WCDMA功率控制原理

WCDMA功率控制介绍WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）是一种第三代移动通信技术，它通过使用CDMA技术和宽带信道来支持高速数据传输和多用户接入。

在WCDMA系统中，功率控制是一项关键技术，它用于调整用户终端的发送功率，以实现高效的系统性能和资源利用。

开环功率控制是根据用户终端与基站之间的路径损耗估计来进行功率调整的一种控制方式。

在WCDMA系统中，用户终端会发送与接收到的基站信号质量相关的参考信号，基站根据这些参考信号的接收情况来估计用户终端与基站之间的路径损耗。

通过比较预期的路径损耗和实际测量的路径损耗，基站可以推测出用户终端的发送功率是否过大或过小。

当功率过大时，基站会发送控制信号给用户终端，要求降低发送功率；当功率过小时，基站会发送控制信号给用户终端，要求增加发送功率。

通过这种方式，开环功率控制可以有效地平衡系统中用户终端的发送功率，提高系统性能和用户体验。

闭环功率控制是根据用户终端的接收信号质量来进行功率调整的一种控制方式。

在WCDMA系统中，基站会对从用户终端接收到的信号质量进行测量，比如信号强度、误码率等指标。

基站将这些测量结果发送回用户终端，用户终端根据这些信息来调整自己的发送功率。

具体来说，当基站测量到用户终端接收到的信号质量较好时，基站会发送控制信号给用户终端，要求降低发送功率；当基站测量到用户终端接收到的信号质量较差时，基站会发送控制信号给用户终端，要求增加发送功率。

通过这种方式，闭环功率控制能够更加精确地调整用户终端的发送功率，提高系统性能和用户体验。

WCDMA功率控制的一个重要应用是支持系统中多用户之间的干扰控制。

在WCDMA系统中，多个用户终端共享同一频率资源，因此彼此之间会产生干扰。

通过功率控制技术，可以根据不同用户终端之间的信号质量差异，合理分配和控制每个用户终端的发送功率，从而减小干扰。

另外，WCDMA功率控制还可以用于系统容量的优化。

WCDMA软切换中的功率控制一、 WCDMA系统：WCDMA 主要由欧洲ETSI 和日本ARIB 提出，系统的核心网是基于GSM-MAP 的，同时可通过网络扩展方式提供在基于ANSI-41 的核心网上运行的能力。

WCDMA的全名是Wideband CDMA，即“宽带码分多址接入”，它的码片速率是3.84Mcps，而GSM系统目前只能传送9.6kbit/s，固定线路Modem 也只是56kbit/s 的速率，由此可见WCDMA是无线的宽带通讯。

它的每个无线帧长度为10ms，分成16个时隙（time slot）每个时隙长度为0.625ms。

此外，在某些信道中，它还可有效支持电路交换业务（如PSTN、ISDN 网）、分组交换业务（如IP 网）和可变速率话音业务。

因此，灵活的无线协议可在一个载波内对同一用户同时支持话音、数据和多媒体业务，通过透明或非透明传输块来支持实时、非实时业务。

这样用户可以同时利用电路交换方式接听电话，然后以分组交换方式访问Internet，这样的技术可以提高移动电话的使用效率，使得我们可以超越在同一时间只能做语音或数据传输的服务的限制。

WCDMA 作为一种全新第三代移动通信系统方案，与窄带CDMA 相比具有更大的系统容量和更大的覆盖区域，可适应多种速率的传输，灵活的提供多种业务，并采用了包数据交换和快速业务接入，大大提高了频谱利用率。

二、 WCDMA中的切换技术：在移动通信网中,当移动台(MS) 从一个小区移动到另一个小区的时候,原基站的信道就被释放出来,同时请求新的服务信道,这个过程就是切换过程。

WCDMA系统支持多种类型的切换，主要类型有软切换、更软切换和硬切换。

在AMPS (Advanced mobilephone Standard) ，非宏蜂窝分集GSM,DECT 和D2AMPS(DigitalAMPS) 系统中使用的是硬切换技术。

硬切换中，在新的无线链路建立之前，旧的无线链路先被拆除，然后,移动台在任何给定时间内始终和某一BS 进行通信. 在切换过程中，移动网先为切换呼叫建立新的话音信道。

