CDMA功率控制的MATLAB仿真
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【关键词】ＣＤＭＡ 功率控制 ＭＡＴＬＡＢ仿真
The Power Control of CDMA and System Simulation in MATLAB
Zhang Bo Liu Lan (Wuhan University of Technology Hubei, Wuhan 430070) 【Abstract】The paper summarized the objection and method of CDMA power control, described the algorithm based on SIR. Finally, the paper gives a simulation in open - loop and closed-loop control. 【Keywords】CDMA power control MATLAB simulation
３ 基于 ＳＩＲ 的功率控制算法描述［４］
假设每个基站内有 jn 个用户（n＝１，２，３，…，N），系
统中总的用户为：
，小区ｋ中的i用户是期望用
户，其他为干扰用户，忽略接收端的噪声，第 ｋ 个小区中
信息安全与通信保密·２ ０ ０ ６ ． ４ 103
通信技术
Communications Technologies
都相同。为保证通信链路的质量，必须保证γ ＞γ ，γ 是
i
ti
ti
所需的ＳＩＲ门限。为了求解发射机的发射功率，上式可以写
成
。矩Байду номын сангаас形式
，其中 Ｐ为发射功率的
列矢量。因此，基于ＳＩＲ的功率控制算法就是利用一些测量 信息来满足上式的要求。
α为话音激活因子，这里取α为 ０．４，为 ０．８５。
４．２ 信道的模型［５］
同相部分。式
中ω ＝ n
址干扰可表示为β＝
，再考虑引入话音激活技术［６］，
于是最终在基站ｋ接收到用户ｉ的信息比特能量Eb与干扰功
ω
ｃｏｓ（２
m
π
n／N），ｎ＝１，２，．．．，Ｎ０；φ
N
是最大多普勒频率正
弦曲线的初始相位，φ 是第ｎ个多普勒频移正弦曲线的初始 n
相位。移动台的速率为５０ＫＭ／ｈ，多普勒频移fm是４０Ｈｚ，N０
［３］ Ｔｏｈ Ｃ Ｋ． Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏ－ ｔｏｃｏｌ ｔｏ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ａｄ Ｈｏｃ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ［Ａ］． Ｐｒｏｃ． １９９６ ＩＥＥＥ １５ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｐｈｏｅｎｉｘ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ［Ｃ］，１９９６： ４８０２８６
的发送强度相对较低，且路径损耗距离更远，由此产生的干 扰电平通常可由β＜１来表征，因此可进一步简化上面的方程
式，以目标小区为准，
为该目标小区内其它移动台产
生的多址干扰，Ｎ为该小区的移动台数目，目标小区外的多
定义Ｎ０＝（１／２）（Ｎ／２－１），则衰落信道的信道函数Ｔ（ｔ）可
以表示为
，式中xc和xs分别是正交和
由图２和图３可以看出，ＡＯＤＶ的端对端（ｅｎｄ ｔｏ ｅｎｄ） 时延一直低于 ０．０５ｓ，这是因为延迟时间跟路由发现相关。 ＡＯＤＶ路由一旦建立，就可以很快地进行通信，而源路由协 议中的每一个中间节点在收到路由回答时都会尽量去获取经 过它的所有路由信息择优回传，在数据报传送中也一样，因 此花费了大量的时间。而ＣＢＲＰ的路由发现需要两步完成， 因此需要更多的时延。随着节点移动速度降低，拓扑结构趋 于稳定，每个节点的路由信息减少，时延也减少。
