《電子技術(shù)應(yīng)用》
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WCDMA系統(tǒng)中的功率控制研究

2008-07-01
作者:administrator
1 概述

??? 功率控制" title="功率控制">功率控制是WCDMA系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于遠(yuǎn)近效應(yīng)和自干擾問題,功率控制是否有效直接決定了WCDMA系統(tǒng)是否可用,并且很大程度上決定了WCDMA系統(tǒng)性能的優(yōu)劣,對(duì)于系統(tǒng)容量、覆蓋、業(yè)務(wù)的QoS(系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量" title="服務(wù)質(zhì)量">服務(wù)質(zhì)量)都有重要影響。

功率控制的作用首先是提高單用戶的發(fā)射功率" title="發(fā)射功率">發(fā)射功率以改善該用戶的服務(wù)質(zhì)量,但由于遠(yuǎn)近效應(yīng)和自干擾的問題,提高單用戶發(fā)射功率會(huì)影響其他用戶的服務(wù)質(zhì)量,所以功率控制在WCDMA系統(tǒng)中呈現(xiàn)出矛盾的兩個(gè)方面。

?? WCDMA系統(tǒng)采用寬帶擴(kuò)頻技術(shù),所有信號(hào)共享相同頻譜,每個(gè)移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)能量被分配在整個(gè)頻帶范圍內(nèi),這樣移動(dòng)臺(tái)" title="移動(dòng)臺(tái)">移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)能量對(duì)其他移動(dòng)臺(tái)來(lái)說(shuō)就成為寬帶噪聲。由于在無(wú)線電環(huán)境中存在陰影、多徑衰落和遠(yuǎn)距離損耗影響,移動(dòng)臺(tái)在小區(qū)內(nèi)的位置是隨機(jī)的且經(jīng)常變動(dòng),所以信號(hào)路徑損耗變化很大。如果小區(qū)中的所有用戶均以相同的功率發(fā)射,則靠近基站的移動(dòng)臺(tái)到達(dá)基站的信號(hào)強(qiáng),遠(yuǎn)離基站的移動(dòng)臺(tái)到達(dá)基站的信號(hào)弱,另由于在WCDMA系統(tǒng)中,所有小區(qū)均采用相同頻率,上行鏈路為不同用戶分配的地址碼是擾碼,且上行同步較難,很難保證完全正交。這將導(dǎo)致強(qiáng)信號(hào)掩蓋弱信號(hào),即遠(yuǎn)近效應(yīng)。

???

因此,功率控制目的是在保證用戶要求的QoS的前提下最大程度降低發(fā)射功率,減少系統(tǒng)干擾從而增加系統(tǒng)容量。

??? 2? 定義與縮略語(yǔ)

??? 由于涉及到許多專業(yè)術(shù)語(yǔ),我們?cè)诮榻B功率控制之前先介紹一些相關(guān)術(shù)語(yǔ)的定義。

??? activeset:激活集合。

??? UL interference: 上行干擾 。

??? C/I: C/I=(RSCP/ISCP)×(SF/2) 信干比。

??? Eb/No:每比特的信噪比,Eb是每一個(gè)碼元的能量,No分母是噪聲的功率譜密度。

??? Ec/Io: Ec/Io=RSCP/RSSI,體現(xiàn)了所接收信號(hào)的強(qiáng)度和干擾的水平。

??? AICH: Access Link Control Application Protocol,接入鏈路控制應(yīng)用部分。

??? AMR:Adaptive Multi-Rate,自適應(yīng)多速率。

??? BER :Bit Error Ratio,比特差錯(cuò)率。

??? BLER: Block Error Rate,誤塊率。

??? CRC: Cyclic Redundancy Code,循環(huán)冗余碼。

??? CS: Circuit Switched ,電路交換。

??? VP: Video Phone,可視電話。

??? DL: Downlink (Forward Link),下行鏈路。

??? Dpcch: Dedicated Physical Control Channel,專用物理控制信道。

??? FER : Frame Error Rate,誤幀率。

??? OVSF:Orthogonal Variable Spreading Factor,正交可變擴(kuò)頻因子" title="擴(kuò)頻因子">擴(kuò)頻因子。

??? P-CPICH: Primary Common Pilot Channel,主公共導(dǎo)頻信道。

??? PRACH: Physical Random Access Channel,物理隨機(jī)接入信道。

??? QoS: Quality of Service ,業(yè)務(wù)質(zhì)量。

??? RNC: Radio Network Control,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器。

??? NodeB: WCDMA Base Station ,WCDMA基站。

??? RSCP: Received Signal Code Power,接收信號(hào)碼功率。

??? RSSI:Received Signal Strength Indicator,接收信號(hào)強(qiáng)度指示。

??? RTWP: Received Total Wide band Power,接收總帶寬功率。

??? SF: Spreading Factor,擴(kuò)頻因子。

??? SIR:Signal-to-Interference Ratio,信干比。

??? TPC: Transmit Power Control,發(fā)射功率控制。

??? UE :User Equipment,用戶設(shè)備。

??? WCDMA: Wideband Code Division Multiple Access,寬帶碼分多址。

??? 3? 功率控制的實(shí)現(xiàn)過程

??? 功率控制的實(shí)現(xiàn)方式可以分為兩大類:內(nèi)環(huán)功控和外環(huán)功控。當(dāng)手機(jī)處于軟切換狀態(tài)時(shí),快速功控會(huì)導(dǎo)致下行功率飄移。為了解決下行功率漂移問題,Serving-RNC需要對(duì)NodeB進(jìn)行功率均衡。

??? 3.1內(nèi)環(huán)功控

??? 內(nèi)環(huán)功控的主要作用是通過控制物理信道的發(fā)射功率,使接收SIR收斂于目標(biāo)SIR。WCDMA系統(tǒng)是通過估計(jì)接收到的Eb/No來(lái)發(fā)出相應(yīng)的功率調(diào)整命令的。Eb/No與SIR具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系,例如對(duì)于12.2kbit/s的語(yǔ)音業(yè)務(wù),Eb/No的典型值為5.0dB,在碼片速率3.84Mchip/s的情況下,處理增益為10log10(3.84M/12.2k)=25dB。所以SIR=5dB-25dB=-20dB。即:載干比(C/I)>-20dB。

??? 內(nèi)環(huán)功控分為開環(huán)和閉環(huán)兩種方式。開環(huán)功控目的提供初始發(fā)射功率的粗略估計(jì),它根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)路徑損耗和干擾水平進(jìn)行估計(jì),從而計(jì)算初始發(fā)射功率。

??? 3.1.1開環(huán)功控

??? 初始功率P_PRACH=P-CPICHDL TX power – CPICH_RSCP + UL interference + Constant Value。P-CPICH DL TX power–CPICH_RSCP為下行路徑損耗。計(jì)算P_PRACH上行路徑損耗,并是根據(jù)下行信號(hào)所得到的路徑損耗來(lái)估計(jì)上行損耗。由于上下行頻段間隔較大,上下行的快衰落情況是完全不相關(guān)的,因此,這個(gè)估計(jì)值是很不準(zhǔn)確的。

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