WCDMA功率控制原理：1、为什么要在WCDMA系统当中引入功率控制（功率控制的目的）？答：功率控制的目的：（1）克服“远近效应”；（2）调整发射功率，保持上/下行链路的通信质量；（3）克服阴影衰落和快衰落；（4）降低网络干扰，提高系统质量和容量。

2、解释远近效应以及功控如何能克服远近效应。

答：所谓远近效应，就是指当基站同时接收两个距离不同的移动台发来的信号时，由于两个移动台功率相同，则距离基站近的移动台将对另一移动台信号产生严重的干扰。

由于手机用户在一个小区内是随机分布的，而且是经常变化的，同一手机用户可能有时处在小区的边缘，有时靠近基站。

如果手机的发射功率按照最大通信距离设计，则当手机靠近基站时，功率必定有过剩，而且形成有害的电磁辐射。

解决这个问题的方法是根据通信距离的不同，实时地调整手机的发射功率，即功率控制。

功率控制的原则是，当信道的传播条件突然变好时，功率控制单元应在几微妙内快速响应，以防止信号突然增强而对其他用户产生附加干扰；相反当传播条件突然变坏时，功率调整的速度可以相对慢一些。

也就是说，宁愿单个用户的信号质量短时间恶化，也要防止对其他众多用户都产生较大的背景干扰。

3、功控是如何分类的？答：功控分为：（1）开环功率控制：上行开环功控（反向）、下行开环功控（前向）；（2）闭环功率控制：上行内环功率控制、下行内环功率控制、上行外环功率控制、下行外环功率控制。

4、我们进行开环功率控制的理论基础是什么？答：假设发射功率与接收功率之间的耦合损耗以及干扰水平相同，利用先行测量接收功率的大小，并由此确定发射功率的大小。

5、描述闭环功率控制的完整过程，包括内环功控和外环功控。

内环功控和外环功控分别是依据什么指标来调整什么参数？上下行内环和外环功控分别控制的是哪个设备的什么参数？答：闭环功率控制的完整过程：内环功控依据测量SIR和目标SIR之间的对比来调整发送功率，当测量SIR大于目标SIR，则降低发送功率，反之降低发送功率；外环功控的基本思路是：如BLER/BER测量值低于BLER/BER目标值，则降低内环目标SIR，反之如果BLER/BER测量值高于BLER/BER目标值，则提高内环目标SIR。

CDMA系统开环功率控制与死循环功率控制的区别1. 开环功率控制开环方法是利用移动台接收器的功率水平PRX来估计前向链路损耗，然后指定移动台的初始发射功率PTX，这样基于不同用户终端选择(如蜂窝、PCS或是3G)，前向和反向链路的功率之和保持为一个常量，即PTX+PRX为常数。

PRX通过Eb/Io计算得到，它由移动台的数字信号处理器(DSP)测量。

得到了初始的PTX之后，移动台和基站均开始死循环控制。

根据所执行的CDMA标准，基站给移动台发送一个误差信号，指示移动台增加或减少一个单位的能量。

2. 死循环功率控制死循环功率控制包含两个步骤：外环(仅基站进行)和内环(移动台和基站同时进行)，在IS-9 5和CDMA 1X中死循环控制可以达到800Hz的功率控制速率。

死循环功率控制的主要目的是为了根据基站的测量结果，最小化信号多径传播损耗所造成的快速衰减效应。

结合使用外环和内环两个死循环功率控制过程，可以在20毫秒的帧间间隔中做到20-35dB 的衰减补偿，动态范围可达80dB2. 死循环功率控制死循环功率控制包含两个步骤：外环(仅基站进行)和内环(移动台和基站同时进行)，在IS-9 5和CDMA 1X中死循环控制可以达到800Hz的功率控制速率。

死循环功率控制的主要目的是为了根据基站的测量结果，最小化信号多径传播损耗所造成的快速衰减效应。

结合使用外环和内环两个死循环功率控制过程，可以在20毫秒的帧间间隔中做到20~35dB的衰减补偿，动态范围可达80dB。

a. 外环死循环功率控制在外环中，基站每20毫秒为接收器的每一个帧规定一个目标Eb/Io(从移动台到基站)。

出现帧误差时，该Eb/Io值自动按0.2~0.3为单位逐步减少，或增加到3~5dB。

整个外环死循环控制步骤只与基站有关，而与移动台无关。

b. 内环死循环功率控制在内环，基站每1.25毫秒比较一次反向信道的Eb/Io和目标Eb/Io，然后指示移动台降低或增大发射功率，这样就可以达到目标Eb/Io。

WCDMA系统中的功率控制图文要点1. 背景介绍WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）是第三代移动通信技术中的一种，它在实现高速数据传输和语音服务的同时，需要进行功率控制来确保系统的性能和保护用户的通信质量。

