第三代移动通信的功率控制

1、综合性设计性实验报告口，号: 名:2实验所属课程:第三代移动通信及其演进技术实验室仲心）:软件与通信实验中心指导教师：教师评阅意见:签名:实验成绩:、题目第三代移动通信的功率控制二、仿真要求要求1简单仿真内环功率控制的思想，并仿真比较 PCA1和PCA2两种算 法的性能。要求2:画出横坐标为用户个数，纵坐标为均方根误差的对比图。三、仿真方案详细设计在移动通信的上行链路上，如果小区内的所有用户均以相同的功率发射， 则 靠近基站的移动台到达的信号强，远离基站的移动台到达的信号弱，导致强信号 掩盖弱信号的远近效应，CDMA系统是同一个小区内多个用户同一时刻共同使 用同一频率的系统，是一个同频自干扰系

2、统，为了克服CDMA系统的远近效应， 应对移动台进行功率控制，在下行链路中，位于小区边缘的移动台会受到其他相 邻小区的干扰，导致接受信号的恶化，产生边缘效应，为了克服这种效应，也需 要对基站实行功率控制。为了减少多余不必要的功率消耗，功率控制尤为重要。功率控制技术可以用来调整每个用户的发射功率、补偿信道衰落、抵消远近 效应，使每个用户的发射功率维持在正常通信的最低水平上， 这样就能最大可能 的减少对其他用户的干扰，从而提高信道容量和增加用户终端的电池待机时间。本次实验是进行内环功率控制的仿真。 内环功率控制又称快速功率控制， 它 根据实时测量的SIR得到信噪比的估计值SIRest与目标信噪比S

3、IR比较，产生 功率控制命令TPC（Transmit Power Control），发射端按照接收到的功率控制命令 进行功率调整。具体来说，内环功率控制是指接收端通过测量，得到信噪比SIRest的估计值，然后将此估计值 SIRest与外环功控输出的目标信噪比 SIRtarget进行比较， 产生功率控制命令 TPC,这个命令通过无线信道传到发送端，发射端根据此命 令在开环功率控制设定的功率值基础上调整某一功率值，即第 n+1 时刻的发射 功率由第 n 时刻的发射功率、 TPC 命令和调整步长决定。两个时刻之问的时问 长度就是控制周期T,所调整的幅度就是调整步长。根据当前（n时刻）测得的SIR，

4、通过预测量的方法可得到（n+T）时刻的SIR。计算得到预测SIR后，通过与目标 SIR的对比产生功率控制命令。内环功控是一种快速功控，根据 3GPP规范，功率控制命令是“ 00”时表示 提高发送功率， 功率控制命令是 “ 11”时表示降低发射功率。 内环功率控制调整 的步长，可选值为l、2和3dB。它是由基站检测来自移动台的信号强度和信干 比，与设置的目标功率或信干比相比， 产生功率控制命令以缩小测量值与目标值 的差距， 如果测量值低于目标值， 功率控制命令就是上升； 测量值高于目标值， 功率控制命令就是下降。 闭环功率控制的调整永远落后于测量时的状态， 如果在 这段时间内通信环境发生很大的变

5、化， 会导致闭环的崩溃， 所以功率控制的反馈 延时不能太长，其主要参数为功率控制步长、速度及动态范围等。本次实验通过比较PCA1和PCA2两种算法的性能来进行仿真。其中PCA1 为快速算法， 当用户每产生并发送一个功率时， 都对其进行一次功率控制； 相对 应的 PCA2 则是一种慢速算法， 在用户发送前四个功率时不作处理， 当用户发送 第五个功率时才对其开始进行功率控制。实验分别用 PCA1 和 PCA2 两种算法 对用户产生随机功率从而得到均方根误差进行比较，然后通过进行仿真得出相 应的仿真图像，从而得出结论。四、仿真结果及结论实验所得仿真图如下:-0.5410PCA1方法时SIR值 的均方

6、根误差PCA2方法时SIR值 的均方根误差-0.5710差误根方均的-0.610-0.6310-0.6610-0.6910 51015用户数20由上面仿真图可以得出，当测量值低于目标值时，功率控制命令就是上升； 当测量值高于目标值时，功率控制命令就是下降。可以看出，虽然两种算法的均 方根误差不同，但两者所得到的曲线走势是一致的。 总的来说，由PCA1算法得 到的均方根误差比由 PCA2算法得到的均方根误差要小，说明PCA1算法比PCA2算法在功率控制方面要好。五、总结与体会本次仿真实验主要进行对内环功率控制的仿真，通过对PCA1和PCA2两种算法进行编程从而得到仿真图像，通过比较，进而直观的得

7、出其性能的差异。 本身在进行仿真实验之前也查阅了很多资料，渐渐的对于其原理和仿真内容有 了一定了解，尽管后来仿真过程也出现了一些问题， 但最终还是顺利解决了问题， 通过其生成的仿真图像对实验进行了验证，对两种算法的性能优劣有了很直观 的印象。六、主要仿真代码仿真代码如下：主函数：clear all;clc;G=0.7;I=2.5;SIR0=7;simtime=1;freq=1500;iter=freq*simtime;usernum=5:20;%均方根误差%用户随机产生的功率powercontrolerror1=zeros(1,length(usernum);powercontrolerror

8、2=zeros(1,length(usernum);for i=1:length(usernum)user_num=usernum(i);power=randint(user_num,1,-10 10)+25;powercontrolerror1(i)=PCA1(G,I,SIR0,iter,user_num,power);%每个用户的均方根误差powercontrolerror2(i)=PCA2(G,I,SIR0,iter,user_num,power)；%PCA1,PCA2 两种不同的方法endsemilogy(usernum,powercontrolerror1,'r',u

9、sernum,powercontrolerror2,'g'); xlabel( 用户数 ' );ylabel(值的均方根误差)；legend( PC方怯时SIR值的均方根误差，PCA方法时SIR值的均方根误差 ' )；功能函数：PCA1：function powercontrolerror,power=PCA1(G,I,SIR0,iter,user_num,ini_power)power=zeros(user_num,iter+1);power(:,1)=ini_power;for k=1:iterSIR(:,k)=G*power(:,k)/I;%基站测量 SI

10、Rendfor t=1:user_numif SIR(t,k)>=SIR0%测量值大于目标值endelseendTPC(t,k)=0;TPC_cmd=-1;%减小功率deltap=1;TPC(t,k)=1;TPC_cmd=1;%增加功率deltap=1;power(t,k+1)=power(t,k)+TPC_cmd*deltap;%功率调节po werco ntrolerror二sqrt(mea n(sum(1/user_ nu m*(SIR-SIR0).八2);%功率控制的均方误差PCA2：function powercontrolerror,power=PCA2(G,I,SIR0,i

11、ter,user_num,ini_power)%前 4 次不进行控制，第五次开始power=zeros(user_num,iter+1);power(:,1)=ini_power;for k=1:iterSIR(:,k)=G*power(:,k)/I;for t=1:user_numif SIR(t,k)>=SIR0TPC(t,k)=0;elseTPC(t,k)=1;endif mod(k,5)=0%k=5deltap=1;if TPC(t,5*floor(k/5)-4:5*floor(k/5)-1)=zeros(1,4)%前 4 个全为 0，降低TPC_cmd=-1;elseif TPC(t,5*floor(k/5)-4:5*floor(k/5)-1)=ones(1,4)%前 4