CDMA 移动通信系统功率控制.docx

1、CDMA 移动通信系统功率控制长沙 学 院 ANGHA UIVRSIY 毕业设计(论文）资料设计(论文)题目： 设计（论文)题目: DA 移动通信系统功率控制算法的研究与仿真算法的研究与仿真系专 部： 业：电子与通信工程系 通信工程 周薇5 通信3 陈威兵 学号 20504303 职称 副教授 学 生 姓 名： 班 级： 指导教师姓名： 指导教师姓名： 最终评定成绩： 最终评定成绩: 长沙学院教务处 二七年十月制 七年十月制 目 录 第一部分一、毕业论文 毕业论文 第二部分一、外文资料原文二、外文资料翻译 外文资料翻译 第三部分 过程管理资料 一、 毕业设计（论文)课题任务书 二、 本科毕业设

2、计（论文）开题报告 三、 本科毕业设计(论文）中期报告 四、 毕业设计（论文)指导教师评阅表 五、 毕业设计(论文)评阅教师评阅表六、 毕业设计(论文）答辩评审表 2009 届 本科生毕业设计(论文) 本科生毕业设计(论文)资料 毕业设计 第一部分 毕业论文 （200 届) 本科生毕业论文 本科生毕业论文 CMA移动通信系统功率控制 的研究与仿真系专 部： 业： 电子与通信工程系 电子与通信工程系通信工程 周薇 0 通信 3 陈威兵 学号 00543303职称 副教授学 生 姓 名:班 级：指导教师姓名: 指导教师姓名:最终评定成绩209 年6月长沙学院本科生毕业论文DA 移动通信系统功率控制

3、的研究与仿真系专学 (部) ：电子与通信工程系 业:号: 通信工程 253303 周薇 陈威兵 副教授 学 生 姓 名：指 导教 师：2009年 月 长沙学院毕业设计(论文) 摘 要本文通过分析 CDMA移动通信的关键技术之一：功率控制技术;设计了一个自适应变步长仿真控制模块，该模块是基于信噪比 IR（Sinal Inteference Ra)的测量的 反向链路自适应步长开环闭环功率控制,并在S-95 移动通信系统链路上进行仿真,检 验其对接收功率平稳性的影响,利用 MATLAB 仿真，得出结果并分析。由于 CDMA 系统为一干扰受限系统,即干扰大小影响系统容量,“远近效应”和“多址干扰”将会

4、导致系统容量的下降。所以如果每个移动台的信号到达基站时都达到 最小所需的信干比,系统容量将会达到最大值，解决这些问题的一个有效方法是采用自 动功率控制技术。 自适应变步长功率控制进一步克服了传统固定步长功率控制算法的缺点,移动台对接收到的功率控制比特可进行线性预测,线性预测能够减小功控命令的传输错误和时延对系统性能的影响,补偿了信道衰落，减小了功率控制差错；另外，自适应变步长控制 方案的信噪比波形稳定，因此该算法可以作为移动台一个附加的功能而提高上行链路的 TP 性能，有效减小 AI，消除远近效应,保证通信质量的通知最大化系统容量。 最后,通仿真结果表明:自适应变步长功率控制方案具有更好的控制

5、效果,使得发射功率能够快速并准确的补偿信道的多径快衰落。 关键词:码分多址,功率控制,基于SIR测量，自适应变步长 I 长沙学院毕业设计(论文) ABSTACT Throuhthe nalsisone f the tcnologies in CDMA obilecomunin: PweConrl; designn adative stpsizelose-lo pwer contro algoritm in DMA mile sse. Stritl spakin， his algrit is a Step aapivervesink closed-lop oeoppoer control whi

6、cbased o SIR （ Signal Interference Rati） and， siuled on e I-mobiesysem lin， motring he smoothf the rceed pow.ingTLB iuaon, andalyzng he rsts The capacity civision mutiple acces (CDA） systemsi limit b trfrnce. ny ethdto eeasetransmitn we a ineference o othe userswl nceas hesysem capacityan ommuncatio

7、n uaiy. peset, htodt aropiate pwr control tehnolo effecivl rduce multipeacesinterfenc nd improvete qi ofcommunication admaximize theystem apaciy ison of te hot oints the reeach o CDMA celulr systems Adaptie seze power controlalgothmverhelm the fults o tetrdonal fixetp pweroroalgorithmhe obil stonca

8、preede th inarpeditionfor teceive powercntrol bt. Thelinear predicioncan reducete trnsformatialeors fr he pwer cotro bianthe natve impt of the transiin deay， comensang the cannel fadi, redcing theerrorsofe power ontrol; beide， theS s avomcan be sure o besedy in teadaptiveszed powe conrol algorthm.Th

9、us， the algorihan be ed s an addional mbil sttioto improve thefunction of te erforanceo plink TPC， ruing the A effetively， elimiti t neafar ff, ensrig tequaltyof he notficaton commicaion t mximi system cityAt at, the siulationis done andhe result hws the proped chmehas bter erfmnce and an coensate t