［５］ ＪＯＨＮＳＯＮ ＤＡＶ ＩＤ Ｂ，ＭＡＬ ＴＺ ＤＡＶ ＩＤ Ａ， ＨＵ Ｙｉｈｃｈｕｎ． Ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｓｏｕｒｃｅ ｒｏｕｔｉｎｇ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ ｍｏｂｉｌｅ Ａｄ ｈｏｃ ｎｅｔｗｏｒｋｓ （ＤＳＲ）［Ｓ］． ＩＥＴＦ ｗｏｒｋｉｎｇ ｇｒｏｕｐ ＩＮＴＥＲＮＥＴ－ＤＲＡＦＴ ２４ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２００３
几个ｍｓ），用户于基站间的距离没有大的变化，因此为了方
便系统仿真，暂且可以看作是不变的。
移动台与基站的相对运动引起的接收电平的频率变化，
称为多普勒频移，最大频移 fm＝vm／ λ，其中 vm 是最高车速，
λ是载波波长，
。瑞利衰落过程可以通过叠加Ｎ个复
正弦曲线来近似，这组正弦曲线的频率和相位由特定的公式
给出。
４ 利用 ＭＡＴＬＡＢ 进行计算机仿真
４．１ 系统组成 系统由Ｋ个基站和Ｊ个移动台组成，以其中的一个基站 作为目标基站。在基站ｋ 接收到用户ｉ的信息比特能量Eb与
干扰功率谱密度 N０（ＳＩＲ）之比为：
，式中
Pi 为用户 ｉ 的发射功率，它通常受限于最大发射功率，即 Pi＝Piｍａｘ。Gki 表示用户 ｉ 与基站 ｋ 的链路增 益；Ri 是用户 ｉ 的发射的比特速率；ｗ 是扩 频宽度；η 为背景噪音，可以看作是高斯
Ｆａｄｉｎｇ，Ｐｒｏｃ． ＩＥＥＥ ＳＩＣＯＮ＇９７ ［Ｃ］． １９９７：１９７－２１１ ［２］ Ｍｕｒｔｈｙ，Ｇａｒｃｉａ－Ｌｕｎａ－Ａｃｅｖｅｓ． Ａｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｒｏｕｔ－
ｉｎｇ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋ ［Ａ］．ＡＣＭ／Ｂｌｔｚｅｒ Ｍｏ－ ｂｉｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｃ］． １９９６；（２）：１８３－１９７
４ 结论
本文首先介绍了Ａｄ ｈｏｃ网络的特点以及路由协议分 类，然后针对三种典型的路由协议通过ＮＳ２仿真器进行了仿 真分析和性能比较，结果表明不同的路由协议有各自的应用 场合和优缺点。总之，Ａｄ ｈｏｃ路由协议的研究中还存在着 许多需要解决的问题，有待于进一步的探索。
参考文献 ［１］ ＣＨ ＩＡＮ ＧＣＣ，Ｗｕ Ｈ Ｋ，Ｌｉｕ Ｗ，ｅｔ ａｌ． Ｒｏｕｔｉｎｇ ｉｎ Ｃｌｕｓｔｅｒ Ｍｕｌｔｉ－ｈｏｐ ［Ａ］． Ｍｏｂｉｌｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｗｉｔｈ
［４］ ＰＥＲＫ ＩＮ Ｓ Ｃ Ｅ，ＢＨＡ ＧＷＡ Ｔ Ｐ． Ｈｉｇｈｌｙ ｄｙｎａｍｉｃ ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ ｓｅｑｕｅｎｃｅｄ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｖｅｃｔｏｒ ｒｏｕｔｉｎｇ （ＤＳＤＶ） ｆｏｒ ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ［Ａ］．Ｔｈｅ ＡＣＭ ＳＩＧＣＯＭＭ Ｃｏｎｆ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ［Ｃ］，Ｌｏｎｄｏｎ，１９９４
—闭环：对开环控制做出迅速的补充修正，基站 定期对收到的移动台信号进行测量，对信号的ＳＩＲ（信噪 比）与期待的门限ＳＩＲ进行比较，然后对移动台发出增加 或减弱其发射功率的命令。特点：控制准确度高，有利 于解决快衰落，但响应时间长，这段时间内会造成各种 干扰。同时基站必须对每个移动台有响应的控制信道， 开销比较大。实际中常采用开闭环结合的方法。
２ 功率控制方法［３］
ＣＤＭＡ系统的前向链路（基站到移动台）和反向链路 （移动台到基站）具有相互独立的统计特性，并且它们的
