3G移動(dòng)通信中功率控制技術(shù)分析
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在第三代移動(dòng)通信技術(shù)中，最具代表性的方案有北美的CDMA2000、歐洲與日本的WCDMA及我國的TD-SCDMA。其中CDMA2000是在IS95(帶寬為1．23 MHz的2G CDMA)基礎上直接演進(jìn)而來(lái)；WCDMA又稱(chēng)寬帶CDMA，其帶寬為5 MHz或更高；TD-SCDMA又稱(chēng)時(shí)分同步CDMA，其同步主要指所有終端用戶(hù)上行鏈路的信號在到達基站接收端的解調器時(shí)完全同步。以上三大標準均以CDMA為基礎技術(shù)。相比于帶寬受限的FDMA和TDMA系統，CDMA系統能夠提供足夠大的系統容量，其主要受限制于系統所受干擾，降低干擾可以直接增加系統的通信容量。由于對CDMA系統采用同時(shí)同頻載波，控制各移動(dòng)臺的功率就是實(shí)現最大容量的關(guān)鍵，可以通過(guò)功率控制技術(shù)將移動(dòng)臺之間的干擾減到最小，實(shí)現信道的最大容量。
功率控制存在著(zhù)兩面性：從功耗、干擾及電磁輻射方面考慮，其發(fā)射功率越小，手機的耗電量就越小，待機及通話(huà)時(shí)間越長(cháng)，對同系統其他手機的干擾就越小，同時(shí)擴大了小區容量。此外手機發(fā)射功率越小，對其他無(wú)線(xiàn)設備干擾越小，對人體的輻射也就更小。另一方面，為了能保證通信質(zhì)量又希望手機發(fā)射功率大些，如手機在小區的遠端時(shí)，為了保證手機信號經(jīng)過(guò)長(cháng)距離傳輸到達基站后，信號仍能被正確解調，需要發(fā)射功率要足夠大，以克服信號經(jīng)過(guò)長(cháng)距離傳輸的衰減；手機在被建筑物或其他遮擋的無(wú)線(xiàn)陰影區內，其發(fā)射功率也要足夠大，以克服手機信號經(jīng)過(guò)多次的反射、折射及長(cháng)距離傳輸的衰減；在干擾(鄰信道干擾、同信道干擾、阻塞等)比較大的情況下，發(fā)射功率也要足夠大以克服噪聲的干擾。所以統一表述為：手機必須有足夠的發(fā)射功率以保證通信，在保證通信質(zhì)量的前提下，其發(fā)射功率越小越好。
1 功率控制技術(shù)及分類(lèi)
在目前使用的移動(dòng)通信系統中，PHS(Personal Handyphone System)以其低廉的建設成本、簡(jiǎn)單的協(xié)議標準等優(yōu)勢興起一時(shí)。PHS在中國常被稱(chēng)為小靈通，其應用微蜂窩技術(shù)，提供簡(jiǎn)單低廉的協(xié)議標準，降低了手機制造成本，采用RCR-STD28標準規定發(fā)射平均功率小于等于10 mW，峰值功率小于等于80 mW，發(fā)射功率不可控。
在第二代移動(dòng)通信GSM系統中規定，手機發(fā)射功率是可以被基站控制的?；緳z測接收信號的功率等級，通過(guò)下行SACCH信道發(fā)出命令控制手機的發(fā)射功率等級，相鄰功率等級相差2 dB，其移動(dòng)臺功率等級及最大、最小功率如表1所示。
GSM功率控制速率比較慢，對功率控制升降要求不是很精準，也不是很?chē)栏?。此外，GSM對功率控制依賴(lài)程度也遠遠比CDMA系統低。而在CDMA技術(shù)為基礎的通信系統中，就完全離不開(kāi)功率控制技術(shù)。CDMA本身是一個(gè)干擾受限系統，即干擾的大小直接影響系統容量。因此要控制干擾的大小，在不影響通信質(zhì)量(QoS)的情況下，盡量使每個(gè)MS的信號到達BS時(shí)都達到最小所需的SIR，以提高系統的容量與可靠性。而功率控制可以控制SIR并有效地克服和抑制干擾，是改善與提高3G蜂窩移動(dòng)通信系統可靠性的核心技術(shù)之一。
通常從通信的上、下行鏈路角度考慮，功率控制分為前向功率控制和反向功率控制，前向功率控制是根據移動(dòng)臺測量報告，基站調整對移動(dòng)臺的發(fā)射功率。反向功率控制又分為開(kāi)環(huán)功率控制和閉環(huán)功率控制。其中反向開(kāi)環(huán)功率控制主要是移動(dòng)臺根據接收功率變化，調整發(fā)射功率；反向閉環(huán)功率控制是移動(dòng)臺根據接收到的功率控制比特調整平均輸出功率。
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