⑴ 功率控制技術的目的是什麼
功率控制技術是CDMA系統的核心技術。CDMA系統是一個自擾系統，所有移動用戶都佔用相同帶寬和頻率，「遠近效用」問題特別突出。CDMA功率控制的目的就是克服「遠近效用」，使系統既能維護高質量通信，又不對其他用戶產生干擾。功率控制分為前向功率控制和反向功率控制，反向功率控制又可分為僅由移動台參與的開環功率控制和移動台、基站同時參與的閉環功率控制。
⑵ 名詞解釋：功率控制
是CDMA系統的一項關鍵技術。CDMA系統是干擾受限的系統，移動台的發射功率對小區內通話的其他用戶而言就是干擾，所以要限制移動台的發射功率，使系統的總功率電平保持最小。
功率控制能保證每個用戶所發射功率到達基站礎保持最小，既能符合最低的通信要求，同時又避免對其他用戶信號產生不必要的干擾。
功率控制的作用是減少系統內的相互干擾，使系統容量最大化。
CDMA中的功率控制
CDMA技術構建的蜂窩移動通信系統，終端用戶都採用相同的頻譜進行上下行鏈路的數據傳輸，每一個頻譜信道都不是完全正交而是近似正交的，因而用戶與用戶之間存在干擾。每一個用戶都是本小區內及相鄰小區內同時進行通信的用戶的干擾源。以寬頻CDMA即WCDMA技術標准為例，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」的具體描述是離基站遠的用戶到達基站的信號較弱，離基站近的用戶到達基站的信號強，假定終端用戶以相同的上行功率進行通信，則由於信號在信道中傳輸距離的遠近差異，基站處收到的信號強度的差別可以達到30-70db，信號弱的用戶的信號完全有可能被信號強的用戶信號淹沒，從而造成較遠距離的用戶完不成通信過程，嚴重時有可造成整個系統的崩潰。因此，有必要採取措施對用戶終端的信號功率進行控制。另外，為了使基站發射的功率在到達每個用戶終端時有個合理的值，也有必要優化基站的發射功率，換言之，基站也要加入到功率控制的框架中來。
功率控制-歷史
3G中的功率控制
3G的三大技術體系標准分別是UMTS的WCDMA、IMT2000的CDMA2000和中國擁有自主知識產權的TD-SCDMA。
WCDMA又稱為寬頻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，這里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的三大標准均以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系的數學公式：Csh=Brf*LOG2(1+Eb/Io)來表示。CDMA提出後一直只應用在軍事領域中的抗干擾通信。
1978年Cooper等人提出了在蜂窩移動通信中使用CDMA擴頻技術的設想，但並未引起業界的重視，只有美國Qullcomm(高通)公司投入了一定力量進行商用化研究，並於1989年成功地進行了第一次商用化測試。兩年之後，高通公司全面掌握了CDMA系統商用化的核心技術，從而使CDMA蜂窩行動電話商用系統於1996年1月在世界上首次成功推出。鑒於CDMA技術有光明的發展前景，因此，3G技術體系紛紛採用了以CDMA技術為基礎的技術體系標准。
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：
系統容量大。在CDMA系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干擾減小而得益。因此利用人類話音特點的CDMA系統可大幅降低相互干擾，增大其實際容量近3倍。CDMA數字移動通信網的系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。
系統通信質量更佳。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系統工作在相同的頻率和帶寬上，比TDMA系統更容易實現軟切換技術，從而提高通信質量，CDMA系統採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系統不能比擬的，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網路的頻率規劃靈活，擴展簡單。 CDMA網路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，盡管擴頻通信系統抗干擾性能的提高是以佔用頻帶帶寬為代價的，但CDMA允許單一頻率在整個系統區域內重復使用（即復用系數為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，雖要佔用較寬的頻帶，但按每個用戶佔用的平均頻帶來計算，其頻帶利用率是很高的。CDMA系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。
