下载文档原格式
WCDMA网络优化闭环功率控制：Closed-Loop Power Control上小学的时候，老师让我们起来回答问题。
有的同学声音比较小，老师就告诉他：“声音大点。
”我们做老师讲课的时候，经常听到坐在后排的同学喊：“老师，听不着，声音大点。
”这种由接听方告诉说话者声音大小的控制方式叫闭环控制。
如果是说话者自己决定说话声音大小，没有接听方的指示，就是开环控制。
闭环相比开环来说更关注受众的感受，更及时了解动作实施的效果，从而更能够满足最终用户的需求。
比如说一个企业设计了一个产品推向市场，市场上对它的价位、包装、功能等有很多看法，这个企业根据市场的反应进一步优化了该产品，这也是一个闭环管理过程。
闭环控制的原理普遍应用在日常生活、企业管理和高科技领域。
任何闭环控制过程都可由图 103来表示，根据收集的输入信息和效果反馈情况进行判断，判断的结果付诸实施或者执行，效果再反馈回去做出下一轮的判断。
闭环功率控制就是发射端的功率大小根据接收端接收效果来动态调节的控制方式，如图 104接收端觉得效果不好，可以要求发射端提高功率；接收端觉得效果太好了，可以要求发射端降低功率。
闭环功率控制由发射端和接收端共同完成。
如果发射端是一个讲课的老师，接收端是一个听课的同学的话，那么闭环功率控制相当于老师讲课的音量大小由同学判断控制。
闭环功率控制过程一定存在一个反馈控制环路，接收端收到的信号质量和期望的信号质量进行比较判断，给出发射端需要提高或降低功率的命令（TPC 命令：Transmission Power Control），发射端执行这个命令，按照这个规律循环往复。
闭环功率控制可以分为内环功率控制和外环功率控制。
销售部门的管理——内环功率控制你是一个销售部门的主管，上级部门给你设定了部门销售目标（SIRtarget），你希望你部门能够按时完成销售任务，把部门目标分解到了每个人头上，每周都要跟踪销售进度。
每个人都要汇报自己的销售情况（实际SIR），你要根据他们的汇报发出进度快慢指示（功率增加减少指示TPC），如图105所示。
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终端功率控制测试与应用1、概述在WCDMA系统中，作为无线资源管理的功率管理是非常重要的环节。
这是因为在WCDMA系统中，功率是最终的无线资源，一方面，提高针对用户的发射功率能够改善用户的服务质量；另一方面，WCDMA采用宽带扩频技术，所有信号共享相同的频谱，每个移动台(用户)的信号能量被分配在整个频带范围内，这样对其他移动台来说就成为宽带噪声，这种提高会带来对其他用户接收质量的降低。
且各用户的扩频码之间存在着非理想的相关特性，用户发射功率的大小将直接影响系统的总容量，所以功率的使用在WCDMA系统是矛盾的，从而使得功率控制技术成为WCDMA系统中的最为重要的关键技术之一。
由于码分多址技术是在同一频段建立多个码分信道，虽然伪随机码具有很好的不相关性，但是无法避免其它信道对指定通信链路的干扰，这种干扰是由各用户间的 PN码的互相关性不为0造成的，因此也称为多址干扰。
所以降低其它信道的干扰和增强每个信道的抗干扰的能力就成为WCDMA实现最大信道容量的的技术方向。
功率控制技术属于前一类技术，目的是尽量降低对其它信道的干扰；分集技术属于后一类，其目的是增强信道自身的抗干扰能力。
除了多址干扰造成的不良影响外，还存在着所谓的“远近效应”的影响，即在上行链路中，各UE与NodeB的距离是不同的，导致NodeB接收较近的UE的信号强，接收较远的UE的信号弱，由于WCDMA是同频接收系统，造成弱信号淹没在强信号中，从而使得部分UE无法正常工作。
电波传播中经常会遇到“阴影效应”的问题，蜂窝式移动台在小区内的位置是随机的，且经常变动，所以路径损耗会大幅度的变化，必须实时改变发射功率，才能保证在这一地区的通信质量。
因此如何有效的进行功率控制，在保证用户要求的服务质量(QoS)的前提下，最大程度降低发射功率，减少系统干扰，增加系统容量，是WCDMA关键技术中的关键。
