功控专题_WZC

第一节功率控制概述CDMA的功率控制包括前向功率控制、反向功率控制。

如果小区中的所有用户均以相同功率发射，则靠近基站的移动台到达基站的信号强，远离基站的移动台到达基站的信号弱，导致强信号掩盖弱信号，这就是移动通信中的“远近效应”问题。

因为CDMA是一个自干扰系统，所有用户共同使用同一频率，所以“远近效应”问题更加突出。

CDMA系统中某个用户信号的功率较强，对该用户被正确接受是有利的，但却会增加对共享的频带内其它的用户的干扰，甚至淹没有用信号，结果使其它用户通信质量劣化，导致系统容量下降。

为了克服远近效应，必须根据通信距离的不同，实时地调整发射机所需的功率，这就是“功率控制”。

CDMA系统的容量主要受限于系统内移动台的相互干扰，所以如果每个移动台的信号到达基站时都达到最小所需的信噪比，系统容量将会达到最大值。

CDMA功率控制的目的就是既维持高质量通信，又不对占用同一信道的其它用户产生不应有的干扰。

因此，在CDMA系统的反向链路中引入了功率控制，通过调整用户发射机功率，使信号到达基站接收机的功率相同，且刚刚达到信干比要求的门限值，同时满足通信质量要求。

通过调整，各用户不论在基站覆盖区的什么位置和经过何种传播环境，都能保证各个用户信号到达基站接收机时具有相同的功率。

在实际系统中，由于用户的移动性，使用户信号的传播环境随时变化，致使每时每刻到达基站时所经历的传播路径、信号强度、时延、相移都随机变化，接受信号的功率在期望值附近起伏变化。

J.Viterbi在经过对大量基站接受信号的统计分析后，得出非精确功率控制下基站接收信号的信噪比呈对数正态分布。

反向功率控制包括三部分：开环功率控制、闭环功率控制和外环功率控制。

CDMA系统的每一个移动台都一直在计算从基站到移动台的路径损耗，当移动台接收到从基站来的信号很强时，表明要么离基站很近，要么有一个特别好的传播路径，这时移动台可降低它的发送功率，而基站依然可以正常接收；相反，当移动台接收到的信号很弱时，它就增加发送功率，以抵消衰耗，这就是开环功率控制。

开环功率控制简单、直接，不需在移动台和基站之间交换控制信息，同时控制速度快并节省开销。

但CDMA系统中，前向和反向传输使用的频率不同（IS-2000规定的频差为45MHz），频差远远超过信道的相干带宽，因而不能认为前向信道上衰落特性等于反向信道上衰落特性，这是开环功率控制的局限之处。

为了克服前向和反向链路上不相关的瑞利衰落，可以由基站检测来自移动台信号的信噪比，并把它与一个门限值比较，根据比较结果在下行信道上向移动台发送功率上升或功率下降的指令，移动台根据收到的指令来调节其发射功率，这就是闭环功率控制。

实现闭环功率控制的关键是产生、传输、处理和执行功率控制指令的速度要快，以尽量跟踪上行链路的瑞利衰落。

在闭环功率控制中，信噪比的门限值也不是一直恒定的，而是在外环功率控制下动态变化的。

所谓外环功率控制实际上是一种发生在基站内或基站与移动交换中心之间的一种功率控制过程，它以直接影响话音质量的误帧率作为判决依据，及时地作出上调或下调信噪比门限的指令。

