3G移动通信中功率控制技术分析

三种3G技术的比较与分析摘要随着信息社会的到来，移动用户数迅速增长，人们对移动通信的需求与日俱增，3G 移动通信技术得到了发展的契机。

3G技术的渐进发展必将推动3G技术应用的日趋成熟。

国际电信联盟（ITU）在2000年5月确定WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA三大主流无线接口标准，写入3G技术指导性文件《2000年国际移动通讯计划》（简称IMT—2000）；2007年，WiMAX亦被接受为3G标准之一。

CDMA是Code Division Multiple Access (码分多址)的缩写，是第三代移动通信系统的技术基础。

CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。

本文简要介绍了WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA这三种3G技术，并从码速率、系统容量、功率控制、切换方式等多方面对这三种技术作比较分析。

关键词：3G，WCDMA，CDMA2000，TD-SCDMA1 3G概述二代GSM、CDMA等数字手机(2G)，第三代手机（3G）一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统,未来的3G必将与社区网站进行结合，WAP与web的结合是一种趋势，如时下流行的微博网站：大围脖、新浪微博等就已经将此应用加入进来。

3G与2G的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够在全球范围内更好地实现无线漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。

为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆比特/每秒)、384kbps(千比特/每秒)以及144kbps的传输速度（此数值根据网络环境会发生变化)。

3G是第三代通信网络，目前国内支持国际电联确定三个无线接口标准，分别是中国电信的CDMA2000，中国联通的WCDMA，中国移动的TD-SCDMA，GSM设备采用的是时分多址，而CDMA使用码分扩频技术，先进功率和话音激活至少可提供大于3倍GSM网络容量，业界将CDMA技术作为3G的主流技术，国际电联确定三个无线接口标准，分别是美国CDMA2000，欧洲WCDMA，中国TD-SCDMA。

3G系统中的几种联合功率控制论文导读：这些关键技术中包括功率控制技术和多用户检测(包括干扰对消)技术。

根据当前MMSE滤波器的输出信干比调整用户发射功率使之满足所需SIR要求。

博弈者的这两种行为可以分别用效度函数(utility function)和代价函数(cost function)来描述。

关键词：功率控制，最小均方误差，代价函数，信干比，链路增益CDMA蜂窝移动通信系统具有容量大、频率管理简单、软切换等诸多优点，近年来受到了人们的关注.从90年代中期IS-95CDMA系统被成功商用以来，有关进一步提高CDMA 系统性能的关键技术的研究，成为近几年来无线通信领域里最活跃的研究分支之一。

这些关键技术中包括功率控制技术和多用户检测(包括干扰对消)技术，这两项技术都能有效地抑制多址干扰，提高系统容量。

提供全球覆盖和多媒体通信的第三代移动通信系统(如WCDMA系统)，将可能同时采用这两项技术以进一步提高系统性能。

1．功率控制概述功率控制是3G系统的关键技术之一[1-3]。

发射机的功率将会影响链路信号质量和无线系统的干扰环境。

功率控制在对接收端的接收信号能量或解调信噪比指标进行评估的基础上，适时补偿无线信道中引起的衰落，从而既维持了高质量的通信，又不对同一无线资源中的其他用户产生干扰，保证了系统容量。

研究蜂窝移动通信系统中基于SIR平衡的最佳功率控制和蜂窝移动通信系统中基于SIR平衡的分布式功率控。

在传统功率控制系统模型下通过找到信干比与功率的关系，从而得到传统功率控制的迭代算法。

到目前为止，功率控制的研究主要集中在两个方面：1）是平衡所有通信链路的信号干扰比（SIR），最大化发射机的功率，使系统达到最大所能达到的SIR，当系统中用户数发生变化时，使所有通信链路的SIR都下降或提高;2）调整发射功率，在各通信链路到达要求的SIR时，最小化发射机的功率，以提高系统容量。

