CDMA蜂窝系统功率控制技术研究

摘要

CDMA技术是第三代移动通信的核心技术之一，具有抗干扰能力强、保密性高、抗多径衰落、软容量、频带利用率高、数据速率高等优势。然而，CDMA系统是干扰受限系统，随着用户数的增多，来自其他用户的干扰会越来越大，最终导致信号无法正确检测，干扰的大小严重影响系统容量和通信质量。同时，CDMA也是自干扰系统。由于各自的扩频码并非理想正交，移动终端所处的位置以及无线信道的衰落等原因，导致在3G系统中存在着多径干扰、远近效应、角效应等问题。常规的匹配滤波器无法解决这些问题，功率控制是克服这些问题的技术，其根本目标就是克服多址干扰，提高系统容量，消除远近效应，补偿信号衰落现象。与此同时，采用适宜的发射功率还有助于提高移动终端电池的使用寿命，从而延长其使用时间。
　　 功率控制的基本原理是根据移动环境的变化快速调整发射功率，在能够为用户保证一定的通信质量的基础上尽量降低发射功率，减弱对其他用户产生的干扰。本文首先从功率控制的必要性、目标、准则、方法分类等几个方面对功率控制技术进行概括性的介绍，并描述了无线信道传播特性和几种典型仿真模型，给出了常用算法的仿真与性能比较。功率控制技术的核心内容是功率控制算法的设计与实现，本文讨论的是基于信噪比平衡的分布式算法，主要工作如下：
　　 首先，研究了传统的利用数值线性代数理论构造迭代函数的分布式功率控制算法。基于这一系列算法的结构，在随机时变的链路增益条件下，提出了一种完全分布式的、自适应变步长算法模型，指出满足收敛性对迭代函数的要求。
　　 然后，根据该算法模型，提出了基于Sigmoid函数的比例功率控制算法(ProPC)，并证明其收敛性。为了在实际系统中应用，结合固定步长功率控制算法，在ProPC算法中引入非线性误差估计方法，得到新的功控算法一基于误差估计的比例功率控制算法(EProPC)及其改进算法(MEProPC)。根据该误差估计方法，在控制链路中，只需回传的1比特或2比特功率控制信令就可以准确地估计出信干比误差。因此，算法易于实现，控制速度快。
　　 理论推导和仿真都证明，相比于传统的DCPC算法，本文提出的算法能够自适应地改变功率调整步长，收敛速度更快，尤其在时变链路增益条件下，该算法能够实时地跟踪链路增益的变化，算法稳定性好、鲁棒性高，因此更加适用于随机、时变通信环境。本文提出的算法在估计误差过程中只需要lbit或2bit反馈信息，而DCPC算法和基于随机理论和控制理论的各种算法需要反馈精确的检测或预测信息，因此，新算法实现简单，所占信道容量少。当算法应用于实际CDMA蜂窝系统中时，由于反馈信道有噪声，新算法性能明显优胜于其他算法。

目录

文摘

英文文摘

CONTENTS

第一章 绪论

1.1 蜂窝移动通信概述

1.2 论文研究的背景意义

1.2.1 码分多址技术

1.2.2 CDMA蜂窝通信系统中的干扰和功率控制

1.3 国内外研究现状

1.4 论文主要贡献及结构安排

第二章 CDMA系统功率控制技术

2.1 无线信道传播特性及仿真模型

2.1.1 无线信道传播特性

2.1.2 无线信道仿真模型

2.2 功率控制技术概况

2.2.1 功率控制的目标

2.2.2 功率控制的准则

2.2.3 功率控制的分类

2.2.4 功率控制算法的实现

2.3 CDMA蜂窝系统中的功率控制技术

2.4 本章小结

第三章 CDMA蜂窝系统功率控制算法

3.1 引言

3.2 功率控制的数学模型

3.3 典型的分布式功率控制算法分析

3.4 本章小结

第四章 CDMA系统中基于误差估计的比例功率控制算法

4.1 引言

4.2 系统模型

4.3 新的功率控制算法

4.3.1 基于Sigmoid函数的比例功率控制算法

4.3.2 基于误差估计的比例功率控制算法

4.4 算法仿真分析

4.5 本章小节

第五章 总结与展望

5.1 论文的主要贡献

5.2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文

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