手機發(fā)射功率淺析

一、手機發(fā)射功率的兩個方面

　　手機發(fā)射功率在PHS、GSM、 cdma2000 1x、wcdma等協(xié)議中，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cdma2000 1x、wcdma來說，這就意味著小區(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(zhì)量，手機發(fā)射功率希望能被調(diào)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(diào),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(nèi)，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(zhì)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(zhì)量，在保證通信質(zhì)量的前提下，手機發(fā)射功率越小越好。換言之，手機發(fā)射功率最好根據(jù)實際情況能夠被控制，該大則大，該小則小。

　　二、PHS手機發(fā)射功率

　　PHS(Personal Handyphone system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(Personal Access System)”

　　PHS采用日本RCR-STD28協(xié)議作為空中無線接口標準，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。

　　基于以上的情況，特別是采用微蜂窩技術(shù)，RCR-STD28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≤80nW

　　2、發(fā)射瞬態(tài)響應特性：脈沖上升、下降時間≤13μS

　　3、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(jié)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(shù)，通過建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(zhì)量差等問題。在受到干擾，通信質(zhì)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(zhì)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。

　　三、GSM手機發(fā)射功率

　　GSM協(xié)議規(guī)定，手機發(fā)射功率是可以被基站控制的?；就ㄟ^下行SACCH信道，發(fā)出命令控制手機的發(fā)射功率級別，每個功率級別差 2dB，GSM900 手機最大發(fā)射功率級別是5(33dBm)，最小發(fā)射功率級別是19(5dBm)，DCS1800手機最大發(fā)射功率級別是 0(30dBm)，最小發(fā)射功率級別是15(0dBm)。

　　從以上不難看出當手機遠離基站，或者處于無線陰影區(qū)時，基站可以命令手機發(fā)出較大功率，直至33dBm(GSM900)，以克服遠距離傳輸或建筑物遮擋所造成的信號損耗。如果手機離基站很近，且無任何遮擋物時，基站可以命令手機發(fā)出較小功率，直至5dBm(GSM900)，以減少手機對同信道、相鄰信道的其它GSM用戶的干擾和其它無線設備的干擾，而且這樣還可以有效延長手機待機時間、通話時間。

　　從以上不難看出GSM手機發(fā)出的最低功率僅為5dBm(GSM900)，約為3.2mW，這比PHS的平均功率 10mW要小，同時GSM手機發(fā)出的最大功率33dBm(GSM900)，約為2W，這個信號相對來說是巨大的，對這種大信號不加以嚴格規(guī)定，其干擾也是巨大的。因此GSM就手機發(fā)射信號除了發(fā)射功率的規(guī)定以外，在其它方面也作了適當?shù)囊?guī)定。(注意：這里是適當?shù)囊?guī)定，如果規(guī)定偏嚴無疑會加大手機制造成本，如果偏松，無疑會加大干擾。)具體有如下幾個方面：

　　1、Power versus Time

　　由于GSM是TDMA系統(tǒng)，因此GSM協(xié)議通過一個功率對時間的模板來嚴格限制發(fā)射功率在時間域的變化情況，以減少干擾，尤其是對同信道其他時隙的用戶的干擾。

　　2、Output RF Spectrum Due to Modulation

　　3、Output RF Spectrum Due to Ramping

　　GSM通過對手機發(fā)射信號的調(diào)制譜和切換譜的規(guī)定，來限制手機發(fā)射信號時的頻譜帶寬和形狀，以減少干擾，尤其是鄰信道用戶的干擾。

　　拿GSM協(xié)議和PHS協(xié)議對比來看，GSM為保證通信質(zhì)量，規(guī)定了手機的發(fā)射功率是受基站控制的，根據(jù)需要可大可小，但同時又嚴格規(guī)定手機發(fā)射信號在時間域和頻率域的“形狀”(PvT,ORFS)，這無疑又極大的限制了手機對外的干擾。而PHS手機的發(fā)射功率不可再增大，因此PHS手機與基站之間的無線鏈路很脆弱的弱點，只能通過建置較密集的基站來解決，這無疑又加大了系統(tǒng)的投資。當然由于它的發(fā)射信號始終比較小，信號在時域和頻域上的要求也不用很嚴，生產(chǎn)制造成本、測試成本也都跟著降了下來。

　　從以上不難看出，同為時分多址系統(tǒng)，單從手機發(fā)射功率這點就能看出來，GSM系統(tǒng)優(yōu)于PHS系統(tǒng)。