淺談手機發(fā)射功率

1、淺談手機發(fā)射功率淺談手機發(fā)射功率Posted:20058812:04:27筆者從事手機測試校準系統(tǒng)集成有段時間，感覺到手機發(fā)射功率在不同的系統(tǒng)、不同的協(xié)議下有很多的不同。筆者對此深感有意思，故把PHS、GSM、cdma20001x、wcdma下對手機發(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，斧正我的錯誤。一、手機發(fā)射功率的兩個方面一、手機發(fā)射功率的兩個方面手機發(fā)射功率在PHS、GSM、cdma20001x、wcdma等協(xié)議

2、中，被設計得越來越復雜，它的重要性已不言而喻，哪手機發(fā)射功率是大些好哪，還是小些好哪？事實上單純的說大些好或者小些好，都實在不是一個明智的回答，因為在設計手機功率時，要考慮以下兩個方面：1、在能保證正常通信情況下，手機發(fā)射功率越小越好、手機發(fā)射功率越小手機的耗電量就越小待機時間、通話時間越長；、手機發(fā)射功率越小，對同系統(tǒng)別的手機的干擾越小，這不僅給同系統(tǒng)別的手機創(chuàng)造了好的無線環(huán)境，同時對于cdma20001x、wcdma來說，這就意味著

3、小區(qū)容量越大；、手機發(fā)射功率越小，對別的無線設備干擾越小這就給別的無線設備創(chuàng)造了好的無線環(huán)境；2、在有些情況下，為了能保證通信質量，手機發(fā)射功率希望能被調整的大些，再大些再大些......、手機在小區(qū)的遠端時為了保證手機信號經(jīng)過長距離傳輸?shù)竭_基站后手機信號仍能被正確解調也就是手機發(fā)射功率要足夠大，以克服信號經(jīng)過長距離傳輸?shù)乃p；、手機被建筑物或其它遮擋，在無線陰影區(qū)內，手機發(fā)射功率也要足夠大，以克服手機信號必須經(jīng)過多次的反射、折射及長距

4、離傳輸?shù)乃p；、手機在干擾比較大的情況下，如鄰信道、同信道干擾，阻塞等等，手機發(fā)射功率也要足夠大，以克服噪聲的干擾。綜上所述，手機發(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，為了能保證通信質量，手機發(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，實為統(tǒng)一，準確表述為：手機必須發(fā)出足夠大的功率，以保證通信質量，在保證通信質量的前提下，手機發(fā)射功率越小越好。換言之，手機發(fā)射功率最

5、好根據(jù)實際情況能夠被控制，該大則大，該小則小。二、二、PHS手機發(fā)射功率手機發(fā)射功率PHS(PersonalHyphonesystem的縮寫)為日本獨立開發(fā)出的第三代數(shù)字無繩電話系統(tǒng)——個人攜帶電話系統(tǒng)它具有很多突出的優(yōu)點：建設費用低、系統(tǒng)擴充方便超低的資費標準因協(xié)議簡單，而使手機制造成本降低，最終導致手機擁有價格上的優(yōu)勢等等。PHS在中國被稱為小靈通，在有些地方也稱為“個人通信接入系統(tǒng)PAS(PersonalAccessSystem)

6、”PHS采用日本RCRSTD28協(xié)議作為空中無線接口標準，采用微蜂窩技術，因此它必須建置較密集的基站。由于基站覆蓋范圍較小，其鋪設就必須比高功率的移動電話基站密，適于低速狀態(tài)下的移動。不過，新一代的PHS基站范圍已擴大至500米?；谝陨系那闆r，特別是采用微蜂窩技術，RCRSTD28規(guī)定手機的發(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PHS手機發(fā)射功率的測量還有1、載波關斷泄漏功率≤80nW2、發(fā)射瞬態(tài)響

7、應特性：脈沖上升、下降時間≤13μS3、雜散發(fā)射功率相對載波電平（衰減量）≥50dB，或絕對電平≤2.5μW。從以上的情況不難看出，PHS手機在小區(qū)遠端，或陰影區(qū)，或受到干擾，是不能以再提高發(fā)射功率，以抵消無線信號的長距離傳輸?shù)膿p耗，或建筑物等的遮擋損耗，或抵御干擾。這實際上導致的結果就是手機與基站之間的無線鏈路很脆弱，這是PHS手機協(xié)議上的根本弱點之一。反過來從協(xié)議對手機發(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，通過建

8、置較密集的基站抵消遠近效應和陰影效應，否則就會出現(xiàn)大量的無信號區(qū)域和通信質量差等問題。在受到干擾，通信質量降低的情況下，手機也無法通過提高發(fā)射功率的辦法，來保證通信質量。由于PHS手機發(fā)射功率比較小對別的手機或無線設備干擾也小，它的待機時間、通話時間都比較長，由于PHS手機發(fā)射功率不受控制，協(xié)議簡單，手機制造成本也相對較低。站的信號總和來）來調整它的發(fā)射功率]例如：如果移動臺接收到的信號功率為－85dBm，這時它的發(fā)射功率應當為：－73

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

10、發(fā)出大信號、中信號、小信號三種狀況下，來檢測手機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，手機在不斷運動，或者其他原因，導致接受到基站的信號持續(xù)變化時，手機是否能根據(jù)這種變化能快速、持續(xù)調整開環(huán)輸出功率。3、ClosedLoopPowerRange對于閉環(huán)功率控制，基站命令手機進行輸出功率調整以優(yōu)化功率輸出?；谑盏降碾娖?，基站命令手機增加和降低輸出功率，每1.2

11、5ms變化1dB（800次秒）。測試閉環(huán)功率性能的標準方法包括驗證整個功率范圍及手機閉環(huán)功率控制范圍的線性。CDMA手機必須演示24dB的閉環(huán)功率控制范圍以及定義的改變功率的速度，以確定手機是否能跟上基站的命令。4、MaximumOutputPower和MinimumOutputPower根據(jù)以上的介紹，其實基站對手機發(fā)射的絕對功率并不是很重視，它僅僅是要求手機能根據(jù)自己發(fā)出的功率上升指令或功率下降指令自動調整輸出功率即可，且最好手機能

12、發(fā)出無限大或無限小的功率來，但這個要求對手機制造商來說，實在是苛刻，且會無限制的提高手機制造成本，因此折中的方案是將手機按發(fā)射功率分類，不同類的手機最大功率必須達到各自要求，也就是至少要大于標準規(guī)定的最大功率的下限，小于標準規(guī)定的最大功率的上限，使其在小區(qū)遠端或無線陰影中也能較好通訊。同時要求手機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，且手機與基站很近時，手機能把自己的輸出功率降得很低，以確保對其它手機的最小干擾和對

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

14、更精準、更嚴格。筆者認為這里的原因是wcdma畢竟是碼分多址的技術，它需要采用功率控制技術，來平衡用戶功率，以保證系統(tǒng)每個用戶的通信質量和系統(tǒng)的最大容量。雖然GSM和wcdma同為歐洲標準，而且GSM是第二代標準，wcdma是第三代標準，GSM盡管也采用了功率控制技術，但區(qū)別還是巨大的：（1）GSM功率控制速率要慢得多，對功率控制升多少、降多少要求并不是很精準也不是很嚴格；（2）GSM對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。當上行鏈路沒有建立時，開環(huán)功控用來調節(jié)物理隨機接入信道的發(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，內環(huán)功控以信干比作為控制目標。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、中信號、小信號三種狀況下，來檢測手機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。