无线资源管理-论文终稿.docVIP

3G系统中功率控制机制的研究与发展 目 录 1 功率控制的基本概念 1 1.1 引言 1 1.2 3G系统功率控制方案 1 1.3 功率控制研究方法 1 2 3G系统功率控制发展现状 2 2.1 3G系统功率控制概述 2 2.2 3G系统功率控制分类 2 2.3 3G系统功率控制研究现状 3 2.4 3G系统中影响功率控制的因素 4 3 3G系统功率控制技术展望 5 1 功率控制的基本概念 1.1 引言 由于CDMA系统是一个干扰受限系统，系统要求所有用户到达基站接收机信号的平均功率要与信干比相等才能解扩，采用功率控制可以调整各个用户发射机的功率，使其到达基站接收机的平均功率和信干比相等。在3G移动通信系统中，由于用户共用相同的频带，且各用户的扩频码之间存在着非理想的相关特性，使系统的远近效应尤为突出。用户发射的功率大小将直接影响系统的总容量，采用功率控制技术调整移动台和基站的发射功率，可以有效地减小“远近效应”的影响，提高系统的容量。所以功率控制技术己成为3G通信系统标准中最为重要的核心技术和研究热点之一[1]。功率控制的目标是在为每个用户提供可以接受的服务质量的同时尽可能地减少对用户的干扰。常见的CDMA功率控制技术[2]有开环功率控制、闭环功率控制和外环控制三种类型。 1.2 3G系统功率控制方案 功率控制的目的在于调整发射功率以补偿发送信道的衰落，以达到所有基站及移动台所接收的有用信号的功率或信干比(SIR)相等。3G系统的功率控制包括三部分[6]:开环功率控制、闭环功率控制和外环功率控制。三部分协同完成功率控制，开环功率控制负责空闲状态下的功率控制，在随机接入过程中，负责信道建立时对发射功率的初始值进行控制。开环功率控制性能好坏关系通信初期系统功率控制的性能。闭环功率控制是功率控制的核心，负责通信过程中的功率控制，它的性能好坏直接关系到系统功率控制的性能。外环功率控制是根据不同业务、环境调整闭环功控的门限值，外环功控不属于物理层的功率控制，但仍属于广义的功率控制。由于第三代移动通信提供多种通信业务(包括分组交换业务、电路交换业务)，所以外环功率控制也是必要的。 3G系统的三大方案中功率控制方案大同小异，只是WCDMA采用SIR平衡准则。在3G系统协议中移动终端和网络的无线通道传输规范被称为无线接口，接口采用开放系统互连(OSI)参考模型概念来规定其协议，分为三层:物理层(L1).数据链路层(L2)和应用层(L3)。其中的L3层由连接管理(CM)、移动管理(MM)和无线资源管理(RR)三个子层组成。无线接入中的功率控制由无线资源管理(RR)发起，由物理层负责完成，采用开环、闭环和外环的功率控制方法。 1.3 功率控制研究方法 目前关于功率控制方面的研究比较广泛，传统的研究方法大致可以分为两种[3]：一种是基于优化，一种是基于反馈，这两种方法各有利弊[8]。 1基于优化的功率控制方法需要知道系统的精确模型，通过目标函数对系统性能进行描述，在系统性能达到最优的目标下，完成对各个用户发射功率的计算，然后算出的功率值实时加载给用户。这种方法控制准确并且有明确的意义(最优化目标函数)，但是计算量很大，不适合动态环境。当环境参数发生变化时，原先求得的最优解就不再适用了，特别是当系统中用户数量发生变化时需要重新建立模型和再次优化，这些任务的实时完成是很难的，因而该方法只具有理论上的研究价值，而不具有实用意义。 2基于反馈的功率控制方法控制灵活、易于实现，但需要根据单个用户服务质量的变化来确定发射功率的变化趋势，即便对单个用户而言，控制都没有明确的意义，更谈不上整体的最优。此外步长的确定在很大程度上依赖于经验知识，缺乏理论依据。不适当的步长，会造成很大的过调量和稳定时间，从而影响了每个用户的信干比和系统的稳定性。 联合功率控制与多用户检测技术的研究，逐渐成为人们研究的焦点。在采用了多用户检测器的系统中，仍然需要功率控制技术来补偿信道的衰落，保证用户满足服务质量要求同时节省移动台的功耗。研究表明MMSE(最小均方误差)检测与功率控制的结合能使系统获得更大的容量。 2 3G系统功率控制发展现状 2.1 3G系统功率控制概述 在3G系统中，各个用户在相同的时隙以相同的频率进行通信，容量受限于系统内移动台的相互干扰，是一个自干扰系统且“远近效应”问题尤为突出。如果每个移动台的信号到达基站均达到所需信干比的最小值，则系统容量将会达到最大值。对3G系统实施功率控制可以降低平均发射功率，而不是峰值功率，目的是在保证高质量通信前提下，不对同一频率的其它用户产生不必要的多址干扰(MAI