上行功率控制技術是衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)無線資源管理中的重要技術,一方面信道傳輸損耗大,需要充足的傳輸功率以保障信號的傳輸質量;另一方面,終端需要節(jié)約功率資源,并且過大的上行總功率容易使衛(wèi)星行波管功率放大器產生交調干擾。同時具有抗干擾、高速率特點的CDMA技術十分適合于我國下一代衛(wèi)星移動通信系統(tǒng),而功率控制能夠有效抑制CDMA系統(tǒng)中的多址干擾。所以本文重點研究基于CDMA多址方式的衛(wèi)星移動通信上行功率控制算法。本文首先簡要的介紹了衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的組成架構并分析CDMA系統(tǒng)中功率控制技術實施的目的與準則,然后對經典分布式功率控制算法進行理論分析。另外本文對基于非合作博弈的Koskie算法與NPCG算法的代價函數(shù)進行了詳細分析,前者功耗低但難以滿足目標信干比,后者恰好相反。本文依據(jù)信干比平衡準則,提出一種基于非合作博弈與鏈路預測的功率控制算法——A-NCPCG。該算法在滿足目標信干比的條件下以獲得低的衛(wèi)星接收功率為目標,重新設計了代價函數(shù)。并且為降低衛(wèi)星長時延信道的滯后性影響,在算法迭代過程中引入差分自回歸移動平均模型預測鏈路質量,以達到時延補償?shù)哪康�。文中分析了該算法較經典算法的優(yōu)點,并且證明該算法的納什均衡存在性與收斂性。仿真結果表明,A-NCPCG算法在低速移動終端時具備更低的控制誤差與功耗,20個終端20km/h速度時發(fā)生1dB信干比誤差的概率降低19%、2dB信干比誤差的概率降低11%,并且上行總功率降低1dBW。同時,本文從工程應用的角度出發(fā),基于OPNET軟件設計并實現(xiàn)一個衛(wèi)星移動通信功率控制系統(tǒng)仿真平臺,該仿真平臺具有碼分多址物理信道、基本的信令交互過程以及功率控制命令的生成與處理。文中對功率控制命令的量化方式與處理方式做了詳細設計,并以節(jié)點與進程的方式予以實現(xiàn)�；谠摲抡嫫脚_,為ANCPCG算法的工程實現(xiàn)尋找一組較優(yōu)參數(shù),仿真結果表明功率控制命令量化為±0.5dB、±1.5dB,預處理系數(shù)為0.4,外環(huán)功率控制步長為+2.5dB、-0.5dB時系統(tǒng)具有較優(yōu)性能。
【學位單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN927.23
【部分圖文】：

始傳輸功率為-10dBW，其余算法中初始傳輸功率為-40dBW。注意，固定，所以 A-NCPCG 算法中的第二項為 0，此時 A-NCPCG 算法與。圖 3.2 與圖 3.3 所示，圖中每根曲線都代表一個終端隨時間變化的信并不關心具體某個終端的性能曲線，只關注最終系統(tǒng)內整體的收斂圖中能夠看到，A-NCPCG 算法、Koskie 算法與 FDPC 算法在收斂時目標信干比，其中 A-NCPCG 算法與 Koskie 算法是以逐漸增大功率比，而 FDPC 是逐漸減少功率達到目標信干比，意味著 FDPC 初始上行總功率。NPCG 算法是所有算法收斂速度最快的，迭代 7 次就收有算法中唯一一個達到收斂時信干比與目標信干比相差較大的算法過補償，功率消耗最大。盡管從某種意義上來說過補償能夠防止突然大，但在功率控制中信干比余量通常是由外環(huán)功率控制計算，而內環(huán)盡可能的逼近外環(huán)功率控制給予的目標信干比。

圖 3.3 固定鏈路增益各個算法功率變化圖驗證算法在時變衰落環(huán)境中的性能，假定終端處于中等樹林、中等陰信道變化平均相關長度為 1m，使用三階樣條插值，傳輸時延取 500周期取 1ms。因為功率控制周期小于時延長度時，信關站得到的上行期算法計算出的功率值不匹配，所以假定信關站可知每個上行信號。其余參數(shù)與上述固定鏈路增益場景時一致。圖 3.4 所示在 20 個終端 20km/h 速度時不同算法下終端信干比隨時。從圖中能夠看到，A-NCPCG 算法經過初始一段時間后，每個終端都能收斂在 5dB~9.5dB 區(qū)間；DPC 算法與 Koskie 算法終端信干比變收斂在 4dB~10.5dB 區(qū)間；時變衰落中的 NPCG 算法相比時不變衰落十分明顯，在時變衰落中 NPCG 算法出現(xiàn)嚴重的過補償與補償不足足的終端信干比持續(xù)在 3dB 附近，而過補償?shù)慕K端信干比可以達到公平性，且違背信干比平衡準則。從圖 3.5 中可以看到，A-NCPCG

圖 3.4 20 個終端 20km/h 時各終端信干比變化圖(a) 各算法信干比誤差累積概率分布圖 (b) 各算法衛(wèi)星接收總功率變化圖圖 3.5 20 個終端 20km/h 時各算法結果圖如圖 3.6 所示，當終端數(shù)目增加至 30 個、速度保持 20km/h 時，A-NCPDPC 算法與 Koskie 算法信干比控制誤差相比 20 個終端時都有一定程度而 NPCG 算法則無明顯變化。A-NCPCG 算法信干比誤差控制的優(yōu)勢較之弱，發(fā)生 2dB 信干比誤差的概率相比 Koskie 算法降低 9%。但此時從圖
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本文編號：2841026