目的和方法也不相同，因此功率控制在它们上的应用也 是独立的［１］。反向链路的功率控制包括开环控制和闭环控 制以及外环功率控制：
—开环：移动台根据接收到的基站导频信号的强 度，确定其发射功率。特点：对发射功率较为粗略的估 计，能快速响应信道的变化。
为 ８，φ 是 ０，采用 Ｍａｔｌａｂ 进行仿真。 N
率谱密度 N０（ＳＩＲ）之比为：
，式中
（下转第 １０７ 页）
104 ｗｗｗ．ｃｉｓｍａｇ．ｃｏｍ．ｃｎ
通信技术
Communications Technologies
ＣＢＲＰ使用ｈｅｌｌｏ建立簇和确定相邻簇头，减少了在路由发 现时的洪泛，因此可以推断随着节点数的继续增加它的吞吐 量优势还会更加明显。
１ 功率控制的目的
由于ＣＤＭＡ系统不同于其它无限通信系统的特性， 在具有抗干扰能力强、保密性好、容量大等优点的同时， 不可避免的会带来其它一些问题，比如ＣＤＭＡ系统中的 “远近效应”、“边缘效应”和多址干扰［２］。
除了以上问题之外，ＣＤＭＡ通信系统也同样要考虑 信道衰落和多普勒频移的问题。通过功率控制技术，控 制发射端的功率，补偿无线信道衰落，减少小区间干扰， 从而达到：降低干扰，最大化系统容量；保证通信链路 的 ＱｏＳ，以支持对 ＱｏＳ 敏感的多媒体业务；提供小区间 的业务分流；延长移动台电池寿命。
［６］ ＭＵＲＴＨＹＳ，ＣＡＲＣＬＡ Ｌｕｎｎ Ａｃｅｖｅｓ Ｊ Ｊ． Ａｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｒｏｕｔｉｎｇ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋ ［Ａ］． ＡＣＭ／ Ｂａｌｔｚｅｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ （Ｓｐｅｃｉａｌ Ｉｓ－ ｓｕｅ ｏｎ Ｒｏｕｔｉｎｇ ｉｎ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ） ［Ｃ］，１９９６；（２）：１８３２１９７
通信技术
Communications Technologies
ＣＤＭＡ 功率控制的 ＭＡＴＬＡＢ 仿真
张 博 刘 岚 （武汉理工大学，武汉 ４３００７０）
【摘 要】论文总结了 ＣＤＭＡ 通信系统功率控制的目的和方法，重点介绍了基于信噪比的功率控制算法，最后利用 ＭＡＴＬＡＢ工具，对开闭环结合的功率控制方法进行了仿真，给出了实验结果。
５ 小结
ＣＤＭＡ通信系统具有抗干扰能力强、保密性好、容量 大等优点，但同时也存在一些问题。本文总结了窄带ＣＤＭＡ
（ＩＳ－９５）通信系统的功率控制，并运用ＭＡＴＬＡＢ进行了计 算机仿真，验证了开环加闭环功控的效率和结果。
参考文献 ［１］ Ｈｕａｎｇ Ｘｉｎｙｕ，Ｌｉｎ Ｆｕｈｕａ，Ｗｕ Ｙｕｅ． Ａｎ Ｕｐ－ ｌｉｎｋ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｃｈｅｍｅ ｉｎ ＣＤＭＡ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕ－ ｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ Ｅｎ－ ｇｌｉｓｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ），Ｊｕｎｅ １９９８；１４（１） ［２］ 杨世海，周良柱． 基于 ＭＡＴＬＡＢ 的 ＣＤＭＡ 无线 通信可视化仿真．系统仿真学报，２００１；１３（１） ［３］ Ｌｅｅ Ｊ Ｓ，Ｍｉｌｌｅｒ Ｌ Ｅ．ＣＤＭＡ 系统工程手册． 北 京：人民邮电出版社，２００１ ［４］ 郭梯云，杨家玮，李建东． 数字移动通信． 北京： 人民邮电出版社，１９９６ ［５］ 王沫然．ＳＩＭＵＬＩＮＫ建模及动态仿真．北京：电子工 业出版社，２００２ ［６］ 刘铁，陈江．ＣＤＭＡ移动通信系统的测试．移动通信， １９９７；（２）
k
图 １ 信道的慢衰落 图 ２ 接收信号的“过冲”现象
白噪声；
表示其他用户产生的多址
干扰，可认为是随机的且服从正态分布。
