个人通信第四章精选PPT.ppt

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1、个人通信课件第四章第1页，此课件共53页哦24.1动态功率控制技术4.2动态信道分配(DCA)4.3越区切换4.4支持多媒体业务的动态资源分配 第2页，此课件共53页哦3为何需要功率控制为何需要功率控制FF CDMACDMACDMACDMA系统的干扰受限特点（根本原因）系统的干扰受限特点（根本原因）系统的干扰受限特点（根本原因）系统的干扰受限特点（根本原因）qq原因：扩频码得非理想相关特性；无线信道多经效应；蜂窝结构和大用户量；原因：扩频码得非理想相关特性；无线信道多经效应；蜂窝结构和大用户量；原因：扩频码得非理想相关特性；无线信道多经效应；蜂窝结构和大用户量；原因：扩频码得非理想相关特性；无

2、线信道多经效应；蜂窝结构和大用户量；qq通过功控减少：符号间干扰（通过功控减少：符号间干扰（通过功控减少：符号间干扰（通过功控减少：符号间干扰（ICIICI）、用户间干扰（）、用户间干扰（）、用户间干扰（）、用户间干扰（MAIMAI）、邻小区干扰（）、邻小区干扰（）、邻小区干扰（）、邻小区干扰（ACIACI）；）；）；）；qq CDMACDMA蜂窝系统容量主要受限于干扰。蜂窝系统容量主要受限于干扰。蜂窝系统容量主要受限于干扰。蜂窝系统容量主要受限于干扰。FF 节省功耗节省功耗节省功耗节省功耗qq通过功率控制减少无谓功率消耗通过功率控制减少无谓功率消耗通过功率控制减少无谓功率消耗通过功率控制减少

3、无谓功率消耗FF 减少电磁辐射减少电磁辐射减少电磁辐射减少电磁辐射qq根通过功率控制，减少基站和移动台无谓电磁辐射根通过功率控制，减少基站和移动台无谓电磁辐射根通过功率控制，减少基站和移动台无谓电磁辐射根通过功率控制，减少基站和移动台无谓电磁辐射FF 改善时变信道传输质量改善时变信道传输质量改善时变信道传输质量改善时变信道传输质量qq根据信号强度探测，改变发送功率，保证无线链路质量根据信号强度探测，改变发送功率，保证无线链路质量根据信号强度探测，改变发送功率，保证无线链路质量根据信号强度探测，改变发送功率，保证无线链路质量 第3页，此课件共53页哦4F上世纪上世纪80年代中期年代中期IEEE文

4、章：文章：CDMA用于蜂窝系统不可行；用于蜂窝系统不可行；F1989.2 高通（高通（Qualcomm）造访李建业：）造访李建业：CDMA蜂窝系统蜂窝系统商用必须解决功率控制；商用必须解决功率控制；F1989.4 高通再访李建业：高通再访李建业：6个月内演示个月内演示CDMA功控，太平洋电功控，太平洋电话公司将支付话公司将支付100万美元；万美元；F1993年高通基于功率控制、软切换等核心专利技术的年高通基于功率控制、软切换等核心专利技术的IS-95标准通标准通过，过，CDMA蜂窝系统商用；蜂窝系统商用；F目前，目前，1400多项专利，专利费已成为高通公司的重要经济支柱。多项专利，专利费已成为

5、高通公司的重要经济支柱。功率控制技术的诞生功率控制技术的诞生第4页，此课件共53页哦5功率控制技术的作用功率控制技术的作用F远近效应远近效应若若d d2 2/d/d1 1=100=100，则，则S S1 1/S/S2 2将达近将达近80dB!80dB!强抑弱！强抑弱！反向反向d2d1前向前向S1S2MS2MS2MS1MS1 远近效远近效应应只有采用功率控制才能很好地解决只有采用功率控制才能很好地解决CDMA蜂窝系统面临的蜂窝系统面临的问题。问题。这些问题包括：这些问题包括：远近效应；远近效应；快衰落与阴影快衰落与阴影衰落；衰落；多址干扰多址干扰第5页，此课件共53页哦6F 快衰落与阴影衰落快衰