功率控制可以克服远近效应，对上行功控而言，功率控制的目标为所有的信号到达基站的功率相同。
功率控制技术（7人）阐述功率控制在移动通信系统中的作用，总结并阐述功率控制的类型、实现原理、以及在移动作者列表（按项目排列）指导教师签字：年月日第一章功率控制技术1概述1.1 CDMA系统功率控制技术功率控制（power control）技术用于动态地调整发射机的发射功率，它是CDMA系统的关键技术之一，精确和稳定的功率控制对于提高CDMA系统的容量和保证服务质量有着至关重要的作用。
CDMA系统是一个自干扰系统，CDMA系统中的用户在同样的频率和时间上发送信号，不同的用户采用不同的扩频码来区分。
由于扩频码之间的互相关性不为零，使得每个用户的信号都成为其他用户的干扰，即多址干扰。
同时CDMA系统是一个干扰受限系统，即干扰对系统的容量直接影响。
当干扰达到一定程度后，每个用户都无法正确解调自己的信号，此时系统的容量也达到了极限。
因此，如何克服和降低多址干扰就成为CDMA系统中的主要问题之一。
通过功率控制，使发射功率尽可能的小，从而有效地限制多址干扰。
由于用户的移动性，不同的移动台和基站之间的距离是不同的。
而在无线通信系统中，信号的强度随传输距离而成指数衰减。
因此，在反向链路上，如果所有的移动台的功率发射都相同，则离基站近的移动台的接受信号强，离基站远的移动台的接收信号弱。
这样就会产生以强压若的现象，即远处用户的信号会被近处用户的信号淹没，以至于不能正确解调，这种现象称为“远近效应”。
为了克服这种现象，对移动台的发射功率进行调整时非常有必要的，使得基站接收到的所有移动台的信号功率基本相等。
在前向链路上，同一基站所有的信道经历的无线环境是相同的，因次不存在远近效应。
前向链路中的干扰主要来自于其它基站的前向信号和服务基站内其他用户的前向信号，尽管不存在远近效应，但是当移动台位于相邻小区的交界处时，收到的服务基站的有用信号很低，同时还会收到相邻小区基站的较强干扰。
如果要保证各个移动台的通信质量，则在小区边缘的移动台比距离基站近的移动台需要更高的功率。
我们先从PAR(Peak Average Ratio讲起，所谓PAR ，是指峰值功率与平均功率的差[1]，如下式 :而GSM 采GMSK 调变，只调变相位，不调变振幅，也就是只有PM 讯号，而没有AM 讯号。
其波形为恒包络，即包络固定不变，如下图:换句话说，GSM 的峰值功率等于平均功率，即PAR 为0。
而WCDMA 在Tx 端，是用BPSK 调变，相位跟振幅都有调变，亦即AM 跟PM 讯号都有[2] :换句话说，WCDMA 的峰值功率，不等于平均功率，即PAR 不为0。
而当输出功率在饱和区时，其PAE 最大，主要原因是PA 在饱和区时，其耗电流也最大，此时的PAE ，对通话时间长短，有关键性的影响，因此在设计PA 时，多半会将最大的PAE ，设计在饱和区。
所以若以效率考虑，应该用所谓的非线性PA ，即所谓的饱和PA ，将输出功率操作在饱和区，以降低耗电流。
如下图[1] :值得注意的是，用饱和PA ，固然可以降低耗电流，但由于饱和PA 是非线性PA ，因此只能放大那些其波形为恒包络的讯号，例如GSM ，虽然会有其非线性效应，造成失真，但可透过校正方式补偿回来。
如此便能在拥有可接受之失真度的情况下，达到最大PAE 。
而像WCDMA 这种非恒包络，亦即有用到振幅调变的讯号，只能用线性PA ，不能用饱和PA ，不然会有无法补偿的失真。
而线性PA ，顾名思义，会操作在线性区，也就是会以Back-off 的方式，将输出功率，操作在平均功率的范围 (线性区。
来确保线性度。
而Back-off 的量，以PAR 来决定，由下图可知，因为WCDMA 的PAR 为3.5 ~ 7 dB，故至少要Back-off 3.5 dB。
因此若PAR 高，则Back-off 就大，也就是对线性度越要求。
这由GSM 与WCDMA 的最大功率Spec 可得知，GSM 在Low Band的最大功率输出为33dBm ，High Band为30dBm 。
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。