本文将详细介绍WCDMA系统中功率控制的图文要点。

2. WCDMA功率控制的原理WCDMA功率控制是基于传输控制和RLC层控制的，主要通过降低或增加信号传输时的功率，以达到调整信号强度的目的。

根据传输距离和遮挡等原因不同，WCDMA系统根据不同情况采用了不同的功率控制方法。

3. 关键技术WCDMA取得成功的关键因素之一就是功率控制技术，下面将介绍与功率控制相关的几个关键技术。

3.1. 加性增量法WCDMA系统采用加性增量法来控制功率。

其步骤是：UE测量得到上行链路的信号质量，比如速率或误比特率等，然后将这个质量值归一化，得到参考信号质量（RSQ）。

UE根据RSQ的大小来选择功率级别，每个功率级别对应一定的增量，通过控制增量值来调整发射功率。

3.2. 移动台测量池WCDMA系统通过移动台测量池来协调系统中的UE和接入点（Node B）之间的信号强度，并调整功率。

系统维护一个移动台测量池，并给UE分配一个令牌，UE在履行令牌才能对虚拟上行频道（DPCH）增加功率。

这种方法可以确保系统的负载均衡，避免网络拥塞和过载。

3.3. 拥塞控制在WCDMA系统中，当系统负载达到一定水平时，就会发生拥塞。

拥塞控制技术针对上述情况进行控制，预防和解决系统中发生的拥塞，对系统性能提升有很大帮助。

4. WCDMA功率控制中的几个要点下面将列出WCDMA功率控制中的几个需要重点关注的要点。

4.1. 初始功率调整在UE发射初始数据包时，为确保接入点能接收到正确数据，需要对初始功率进行调整。

该调整可以通过加性增量法或者基于调整的邻区干扰进行操作。

4.2. 快速功率控制快速功率控制可以在短时间内识别并且响应信号的变化，例如用户在移动时接收到不同的信号、系统发生拥堵等情况。

W C D M A系统中的功率控制图文要点WCDMA系统中的功率控制功率控制的目的开环功率控制内环功率控制外环功率控制数据配置命令及参数含义WCDMA系统中功率控制的目的调整发射功率,保持上下行链路的通信质量对每条链路提供最小需求发射功率,克服远近效应克服阴影衰落和快衰落降低网络干扰,提高系统质量和容量WCDMA系统中开环功率控制开环功率控制的基本工作原理是根据用户接收功率与发射功率之积为常数的原则,先行测量接收功率的大小,并由此确定发射功率的大小。

开环功率控制主要用来克服阴影和路径损耗。

开环功率控制未考虑到上、下行信道电波功率的不对称性,因而其精确性难以得到保证。

反向开环功率控制BCH CPICH channel power : UL interference level CPICH 测量的接收功率计算上行初始发射功率RACH开环功控的目的是提供初始发射功率的粗略估计。

它是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的过程。

PRACH PCPCH或前导初始发射功率Preamble_Initial_Power =Primary CPICH DL TX power -CPICH_RSCP + UL interference + Constant Value,Primary CPICH DL TX power UL其中,和在系统消息中广播,由interference CPICH_RSCP UE 自己测量得到。

DPCCH上行初试发射功率DPCCH_Initial_power =DPCCH_Power_offset -CPICH_RSCP, CPICH_RSCP UE其中由测量得到。

在上行同步之前,下行采用发“DL TPC pattern 01 count”PC Preamble的方式,进行功控。

在期间只能1PCA=1采用功控算法(。

前向开环功率控制DCHCPICH Eb/I0测量的接收RACH :报告测量值计算专用信道的下行初始发射功率P =E b N 0%R W %(P C P IC H /(E c N 0C P IC H −a %P to ta l下行初始发射功率R Eb/N0Eb/N0W chip 其中为比特速率,为下行业务的,是速率,a Ptotal Transmitted carrier 为下行正交化因子,为功率,新建无RACH “Primary 线链路时,若有测量报告,则根据测量报告配置CPICH Ec/No”,没有的情况下,则配置典型值。

