摘要
本文主要分析研究了TD-SCDMA系统中的关键技术:功率控制。码分多址CDMA系统是一个干扰受限系统,功率控制技术可以克服“远近”效应、“角”效应,减少一系列的干扰,使得系统既能维持高质量通信,又能增加系统的容量,功率控制技术被认为是所有关键技术的核心。
本文首先介绍了第三代移动通信系统的发展和关键技术,对TD-SCDMA系统进行了简要的介绍。对第三代移动通信中的功率控制技术的准则、分类及各种方案进行了讨论分析。接着对TD-SCDMA系统中的功率控制技术进行了重点的研究分析,在原有算法的基础上提出了一种新的功率控制算法——自适应变步长算法。此算法是在传统的基于SIR的闭环功率控制的基础上加了一个自适应功率控制模块去实现的,该算法中移动台可以不依赖基站独自确定步长,因此该算法可以作为移动台一个附属功能而提高上行链路的TPC性能。然后详细的介绍了TD-SCDMA系统中自适应功率控制算法的仿真模型,最后对自适应功率控制算法的性能与原固定步长算法的性能进行了仿真比较分析,并且对无线信道和用户数对自适应功率控制算法的影响也做了研究。最后仿真结果表明自适应功率控制算法比固定步长算法性能更好,并且移动台干扰降低且快速收敛,具有较好的功率控制效果。
Power control, as the key technologies of the TD-SCDMA system, is studied in this paper. CDMA Code Division Multiple Access system is an interference- limited system, and power control technology can overcome the“near-far”effect,“Angle”effect and reduce a series of interferences. It can allow the system maintain high-quality communication, and also increase the capacity of the system. So power control technology is the core of all key technologies.
Firstly, this paper introduces the development and the key technologies of the third-generation mobile communication system and then brief introduce the TD-SCDMA system. Then it discusses and analyzes the power control guidelines、classification and various options of the third generation mobile communication technology. After that, mainly researches and analyzes the power control technology of the TD-SCDMA system and proposes a new power control algorithm—Adaptive Variable step algorithm on the basis of the original algorithm. The algorithm increases an Adaptive Power Control Module to achieve on the basis of the traditional SIR Closed-loop power control, and the algorithm can not rely on the mobile base station and alone determine the power control step. The algorithm can be used as a mobile subsidiary functions and improve uplink TPC performance. Afterward detailed introduce the simulation model of the TD-SCDMA system adaptive power control algorithm, and finally compare and analyze the simulation performance of the adaptive control algorithm with the fixed-step algorithm. Also the wireless channel and the number of users on the impact of power control algorithms have also done a study. In all, the simulation results show that the adaptive power control algorithm has a better performance than the fixed step algorithm, also can reduce interference、converge rapidly and has good power control.
引文
[1] 彭木根, 王文博等. TD-SCDMA 移动通信系统. 北京: 机械工业出版社, 2007
[2] ITU-R M.1457.Detailed specifications or the radio interface of IMT-2000[S], 2000
[3] 李世鹤. TD-SCDMA 第三代移动通信系统标准. 北京: 人民邮电出版社, 2003. 1~9, 48~570.
[4] Harri Ho1ma,Sanna Heikkinen, Otto-Aleksanteri Lehtinen and Antti Toskala."Interference Considerations for the Time Division Duplex Mode of the UMTS Terrestrial Radio Access". IEEE.J.Select.Areas.Commun, August 2000. vol. 18. 1386~1393.
[5] 吴伟陵著. 移动通信中的关键技术. 北京: 北京邮电大学出版社, 2000. 150~153.
[6] 杨大成. CDMA2000 技术. 北京: 邮电大学出版社, 2000.
[7] 张平. 第三代蜂窝移动通信系统 — WCDMA. 北京: 邮电大学出版社, 2000.
[8] 侯春平, 孙贞文, 曹达仲. 宽带的功率控制算法研究. 天津大学学报, 2000(3).
[9] Jeong Ho KIM. Performance of Single- bit adaptive step-size closed-loop power control scheme in DS-CDMA system [J]. IEICE Trans Commun, 1998.
[10] Hirohito SUDA, Hiroyuki KAWAI, Fumiyuki ADACH. A fast transmit control based on Markov transition for DS-CDMA mobile radio [J]. IEICE Trans Commun, 1990, E82-B(8).
[11] 谢显中. TD-SCDMA 第三代移动通信系统技术与实现. 北京: 电子工业出版社, 2004.
[12] 吴伟陵, 牛凯. 移动通信原理北京: 电子工业出版社, 2005.
