淺談手機(jī)發(fā)射功率

1、淺談手機(jī)發(fā)射功率淺談手機(jī)發(fā)射功率Posted:20058812:04:27筆者從事手機(jī)測(cè)試校準(zhǔn)系統(tǒng)集成有段時(shí)間，感覺到手機(jī)發(fā)射功率在不同的系統(tǒng)、不同的協(xié)議下有很多的不同。筆者對(duì)此深感有意思，故把PHS、GSM、cdma20001x、wcdma下對(duì)手機(jī)發(fā)射功率的規(guī)定羅列于此，希望能給同行起到拋磚引玉的作用，斧正我的錯(cuò)誤。一、手機(jī)發(fā)射功率的兩個(gè)方面一、手機(jī)發(fā)射功率的兩個(gè)方面手機(jī)發(fā)射功率在PHS、GSM、cdma20001x、wcdma等協(xié)議

2、中，被設(shè)計(jì)得越來越復(fù)雜，它的重要性已不言而喻，哪手機(jī)發(fā)射功率是大些好哪，還是小些好哪？事實(shí)上單純的說大些好或者小些好，都實(shí)在不是一個(gè)明智的回答，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)手機(jī)功率時(shí)，要考慮以下兩個(gè)方面：1、在能保證正常通信情況下，手機(jī)發(fā)射功率越小越好、手機(jī)發(fā)射功率越小手機(jī)的耗電量就越小待機(jī)時(shí)間、通話時(shí)間越長(zhǎng)；、手機(jī)發(fā)射功率越小，對(duì)同系統(tǒng)別的手機(jī)的干擾越小，這不僅給同系統(tǒng)別的手機(jī)創(chuàng)造了好的無線環(huán)境，同時(shí)對(duì)于cdma20001x、wcdma來說，這就意味著

3、小區(qū)容量越大；、手機(jī)發(fā)射功率越小，對(duì)別的無線設(shè)備干擾越小這就給別的無線設(shè)備創(chuàng)造了好的無線環(huán)境；2、在有些情況下，為了能保證通信質(zhì)量，手機(jī)發(fā)射功率希望能被調(diào)整的大些，再大些再大些......、手機(jī)在小區(qū)的遠(yuǎn)端時(shí)為了保證手機(jī)信號(hào)經(jīng)過長(zhǎng)距離傳輸?shù)竭_(dá)基站后手機(jī)信號(hào)仍能被正確解調(diào)也就是手機(jī)發(fā)射功率要足夠大，以克服信號(hào)經(jīng)過長(zhǎng)距離傳輸?shù)乃p；、手機(jī)被建筑物或其它遮擋，在無線陰影區(qū)內(nèi)，手機(jī)發(fā)射功率也要足夠大，以克服手機(jī)信號(hào)必須經(jīng)過多次的反射、折射及長(zhǎng)距

4、離傳輸?shù)乃p；、手機(jī)在干擾比較大的情況下，如鄰信道、同信道干擾，阻塞等等，手機(jī)發(fā)射功率也要足夠大，以克服噪聲的干擾。綜上所述，手機(jī)發(fā)射功率存在著兩面性，一方面在能保證正常通信情況下，手機(jī)發(fā)射功率越小越好；另一方面，在有些情況下，為了能保證通信質(zhì)量，手機(jī)發(fā)射功率必須要大一些，甚至要再大一些。這兩方面看似矛盾，實(shí)為統(tǒng)一，準(zhǔn)確表述為：手機(jī)必須發(fā)出足夠大的功率，以保證通信質(zhì)量，在保證通信質(zhì)量的前提下，手機(jī)發(fā)射功率越小越好。換言之，手機(jī)發(fā)射功率最

5、好根據(jù)實(shí)際情況能夠被控制，該大則大，該小則小。二、二、PHS手機(jī)發(fā)射功率手機(jī)發(fā)射功率PHS(PersonalHyphonesystem的縮寫)為日本獨(dú)立開發(fā)出的第三代數(shù)字無繩電話系統(tǒng)——個(gè)人攜帶電話系統(tǒng)它具有很多突出的優(yōu)點(diǎn)：建設(shè)費(fèi)用低、系統(tǒng)擴(kuò)充方便超低的資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)因協(xié)議簡(jiǎn)單，而使手機(jī)制造成本降低，最終導(dǎo)致手機(jī)擁有價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)等等。PHS在中國(guó)被稱為小靈通，在有些地方也稱為“個(gè)人通信接入系統(tǒng)PAS(PersonalAccessSystem)