在实际系统中，反向功率控制是由上述三种功率控制共同完成的。

即⏹首先对移动台发射功率作开环估计，⏹然后由闭环功率控制和外环功率控制对开环估计作进一步修正，力图做到精确的功率控制。

前向功率控制包括两部分：95功率控制和1x快速功率控制。

对于前向链路，当移动台向小区边缘移动时，移动台受到邻区基站的干扰会明显增加；当移动台向基站方向移动时，移动台受到本区的多径干扰会增加。

这两种干扰将影响信号的接收，使通信质量下降，甚至无法建链。

因此，在CDMA系统的前向链路中引入了功率控制，通过调整业务信道的基站发射机功率，使前向业务信道的发射功率在满足移动台解调最小需求信噪比的情况下尽可能小。

通过调整，即能维持基站同位于小区边缘的移动台之间的通信，又能在较好的通信传输特性时最大限度地降低前向发射功率，减少对相邻小区的干扰，增加前向链路的相对容量。

在1X系统的前向链路对RC1和RC2采用与95系统相同的功率控制；而对RC3~RC5采用IS-2000快速功率控制。

慢功率控制针对RC1和RC2的功率控制算法不同。

快速功率控制都可分为外环功率控制和闭环功率控制。

在外环和闭环功率控制使能的条件下，外环和闭环共同起作用来控制前向链路的发射功率；后面相关的章节会有详细的说明。

第二节前向快速功率控制2.1前向快速功率控制原理CDMA系统的实际应用表明，系统的容量并不仅仅是取决于反向容量，往往还受限于前向链路的容量。

这就对前向链路的功率控制提出了更高的要求。

前向快速功率控制就是实现合理分配前向业务信道功率，在保证通讯质量的前提下，使其对相邻基站/扇区产生的干扰最小，也就是使前向信道的发射功率在满足移动台解调最小需求信噪比的情况下尽可能小。

通过调整，既能维持基站同位于小区边缘的移动台之间的通信，又能在较好的通信传输特性时最大限度地降低前向发射功率，减少对相邻小区的干扰，增加前向链路的相对容量。

前向快速功率控制分为前向外环功率控制和前向闭环功率控制。

在外环使能的情况下，两种功率控制机制共同起作用，达到前向快速功率控制的目标。

前向快速功率控制虽然发生作用的点是在基站侧，但是进行功率控制的外环参数和功率控制比特都是移动台检测前向链路的信号质量得出输出结果，并把最后的结果通过反向导频信道上的功率控制子信道传给基站。

原理图如下：2.2前向外环功率控制前向外环功率控制实现点在移动台，基站需要做的工作就是把外环控制的门限值在寻呼消息中发给移动台，其中包括FCH和SCH的外环上下限和初始门限。

外环功率控制根据指配的前向业务信道要达到的目标误帧率（FER）所需的Eb/Nt来估算门限设置值。

该设置值或者通过闭环间接通知基站进行功率控制，或者在前向业务信道没有闭环的情况下通过消息通知基站根据设置值的差异来控制发射功率水平。

2.3前向闭环功率控制前向快速功率控制的实现点虽然在信道板，但计算却在移动台侧来进行，在RC3~RC6的反向信道中增加了反向导频信道，前向快速功率控制的基石也在这里；因为实现前向快速功率控制的功控比特是由反向导频上的反向功控子信道发送给基站的。

闭环功率控制把前向业务信道接收信号的Eb/Nt与相应的外环功率控制设置值相比较来判定在反向功率控制子信道上发送给基站的功率控制比特的值。

.在反向导频信道上每1.25ms（PCG）包含1536 .N个PN码片，其中N扩展速率（Spreading Rate）数(扩展速率为1时，N = 1；扩展速率为3时N = 3)。

移动台必须在反向导频信道每个PCG中的前1152*N个PN码片发送导频信号，并在接下来的384*N个PN码片发送反向功率控制子信道(见图2-1)。

对于FPC_MODEs = ‘000’, ‘001’, 和‘010’，在反向功率控制子信道的每个384*N个PN 码片重复发送移动台产生的前向功率控制比特。

对于FPC_MODEs = ‘011’, ‘100’, 或‘101’，在反向功率控制子信道的每个384*N个PN 码片重复发送移动台产生的删除指示比特(EIB)或是3GPP2 C.S0002-A中的质量指示比特(QIB)。

