3G移动通信中功率控制技术分析

2．2 反向闭环控制

反向功率控制在有基站参与的时候为闭环功率控制，其设计目标是使基站对移动台的开环功率估计迅速做出纠正，以使移动台保持最理想的发射功率。

闭环功率控制是在移动台的协助下完成的。基站接收移动台的信号，并测量其信噪比，然后将其与门限作为比较，若收到的信噪比大于门限值，基站就在前向传输信道上传输一个减小发射功率的命令；反之，就送出一个增加发射功率的命令。其控制过程如图2所示。

闭环功率控制可以修正反向传输和前向传输路径增益的变化，消除开环功率控制的不准确性。基站对接收到的用户终端反向开环功率估算值做出调整，以便使用户终端保持最理想的发射功率。功率控制的实现是在业务信道帧中插入功率控制比特，插入速率可达1．6 Kb／s，可有效跟踪快衰落的影响。不过闭环功率控制的调整永远落后于测量时的状态值，如果在这段时间内通信环境发生大的变化，有可能导致闭环的崩溃，所以功率控制的反馈延时不能太长，一般由通信端某一时隙产生的功率控制命令应该在两个时隙内回馈。

闭环功率控制由内环功率控制和外环功率控制两部分组成。在内环闭环功率控制中，基站每隔1．25 ms比较一次反向信道的Eb／Io和目标Eb／Io，然后指示移动台降低或增加发射功率，使信道Eb／Io达到目标值。内环功率控制是快速闭环功率控制，主要在基站与移动台之间的物理层进行。而在外环闭环功率控制中，基站每隔20 ms为接收器的每帧规定目标Eb／Io(从用户终端到基站)，当出现帧误差时，其值自动单位逐步减少。外环功率控制的周期一般为TTI(10 ms，20 ms，40 ms，80 ms)的量级，即10～100 Hz。外环功率控制通过闭环控制，可以间接影响系统容量和通信质量。

3 前向功率控制

前向功率控制指基站根据移动台的测量结果调整对每个移动台的发射功率的控制。基站周期性的发送测试，移动台检测前向传输的误帧率，并向基站报告该误帧率的统计结果。基站根据移动台报告的误帧率统计结果，决定增大或是减小前向传输功率。在基站系统缓慢减少移动台的前向链路发射功率过程中，当移动台检测到误帧率(FER)超过预定义值时，请求基站系统增大前向链路发射功率。每隔一定时间进行一次调整，用户终端的报告分为定期报告和门限报告。其控制过程如图3所示。

在前向功率控制中，对路径衰落小的移动台分派较小的前向链路功率，而对那些远离基站的和误码率高的移动台分派较大的前向链路功率，通过在各个前向业务信道上合理的分配功率来确保各个用户的通信质量，同时使前向链路容量达到最大。

4 结语

在第三代移动通信系统中有许多关键技术，如多载波技术、智能天线技术、软件无线电技术、多用户检测技术等。功率控制技术是CDMA系统的核心技术之一，它使系统能维护高质量通信，显著提高系统通信容量，同时可以延长手机电池使用寿命，并减低建网成本。本文分析目前PHS、GSM系统中的功率要求，详细阐述了在CDMA系统中的功率控制，针对其中的前向功率控制和反向功率控制技术，分析其控制过程及优缺点，对于3G系统的设计具有一定指导意义。

功率控制的能力和性能很大程度上依赖于功率测量的精度和功率控制命令产生和传输处理时延。由于信号在移动通信传输中呈瑞利衰落，功率控制系统无法补偿由快衰落引起的信号功率的变化，特别是当移动台的运动速度很快时，功率控制技术会失效。要提高CDMA系统中的功率控制技术，最终需要多种关键技术的有机结合，才能够实现3G的高质量通信。此外，在CDMA中除了功率控制以外，还包括功率的分配，它们共同构成了功率管理。对于功率控制技术，更深入地研究是结合功率和速率控制技术进行联合控制，达到系统的最大优化。