6、”PHS采用日本RCRSTD28協(xié)議作為空中無線接口標(biāo)準(zhǔn)，采用微蜂窩技術(shù)，因此它必須建置較密集的基站。由于基站覆蓋范圍較小，其鋪設(shè)就必須比高功率的移動(dòng)電話基站密，適于低速狀態(tài)下的移動(dòng)。不過，新一代的PHS基站范圍已擴(kuò)大至500米?；谝陨系那闆r，特別是采用微蜂窩技術(shù)，RCRSTD28規(guī)定手機(jī)的發(fā)射平均功率≤10mW，峰值功率≤80mW，發(fā)射功率不可控。除此之外，有關(guān)PHS手機(jī)發(fā)射功率的測(cè)量還有1、載波關(guān)斷泄漏功率≤80nW2、發(fā)射瞬態(tài)響

7、應(yīng)特性：脈沖上升、下降時(shí)間≤13μS3、雜散發(fā)射功率相對(duì)載波電平（衰減量）≥50dB，或絕對(duì)電平≤2.5μW。從以上的情況不難看出，PHS手機(jī)在小區(qū)遠(yuǎn)端，或陰影區(qū)，或受到干擾，是不能以再提高發(fā)射功率，以抵消無線信號(hào)的長(zhǎng)距離傳輸?shù)膿p耗，或建筑物等的遮擋損耗，或抵御干擾。這實(shí)際上導(dǎo)致的結(jié)果就是手機(jī)與基站之間的無線鏈路很脆弱，這是PHS手機(jī)協(xié)議上的根本弱點(diǎn)之一。反過來從協(xié)議對(duì)手機(jī)發(fā)射功率的規(guī)定中我們也不難看出，PHS只能采用微蜂窩技術(shù)，通過建

8、置較密集的基站抵消遠(yuǎn)近效應(yīng)和陰影效應(yīng)，否則就會(huì)出現(xiàn)大量的無信號(hào)區(qū)域和通信質(zhì)量差等問題。在受到干擾，通信質(zhì)量降低的情況下，手機(jī)也無法通過提高發(fā)射功率的辦法，來保證通信質(zhì)量。由于PHS手機(jī)發(fā)射功率比較小對(duì)別的手機(jī)或無線設(shè)備干擾也小，它的待機(jī)時(shí)間、通話時(shí)間都比較長(zhǎng)，由于PHS手機(jī)發(fā)射功率不受控制，協(xié)議簡(jiǎn)單，手機(jī)制造成本也相對(duì)較低。站的信號(hào)總和來）來調(diào)整它的發(fā)射功率]例如：如果移動(dòng)臺(tái)接收到的信號(hào)功率為－85dBm，這時(shí)它的發(fā)射功率應(yīng)當(dāng)為：－73

9、－（－85）＝12dBm閉環(huán)功率控制：基站監(jiān)視從每個(gè)移動(dòng)臺(tái)接收的功率并命令移動(dòng)臺(tái)以固定的步長(zhǎng)1dB（0.5dB、0.25dB）增加或降低功率（不能保持不變）。這個(gè)過程每125ms一次（每秒鐘重復(fù)800次）從以上資料不難看出，cdma20001x不斷精確控制手機(jī)的發(fā)射功率，以達(dá)到在能夠保證接收質(zhì)量的情況下的最小功率，下面詳細(xì)介紹cdma20001x為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的所作的有關(guān)功率方面的測(cè)試規(guī)定。1、OpenLoopOutput這部分主要以基站

10、發(fā)出大信號(hào)、中信號(hào)、小信號(hào)三種狀況下，來檢測(cè)手機(jī)是否能正確估算出開環(huán)輸出功率，以及開環(huán)輸出功率范圍。2、TimeResponseofOpenLoop這部分主要保證，手機(jī)在不斷運(yùn)動(dòng)，或者其他原因，導(dǎo)致接受到基站的信號(hào)持續(xù)變化時(shí)，手機(jī)是否能根據(jù)這種變化能快速、持續(xù)調(diào)整開環(huán)輸出功率。3、ClosedLoopPowerRange對(duì)于閉環(huán)功率控制，基站命令手機(jī)進(jìn)行輸出功率調(diào)整以優(yōu)化功率輸出?；谑盏降碾娖?，基站命令手機(jī)增加和降低輸出功率，每1.2

