【正文】 移動(dòng)臺(tái)高速移動(dòng)時(shí)很難跟蹤快衰落，功控的結(jié)果就很不理想。在現(xiàn)代功率控制中，分別采用誤幀率 (誤塊率 )和信干比作為外環(huán)和內(nèi)環(huán)功率控制的判決指標(biāo)，如何確定誤幀率與信號(hào)信干比在 各種條件下的變化關(guān)系影響到功率控制算法的穩(wěn)定性和精確性 [14]。因此高效的功率控制需要準(zhǔn)確信道估計(jì)和預(yù)測(cè)參數(shù)。因此功率控制算法必須考慮實(shí)際延 時(shí)的影響，否則控制性能難以保證。因此功率控制實(shí)際上是一種預(yù)測(cè)控制。同時(shí)，縮短信號(hào)測(cè)量周期會(huì)降低信號(hào)質(zhì)量均值間的相關(guān)性，這樣要求降低控制延時(shí)，否則無(wú)法對(duì)信道做出正確估計(jì)。功控速度越快，則能跟蹤補(bǔ)償更快的衰落。在外環(huán)啟動(dòng)的情況下，兩種功率控制機(jī)制共同起作用，達(dá)到下行快速功率控制的目標(biāo)。通過(guò)調(diào)整，既能維持基站同位于小區(qū)邊緣的移動(dòng)臺(tái)之間的通信，又能在較好的通信傳輸特性時(shí)最大限度地降低前向發(fā)射功率，減少對(duì)相鄰小區(qū)的干擾，增加下行鏈路的相對(duì)容量。 閉環(huán)功控是指移動(dòng)臺(tái)和基站之間需要交互信息而采用的功率控制方法 ?前向閉環(huán)功控中 ,基站根據(jù)移動(dòng)臺(tái)的請(qǐng)求及網(wǎng)絡(luò)狀況決定增加或減少功率 。由于反向?qū)ьl信號(hào)水平難以進(jìn)行有效的開(kāi)環(huán)功率控制，因此前向鏈路一 般采用基于移動(dòng)臺(tái)的導(dǎo)頻強(qiáng)度測(cè)量報(bào)告來(lái)分配接入初期的發(fā)射功率，等到接入完成后采用閉環(huán)功率控制 [13]。在 WCDMA 系統(tǒng)中，功率控制準(zhǔn)則 采用了 SIR 平衡準(zhǔn)則與誤幀率 (FER)相結(jié)合的方法，即準(zhǔn)則是選用 SIR平衡準(zhǔn)則，但是 SIR的目標(biāo)函數(shù)也就是參考閾值則是由 FER 決定的。 基于功率平衡準(zhǔn)則的功率控制方法易于實(shí)現(xiàn)，但是性能不如基于 SIR 平衡的功控準(zhǔn)則 。 （ 2） 信干比 (SIR)平衡準(zhǔn)則 WCDMA移動(dòng)通信中功率控制的研究與仿真 15 SIR 平衡是指接收到的信號(hào)干擾比相等，對(duì)于 上行鏈路， SIR 平衡的目標(biāo)是使基站接收到的各個(gè) 移動(dòng)臺(tái)信號(hào)干擾比 SIR 相等 。 （ 1） 功率平衡準(zhǔn)則 功率平衡準(zhǔn)則是指經(jīng)過(guò)功率控制后在接收端收 到的有用信號(hào)功率相等，對(duì)于上行鏈路，功率平衡的目標(biāo)是使各個(gè)移動(dòng)臺(tái)到達(dá)基站的信號(hào)功率相等 。 2G 和 3G 功率控制的區(qū)別在于 : (1) GSM 功率控制速率要慢得多，采用頻率約為 2Hz 的慢速功率控制， WCDMA 采用頻率為 1. 5kHz 的快速功率控制 。且各用戶(hù)的擴(kuò)頻碼之間存在著非理想的相關(guān)特性，用戶(hù)發(fā)射功率的大小將直接影響系統(tǒng)的總?cè)萘?，所以功率的使用?WCDMA 系統(tǒng)是矛盾的，從而使得功率控制技術(shù)成為 WCDMA 系統(tǒng)中的最為重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。 在 WCDMA 系統(tǒng)中，作為無(wú)線(xiàn)資源管理的功率管理是非常重要的環(huán)節(jié)。此外， CDMA 移動(dòng)通信系統(tǒng)中通信鏈路的建立和用戶(hù)所需要的 QoS 的維護(hù)在很大程度上依賴(lài)于功率控制技術(shù) [11]。 可見(jiàn)，上下行鏈路有很大不同，下行鏈路專(zhuān)用數(shù)據(jù)信道和專(zhuān)用控制信道是時(shí)分復(fù)用的，而上行鏈路專(zhuān)用數(shù)據(jù)信道和專(zhuān)用控制信道是并行發(fā)送的。 