一、手机发射功率的两个方面
手机发射功率在PHS、GSM、cdma20001x、wcdma等协议中,被规划得越来越杂乱,它的重要性已显而易见,哪手机发射功率是大些好哪,仍是小些好哪?事实上单纯的说大些好或许小些好,都真实不是一个正确的答复,因为在规划手机功率时,要考虑以下两个方面:
1、在能确保正常通讯状况下,手机发射功率越小越好
*、手机发射功率越小,手机的耗电量就越小,待机时刻、通话时刻越长;
*、手机发射功率越小,对同体系其他手机的搅扰越小,这不只给同体系其他手机发明了好的无线环境,一起关于cdma20001x、wcdma来说,这就意味着小区容量越大;
*、手机发射功率越小,对其他无线设备搅扰越小,这就给其他无线设备发明了好的无线环境;
2、在有些状况下,为了能确保通讯质量,手机发射功率期望能被调整的大些,再大些,再大些……
*、手机在小区的远端时,为了确保手机信号经过长距离传输抵达基站后,手机信号仍能被正确解调,也便是手机发射功率要满足大,以战胜信号经过长距离传输的衰减;
*、手机被建筑物或其它遮挡,在无线暗影区内,手机发射功率也要满足大,以战胜手机信号有必要经过屡次的反射、折射及长距离传输的衰减;
*、手机在搅扰比较大的状况下,如邻信道、同信道搅扰,堵塞等等,手机发射功率也要满足大,以战胜噪声的搅扰。
综上所述,手机发射功率存在着两面性,一方面在能确保正常通讯状况下,手机发射功率越小越好;另一方面,在有些状况下,为了能确保通讯质量,手机发射功率有必要要大一些,甚至要再大一些。这两方面看似对立,实为共同,准确表述为:手机有必要宣布满足大的功率,以确保通讯质量,在确保通讯质量的条件下,手机发射功率越小越好。换言之,手机发射功率最好依据实际状况能够被操控,该大则大,该小则小。
二、PHS手机发射功率
PHS(PersonalHandyphonesystem的缩写)为日本独立开宣布的第三代数字无绳电话体系——个人带着电话体系,它具有许多杰出的长处:建造费用低、体系扩展便利,超低的资费规范,因协议简略,而使手机制作本钱下降,终究导致手机具有价格上的优势等等。PHS在我国被称为小灵通,在有些当地也称为“个人通讯接入体系PAS(PersonalAccessSystem)”
PHS选用日本RCR-STD28协议作为空中无线接口规范,选用微蜂窝技能,因而它有必要建置较密布的基站。因为基站掩盖规模较小,其铺设就有必要比高功率的移动电话基站密,适于低速状态下的移动。不过,新一代的PHS基站规模已扩展至500米。
依据以上的状况,特别是选用微蜂窝技能,RCR-STD28规则手机的发射平均功率≤10mW,峰值功率≤80mW,发射功率不行控。除此之外,有关PHS手机发射功率的丈量还有
1、载波关断走漏功率≤80nW
2、发射瞬态呼应特性:脉冲上升、下降时刻≤13μS
3、杂散发射功率相对载波电平(衰减量)≥50dB,或肯定电平≤2.5μW。
从以上的状况不难看出,PHS手机在小区远端,或暗影区,或遭到搅扰,是不能以再前进发射功率,以抵消无线信号的长距离传输的损耗,或建筑物等的遮挡损耗,或抵挡搅扰。这实际上导致的成果便是手机与基站之间的无线链路很软弱,这是PHS手机协议上的底子缺点之一。
反过来从协议对手机发射功率的规则中咱们也不难看出,PHS只能选用微蜂窝技能,经过建置较密布的基站抵消远近效应和暗影效应,不然就会呈现许多的无信号区域和通讯质量差等问题。在遭到搅扰,通讯质量下降的状况下,手机也无法经过前进发射功率的方法,来确保通讯质量。
因为PHS手机发射功率比较小,对其他手机或无线设备搅扰也小,它的待机时刻、通话时刻都比较长,因为PHS手机发射功率不受操控,协议简略,手机制作本钱也相对较低。