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。
下行初始发射功率是指DPDCH PCPICH 相对于的发射功率,设置如下:UE NodeB RNC BLER FER/BER SIR 测量SIR目标功率控制比特外环功率控制内环功率控制W CDMA 系统闭环功率控制结构Cc βdβc jDPDCHDPCCHIQ I+jQSdpchS上行功率偏置DPCCH DPDCHβc/βd和上的功率之比为的平方WCDMA系统中的外环功率控制1上行功率偏置计算(βcβd增益因子和A j= d,refc,ref %L refL j%K jK refK ref=iRM i%N iK j=iRM i%N iβc,其中refβd,和ref TFCβc,是相对于参考的增益因子,jβd,和j是jTFC L相对于第的增益因子,ref是TFC DPDCH相对于参考的的个L数,j是jTFC DPDCH RMi i 相对于第的的个数,是相对于传输信道Ni i的半静态速率匹配因子,是相对于传输信道从无线帧分离块输出TFC i的比特数,求和是相对于中所有传输信道。
(待续(接上页Aj 1βd,j=1.0βc,j βc,j 如果大于,那么,取满足条件1/Aj ββc,j 小于等于的最大量化值。
因为不可能为零,1/15所以当上式取整为零时,取比例对应的最小量化值。
Aj 1βd,j Aj 如果小于等于,那么取满足条件大于等于的最小ββc,j=1.0量化值,。
2上行功率偏置计算(上行内环功率控制1(根据测量的NodeB PILOT DPCCH SIR如果测量大于目标,则;如果测量SIR SIR TPC=0小于目标,则SIR SIR TPC=1上行功率控制模式(有两种。
表示PCA PCA=1每个时隙发送一次命令,步长为或;TPC12dB表示每五个时隙发送一次命令,步长PCA=2TPC为1dBDPCCH 在上的功控步长调整量:dpcch = tpc * TPC_cmd △△。
TPC_cmd TPC DPDCH 为利用不同算法得到的合成命令。
的功率DPDCH DPCCH βc β根据和之间的功率偏置来设置。
增益因子和d DPCCH 改变后,保持上的功率不变,因此总功率之间的关系是:2上行内环功率控制(,11,2,2,2,2,,TPC P P previousoutpreviousc previousd current c current d currentout+++=ββββTPC 其中为当前内环功率控制下的改变量。
1PCA=1上行链路内环功控算法(:UE TPC 当没有处于软切换时,每个时隙收到一个命令;TPC 0TPC_cmd=-1如果=,则TPC 1TPC_cmd=1如果=,则UE UE TPC 当处于软切换状态时,接收多条下行无线链路上的命令UE TPC TPC_cmd ,同样需进行命令合并处理以形成每一时隙的RLS 。
此时分两步进行:首先对属于同一无线链路集(的下行链TPC RLS TPC 路进行命令的合并,同一的命令是相同的,(待续3上行内环功率控制((接上页i RLS TPC Wi Wi 第个合并后的命令设为,的产生原则为:若该时隙TPC0Wi=0TPC 1Wi 1UE 的命令为,则;若命令为,则=。
假设N RLS N TPC W1存在个,经过此合并后就形成了个命令,设为、W2…WN N RLS TPC 。
其次对这条的指令进行合并。
采用如下公式处理:TPC_cmd = g (W1, W2, … WNg N TPC 函数应该满足这样的要求:如果个命令是独立且不相关,等“0”“1”g 1于或的概率相等,那么函数的输出等于的概率应该大 1/(2N-10.5Wi 于或等于;等于的概率应该大于或等于。
有一个为0TPC_cmd -1Wi 1TPC_cmd 1,为;只有所有的为,才为。
这种g 情况满足函数要求。
