WCDMA中及功率控制.docVIP

第5章 功率控制 5.1 概述 功率控制技术是WCDMA系统中一项非常重要的技术。WCDMA系统的频率复用系数为1，是一个自干扰系统，远近效应的影响很突出，如果没有功率控制，那么整个系统的容量将大大降低。 引入功率控制后，通过调整发射功率，保持上下行链路的通信质量，克服阴影衰落和快衰落，有助于降低网络干扰，提高系统质量和容量。 按移动台和基站是否同时参与又分为开环功率控制和闭环功率控制两大类。闭环功控是指发射端根据接收端送来的反馈信息对发射功率进行控制的过程。而开环功控不需要接收端的反馈，发射端根据自身测量得到的信息对发射功率进行控制。开环功率控制又可以分为上行开环功率控制和下行开环功率控制。闭环功率控制则是通过内环功率控制和外环功率控制一起来实现的。 5.2 开环功控与闭环功控 本节介绍功率控制的大致流程，包括闭环功控和开环功控的区别，以及内环功控和外环功控如何协调工作的问题。 开环功控提供初始发射功率的粗略估计。它是根据测量结果对路径损耗和干扰水平进行估计，从而计算初始发射功率的过程。同时，由于开环功控是采用下行链路的路径损耗来估计上行链路损耗，但实际上WCDMA系统中上下行链路的频段相隔190M，快衰落特性不相关，因此这种估算的准确度有限，只能起到粗略控制的作用。适用场合包括： 决定接入初期发射功率的时候 切换时，决定切换后初期发射功率的时候 闭环功率控制是通过内环功率控制和外环功率控制一起来实现的。内环功控通过测量信道的实际SIR值SIRest，并将测量值SIRest与目标值SIRtar比较，根据比较结果发出功率调整的指令。内环功控算法包括上行内环功控算法和下行内环功控算法。 上行内环功控算法在基站内实现，基站比较上行信道SIR测量值SIRest和目标值SIRtar，根据比较结果设置相应的功控指令（TPC，Transmit Power Control）通知手机调整上行发射功率。 下行内环功控算法在手机内实现，手机比较下行信道SIR测量值SIRest和目标值SIRtar，根据比较结果设置相应的功控指令（TPC，Transmit Power Control）通知基站调整下行发射功率。 内环功控指令通过承载在DPCCH信道上的TPC域来传送，因此内环功率控制的频率可以达到每秒钟1500次，从而可以较好地克服快衰落带来的信号强度的变化。 内环功控时需要使用SIR目标值SIRtar进行功控指令的计算，这是由于业务质量主要通过误块率来确定的，而信噪比与误码率（误块率）的关系随环境的变化而变化，他们之间的对应关系并非固定不变的。因此， 目标SIR需要根据实际情况进行调整，这个调整过程就是外环功控。外环功控算法根据接收信号的BLER值计算目标SIR，供内环功率控制使用。上行外环功控算法在RNC实现，RNC根据上行信道的BLER测量值，计算上行信道的目标SIR。下行外环功控算法在手机中实现，手机根据下行信道的BLER测量值，计算下行信道的目标SIR。外环功控算法并不是直接调整的功率值，而是通过目标SIR来进行功率的间接控制的，因此，为了保证内环功控算法的收敛性，其控制频率较慢，每秒钟10－100次。 5.3 随机接入过程中的功率控制 本节按照终端随机接入的物理过程，介绍其中和功率控制与功率设定相关的一些步骤，而与功率控制无关的细节将略去，关于随机接入的更为具体的描述请参阅本书前部分相关章节。 5.3.1 随机接入过程的启动 当原先处于空闲模式的终端主动发起呼叫或者响应寻呼时，终端将发起业务建立的过程。这个过程的开始就是以随机接入过程的启动为标志的。 5.3.2前导(preamble)的发送 图 rach过程中的前导接入过程 终端根据用户的ASC随机选择对应的可用RACH子信道的一个接入时隙，根据ASC选择可用的前导签名序列（signature）。 当物理层从上层接收到CPHY-TrCH-Config-REQ原语，物理层随机接入过程启动。 随机接入过程的启动是以前导的发送为标志，前面已经提到过，作为一个同频自干扰系统，终端发送前导必然会提高整个系统的噪声水平，因此，设定一个合适的前导发送的初始功率是非常重要的。在WCDMA系统中，采用开环功率控制算法设定前导初始功率，其核心思想为采用下行链路的路径损耗估算上行链路的路径损耗，从而计算出需要的初始前导功率。 计算初始功率的公式如下： 其中，是上行（从UE到NodeB）的路径损耗，为基站侧接收到的RACH前导码功率。由于基站接收能力限制，因此必须满足： 其中SIR_TAR是为满足基站解调门限，接入前导必须满足的信噪比。因此可以推出前导必须满足的最小功率如下： 上式为理论计算得出的RACH的最小前导发射初始功率，通常运营商可以根据各地无线环境的差异设置不同的偏置，考虑到