关于CDMA的功率控制

tanli77

为什么要进行功率控制？因为CDMA系统是一个干扰受限系统，所有用户共享频段和空间时间，相对于某一个特定的用户，其他所有用户的功率跟背景干扰一起组成了噪音Noise。基站跟手机之间的信息交互以帧（20ms）为单位，为了保证控制一定的误帧率FER水平（譬如对于语音小于1%），就必须保证帧信息到达对方的时候功率不能太弱（譬如低于手机侧最高的灵敏度负104dBm就无法分辨了），但是也不能太强，因为会给其他用户造成干扰而降低系统容量。所以，功率控制就是要在保证FER的前提下，使每一个用户都使用尽可能低的发射功率，而且使每一个用户到达基站的功率都相等。功率控制在前反向都有，分为开环功控和闭环功控，其中闭环功控又分为内环功控和外环功控。

如何达到上述的功率控制目标呢？先来看一下所谓开环功控、内环功控、和外环功控的原理。开环功控指手机和基站之间还没有建立起来双向的信息通道，所以只能基于前反向信道衰落特征一致的假设（其实一般是不成立的），来根据接收功率用某种公式去推算发送功率，其中会牵涉到一些标准常量、设置的参数、以及系统当前负载补偿。基本的准则是：接收功率越低，系统负载越重，那么初始发送功率就越高，而且在对方没有应答的情况下会以一定的步长逐步地提高。开环功控只应用在接入信道上，被手机用来计算用多高的发射功率向基站发送。开环功控的起始是从手机以Probing的方式向基站发送ORM开始，它的终结是在手机向基站发送反向业务信道Preamble帧之后（真正的终结应该是基站开始能捕获Preamble帧的时候），从这时起，基站会在前向业务信道上打孔发送反向功控比特，闭环功控就取代了开环功控，而闭环功控的起始发送功率就是这个时候的手机发送功率。而闭环功控是一个反馈系统，它由50Hz的外环和800Hz的内环组成。对于内环来说，基站（这里以反向举例）会每1.25ms测量反向导频信道R-PICH的Eb/Nt，并跟存储的Eb/Nt门限值进行比较，如果偏高就通过FCH打孔携带反向功控比特让手机以设置的步长降低发射功率，反之亦然。对于外环来说，基站会每20ms（每帧）检测当前是否坏帧，如果是就提高前述的Eb/Nt门限值，从而通过内环来逐步提高手机的发送功率，反之亦然。注意，这种提高和降低都是有配置的最大最小值的。

上面描述的都是反向功控的情况，对于前向功控，基本原理就是把手机和基站的位置对调。但是有以下几点是不同的：第一，前向没有严格意义的开环功控，开环功控只应用在反向接入信道；第二，前向的功控比特是手机通过反向导频信道R-PICH发送上来的，而反向功控比特是通过前向业务信道F-TCH发送下去的；第三，前向功率是基站提供的给所有信道和所有用户共享的。其额定功率是配置的，譬如给1900Band是16瓦发射功率，给850Band是20瓦发射功率。其中开销信道Overhead要占去固定的比例，譬如PILOT20%，SYNC1.5%，PAGING11%，其他的由业务信道分配给真正的用户。那么，对于特定的一个用户，其业务信道的发射功率是如何确定的呢？以朗讯的产品为例，有初始数字增益INIT_GAIN，最大最小数字增益MAX_GAIN/MIN_GAIN可以配置，初始发射功率由INIT_GAIN决定，然后以内环功控来调节发射功率，以MAX_GAIN/MIN_GAIN为调节边界，如果设置MAX_GAIN==MIN_GAIN那么就等效于关闭了前向业务信道功控。第四，要考虑软切换的情形，在有软切换的情况下， 会有额外HANDOFF增益（当然这是消耗更多的系统资源为代价的），譬如对于反向功控，只有所有的LEG都确认要提高发送功率才需要提高，只要有一个LEG确认需要降低发送功率就可以降低。