3G移動通信中功率控制技術(shù)分析
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在第三代移動通信技術(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(chǔ)上直接演進而來；WCDMA又稱寬帶CDMA，其帶寬為5 MHz或更高；TD-SCDMA又稱時分同步CDMA，其同步主要指所有終端用戶上行鏈路的信號在到達基站接收端的解調(diào)器時完全同步。以上三大標準均以CDMA為基礎(chǔ)技術(shù)。相比于帶寬受限的FDMA和TDMA系統(tǒng)，CDMA系統(tǒng)能夠提供足夠大的系統(tǒng)容量，其主要受限制于系統(tǒng)所受干擾，降低干擾可以直接增加系統(tǒng)的通信容量。由于對CDMA系統(tǒng)采用同時同頻載波，控制各移動臺的功率就是實現(xiàn)最大容量的關(guān)鍵，可以通過功率控制技術(shù)將移動臺之間的干擾減到最小，實現(xiàn)信道的最大容量。
功率控制存在著兩面性：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，待機及通話時間越長，對同系統(tǒng)其他手機的干擾就越小，同時擴大了小區(qū)容量。此外手機發(fā)射功率越小，對其他無線設(shè)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(qū)的遠端時，為了保證手機信號經(jīng)過長距離傳輸?shù)竭_基站后，信號仍能被正確解調(diào)，需要發(fā)射功率要足夠大，以克服信號經(jīng)過長距離傳輸?shù)乃p；手機在被建筑物或其他遮擋的無線陰影區(qū)內(nèi)，其發(fā)射功率也要足夠大，以克服手機信號經(jīng)過多次的反射、折射及長距離傳輸?shù)乃p；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(tǒng)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
在目前使用的移動通信系統(tǒng)中，PHS(Personal Handyphone System)以其低廉的建設(shè)成本、簡單的協(xié)議標準等優(yōu)勢興起一時。PHS在中國常被稱為小靈通，其應(yīng)用微蜂窩技術(shù)，提供簡單低廉的協(xié)議標準，降低了手機制造成本，采用RCR-STD28標準規(guī)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。
在第二代移動通信GSM系統(tǒng)中規(guī)定，手機發(fā)射功率是可以被基站控制的。基站檢測接收信號的功率等級，通過下行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，也不是很嚴格。此外，GSM對功率控制依賴程度也遠遠比CDMA系統(tǒng)低。而在CDMA技術(shù)為基礎(chǔ)的通信系統(tǒng)中，就完全離不開功率控制技術(shù)。CDMA本身是一個干擾受限系統(tǒng)，即干擾的大小直接影響系統(tǒng)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MS的信號到達BS時都達到最小所需的SIR，以提高系統(tǒng)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蜂窩移動通信系統(tǒng)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(jù)移動臺測量報告，基站調(diào)整對移動臺的發(fā)射功率。反向功率控制又分為開環(huán)功率控制和閉環(huán)功率控制。其中反向開環(huán)功率控制主要是移動臺根據(jù)接收功率變化，調(diào)整發(fā)射功率；反向閉環(huán)功率控制是移動臺根據(jù)接收到的功率控制比特調(diào)整平均輸出功率。
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