三、GSM手机发射功率
GSM协议规则,手机发射功率是能够被基站操控的。基站经过下行SACCH信道,宣布指令操控手机的发射功率等级,每个功率等级差2dB,GSM900手机最大发射功率等级是5(33dBm),最小发射功率等级是19(5dBm),DCS1800手机最大发射功率等级是0(30dBm),最小发射功率等级是15(0dBm)。
从以上不难看出当手机远离基站,或许处于无线暗影区时,基站能够指令手机宣布较大功率,直至33dBm(GSM900),以战胜远距离传输或建筑物遮挡所形成的信号损耗。假如手机离基站很近,且无任何遮挡物时,基站能够指令手机宣布较小功率,直至5dBm(GSM900),以削减手机对同信道、相邻信道的其它GSM用户的搅扰和其它无线设备的搅扰,并且这样还能够有用延伸手机待机时刻、通话时刻。
从以上不难看出GSM手机宣布的最低功率仅为5dBm(GSM900),约为3.2mW,这比PHS的平均功率10mW要小,一起GSM手机宣布的最大功率33dBm(GSM900),约为2W,这个信号相对来说是巨大的,对这种大信号不加以严厉规则,其搅扰也是巨大的。因而GSM就手机发射信号除了发射功率的规则以外,在其它方面也作了恰当的规则。(留意:这儿是恰当的规则,假如规则偏严无疑会加大手机制作本钱,假如偏松,无疑会加大搅扰。)详细有如下几个方面:
1、PowerversusTime
因为GSM是TDMA体系,因而GSM协议经过一个功率对时刻的模板来严厉约束发射功率在时刻域的改动状况,以削减搅扰,尤其是对同信道其他时隙的用户的搅扰。
2、OutputRFSpectrumDuetoModulation
3、OutputRFSpectrumDuetoRamping
GSM经过对手机发射信号的调制谱和切换谱的规则,来约束手机发射信号时的频谱带宽和形状,以削减搅扰,尤其是邻信道用户的搅扰。
拿GSM协议和PHS协议比照来看,GSM为确保通讯质量,规则了手机的发射功率是受基站操控的,依据需求可大可小,但一起又严厉规则手机发射信号在时刻域和频率域的“形状”(PvT,ORFS),这无疑又极大的约束了手机对外的搅扰。而PHS手机的发射功率不行再增大,因而PHS手机与基站之间的无线链路很软弱的缺点,只能经过建置较密布的基站来处理,这无疑又加大了体系的出资。当然因为它的发射信号一直比较小,信号在时域和频域上的要求也不必很严,出产制作本钱、测验本钱也都跟着降了下来。
从以上不难看出,同为时分多址体系,单从手机发射功率这点就能看出来,GSM体系优于PHS体系。
四、cdma20001x手机发射功率
cdma望文生义是码分多址,因而在一个小区内的一切用户,都是一起在同一个频率上通讯,因而每个用户都回遭到同小区的其它用户的搅扰,每个用户都会搅扰同小区的其它用户,因而人们也把cdma称之为自搅扰体系。
CDMA的根本技能之一是功率操控。因为约束CDMA体系容量的要素是总搅扰功率,所以操控每个移动台的功率是取得最大容量的要害。在给定条件下,CDMA移动台的功率被操控到能够确保接纳话音质量的最小功率。成果是每个移动台抵达基站的信号电平简直相同。这样,每台移动台对其他移动台的搅扰被操控到最小。因而CDMA体系容量也被称为“软容量”,也便是CDMA能够经过下降通讯质量来前进体系容量。
假如移动台发射功率过大,会对其他用户带来搅扰。它会作为其他接纳者的背景噪声存在。假如某用户为了取得完美的话音而没有约束的升高发射信号功率,那么他将不只影响到本网络的其他用户的通话,并且会影响到该频段上其他通讯体系用户的运用。
下面以cdma20001x(cdma95相似)为例,详细介绍有关功率操控与测验。cdma20001x反向链路选用两种方法的功率操控:开环功率操控和闭环功率操控。
