基于MMSE的功率控制算法的研究

基于MMSE的功率控制算法的研究
作者：殷鹏
来源：《科技创新导报》 2013年第11期
（中邮建技术有限公司南京 210012）
摘要：该文详细介绍了CDMA系统中基于MMSE的功率控制算法，进行了相应的仿真。

仿真结果表明，基于MMSE的功率控制算法相对于传统的算法，可以更有效的控制系统的总功率，同时提高功率控制时趋于总功率饱和值的收敛速度。

关键词：功率控制 MMSE CDMA
中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2013)04(b)-0002-02
Power Control Algorithms for MMSE Receivers in CDMA Systems
YIN Peng
Abstract：In this paper, we introduce an adaptive and distribute power control algorithm (PCA) for the MMSE receiver. We also combine the proposed PCA with an existing PCA that employs signal-to -interference ratio (SIR) in order to achieve the desired performance of suitable convergence rate and stability.
Key words：power control MMSE CDMA
在CDMA移动通信系统中，由于多址接入干扰和信道频率的选择性衰落所引起的“远近效应”，一直是CDMA系统中亟需解决的关键技术问题。

目前，主要运用功率控制和多用户检测这两种技术来克服“远近效应”对于系统的影响。

在下文中，将讨论把功率控制和多用户检测相结合后的算法，并加以仿真。

1 系统模型
本文所分析的是加性高斯白噪声（AWGN）下的CDMA系统的上行链路，调制方式为BPSK调制。

我们假设共有N个移动台和M个基站。

其中，第i个移动台的发射信号在其所属基站的接收信号为：
在(1)式中,是移动台j的发射功率,是移动台j到移动台i所属基站的信道增益（channel gain）,是移动台j的传输信息比特,是移动台j的扩频序列，n是高斯随机变量，满足。

我们假设接收滤波器的相关系数，那么，移动台i的发射信号经过滤波器之后的输出信号为：
在(2)式中,是均值为0,方差为的高斯随机变量。

此时，可知移动台i的输出信噪比（SIR）是：
功率控制的目标就是寻找最优化的各移动台功率和各滤波器系数，从而在各移动台满足服务质量要求（>）的前提下，使整个服务区的所有移动台的发射总功率最小。

是系统要求的移动台i的目标信噪比。

上述问题可以表述为以下公式：
2 功率控制算法
从上面的论述中，我们可以发现，整个算法可以被分成两个独立的部分：首先可以计算各
个移动台相对应的滤波器系数，然后就可以按照传统的功率控制算法，求得各移动台理想的发
射功率。

通过这两个相对独立的步骤，我们可以将功率控制和多用户检测有机的结合在一起。

2.1 基于SIR的功率控制算法
下式给出了滤波器系数的算法：
2.2 基于MSE的功率控制算法
与前一种基于信噪比的算法不同，这个算法是建立在最小均方误差（MMSE）的基础之上的。

移动台i的最小均方误差为：
3 数学仿真的结果及比较
仿真的参数设置:扩频增益G＝150,信道增益＝,各移动台的目标SIR，即＝4（6dB）,信道
高斯噪声的方差为。

图1给出了传统功率控制和基于MMSE的功率控制下的系统总功率的比较。

由图1我们不难发现，使用传统的功率控制算法，需要迭代8～9次，才能达到系统总功率的饱和值，而采用基于MMSE的新的功率控制算法，则可以只通过两次迭代，就基本达到总功率的饱和值。

除了计算时间上的优势，基于MMSE的算法，可以使系统总功率较传统算法下降
2?dB，这对于整个系统而言是非常有益的。

同时，我们可以看到，基于MMSE的两个分支算法，即基于SIR和基于MSE的功率控制算法，他们在迭代次数和迭代结果上，相当的一致。

这是因为：
(12)
也就是说，无论是基于SIR还是基于MSE的算法，他们在理论上是可以互易的。

4 结语
通过理论分析和数学建模仿真，结果表明：基于MMSE的功率控制算法相对于传统的算法，可以更有效的控制系统的总功率，同时提高功率控制时趋于总功率饱和值的收敛速度。

因此，
这种新的功率控制算法在工程上有很好的应用前景。

参考文献
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