td-scdma系统中的功率控制

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1、作者：上海理工大学光电信息与计算机工程学院孔永锋施伟斌  TD-SCMA系统是一个干扰受限系统，由于“远近效应”，系统的容量主要受限于系统内各移动台和基站间的干扰，因而，若每个移动台的信号到达基站时都能达到保证通信质量所需的最小信噪比并且保持系统同步，TD-SCDMA系统的容量将会达到最大。  功率控制就是为了克服“远近效应”而采取的一项措施。它是在对接收机端的信号强度或信噪比等指标进行评估的基础上，适时改变发射功率来补偿无线信道中的路径损耗和衰落，从而既维持了信道的质量，又不会对同一无线资源中其他用户产生额外的干扰。另外，功率控制使得发射机功率减小，从而延长电池是使用的时间。  

2、功率控制算法通常从两个层次进行分析和研究。若从全局的层次上进行分析，则假定内环功率控制速率足够快，能够从理想地跟上信道变化，因此信道增益在一次功率控制达到稳定状态前是恒定的。从这个角度看功率控制问题，着重考虑的问题包括容量、全局稳定性和系统负荷，以及全局控制问题是否有解，即是否能够满足所有用户的性能要求（SIR）。若从局部的层次上进行分析链路通信的目标SIR值假定不变，并且满足所有用户要求。从这个角度考虑问题，则局部功率控制算法收敛性质和收敛速度，即快速跟上信道变化能力，是功率控制算法研究的重点。  TD-SCDMA系统中的功率控制  TD-SCDMARRM（无限资源管理）中的功率

3、控制技术主要包括开环、闭环和外环功率控制3部分，各部分实现以下描述。  1.开环功率控制  由于TD-SCDMA系统采用的是TDD模式，上下行链路使用相同的频段，因此上、下行链路的平均路径损耗存在显著的相关性。这一特点使得UE在接入网前，或者网络在建立无线链路时，能够根据计算下行链路的路径损耗来估计上行或下行链路的初始发射功率，这一过程称为开环功率控制。  上行开环功率控制有UE和网络共同实现，网络需要广播一些控制参数，而UE负责测量P-CCPCH的接收信号码功率(RSCP),通过开环功率控制的计算，确定随机接入时UpPCH、PRACH、PUSCH和DPCH等信道的初始发射功率。 

4、 2.闭环功率控制  快速闭环功率控制（内环功率控制）的机制是无线链路的发射端根据接收端物理的反馈速度信息进行功率控制，这使得UE（NodeB）根据NodeB(UE)的接收SIR值调整发射功率，来补偿无线信道的衰落。TD-SCDMA系统上，下行专用信道上使用内环功率控制，每一子帧（5ms进行一次）。功率控制速率为200HZ，功率控制步长可选为1dB、2dB、3dB。  （1）上行闭环功率控制  上行闭环功率控制用来调整上行专用信道（DPCH）和上行共享信道（PUSCH）的发射功率。以上行DPCH为例，基站从RNC的上行外环功率控制算法得到相应的功率控制信道的目标SIR值，在每一个子

5、帧内将其和DPCH的Midable信号的接收SIR值进行比较。如果接收到的SIR值大于目标的SIR值，基站就在下行DPCH上发送“下降”的功率控制TPC命令给UE；如果接收到的SIR值小于目标SIR值，基站就在下行DPCH上发送“上升”TPC命令给UE。在UE端，当收到基站的TPC命令后，根据上升和下降的命令和选取的功率控制步长，调整下一子帧相应信道的发射功率。  （2）下行闭环功率控制  下行闭环功率控制用来调整下行专用信道（DCH）和下行共享信道（PUSCH）的发射功率。以下行DPCH为例，UE从RNC获得下行外环功率控制需要的BLER（FER）和其他一些控制参数，通过下行外环

6、功率控制算法得到相应的功率控制信道的目标SIR值，在每一个帧内将其和下行的DPCH的midable信号的接收SIR值相比较。如果接收到的SIR值大于目标SIR值，UE就在上行DPCH上发送“下降”的功率控制命令（TPC）；如果接收到的SIR值小于目标SIR值，则TPC命令设置为“上升”。在基站端，当收到UE的TPC命令后，根据上升或下降命令和选取的功率控制步长，调整下一个子帧相应信道的发射功率。  一个DPCH或PDSCH的发射功率不能超过上层确定的动态范围。这个发射功率定义为物理信道扩频前一个时隙内复QPSK（8PSK）符号的平均功率。在下行传输数据暂停阶段，NODEB将忽略接收

7、到的TPC命令。NODEB在一个时隙内的总下行发射功率不能超过规定的最大值，但总功率超过最大值时，所有下行DPCH和PDSCH的发射功率将减小相同的值，使得总发射功率等于最大值。当下行专用信道处于失同步状态时，UE总是将上行TPC命令设为“上升”。  3.外环功率控制  内环功率控制虽然可以解决路径损耗以及远近效应的问题，使接收信号保持固定的信干比（SIR），但是却不能保证接收信号的质量。接收信号的质量一般用误块率（BLER）或误码率（BER）来表征，BLER有接收信