【正文】 力。由于新的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，比如 瀏覽等，具有固有的非對(duì)稱特性，上行傳輸往往只需要幾千比特每秒，而下行卻需要上兆比特每秒才能滿足需要。在第三 代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，電路交換和分組交換將共同存在，提高傳輸?shù)撵`活性和信道效率。未來的移動(dòng)系統(tǒng)能夠在低速移動(dòng)的情況下，實(shí)現(xiàn)綜合慢速視像業(yè)務(wù)的傳輸，支持的最高傳輸速率達(dá)到 2Mbps（ 3）增加分組交換業(yè)務(wù)。只有用戶不再被限制于一個(gè)地區(qū)或者網(wǎng)絡(luò)，才是真正意義上的隨時(shí)隨地個(gè)人通信。下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)即 便不能形成統(tǒng)一的全球標(biāo)準(zhǔn)，但也要實(shí)現(xiàn)兼容的標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)全球漫游。 第三代系統(tǒng)是為多媒體通信設(shè)計(jì)的 :通過該系統(tǒng)提供高質(zhì)量圖像和視頻， 人與人之間的通信能力WCDMA移動(dòng)通信中功率控制的研究與仿真 5 進(jìn)一步增強(qiáng)，而第三代系統(tǒng)所帶來的更新、更靈活的通信能 力和更高的數(shù)據(jù)速率使得公用網(wǎng)和專用網(wǎng)上的信息與業(yè)務(wù)的接入能力大大增強(qiáng)。 FDD 在很大范圍內(nèi)主要支 持對(duì)稱業(yè)務(wù)，而 TDD 則適用非對(duì)稱業(yè)務(wù)。近幾年來 Inter 業(yè)務(wù)呈指數(shù)規(guī)律的迅猛增長成為驅(qū) 動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的一個(gè)主要因素。同時(shí)，全世界范圍內(nèi)移動(dòng)數(shù)據(jù)通信也將有相應(yīng)的增加，預(yù)計(jì)在下一個(gè) 五年中，每一年的增長率為 70%左右。 3G網(wǎng)絡(luò)是以無線媒質(zhì)作為接入和傳輸手段的個(gè)人通信網(wǎng)，包括高密度慢速移動(dòng)通信、高速遠(yuǎn)距離移動(dòng)通信以及衛(wèi)星移動(dòng)通信等，它是第二 代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，必將推動(dòng)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的巨大發(fā)展。 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡稱 3G，被國際電聯(lián)稱 為 IMT2021，意指在 2021 年開始商用并工作在 2021MHz 頻段上的國際移動(dòng)通信系統(tǒng)。而幾 乎與此同時(shí)，一家美國的公司Quallm 則堅(jiān)定地研究 CDMA 技術(shù)，在當(dāng)時(shí) ， 力量顯得非常微弱， 1989 年 Quallm 進(jìn)行了首次 CDMA 試驗(yàn)，并在以后的 幾年中 驗(yàn)證了兩項(xiàng) CDMA 關(guān)鍵技術(shù) ： 功率控制和軟切換，隨后通過網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營說明 CDMA 的可行性。 上個(gè)世紀(jì) 80年代可以說是移動(dòng)通信發(fā)展的重要時(shí)期，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候幾乎同時(shí)萌芽了兩種重要的移動(dòng)通信體制 ： 一種是 TDMA 體制，另一種是 CDMA 體制。 1949 年， Claude Shannon 等人首次給出了 CDMA 框 架 ， 1956 年， Price 和 Green 提出RAKE 接收機(jī)的概念， 1978 年 Cooper 等人給出在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中采用 CDMA 的建 議。 本文通過對(duì)功率控制的理論研究及仿真，從而可以清楚的認(rèn)識(shí)到功率控制對(duì) WCDMA 系統(tǒng)的重要性，從而，對(duì) WCDMA 系統(tǒng)原理和其關(guān)鍵技術(shù) —— 功率控制有更深刻的認(rèn)識(shí)。