先看开环功率操控:它是假定前向途径损耗与反向途径损耗是相似的链路为条件的。将发射功率与接纳功率的总和设置为一个常数,一般为-73dB。[移动台依据在整个1.2288MHz频段接纳到的总信号能量(便是在导频、寻呼、同步和事务信道的功率,其间含有从服务基站来的信号与相同频率相邻基站的信号总和来)来调整它的发射功率]
例如:假如移动台接纳到的信号功率为-85dBm,这时它的发射功率应当为:-73-(-85)=12dBm
闭环功率操控:基站监督从每个移动台接纳的功率并指令移动台以固定的步长1dB(0.5dB、0.25dB)添加或下降功率(不能坚持不变)。这个进程每1.25ms一次(每秒钟重复800次)
从以上材料不难看出,cdma20001x不断准确操控手机的发射功率,以到达在能够确保接纳质量的状况下的最小功率,下面详细介绍cdma20001x为完成这个意图所作的有关功率方面的测验规则。
1、OpenLoopOutput
这部分首要以基站宣布大信号、中信号、小信号三种状况下,来检测手机是否能正确估算出开环输出功率,以及开环输出功率规模。
2、TimeResponseofOpenLoop
这部分首要确保,手机在不断运动,或许其他原因,导致接遭到基站的信号继续改动时,手机是否能依据这种改动能快速、继续调整开环输出功率。
3、ClosedLoopPowerRange
关于闭环功率操控,基站指令手机进行输出功率调整以优化功率输出。依据收到的电平,基站指令手机添加和下降输出功率,每1.25ms改动1dB(800次/秒)。测验闭环功率功能的规范方法包含验证整个功率规模及手机闭环功率操控规模的线性。CDMA手机有必要演示±24dB的闭环功率操控规模以及界说的改动功率的速度,以确认手机是否能跟上基站的指令。
4、MaximumOutputPower和MinimumOutputPower
依据以上的介绍,其实基站对手机发射的肯定功率并不是很注重,它仅仅是要求手机能依据自己宣布的功率上升指令或功率下降指令主动调整输出功率即可,且最好手机能宣布无限大或无限小的功率来,但这个要求对手机制作商来说,真实是严苛,且会无约束的前进手机制作本钱,因而折中的计划是将手机按发射功率分类,不同类的手机最大功率有必要到达各自要求,也便是至少要大于规范规则的最大功率的下限,小于规范规则的最大功率的上限,使其在小区远端或无线暗影中也能较好通讯。一起要求手机有必要能够输出小于最小功率的功率值来,也便是在无线环境比较好,且手机与基站很近时,手机能把自己的输出功率降得很低,以确保对其它手机的最小搅扰和对电池的最小耗费。
5、StandbyPower
cdma20001x规则手机待机功率要小于-61dBm,这既确保了对外搅扰很小,又确保了在待机时刻对电池的小耗费,延伸了手机的待机时刻。
五、wcdma手机发射功率
GSM和wcdma尽管同为欧洲规范,但wcdma究竟是码分多址的,它选用,也有必要选用cdma中许多安稳老练的技能和计划,至少在对手记发射功率操控这块,wcdma和cdma20001x就十分相似,仅仅wcdma对手机功率操控要求更精准、更严厉。
笔者以为这儿的原因是wcdma究竟是码分多址的技能,它需求选用功率操控技能,来平衡用户功率,以确保体系每个用户的通讯质量和体系的最大容量。尽管GSM和wcdma同为欧洲规范,并且GSM是第二代规范,wcdma是第三代规范,GSM尽管也选用了功率操控技能,但差异仍是巨大的:
(1)GSM功率操控速率要慢得多,对功率操控升多少、降多少要求并不是很精准,也不是很严厉;