4上行内环功率控制(5上行内环功率控制(上行链路内环功控算法(:2PCA=2如果没有处于软切换,在每个时隙只收到一个命令,将UE TPC UE 以个时隙为单位,对于前面个时隙,=,对于第个54TPC_cmd05时隙,如果在个时隙中接收到的个命令硬判决结果为,则55TPC1,如果所有硬判决结果为,则,其它TPC_cmd=10TPC_cmd=-1 TPC_cmd=0情况。
(待续UE 当处于软切换时,则可以分为两步,第一步是将同属于一个RLS Radio Link Set RL TPC RLS (的的合并(在一个内的所有RL TPC N RLS 的是一样的。
这样如果有个,则每个时隙都会得TPCi i = 1,2......N RLS 到(。
每个都采用上文所述的方法,将35一帧分为段,每段个时隙,然后再做判决。
这样前四个时隙最终 TPC_cmd = 0 RLS 得到的。
第五个时隙中,设每个判决结果为TPC_tempi i = 1,2......N 4(,则前个时隙,所有的TPC_tempi = 0 5TPC_cmd ,第个时隙的则通过如下规则获得:N TPC_temp0.5TPC_cmd 对个命令进行算术平均,如果大于则1-0.5,TPC_cmd -10为。
如果小于则为,否则为。
6上行内环功率控制(PO1PO2PO3DPCCH PILOT TPC 、和分别是的、和TFCI DPDCH 相对于的功率偏置PO1PO2PO3RNC 、和由确定DPDCH 下行的最大最小发射功率由准入策略确定1下行内环功率控制(2下行内环功率控制(根据测量的(软切换期间UE PILOT DPCCH SIR在最大比合并之后TPC UE在产生命令之前,检查下行功率控制模式(,该参数由设置。
当DPC-MODE RNC时,则每个时隙发送一次DPC-MODE=0UE TPC 命令;当时;则每三个时隙重DPC-MODE=1UE复相同的命令TPC收到后调整和的发NodeB TPC DPCCH DPDCH射功率。
步长为、、或。
0.51 1.52dB⎪⎩⎪⎨⎧=∆−=∆+=0TPC ,TPC 1TPC ,TPC P est est TPC 如果如果⎪⎩⎪⎨⎧=∆−≥∆+∆=<∆+∆=∆+=0TPC TPC Limit _Raise _Power 1TPC 0Limit _Raise _Power 1TPC TPC P est TPC sum est TPC sum est TPC 如果,且如果,且,如果∑−−==∆1k Size _Windo w _Averaging _Power _DL k i TPCsumi (P P(k = P(k - 1 + P TPC (k + P bal (k3下行内环功率控制(SRNC 发起功率平衡过程发起功率平衡过程SRNC监测各个基站对SRNC监测各个基站对UE的发射功率情况如UE的发射功率情况如果发现有功率漂移,果发现有功率漂移,则通过Iub接口信令则通过Iub接口信令发起下行功率平衡过发起下行功率平衡过程。
程。
下行功率平衡过程TPC 下行功率平衡算法主要是抵抗在软切换时由于误码导致的下行不同无线链路之间的功率偏移。
这WCDMA 种偏移在系统中引入快速功率控制技术后显得尤为突出。
偏移越大,软切换增益越小。
下行功率平衡(1(init CPICH P ref bal P P P r P −+−=−∑P(k = P(k - 1 + P TPC (k + P bal (k软切换中的功率控制对于上行,软切换能大大改善上行信道质量,拓展小区覆盖范围并增加上行信道容量;对于下行,软切换虽然可以增强接收信号功率,但与此同时由于参与软切换的个基站与移动台建立连接,因此系统内总干扰增大了,引起下行容量损失,且当软切换区域增加时下行容量会进一步减小。
软切换中功率控制的另一种算法是(SSDT site selection diversity transmission,其基本思想是让路径损耗最小的基站发射信号,其他基站只接收上行链路信号和发射DPCCH。
这样可以减少下行链路的总发射功率和额外的干扰。
外环功率控制的目的WCDMA系统的内环功率控制是使发射信号的功率到达接收端时保持一定的信干比。
然而,在不同的多径环境下,即使平均信干比保持在一定的门限之上,也不一定能满足通信质量的要求(BER或FER或BLER。