γ
＞γ
i
，γ
ti
ti
是所需的
Eb／N０
门限，它依赖
于用户发射的业务类型。由于周围移动台 图 ３ 步长为 １ｄＢ 的接收信号功率统计 图 ４ 步长为 ０．５ｄＢ 的接收信号功率统计
（上接第 １０４ 页）
４．３ 仿真结果 从图２可看出，固定步长功率控制算法在无分集接收 情况下，接收信号有很强的“过冲”现象，这是由于系统根 据上一时刻的接收信号的功率强度来决定下一时刻的功率 调整方向，而且每次的功率控制在系统出现深度衰落的时 刻，就会无法即时补偿，而在控制误差很小时，将引起很大 的波动。接收信号的功率的统计如图３所示。 从图３可以看出，实际接收的信号在期望值的附近波 动，而且分布的两边是非对称。比较步长为 １ｄＢ 的图 ３ 和 步长为０．５ｄＢ的图４，可发现在相同的衰落情况下，步长为 １ｄＢ的算法比较适合，从这里也可看出步长的取定与具体 环境（如衰落程度和背景干扰）有关。
为了实现功率的实时控制，在信道中不仅考虑由阴影和
路径损失所引起的慢衰落，而且要考虑由多径传播引起的快
衰落。慢衰落的统计规律可表示为L＝ γ－α１０ζ／１０其中γ是
基站与移动台的距离，α是路径损耗指数，ζ是均值为０，标
准方差为σ的高斯随机变量。σ和α的典型值为８ｄＢ和４ｄＢ，
如图１所示。慢衰落是基于距离的函数，在很短的时间内（如
ＢＳ 接收端用户 ｉ 的 ＳＩＲ 可定义为：
，k＝１，２…N
其中 Pi 是用户 ｉ 的发射功率。Wij 是从用户 ｊ 到用户 ｉ 所在 小区基站之间的链路增益与用户ｇ同所在小区基站之间的链
路增益做归一化后的增益，也叫增益因子。
假设无线链路的通信质量只和接收端测量到的ＳＩＲ有关
系，对单一业务的蜂窝网络而言，所有链路要求的门限ＳＩＲ
—外环控制：在闭环控制的基础上，不设定固定 的门限ＳＩＲ ，基站根据接收到的反向信道的 ＦＥＲ来动态 调整门限 ＳＩＲ 。
收稿日期：２００５－１０－１７ 作者简介：张博，男，１９８１ 年生，武汉理工大学信息学院通信 与信息系统专业硕士研究生，主要研究方向为移动通信、数字 图像处理。刘岚，男，武汉理工大学信息学院教授，主要研究 方向为移动通信、生物信息、图像处理。
The Power Control of CDMA and System Simulation in MATLAB
Zhang Bo Liu Lan (Wuhan University of Technology Hubei, Wuhan 430070) 【Abstract】The paper summarized the objection and method of CDMA power control, described the algorithm based on SIR. Finally, the paper gives a simulation in open - loop and closed-loop control. 【Keywords】CDMA power control MATLAB simulation
３ 基于 ＳＩＲ 的功率控制算法描述［４］
假设每个基站内有 jn 个用户（n＝１，２，３，…，N），系
统中总的用户为：
，小区ｋ中的i用户是期望用
户，其他为干扰用户，忽略接收端的噪声，第 ｋ 个小区中
信息安全与通信保密·２ ０ ０ ６ ． ４ 103
通信技术
Communications Technologies
都相同。为保证通信链路的质量，必须保证γ ＞γ ，γ 是
i
ti
ti
所需的ＳＩＲ门限。为了求解发射机的发射功率，上式可以写
成
。矩Байду номын сангаас形式
，其中 Ｐ为发射功率的
列矢量。因此，基于ＳＩＲ的功率控制算法就是利用一些测量 信息来满足上式的要求。
α为话音激活因子，这里取α为 ０．４，为 ０．８５。
４．２ 信道的模型［５］
同相部分。式
中ω ＝ n
址干扰可表示为β＝
，再考虑引入话音激活技术［６］，
于是最终在基站ｋ接收到用户ｉ的信息比特能量Eb与干扰功
ω
ｃｏｓ（２
m
π
n／N），ｎ＝１，２，．．．，Ｎ０；φ
N
是最大多普勒频率正
