0 前言
在GSM系统中，用户信号同干扰信号相比必须足够强、才能被系统认别，表征用户信号质量的参数是载干比(C／I)一在WCDMA系统中，所有用户在同一时间共同占用同一带宽，表征信号质量的参数是比特能量干扰功率密度比(Eb／No)。解扩后，用户信号的正确恢复需要一个目标Eb／No值，对应的指标可以是比特差错率(BER)或块差错率(BLER)。如果用户信号的Eb／No值比目标Eb／No值低，会产生比较多的错误。目标Eb／No值的确定取决于用户应用的业务、比特流速率、背景噪声、终端的移动速度、天线的性能和算法等因素。
信号经扩频处理后得到的增益称作扩频增益，采用的扩频因子越大，获得的增益越高，这就意味着大的扩频因子可以降低发射功率，进而减小背景噪声。WCDMA中采用的是宽带扩频技术，所有用户都享用共同的上、下行频谱资源，这样，每一个用户的有用信号的能量都分配到整个频带内，而这种有用信号对其他用户而言将是一个干扰。如何控制用户间干扰、改善功率的利用率从而提高整个系统的用户容量和通话质量．进而更有效利用无线资源，功率控制成了不可或缺的重要手段。
功率控制好比是一个杠杆，因为它既要保证每个用户和基站之间的有效联系，又要满足在系统内对其他移动终端的干扰最小，也就是说功率控制要在提高系统容量和保证通话质量方面找到平衡。通常，功率控制常比作在一房间里说话的每个人所遵守的“制度”，而这个“制度”就是让每对说话的人用能使对方听到的最小声音说话；这样，整个房间里的 “噪声”将是最小，而且，房间里能容纳说话人的也最多。
1 功率控制的优点
功率控制的目的是为了克服远近效应，使得距 Node B距离不同的UE发射出的功率在到达Node B时，信号功率保持一致。WCDMA采用宽带扩频技术，是个白干扰系统。通过功率控制，降低了多址干扰、克服了远近效应以及衰落的影响，从而保证了上下行链路的质量。例如：在保证QoS的前提下降低某个UE的发射功率，在不会影响其上下行数据接收质量的同时，却能减少该用户对系统的干扰，其他 UE的上下行链路质量将得到提高。功率控制给系统带来以下优点。
a)克服阴影衰落和快衰落。阴影衰落是由于建筑物的阻挡而产生的衰落，衰落的变化比较慢；而快衰落是由于无线传播环境的恶劣，UE和Node B之间的发射信号可能要经过多次的反射、散射和折射才能到达接收端而造成的。对于阴影衰落，可提高发射功率来克服；而快速功率控制的速度是l 500／s，功率控制的速度可能高于快衰落，从而能有效减少快衰落，甚至克服快衰落，给系统带来增益，并保证 UE在移动状态下的接收质量，同时也能减小对相邻小区的干扰。
b)降低网络干扰，提高系统的质量和容量。功率控制的结果使UE和Node B之间的信号以最低功率发射，这样系统内的干扰就会最小，从而提高了系统的容量和质量。
c)由于手机以最小的发射功率和Node B保持联系，这样手机电池的使用时间将会大大延长。
2 远近效应
远近效应的现象是指如果没有功率控制，距离基站近的一个UE就能阻塞整个小区，而距离Node B远的UE信号将被“淹没”。
实际上．在上行链路中，如果小区内所有UE以相同的功率进行发射．由于每个UE与Node B的距离和路径不同，信号到达Node B就会有不同的衰耗。从而导致离UE较近的Node B收到的信号强，离UE较远的Node B收到的信号弱，这样就会造成 Node B所接收到的信号强度相差很大。由于 WCDMA是同频接收系统，较远的弱信号到达Node B后可能不会被解扩出来，造成弱信号被“淹没”在强信号中，无法正常工作。
CDMA提出来以后一直没有得到大规模应用的主要原因，就是无法克服远近效应。
3 功率控制的分类
在WCDMA系统中，功率控制按方向分为上行 (或称为反向)功率控制和下行(或称为前向)功率控制2类；按移动台和基站是否同时参与又分为开环功率控制和闭环功率控制2大类。闭环功率控制是指发射端根据接收端送来的反馈信息对发射功率进行控制的过程；而开环功率控制不需要接收端的反馈，发射端根据自身测量到的信息对发射功率进行控制。
