一、手机发射功率的两个方面 1、在能保证正常通信情况下,手机发射功率越小越好 2、在有些情况下,为了能保证通信质量,手机发射功率希望能被调整的大些,再大些,再大些...... 综上所述,手机发射功率存在着两面性,一方面在能保证正常通信情况下,手机发射功率越小越好;另一方面,在有些情况下,为了能保证通信质量,手机发射功率必须要大一些,甚至要再大一些。这两方面看似矛盾,实为统一,准确表述为:手机必须发出足够大的功率,以保证通信质量,在保证通信质量的前提下,手机发射功率越小越好。换言之,手机发射功率最好根据实际情况能够被控制,该大则大,该小则小。 二、PHS手机发射功率 PHS采用日本RCR-STD28协议作为空中无线接口标准,采用微蜂窝技术,因此它必须建置较密集的基站。由于基站覆盖范围较小,其铺设就必须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基站范围已扩大至500米。 基于以上的情况,特别是采用微蜂窝技术,RCR-STD28规定手机的发射平均功率≤10mW,峰值功率≤80mW,发射功率不可控。除此之外,有关PHS手机发射功率的测量还有 从以上的情况不难看出,PHS手机在小区远端,或阴影区,或受到干扰,是不能以再提高发射功率,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,或抵御干扰。这实际上导致的结果就是手机与基站之间的无线链路很脆弱,这是PHS手机协议上的根本弱点之一。 反过来从协议对手机发射功率的规定中我们也不难看出,PHS只能采用微蜂窝技术,通过建置较密集的基站抵消远近效应和阴影效应,否则就会出现大量的无信号区域和通信质量差等问题。在受到干扰,通信质量降低的情况下,手机也无法通过提高发射功率的办法,来保证通信质量。 由于PHS手机发射功率比较小,对别的手机或无线设备干扰也小,它的待机时间、通话时间都比较长,由于PHS手机发射功率不受控制,协议简单,手机制造成本也相对较低。 三、GSM手机发射功率 从以上不难看出当手机远离基站,或者处于无线阴影区时,基站可以命令手机发出较大功率,直至33dBm(GSM900),以克服远距离传输或建筑物遮挡所造成的信号损耗。如果手机离基站很近,且无任何遮挡物时,基站可以命令手机发出较小功率,直至5dBm(GSM900),以减少手机对同信道、相邻信道的其它GSM用户的干扰和其它无线设备的干扰,而且这样还可以有效延长手机待机时间、通话时间。 从以上不难看出GSM手机发出的最低功率仅为5dBm(GSM900),约为3.2mW,这比PHS的平均功率10mW要小,同时GSM手机发出的最大功率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格规定,其干扰也是巨大的。因此GSM就手机发射信号除了发射功率的规定以外,在其它方面也作了适当的规定。(注意:这里是适当的规定,如果规定偏严无疑会加大手机制造成本,如果偏松,无疑会加大干扰。)具体有如下几个方面: 1、Power versus Time 2、Output RF Spectrum Due to Modulation 拿GSM协议和PHS协议对比来看,GSM为保证通信质量,规定了手机的发射功率是受基站控制的,根据需要可大可小,但同时又严格规定手机发射信号在时间域和频率域的“形状”(PvT,ORFS),这无疑又极大的限制了手机对外的干扰。而PHS手机的发射功率不可再增大,因此PHS手机与基站之间的无线链路很脆弱的弱点,只能通过建置较密集的基站来解决,这无疑又加大了系统的投资。当然由于它的发射信号始终比较小,信号在时域和频域上的要求也不用很严,生产制造成本、测试成本也都跟着降了下来。 从以上不难看出,同为时分多址系统,单从手机发射功率这点就能看出来,GSM系统优于PHS系统。 四、cdma2000 1x手机发射功率 CDMA的基本技术之一是功率控制。因为限制CDMA系统容量的因素是总干扰功率,所以控制每个移动台的功率是获得最大容量的关键。在给定条件下,CDMA移动台的功率被控制到能够保证接收话音质量的最小功率。结果是每个移动台到达基站的信号电平几乎相同。这样,每台移动台对其他移动台的干扰被控制到最小。因此CDMA系统容量也被称为“软容量”,也就是CDMA可以通过降低通信质量来提高系统容量。 如果移动台发射功率过大,会对其他用户带来干扰。它会作为其他接收者的背景噪声存在。如果某用户为了获得完美的话音而没有限制的升高发射信号功率,那么他将不仅影响到本网络的其他用户的通话,而且会影响到该频段上其他通信系统用户的使用。 