1. 3G中的CDMA技術
3G的三大技術體係標準分別是UMTS的WCDMA、IMT2000的CDMA2000和我國擁有自主知識產權的TD-SCDMA。WCDMA又稱為寬帶CDMA(帶寬為5MHz或更高)，CDNA2000是在IS95(帶寬為1．23MHz的2G CDMA)基礎上直接演進而來，TD―SCDMA又稱為時分同步CDMA，這裏的同步指的是所有終端用戶上行鏈路的信號在到達基站接收端的解調器時完全同步。總之，3G的三大標準均以CDMA為基礎技術。
CDMA技術是1949年由Claude Shannon首先提出來的。CDMA碼分多址技術實質上是基於擴頻通信的技術，其擴頻通信原理可用傳輸速率、帶寬和信噪比之間關係的數學公式：Csh=Brf*LOG2(1+Eb/Io)來表示。CDMA提出後一直隻應用在軍事領域中的抗幹擾通信。
與FDMA和TDMA相比，CDMA具有許多獨特的優點，歸納起來，CDMA應用於數字移動通信的優點有：
・係統容量大。在CDMA係統中所有用戶共用一個無線信道，當用戶不講話時，該信道內的所有其他用戶會由於幹擾減小而得益。因此利用人類話音特點的CDMA係統可大幅降低相互幹擾，增大其實際容量近3倍。CDMA數字移動通信網的係統容量理論上比模擬網大20倍，實際上比模擬網大10倍，比GSM大4-5倍。
・係統通信質量更佳。軟切換技術(先連接再斷開)可克服硬切換容易掉話的缺點，CDMA係統工作在相同的頻率和帶寬上，比TDMA係統更容易實現軟切換技術，從而提高通信質量，CDMA係統采用確定聲碼器速率的自適應閾值技術，強有力的誤碼糾錯，軟切換技術和分離分多徑分集接收機，可提供TDMA係統不能比擬的，極高的數據質量。頻率規劃靈活，用戶按不同的序列碼區分，不同CDMA載波可在相鄰的小區內使用，因此CDMA網絡的頻率規劃靈活，擴展簡單。CDMA網絡同時還具有建造運行費用低，基站設備費用低的特點，因而用戶費用也較低。
・頻帶利用率高。CDMA是一種擴頻通信技術，盡管擴頻通信係統抗幹擾性能的提高是以占用頻帶帶寬為代價的，但CDMA允許單一頻率在整個係統區域內重複使用(即複用係數為1)，即多用戶共用這一頻帶同時通話，大大提高了頻帶利用率。這種擴頻CDMA方式，雖要占用較寬的頻帶，但按每個用戶占用的平均頻帶來計算，其頻帶利用率是很高的。CDMA係統還可以根據不同信號速率的情況，提供不同的信道頻帶動態利用，使給定頻帶得到更有效的利用。
・適用於多媒體通信係統。CDMA係統能方便地使用多CDMA信道方式和多CDMA幀方式，傳送不同速率要求的多媒體業務信息，處理方式和合成方式都比TDMA方式和FDMA方式靈活、簡便、有利於多媒體通信係統的應用，比如可以在提供話音服務的同時提供數據服務，使得用戶在通話時也可以接收尋呼信息。
・CDMA手機的備用時間更長。低平均功率、高效的超大規模集成電路設計和先進的鋰電池的結合顯示了CDMA在便攜式電話應用中的突破。用戶可長時間地使用手機接收電話，也可在不掛機情況下接收短消息。然而，寬帶CDMA係統的應用也還麵臨著一些技術困難，多址幹擾的降低和抵消是CDMA的基本課題，也是提高寬帶CDMA係統容量，發揮其係統特長的重要課題。其中最重要的問題之一就是功率控製問題。
2 . 功率控製問題的由來
CDMA技(ji)術(shu)構(gou)建(jian)的(de)蜂(feng)窩(wo)移(yi)動(dong)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)，終(zhong)端(duan)用(yong)戶(hu)都(dou)采(cai)用(yong)相(xiang)同(tong)的(de)頻(pin)譜(pu)進(jin)行(xing)上(shang)下(xia)行(xing)鏈(lian)路(lu)的(de)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)，每(mei)一(yi)個(ge)頻(pin)譜(pu)信(xin)道(dao)都(dou)不(bu)是(shi)完(wan)全(quan)正(zheng)交(jiao)而(er)是(shi)近(jin)似(si)正(zheng)交(jiao)的(de)，因(yin)而(er)用(yong)戶(hu)與(yu)用(yong)戶(hu)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)幹(gan)擾(rao)。每(mei)一(yi)個(ge)用(yong)戶(hu)都(dou)是(shi)本(ben)小(xiao)區(qu)內(nei)及(ji)相(xiang)鄰(lin)小(xiao)區(qu)內(nei)同(tong)時(shi)進(jin)行(xing)通(tong)信(xin)的(de)用(yong)戶(hu)的(de)幹(gan)擾(rao)源(yuan)。以(yi)寬(kuan)帶(dai)CDMA即WCDMA技術標準為例，基站覆蓋的小區存在“遠近效應”，這與通信用戶進行通信時的信道功率有關。”