移动通信原理第十三章 链路自适应技术.ppt

第十三章 链路自适应技术 § 13.1 引言 13.1.1 自适应传输的必要性 传播环境和信道特性两个主要特点：慢时变性与传播环境的差异性。 1. 慢时变性 移动信道的慢时变特性可分为两个层次，一个是慢阴影衰落，另一个是慢平坦衰落。 (1) 慢阴影衰落 关于慢衰落可以有不同的定义和理解，传统的理解比如以一天为基准，或以一月/一年为基准，但是此处的慢是指电波在传播过程中受到大型建筑物和相应障碍物阻挡造成的“阴影”效应而引起的衰落现象，称为慢阴影衰落。 慢阴影衰落的统计特性服从对数正态分布模型。 (2) 慢平坦衰落 这类信道形成机理与慢衰落信道不一样，它主要是指，由于传播中的多径，亦即由于收、发天线的角度扩散，引入多径传输形成的空间选择性衰落，然而在时、频域上是平坦的，特别是在时域上是慢变化的。 若多径传播模型中无直达路径，则在接收端收到的信号衰落幅度的服从Rayleigh分布；若多径传播模型中，存在一个主要直达路径，则信号衰落幅度遵从Rician分布。 2. 传播环境的差异性 上行(反向)链路的“远近”效应，在上行链路中，由于小区内用户的随机移动，使各用户的移动台与基站间的距离不相同，若小区内各用户发射功率相同，则到达基站后信号强度不一样，离基站近的用户比离基站远的用户信号强，这样在基站接收端将会产生以强压弱的现象，同时由于通信系统中的非线性将进一步加强这一过程，这就是所谓的“远近”效应。 下行(前向)链路的“角”效应，在下行链路中，当用户移动台位于小区边缘交界处，它接收到所属基站的信号比较弱，但同时还会受到邻近小区基站信号的较强干扰，特别是在六角形拐角边缘地区尤为严重，故称它为“角”效应。 13.1.2 克服慢时变与传输信道差异性的主要措施 最有效的措施是采用自适应传输技术，但是它必须具备两个附加条件：一是准确的信道估计，以掌握信道状态信息；二是具有反馈信道及时传送信道状态信息。 根据不同类型的业务需求，自适应技术可以分为两大类型。适应于电路交换型业务，特别是话音业务的功率自适应的功率控制技术。适应于分组交换型业务，特别是数据业务的速率自适应技术。 自适应传输的物理模型 §13.2 功率控制原理 13.2.1 引入功率控制的必要性 引入功率控制的目的主要有： 1、克服“阴影”效应带来的慢衰落； 2、克服由于多径传播、空间选择性衰落而引入的慢平坦衰落，它也可以称为窄带多径干扰； 3、克服上行链路中“远近”效应； 4、克服下行链路中“角”效应； 13.2.2 功率控制准则 所谓功率控制是指在移动通信系统中根据信道变化情况以及接收到的信号电平通过反馈信道，按照一定准则控制，调节发射信号电平。功率控制准则从原理上看，可以大致分为：功率平衡准则、信噪比平衡准则、混合平衡准则以及误码率平衡准则。 1、功率平衡准则 功率平衡是指在接收端，对各用户收到的信号功率应相等。 2、信号干扰比SIR平衡准则 SIR平衡是指接收到的信号干扰比SIR应相等。 3、功率平衡和SIR平衡混合体制 为了克服SIR的正反馈而带来的系统不稳定性，将功率平衡与SIR平衡相结合的混合体制准则。 4、误码率BER平衡准则 以误码率BER平衡作为功控准则，但是具体实现存在下列困难：BER与SIR或信号功率之间不存在简单的线性对应关系，且与信道性质有关，所以很难建立具体分析模型；存在一定时延，与求BER平均值的时间段是相互矛盾的。 13.2.3 功率控制的分类与方法在移动通信中的功率控制一般可以按照上、下行链路来分类，若从功控的方法看，可以分为开环、闭环和外环控制。 1. 上行(反向)功控 在移动通信中，上行(反向)功控是指控制用户(移动台)的发射频率，使得基站接收到的小区内所有用户(移动台)发射至基站的信号功率或信号干扰比SIR基本相等，它可克服“阴影”效应。 2. 下行(前向)功控 下行链路中的功控实质上是根据接收不同用户(移动台)导频信号的强弱，对基站发射机功率的再分配，即为自适应(慢变化)功率分配。 下行(前向)功控是根据信道，慢变化自适应的分配各业务信道的功率份额，使小区中所有用户(移动台)收到的导频信号功率或信号干扰比SIR基本相等。 3. 开环功率控制 用户移动台(或基站)根据下行(或上行)链路接收到的信号强度或者SIR，对信道的衰落情况进行实时估计。 开环功率控制的主要优点是简单易行，对付由于“阴影”效应引起的慢衰落很有效 ；主要缺点是对于由于空间选择性衰落即多径传播引起的慢平坦衰落一般性能很差。 4. 闭环功率控制 利用上行基站收通过一个反馈闭合环路送至移动台控制移动台上行发送(反馈回路传