2．联合功率控制的概念功率控制存在许多的不足，例如，需要专用信道传递功率控制信息，算法收敛速度问题，性能与移动用户的运动速度有关以及系统复杂等。

学习目标：1、了解移动通信信道2、初步掌握扩频通信系统的技术特点3、了解数字调制技术、信源编码技术、信道编码技术4、了解功率控制技术、发送接收技术、蜂窝组网技术随着社会的不断进步、经济的飞速发展，对信息传输的需求越来越大，信息传输在工作、生活中的作用也越来越重要，“社会需求就是科学与技术发展的动力”，现代移动通信在经历了第一代模拟通信系统和第二代数字通信系统（以GSM和窄带CDMA为代表）之后，为适应市场发展的要求，由国际电信联盟（ITU）主导协调，自1996年开始了第三代（3G）宽带数字通信系统的标准化进程。

3G系统采用了无线宽带传输技术、复杂的编译码技术、调制解调技术、快速功率控制技术、多用户检测技术、智能天线技术、蜂窝组网技术等。

2.1 移动通信信道信道是信号的传输介质，可分为有线信道和无线信道两类。

移动通信中的各种新技术，都是针对无线信道的特点，优化解决移动通信中的有效性、可靠性和安全性。

从移动通信信道中的电波传播来看，可分为以下几种形式：（1 ）直射波（2 ）反射波（3 ）绕射波（4 ）散射波2.1.2 接收信号的4种效应移动通信信道有3个主要特点：信号传播的开放性，接收点地理环境的复杂性和多样性，以及通信用户的随机移动性。

无线电波有3种主要传播形式：直射、反射、绕射，在它们的共同作用下，接收信号具有4种主要效应：阴影效应、远近效应、多径效应和多普勒效应。

（1）阴影效应（2）远近效应（3）多径效应（4）多普勒效应图2-1 多径效应图2-2 多普勒效应2.1.3 接收信号的3类损耗在移动通信信道的3个主要特点和无线电波传播的3种主要形式的共同作用下，接收信号又具有3类不同层次的损耗：路径传播损耗、大尺度衰落损耗和小尺度衰落损耗。

（1）路径传播损耗（2）大尺度衰落损耗（3）小尺度衰落损耗图2-3 大尺度衰落和小尺度衰落2.1.4 移动通信中的噪声和干扰在移动通信中，严重影响移动通信系统性能的主要噪声和干扰可分为四类：加性白高斯噪声（Additional White Gauss Noise，AWGN）、符号间干扰（Intersymbol Interference，ISI）、多址干扰（Multiple Access Interference，MAI）和相邻小区（扇区）干扰（Adjacent Cell (Sector) Interference，AC(S)I）。

CDMA通信的基本原理功率控制CDMA通信与传统的通信系统像比较,发端多了扩频调制,收端多了扩频解调CDMA通信在发端将待传入的话音,通过A/D转换将模拟语音转变成了二进制数据信息,通过高速率的伪随机扩频调制,从原理上讲,两者相乘,扩展到一个很宽的频带,因而在信道中传输信号的带宽远大于信息带宽。

在接受端，接受机不仅接受到有用的信号，同时还接受到各种干扰信号和噪声。

利用本地产生的伪随机序列进行相关解扩。

本地伪码与接受到的扩频信号中伪码一致，通过相关运算可还原成原始窄带信号，顺利通过窄道滤波器，恢复原始数据，再通过数/模(D/A)转换，恢复原始语音。

接收机接收到的干扰和噪声，由于和本地伪随机序列不相关，经过接收扩解，将干扰和噪声频谱大大扩展，频谱功率密度大大下降，落入窄带滤波器的干扰和噪声分量大大下降，因此在窄带滤波器输出端的信噪比或信干比得到极大改善，其改善程度就是扩频的处理增益。

CDMA蜂窝网的关键技术--功率控制CDMA蜂窝移动通信系统中，所以的用户使用相同的频带发送信息,如果各移动台以相同的功率发射信号,则信号到达基站时,因为传输路程不同,基站接受到到的靠近基站的用户发送的信号比在小区边缘用户发射的信号强度大,因此远端的用户信号被近端的用户信号湮没,这时间所谓的"远近效应"。