11、5ms變化1dB（800次秒）。測(cè)試閉環(huán)功率性能的標(biāo)準(zhǔn)方法包括驗(yàn)證整個(gè)功率范圍及手機(jī)閉環(huán)功率控制范圍的線性。CDMA手機(jī)必須演示24dB的閉環(huán)功率控制范圍以及定義的改變功率的速度，以確定手機(jī)是否能跟上基站的命令。4、MaximumOutputPower和MinimumOutputPower根據(jù)以上的介紹，其實(shí)基站對(duì)手機(jī)發(fā)射的絕對(duì)功率并不是很重視，它僅僅是要求手機(jī)能根據(jù)自己發(fā)出的功率上升指令或功率下降指令自動(dòng)調(diào)整輸出功率即可，且最好手機(jī)能

12、發(fā)出無限大或無限小的功率來，但這個(gè)要求對(duì)手機(jī)制造商來說，實(shí)在是苛刻，且會(huì)無限制的提高手機(jī)制造成本，因此折中的方案是將手機(jī)按發(fā)射功率分類，不同類的手機(jī)最大功率必須達(dá)到各自要求，也就是至少要大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大功率的下限，小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大功率的上限，使其在小區(qū)遠(yuǎn)端或無線陰影中也能較好通訊。同時(shí)要求手機(jī)必須能夠輸出小于最小功率的功率值來，也就是在無線環(huán)境比較好，且手機(jī)與基站很近時(shí)，手機(jī)能把自己的輸出功率降得很低，以確保對(duì)其它手機(jī)的最小干擾和對(duì)

13、電池的最小消耗。5、StbyPowercdma20001x規(guī)定手機(jī)待機(jī)功率要小于61dBm，這既保證了對(duì)外干擾很小，又保證了在待機(jī)時(shí)間對(duì)電池的小消耗，延長(zhǎng)了手機(jī)的待機(jī)時(shí)間。五、五、wcdma手機(jī)發(fā)射功率手機(jī)發(fā)射功率GSM和wcdma雖然同為歐洲標(biāo)準(zhǔn)，但wcdma畢竟是碼分多址的，它采納，也必須采納cdma中很多穩(wěn)定成熟的技術(shù)和方案，至少在對(duì)手記發(fā)射功率控制這塊，wcdma和cdma20001x就非常類似，只是wcdma對(duì)手機(jī)功率控制要求

14、更精準(zhǔn)、更嚴(yán)格。筆者認(rèn)為這里的原因是wcdma畢竟是碼分多址的技術(shù)，它需要采用功率控制技術(shù)，來平衡用戶功率，以保證系統(tǒng)每個(gè)用戶的通信質(zhì)量和系統(tǒng)的最大容量。雖然GSM和wcdma同為歐洲標(biāo)準(zhǔn)，而且GSM是第二代標(biāo)準(zhǔn)，wcdma是第三代標(biāo)準(zhǔn)，GSM盡管也采用了功率控制技術(shù)，但區(qū)別還是巨大的：（1）GSM功率控制速率要慢得多，對(duì)功率控制升多少、降多少要求并不是很精準(zhǔn)也不是很嚴(yán)格；（2）GSM對(duì)功率控制依賴程度要低，而CDMA沒有了功率控制將幾

15、乎無法工作。事實(shí)上在W—CDMA中，上行鏈路采用開環(huán)功控和閉環(huán)功控兩種方式。當(dāng)上行鏈路沒有建立時(shí)，開環(huán)功控用來調(diào)節(jié)物理隨機(jī)接入信道的發(fā)射功率。鏈路建立之后，使用閉環(huán)功控。閉環(huán)功控包括內(nèi)環(huán)功控和外環(huán)功控。外環(huán)功控以誤碼率或者誤幀率作為控制目標(biāo)，內(nèi)環(huán)功控以信干比作為控制目標(biāo)。下行鏈路只有閉環(huán)功控。1、OpenLoopPower這部分主要以基站發(fā)出大信號(hào)、中信號(hào)、小信號(hào)三種狀況下，來檢測(cè)手機(jī)是否能正確估算出開環(huán)輸出功率，以及開環(huán)輸出功率范圍。