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1、WCDMA系統(tǒng)中的功率控制WCDMA中采用的寬帶擴(kuò)頻技術(shù)，所有用戶都享用共同的上、下行頻譜資源，每一個用戶的有用信號的能量都分配到整個頻帶內(nèi)，而這種有用信號對其他用戶而言將是一個干擾。如何控制用戶間干擾、改善功率的利用率從而提高整個系統(tǒng)的用戶容量和通話質(zhì)量，從而更有效利用無線資源，功率控制是不可缺少的重要手段。 一、遠(yuǎn)近效應(yīng) 功率控制的目的是為了克服遠(yuǎn)近效應(yīng)。遠(yuǎn)近效應(yīng)現(xiàn)象是指如果沒有功率控制,距離基站近的一個UE就能阻塞整個小區(qū)，而距離NodeB遠(yuǎn)的UE信號將被“淹沒。 在上行鏈路中,如果小區(qū)內(nèi)所有UE以相同的功率進(jìn)行發(fā)射，由于每個UE與 Node B的距離和路徑不同，信號到達(dá)Node B就會

2、有不同的衰耗，從而導(dǎo)致離Node B較近的UE，Node B收到的信號強(qiáng)，較遠(yuǎn)的Node B收到的信號弱,這樣就會造成Node B所接收到的信號的強(qiáng)度相差很大。由于 WCDMA是同頻接收系統(tǒng)，較遠(yuǎn)的弱信號到達(dá)Node B后可能不會被解擴(kuò)出來,造成弱信號“淹沒”在強(qiáng)信號中,而無法正常工作。 CDMA自從提出來以后一直沒有得到大規(guī)模應(yīng)用的主要原因，就是無法克服遠(yuǎn)近效應(yīng)。從圖1可知,采用功率控制后,每個UE到達(dá)基站的功率基本相當(dāng)，這樣，每個UE的信號到達(dá)NodeB后，都能被正確地解調(diào)出來。 圖1 功控比較示意圖 二、功率控制的目的 WCDMA采用寬帶擴(kuò)頻技術(shù)，是個自干擾系統(tǒng).通過功率控制,降低了多址

3、干擾、克服遠(yuǎn)近效應(yīng)以及衰落的影響,從而保證了上下行鏈路的質(zhì)量。例如：在保證QoS的前提下降低某個UE的發(fā)射功率，將不會影響其上下行數(shù)據(jù)的接收質(zhì)量,但結(jié)果卻減少了系統(tǒng)干擾，其他UE的上下行鏈路質(zhì)量將得到提高。功率控制給系統(tǒng)帶來以下優(yōu)點: （1)克服陰影衰落和快衰落.陰影衰落是由于建筑物的阻擋而產(chǎn)生的衰落，衰落的變化比較慢；而快衰落是由于無線傳播環(huán)境的惡劣，UE和NodeB之間的發(fā)射信號可能要經(jīng)過多次的反射、散射和折射才能到達(dá)接受端而造成.對于陰影衰落，可以提高發(fā)射功率來克服；而快速功控的速度是1500次/秒，功控的速度可能高于快衰落，從而克服了快衰落、給系統(tǒng)帶來增益，并保證了UE在移動狀態(tài)下的接

4、受質(zhì)量，同時也能減小對相鄰小區(qū)的干擾。 （2）降低網(wǎng)絡(luò)干擾，提高系統(tǒng)的質(zhì)量和容量。功率控制的結(jié)果使UE和NodeB之間的信號以最低功率發(fā)射,這樣系統(tǒng)內(nèi)的干擾就會最小，從而提高了系統(tǒng)的容量和質(zhì)量。 （3）由于手機(jī)以最小的發(fā)射功率和NodeB保持聯(lián)系，這樣手機(jī)電池的使用時間將會大大延長。 三、功率控制的分類 在WCDMA系統(tǒng)中,功率控制按方向分為上行（或稱為反向）功率控制和下行(或稱為前向）功率控制兩類；按移動臺和基站是否同時參與又分為開環(huán)功率控制和閉環(huán)功率控制兩大類。閉環(huán)功控是指發(fā)射端根據(jù)接收端送來的反饋信息對發(fā)射功率進(jìn)行控制的過程；而開環(huán)功控不需要接收端的反饋，發(fā)射端根據(jù)自身測量得到的信息對發(fā)

5、射功率進(jìn)行控制。 1開環(huán)功率控制 開環(huán)功率控制是根據(jù)上行鏈路的干擾情況估算下行鏈路,或是根據(jù)下行鏈路的干擾情況估算上行鏈路，是單向不閉合的。 圖2 開環(huán)功率控制 如圖2所示，UE測量公共導(dǎo)頻信道CPICH的接收功率并估算NodeB的初始發(fā)射功率，然后計算出路徑損耗，根據(jù)廣播信道BCH得出干擾水平和解調(diào)門限，最后UE計算出上行初始發(fā)射功率作為隨機(jī)接入中的前綴傳輸功率，并在選擇的上行接入時隙上傳送（隨機(jī)接入過程)。開環(huán)功率控制實際上是根據(jù)下行鏈路的功率測量對路徑損耗和干擾水平進(jìn)行估算而得出上行的初始發(fā)射功率,所以,初始的上行發(fā)射功率只是相對準(zhǔn)確值。 WCDMA系統(tǒng)采用的FDD模式，上行采用1920