6、落与阴影衰落衰落速率：可达衰落速率：可达100次次/秒秒（900MHz、60km/h时）时）衰落深度：可达衰落深度：可达30dB距离距离接收功率接收功率(dBm)慢衰落慢衰落快衰落快衰落功率控制技术的作用功率控制技术的作用第6页，此课件共53页哦7（a a）基站对移动台的正向多址干扰）基站对移动台的正向多址干扰（b b）移动台对基站的反向多址干扰）移动台对基站的反向多址干扰MS1MS1MS1MS1BS1BS1BS1BS1F 多址干扰多址干扰功率控制技术的作用功率控制技术的作用第7页，此课件共53页哦8功率控制的目标功率控制的目标F核心目的：核心目的：降低干扰，减少功耗降低干扰，减少功耗 F保证

7、一定质量的前提下，尽可能降低功率，使接收功率保证一定质量的前提下，尽可能降低功率，使接收功率始终始终刚刚够用！刚刚够用！F前向功控前向功控限制限制BS的发射功率，使所有的发射功率，使所有MS在保证在保证通信质量的条件下，通信质量的条件下，BS的发射功率为最小。的发射功率为最小。F反向功控反向功控限制限制MS的发射功率，使所有的发射功率，使所有MS到达到达基基站的信号强度一样。站的信号强度一样。多：多的部分是干扰；多：多的部分是干扰；少：通信质量达不到少：通信质量达不到第8页，此课件共53页哦9功率控制的方法功率控制的方法F开环功控开环功控基于路径损耗的功率控制，补偿信道中平基于路径损耗的功率控

8、制，补偿信道中平均路径衰落及慢衰落（阴影衰落）均路径衰落及慢衰落（阴影衰落）q根据接收信号强度（质量），调整根据接收信号强度（质量），调整自身自身的发射功率，以达的发射功率，以达到期望的通信质量。到期望的通信质量。F 闭环功控闭环功控降低信道快衰落的影响降低信道快衰落的影响q根据接收信号强度（质量），调整根据接收信号强度（质量），调整对方对方的发射功率，对开环的发射功率，对开环功率控制提供校正。功率控制提供校正。u内环功控内环功控调整信号强度调整信号强度u外环功控外环功控调整功控门限调整功控门限第9页，此课件共53页哦104.1.1 蜂窝系统中的最佳功率控制蜂窝系统中的最佳功率控制4.1动态功

9、率控制技术F功率控制准则：功率控制准则：1.基于路径损耗的功率控制基于路径损耗的功率控制2.基于质量的功率控制基于质量的功率控制F功率控制的步长：功率控制的步长：0.25-1dBF下行链路功率控制的目的：下行链路功率控制的目的：减小对邻近小区的干扰减小对邻近小区的干扰第10页，此课件共53页哦11图例：某小区移动台I接收到的信干比G i iGij第11页，此课件共53页哦12令令为任一移动台的为任一移动台的CI，则，则的分布为：的分布为：若系统要求的最小若系统要求的最小(门限门限)CI为为0(被称被称为系统保护比为系统保护比)，F(0)被称为被称为干扰概率干扰概率或或中中断概率断概率，则功率控

10、制算法应使则功率控制算法应使F(0)最小。最小。第12页，此课件共53页哦194.1.2CDMA功率控制干扰用户Mi对Bj的干扰为：rmr0第19页，此课件共53页哦20IS-95系统的功控实现系统的功控实现F前向链路功率控制前向链路功率控制q机制：通过响应移动台提供的测试来调整各用户链路机制：通过响应移动台提供的测试来调整各用户链路信号的前向链路功率信号的前向链路功率q组成：组成：开环功率控制闭环功率控制开环功率控制闭环功率控制。其中开环功控是。其中开环功控是基站通过接入程序期所接收的移动台功率，估算出传基站通过接入程序期所接收的移动台功率，估算出传输损耗来调整各业务信道的起始功率；闭环功控

