CDMA - 功率控制

在 CDMA 中，由于所有手机都在同一频率上发送信号，因此网络内部的干扰在决定网络容量方面起着至关重要的作用。此外，必须控制每个移动发射机的功率以限制干扰。

功率控制本质上是解决近远效应所必需的。减少近远效应的主要思想是，使所有手机到达基站的接收功率水平相同。每个接收功率必须至少达到一定水平，以便链路满足系统的要求，例如 Eb/N0。为了在基站接收相同的功率水平，靠近基站的手机应比远离基站的手机发射更低的功率。

在下图中，有两个移动小区 A 和 B。A 靠近基站，B 远离基站。Pr 是所需系统性能的最小信号电平。因此，移动 B 应该发射更大的功率以达到相同的 Pr 到基站（PB>PA）。如果没有功率控制，换句话说，如果两个移动小区的发射功率相同，则从 A 接收到的信号将比从移动小区 B 接收到的信号强得多。

当所有移动台以相同的功率 (MS) 发送信号时，基站接收到的电平彼此不同，这取决于 BS 和 MS 之间的距离。

由于衰落，接收电平会快速波动。为了在 BS 处维持接收电平，必须在 CDMA 系统中采用合适的功率控制技术。

我们需要控制每个用户的发射功率。这种控制称为**发射功率控制**（控制功率）。控制发射功率有两种方法。第一种是**开环**控制，第二种是**闭环**控制。

反向链路功率控制

除了上面描述的近远效应外，另一个直接的问题是在移动台首次建立连接时确定其发射功率。在移动台与基站接触之前，它不知道系统中干扰的程度。如果它尝试发射高功率以确保联系，那么它可能会引入过多的干扰。另一方面，如果移动台发射较低的功率（以免干扰其他移动连接），则功率可能无法满足所需的E_b/N₀。

如 IS-95 标准中所指定，移动台在想要进入系统时会发送一个称为**接入**的信号。

在 CDMA 中，每个用户的发射功率由控制功率分配，以达到相同的功率 (Pr)，该功率由基站/BTS 通过低功率的接入探测接收。移动台发送其第一个接入探测，然后等待基站的响应。如果它没有收到响应，则会以更高的功率发送第二个接入探测。

重复此过程，直到基站做出响应。如果基站返回的信号强度高，则移动台将连接到靠近移动小区且发射功率较低的基站。类似地，如果信号较弱，则移动台知道路径损耗更大，并会发射更高的功率。

上述过程称为**开环功率控制**，因为它仅由移动台本身控制。开环功率控制从第一个移动台尝试与基站通信时开始。

这种功率控制用于补偿缓慢变化的阴影效应。但是，由于后向链路和前向链路在不同的频率上，因此估计的发射功率并不能提供准确的功率控制解决方案，因为基站前方的路径损耗。这种功率控制对于快速瑞利衰落信道来说是失败的或太慢了。

闭环控制的功率用于补偿快速的瑞利衰落。这次，移动台的发射功率由基站控制。为此，基站持续监控反向链路信号质量。如果连接质量低，它会告诉移动台增加其功率；如果连接质量非常高，基站控制器会降低其功率。

前向链路功率控制

与反向链路功率控制类似，前向链路功率控制对于将前向链路质量保持在指定水平也是必要的。这次，移动台监控前向链路质量并指示基站打开或关闭。这种功率控制对近远效应没有影响。所有信号在到达移动台时以相同的功率级别混合在一起。简而言之，前向链路不存在近远效应问题。

功率控制的影响

通过发射功率控制，用户可以获得恒定的通信环境，无论其位置如何。远离基站的用户发送的传输功率高于靠近基站的用户。此外，通过这种发射功率控制，可以减少衰落的影响。这意味着由于衰落引起的接收功率变化可以通过发射功率控制来抑制。

• 功率控制能够补偿衰落波动。
• 来自所有 MS 的接收功率被控制为相等。
• 近远问题通过功率控制得到缓解。