遠近效應”dejutimiaoshushilijizhanyuandeyonghudaodajizhandexinhaojiaoruo，lijizhanjindeyonghudaodajizhandexinhaoqiang，jiadingzhongduanyonghuyixiangtongdeshangxinggonglvjinxingtongxin，zeyouyuxinhaozaixindaozhongchuanshujulideyuanjinchayi，jizhanchushoudaodexinhaoqiangdudechabiekeyidadao30-70db，信(xin)號(hao)弱(ruo)的(de)用(yong)戶(hu)的(de)信(xin)號(hao)完(wan)全(quan)有(you)可(ke)能(neng)被(bei)信(xin)號(hao)強(qiang)的(de)用(yong)戶(hu)信(xin)號(hao)淹(yan)沒(mei)，從(cong)而(er)造(zao)成(cheng)較(jiao)遠(yuan)距(ju)離(li)的(de)用(yong)戶(hu)完(wan)不(bu)成(cheng)通(tong)信(xin)過(guo)程(cheng)，嚴(yan)重(zhong)時(shi)有(you)可(ke)造(zao)成(cheng)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)崩(beng)潰(kui)。因(yin)此(ci)，有(you)必(bi)要(yao)采(cai)取(qu)措(cuo)施(shi)對(dui)用(yong)戶(hu)終(zhong)端(duan)的(de)信(xin)號(hao)功(gong)率(lv)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)。另(ling)外(wai)，為(wei)了(le)使(shi)基(ji)站(zhan)發(fa)射(she)的(de)功(gong)率(lv)在(zai)到(dao)達(da)每(mei)個(ge)用(yong)戶(hu)終(zhong)端(duan)時(shi)有(you)個(ge)合(he)理(li)的(de)值(zhi)，也(ye)有(you)必(bi)要(yao)優(you)化(hua)基(ji)站(zhan)的(de)發(fa)射(she)功(gong)率(lv)，換(huan)言(yan)之(zhi)，基(ji)站(zhan)也(ye)要(yao)加(jia)入(ru)到(dao)功(gong)率(lv)控(kong)製(zhi)的(de)框(kuang)架(jia)中(zhong)來(lai)。
3. 功率控製的分類及具體實現
功(gong)率(lv)控(kong)製(zhi)分(fen)為(wei)前(qian)向(xiang)功(gong)率(lv)控(kong)製(zhi)和(he)反(fan)向(xiang)功(gong)率(lv)控(kong)製(zhi)，反(fan)向(xiang)功(gong)率(lv)控(kong)製(zhi)又(you)分(fen)為(wei)開(kai)環(huan)功(gong)率(lv)控(kong)製(zhi)和(he)閉(bi)環(huan)功(gong)率(lv)控(kong)製(zhi)，閉(bi)環(huan)功(gong)率(lv)控(kong)製(zhi)再(zai)細(xi)分(fen)為(wei)外(wai)環(huan)功(gong)率(lv)控(kong)製(zhi)和(he)內(nei)環(huan)功(gong)率(lv)控(kong)製(zhi)。現(xian)分(fen)別(bie)描(miao)述(shu)如(ru)下(xia):
前qian向xiang功gong率lv控kong製zhi指zhi基ji站zhan周zhou期qi性xing地di調tiao低di其qi發fa射she到dao用yong戶hu終zhong端duan的de功gong率lv值zhi，用yong戶hu終zhong端duan測ce量liang誤wu幀zhen率lv，當dang誤wu幀zhen率lv超chao過guo預yu定ding義yi值zhi時shi，用yong戶hu終zhong端duan要yao求qiu基ji站zhan對dui它ta的de發fa射she功gong率lv增zeng加jia1％。每隔一定時間進行一次調整，用戶終端的報告分為定期報告和門限報告。
反向功率控製在沒有基站參與的時候為開環功率控製。用戶終端根據它接收到的基站發射功率，用其內置的DSP數據信號處理器計算Eb/Io，jinergusuanchuxiaxinglianludesunhaoyitiaozhengzijidefashegonglv。kaihuangonglvkongzhidezhuyaotedianshibuxuyaofankuixinxi，yincizaiwuxianxindaoturanbianhuashi，takeyikuaisuxiangyingbianhua，ciwai，takeyiduigonglvjinxingjiaodafanweidetiaozheng。kaihuangonglvkongzhibugoujingque，zheshiyinweikaihuangongkongdeshuailuogujizhunquedushijianlizaishangxinglianluhexiaxinglianlujuyouyizhideshuailuoqingkuangxiade，danshiyouyupinlvshuanggongFDD模式中，上下行鏈路的頻段相差190MHz，遠yuan遠yuan大da於yu信xin號hao的de相xiang關guan帶dai寬kuan，所suo以yi上shang行xing和he下xia行xing鏈lian路lu的de信xin道dao衰shuai落luo情qing況kuang是shi完wan全quan不bu相xiang關guan的de，這zhe導dao致zhi開kai環huan功gong率lv控kong製zhi的de準zhun確que度du不bu會hui很hen高gao，隻zhi能neng起qi到dao粗cu略lve控kong製zhi的de作zuo用yong。WCDMA協議中要求開環功率控製的控製方差在10dB內就可以接受。