弦曲线的初始相位，φ 是第ｎ个多普勒频移正弦曲线的初始 n
相位。移动台的速率为５０ＫＭ／ｈ，多普勒频移fm是４０Ｈｚ，N０
［３］ Ｔｏｈ Ｃ Ｋ． Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏ－ ｔｏｃｏｌ ｔｏ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ａｄ Ｈｏｃ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ［Ａ］． Ｐｒｏｃ． １９９６ ＩＥＥＥ １５ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｐｈｏｅｎｉｘ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ［Ｃ］，１９９６： ４８０２８６
的发送强度相对较低，且路径损耗距离更远，由此产生的干 扰电平通常可由β＜１来表征，因此可进一步简化上面的方程
式，以目标小区为准，
为该目标小区内其它移动台产
生的多址干扰，Ｎ为该小区的移动台数目，目标小区外的多
定义Ｎ０＝（１／２）（Ｎ／２－１），则衰落信道的信道函数Ｔ（ｔ）可
以表示为
，式中xc和xs分别是正交和
由图２和图３可以看出，ＡＯＤＶ的端对端（ｅｎｄ ｔｏ ｅｎｄ） 时延一直低于 ０．０５ｓ，这是因为延迟时间跟路由发现相关。 ＡＯＤＶ路由一旦建立，就可以很快地进行通信，而源路由协 议中的每一个中间节点在收到路由回答时都会尽量去获取经 过它的所有路由信息择优回传，在数据报传送中也一样，因 此花费了大量的时间。而ＣＢＲＰ的路由发现需要两步完成， 因此需要更多的时延。随着节点移动速度降低，拓扑结构趋 于稳定，每个节点的路由信息减少，时延也减少。
［５］ ＪＯＨＮＳＯＮ ＤＡＶ ＩＤ Ｂ，ＭＡＬ ＴＺ ＤＡＶ ＩＤ Ａ， ＨＵ Ｙｉｈｃｈｕｎ． Ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｓｏｕｒｃｅ ｒｏｕｔｉｎｇ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ ｍｏｂｉｌｅ Ａｄ ｈｏｃ ｎｅｔｗｏｒｋｓ （ＤＳＲ）［Ｓ］． ＩＥＴＦ ｗｏｒｋｉｎｇ ｇｒｏｕｐ ＩＮＴＥＲＮＥＴ－ＤＲＡＦＴ ２４ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２００３
几个ｍｓ），用户于基站间的距离没有大的变化，因此为了方
便系统仿真，暂且可以看作是不变的。
移动台与基站的相对运动引起的接收电平的频率变化，
称为多普勒频移，最大频移 fm＝vm／ λ，其中 vm 是最高车速，
λ是载波波长，
。瑞利衰落过程可以通过叠加Ｎ个复
正弦曲线来近似，这组正弦曲线的频率和相位由特定的公式
给出。
４ 利用 ＭＡＴＬＡＢ 进行计算机仿真
４．１ 系统组成 系统由Ｋ个基站和Ｊ个移动台组成，以其中的一个基站 作为目标基站。在基站ｋ 接收到用户ｉ的信息比特能量Eb与
干扰功率谱密度 N０（ＳＩＲ）之比为：
，式中
Pi 为用户 ｉ 的发射功率，它通常受限于最大发射功率，即 Pi＝Piｍａｘ。Gki 表示用户 ｉ 与基站 ｋ 的链路增 益；Ri 是用户 ｉ 的发射的比特速率；ｗ 是扩 频宽度；η 为背景噪音，可以看作是高斯
Ｆａｄｉｎｇ，Ｐｒｏｃ． ＩＥＥＥ ＳＩＣＯＮ＇９７ ［Ｃ］． １９９７：１９７－２１１ ［２］ Ｍｕｒｔｈｙ，Ｇａｒｃｉａ－Ｌｕｎａ－Ａｃｅｖｅｓ． Ａｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｒｏｕｔ－
ｉｎｇ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋ ［Ａ］．ＡＣＭ／Ｂｌｔｚｅｒ Ｍｏ－ ｂｉｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｃ］． １９９６；（２）：１８３－１９７
４ 结论