通常，路径损耗的总动态范围在80dB的范围内。

为了获得高质量和高的容量，所有的信号不管离基站的远近，到达基站的信号功率都应该相同，这就是功率控制的目的：使每个用户到达基站的功率相同。

从不同的角度考虑有不同的功率控制方法。

比如若从通信的正向、反向链路角度来考虑,一般可以分为反向功率控制和正向功率控制；若从实现功控的方式则可划分为集中式功率控制和分布式控制；还可以从功率控制环路的类型来划分，有可分为开环功控、闭环功控(外环功控和内环功控)。

1.反向功控CDMA系统的通信质量和容量主要受限于收到干扰功率的大小。

CDMA关键技术是3G的基础。

本文从多址技术、RAKE接收机、多用户检测、功率控制、软容量、软切换、地址码的选择、分集技术共八个方面对CDMA中所采取的关键技术进行论述，目的使大家对CDMA的关键技术有一个全面的了解。

CDMA关键技术简介一、RAKE接收机RAKE接收机是用来完成时间分集的，在CDMA系统的基站和移动台中都有。

接收机能够分辨和合并时延差大于码片速率的信号，得到信噪比最大的合并接收信道。

RAKE接收机由多个相关器组成，每个相关器接收一径。

RAKE接收机完成多径合并。

多径分集接收改善了系统的性能。

二、功率控制为了克服宽带ＣＤＭＡ系统的远近效应，需要动态范围达８０ｄｂ的功率控制。

多址干扰是由远近效应产生的，快速功率控制可以减少多址干扰，保证网络容量，延长手机电池使用时间。

功率控制决定了DS-CDMA系统的容量。

功率控制的目标：所有的信号到达基站的功率相同（上行）。

1功率控制可以补偿衰落。

有三种功率控制原理：开环、闭环和外环。

v开环：开环功率控制主要用于克服距离衰减，从信道中测量干扰条件，并调制发射功率，以达到期望的误帧率（误块率）。

v闭环：闭环功率控制主要用于克服多普勒频率产生的衰减，以此保证基站接收到的所有移动台信号具有相同的功率，测量信噪比，并向移动台发送指令调整它的发射功率。

v外环：测量误帧率（误块率），调整目标信噪比。

三、软切换FDMA、 TDMA（GSM）系统中广泛采用硬切换技术，当硬切换发生时，因为原基站与新基站的载波频率不同，移动台必须在接收新基站的信号之前，中断与原基站的通信。

往往由于在与原基站链路切断后，移动台不能立即得到与新基站之间的链路，会中断通信。

另外，当硬切换区域面积狭窄时，会出现新基站与原基站之间来回切换的“乒乓效应”，影响业务信道的传输，为了解决这个问题在CDMA 系统中提出了软切换和更软切换的概念。

软切换：发生在具有同一频率的不同基站之间，利用分集技术，在切换过程中，移动台可同时与原基站和新的基站发生联系，不立即切断与原基站之间的通信。

课程设计题目：3G主流技术分析比较班级：姓名：学号：指导教师：成绩：电子与信息工程学院信息与通信工程系1 3G移动通信主流标准概述3G移动通信主流标准有WCDMA（宽带码分多址），CDMA2000（码分多址）和TDSCDMA （时分同步码分多址）。

TDSCDMA为中国移动的3G网络模式，CDMA2000为中国电信的3G网络模式，而WCDMA为中国联通的3G网络模式，其中TDSCDMA为中国技术，WCDMA 为欧洲技术，而CDMA2000为美国技术。

2 3G移动通信三大标准简介2.1 WCDMA该技术方案主要源于欧洲的ETSI和日本的ARIB标准化组织，主要倡导者有欧洲爱立信和诺基亚等公司。

它的核心网基于GSM-MAP，同时可通过网络扩展方式提供基于ANSI-41的运行能力。

WCDMA系统能同时支持电路交换业务(如PSTN.ISDN)和分组交换业务(如IP 网)。

该系统使用的灵活的无线协议可在一个载波内同时支持话音、数据和多媒体业务，并通过透明或非透明传输来支持实时、非实时业务。

其技术特点：为了与现行的GSM系统使用同一时钟，实现WCDMA与GSM系统手机的双模工作，是一种兼容的系统;1)可适应多种速率、多种业务;2)上下行快速功率控制;3)反向相干解调;4)支持不同载频间切换;5)基站之间无需同步，也不需要特别的同步参考源;6)WCDMA的越区切换是采用移动台发起的异步软切换方式进行的，基站需要确定在什么时间、什么位置为移动台启动软切换算法。