11、是基输损耗来调整各业务信道的起始功率；闭环功控是基站和移动台相配合而动态地改变功率。站和移动台相配合而动态地改变功率。q调节步长：约调节步长：约0.5dB，动态范围限制在标称功率的，动态范围限制在标称功率的 6dB，q调节速率：缓慢，每秒调节速率：缓慢，每秒2次（次（30ms）第20页，此课件共53页哦21F反向链路的功率控制反向链路的功率控制q开环功控开环功控MS在在接入过程接入过程中进行中进行uMS通过估算接收信道的路径损耗，来决定自身的发通过估算接收信道的路径损耗，来决定自身的发射功率射功率u调节步长：每次调节步长：每次0.5dBu动态范围：动态范围：32dBIS-95系统的功控实现系统

12、的功控实现第21页，此课件共53页哦22IS-95系统的功控实现系统的功控实现F反向链路闭环功控反向链路闭环功控MS获得业务信道获得业务信道后后内环功控内环功控调整信号强度调整信号强度外环功控外环功控调整功控门限调整功控门限第22页，此课件共53页哦23IS-95系统的功控实现系统的功控实现F反向链路闭环功控反向链路闭环功控MS获得业务信道获得业务信道后后q内环功控内环功控：调节发射功率，保持：调节发射功率，保持MS尽可能地接近信干比目尽可能地接近信干比目标值标值uBS测量反向信道的信干比，与目标值比较后调整测量反向信道的信干比，与目标值比较后调整MS的的发射功率。发射功率。u调节步长：调节步

13、长：1dBu调节速率：调节速率：800次次/S（1.25ms）u动态范围：动态范围：48dB（+/-24dB）q外环功控外环功控：计算：计算FER（误帧率），调整信干比目标值（误帧率），调整信干比目标值，平衡，平衡FER与系统容量的关系。调节速率：与系统容量的关系。调节速率：20ms第23页，此课件共53页哦24Eb/It目标值（目标值（5dB话音质量良好）话音质量良好）MS发射功率发射功率时间时间ItEb/ItEb/It设定值设定值下一个下一个Eb/It设定值设定值1.25msEbEbi 幀幀i1 幀幀闭环功控示意图闭环功控示意图第24页，此课件共53页哦25IS-95闭环反向功率控制方案总

14、结将将20ms的帧分成的帧分成16个个1.25 ms的功率控制段，基站每隔的功率控制段，基站每隔1.25ms测量接收到的测量接收到的SIR，与目标，与目标SIR相比较，决定增加移动台相比较，决定增加移动台功率还是降低（功率还是降低（0增增1降）。降）。功率控制命令误码率较高。功率控制命令误码率较高。功率控制调整幅度：功率控制调整幅度：0.25、0.5、1dB，闭环功控动态范围是，闭环功控动态范围是24dB。采用插入技术，功率控制比特每采用插入技术，功率控制比特每1.25ms(800Hz传输速率）传输速率）在下行链路上传输。在移动台连续发射的情况下，其功率可在下行链路上传输。在移动台连续发射的情

15、况下，其功率可以得到连续的调整。以得到连续的调整。第25页，此课件共53页哦264.2动态信道分配（DCA）中心思想：中心思想：系统根据当前的业务负载和干扰情况，系统根据当前的业务负载和干扰情况，动态将信道动态将信道(频率或时隙频率或时隙)分配给所需的用户，以达到最分配给所需的用户，以达到最大的系统容量和最佳的通信质量。大的系统容量和最佳的通信质量。动态信道分配方法：动态信道分配方法：1、业务自适应系统、业务自适应系统2、干扰自适应系统、干扰自适应系统第26页，此课件共53页哦274.2.1信道借用法信道集信道集信道集信道集Z Z仅在热点小仅在热点小仅在热点小仅在热点小区区区区4 4的的的的A