反fan向xiang功gong率lv控kong製zhi在zai有you基ji站zhan參can與yu的de時shi候hou為wei閉bi環huan功gong率lv控kong製zhi。其qi過guo程cheng是shi基ji站zhan對dui接jie收shou到dao的de用yong戶hu終zhong端duan反fan向xiang開kai環huan功gong率lv估gu算suan值zhi作zuo出chu調tiao整zheng，以yi便bian使shi用yong戶hu終zhong端duan保bao持chi最zui理li想xiang的de發fa射she功gong率lv。功gong率lv控kong製zhi的de實shi現xian是shi在zai業ye務wu信xin道dao幀zhen中zhong插cha入ru功gong率lv控kong製zhi比bi特te，插cha入ru速su率lv可ke達da1．6Kb／s，這樣可有效跟蹤快衰落的影響。其中“0”比特指示用戶終端增加發射功率；“1”bitezhishiyonghuzhongduanjianshaofashegonglv。bihuangonglvkongzhidetiaozhengyongyuanluohouyuceliangshidezhuangtaizhi，ruguozaizheduanshiwenneitongxinhuanjingfashengdadebianhua，youkenengdaozhibihuandebengkui，suoyigonglvkongzhidefankuiyanshibunengtaichang，yibandeyijianshiyoutongxinbenduandemouyishixichanshengdegonglvkongzhiminglingyinggaizailianggeshixineihuikui。
閉環功率控製由內環功率控製和外環功率控製兩部分組成。在信噪比測量中，很難精確測量信噪比的絕對值。且信噪比與誤碼率(誤塊率)的關係隨環境的變化而變化，是非線性的。比如，在一種多徑傳播環境時，要求百分之一的誤塊率(BLER)，信噪比(SIR) 是5dB，在另一種多徑環境下，同樣要求百分之一的誤塊率，可能需要5．5dB信噪比。而最終接入網提供給NAS的服務中QoS表征量為BLER，而非SIR，業ye務wu質zhi量liang主zhu要yao通tong過guo誤wu塊kuai率lv來lai確que定ding的de，二er者zhe是shi直zhi接jie的de關guan係xi，而er業ye務wu質zhi量liang與yu信xin噪zao比bi之zhi間jian則ze是shi間jian接jie的de關guan係xi。所suo以yi在zai采cai用yong內nei環huan功gong控kong的de同tong時shi還hai需xu要yao外wai環huan功gong控kong。
在外環閉環功率控製中，基站每隔20ms 為接收器的每一個幀規定一個目標 Eb／Io(從用戶終端到基站)，當出現幀誤差時，該Eb／Io值自動按0．2～0．3為單位逐步減少，或增加3～5db。在這裏隻有基站參與。外環功率控製的周期一般為TTI(10ms、20ms、 40ms、80ms)的量級，即10-100Hz。外環功率控製通過閉環控製，可以間接影響係統容量和通信質量，所以不可小視。
在內環閉環功率控製中，基站每隔1．25ms 比較一次反向信道的Eb／Io和目標Eb／Io，然後指示移動台降低或增加發射功率，這樣就可達到目標Eb／Io。內環功率控製是快速閉環功率控製，在基站與移動台之間的物理層進行。
下麵給出具體的說明：
・剛進入接入信道時(閉環校正尚未激活)
平均輸出功率(dbm)=-平均輸入功率(dbm)-Pcon+NOM_PWR(db)+INIT_PWR(db)，
其中：平均功率是相對於寬帶CDMA(5MHz)的標稱信道帶寬而言。
INIT_PWR是對第一個接入信道序列所需作的調整；NOM_PWR是為了補償由於前向 CDMA信道和反向CDMA信道之間不相關造成的路徑損耗。
・其後的試探序列不斷增加發射功率 (步長為PWR_STEP)，直到收到一個效應或序列結束。輸出的功率電平為：
平均輸出功率(dbm)=-平均輸入功率(dbm)Pcon+NOM_PWR(db)+INIT_PWR+PWR_ST EP之和(db)。
・在反向業務信道開始發送之後一旦收到一個功率控製比特，移動台的平均輸出功率變為：
平均輸出功率(dbm)=-平均輸入功率(dbm)-Pcon+NOM_PWR(db)+INIT_PWR+PWR_ST EP之和(db)+所有閉環功率校正之和(db)：
其中：Pcon為一個常數修正值，這由多種係統參數決定。NOM_PWR與INIT_PWR以及PWR_STEP也有一定的數值限定範圍。
4 總結
針對3G移動技術體係標準普遍使用 CDMA作為基礎技術，要想在3G係統中真正發揮3G容量大、服務質量好、傳輸速率高等優勢，就必須根據CDMA技術的特點，做好3G正反向的功率控製係統的優化建設。