[13] Grandhi S, Vijayan R, Goodman D, Zander J. Centralized power control in cellular systems. IEEE Trans. on vehicular Technology, 1993, 42(4): 466~468.
[14] Zander J. Performance of optimum transmitter power control in cellular radio systems. IEEE Trans vehicular Technology. 1992, 41(1): 57~62.
[15] O'Neill D, Chiang D, Julian D, Boyd S. Optimal resource allocation with Q.S Constraints in wireless cellular and Ad hoc networks. Working Paper, EE. Dept. Stanford University, 2002.
[16] Foschini G, Miljanic Z. A simple distributed autonomous power control algorithm and its convergence. IEEE Trans. on vehicular Technology, 1993, 42(4): 641~646.
[17] Chen S, Bambos N, Ppttie G. On distributed power control for radio networks. IEEE ICC94, Pittsburgh, USA, 1994: 1281~1285.
[18] Wu Qiang. Performance of optimum transmitter power control in CDMA cellular mobilesystems. IEEE Trans. on vehicular Technology, l999, 48(2): 559~575.
[19] Zander J. Distributed cochannel interference control in cellular radio systems[J]. IEEE. Transactions on Vehicular Technolony, 1992, 41(3) :305-311.
[20] Amaldi E, Kann V. The complexity and approximability of finding maximum feasible subsystems of linear relations[J]. Theoretical Computer Science, 1995, 147:l8l~210.
[21] Jeong Ho KIM. Performance of Single-bit adaptive step-size closed-loop power control scheme in DS-CDMA systems [J]. IEICE Trans Commum, 1998, E81~B(7).
[22] Giovanni Emanuel Corazza, Giovanni De Maio, Francesco Vatalaro. CDMA cellular systems performance with fading, shadowing, and imperfect power control[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 1998, 47(2).
[23] 吕玲, 朱世华, 汪勇刚. 一种实时动态优化的功率控制方法. 西安交通大学学报, 2000,34(10): 27~31.
[24] 尚松蒲, 胡晓东, 李旭. 移动通信系统中的最优功率控制算法. 应用数学, 2006, 19(1): 134~138.
[25] 杨杰. 第三代移动通信系统中功率控制技术的研究: [M]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2005,1.
[26] 金晓晓. 第三代移动通信系统联合功率控制技术的研究: [M]. 浙江:浙江工业大学, 2005,5.
[27] 蔡敏, 王伟. 一个新的分散定步长功率控制算法. 电子与信息学报, 2006.
[28] 孙立新. 第三代移动通信技术. 北京:人民邮电出版社, 2000, 12.
[29] 金铮. 第三代移动通信系统功率控制技术研究: [M]. 西安: 西北工业大学,2003, 3.
[30] 陈朝阳, 郗凤君, 金香兰, 全庆一, 张平. WCDMA 中变步长功率控制过程. 电子学报, 2002, 30(4):492~494.
[31] 吴祈耀. 随机过程[M]. 北京:国防工业出版社, 1984.
[32] 赵淑清, 郑薇. 随机信号分析[M] . 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 1999.
[33] 许宏敏, 曾浩, 杜惠平. TD-SCDMA 随机接入过程中的功率控制策略. 重庆邮电学院学报, 2001, 13(2): 26~29.
[34] 董广宇. 3G 系统中的闭环功率控制研究: [M]. 上海: 华东师范大学, 2007, 5.
[35] 苏铮. TD-SCDMA 系统上行链路功率控制的研究与实现: [M]. 西安: 西北工业大学, 2004,3.
[36] 郭梯石等. 移动通信. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2000,5.
[37] 袁杰萍. TD-SCDMA 系统中功率控制技术研究: [M]. 郑州: 信息工程大学, 2006, 4.
[38] 肖力. 第三代移动通信系统中的上行功率控制算法研究: [M]. 电子信息工程学院, 2003, 3.
[39] 朱炳成. 第三代移动通信中基于串行干扰消除的功率控制策略研究: [M]. 上海: 华东师范大学, 2006, 4.
[40] 张丽兰. 浅谈移动通信 CDMA 中的功率控制技术. 信息技术, 2005,34(1): 23~24.
[41] 邬国扬. CDMA 数字蜂窝网. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2000,1.
[42] 覃为,刘宏立,童调生,况菲. CDMA 移动通信中外环功率控制研究. 微计算机信息, 2006, 22(2-3): 178~180.
[43] 陈萍, 郭进, 罗君. WCDMA 系统功率控制研究. 微计算机信息, 2006,2(5-2): 270~271.
[44] 李楠, 杨贵亮, 周德锁. TDD CDMA 系统中的一中外环功率控制算法. 数据通信, 2004,(1): 9~13.