解決這些問題的一個(gè)有效方法是采用功率控制技術(shù)。 除此之外，電波傳輸中由于物體的阻擋，形成“陰影效應(yīng)”產(chǎn)生了慢衰弱。將會(huì)產(chǎn)生以強(qiáng)壓弱的現(xiàn)象， 這就是所謂的“遠(yuǎn)近效應(yīng)”。因此有效克服和抑制多址干擾就成為 CDMA 系統(tǒng)中最重要、最關(guān)鍵 的問題。若用戶間的互相關(guān)特性不為零，則用戶間存在干擾，我們稱之為多址干擾。 本論文的內(nèi)容與意義 功率控制技術(shù)是 3G 的關(guān)鍵技術(shù)之一，對(duì) 整個(gè)系統(tǒng)有非常重要的意義：我們知道碼分多址 CDMA 與頻分多址 FDMA 相比較，具有容量大、低功率、軟切換、抗干擾強(qiáng)等 一系列優(yōu)點(diǎn)。技術(shù)的發(fā)展、市場需求的變化、市場競爭的加劇以及市場管制政策的放松將使計(jì)算機(jī)網(wǎng)、電信網(wǎng)、電視網(wǎng)等加快融合為一體，寬帶 IP技術(shù)成為三網(wǎng)融合的支撐和結(jié)合點(diǎn)。解決頻率擁擠問題的出路是采用各種頻率有效利用技術(shù)和開發(fā)新頻段。（ 4）更高的頻段，更有 效利用頻率，無線電頻率是一種寶貴資源。（ 3）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)智能化，移動(dòng)通信需求的不斷增長以及新技術(shù)在移動(dòng)通信中的廣泛應(yīng)用，促使移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)得到了迅速發(fā)展。無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的主要驅(qū)動(dòng)力在于用戶的應(yīng)用、 Inter 和數(shù)據(jù)速率的發(fā)展。 移動(dòng)通信是實(shí)現(xiàn)未來理想 個(gè)人通信服務(wù)的必由之路。但是， 隨 著 3G 在速率、 QoS、無縫傳輸?shù)确矫娴木窒扌詫⑷找骘@露出來，勢必需要帶寬更寬的無線系統(tǒng)。移動(dòng)通信技術(shù)現(xiàn)在 己經(jīng)發(fā)展到了以 WCDMA、 cdma2021 為代表的第三代。 可以預(yù)見，在市場需求的不斷刺激和新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)下，移動(dòng)通信系統(tǒng)將會(huì)有更加迅猛的 發(fā)展。 這一切都要求移動(dòng)通信系統(tǒng)必然要發(fā)生另一場革命 第三代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng) (3G)—— 寬帶蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng) 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，是一種能提供多種類型，高質(zhì)量、高速率的多媒體業(yè)務(wù)；能實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋，具有全球漫游能力；與其它移動(dòng)通信系統(tǒng)、固定網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相兼容；主要以小型便攜式終端，能在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、進(jìn)行任何種類通信的移動(dòng)通信系統(tǒng)。 (3)通信容量不足。 （ 2）無法實(shí)現(xiàn)全球漫游，由于 沒有形 成全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)（歐洲建立 GSM 系統(tǒng) 。 第二代系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在，也越來越暴露出其不足： (1)業(yè)務(wù)仍然較單一。其產(chǎn)品類型又可分為兩大類，即第一類數(shù)字式 TDMA 系統(tǒng)和第二類數(shù)字式窄帶 CDMA 系統(tǒng)。 第二代移動(dòng)通信（ 2G）起于 90 年代初期，流行于 90年代中后期。 隨著市場的發(fā)展，模擬蜂窩系統(tǒng)的頻譜利用率低、價(jià)格昂貴、設(shè)備復(fù)雜、業(yè)務(wù)種類有福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 限、 系統(tǒng) 不兼容等問題變得 越來越 突出，而且還面臨著阻塞概率增高、呼叫中斷率增高、蜂窩系統(tǒng)迫切需要增容的壓力。 