10、he channlfstfdng quicly and xactly. Keyrds: CDMA, Power contrl, datetep-sie owr cntrol I 长沙学院毕业设计(论文)目摘 录 要. I BSTRCT . I第 1 章 绪论. 11.1课题的背景及目的. 1 1.2 国内外的研究现状 . 1 1.课题研究方法. 2 1. 论文的构成及研究成果 . 3 第 2 章 D 移动通信系统的功率控制技术. 4 2.1 CD移动通信系统的特点及现状 . .2CDMA 移动通信系统的功率控制技术原理分析. 52.21 功率控制的必要性. .2 功率控制的基本依据 .622.

11、 功率控制的分类. 7 23 CMA 移动通信系统的功率控制方案 . 82.3.1S-95 中的功率控制方案 . 2. 第三代移动通信系统中的功率控制方案. 9 第 3 章 CDMA 移动通信的自适应变步长功率控制算法. 12 31 传统的固定步长功率控制算法. 12 3.2变步长功率控制算法的发展历程 .13 3.3 自适应变步长功率控制算法 . 第 4 章 功率控制的 MATLA仿真. 1 .1 仿真软件介绍 .174.2 仿真系统介绍 . 18 4.2. 反向链路开环闭环功率控制仿真模型 . 18 4.2. 反向信道的组成 . 194. 反向链路仿真模块的实现 . 2043 功率控制模块

12、的仿真实现 . 22 4.反向开环功率控制 .22 4.3.2反向闭环功率控制 . 24 .4 仿真结果分析 .7 结 论. 3 参考文献. 6 II 长沙学院毕业设计(论文) 致谢 .37I长沙学院毕业设计(论文) 第1章绪论 1.1课题的背景及目的 A 移动通信系统是干扰受限系统， 同步干扰决定了系统容量。 而功率控制是有效降低同频干扰的方法，是 CDMA 移动通信系统重要的手段。 目前常用的功率控制算法分为两种：一种是基于优化;一种是基于反馈;两者均是 以传统的固定步长功率控制算法为基础的,这种固定步长的“乒乓式”控制方法存在不 少问题,比如：稳定性差,过调量大，上升时间短等。在 CDM

13、A系统中,用户信号在到达基站时必须满足传输业务的SIR 要求，同时尽量降低发射机的发射功率，否则会 降低整个系统的容量,由于基站与本小区各个用户之间的距离不同,信号传输的路径不 同，存在严重的远近效应，同时在 CDA 上行链路中存在路径损耗和慢速的阴影衰落， 还存在快速的多径衰落,为了解决这些问题,在传统功率控制算法上加以改进的自适应变步长功率控制算法无疑起到了决定性的作用。简而言之,自适应变步长方案信噪比稳 定,能够根据信道预测来改变步长，从而很快补偿信道衰落对接收信噪比的影响；因此 针对自适应变步长功率控制算法的这些优点，本课题要求设计一个自适应功率控制模 块,能够及时的补偿信道的快衰落,

14、保持基站接收功率的平稳，最后在 CMA移动通 信系统上进行仿真，得出仿真结果并分析。1.2国内外的研究现状自 997 年以来，国内外有关第三代移动通信的研究逐渐成为移动通信领域的热点, 考虑到移动通信在未来的信息产业中占有举足轻重的作用,欧洲许多发达国家的政府部 门、电信运营及制造商不遗余力，积极参与有关第三代移动通信的科研开发工作，以期 在未来的竞争中占据有利地位。 其中,第三代移动通信领域中有关 CMA 移动通信技术的发展无论是在发达国家还是发展国家都备受关注。由于北美在 DM 移动通信方面具有良好的研究基础和实际运营经验，因而他们在较短时间内便推出了能与IS-5CDMA 系统兼容的第三代

15、移动通 信你标准，cd0;除此之外，北美一改往日基于传统固定步长功率控制算法,采用 自适应变步长功率控制算法进一步提高了系统容量,增强了通信质量。相比之下，虽然 我国的功率控制技术已取得了飞速的发展,但是现阶段采用的两种控制算法:基于优化 和机遇反馈仍旧是以传统的固定步长的功率控制算法为基础的，因此存在许多不足之长沙学院毕业设计(论文） 处,如稳定性差，上升时间短等。 在 CDMA 系统中,由于用户共用相同的频带,且各用户的扩频码之间存在着非理 想的相关特性，用户发射功率的大小直接影响着系统的总容量，从而使得功率控制技术 成为 CDMA系统中最为重要的核心技术之一。而自适应功率控制算法的许多优