Secondary CCPCH 和 Primary CCPCH 的主要區(qū)別是前者的碼速對(duì)不同信道是不同的，雖然在同一信道中是恒定的，后者碼速對(duì)每個(gè)小區(qū)都是相同的；并且前者是在有數(shù)據(jù)時(shí)才發(fā)送，且可能只在某個(gè)方向發(fā)送，前者在整個(gè)小區(qū)連續(xù)發(fā)射的。但這里的恒定，只是對(duì)一條Secondary CCPCH 而言。 輔助公共控制物理信道： Secondary CCPCH 承載 FACH 和 PCH， FACH 和 PCH 分別映射到不同的 Secondary CCPCH。其幀結(jié)構(gòu)與下行鏈路 DPCH 的差別是它不包含 TPC 和 TFI，只包含 Pilot 和 DATA。因此，此時(shí)每條物理信道都需要發(fā)送第一層的控制信息。此時(shí)，第一層控制信息只需要在第一條物理信道發(fā)送，其它物理信道在相應(yīng)的時(shí)間段中不發(fā)送任何信息。 72 個(gè)連續(xù)的幀組成一個(gè)超幀。其幀結(jié)構(gòu)如圖 26。 專(zhuān)用物理數(shù)據(jù)信道：下行鏈路專(zhuān)用物理信道是 DPCCH 和 DPDCH 的時(shí)分復(fù)用。專(zhuān)用物理信道的功能與上行鏈路相同。數(shù)據(jù)部分時(shí)隙由 16 比特的移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼， 3 比特的所要求服務(wù)類(lèi)型指示碼，可選的用戶(hù)短信息包， 8 比特的循環(huán)冗余比特組成。消息部分由數(shù)據(jù)部分（對(duì)應(yīng)于 DPDCH）和第一層控制信息部分（對(duì)應(yīng)于 DPCCH）組成，這兩部分是通過(guò)兩條物理信道并行發(fā)送的。其中前導(dǎo)部分是由 16個(gè)復(fù)數(shù)符號(hào) A或 A（ A=1+j，這里 j 是虛部的標(biāo)記）組成特征序列 ，共有 16 個(gè)不同的這樣的序列。 圖 25 隨機(jī)接入突發(fā)結(jié)構(gòu) 接入突發(fā)由長(zhǎng)度為 1ms 的前導(dǎo)部分和長(zhǎng)度為 10ms 的消息部分組成。本小區(qū)中哪些接入時(shí)隙可用的消息在廣播控制信道中發(fā)布。這樣的時(shí)間偏置稱(chēng)為接入時(shí)隙。 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 24 上行鏈路 DPDCH/DPCCH 幀結(jié)構(gòu) 公共物理信道：上行鏈路公共物理信道只有一種：物理隨機(jī)接入信道（ PRACH）。每幀 10ms，分成 16個(gè)時(shí)隙。專(zhuān)用物理控制信道用來(lái)承載第一層產(chǎn)生的控制信息，包括：用于信道估計(jì)的導(dǎo)頻信號(hào)（ Pilot）；功率控制信號(hào)（ TPC）以及傳送格式指示比特（ TFI）。公用物理信道 為物理隨機(jī)接入信道（ PRACH）。 這些信道通過(guò)不同的方式映射到相應(yīng)的物理信道 ， 下面我們分別對(duì)上下行鏈路進(jìn)行介紹。 專(zhuān)用信道包括：業(yè)務(wù)信道、獨(dú)立專(zhuān)用控制信道、伴隨專(zhuān)用控制信道。幀長(zhǎng) 10ms，每幀包含 16個(gè)時(shí)隙，每時(shí)隙 ，代表一個(gè)功控周期?；編捒梢詳U(kuò)展至 10／ 20MHz。 基本參數(shù) ： WCDMA 工作頻段： 1920～ 1980MHz 頻段分配給 FDD上行鏈路使用； 2110～ 2170MHz 頻段分配給 FDD 下行鏈路使用； 1900～ 1920MHz 頻段由于在高頻段沒(méi)有相應(yīng)的鏡像頻段，被分配給 TDD 雙工方式使用。前者工作在覆蓋面積較大的 范圍內(nèi)，提供中、低速業(yè)務(wù)；后者主要側(cè)重在業(yè)務(wù)繁重的小范圍內(nèi)，提供高至 2Mbps 的業(yè)務(wù)。 