下面以cdma2000 1x(cdma95类似)为例,详细介绍有关功率控制与测试。cdma2000 1x反向链路采用两种形式的功率控制:开环功率控制和闭环功率控制。 先看开环功率控制:它是假定前向路径损耗与反向路径损耗是相似的链路为前提的。将发射功率与接收功率的总和设置为一个常数,通常为-73dB。[移动台根据在整个1.2288MHz频段接收到的总信号能量(就是在导频、寻呼、同步和业务信道的功率,其中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:如果移动台接收到的信号功率为-85dBm,这时它的发射功率应当为:-73-(-85)=12dBm 闭环功率控制:基站监视从每个移动台接收的功率并命令移动台以固定的步长1dB(0.5 dB、0.25dB)增加或降低功率(不能保持不变)。这个过程每1.25ms一次(每秒钟重复800次) 从以上资料不难看出,cdma2000 1x不断精确控制手机的发射功率,以达到在能够保证接收质量的情况下的最小功率,下面详细介绍 cdma2000 1x为实现这个目的所作的有关功率方面的测试规定。 1、Open Loop Output 2、Time Response of Open Loop 3、Closed Loop Power Range 4、Maximum Output Power和Minimum Output Power 5、Standby Power 五、wcdma手机发射功率 笔者认为这里的原因是wcdma毕竟是码分多址的技术,它需要采用功率控制技术,来平衡用户功率,以保证系统每个用户的通信质量和系统的最大容量。虽然GSM和wcdma同为欧洲标准,而且GSM是第二代标准,wcdma是第三代标准,GSM尽管也采用了功率控制技术,但区别还是巨大的: (1) GSM功率控制速率要慢得多,对功率控制升多少、降多少要求并不是很精准,也不是很严格; 事实上在W—CDMA中,上行链路采用开环功控和闭环功控两种方式。当上行链路没有建立时,开环功控用来调节物理随机接入信道的发射功率。链路建立之后,使用闭环功控。闭环功控包括内环功控和外环功控。外环功控以误码率或者误帧率作为控制目标,内环功控以信干比作为控制目标。下行链路只有闭环功控。 1、Open Loop Power 2、Inner Loop Power wcdma 3、Maximum Output Power和Minimum Output Power 通过以上的介绍,不难看出WCDMA与IS-95、CDMA 2000 1x没有本质不同,撇开IPR问题,所有的不同点无非是怎样才能更好发挥CDMA的优势、提高系统的性能如系统容量、通信质量和网络覆盖等。 六、结束语 PHS和GSM同为时分多址系统,协议就手机输出功率方面的规定具有可比性,它们与cdma2000 1x、wcdma这些码分多址系统,在手机输出功率方面不具有可比性。码分多址近似的可以认为是在实时的(1.25ms一次),精确的(以0.25 dB)控制手机发射功率,而手机也要实时的、精确的相应控制(具体测试方法见上文),以保证系统的需要。由于多址方式的不同,这就决定了GSM没有必要搞码分多址哪种实时的、精确的、很复杂的功率控制(以节省制造、测试成本),当然也不能像PHS那样,不控制手机输出功率,即便是在微蜂窝内。 在上文中,也是简单介绍了码分多址技术对手机发射功率的控制,事实上码分多址技术对基站和手机的发射功率的规定远不止这些,如接入试探功率、发射开/关控制,呼吸技术等等。现实的情况是,如果没有功率控制等无线资源管理技术的支持,码分多址的性能比时分多址更差。而这些笔者在本文都将其省略了,并不是说这些不重要,而是笔者认为这些与本文着眼点不太一致。 总之,手机发射功率实在是个重要的指标,也是一柄锋利的双刃剑,一方面人们希望它足够大,以克服无线电波传播路径的损耗、发射、折射的损耗,克服其他无线电波的干扰,另一方面又希望它足够小,尽可能小的干扰别人,这点在码分多址系统中尤显突出。解决的办法就是要根据需要控制手机发射功率,在保证所有人的正常通信的情况下,尽可能的把所有手机的发射功率都降下来。当然,这些无疑会加大协议的复杂性,提高手机的制造成本,但这可以保证更多的人同时拥有更多的带宽,这是符合人们一直在追求的提高无线资源利用率这一目标的,毕竟频率资源是不可再生的资源,而手机的制造成本会通过手机的批量生产,最终会降下来。 |
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