3．1开环功率控制
开环功率控制是根据上行链路的干扰情况估算下行链路，或是根据下行链路的干扰情况估算上行链路，是单向不闭合的。
如图l所示，UE测量公共导频信道(CPICH)的接收功率并估算Node B的初始发射功率，然后计算出路径损耗，根据广播信道(BCH)得出干扰水平和解调门限，最后由UE计算出上行初始发射功率作为随即接人中的前缀初始功率，并在选择的上行接入时隙上传送(随即接人过程)。如果UE在一个设定的时间内没有得到Node B的反馈信号，UE就会提高一个功率等级再次向Node B发射信号，直到 UE接收到Node B的反馈信号。开环功率控制实际上是根据下行链路的功率测量．对路径损耗和干扰水平进行估算而得出上行的初始发射功率，所以．初始的上行发射功率只是相对准确值。
WCDMA系统采用FDD模式，上行采用1920～ 1980 MHz、下行采用2110～2170 MHz，上下行的频段相差190 MHz。由于上行和下行链路的信道衰落情况是完全不相同的，所以开环功率控制只能起到粗略控制的作用。但开环功率控制却能相对准确地计算初始发射功率，从而加速了其收敛时间，降低了对系统负载的冲击；而且，在3GPP协议中，要求开环功率控制的控制方差在10 dB内就可以接受。
3．2上行闭环功率控制
3．2．1上行内环功率控制
上行内环功率控制是快速闭环功率控制．在 Node B与UE之间的物理层进行，上行内环功率控制的目的是使NodeB接收到每个UE信号的bit能量相等。
如图2所示，Node B测量接收到的上行信号的
信干比(SIR)，并和设置的目标SIR值(目标SIR由 RNC下发给Node B)相比较，如果测量SIR值小于目标SIR值，Node B在下行的物理信道(DPCH)中的TPC标识通知UE提高发射功率，反之，通知UE 降低发射功率。
因为WCDMA在空中传输以无线帧为单位．每一帧包含有15个时隙，传输时间为10 ms，所以，每时隙传输的频率为l 500次／s；而DPCH是在无线帧中的每个时隙中传送，所以其传送的频率为1 500 次／s，而且上行内环功率控制的标识位TPC是包含在DPCH中，所以，内环功率控制的时间也是l 500 次／s。
3．2．2上行外环功率控制
上行外环功率控制是RNC动态地调整内环功率控制的SIR目标值，其目的是使每条链路的通信质量基本保持在设定值，使接收到数据的BLER满足QoS要求。
如图2所示，上行外环功率控制由RNC执行。 RNC测量从Node B传送来数据的BEER并和目标 BLER相比较(QoS中的参数，由核心网下发)，如果测量BLER大于目标BLER．RNC重新设置目标 TAR(调高TAR)并下发到Node B；反之，RNC调低 TAR并下发到Node B。上行外环功率控制的周期一般在一个TTI(10、20、40、80ms)的量级，即10～100 Hz。
由于无线环境的复杂性，仅根据SIR值进行功
率控制并不能真正反映链路的质量。而且，网络的通信质量是通过提供服务中的QoS来衡量的，而Qos 的表征量为BLER，而非SIR。所以，上行外环功率控制是根据实际的BLER值来动态调整目标SIR，从而满足QoS质量要求。
3．3下行闭环功率控制
如图3所示，下行闭环功率控制和上行闭环功率控制的原理相似。
3．3．1下行内环功率控制
下行内环功率控制由手机控制，目的使手机接收到Node B信号的bit能量相等，以解决下行功率受限。
3．3．2下行外环功率控制
下行外环功率控制是由UE的层三控制，通过测量下行数据的BLER值，进而调整UE物理层的目标SIR值，最终达到UE接收到数据的BLER值满足：QoS要求。
WCDMA中的功率控制采用步进制方式．而不是采取一步到位方式，而且功率控制是基于小区进行的，每个小区的步进值可以不同。