WCDMA移動(dòng)通信中功率控制的研究與仿真 11 圖 23 GSM/WCDMA網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)形態(tài) 圖 23 給出了一種可能的 GSM/WCDMA 網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)形態(tài)，它建立在已有的 GSM/MAP 和正在發(fā)展中的 GSM 通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù) (GPRS)網(wǎng)的基礎(chǔ)上。因此，建立一個(gè)單一的 WCDMA 標(biāo)準(zhǔn)的論壇來(lái)制定共同的 WCDMA 規(guī)范的動(dòng)議就應(yīng) 運(yùn)而生。 世界上的幾個(gè)不同的地區(qū)都在進(jìn)行著類(lèi)似技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，很顯然，在這種各地區(qū)工作各自并行展開(kāi)的環(huán)境下，要想為保證設(shè)備的全球兼容性而獲得一致的規(guī)范是非常困難的。此外， 標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)還制定了一個(gè)與第二代系統(tǒng)沒(méi)有直接關(guān)系的第三代 CDMA 提案，即 WIMS WCDMA。 TTA1WCDMA 類(lèi)似于 ETSI、 ARIB 和 T1P1 中的 WCDMA 技術(shù)； TTA2 則類(lèi)似于 中的 cdma2021。 在韓國(guó)，電信技術(shù)協(xié)會(huì)（ Telemunication Technology Association ,TTA）采納了一種“雙軌”方式來(lái)開(kāi)發(fā)第三代 CDMA 技術(shù)。 1997 年。 在日本， ARIB（ Association for Radio Industries and Business,無(wú)線(xiàn)電產(chǎn)業(yè)與商業(yè)聯(lián)合會(huì)）對(duì)基于 WCDMA、 WTDMA、 OFDMA 三種不同技術(shù)的第三代系統(tǒng)進(jìn)行了評(píng)估。 FRAMES中主要的產(chǎn)業(yè)合作伙伴有諾基亞、西門(mén)子、愛(ài)立信等。 為了支持移動(dòng)通信的研究和開(kāi)發(fā)，歐洲研究計(jì)劃 ACTS（ Advanced Communication Technologies and Service）于 1995 年底啟動(dòng)。隨后的 RACE II 計(jì)劃在 1992~1995 年間開(kāi)發(fā)了基于 CDMA 的CODIT（ Code Division Testbed ,碼分測(cè)試床）和基于 TDMA 的高級(jí)時(shí)分多址移動(dòng)接入空中接口。 WCDMA 的產(chǎn)生背景及標(biāo)準(zhǔn)化 在歐洲，在選擇第三代技術(shù)之前就已經(jīng)進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究工作。⑤體制問(wèn)題。③多址干擾 。 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)面臨的問(wèn)題有 :①多徑衰減 。在 WCDMA 和 cdma2021 系統(tǒng)中，上行信道采用了開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和外環(huán)功率控制技術(shù)，下行信道則采用了閉環(huán)和外環(huán)功率技術(shù)。外環(huán)功率控制技術(shù)則是通過(guò)對(duì)接收誤幀率的計(jì)算，確定閉環(huán)功率控制所需的信干比門(mén)限。 開(kāi)環(huán)功率控制未考慮到上、下行信道頻段 的不對(duì)稱(chēng)性，因而其精確性難以得到保證。開(kāi)環(huán)功率控制的基本原理是根據(jù)用戶(hù)接收功率與發(fā)射功率之積為常數(shù)的原則，先行測(cè)量接收功率的大小，并由此確定發(fā)射功率的大小。 (5)功率控制技術(shù) 在 CDMA 系統(tǒng)中，由于用戶(hù)共用相同的頻帶，且各用戶(hù)的擴(kuò)頻碼之間存在著非理想的相關(guān)特性，用戶(hù)發(fā)射功率的大小將直接影響系統(tǒng)的總?cè)萘浚瑥亩沟霉β士刂萍夹g(shù)成為CDMA 系統(tǒng)中的最為重要的核心技術(shù)之一。這意味著在實(shí)際系統(tǒng)中等效干擾用戶(hù)數(shù)將多達(dá)數(shù)百個(gè)，這樣即使采用與干擾用戶(hù)數(shù)成線(xiàn)性關(guān)系的多用戶(hù) 抵消 算法仍使得其硬件實(shí)現(xiàn)顯得過(guò)于復(fù)雜。 從理論上講，使用多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)能夠在極大程度上改善系統(tǒng)容量。在多徑衰落環(huán)境下，由于各個(gè)用戶(hù)之間所用的擴(kuò)頻碼通常難以保持正交，因而造成多個(gè)用戶(hù)之間的相互干擾，并限制系統(tǒng)容量的提 高。其困難在于由于存在多徑效應(yīng)，每個(gè)天線(xiàn)均需一個(gè) Rake 接收機(jī)，從而使基帶處理單元復(fù)雜度明顯提高。二是對(duì)基站發(fā)送信號(hào)進(jìn)行波束形成 ，使基站發(fā)送信號(hào)能夠沿著移動(dòng)臺(tái)電波的到達(dá)方向發(fā)送回移動(dòng)臺(tái)，從而降低發(fā)射功率，減少對(duì)其它移動(dòng)臺(tái)的干擾。由于其體積及計(jì)算復(fù)雜性的限制，目前僅適應(yīng)于在基站系統(tǒng)中的應(yīng)用。 RS 解碼技術(shù)相對(duì)比較成熟，但由 RS 碼和卷積碼構(gòu)成的級(jí)聯(lián)碼在性能上與傳統(tǒng)的卷積碼相比較提高不多，故在未來(lái)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用的可能性不大。目前 Turbo 碼用于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要困難體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （ 1） 由于交織長(zhǎng)度的限制，無(wú)法用于速率較低、時(shí)延要求較高的數(shù)據(jù)（包括語(yǔ)音）傳輸； （ 2） 基于 MAP 的軟輸出解碼算法所需計(jì)算量和存儲(chǔ)量較大，而基于軟輸出 Viterbi 的算法所需迭代次數(shù)往往難以保證； （ 3〕 Turbo 編碼在衰落信道下的性能還有待于進(jìn)一步研究。相應(yīng)地， Turbo 解碼器由首尾相接、中間由交織器和解交織器隔離的兩個(gè)以迭代方式工作的軟判輸出卷積解碼器構(gòu)成。 Turbo 編碼器采用兩個(gè)并行相連的系統(tǒng)遞歸卷積編碼器，并輔之以一個(gè)交織器。 (2)高效信道編譯碼技術(shù) 第三代移動(dòng)通信的另 外一項(xiàng)核心技術(shù)是信道編譯碼技術(shù)。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)處于越區(qū)切換狀態(tài)時(shí)，參與越區(qū)切換的基站向該移動(dòng)臺(tái)發(fā)送相同的信息，移動(dòng)臺(tái)把來(lái)自不同基站的多徑信號(hào)進(jìn)行分集合并，從而改善移動(dòng)臺(tái)處于越區(qū)切換時(shí)的接收信號(hào)質(zhì)量，并保持越區(qū)切換時(shí)的數(shù)據(jù)不丟失，這種技術(shù)稱(chēng)為宏分集和越區(qū)軟切換。 WCDMA 系統(tǒng)采用用戶(hù)專(zhuān)用的導(dǎo)頻信號(hào)，而 cdma2021 下行鏈路采用公用導(dǎo)頻信號(hào)，用戶(hù) 專(zhuān)用的導(dǎo)頻信號(hào)僅作為備選方案用于使用智能天線(xiàn)的系統(tǒng)，上行信道則采用用戶(hù)專(zhuān)用的導(dǎo)頻信道。這種技術(shù)福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 稱(chēng)為 Rake 多徑分集接收技術(shù)。