適用於多媒體通信系統。CDMA系統能方便地使用多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、有利於多媒體通信系統的應用，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在攜帶型電話應用中的突破。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，寬頻CDMA系統的應用也還面臨著一些技術困難，多址干擾的降低和抵消是CDMA的基本課題，也是提高寬頻CDMA系統容量，發揮其系統特長的重要課題。其中最重要的問題之一就是功率控制問題。
功率控制-分類
功率控制構架圖
功率控制分為前向功率控制和反向功率控制，反向功率控制又分為開環功率控制和閉環功率控制，閉環功率控制再細分為外環功率控制和內環功率控制。
前向功率控制指基站周期性地調低其發射到用戶終端的功率值，用戶終端測量誤幀率，當誤幀率超過預定義值時，用戶終端要求基站對它的發射功率增加1％。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。
反向功率控制在沒有基站參與的時候為開環功率控制。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，進而估算出下行鏈路的損耗以調整自己的發射功率。開環功率控制的主要特點是不需要反饋信息，因此在無線信道突然變化時，它可以快速響應變化，此外，它可以對功率進行較大范圍的調整。開環功率控制不夠精確，這是因為開環功控的衰落估計准確度是建立在上行鏈路和下行鏈路具有一致的衰落情況下的，但是由於頻率雙工FDD模式中，上下行鏈路的頻段相差190MHz，遠遠大於信號的相關帶寬，所以上行和下行鏈路的信道衰落情況是完全不相關的，這導致開環功率控制的准確度不會很高，只能起到粗略控制的作用。WCDMA協議中要求開環功率控制的控制方差在10dB內就可以接受。
反向功率控制在有基站參與的時候為閉環功率控制。
其過程是基站對接收到的用戶終端反向開環功率估算值作出調整，以便使用戶終端保持最理想的發射功率。功率控制的實現是在業務信道幀中插入功率控制比特，插入速率可達1.6Kb／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」比特指示用戶終端減少發射功率。閉環功率控制的調整永遠落後於測量時的狀態值，如果在這段時問內通信環境發生大的變化，有可能導致閉環的崩潰，所以功率控制的反饋延時不能太長，一般的意見是由通信本端的某一時隙產生的功率控制命令應該在兩個時隙內回饋。
閉環功率控制由內環功率控制和外環功率控制兩部分組成。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)的關系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表徵量為BLER，而非SIR，業務質量主要通過誤塊率來確定的，二者是直接的關系，而業務質量與信噪比之間則是間接的關系。所以在採用內環功控的同時還需要外環功控。
在外環閉環功率控制中，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。在這里只有基站參與。外環功率控制的周期一般為TTI（10ms、20ms、40ms、80ms）的量級，即10-100Hz。外環功率控制通過閉環控制，可以間接影響系統容量和通信質量，所以不可小視。
在內環閉環功率控制中，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。內環功率控制是快速閉環功率控制，在基站與移動台之間的物理層進行。
功率控制-實現過程
閉環功控示意圖
功率控制的實現方式可以分為兩大類：內環功控和外環功控。當手機處於軟切換狀態時，快速功控會導致下行功率飄移。為了解決下行功率漂移問題，Serving-RNC需要對NodeB進行功率均衡。
內環功控
內環功控的主要作用是通過控制物理信道的發射功率，使接收SIR收斂於目標SIR。WCDMA系統是通過估計接收到的Eb/No來發出相應的功率調整命令的。Eb/No與SIR具有一定的對應關系，例如對於12.2kbit/s的語音業務，Eb/No的典型值為5.0dB,在碼片速率 3.84Mchip/s的情況下，處理增益為10log10（3.84M/12.2k）=25dB。所以SIR＝5dB-25dB=-20dB。即：載干比（C/I）>-20dB。
內環功控分為開環和閉環兩種方式。開環功控目的提供初始發射功率的粗略估計，它根據測量結果對路徑損耗和干擾水平進行估計，從而計算初始發射功率。
開環功控