对于FPC_MODEs = ‘110’，在反向主功率控制子信道的每个384*N个PN码片重复发送移动台产生的前向功率控制比特，而在反向辅助控制子信道的每个384*N个PN码片重复发送移动台产生的删除指示比特(EIB)。

在反向导频信道上每个PCG发送的所有PN码片必须以相同的功率发射。

反向功率控制子信道的结构如图2-1说明。

图2-1 反向功率控制子信道的结构2.4软切换状态下的前向快速功率控制图2-2 软切换示意图在软切换状态下，移动台与不同基站间的无线环境的差异，可能导致不同基站间的解调结果差别较大，虽然同一个移动台在反向功率控制子信道上向基站发送的前向功率控制比特是相同的，但是由于无线环境的差异，如图1.2-2中BTS_A和BTS_B解调出来的前向功率控制比特由于误码等原因，会相差比较大，结果导致不同基站的发射功率产生较大的差别。

但在软切换区，前向链路在移动台是通过合并的方式来处理接收信号的，只要有一条链路的信号质量得到保证，通话质量就可以保证，所以另外一条前向链路的功率可能造成系统容量的浪费。

所以在软切换区的快速功率控制，尤其是质量较差的一条链路的快速功率控制需要受到合理的控制。

在CDMA2000-1X阶段的RC3~RC5软切换过程中，可以实现快速功控与软切换过程中前向功控参数处理的协调融合，成为CDMA2000系统前向链路功率控制的重要的组成部分。

其实现的核心就是：在RC3~RC5配置下的软切换过程中，针对参与软切换的所有基站的各个前向业务信道，在快速功控同时有效的前提条件下，BSC与参与软切换的各基站共同完成前向业务信道上发射功率之间的良好同步。

这里所说的同步实际上是尽量让链路较差的前向发射功率向信号较好的前向链路的发射功率靠拢，因为链路较好的前向发射功率必然也较低。

功率同步的方法多种多样，每帧同步的，也有多帧统计平均同步的，这里不再赘述，可以参见前向功率控制的设计文档。

第三节RC1和RC2的前向功率控制3.1RC1前向功率控制算法图3-1 RC1前向功率控制算法表3-1 功率控制算法参数说明上述算法的核心思想可以用如下两条规则来描述：⏹规则一：如果接收到功率测量报告，则增加发射功率⏹规则二：如果没有接收到功率测量报告，则减小发射功率在语音通信中，实际影响话音质量的是误帧率。

当误帧率较高时，人们主观上会觉得话音质量较差；而误帧率较低时，会觉得话音质量较好。

在基于IS-95的CDMA系统中，为了保证一定的话音质量，规定上下行链路的误帧率不得超过一个门限值，一般该门限值为1 %。

这个比值可以通过确定增加功率的幅度与减小功率的幅度的比来实现。

依据这一点，一种理想参数设置就是:如果通讯链路接收到功率测量报告，该信道发射功率增加1dB；如果接收不到功率测量报告，前向信道发射功率减小0.01 dB。

通讯过程中，环境偶尔有突然恶化的情形，上述算法将以较大步长连续上调功率以抵抗快速深度衰落。

通讯环境好转后，算法将很缓慢地降低发射功率。

3.2RC2前向功率控制算法IS-95A指出，对于速率集2，移动台将前向链路帧的好坏用EIB来表示，并将该值通过反向链路送给基站。

对于我们的集中式前向功率控制算法来说，控制器在BSC侧由反向层3数据获得EIB值，进行相应的前向功率控制。

图3-2给出了控制流程图。

算法的基本思想与8K声码器配置时的前向功率控制算法基本相同。

可以用如下两条规则来描述：规则一：如果接收的EIB等于1，则增加发射功率规则二：如果接收的EIB等于0，则减小发射功率采用13K声码器，由于控制不再需要功率测量报告且每帧移动台都能提供EIB信息，从而使前向功率控制能够更快速的进行，从而我们可以加大前向功率控制的动态范围，一般为20dB左右。