我國于 1983 年規(guī)定蜂窩式移動(dòng)電話系統(tǒng)頻段為 870~ 與915~，頻道間隔為 25kHz。 模擬蜂窩網(wǎng)移動(dòng) 系統(tǒng)采用的是頻率再用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了小區(qū)制大容量公用移動(dòng)電話系統(tǒng)， 1975 年到 1978 年，美國 ATamp。 而在現(xiàn)實(shí)生活中，我們經(jīng)常按代（ Generation）來劃分移動(dòng)通信的發(fā)展。目前，在我國，各種移動(dòng)通信系統(tǒng)如蜂窩網(wǎng)、無線電尋呼、無繩電話和集群系統(tǒng)都以極快的速度在發(fā)展 [1]。 1974 年制定了民用無線電話機(jī)的技術(shù)條件，簡稱 74 系列標(biāo)準(zhǔn)。建國后有幾家生產(chǎn)無線電臺(tái) 的工廠，主要為部隊(duì)提供通信設(shè)備。移動(dòng)通信 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門和人民的各個(gè)領(lǐng)域之中， 將在新世紀(jì)對(duì)人類 的生活和社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生 重大的影響。在這些新技術(shù)的推動(dòng)下，無線通信技術(shù)獲得了巨大的發(fā)展。WCDMA移動(dòng)通信中功率控制的研究與仿真 1 第 一 章 緒論 移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展歷史 從移動(dòng)通信的誕生到今天，移動(dòng)通信已經(jīng)有 100 多年的歷史了。近 10 幾年來，移動(dòng)通信的發(fā)展極為迅速，大規(guī)模集成電路技術(shù) 的不斷進(jìn)步，新的超大規(guī)模集成電路技術(shù)的產(chǎn)生和其它便攜移動(dòng)設(shè)備做得更 小巧、更可靠。同時(shí)，程控交換技術(shù)也推動(dòng)了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的迅速 發(fā)展。 我國的移動(dòng)通信最早應(yīng)用于軍事部門。從 70 年代開始，民用移動(dòng)通信在我國開始發(fā)展。 80 年代初，又制定了 80系列標(biāo)準(zhǔn)。 移動(dòng)通信的發(fā)展過程及趨勢可以從不同的方面來描述： （ 1） 工作頻段由短波、超短波、微波到毫米波、紅外和超長波； （ 2） 頻道間隔由 100kHz、 50 kHz、 25 kHz 到 kHz 和寬帶擴(kuò)頻信道； （ 3） 調(diào)制方式由振幅壓擴(kuò)單邊帶、模擬 調(diào)制到數(shù)字調(diào)制； （ 4） 多址方式由頻分多址（ FDMA）、時(shí)分多址（ TDMA）、碼分多址（ CDMA）到混合多址，以及固定多址和隨機(jī)多址的結(jié)合； （ 5） 網(wǎng)絡(luò)覆蓋由蜂窩到微蜂窩、微微蜂窩和混合蜂窩； （ 6） 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)范圍由局部地區(qū)、大中城市到全國、全世界，并由陸地、水上、空中發(fā)展到海陸空一體化； （ 7） 業(yè)務(wù)類型由通話為主，到傳送數(shù)據(jù)、傳真、靜止圖象，到傳送綜合業(yè)務(wù)。 由此，其已經(jīng)經(jīng)歷了第一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng) (1G)模擬蜂窩移動(dòng) 通信和現(xiàn)在的第二代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng) (2G) 數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，并向第三代邁進(jìn)。T 公司研制了第一套蜂窩移動(dòng)電話系統(tǒng)，取名為 先進(jìn)的移動(dòng)電話業(yè)務(wù) (AMPS)。 1990 年 8月確定采用 TACS 制式，頻段為 890~915MHz與 935~960MHz，雙工頻率間隔 45MHz。 至此，新一代移動(dòng)通信的出現(xiàn)順應(yīng)了潮流的發(fā)展。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)主要采用數(shù)字式時(shí)分多址（ TDMA）和碼分多址（ CDMA）技術(shù)。 