初始功率P_PRACH=P-CPICHDL TX power – CPICH_RSCP + UL interference + Constant Value。P-CPICH DL TX power–CPICH_RSCP為下行路徑損耗。計算P_PRACH上行路徑損耗，並是根據下行信號所得到的路徑損耗來估計上行損耗。由於上下行頻段間隔較大，上下行的快衰落情況是完全不相關的，因此，這個估計值是很不準確的。下面給出具體的說明：
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頻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_STEP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制比特，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_STEP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，這由多種系統參數決定。
NOM_PWR與INIT_PWR以及PWR_STEP也有一定的數值限定范圍。
針對3G移動技術體系標准普遍使用CDMA作為基礎技術，要想在3G系統中真正發揮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正反向的功率控制系統的優化建設。
功率控制-在WCDMA中的應用
功控中的速率控制
功率控制是WCDMA系統的關鍵技術之一。由於遠近效應和自干擾問題，功率控制是否有效直接決定了WCDMA系統是否可用，並且很大程度上決定了WCDMA系統性能的優劣，對於系統容量、覆蓋、業務的QoS（系統服務質量）都有重要影響。
功率控制的作用首先是提高單用戶的發射功率以改善該用戶的服務質量，但由於遠近效應和自干擾的問題，提高單用戶發射功率會影響其他用戶的服務質量，所以功率控制在WCDMA系統中呈現出矛盾的兩個方面。
WCDMA系統採用寬頻擴頻技術，所有信號共享相同頻譜，每個移動台的信號能量被分配在整個頻帶范圍內，這樣移動台的信號能量對其他移動台來說就成為寬頻雜訊。由於在無線電環境中存在陰影、多徑衰落和遠距離損耗影響，移動台在小區內的位置是隨機的且經常變動，所以信號路徑損耗變化很大。如果小區中的所有用戶均以相同的功率發射，則靠近基站的移動台到達基站的信號強，遠離基站的移動台到達基站的信號弱，另由於在WCDMA系統中，所有小區均採用相同頻率，上行鏈路為不同用戶分配的地址碼是擾碼，且上行同步較難，很難保證完全正交。這將導致強信號掩蓋弱信號，即遠近效應。
因此，功率控制目的是在保證用戶要求的QoS的前提下最大程度降低發射功率，減少系統干擾從而增加系統容量。
⑶ 移動通信系統中為什麼要進行功率控制
原因如下：
1，基站有最大功耗，合理控制每個信道的發射功率可以提高無線基站的空口容量；
2，通過功率控制，給不同距離范圍的用戶分配不同的功率可以減少近距離用戶對遠處用戶的干擾；
3，功率控制的附帶作用是節能減排，哈哈。
⑷ 為什麼LTE系統要進行上行功率控制
功率控制目的是為保持鏈路質量，用最佳發射，保證網路的干擾最小 上行功控目的就是保證UE用最小的功率發射，到達基站時的干擾最小 上行物理信道採用基於正交頻分復用（OFDMA）傳輸技術的單載波頻分多址（Single Carrier FDMA，SC-FDMA），其特點為峰均比低，子載波間隔為15kHz 小區間干擾是蜂窩移動通信系統中的一個固有問題，LTE採用正交頻分多址接入技，比CDMA技術更好的解決了小區內干擾的問題，但是作為代價，OFDM系統帶來的ICI問題可能比CDMA系統更嚴重，簡單功率分配不可能就減小小區間干擾
⑸ wsn功率控制技術有哪些基於節點度的功率控制的基本思想是什麼
一、遠近效應
功率控制的目的是為了克服遠近效應。遠近效應現象是指如果沒有功率控制，距離基站近的一個UE就能阻塞整個小區，而距離NodeB遠的UE信號將被逗淹沒地。
在
上行鏈路中，如果小區內所有UE以相同的功率進行發射，由於每個UE與 Node B的距離和路徑不同，信號到達Node
B就會有不同的衰耗，從而導致離Node B較近的UE，Node B收到的信號強，較遠的Node B收到的信號弱，這樣就會造成Node
B所接收到的信號的強度相差很大。由於 WCDMA是同頻接收系統，較遠的弱信號到達Node
B後可能不會被解擴出來，造成弱信號逗淹沒地在強信號中，而無法正常工作。
CDMA自從提出來以後一直沒有得到大規模應用的主要原因，就是無法克服遠近效應。從圖1可知，採用功率控制後，每個UE到達基站的功率基本相當，這樣，每個UE的信號到達NodeB後，都能被正確地解調出來。
二、功率控制的目的
WCDMA
採用寬頻擴頻技術，是個自干擾系統。通過功率控制，降低了多址干擾、克服遠近效應以及衰落的影響，從而保證了上下行鏈路的質量。例如：在保證QoS的前提
下降低某個UE的發射功率，將不會影響其上下行數據的接收質量，但結果卻減少了系統干擾，其他UE的上下行鏈路質量將得到提高。功率控制給系統帶來以下優
點：