WCDMA的移动台可在同一频率下检测到其他基站与本基站的信号，确定它们之间的时间差。

检测到的时间信息经由本基站到达新的候选基站，候选基站调整它新的专用信道的发射时间，即在发送信息的时间上进行调整，使不同基站在这个信息比特期间与下行码道同步。

7)电磁干扰影响小;8)适用于高速环境;9)具有上行链路的多用户检测技术，多用户检测技术可通过测量各用户扩频码之间的非正交性，用矩阵求逆法或迭代来消除多用户间的相互干扰表2-1 WCDMA无线接口基本参数参数名称参数值频谱分配FDD模式：上行1850—1910 MHz，下行2110—2170 MHz信道间隔 5 MHz中心频率200 KHz的整数倍上、下行频带间隔134.8—245.2 MHz码片速率 3.84 Mc/s双工模式FDD 或者TDD用户设备的发送功率21、24、27 或者33 dBm接收机灵敏度误码率为0.001的情况下，基站-121dBm，用户设备-117dBm功率控制步长用户设备1dB、2dB或者3dB,基站0.5dB或者1dB用户设备26dB,基站12dB 发送功率控制命令下可能的最大发射功率变化范围数据速率乡村室外高速移动环境下144 kb/s,市区和郊区室外中，低速移动环境下384 kb/s,室内或者室外低速环境下2 Mb/s2.2 CDMA2000该方案即3GPP2提交的CDMA2000方案中多载波(MC)方案。

移动通信系统中的功率控制技术研究摘要；在阐述功率控制在移动通信系统中的发展过程的基础上，着重研究了3G通信系统的功率控制技术，最后对功率控制未来的研究方向做了简要说明关键词；语音激活技术反向功率控制闭环功率控制I 外环功率控制引言在移动通信系统中，功率控制技术对保证系统的QOS提高系统容量有着至关重要的作用。

功率控制技术随着移动通信系统的发展也在不断的演进，在第二代移动通信系统中采用的语音激活技术是基于用户发射机发射功率随用户语音的大小，强弱，有无来对发射机进行的输出功率调整，从而大大增加了系统容量，为了补偿路径损耗和阴影衰弱在GSM系统中采用了频率大约为2HZ的慢速功率控制。

随着CDMA系统的发展更多的转向克服“远近效应”的研究。

移动通信系统的特点移动通信系统是在复杂的干扰环境中运行的采用多信道共用技术，在一个无线小区内，同时通信者会有成百上千，基站会有多部收发信机同时在同一地点工作，会产生许多干扰信号，还有各种工业干扰和认为干扰。

归纳起来有通道干扰、互调干扰、邻道干扰、多址干扰等，以及近基站强信号会压制远基站弱信号，这种现象称为“远近效应”。

功率控制 power control功率控制分为前向功率控制和反向功率控制，反向功率控制又分为开环功率控制和闭环功率控制，闭环功率控制再细分为外环功率控制和内环功率控制。

移动通信系统中的功率控制技术无线城域网(IEEE802.16)标准是一种高带宽、低投入、且覆盖范围广的无线通信技术,在宽带无线接入市场具有重要的应用前景。

功率控制是一种无线资源管理技术,在无线城域网系统中,采用功率控制技术可以降低无线系统的同频道干扰并节约终端能量,从而增加系统容量,在无线通信系统中起着非常重要的作用。