與（ 1G）相比較其 在射頻調(diào)制技術(shù)、多址方式、話音編碼和數(shù) 字信號(hào)處理、控制信道、及保密等六個(gè)方面采用了全新的數(shù)字技術(shù)，因而使得移動(dòng)通信性能增強(qiáng)了許多。 第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)通常只提供低速率的語音業(yè)務(wù)，由于社會(huì)信息化進(jìn)程越來越快 ，僅僅通話已不能滿足人們對(duì)信息交流的需要，除話音外，數(shù)據(jù)、 圖像 、視頻等各種信息都希望能隨時(shí)獲取和彼此相通，多媒體服務(wù)就變得越來越 必要。日本建立了 JDC 系統(tǒng)，等等 ）， 全球統(tǒng)一和全球漫游無法實(shí)現(xiàn)，因此也無法降 低系統(tǒng)的運(yùn)營成本。開始是在 900MHz 頻段，雖然 后來擴(kuò)充到 1800MHz 頻段了， 可 系統(tǒng)的通信 容量依然不能滿足市場的需要。國際電聯(lián) ITU 稱為 IMT2021。 未來移動(dòng)通信的發(fā)展前景 移動(dòng)通信發(fā)展之快，應(yīng)用之廣和是通信領(lǐng)域最突出的。 可以預(yù)料，在 3G 大規(guī)模商用以后，多媒體服務(wù)將會(huì)得到廣泛應(yīng)用 。 人們已經(jīng)開始認(rèn)真探索第三代以后的無線移動(dòng)， 以 便在移動(dòng)環(huán)境中支持高清晰度視像和其它寬帶多媒體業(yè)務(wù)與應(yīng)用 ，暫時(shí)稱之 為第四代移動(dòng)通信系統(tǒng) 4G[2]。在信息技術(shù)、市場競爭和需求的共同作用下，移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展更是突飛猛進(jìn)，呈現(xiàn)出以下幾大趨勢：（ 1）網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化、分組化。（ 2）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)寬帶化。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)由單純地傳遞和交換信息，WCDMA移動(dòng)通信中功率控制的研究與仿真 3 逐步向存儲(chǔ)和處理信息的智能化發(fā)展，移動(dòng)智能網(wǎng)由此而生。隨著移動(dòng)通信的飛速發(fā)展，頻譜資源有限和移動(dòng)用戶急劇增加的矛盾越來越尖銳，出現(xiàn)了“頻率嚴(yán)重短缺”的現(xiàn)象。（ 5）各種網(wǎng)絡(luò)趨于融合。未來的網(wǎng)絡(luò)將向?qū)拵Щ?、智能化、個(gè)人化方向發(fā)展，形成統(tǒng)一的綜合寬帶通信網(wǎng)。但是，在 CDMA 系統(tǒng)中所有的用戶使用相同頻段的無線信道，用戶間僅靠 地址擴(kuò)頻碼的不同（它們之間的相關(guān)特性）加以區(qū)分。同時(shí)由于 CDMA 系統(tǒng)為一干擾受限系統(tǒng)，即干擾大小影響系統(tǒng)容量。 除了多址干擾本身影響直接以外，在上行鏈路中，如果保持小區(qū)內(nèi)所有移動(dòng)臺(tái)的發(fā) 射功 率相同，由于小區(qū)內(nèi)移動(dòng)臺(tái)用戶的隨機(jī)移動(dòng)，使得移動(dòng)臺(tái)與基站間的距離是不同的， 離基站近的移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)強(qiáng)，離基站遠(yuǎn)的移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)弱。在下行鏈路中，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)位于相鄰小區(qū)的邊界時(shí)，收到所屬基站的有用信號(hào)很低，同時(shí)還會(huì)收到相鄰小區(qū)基站的強(qiáng)干擾，這就是所謂“角效應(yīng)”。這些現(xiàn)象將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)容量的下降和實(shí)際通信服務(wù)范圍的縮小等。因此可以認(rèn)為，功率控制技術(shù)是 CDMA 系 統(tǒng)的一項(xiàng)核 心技術(shù)。 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 二 章 3G 的發(fā)展與 WCDMA 通信系統(tǒng) 3G 的發(fā)展概況 由于 3G 是以 CDMA 為基礎(chǔ)發(fā)展而來的，有必要先談?wù)?CDMA 的發(fā)展?？