摘要：通過分析WCDMA系統(tǒng)下行中切換狀態(tài)下的功率分配，在分析平衡和非平衡功率分配性能基礎(chǔ)上，進(jìn)行算法改進(jìn)，并通過算法仿真闡述不同功率分配下產(chǎn)生的性能變化。

關(guān)鍵詞：WCDMA 軟切換 功率分析

1G和2G系統(tǒng)的主要任務(wù)是處理語音業(yè)務(wù)。隨著移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，文件傳輸、視頻業(yè)務(wù)將成為將來業(yè)務(wù)的主流。為了穩(wěn)定地處理多種業(yè)務(wù)，UMTS提出WCDMA技術(shù)。軟切換是WCDMA的一項(xiàng)重要技術(shù)，它首先是在IS-95上提出。處在軟切換的用戶，移動(dòng)臺同時(shí)保持與兩個(gè)以上激活集中基站通信。功率分配在WCDMA系統(tǒng)中有非常重要的意義，其目的是使系統(tǒng)能維持高質(zhì)量的通信。本文通過分析WCDMA下行軟切換的基于發(fā)射功率平衡的功率分配和非平衡的功率分配方法，在保護(hù)各自的QoS下，分配它們帶來的性能變化，進(jìn)而提出一種改進(jìn)的下行軟切換功率分配算法。
1 系統(tǒng)建模

小區(qū)模型如所示，參考3GPP的規(guī)定，仿真小區(qū)需要達(dá)到或通過19個(gè)，因此筆者用19個(gè)小區(qū)作為系統(tǒng)仿真的初始條件?；疚挥诟鱾€(gè)六邊形仿真小區(qū)的中心，假設(shè)各個(gè)小區(qū)基站總發(fā)射功率相同。

系統(tǒng)下行的路徑損耗和陰影衰落采用文獻(xiàn)提出的模型，由式（1）給出

L(r,ζ)=r-u10ζ/10 (1)

其中：r為移動(dòng)臺到基站的距離；μ為路徑損耗系數(shù)，一般取值為4；ζ為陰影衰落，服從均值為0，均方差為σ的高斯分布。

2 平衡功率控制算法

文獻(xiàn)提出了關(guān)于平衡的功率控制算法，所謂平衡的功率控制，就是激活集中基站分配給下行軟切換移動(dòng)臺的功率比例相同。處在軟切換狀態(tài)的移動(dòng)臺，它同時(shí)接收兩個(gè)激活集中基站的信號，并且通過rake接收機(jī)分集來自兩個(gè)基站的信號，達(dá)到系統(tǒng)所要求的SIR值，移動(dòng)臺接收到的Eb/N0可以由（2）式得出：

3 非平衡功率控制算法

文獻(xiàn)提出了非平衡功率控制算法。所謂不平衡功率控制算法，就是在軟切換狀態(tài)下，兩個(gè)激活集中基站分配給下行移動(dòng)臺的功率比例不同，性能的基站分配較大的功率給軟切換用戶，其他基站分配相對較小的功率。對于處于軟切換用戶的Eb/N0的值也可以由（3）式表示，其中2α，β為功率修正因子。

4 兩種算法的比較

通過算法仿真，得到在（Ec/No）target=7dB，μ=4，服從均值ζ為0，均方差σ=6dB的高斯分布條件下兩種功率分配的性能比較。顯示了在不同功率分配算法下，激活集中基站分配給軟切換移動(dòng)臺的功率占基站總發(fā)射功率的比例表示為移動(dòng)臺用戶位置的函數(shù)。從中可以看出，在保證移動(dòng)臺的QoS前提下，當(dāng)中切換移動(dòng)臺離基站位置較近時(shí)，非平衡功率分配相比于平衡功率分配，其分配的功率占基站發(fā)射總功率相對要小，有利于基站把更多的功率分配給其他用戶，從而提高系統(tǒng)的容易；一旦移動(dòng)臺處于小區(qū)邊緣時(shí)，平衡的功率分配要優(yōu)于非平衡功率分配。其原因在于，軟切換過程中其他激活集中基站的信號必然為目標(biāo)基站的干擾。

若在小區(qū)內(nèi)部發(fā)起切換，軟切換移動(dòng)臺離基站位置較遠(yuǎn)，采用非平衡功率分配的算法，使其目標(biāo)基站分配給移動(dòng)臺的功率大于原通信基站的信號功率，一方面使目標(biāo)基站的功率對于移動(dòng)臺來說更加明顯，那么就更能保證向目標(biāo)基站切換。另一方面，隨著原通信基站功率的減小，對于移動(dòng)臺的干擾也隨之減小，因此非平衡的功率分配算法要優(yōu)于平衡功率分配。

若在小區(qū)邊緣發(fā)起切換，原通信基站和目標(biāo)基站的路徑損耗幾乎相同。如果此時(shí)采用非平衡功率分配算法，固然有利于切換，但是需要目標(biāo)基站分配更大的功率，不利于基站功率的利用。可以利用原通信基站路徑損耗的增大，適當(dāng)增加原通信基站的功率，增加宏分集效果。這樣不僅能夠保持移動(dòng)臺通話的QoS，又保證基站功率不過載，因此平衡的功率分配優(yōu)于非平衡功率分配。
5 算法的改進(jìn)

基于上述分析，筆者改進(jìn)切換下行功率分配算法。鏈路條件直接關(guān)系到移動(dòng)臺接收的Eb/No值，也影響到采用功率分配的效果，因此筆者根據(jù)軟切換用戶所處的鏈路條件進(jìn)行功率的分配，具體如所示。

6 仿真結(jié)果分析

給出了改進(jìn)的功率分配方法的仿真結(jié)果，仿真參數(shù)同上設(shè)置。在保證用戶的QoS前提下，基于鏈路條件的功率分配方法，分配給軟切換移動(dòng)臺的功率比例相對要小于平衡和非平衡功率分配方法。同時(shí)仿真圖也給出了不同門限值下改進(jìn)的功率分配方法與傳統(tǒng)功率分配方法的比較?？梢钥闯觯T限值的設(shè)定對于基站的功率分配也有較大的影響。門限設(shè)置高，當(dāng)用戶處于小區(qū)中間時(shí)，分配效果要優(yōu)于平衡功率分配；但如果用戶處在小區(qū)邊緣時(shí)，分配效果要劣于平衡功率分配。如果門限設(shè)置過低，其分配效果要劣于非平衡功率分配。如果門限設(shè)置過低，其分配效果將近似于非平衡功率分配曲線。
功率分配的目的是減少干擾，提高小區(qū)的容量。本文中提出的改進(jìn)的軟切換功率分配方法，相比于平衡和非平衡功率分配算法，基站分配給指定移動(dòng)臺功率比便要占優(yōu)勢。通過這種算法，能夠減少基站外的功率消耗。更有利于基站把更多剩余的功率分配給其他用戶，從而提高系統(tǒng)的容量。