如何将功率控制技术应用于无线城域网,同时在一定复杂度的情况下使功率控制技术发挥最大的作用,是无线城域网中的重要研究课题。

针对上述情况,论文主要有以下工作:在理解无线通信系统中功率控制技术各种算法与准则的基础上,分析了每种算法的特点和对系统性能的影响,指出了影响功率控制性能的因素。

无线通信网络中的功率控制技术优化方法随着移动通信技术的发展，无线通信网络的普及和应用越来越广泛。

而在无线通信网络中，功率控制技术的优化对于提高网络性能和增强用户体验具有重要作用。

本文将介绍无线通信网络中的功率控制技术优化方法，并探讨其在提高网络性能方面的作用。

一、功率控制的重要性在无线通信网络中，功率控制是控制和调整终端设备发送和接收信号功率的技术。

合理的功率控制可以减少功率消耗、延长终端设备的电池寿命、降低干扰，提高通信质量和网络容量。

因此，功率控制在无线通信网络中具有重要的作用。

二、功率控制方法在无线通信网络中，常用的功率控制方法包括静态功率控制和动态功率控制。

1. 静态功率控制静态功率控制是指在通信系统初始阶段，根据信道状态和用户需求来设定固定的发射功率。

这种方法简单直接，但无法适应信道状态的变化和用户数量的增减。

因此，在实际应用中，静态功率控制主要用于资源较为紧张的通信网络，可以提前规划好固定的功率水平。

2. 动态功率控制动态功率控制是根据信道质量和用户数量的变化来动态调整终端设备的发送功率。

动态功率控制可以根据实时的信道状态和用户需求，在不同的环境下灵活调整功率水平，以实现更好的通信质量和网络容量。

动态功率控制常用的方法包括闭环功控和开环功控。

闭环功控是根据终端设备接收到的信号强度反馈，再根据预定的信号强度目标，通过算法调整发送功率。

这种方式可以根据实时的信道质量和干扰情况，准确地调整发送功率，提高通信质量和网络容量。

开环功控是根据信道模型和统计信息，预测信道状态和用户数量的变化，并根据预测结果调整终端设备的发送功率。

这种方法精度较低，但实现起来较为简单，适用于一些不需要高精度的通信场景。

三、功率控制技术优化方法为了进一步提高无线通信网络中的功率控制技术，以下是一些常用的优化方法。

1. 基于信道状态的功率控制优化无线通信网络中的信道状态是功率控制的关键因素。

通过充分利用信道状态信息，可以实现更精确的功率控制。

无线通信系统中的功率分配与功率控制在无线通信系统中，功率分配和功率控制是确保通信质量和资源利用效率的重要技术手段。

功率分配是指在系统中将有限的功率资源分配给各个用户，而功率控制则是根据传输环境和用户需求来调整用户设备的发射功率。

本文将讨论功率分配与功率控制在无线通信系统中的原理、方法和应用。

一、功率分配原理与方法在无线通信系统中，功率分配是为了满足多个用户同时进行通信而进行的资源分配。

主要包括下面几种方法：1. 等功率分配等功率分配是最简单的功率分配方法，即将系统的总功率均匀地分配给所有用户。

这种方法适用于用户间的信道条件相似，但在某些情况下可能导致部分用户出现通信质量下降的问题。

2. 最大比值分配最大比值分配方法是根据用户的信道质量情况来进行功率分配，即将功率分配给信道质量较好的用户。

这种方法能够提高用户的通信质量，但也会导致信道质量较差的用户受到较大影响。

3. 水声电平分配水声电平分配方法是根据用户间的临界信噪比来进行功率分配。

该方法能够满足用户间的通信质量需求，但需要准确估计用户的信噪比。

二、功率控制原理与方法功率控制是根据传输环境和用户需求来动态地调整用户设备的发射功率。

主要包括以下方法：1. 静态功率控制静态功率控制是根据用户间的信道条件和用户需求来设定用户设备的发射功率。

通过设定适当的功率水平，可以满足用户间的通信质量需求，但无法适应信道环境的动态变化。

2. 动态功率控制动态功率控制是根据传输环境中的变化实时地调整用户设备的发射功率。

通过接收端的反馈信息和信道状态的监测，动态控制发射功率可以使系统能够适应不同的信道环境和用户需求，提高系统的覆盖范围和容量。

三、功率分配与功率控制的应用功率分配与功率控制在无线通信系统中有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 无线网络在无线网络中，功率分配和功率控制可以根据用户的位置和网络负载情况来动态地调整用户设备的发射功率，以提高网络的覆盖范围、容量和通信质量。