概念WCDMA系统是自干扰系统，存在远近效应，远近效应（离基站很近的手机上行信号可能会屏蔽其他手机的信号）。

功率控制的目的：（1）维持高质量通信，减少无线干扰，提高系统整体容量；（2）克服衰落。

WCDMA系统中主要有2种功控方式：开环功控和闭环功控。

【图1 开环闭环功率控制功能示意图】开环功控与闭环功控的区分点：是否建立RRC连接开环功率控制开环功率控制用于确定UE的初始发射功率（移动台根据下行信号强度，调整上行发射功率）【图2 开环功率控制功能示意图】开环功控的主要问题：∙上下行信号强度不平衡；∙开环功控不是很精确，只用于无线接入初期；闭环功率控制-内环通信建立后，使用闭环功率控制，闭环功率控制是快速功控。

【图3 闭环功率控制功能示意图】内环功控是Node-B根据SIR估算，控制UE的发射功率，它是1500Hz的快速功率控制（SIR测量估算每0.66ms执行一次）。

通过对接收的信干比SIR与SIR_target比较，来确定功率控制比特的信息。

当SIR<SIR_target，执行TPC_up命令，提高发射功率，每次提高功率的步进长度可以设为0.5，1，1.5，2 dB，具体在参数中事先定义；反之则执行TPC_down命令，降低发射功率。

由于快速功率控制的存在，可以带来一定的功率控制增益。

闭环功率控制-外环【图4 闭环功率控制功能示意图】外环功控是RNC根据SIR测量估算，控制调整SIR target值。

外环功控的频率是10～100Hz。

通过对接收到的BLER(误块率)与要求的BLER_target比较，调整闭环功率控制所需的SIR_target。

外环功率控制通常需采用变步长的方法，以提高调节信干比的速度。

上下行功率控制上行功控：基站控制移动台发射功率。

上行功控主要是为了减小当前手机对其他手机的干扰。

内环由基站控制，外环由RNC控制。

下行功控：移动台控制基站发射功率。

对于下行链路的功率控制主要是用来减少基站对邻小区的干扰。

第5章功率控制5.1 概述功率控制技术是WCDMA系统中一项非常重要的技术。

WCDMA 系统的频率复用系数为1，是一个自干扰系统，远近效应的影响很突出，如果没有功率控制，那么整个系统的容量将大大降低。

引入功率控制后，通过调整发射功率，保持上下行链路的通信质量，克服阴影衰落和快衰落，有助于降低网络干扰，提高系统质量和容量。

按移动台和基站是否同时参与又分为开环功率控制和闭环功率控制两大类。

闭环功控是指发射端根据接收端送来的反馈信息对发射功率进行控制的过程。

而开环功控不需要接收端的反馈，发射端根据自身测量得到的信息对发射功率进行控制。

开环功率控制又可以分为上行开环功率控制和下行开环功率控制。

闭环功率控制则是通过内环功率控制和外环功率控制一起来实现的。

5.2 开环功控与闭环功控本节介绍功率控制的大致流程，包括闭环功控和开环功控的区别，以及内环功控和外环功控如何协调工作的问题。

开环功控提供初始发射功率的粗略估计。

它是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的过程。

同时，由于开环功控是采用下行链路的路径损耗来估计上行链路损耗，但实际上WCDMA系统中上下行链路的频段相隔190M，快衰落特性不相关，因此这种估算的准确度有限，只能起到粗略控制的作用。

适用场合包括：●决定接入初期发射功率的时候●切换时，决定切换后初期发射功率的时候闭环功率控制是通过内环功率控制和外环功率控制一起来实现的。

内环功控通过测量信道的实际SIR值SIRest，并将测量值SIRest与目标值SIRtar比较，根据比较结果发出功率调整的指令。

内环功控算法包括上行内环功控算法和下行内环功控算法。

上行内环功控算法在基站内实现，基站比较上行信道SIR测量值SIRest和目标值SIRtar，根据比较结果设置相应的功控指令（TPC，Transmit Power Control）通知手机调整上行发射功率。

下行内环功控算法在手机内实现，手机比较下行信道SIR测量值SIRest和目标值SIRtar，根据比较结果设置相应的功控指令（TPC，Transmit Power Control）通知基站调整下行发射功率。

WCDMA系统中的功率控制研究2007年10月9日 10:23 中国联通网站评论( 0) 阅读：次1 概述功率控制是W CDMA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）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。