基于Matlab的CDMA系統(tǒng)功率控制算法研究
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1功率與容量的關系
在CDMA系統(tǒng)中，由于發(fā)射功率的制約或系統(tǒng)自身的干擾，CDMA系統(tǒng)的容量受到限制。在反向鏈路上，當一個移動臺的功率不足以克服其他移動臺的干擾時，系統(tǒng)達到容量極限。在前向鏈路上，當基站的總功率沒有多余的部分分配給一個新的用戶時，系統(tǒng)達到昂大容量。即當一個基站為使其全部用戶正常的運行而發(fā)射的總功率超過基站的額定功率時，前向鏈路就達到受功率限制的容量。
為了接入一個呼叫，CDMA移動臺的功率必須大到足以克服帶寬內其他CDMA移動臺產生的干擾，即必須達到一定的信號干擾比。在任意給定時刻，移動臺所需要的發(fā)射功率取決于從移動臺到基站的路徑損耗和所有反向鏈路總的干擾電平。后者取決于其他CDMA移動臺的數量和位置。
所有的移動臺每建立一個新呼叫就提高了干擾電平，每一移動臺也就必須相應地增加發(fā)射功率以保持呼叫的完整性。這個過程隨著移動臺的增加而反復進行，直到達到一個極限值。達到這個極限時，任何一個新的移動臺，無論其位置在哪，都無法以足夠的功率來克服，而現有的移動臺也沒有足夠的功率來克服新呼叫產生的附加干擾。小區(qū)內所有呼叫都要具有相同的Eb／I0要求，這個限制表現為要求小區(qū)基站接收到的信號強度都等于一個相同的值。對于任何一個移動臺，小區(qū)內的干擾即為(N-1)S，N為小區(qū)內的移動臺的數目。來自小區(qū)外移動臺的共道干擾是一個次級的干擾源，它的大小可以取為小區(qū)內干擾的部分值(β倍)。由于周圍移動臺的發(fā)送強度相對較低，且路徑損耗距離更遠，由此產生的干擾電平通?？梢杂搔?來表征，這個值小于小區(qū)基站的噪聲電平。與小區(qū)干擾不同，小區(qū)外的移動臺的干擾不是通過本小區(qū)基站的接收機進行功率控制，所以干擾大小更難確定，然而僅需要知道外部移動臺的總體影響即可。
由于共道干擾電平相對較小，對于周圍滿負載的小區(qū)也可采用相同的β值，對于大的N值，所有的干擾可以由話音激活因子來減小。
式中：Eb為比特能量；I0為熱噪聲加干擾的功率譜密度；F為基站噪聲指數；Nth為熱噪聲的功率譜密度；S為接收信號強度；R為比特速率；α為話音激活因子；β為干擾因子；N為小區(qū)內移動臺的數目；W為系統(tǒng)帶寬；G=W／R為處理增益。熱噪聲密度Nth，CDMA帶寬W和基站噪聲指數F之積稱為基站噪聲。
小區(qū)基站接收機所要求的Eb／I0取值的范圍是關于移動臺速度和多徑條件的慢衰落，不同的類型的用戶為保持一定的FER就有不同的Eb／I0要求。高速移動用戶與低速和靜止情況相比EB／I0也不相同。
式中：d為所需的Eb／Ib。當使用13 Kb／s聲碼器時，對于一個扇區(qū)大約為24。重寫表達式(1)得每個用戶平均需要的信號功率為：
從圖1可知，每個用戶所需的小區(qū)基站的信噪比隨小區(qū)負載的加重而非線性增加，負載越大，斜率越陡，小區(qū)付出的平均功率代價要大的多。因此，每增加一個移動用戶，一個高負載的小區(qū)比一個低負載的小區(qū)付出的代價大，另外，負載過重的小區(qū)將不能響應其用戶話音
激活的統(tǒng)計波動。進一步調整式(1)以反映總的接受干擾Prec=α(1+β)NS。Prec與基站噪聲之比可以由小區(qū)負載u=N／Nmax完全表示出來，從圖2可看出干擾是隨小區(qū)負載非線性增加的。
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