制研究学生姓名系别电子信息工程系专业通信工程班级指导教师职称联系电话教师单位大学下任务日期年月日主要研究内容方法和要求主要内容技术是第三代移动通信的核心技术之，是干扰受限系统，随着用户数的增多，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。功率控制是克服这些问题的技术，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。研究内容了解移动通信系统中功率控制技术重点研究系统中的功率控制技术分析研究系统功率控制的各种算法对算法结果分析方法及要求掌握通信系统中功率控制技术为基础，对功率控制算法进行研究分析，比较不同算法的优劣。学生应具备较好的查阅资料能力较好的学习能力。进度计划第周第五周，论文相关资料查询第周第周，完成论文理论研究第周第周，完成初稿第周第周，论文修改，完成论文第二稿第周，论文定稿，准备答辩。主要参考文献任锋曹达仲系统中的功率分配算法的研究邮电设计技术年第期任锋曹达仲，第三代移动通信系统中的多载波，天津市面向世纪信息技术电子技术仪器仪表技术与产业战略研讨会暨学术会议，年月孙立新刑宁霞著码分多址移动通信技术人民邮电出版社，吴伟陵移动通信中的关键技术北京北京邮电大学出版社，指导教师签字年月日教研室主任签字年月日备注此任务书由指导教师填写，并于毕业设计论文开始前下达给学生。摘要技术是第三代移动通信的核心技术之，具有抗干扰能力强抗多径衰落软容量保密性高频带利用率高数据速率高等优势。但是，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。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。本文通过分析移动通信的关键技术之功率控制技术。对于系统来说，采用有效的功率控制技术是提高无线通信系统容量的主要方法之。针对于此，本文深入分析了系统中的功率控制技术，并给出了应用于系统功率控制的自适应变步长功率控制算法。最后，通过分析结果表明自适应变步长功率控制方案与固定步长算法仿真的比较，得出这种算法通过动态改变可以更加适应功率的变化，有效降低中断概率，收敛速度大大加快的结论。关键词码分多址功率控制自适应变步长算法中断概率收敛速度第章绪论第节课题的背景及目的第二节国内外的研究现状第三节论文的结构第二章通信系统的功率控制技术第节移动通信系统的特点定义二技术的主要优点三系统的关键技术第二节通信系统的功率控制技术原理分析功率控制的作用二功率控制的必要性三功率控制的基本依据第三节功率控制技术的分类反向功率控制与前向功率控制二集中式功控与分布式功控三开环功率控制与闭环功率控制四固定步长功控与变步长功控第四节移动通信系统的功率控制方案中的功率控制方案二第三代移动通信系统中的功率控制技术第五节小结第三章通信系统中功率控制算法第节功率控制算法性能的衡量中断概率二收敛速度三用户的平均发射功率第二节集中式与分布式功率控制算法第三节传统的固定步长功控算法第四节变步长功率控制算法变步长功率控制算法的发展历程二自适应变步长功率控制算法第五节小结第四章功率控制算法结果分析第节固定步长算法程序流程第二节自适应变步长算法程序流程第三节结果分析第四节小结第五章总结第节文章总结第二节未来工作与展望致谢参考文献附录英文原文二英文翻译第章绪论第节课题的背景及目的移动通信系统是干扰受限系统，同步干扰决定了系统容量。而功率控制是有效降低同频干扰的方法，是移动通信系统中重要的手段。目前最常用的功率控制算法分为两种种是基于优化另外种是基于反馈两者都以传统的固定步长功率控制算法为基础的。所说这种固定步长的乒乓式控制方法存在定的问题，例如稳定性差，过调量大，上升时间短等。在系统中，用户信号在到达基站时必须满足传输业务的要求，同时尽可能降低移动终端的发射功率，否则系统容量会降低。由于基站与本小区各个用户之间的距离不同，信号传输的路径不同，存在严重的远近效应。而且在上行链路中存在路径损耗的慢速的阴影衰落，快速的多径衰落等。为了解决这些问题，在传统固定步长功率控制算法上加以改进的自适应变步长功率控制算法无疑起到了决定性的作用。简而言之，自适应变步长方案信噪比稳定，能够根据信道预测来改变步长，从而很快补偿信道衰落对接收信噪比的影响因此针对自适应变步长功率控制算法的这些优点，本文给出个自适应功率控制模块，能够及时的补偿信道快衰落，保持基站接收功率的平稳，最后通过结果分析得出这种算法动态改变步长可以更加适应功率的变化收敛速度大大加快的结论。