功率控制
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1. 开环功率控制
开环功率控制是根据上行链路的干扰情况估算下 行链路,或是根据下行链路的干扰情况估算上行 链路,是单向不闭合的。
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UE测量公共导频信道CPICH的接收功率并 估算Node B的初始发射功率,然后计算出 路径损耗,根据广播信道BCH得出干扰水平 和解调门限,最后UE计算出上行初始发射 功率作为随机接入中的前缀传输功率,并在 选择的上行接入时隙上传送(随机接入过 程)。开环功率控制实际上是根据下行链路 的功率测量对路径损耗和干扰水平进行估算 而得出上行的初始发射功率,所以,初始的 上行发射功率只是相对准确值。
也要足够大,以克服手机信号必须经过多次的反射、折射及长 距离传输的衰减; *、手机在干扰比较大的情况下,如邻信道、同信道干扰,阻塞 等等,手机发射功率也要足够大,以克服噪声的干扰。
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综上所述,手机发射功率存在着两面性,一方面在 能保证正常通信情况下,手机发射功率越小越好; 另一方面,在有些情况下,为了能保证通信质量, 手机发射功率必须要大一些,甚至要再大一些。这 两方面看似矛盾,实为统一,准确表述为:手机必 须发出足够大的功率,以保证通信质量,在保证通 信质量的前提下,手机发射功率越小越好。换言之, 手机发射功率最好根据实际情况能够被控制,该大 则大,该小则小。
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GSM测试: 输出射频频谱
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拿GSM协议和PHS协议对比来看,GSM为保证通信质量,规定了手机的发射功 率是受基站控制的,根据需要可大可小,但同时又严格规定手机发射信号在时间域 和频率域的“形状”(PvT,ORFS),这无疑又极大的限制了手机对外的干扰。而PHS 手机的发射功率不可再增大,因此PHS手机与基站之间的无线链路很脆弱的弱点, 只能通过建置较密集的基站来解决,这无疑又加大了系统的。当然由于它的发射信 号始终比较小,信号在时域和频域上的要求也不用很严,生产制造成本、测试成本 也都跟着降了下来。 从以上不难看出,同为时分多址系统,单从手机发射功率这点就能看出来,GSM系 统优于PHS系统
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2、在有些情况下,为了能保证通信质量,手机发射功率希望 能被调整的大些,再大些,再大些...... *、手机在小区的远端时 ,为了保证手机信号经过长距离传输到 达基站后 , 手机信号仍能被正确解调 , 也就是手机发射功率要足 够大,以克服信号经过长距离传输的衰减;
*、手机被建筑物或其它遮挡,在无线阴影区内,手机发射功率
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3. 上行外环功控
上行外环功控是RNC动态地调整内环功控的SIR目 标值,其目的是使每条链路的通信质量基本保持在 设定环功控由RNC执行。RNC测量从Node B传 送来数据的BLER(误块率)并和目标BLER (QoS中的参数,由核心网下发)相比较,如果 测量BLER大于目标BLER,RNC重新设置目标 TAR(调高TAR)并下发到Node B;反之,RNC 调低TAR并下发到Node B。外环功率控制的周期 一般在一个 TTI(10ms、20ms、40ms、80ms)的 量级,即 10~100Hz。 由于无线环境的复杂性,仅根据SIR值进行功率 控制并不能真正反映链路的质量。而且,网络的 通信质量是通过提供服务中的QoS来衡量,而QoS 的表征量为BLER,而非 SIR。所以,上行外环功 控是根据实际的BLER值来动态调整目标SIR,从 而满足Qos质量要求
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POWER LEVEL GSM850 EGSM900 DCS1800 PCS1900
PL0
30
30
PL1
28
28
PL2
26
26
PL3
24
24
PL4 PL5 PL6 PL7 PL8 PL9 PL10 PL11 PL12 PL13 PL14 PL15 33 31 29 27 25 23 21 19 17 15 13 33 31 29 27 25 23 21 19 17 15 13
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GSM手机发出的最低功率仅为5dBm(GSM900),约 为3.2mW,这比PHS的平均功率10mW要小,同时GSM 手机发出的最大功率33dBm(GSM900),约为2W, 这个信号相对来说是巨大的,对这种大信号不加以 严格规定,其干扰也是巨大的。因此GSM就手机发 射信号除了发射功率的规定以外,在其它方面也作 了适当的规定。(注意:这里是适当的规定,如果 规定偏严无疑会加大手机制造成本,如果偏松,无 疑会加大干扰。)具体有如下几个方面:
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功率控制
一、手机发射功率的原则 二、 PHS、GSM、CDMA、WCDMA功率控制之比较 三、WCDMA功率控制的原理 四、WCDMA功率的测试
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一、手机发射功率的原则
手机发射功率在PHS、GSM、cdma2000 1x、 wcdma等协议中,被设计得越来越复杂,它的重要性 已不言而喻,那么手机发射功率是大些好哪,还是小 些好哪?事实上单纯的说大些好或者小些好,都实在 不是一个明智的回答,因为在设计手机功率时,要考 虑以下两个方面:
物等的遮挡损耗,或抵御干扰。这实际上导致的结果就是手机
与基站之间的无线链路很脆弱,这是 PHS 手机协议上的根本 弱点之一。反过来从协议对手机发射功率的规定中我们也不难 看出, PHS 只能采用微蜂窝技术,通过建置较密集的基站抵 消远近效应和阴影效应,否则就会出现大量的无信号区域和通 信质量差等问题。在受到干扰,通信质量降低的情况下,手机 也无法通过提高发射功率的办法,来保证通信质量。
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• 2、Output RF Spectrum Due to Modulation • 3 、 Output RF Spectrum Due to Modulation Switch
• GSM通过对手机发射信号的调制谱和切换谱的 规定,来限制手机发射信号时的频谱带宽和形 状,以减少干扰,尤其是邻信道用户的干扰。
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1、在能保证正常通信情况下,手机发射功率越小越 好 *、手机发射功率越小,手机的耗电量就越小,待机时间、 通话时间越长; *、手机发射功率越小,对同系统别的手机的干扰越 小,这不仅给 同系统别的手机创造了好的无线环境,同时对于 cdma2000 1x、wcdma 来说,这就意味着小区容量越大; *、手机发射功率越小,对别的无线设备干扰越小,这 就给别的无线设备创造了好的无线环境;
以命令手机发出较大功率,直至33dBm (GSM900 ),
以克服远距离传输或建筑物遮挡所造成的信号损耗。
如果手机离基站很近,且无任何遮挡物时,基站可以
命令手机发出较小功率,直至5dBm(GSM900),以 减少手机对同信道、相邻信道的其它 GSM 用户的干扰 和其它无线设备的干扰,而且这样还可以有效延长手 机待机时间、通话时间
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二、 PHS、GSM、CDMA、WCDMA功率控制之比较 2.1 PHS手机发射功率 PHS在中国被称为小灵通,在有些地方也称为“个人 通信接入系统PAS(Personal Access System)”PHS采 用RCR-STD28协议作为空中无线接口标准,采用微蜂 窝技术,因此它必须建置较密集的基站。由于基站覆 盖范围较小,其铺设就必须比高功率的移动电话基站 密,适于低速状态下的移动。RCR-STD28规定手机的 发射平均功率≤10mW,峰值功率≤80mW,发射功率 不可控
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1、Power versus Time
由于GSM是TDMA系统,因此GSM协议通过一个功率对时间的 模板来严格限制发射功率在时间域的变化情况,以减少干扰, 尤其是对同信道其他时隙的用户的干扰。
2、Output RF Spectrum Due to Modulation 3、Output RF Spectrum Due to Switch Modulation
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PHS手机优点
由于PHS手机发射功率比较小,对别的手机或无线 设备干扰也小,它的待机时间、通话时间都比较 长,由于PHS手机发射功率不受控制,协议简单, 手机制造成本也相对较低。
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PHS手机缺点
PHS手机在小区远端,或阴影区,或受到干扰,是不能以再
提高发射功率,以抵消无线信号的长距离传输的损耗,或建筑
GSM通过对手机发射信号的调制谱和切换谱的规定,来限制手 机发射信号时的频谱带宽和形状,以减少干扰,尤其是邻信道 用户的干扰。
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功率时间关系的图形显示: 全突发
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功率时间关系的图形显示: 上升沿
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功率时间关系的图形显示: 下降沿
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功率时间关系的图形显示: 有用部分
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CDMA和WCDMA手机发射功率
手记发射功率控制这块,wcdma和cdma2000 1x就非常类
似,只是wcdma对手机功率控制要求更精准、更严格。
wcdma是码分多址的技术,它需要采用功率控制技术,来平衡 用户功率,以保证系统每个用户的通信质量和系统的最大容量。
虽然GSM和wcdma同为欧洲标准,而且GSM是第二代标准,
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2. 上行内环功控
内环功率控制是快速闭环功率控制,在Node B与 UE之间的物理层进行, 上行内环功率控制的目的是 使基站接收到每个UE信号的比特能量相等
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首先,Node B测量接受到的上行信号的信干比 (SIR),并和设置的目标SIR(目标SIR由 RNC下发给Node B)相比较,如果测量SIR小 于目标SIR,NodeB在下行的物理信道DPCH中 的TPC标识通知UE提高发射功率,反之,通知 UE降低发射功率。 因为WCDMA在空中传输以无线帧为单位,每 一帧包含有15个时隙,传输时间为10ms,所以, 每时隙传输的频率为1500次/秒;而DPCH是在 无限帧中的每个时隙中传送,所以其传送的频 率为每秒1500次,而且上行内环功控的标识位 TPC是包含在DPCH里面,所以,内环功控的 时间也是1500次/秒。