梢哉f CDMA 技術(shù)由來 已 久，但 在當(dāng)時(shí)， CDMA 或者確切地說擴(kuò)頻技術(shù)除了應(yīng)用在軍事領(lǐng)域外，還找不到更好的應(yīng)用 [3]。 1987 年，歐洲確立了下一代移動(dòng)通信體制將以 TDMA 技術(shù)為主，談到 CDMA 時(shí)則認(rèn)為是幾乎無法實(shí)現(xiàn)的體制，國內(nèi)的技術(shù)評(píng)論和分析也大致給出了相似的結(jié)論， TDMA 的研究開發(fā)熱情最終導(dǎo)致一個(gè)幾乎被全球接收的 GSM 和其它類似系統(tǒng)如 DAMPS 和 PDC。 90年代中后期 CDMA 研究、開發(fā)熱潮正式來臨，就連老牌的 TDMA 設(shè)備制造商 Ericcson 也在 3G 中支持 CDMA 技術(shù)， NOKIA 很早就在積蓄 CDMA力量，因此出現(xiàn)這樣的局面，在 3G 標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程中 CDMA 成了主流技術(shù)。 IMT2021 的標(biāo)準(zhǔn)化工作開始于 1985 年，當(dāng)時(shí)被國際電聯(lián)稱為未來陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)（ FPLMTS）， 1996 年更名為 IMT2021，在歐洲被稱為通用移動(dòng)系統(tǒng)（ UMTS）。 據(jù) UMTS 會(huì)議估計(jì)，到2021 年歐洲大約有 60%的業(yè)務(wù)由移 動(dòng)多媒體的應(yīng)用來完成。多媒體應(yīng)用使用諸如語音、音頻 /視頻、圖 形、數(shù)據(jù)與電子郵件、電路交換與分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等等類似的業(yè)務(wù)，它們受到無線 接口和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的支持。 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng) (IMT 2021/UMTS)中，不同的業(yè)務(wù)需求是通過頻分雙 工 (FDD)與時(shí)分雙工 (TDD)的相互結(jié)合來提高頻譜利用率而得以實(shí)現(xiàn)的。只有將這兩種模式 結(jié)合在一起才能夠?yàn)榈谌ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)提供最高的效率和最大的靈活性。 與第三代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)密切聯(lián)系的 IMT2021 標(biāo)準(zhǔn)不但要滿足多速率、 多環(huán)境、多業(yè)務(wù)的要求，而且還應(yīng)能將現(xiàn)存的通信系統(tǒng)集成為統(tǒng)一的可替代的系 統(tǒng)，因此它能夠?qū)崿F(xiàn)下列基本目標(biāo) :(1)統(tǒng)一的全 球標(biāo)準(zhǔn)。目前， WCDMA 和 CDMA2021 基本上得到多方認(rèn)可 .但在中國，時(shí)分空分碼分多址 (TDSCDMA)仍可能作為重點(diǎn)加以發(fā)展。 (2)具備多媒體傳輸能力。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)停留在傳統(tǒng)的電路交換模式，在信道效率方面相對(duì)較低。 (4)增加非對(duì)稱傳 輸模式。而第二代移動(dòng)通 信系統(tǒng)只支持對(duì)稱業(yè)務(wù)。未來的移動(dòng)通信系統(tǒng)在 瀏覽和 數(shù)據(jù)傳送方面的能力，比之第二代系統(tǒng)將有極大的提高，最高的數(shù)據(jù)傳送速度達(dá)到 2Mbps。未來的移動(dòng)通信系統(tǒng)使得傳輸質(zhì)量達(dá)到或者接近 有線系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量，可以為車載用戶提供 144kbps，為行人提供 384 kbps，為 室內(nèi)用戶提供高達(dá) 2 Mbps 的傳輸速率。低功耗集成技術(shù)對(duì)于移動(dòng)終端是非常重要的。通過軟切換、快速精確的功率控制、相干檢測、 RAKE 合并接收、智能天線系統(tǒng)等新技術(shù)的應(yīng)用