(2)GSM对功率操控依靠程度要低,而CDMA没有了功率操控将简直无法作业。
事实上在W—CDMA中,上行链路选用开环功控和闭环功控两种方法。当上行链路没有树立时,开环功控用来调理物理随机接入信道的发射功率。链路树立之后,运用闭环功控。闭环功控包含内环功控和外环功控。外环功控以误码率或许误帧率作为操控方针,内环功控以信干比作为操控方针。下行链路只要闭环功控。
1、OpenLoopPower
这部分首要以基站宣布大信号、中信号、小信号三种状况下,来检测手机是否能正确估算出开环输出功率,以及开环输出功率规模。详细计算公式为:PRACHPreambleInitialPower=(P-CPICHDLTXPower)-(CPICH_RSCP)+(ULInterference)+(ConstantValue)
2、InnerLoopPowerwcdma
关于手机在内环功控方面作了较好的功率操控位的方法和算法的规则,手机在内环功控下,有必要能宣布–50dBm到+24dBm规模内的信号,并且还要求手机能够很好相应基站所宣布的功率操控位,当基站宣布升(或降)1dB指令时,手机有必要升(或降)1dB+/-0.5dB,当基站宣布升(或降)10dB指令时,手机有必要升(或降)10dB+/-2dB。一起wcdma还规则了A,B,C,D,E,F,G,H8段区域,来测验手机。将这部分与cdma20001x的闭环功率操控比较,能够看出尽管殊途同归,但wcdma的规则更谨慎,更详尽。
3、MaximumOutputPower和MinimumOutputPower
wcdma与cdma20001x在这方面十分相似,故不再赘述。
经过以上的介绍,不难看出WCDMA与IS-95、CDMA20001x没有实质不同,放下IPR问题,一切的不同点无非是怎样才能更好发挥CDMA的优势、前进体系的功能如体系容量、通讯质量和网络掩盖等。
前面所述仅是把各个规范里对手机发射功率的有关规则拿出来罗列和比照,挂一漏万。但井蛙之见,足见技能的开展和通讯协议的前进。
PHS和GSM同为时分多址体系,协议就手机输出功率方面的规则具有可比性,它们与cdma20001x、wcdma这些码分多址体系,在手机输出功率方面不具有可比性。码分多址近似的能够以为是在实时的(1.25ms一次),准确的(以0.25dB)操控手机发射功率,而手机也要实时的、准确的相应操控(详细测验方法见上文),以确保体系的需求。因为多址方法的不同,这就决议了GSM没有必要搞码分多址哪种实时的、准确的、很杂乱的功率操控(以节约制作、测验本钱),当然也不能像PHS那样,不操控手机输出功率,即便是在微蜂窝内。
在上文中,也是简略介绍了码分多址技能对手机发射功率的操控,事实上码分多址技能对基站和手机的发射功率的规则远不止这些,如接入打听功率、发射开/关操控,呼吸技能等等。实际的状况是,假如没有功率操控等无线资源管理技能的支撑,码分多址的功能比时分多址更差。而这些笔者在本文都将其省掉了,并不是说这些不重要,而是笔者以为这些与本文着眼点不太共同。
总归,手机发射功率真实是个重要的方针,也是一柄尖利的双刃剑,一方面人们期望它满足大,以战胜无线电波传达途径的损耗、发射、折射的损耗,战胜其他无线电波的搅扰,另一方面又期望它满足小,尽可能小的搅扰他人,这点在码分多址体系中尤显杰出。处理的方法便是要依据需求操控手机发射功率,在确保一切人的正常通讯的状况下,尽可能的把一切手机的发射功率都降下来。当然,这些无疑会加大协议的杂乱性,前进手机的制作本钱,但这能够确保更多的人一起具有更多的带宽,这是契合人们一直在寻求的前进无线资源利用率这一方针的,究竟频率资源是不行再生的资源,而手机的制作本钱会经过手机的批量出产,终究会降下来。