第二节国内外的研究现状系统是干扰受限系统，用户的发射信号和接收信号对小区内的其他用户而言就是干扰，采用功率控制技术，减少系统内用户的相互干扰，使系统容量最大化。另外，功率是通信系统的有限资源，如何在满足更多用户条件下，尽可能地降低发射端的发射功率就是功率控制的核心问题。在研究卫星通信系统共道干扰的管理问题中，提出了信干比均衡的概念，将功率控制转化为求个非负矩阵的最大特征值及其对应特征向量的问题。将信干比均衡方法应用于无噪声窄带系统，提出了种可以最小化中断概率的集中式功率控制算法，所有链路达到最大可达信干。随后，研究者们提出了系列功率控制算法代表性的有的受限二阶功率控制算法的高斯塞德尔迭代算等等，相比算法，这些算法收敛性都有所提高。因此算法的实现都是基于两个条件链路增益是固定不变的功率控制指令可以取实域的任意值。根据随机逼近理论得到基于匹配滤波器输出的随机功率控制算法提出制算法。上述算法实现过程繁琐，需要附加较复杂的预测估计算法，精确的反馈信息需要占用定的信道容量。近年，在各个领域中的相关分析和设计技术都来进行功率控制系统的分析和设计。上述算法是从单个用户的角度分析功控环路，这种方法控制准确而且有明确的意义最优化目标函数，但计算工作量很大，不适用于动态环境。第三节论文的结构本文的主要工作是在传统固定步长控制算法基础上，给出自适应变步长功率控制算法，并对比分析结果。本文内容安排如下第章绪论，简略介绍了本文的研究方向以及其方法。第二章，从理论上介绍通信系统的相关知识，引出了本文主要研究的通信系统的功率控制技术，介绍了该技术的主要细节。第三章，介绍了功率控制的算法。提出了自适应变步长功率控制然后在分析传统的固定步长功率控制方案的缺陷上提出了自适应步长功率控制的算法及其实现。第四章，对结果进行分析。通过自适应变步长和固定步长功率控制算法的对比，得出这种算法通过动态改变步长可以更加适应功率的变化收敛速度大大加快的结论。第五章总结。对全文做出总结和补充，及其对未来的展望。第二章通信系统的功率控制技术第节移动通信系统的特点随着社会的进步，人们对通信的要求越来越高，这就促进了移动通信技术的飞跃发展。般，人们把以为代表的模拟系统称为第代蜂窝系统把以代表的数字蜂窝称为第二代系统。复用技术的发展使得系统得到了迅速的发展，并成为第三代蜂窝系统的关键技术。定义在中，不同的用户传输信息所用的信号靠各自不同的编码序列来区分，分配给每个用户的个唯的编码序列，用于对它的承载信息信号进行编码。这种多址式方式的不同之处如图二技术的主要优点大容量根据理论计算和实验表明，移动通信系统的信道容量是模拟系统的倍，是系统的倍。二软容量图三种多址方式在系统中，当小区服务用户数达到最大承载信道数，已满载的系统无法再增加个信道，此时如果有新的呼叫，那么该用户听到忙音。而在系统中，用户数目与服务质量对应的有关。系统经营者可以在话务量高峰期将稍微提高去增加信道数。与此同时，相邻小区的负荷较轻时，本小区受到干扰减少，容量可以适当增加。体现软容量的另种形式是小区的呼吸功能。小区呼吸功能指的是各个小区的覆盖大小是动态的，负荷较大的小区通过减少导频发射功率使本小区边缘用户切换到相邻小区，减轻负荷，增加了容量。三话音质量高由于通信系统使用了先进的传输技术，所以才能提供高的话音质量。这些传输技术包括分集技术和纠错技术，它们保证了所传输信号的低。四掉话率低移动电话通话时造成中断掉话的主要原因有频繁的切换各种干扰信号的快衰落覆盖信号弱等方面。在同样覆盖情况下，系统的掉话之所以远远少于其他系统，是由于技术本身允许他采用些其他技术体制所无法使用的技术手段。软切换软切换是指当移动台需要切换时，必须先与新的基站连通再与原基站切断联系。软切换只能在同频率的信道间进行，在频分和时分系统中为避免同频和互调干扰，频率使用要严格按照频率的分配原则进行，所以模拟系统和系统都不具有这种功能。它可以有效地提高切换的可靠性，大大地减少切换造成的掉话。据统计，模拟系统和系统无线信道上的掉话有发生在切换中。同时，软切换可以提供分集，从而保证了通信质量。高效的功率控制在系统中，功率控制具有快速高灵敏度大范围的特点。系统中同时采用了开环和闭环两种控制形式，这样就可以避免了由于快衰落引起的掉话。有效的抗干扰在抗多径干扰引起的掉话方面，系统中手机使用端口基站使用端口接收机，它可将接收到的多径信号分离再合并，把干扰信号变成有用信号，消除干扰，在减少了通话中断的同时提高接收。五频率利用率高系统频率的复用率为，即所有基站的所有扇区全部共享相同的频率，从而极大地提高了频率的利用率。同时也大大减轻了系统规划所需工作量，也避免了由于频率复用带来的同频干扰和掉话。