功率控制技术(共22页).docx





《功率控制技术(共22页).docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《功率控制技术(共22页).docx(22页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上功率控制技术(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)序号学号姓名在设计中承担的任务成绩备注1廖鹏整理、画图组长2王源找资料项目1负责人3李飞找资料廖鹏4满达拉找资料5阎学军整理、画图6刘旭升整理7杨佳伟找资料8项目2负责人9项目2成员101112131415项目3负责人16项目3成员1718192021 指导教师签字: 年 月 日专心-专注-专业第一章 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
2、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
3、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
4、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。因此,仍需要对前向功率进行一定的控制,以降低干扰,保证通信质量。在CDMA系统中,采用功率控制是非常有必要的,它也是CDMA走向实用化的核心技术之一。功率控制在对接受信号的能量或信噪比进行评估的基础上,适时补偿无线信道的衰落,来不断的调整发射信号的功率,从而保证一定的通信质量,又降低对其他用户的干扰,保证系统容量。功率控制的核心目的是在保证一定通信质量的前提下,尽可能降低发射功率,以降低干扰,减少功耗。1.2 TD-SCDMA系
5、统功率控制技术TD-SCMA系统是一个干扰受限系统,由于“远近效应”,系统的容量主要受限于系统内各移动台和基站间的干扰,因而,若每个移动台的信号到达基站时都能达到保证通信质量所需的最小信噪比并且保持系统同步,TD-SCDMA系统的容量将会达到最大。功率控制就是为了克服“远近效应”而采取的一项措施。它是在对接收机端的信号强度或信噪比等指标进行评估的基础上,适时改变发射功率来补偿无线信道中的路径损耗和衰落,从而既维持了信道的质量,又不会对同一无线资源中其他用户产生额外的干扰。另外,功率控制使得发射机功率减小,从而延长电池是使用的时间。功率控制算法通常从两个层次进行分析和研究。若从全局的层次上进行分
6、析,则假定内环功率控制速率足够快,能够从理想地跟上信道变化,因此信道增益在一次功率控制达到稳定状态前是恒定的。从这个角度看功率控制问题,着重考虑的问题包括容量、全局稳定性和系统负荷,以及全局控制问题是否有解,即是否能够满足所有用户的性能要求(SIR)。若从局部的层次上进行分析链路通信的目标SIR值假定不变,并且满足所有用户要求。从这个角度考虑问题,则局部功率控制算法收敛性质和收敛速度,即快速跟上信道变化能力,是功率控制算法研究的重点。1.3 WCDMA系统功率控制技术功率控制是WCDMA系统的关键技术之一。由于远近效应和自干扰问题,功率控制是否有效直接决定了WCDMA系统是否可用,并且很大程度
7、上决定了WCDMA系统性能的优劣,对于系统容量、覆盖、业务的QoS(系统服务质量)都有重要影响。功率控制的作用首先是提高单用户的发射功率以改善该用户的服务质量,但由于远近效应和自干扰的问题,提高单用户发射功率会影响其他用户的服务质量,所以功率控制在WCDMA系统中呈现出矛盾的两个方面。WCDMA系统采用宽带扩频技术,所有信号共享相同频谱,每个移动台的信号能量被分配在整个频带范围内,这样移动台的信号能量对其他移动台来说就成为宽带噪声。由于在无线电环境中存在阴影、多径衰落和远距离损耗影响,移动台在小区内的位置是随机的且经常变动,所以信号路径损耗变化很大。如果小区中的所有用户均以相同的功率发射,则靠
8、近基站的移动台到达基站的信号强,远离基站的移动台到达基站的信号弱,另由于在WCDMA系统中,所有小区均采用相同频率,上行链路为不同用户分配的地址码是扰码,且上行同步较难,很难保证完全正交。这将导致强信号掩盖弱信号,即远近效应。 因此,功率控制目的是在保证用户要求的QoS的前提下最大程度降低发射功率,减少系统干扰从而增加系统容量。2 功率控制准则功率控制是指在移动通信系统中根据信道变化情况以及接收到的信号电平,通过反馈信道,按照一定准则控制,调节发射信号电平。2.1 功率平衡准则功率平衡准则是指通过功率控制使接收端接收到的有用信号功率相等,该准则比较易实现,但是性能不如信噪比平衡准则。2.2 信
9、噪比平衡准则信噪比平衡准则是指通过功率控制使接收端有用信号的信噪比相等。该准则虽然能够提供较好的性能,但是可能会产生正反馈,导致系统不稳定。即当某个移动台信噪比低于目标只时,会增加发射功率,同时也就增加了对其他用户的干扰,会导致其他用户也增大发射功率,最终会导致系统崩溃。2.3 功率平衡和SIR平衡混合体制准则 功率控制准则的控制方法易于实现,但其性能不及基于SIR平衡准则的功率控制,基于SIR平衡准则的功率控制也存在局限性,若某移动台到达基站的SIR过低时,需增大发射功率以使SIR达到平衡,但这也相应的增加了对其他移动台的干扰,必然导致其他移动台发射功率增大,如此不断恶性循环导致系统崩溃。为