16、 A扇区中使用；扇区中使用；扇区中使用；扇区中使用；干扰小区干扰小区干扰小区干扰小区8 8和和和和9 9的的的的A A扇扇扇扇区使用区使用区使用区使用Y Y信道集，它信道集，它信道集，它信道集，它们的们的们的们的B B和和和和C C扇区首先扇区首先扇区首先扇区首先使用信道集使用信道集使用信道集使用信道集Z Z，然后，然后，然后，然后再使用信道集再使用信道集再使用信道集再使用信道集Y Y。信道集使用规则信道集使用规则一、采用扇区化的信道借用法一、采用扇区化的信道借用法第27页，此课件共53页哦28扇区扇区扇区扇区A A中的呼叫，中的呼叫，中的呼叫，中的呼叫，首先使用信道集首先使用信道集首先使用信

17、道集首先使用信道集Z Z，用完之后，再使用信用完之后，再使用信用完之后，再使用信用完之后，再使用信道集道集道集道集X X；扇区扇区扇区扇区B B和和和和C C中的呼中的呼中的呼中的呼叫仅使用信道集叫仅使用信道集叫仅使用信道集叫仅使用信道集X X。热点小区信道指配规则热点小区信道指配规则第28页，此课件共53页哦29呼损率与出租信道数|Z|的关系曲线第29页，此课件共53页哦30热点小区不同到达率H条件下|Z|和呼损率曲线第30页，此课件共53页哦31二、动态共享式信道借用法F信道集信道集Z在热点小区和出租小区之间共享在热点小区和出租小区之间共享出租小区中的呼叫首先使用信道出租小区中的呼叫首先使

18、用信道出租小区中的呼叫首先使用信道出租小区中的呼叫首先使用信道集集集集Y Y，然后再使用信道集，然后再使用信道集，然后再使用信道集，然后再使用信道集Z Z热点小区热点小区热点小区热点小区B B扇区和扇区和扇区和扇区和C C扇区中的呼扇区中的呼扇区中的呼扇区中的呼叫仅使用信道集叫仅使用信道集叫仅使用信道集叫仅使用信道集X X热点小区热点小区热点小区热点小区A A扇区中的呼叫使用信扇区中的呼叫使用信扇区中的呼叫使用信扇区中的呼叫使用信道集道集道集道集X X或或或或Z Z，但要使得在热点小区，但要使得在热点小区，但要使得在热点小区，但要使得在热点小区中的剩余信道数尽可能地接近出租中的剩余信道数尽可能

19、地接近出租中的剩余信道数尽可能地接近出租中的剩余信道数尽可能地接近出租小区中的剩余信道数小区中的剩余信道数小区中的剩余信道数小区中的剩余信道数+第31页，此课件共53页哦32设设i，j，k分别为分别为X，Y，Z中已使用的信道数，中已使用的信道数，a)如如果果(i=|X|且且k|Z|)或或(i|X|，且且k=|Z|)，则则在在非非阻阻塞塞的的信信道道集集中指定一个信道；中指定一个信道；b)如果如果(i|X|，且，且k|Z|，指配，指配X或或Z中的信道按下列规则：中的信道按下列规则：热点小区的剩热点小区的剩热点小区的剩热点小区的剩余信道余信道余信道余信道出租小区的出租小区的出租小区的出租小区的剩余

20、信道剩余信道剩余信道剩余信道热点小区热点小区A扇区使用扇区使用X或或Z的原则的原则第32页，此课件共53页哦33三、重叠小区结构中的信道借用法 被借用的信道仅在热点小区和干扰小区中心的一个小区域内使被借用的信道仅在热点小区和干扰小区中心的一个小区域内使用用。如何确定如何确定重叠面积？重叠面积？第33页，此课件共53页哦404.3越区切换越区切换是指将当前正在进行的移动台与基站之间的通信链路从当前基站转移到另一个基站的过程。也称自动链路转移。越区切换从越区切换从小区的性质小区的性质上可分的类型：上可分的类型：F同一交换中心基站之间的越区切换F同一BSC之间的切换F不同BSC之间的切换F不同交换中