本文首先介绍了Ａｄ ｈｏｃ网络的特点以及路由协议分 类，然后针对三种典型的路由协议通过ＮＳ２仿真器进行了仿 真分析和性能比较，结果表明不同的路由协议有各自的应用 场合和优缺点。总之，Ａｄ ｈｏｃ路由协议的研究中还存在着 许多需要解决的问题，有待于进一步的探索。
参考文献 ［１］ ＣＨ ＩＡＮ ＧＣＣ，Ｗｕ Ｈ Ｋ，Ｌｉｕ Ｗ，ｅｔ ａｌ． Ｒｏｕｔｉｎｇ ｉｎ Ｃｌｕｓｔｅｒ Ｍｕｌｔｉ－ｈｏｐ ［Ａ］． Ｍｏｂｉｌｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｗｉｔｈ
［４］ ＰＥＲＫ ＩＮ Ｓ Ｃ Ｅ，ＢＨＡ ＧＷＡ Ｔ Ｐ． Ｈｉｇｈｌｙ ｄｙｎａｍｉｃ ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ ｓｅｑｕｅｎｃｅｄ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｖｅｃｔｏｒ ｒｏｕｔｉｎｇ （ＤＳＤＶ） ｆｏｒ ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ［Ａ］．Ｔｈｅ ＡＣＭ ＳＩＧＣＯＭＭ Ｃｏｎｆ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ［Ｃ］，Ｌｏｎｄｏｎ，１９９４
—闭环：对开环控制做出迅速的补充修正，基站 定期对收到的移动台信号进行测量，对信号的ＳＩＲ（信噪 比）与期待的门限ＳＩＲ进行比较，然后对移动台发出增加 或减弱其发射功率的命令。特点：控制准确度高，有利 于解决快衰落，但响应时间长，这段时间内会造成各种 干扰。同时基站必须对每个移动台有响应的控制信道， 开销比较大。实际中常采用开闭环结合的方法。
２ 功率控制方法［３］
ＣＤＭＡ系统的前向链路（基站到移动台）和反向链路 （移动台到基站）具有相互独立的统计特性，并且它们的
目的和方法也不相同，因此功率控制在它们上的应用也 是独立的［１］。反向链路的功率控制包括开环控制和闭环控 制以及外环功率控制：
—开环：移动台根据接收到的基站导频信号的强 度，确定其发射功率。特点：对发射功率较为粗略的估 计，能快速响应信道的变化。
为 ８，φ 是 ０，采用 Ｍａｔｌａｂ 进行仿真。 N
率谱密度 N０（ＳＩＲ）之比为：
，式中
（下转第 １０７ 页）
104 ｗｗｗ．ｃｉｓｍａｇ．ｃｏｍ．ｃｎ
通信技术
Communications Technologies
ＣＢＲＰ使用ｈｅｌｌｏ建立簇和确定相邻簇头，减少了在路由发 现时的洪泛，因此可以推断随着节点数的继续增加它的吞吐 量优势还会更加明显。
１ 功率控制的目的
由于ＣＤＭＡ系统不同于其它无限通信系统的特性， 在具有抗干扰能力强、保密性好、容量大等优点的同时， 不可避免的会带来其它一些问题，比如ＣＤＭＡ系统中的 “远近效应”、“边缘效应”和多址干扰［２］。
除了以上问题之外，ＣＤＭＡ通信系统也同样要考虑 信道衰落和多普勒频移的问题。通过功率控制技术，控 制发射端的功率，补偿无线信道衰落，减少小区间干扰， 从而达到：降低干扰，最大化系统容量；保证通信链路 的 ＱｏＳ，以支持对 ＱｏＳ 敏感的多媒体业务；提供小区间 的业务分流；延长移动台电池寿命。
［６］ ＭＵＲＴＨＹＳ，ＣＡＲＣＬＡ Ｌｕｎｎ Ａｃｅｖｅｓ Ｊ Ｊ． Ａｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｒｏｕｔｉｎｇ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋ ［Ａ］． ＡＣＭ／ Ｂａｌｔｚｅｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ （Ｓｐｅｃｉａｌ Ｉｓ－ ｓｕｅ ｏｎ Ｒｏｕｔｉｎｇ ｉｎ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ） ［Ｃ］，１９９６；（２）：１８３２１９７
通信技术
Communications Technologies
ＣＤＭＡ 功率控制的 ＭＡＴＬＡＢ 仿真