10、了克服SIR的正反馈带来的系统不稳定性,人们又提出了将SIR平衡准则与功率平衡准则相结合。2.4 误码率(BER)平衡准则 BER一般指平均误码率,它需要在一段时间内求平均值。因此以它作为准则存在一定的时延,这段时延与求BER平均值的时间段是相互矛盾的,平均时间长时延大,延迟后执行功率控制的时间也就长,从而影响功率控制的正确性。3 功率控制的分类3.1 反向功率控制反向功率控制就是在反向链路进行的功率控制,用于调整移动台的发射功率,使信号到达基站接收机时,信号电平刚刚达到保证通信质量的最小信噪比门限,从而克服远近效应,降低干扰,保证系统容量。反向功率控制可以将移动台的发射功率调整至最合理的电平
11、,从而延长电池寿命。由于用户的移动性,不同的移动台到基站的距离一般不同,这导致不同用户之间的路径损耗差别很大,甚至可能相差80dB,而且不同用户的信号所经历的无线信道也有很大的不同。因此反向链路必须采用大动态范围的功率控制方法,快速补偿迅速变化的信道条件。反向功率控制包括反向开环功率控制和反向闭环功率控制。3.1.1 反向开环功率控制反向开环功率控制的前提条件是假设前向和反向链路的衰落一致,系统内的每一个移动台接受并测量前向链路的信号强度,根据所接收的前向链路信号强度来估计传播路径损耗,然后根据这种估计,调整其发射功率。接收信号较强时,表明信道环境较好,将降低发射功率;接收信号较弱时,表明信道
12、环境较差,将增加发射功率。开环功率控制只是对发送电平的粗略估计,因此它的反应时间既不应太快,也不应太慢。如果反应太慢,在开机或进入阴影、拐弯效应时,开环起不到应有的作用;而如果反应太快,将会由于前向链路中的快衰落而浪费功率。因为前向、反向衰落是两个相对独立的过程,移动台接收的尖峰式功率很有可能是由于干扰而形成的。(1) 反向开环功率控制的优缺点 开环功率控制的优点是简单易行,不需要在基站和移动台之间交换信道状态及控制信息,因而开销小且控制速度快。由于开环功率控制是建立在上、下链路具有对称性的基础上,才能根据下行接收信号强度或SIR直接控制上行发射信号功率。对于慢衰落,其“阴影”效应在上、下链路
13、具有位置上的对称性,故对抗这种衰落的影响很有效。但是对于空间选择性衰落,即多径传播引起的快衰落,不具备上、下链路的对称性,因此开环功率控制对抗这类衰落性能较差。对于IS-95频分双工(FDD)移动通信系统,其上、下链路所占频段相差45MHz以上,远远大于信号相干带宽(200kHz左右),因此前反向链路的快衰落是完全独立和不相关的。在这种情况下,移动台根据接收到的下行信号的SIR,即衰落状况来控制移动台发送信号功率,显然效果很差,开环功率控制会导致在某些时刻出现较大误差。但是对于时分双工(TDD)移动通信系统,如TD-SCDMA系统,由于其上、下链路处于同一频段的不同时隙,只要上、下行时隙间隔不
14、要太大,此时信道衰落基本上可以被认为是对称的,开环功率控制可以提高控制精度。(2) 反向开环功率控制的方法在反向开环功率控制中,移动台根据整个频段内接收到的前向链路总功率,结合已知的一些接入参数,采用一定的算法计算得出接入时的发射功率大小。开环功率控制是分步计算的,其步骤如下。当刚进入接入状态时,移动台将按照下式定义的平均输出功率来发射第一个接入探测:平均输出功率(dBm)= -平均输入功率(dBm)+K+NOM-PWR+INIT-PWR (3-1)式(3-1)中,平均功率是相对1.23MHz的标准CDMA信道带宽而言的;常数K取值为-73dBm;NOR-PWR用于告知移动台基站标称功率的变化
15、信息;INIT-PWR用于调整第一个接入探测的功率。后两个参数都需要根据具体传播环境的当地噪声电平通过计算得出。其后的接入探测不断增加发射功率(增加的步长为PRW-STEP),直到收到一个响应或序列结束。这时移动台开始在反向业务信道上发送信号,其平均输出功率电平为平均输出功率(dBm)=平均输入功率(dBm)+K+NOM-PWR+INIT-PWR+接入探测校正 (3-2)其中,接入探测校正= PWR-LVLPWR-STEP,这里,PWR-LVL是接入探测功率电平调整, PWR-STEP是连续的两个接入试探之间功率的增加量。移动台接收到确认后,开始在反向业务信道上发送信号,其平均输出功率为平均输
16、出功率(dBm)= -平均输入功率(dBm)+K+NOM-PWR+INIT-PWR+接入探测校正之和 (3-3)移动台一旦从前向链路接收到功率控制比特,将开始进行闭环功率控制,即平均输出功率(dBm)= -平均输入功率(dBm)+K+NOM-PWR+INIT-PWR+接入探测校正之和+所有闭环功率控制校正之和 (3-4) 反向开环功率控制是为了补偿平均路径损耗以及慢衰落,所以它必须要有一个很大的动态范围。根据空中接口标准,它至少应该达到32dB的动态范围。NOM-PWR,INIT-PWR和PWR-STEP均为在接入参数消息中定义的参数,在移动台发射之前便可得到这些参数。NOM-PWR参数范围为
17、-87dB,标称值为0dB。INIT-PWR参数的动态范围为-1615dB,标称值为0dB。PWR-STEP 参数范围为07dB。这些校正参数对平均输出功率所做调整的精度为0.5dB。移动台平均输出功率可调整的动态范围至少应该达到32dB的动态范围。3.1.2 反向闭环功率控制反向闭环功率控制是指基站根据测量到的反向信道的质量,调整移动台的发射功率。其基本原则是如果测量到的反向信道质量低于一定的门限,则命令移动台增加发射功率;反之命令移动台降低发射功率。反向闭环功率控制是反向功率控制的核心。它通过基站,对移动台的开环功率估计进行迅速纠正,从而使移动台保持最理想的发射功率。反向闭环功率控制是对反
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 功率 控制 技术 22

限制150内