21、心之间基站的越区切换F同基站内不同扇区的切换F不同运营商之间的切换。第40页，此课件共53页哦41越区切换的研究包括三个方面的问题：越区切换的研究包括三个方面的问题：越区切换的准则越区切换的准则越区切换如何控制越区切换如何控制越区切换时信道分配越区切换时信道分配越区切换总体概念越区切换分类：硬切换越区切换分类：硬切换 软切换软切换越区切换算法性能指标包括：越区切换的失败概越区切换算法性能指标包括：越区切换的失败概率、因越区失败而使通信中断的概率、越区切换的速率、因越区失败而使通信中断的概率、越区切换的速率、越区切换引起的通信中断的时间间隔，以及越区率、越区切换引起的通信中断的时间间隔，以及越区

22、切换发生的时延等。切换发生的时延等。切换过程：测量、决策、执行切换过程：测量、决策、执行第41页，此课件共53页哦424.3.1越区切换的准则相对相对信号强度信号强度准则准则(准准则则1)具有具有门限门限规定的相对信规定的相对信号强度准则号强度准则(准则准则2)具有具有滞后余量滞后余量的相对信的相对信号强度准则号强度准则(准则准则3)具有滞后余量和门限规具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则定的相对信号强度准则(准则准则4)第42页，此课件共53页哦切换种类切换种类-硬切换硬切换F硬切换最主要的特点就是在切换情况下，同一时刻占用一个无线信道，它必须在一个指定时间内，先中断与原基站的联系，调谐

23、到新的频率上，再与新基站取得联系，在切换过程中可能会发生通信短时中断(200ms)。硬切换主要是不同频率不同频率的基站和扇区之间的切换。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。硬切换主要用于GSM系统中。43第43页，此课件共53页哦切换种类切换种类软切换软切换F在软切换过程中，两条链路及相对应的两个数据流在一个相对较长的时间内同时被激活，一直到进入新基站并测量到新基站的传输质量满足指标要求后，才断开与原基站的连接。软切换是同一同一频率下不同基站频率下不同基站之间的切换。在软切换中，移动台只有在取得了与新基站的链接之后，才会中断与原基站的联系

24、，因此在切换过程中没有中断。软切换中移动台和基站均采用分集技术和反向功率控制，能很好地提高系统的性能。软切换主要用于CDMA系统中。44第44页，此课件共53页哦切换种类切换种类更软切换更软切换F在CDMA系统中，移动台在扇区化小区的同一小区的不同扇区同一小区的不同扇区之间进行的软切换称为更软切换。实际上是相同信道上的导频之间的切换。这种切换是由BSC完成的，并不通知MSC。45第45页，此课件共53页哦切换种类切换种类接力切换接力切换F接力切换是一种基于智能天线的切换方案。利用终端上行预同步技术，预先取得与目标小区的同步参数，并通过开环方式保持与目标小区的同步，一旦网络判决切换，终端可迅速由

25、原小区切换到目标小区，在切换过程中，终端从源小区接收下行数据，向目标小区发送上行数据，即上下行通信链路先后转移到目标小区。TD-SCDMA中采用了接力切换。46第46页，此课件共53页哦474.3.2越区切换控制第47页，此课件共53页哦48移动台辅助的软切换导频信道分类：导频信道分类：活动导频集活动导频集(Active Set)候选导频集候选导频集(Candidate Set)相邻导频集相邻导频集(Neighbor Set)剩余导频集剩余导频集(Remaining Set)导频集维护控制：导频集维护控制：活动导频集维护活动导频集维护候选导频集维护候选导频集维护相邻导频集维护相邻导频集维护剩余导频集维护剩余导频集维护软切换依据软切换依据软切换控制软切换控制第48页，此课件共53页哦49软切换的控制过程第49页，此课件共53页哦53小结1、IS-95闭环功率控制方案。2、几种信道借用法的概念、比较。3、切换分类、准则、准则参数。4、切换过程控制的方式，一些典型系统所采用的方式。endend第53页，此课件共53页哦