WCDMA系统中的功率控制研究
2008-07-01
作者:administrator
功率控制" title="功率控制">功率控制是WCDMA系统的关键技术之一。由于远近效应和自干扰问题,功率控制是否有效直接决定了WCDMA系统是否可用,并且很大程度上决定了WCDMA系统性能的优劣,对于系统容量、覆盖、业务的QoS(系统服务质量" title="服务质量">服务质量)都有重要影响。
功率控制的作用首先是提高单用户的发射功率" title="发射功率">发射功率以改善该用户的服务质量,但由于远近效应和自干扰的问题,提高单用户发射功率会影响其他用户的服务质量,所以功率控制在WCDMA系统中呈现出矛盾的两个方面。
WCDMA系统采用宽带扩频技术,所有信号共享相同频谱,每个移动台的信号能量被分配在整个频带范围内,这样移动台" title="移动台">移动台的信号能量对其他移动台来说就成为宽带噪声。由于在无线电环境中存在阴影、多径衰落和远距离损耗影响,移动台在小区内的位置是随机的且经常变动,所以信号路径损耗变化很大。如果小区中的所有用户均以相同的功率发射,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,另由于在WCDMA系统中,所有小区均采用相同频率,上行链路为不同用户分配的地址码是扰码,且上行同步较难,很难保证完全正交。这将导致强信号掩盖弱信号,即远近效应。
因此,功率控制目的是在保证用户要求的QoS的前提下最大程度降低发射功率,减少系统干扰从而增加系统容量。
2 定义与缩略语
由于涉及到许多专业术语,我们在介绍功率控制之前先介绍一些相关术语的定义。
activeset:激活集合。
UL interference: 上行干扰 。
C/I: C/I=(RSCP/ISCP)×(SF/2) 信干比。
Eb/No:每比特的信噪比,Eb是每一个码元的能量,No分母是噪声的功率谱密度。
Ec/Io: Ec/Io=RSCP/RSSI,体现了所接收信号的强度和干扰的水平。
AICH: Access Link Control Application Protocol,接入链路控制应用部分。
AMR:Adaptive Multi-Rate,自适应多速率。
BER :Bit Error Ratio,比特差错率。
BLER: Block Error Rate,误块率。
CRC: Cyclic Redundancy Code,循环冗余码。
CS: Circuit Switched ,电路交换。
VP: Video Phone,可视电话。
DL: Downlink (Forward Link),下行链路。
Dpcch: Dedicated Physical Control Channel,专用物理控制信道。
FER : Frame Error Rate,误帧率。
OVSF:Orthogonal Variable Spreading Factor,正交可变扩频因子" title="扩频因子">扩频因子。
P-CPICH: Primary Common Pilot Channel,主公共导频信道。
PRACH: Physical Random Access Channel,物理随机接入信道。
QoS: Quality of Service ,业务质量。
RNC: Radio Network Control,无线网络控制器。
NodeB: WCDMA Base Station ,WCDMA基站。
RSCP: Received Signal Code Power,接收信号码功率。
RSSI:Received Signal Strength Indicator,接收信号强度指示。
RTWP: Received Total Wide band Power,接收总带宽功率。
SF: Spreading Factor,扩频因子。
SIR:Signal-to-Interference Ratio,信干比。
TPC: Transmit Power Control,发射功率控制。
UE :User Equipment,用户设备。
WCDMA: Wideband Code Division Multiple Access,宽带码分多址。
3 功率控制的实现过程
功率控制的实现方式可以分为两大类:内环功控和外环功控。当手机处于软切换状态时,快速功控会导致下行功率飘移。为了解决下行功率漂移问题,Serving-RNC需要对NodeB进行功率均衡。
3.1内环功控
内环功控的主要作用是通过控制物理信道的发射功率,使接收SIR收敛于目标SIR。WCDMA系统是通过估计接收到的Eb/No来发出相应的功率调整命令的。Eb/No与SIR具有一定的对应关系,例如对于12.2kbit/s的语音业务,Eb/No的典型值为5.0dB,在码片速率3.84Mchip/s的情况下,处理增益为10log10(3.84M/12.2k)=25dB。所以SIR=5dB-25dB=-20dB。即:载干比(C/I)>-20dB。
内环功控分为开环和闭环两种方式。开环功控目的提供初始发射功率的粗略估计,它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。
3.1.1开环功控
初始功率P_PRACH=P-CPICHDL TX power – CPICH_RSCP + UL interference + Constant Value。P-CPICH DL TX power–CPICH_RSCP为下行路径损耗。计算P_PRACH上行路径损耗,并是根据下行信号所得到的路径损耗来估计上行损耗。由于上下行频段间隔较大,上下行的快衰落情况是完全不相关的,因此,这个估计值是很不准确的。