张 博 刘 岚 （武汉理工大学，武汉 ４３００７０）
【摘 要】论文总结了 ＣＤＭＡ 通信系统功率控制的目的和方法，重点介绍了基于信噪比的功率控制算法，最后利用 ＭＡＴＬＡＢ工具，对开闭环结合的功率控制方法进行了仿真，给出了实验结果。
５ 小结
ＣＤＭＡ通信系统具有抗干扰能力强、保密性好、容量 大等优点，但同时也存在一些问题。本文总结了窄带ＣＤＭＡ
（ＩＳ－９５）通信系统的功率控制，并运用ＭＡＴＬＡＢ进行了计 算机仿真，验证了开环加闭环功控的效率和结果。
参考文献 ［１］ Ｈｕａｎｇ Ｘｉｎｙｕ，Ｌｉｎ Ｆｕｈｕａ，Ｗｕ Ｙｕｅ． Ａｎ Ｕｐ－ ｌｉｎｋ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｃｈｅｍｅ ｉｎ ＣＤＭＡ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕ－ ｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ Ｅｎ－ ｇｌｉｓｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ），Ｊｕｎｅ １９９８；１４（１） ［２］ 杨世海，周良柱． 基于 ＭＡＴＬＡＢ 的 ＣＤＭＡ 无线 通信可视化仿真．系统仿真学报，２００１；１３（１） ［３］ Ｌｅｅ Ｊ Ｓ，Ｍｉｌｌｅｒ Ｌ Ｅ．ＣＤＭＡ 系统工程手册． 北 京：人民邮电出版社，２００１ ［４］ 郭梯云，杨家玮，李建东． 数字移动通信． 北京： 人民邮电出版社，１９９６ ［５］ 王沫然．ＳＩＭＵＬＩＮＫ建模及动态仿真．北京：电子工 业出版社，２００２ ［６］ 刘铁，陈江．ＣＤＭＡ移动通信系统的测试．移动通信， １９９７；（２）
k
图 １ 信道的慢衰落 图 ２ 接收信号的“过冲”现象
白噪声；
表示其他用户产生的多址
干扰，可认为是随机的且服从正态分布。
γ
＞γ
i
，γ
ti
ti
是所需的
Eb／N０
门限，它依赖
于用户发射的业务类型。由于周围移动台 图 ３ 步长为 １ｄＢ 的接收信号功率统计 图 ４ 步长为 ０．５ｄＢ 的接收信号功率统计
（上接第 １０４ 页）
４．３ 仿真结果 从图２可看出，固定步长功率控制算法在无分集接收 情况下，接收信号有很强的“过冲”现象，这是由于系统根 据上一时刻的接收信号的功率强度来决定下一时刻的功率 调整方向，而且每次的功率控制在系统出现深度衰落的时 刻，就会无法即时补偿，而在控制误差很小时，将引起很大 的波动。接收信号的功率的统计如图３所示。 从图３可以看出，实际接收的信号在期望值的附近波 动，而且分布的两边是非对称。比较步长为 １ｄＢ 的图 ３ 和 步长为０．５ｄＢ的图４，可发现在相同的衰落情况下，步长为 １ｄＢ的算法比较适合，从这里也可看出步长的取定与具体 环境（如衰落程度和背景干扰）有关。
为了实现功率的实时控制，在信道中不仅考虑由阴影和
路径损失所引起的慢衰落，而且要考虑由多径传播引起的快
衰落。慢衰落的统计规律可表示为L＝ γ－α１０ζ／１０其中γ是
基站与移动台的距离，α是路径损耗指数，ζ是均值为０，标
准方差为σ的高斯随机变量。σ和α的典型值为８ｄＢ和４ｄＢ，
如图１所示。慢衰落是基于距离的函数，在很短的时间内（如
ＢＳ 接收端用户 ｉ 的 ＳＩＲ 可定义为：
，k＝１，２…N
其中 Pi 是用户 ｉ 的发射功率。Wij 是从用户 ｊ 到用户 ｉ 所在 小区基站之间的链路增益与用户ｇ同所在小区基站之间的链
路增益做归一化后的增益，也叫增益因子。
假设无线链路的通信质量只和接收端测量到的ＳＩＲ有关
系，对单一业务的蜂窝网络而言，所有链路要求的门限ＳＩＲ
—外环控制：在闭环控制的基础上，不设定固定 的门限ＳＩＲ ，基站根据接收到的反向信道的 ＦＥＲ来动态 调整门限 ＳＩＲ 。
收稿日期：２００５－１０－１７ 作者简介：张博，男，１９８１ 年生，武汉理工大学信息学院通信 与信息系统专业硕士研究生，主要研究方向为移动通信、数字 图像处理。刘岚，男，武汉理工大学信息学院教授，主要研究 方向为移动通信、生物信息、图像处理。