 本小区的干扰较大，则本小区的容量就会减少。
CDMA系统的小区呼吸 系统的小区呼吸
当相邻小区的负荷一重一轻时，负荷重的小区降 低导频信道的发射功率，使本小区边缘的用户切换到 临近小区，从而实现负荷分担，也相当于增加了系统 容量。
导频2＝10 导频2＝14 导频1＝10 B B A A （1） （2） 导频1＝6
扩频
扩展频谱（扩频、spread spectrum）：是指用 来传输信息的信号带宽远远大于信息本身带宽的一 种传输方式。频带的扩展有独立于信息的码来实现， 在接收端用同步接受实现接扩和数据恢复。 扩频系统的优点：
f0
f0 扩频前的信号频谱 S（f） S（f）
f0 扩频后的信号频谱
f
干扰噪声 信号 白噪声
信号 干扰噪声
白噪声
f0 f0 解扩频前的信号频谱 信号
f0 f 解扩频后的信号频谱 白噪声
脉冲干扰
CDMA系统的语音编码 系统的语音编码
CDMA技术培训资料
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CDMA系统概念 CDMA系统概念
CDMA系统是基于码分技术（扩频技术）和多 址技术的通信系统，系统为每个用户分配各自特定 地址码。地址码之间具有相互准正交性，从而在时 间、空间和频率上都可以重叠；将需传送的具有一 定信号带宽的信息数据，用一个带宽远大于信号带 宽的伪随机码进行调制，使原有的数据信号的带宽 被扩展，接收端进行向反的过程，进行接扩，增强 了抗干扰的能力。 CDMA系统属于子干扰系统。
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移动台在接入过程中的功率控制过程是通过接入探针实现的。接入过程中移动台的发初始发射功率不能太大，会干扰小区内其他用户；同时发射功率也不能太小，基站会接收不到。因此，移动台参用通过接入探针缓慢增加发射功率的方式。
1.1功率控制的时间响应
在cdma系统中，对发射的功率和输出信号功率的响应时间有一定要求。因为cdma系统中移动台的输出信号功率是在功率控制组时间内突发的，为了保证可靠传输，要求输出信号功率的时间响应特性应是快速上升、保持平稳及快速下降。
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。
1、IS-95A中的开环功率控制
IS-95A系统内，只要手机开机，开环就起作用。移动台根据前向链路信号强度来判断路径损耗。功率变化过程中，只有移动台参与。移动台不知道基站实际的有效发射功率（ERP），只能通过接收到的信号来估计前向链路损耗。移动台通过对接收信号强度的测量，调整发射功率。接收的信号越强，移动台的发射功率越小。
接入后的开环功控作用下手机发射功率：
Pt=-Pr-73+NOM_PWR+INIT_PWR+接入探针增加功率总和
移动台一旦与基站建立连接以后，移动台仍然会根据接收信号电平的变化，估计前向信道的衰落特性，调整自己的发射功率。
2、IS-95B/2000中的开环功率控制
IS-95B/2000系统除采用IS-95A的开环功率控制方法外，还引入功率控制因子，以求对反向发射功率的进一步精确控制。
cdma系统的功率控制
北京市电信规划设计院王珏
【概述】功率控制是cdma系统的一项关键技术。本文介绍cdma（IS95和20001x）系统功率控制的实现方式。包括功率控制的时间响应、IS95和20001x系统的反向开环和闭环功率控制，闭环功率控制又分外环功控和内环功控；IS95和20001x系统前向功率控制以及实现功率控制的发送消息及相关帧结构。
反向闭环功率控制
移动台根据接收到的功率控制比特调整平均输出调整对移动台的发射功率。
1.2.1反向开环功率控制
移动台的开环功率控制是指移动台根据接收的基站信号强度来调节移动台发射功率的过程。其目的是使所有移动台到达基站的信号功率相等，以免因“远近效应”影响扩频cdma系统对码分信号的接收，降低系统容量。
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。
【关键词】功率控制（PowerControl）、时间响应、反向开环功率控制、反向闭环功率控制、反向内环功控、反向外环功控、前向功率控制、率测量报告消息（PMRM）、功控比特（PCB）、功控组（PCG）、前向闭环功控、前向内环功控（FILPC）、前向外环功控（FOLPC）。
功率控制是cdma系统的一项关键技术。cdma系统是干扰受限的系统，移动台的发射功率对小区内通话的其他用户而言就是干扰，所以要限制移动台的发射功率，使系统的总功率电平保持最小。功率控制能保证每个用户所发射功率到达基站础保持最小，既能符合最低的通信要求，同时又避免对其他用户信号产生不必要的干扰。功率控制的作用是减少系统内的相互干扰，使系统容量最大化。
Pt=-Pr-73+NOM_PWR+INIT_PWR+接入探针增加功率总和+开环功控纠正因子
1.2.2反向闭环功率控制
开环功率控制中，移动台的发射功率的调节是基于前向信道的信号强度，但是当前向和反向信道的衰落特性不一致时，基于前向信道的信号测量是不能反映反向信道传播特性的。开环功率控制不能估算出瑞利衰落信道下的对移动台发射功率的调节量。
IS-95A中的开环功率控制仍然有不足之处。当移动台接收到基站信号强度高时，有两种可能，一是传输路径损耗小，二是基站处于大负荷状态。当基站处于大负荷状态时，如果移动台通过接入探针减少发射功率的话，可能无法被基站接收。因此单纯通过接入探针调整移动台发射功率还不完善，在IS-95和20001x系统中，还要考虑到一个开环功控纠正因子=min(max(-7-ECIO,0),7)。此时，开环作用下手机的发射功率为
移动台接入前，先发送一个低强度请求接入信号，若基站没有应答，则以PWR_STEP为步长一点一点的增加发射功率。初始接入功率计算公式如下：
Pt,initial=-Pr-73+NOM_PWR+INIT_PWR（单位dbm）
其中：Pr平均输入功率
INIT_PWR初始功率值
NOM_PWR额定功率偏移
PWR_STEP功率增加量
此外，在反向开环功率控制系统中，移动台的开环功率控制的响应时间大约为30ms，只能克服由于阴影效应引起的慢衰落。要达到更精确的功率控制时间，就需要通过闭环功率控制加以解决。
1、IS-95A/B中的闭环功率控制
闭环功率控制中移动台和基站共同参与，一旦移动台开始和基站建立通信，闭环功率控制即开始起作用。基站不停地监测反向链路质量误诊率（FER）。误诊率（FER）是表示链路质量最好的参数，但测量FER需要花较长的时间收集足够的bit数，实际使用Eb/No。基站不断测量反向链路的Eb/No。给Eb/No设一个门限值，如果Eb/No值太大了，基站会命令移动台减小发射功率。如果Eb/No值太小了，基站会命令移动台增加发射功率。移动台根据基站发送的功率控制指令（功率控制比特携带的信息）来调节移动台的发射功率。