（1）克服陰影衰落和快衰落。陰影衰落是由於建築物的阻擋而產生的衰落，衰落的變化比較慢；而快衰落是由於無線傳播環境的惡劣，UE和
NodeB之間的發射信號可能要經過多次的反射、散射和折射才能到達接受端而造成。對於陰影衰落，可以提高發射功率來克服；而快速功控的速度是1500次
/秒，功控的速度可能高於快衰落，從而克服了快衰落、給系統帶來增益，並保證了UE在移動狀態下的接受質量，同時也能減小對相鄰小區的干擾。
（2）降低網路干擾，提高系統的質量和容量。功率控制的結果使UE和NodeB之間的信號以最低功率發射，這樣系統內的干擾就會最小，從而提高了系統的容量和質量。
（3）由於手機以最小的發射功率和NodeB保持聯系，這樣手機電池的使用時間將會大大延長。
三、功率控制的分類
在
WCDMA系統中，功率控制按方向分為上行（或稱為反向）功率控制和下行（或稱為前向）功率控制兩類；按移動台和基站是否同時參與又分為開環功率控制和閉
環功率控制兩大類。閉環功控是指發射端根據接收端送來的反饋信息對發射功率進行控制的過程；而開環功控不需要接收端的反饋，發射端根據自身測量得到的信息
對發射功率進行控制。
1．開環功率控制
開環功率控制是根據上行鏈路的干擾情況估算下行鏈路，或是根據下行鏈路的干擾情況估算上行鏈路，是單向不閉合的。
如
圖2所示，UE測量公共導頻信道CPICH的接收功率並估算NodeB的初始發射功率，然後計算出路徑損耗，根據廣播信道BCH得出干擾水平和解調門限，
最後UE計算出上行初始發射功率作為隨機接入中的前綴傳輸功率，並在選擇的上行接入時隙上傳送（隨機接入過程）。開環功率控制實際上是根據下行鏈路的功率
測量對路徑損耗和干擾水平進行估算而得出上行的初始發射功率，所以，初始的上行發射功率只是相對准確值。
WCDMA系統採用的FDD模式，上行采
用1920~1980MHz、下行採用2110~2170MHz，上下行的頻段相差190MHz。由於上行和下行鏈路的信道衰落情況是完全不同的，所以，
開環功率控制只能起到粗略控制的作用。但開環功控卻能相對准確地計算初始發射功率，從而加速了其收斂時間，降低了對系統負載的沖擊；而且，在3GPP協議
中，要求開環功率控制的控制方差在10dB內就可以接受。
2．上行內環功控
內環功率控制是快速閉環功率控制，在NodeB與UE之間的物理層進行,上行內環功率控制的目的是使基站接收到每個UE信號的比特能量相等。見圖3。
圖3 上行內環功控
首先，NodeB測量接受到的上行信號的信干比（SIR），並和設置的目標SIR（目標SIR由RNC下發給NodeB）相比較，如果測量SIR小於目標SIR，NodeB在下行的物理信道DPCH中的TPC標識通知UE提高發射功率，反之，通知UE降低發射功率。
因
為WCDMA在空中傳輸以無線幀為單位，每一幀包含有15個時隙，傳輸時間為10ms，所以，每時隙傳輸的頻率為1500次/秒；而DPCH是在無限幀中
的每個時隙中傳送，所以其傳送的頻率為每秒1500次，而且上行內環功控的標識位TPC是包含在DPCH裡面，所以，內環功控的時間也是1500次/秒。
3．上行外環功控
上行外環功控是RNC動態地調整內環功控的SIR目標值，其目的是使每條鏈路的通信質量基本保持在設定值，使接收到數據的BLER滿足QoS要求。見圖4。
圖4 上行外環功控
上
行外環功控由RNC執行。RNC測量從NodeB傳送來數據的BLER（誤塊率）並和目標BLER（QoS中的參數，由核心網下發）相比較，如果測量
BLER大於目標BLER，RNC重新設置目標TAR（調高TAR）並下發到NodeB；反之，RNC調低TAR並下發到NodeB。外環功率控制的周期
一般在一個 TTI（10ms、20ms、40ms、80ms）的量級，即 10～100Hz。
由於無線環境的復雜性，僅根據SIR值進行功率控制並不能真正反映鏈路的質量。而且，網路的通信質量是通過提供服務中的QoS來衡量，而QoS的表徵量為BLER，而非SIR。所以，上行外環功控是根據實際的BLER值來動態調整目標SIR，從而滿足Qos質量要求。
4．下行閉環功控
下
行閉環功控和上行閉環功控的原理相似。下行內環功率控制由手機控制，目的使手機接收到NodeB信號的比特能量相等，以解決下行功率受限；下行外環功控是
由UE的層3控制，通過測量下行數據的BLER值，進而調整UE物理層的目標SIR值，最終達到UE接收到數據的BLER值滿足QoS要求。
四、總結
WCDMA
是個自干擾系統，功率是最終的無線資源，而無線資源管理的過程就是控制自身系統內干擾的過程，所以，最有效地使用無線資源的唯一手段就是嚴格控制功率的使
用。但控制功率的使用是矛盾的：一方面它能提高針對某用戶的發射功率、改善用戶的服務質量；另一方面，由於WCDMA的自干擾性，這種提高會帶給其他用戶
干擾的增加，而導致介紹質量的下降。
所以，在WCDMA系統中，在保證了用戶要求的QoS前提下，功率控制的使用，最大限度地降低發射功率、減少系統干擾、增加系統容量，而這正是WCDMA技術的關鍵。