浅议3G网络中功率控制技术的控制理论问题

　　0.引言

　　第三代蜂窝移动通信系统(3G)采用的多址方式主要是码分多址(CDMA)的接入方式。 CDMA 为一干扰受限系统，干扰的大小将直接影响到系统容量的大小。 因此有效的克服和抑制干扰就成为 CDMA 系统中最主要、最关键的问题之一。除了多址干扰本身直接的影响外，由于“远近效应”和“边缘效应”等现象都会导致系统容量下降和实际通信服务范围的缩小等。解决这些问题的一个最有效的方法是采用功率控制(Power Control)技术。 功率控制的目标是减小无线节点的能量消耗，减轻网络中的信号干扰，更好的利用无线媒体，达成所需要的通信要求。 因此可以认为功率控制是改善与提高 3G 蜂窝移动通信系统可靠性的核心技术之一。 功率控制技术在 CDMA 和WCDMA 网络中有着不可替代的作用。

　　目前，功率控制问题已得到各个学科领域学者的广泛关注，作为学术热点已作了大量的工作，取得了一系列研究成果，提出了各种新的功率控制算法。 从集中式功率控制到分布式功率控制，从等功率控制到基于业务质量的功率控制，穿插运用其中的算法还有分为统一门限和自适应门限算法，单比特定步长功率控制到多比特变步长功率控制等算法， 目的都在于实现通信质量的最优化和系统容量的最大化。本文将从控制理论的角度，讨论功率控制过程中存在的相关控制理论问题。

　　1.功率控制过程中遇到的问题

　　3G 移动通信网络中的功率控制是在各网络节点能量有限， 传输信道存在衰减，信道带宽资源有限等条件限制下，利用通信网络中的有限反馈信息，调节各个网络节点的发射功率，从而使网络抗干扰的能力最强，容量最大，系统最稳定。 因此，由于移动通信网络具有不同于其他网络的特性，其功率的控制问题具有与传统的控制问题同的特点。

　　1.1 带宽的有限性 移动通信是利用无线电波作为传输媒质的 ，而可利用频率是有限的，因此无线带宽是移动通信网络中宝贵且稀少的资源。合理而有效的利用频率资源，使有用信息最大化传输，则控制信息的传输量应受到严格的限制。 因此在 3G 网络中，功率控制信息所占用的比特量一般较小。在实际的通信网络中，控制信息是离散传输的，间隔时间越短，反馈的控制信息就越及时，控制也就越准确，但是因此消耗的信道带宽资源也就越大。 反过来，要占用较少的频率资源，控制的信息将不及时，准确。

　　1.2 控制信息的不可信任性 移动通信中，无线电波在传输的过程中，要受到衰减，并受到各种复杂的干扰的影响，信号到达接收端时衰耗很大，甚至将无法确认信号的可靠性。 对于功率控制信号也存在同样的问题，由于在传输过程中受到的衰减和干扰的影响，接收端收到的控制信息，将存在不可信任性。