在 CDMA 移動(dòng)通信系統(tǒng)中，由于信號(hào)帶寬較寬，因而在時(shí)間上可以分辨出比較細(xì)微的多徑信號(hào)。 WCDMA 系統(tǒng)的初始同步則需要通過(guò) “ 三步捕獲法 ” 進(jìn)行，即通過(guò)對(duì)基本同步信道的捕獲建立 PN 碼同步和符號(hào)同步，通過(guò)對(duì)輔助同步信道的不同擴(kuò)頻碼的非相干接收，確定擾碼組號(hào)等，最后通過(guò)對(duì)可能的擾碼進(jìn)行窮舉搜索，建立擾碼同步 [7]。 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) (1)初始同步與 Rake 多徑分集接收技術(shù) CDMA 通信系統(tǒng)接收機(jī)的初始同步包括 PN碼同步 ，符號(hào)同步、幀同步和擾碼同步等。 高層：它集 OSI 模型中的網(wǎng)絡(luò)層，傳輸層，會(huì)話(huà)層，表達(dá)層和應(yīng)用層為一體。 鏈路層：它由媒體接入控制（ MAC）子層和鏈路接入控制（ LAC）子層組成； MAC 子層根據(jù) LAC 子層不同業(yè)務(wù)實(shí)體的要求對(duì)物理層資源進(jìn)行管理與控制，并負(fù)責(zé)提供 LAC子層業(yè)務(wù)實(shí)體所需的 QoS級(jí)別。 無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)與核心 網(wǎng)之間的接口 (RANCN)，對(duì)應(yīng)于 GSM 系統(tǒng)的 A接口。分別對(duì)應(yīng)于 GSM 系統(tǒng)的交換子系統(tǒng)(SSS)、基站子系統(tǒng) (BSS)、移動(dòng)臺(tái) (MS)和 SIM 卡 [6]。 （ 7） 低成本。 （ 5） 高服務(wù)質(zhì)量。即 : 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 快速移動(dòng)環(huán)境，最高速率達(dá) 144kb/s 室外到室內(nèi)或步行環(huán)境，最高速率達(dá) 384kb/s 室內(nèi)環(huán)境，最高速率達(dá) 2Mb/s （ 3） 便于過(guò)渡、演進(jìn)：由于第三代移動(dòng)通信引入時(shí)，第二代網(wǎng)絡(luò)已具有相當(dāng)規(guī)模，所以第三代的網(wǎng)絡(luò)一定要能在第二代網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上逐漸靈活演進(jìn)而成，并應(yīng)與固定網(wǎng)兼容。它應(yīng)能支持從話(huà)音到分組數(shù)據(jù)到多媒體業(yè)務(wù)；應(yīng)能根據(jù)需要，提 供帶寬。 （ 2） 具有支持多媒體業(yè)務(wù)的能力，特別是支持 Inter 業(yè)務(wù)：現(xiàn)有的移動(dòng)通信系統(tǒng)主要以提供話(huà)音業(yè)務(wù)為主，隨著發(fā)展一般也僅能提供 100kb/s200kb/s 的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)， GSM 演進(jìn)到最高階段的速率能力為 384kb/s。 3G 與前兩代通信系統(tǒng)的區(qū)別 第三代移動(dòng)通信區(qū)別于現(xiàn)有的第一代和第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)概括為 [5]： （ 1） 全球普及和全球無(wú)縫漫游的系統(tǒng)：第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)一般為區(qū)域或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，而第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)將是一個(gè)在全球范圍內(nèi)覆蓋和使用的系統(tǒng)。 (9)更高的信道效率。 (8)更高的頻譜效率。 (7)提高電池的使用壽命。 (6)更好的傳輸質(zhì)量。 (5)加強(qiáng)的數(shù)據(jù)能