6、1980MHz、下行采用21102170MHz，上下行的頻段相差190MHz.由于上行和下行鏈路的信道衰落情況是完全不同的，所以，開環(huán)功率控制只能起到粗略控制的作用。但開環(huán)功控卻能相對準(zhǔn)確地計算初始發(fā)射功率，從而加速了其收斂時間，降低了對系統(tǒng)負(fù)載的沖擊;而且，在3GPP協(xié)議中，要求開環(huán)功率控制的控制方差在10dB內(nèi)就可以接受. 2上行內(nèi)環(huán)功控 內(nèi)環(huán)功率控制是快速閉環(huán)功率控制，在NodeB與UE之間的物理層進(jìn)行,上行內(nèi)環(huán)功率控制的目的是使基站接收到每個UE信號的比特能量相等.見圖3. 圖3 上行內(nèi)環(huán)功控 首先,NodeB測量接受到的上行信號的信干比（SIR）,并和設(shè)置的目標(biāo)SIR（目標(biāo)SIR由R

7、NC下發(fā)給NodeB）相比較,如果測量SIR小于目標(biāo)SIR，NodeB在下行的物理信道DPCH中的TPC標(biāo)識通知UE提高發(fā)射功率，反之，通知UE降低發(fā)射功率。 因為WCDMA在空中傳輸以無線幀為單位,每一幀包含有15個時隙，傳輸時間為10ms，所以,每時隙傳輸?shù)念l率為1500次/秒；而DPCH是在無限幀中的每個時隙中傳送,所以其傳送的頻率為每秒1500次，而且上行內(nèi)環(huán)功控的標(biāo)識位TPC是包含在DPCH里面，所以,內(nèi)環(huán)功控的時間也是1500次/秒. 3上行外環(huán)功控 上行外環(huán)功控是RNC動態(tài)地調(diào)整內(nèi)環(huán)功控的SIR目標(biāo)值，其目的是使每條鏈路的通信質(zhì)量基本保持在設(shè)定值，使接收到數(shù)據(jù)的BLER滿足QoS

8、要求。見圖4. 圖4 上行外環(huán)功控 上行外環(huán)功控由RNC執(zhí)行。RNC測量從NodeB傳送來數(shù)據(jù)的BLER（誤塊率）并和目標(biāo)BLER（QoS中的參數(shù)，由核心網(wǎng)下發(fā))相比較，如果測量BLER大于目標(biāo)BLER,RNC重新設(shè)置目標(biāo)TAR（調(diào)高TAR）并下發(fā)到NodeB；反之，RNC調(diào)低TAR并下發(fā)到NodeB.外環(huán)功率控制的周期一般在一個 TTI（10ms、20ms、40ms、80ms）的量級，即 10100Hz. 由于無線環(huán)境的復(fù)雜性，僅根據(jù)SIR值進(jìn)行功率控制并不能真正反映鏈路的質(zhì)量。而且，網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量是通過提供服務(wù)中的QoS來衡量，而QoS的表征量為BLER,而非SIR。所以，上行外環(huán)功控是根

9、據(jù)實際的BLER值來動態(tài)調(diào)整目標(biāo)SIR，從而滿足Qos質(zhì)量要求。 4下行閉環(huán)功控 下行閉環(huán)功控和上行閉環(huán)功控的原理相似。下行內(nèi)環(huán)功率控制由手機(jī)控制，目的使手機(jī)接收到NodeB信號的比特能量相等，以解決下行功率受限；下行外環(huán)功控是由UE的層3控制,通過測量下行數(shù)據(jù)的BLER值,進(jìn)而調(diào)整UE物理層的目標(biāo)SIR值，最終達(dá)到UE接收到數(shù)據(jù)的BLER值滿足QoS要求。見圖5. 圖5 下行內(nèi)環(huán)和外環(huán)功率控制 四、總結(jié) WCDMA是個自干擾系統(tǒng)，功率是最終的無線資源,而無線資源管理的過程就是控制自身系統(tǒng)內(nèi)干擾的過程，所以，最有效地使用無線資源的唯一手段就是嚴(yán)格控制功率的使用。但控制功率的使用是矛盾的：一方面它能提高針對某用戶的發(fā)射功率、改善用戶的服務(wù)質(zhì)量；另一方面，由于WCDMA的自干擾性,這種提高會帶給其他用戶干擾的增加，而導(dǎo)致介紹質(zhì)量的下降。 所以，在WCDMA系統(tǒng)中,在保證了用戶要求的QoS前提下，功率控制的使用，最大限度地降低發(fā)射功率、減少系統(tǒng)干擾、增加系統(tǒng)容量,而這正是WCDMA技術(shù)的關(guān)鍵.