16、点,如 节省总功率;具有更快的收敛速度；支持更多的移动用户;信噪比稳定等，在很大程度上拓展了通信技术在其他各领域的发展空间，因此，这种功率控制算法在近年来无疑会 成为 CDA 移动通信系统中一个必然的发展方向。 1.3 课题研究方法本课题主要是研究CDA移动通信中上行链路的开环和闭环变步长功率控制算法， 上行链路功率控制又称反向功率控制。在 -5CMA 系统通常结合正向功率控制和反 向功率控制，正向功率控制在系统中可以采用较简单的慢速功率控制,相比之下,反向 功率控制是 I-9 系统中功率控制的重点。反向功率控制要求使任意移动台无论处于什么位置上,其信号在到达基站的接收机时，都具有相同的电平,

17、而且刚刚达到信干比要 求的门限。显然，能做到这一点,既可以有效地防止“远近效应” ,又可以最大限度的 减小多址干扰。 本次设计中功率控制过程主要有基站、基站和移动台完成；基站控制中心通过检测 来自移动台的强度,比较测量IR和目标 SIR，根据测得形成功率调整指令，通知移动 台,使移动台根据此条指令来调节其发射功率;移动台控制中心接收并测量基站发来的 信号强度,并估计正向传输损耗，灵活调节移动台的反向发射功率,即完成自适应变步 长功率控制。相对于传统的固定步长功率控制,当信道遇到深度衰落时，自适应便步长 功率控制算法能够不受到时延的影响而增大功率控制步长，使发射功率能够大步的快速 跟踪;而在信号

18、平稳时减小功率控制步长,发射功率可以小步跟踪。 上文所提出的基站和移动台控制模块主要采用SAEFLOW(有限状态机的图形实 现工具）来实现。模块仿真平台是 I-9CDMA 系统，主要是由 SMI 的通信工具 箱中的模块搭建而成,由于 SIMULINK 和 STTFOW可以实现无缝连接,因此上述 功率控制模块可以很好的接入仿真平台,如移动台的功率控制模块接入反向放大链路,用于对调制后的信号进行幅度增益。最后进行仿真,检测自适应步长功率控制模块是否 有效,即移动台的发射功率能否很好地补偿信道的衰落，保持发射功率的平稳性。 2 长沙学院毕业设计（论文)1.4 论文的构成及研究成果该论文主要有四大部分

19、组成，首先从理论上介绍了CDMA功率控制的相关知识，然 后在分析传统的固定步长功率控制方案的缺陷的基础上提出了本文的核心内容自 适应步长功率控制的算法及其实现, 然后用MTLAB仿真工具进行仿真检测该算法的可 行性,最后对仿真结果进行分析。其具体的构成如下: 第一章，绪论,概述了课题的背景及目的,国内外的研究状况,课题的研究方法； 第二章，CDM 移动通信系统的功率控制技术； 第三章： 自适应可变步长功率控制方案, 介绍了传统的固定步长功率控制方案及其缺点，并提出了自适应可变步长功率控制的原 理和算法；第四章,功率控制的 MATLA 仿真,运用 MATLB 仿真工具对提出的功 率控制算法进行仿

20、真，并对仿真平台S-5 的相关知识进行了介绍,最后对仿真结果进 行了分析，证实了该方案的可行性。该设计最后通过检测移动台发射功率的平稳性来检测算法的有效性。 3 长沙学院毕业设计(论文) 第 2 章 DMA 移动通信系统的功率控制技术 2.1 CDA 移动通信系统的特点及现状19 年,CDMA 发源于美国,最初的设计构想是为美国蜂窝电话运营商提供大容 量和高质量的无线通信方案,由于其新颖的特点、优异的性能,CDM一出现马上就受 到通信科研、工业、运营等方面的专家所注意,目前，该技术是最先进的数字通信技术 之一。CDMA 通信系统是一种基于扩频调制技术和码分多址接入技术的无线通信技术。 其 特征

21、如下: （1)CMA 蜂窝系统与模拟蜂窝系统或 M 蜂窝系统相比具有更大的通信容量。 （2)CDA蜂窝系统的全部用户共享一个无限信道，这种特征使系统容量与用户数之间存在一种“软”的关系。业务高峰期,可稍微降低系统的无码性能,以适当增多 系统的用户数目。（3)CDM 蜂窝系统具有“软切换”功能，即在过去切换的起始阶段,由原小区 的基站与新校区的基站同时为过区的移动台服务，直到移动台与新基站之间建立起可靠 的通信链路后，原基站才中断和该移动台的联系。 (4)MA 蜂窝系统可以充分利用人类对话的不连续特性来实现话音激活技术， 以提高系统的通信容量。 (5)CMA蜂窝系统以扩频技术为基础, 因而它具有扩频通信系统所固有的有点， 如：抗干扰、抗多径衰落和具有保密性等。(6）DMA 蜂窝系统设备简单,建网成本低等。 在我国,1993 年国家通过863 计划,组织一批大学开始重点研究 DMA 蜂窝通信 的关键技术；94年原邮电部组织了