手機(jī)發(fā)射功率淺析

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、 cdma2000 1x、wcdma等協(xié)議中，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;

　　*、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cdma2000 1x、wcdma來說，這就意味著小區(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、折射及長距離傳輸?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)射功率最好根據(jù)實(shí)際情況能夠被控制，該大則大，該小則小。

　　二、PHS手機(jī)發(fā)射功率

　　PHS(Personal Handyphone system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(Personal Access System)”

　　PHS采用日本RCR-STD28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。

　　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(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≤80nW

　　2、發(fā)射瞬態(tài)響應(yīng)特性：脈沖上升、下降時(shí)間≤13μS

　　3、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，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。

　　三、GSM手機(jī)發(fā)射功率

　　GSM協(xié)議規(guī)定，手機(jī)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(jī)的發(fā)射功率級(jí)別，每個(gè)功率級(jí)別差 2dB，GSM900 手機(jī)最大發(fā)射功率級(jí)別是5(33dBm)，最小發(fā)射功率級(jí)別是19(5dBm)，DCS1800手機(jī)最大發(fā)射功率級(jí)別是 0(30dBm)，最小發(fā)射功率級(jí)別是15(0dBm)。

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

　　從以上不難看出GSM手機(jī)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(shí)GSM手機(jī)發(fā)出的最大功率33dBm(GSM900)，約為2W，這個(gè)信號(hào)相對(duì)來說是巨大的，對(duì)這種大信號(hào)不加以嚴(yán)格規(guī)定，其干擾也是巨大的。因此GSM就手機(jī)發(fā)射信號(hào)除了發(fā)射功率的規(guī)定以外，在其它方面也作了適當(dāng)?shù)囊?guī)定。(注意：這里是適當(dāng)?shù)囊?guī)定，如果規(guī)定偏嚴(yán)無疑會(huì)加大手機(jī)制造成本，如果偏松，無疑會(huì)加大干擾。)具體有如下幾個(gè)方面：

　　1、Power versus Time

　　由于GSM是TDMA系統(tǒng)，因此GSM協(xié)議通過一個(gè)功率對(duì)時(shí)間的模板來嚴(yán)格限制發(fā)射功率在時(shí)間域的變化情況，以減少干擾，尤其是對(duì)同信道其他時(shí)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(duì)手機(jī)發(fā)射信號(hào)的調(diào)制譜和切換譜的規(guī)定，來限制手機(jī)發(fā)射信號(hào)時(shí)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(duì)比來看，GSM為保證通信質(zhì)量，規(guī)定了手機(jī)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(shí)又嚴(yán)格規(guī)定手機(jī)發(fā)射信號(hào)在時(shí)間域和頻率域的“形狀”(PvT,ORFS)，這無疑又極大的限制了手機(jī)對(duì)外的干擾。而PHS手機(jī)的發(fā)射功率不可再增大，因此PHS手機(jī)與基站之間的無線鏈路很脆弱的弱點(diǎn)，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(dāng)然由于它的發(fā)射信號(hào)始終比較小，信號(hào)在時(shí)域和頻域上的要求也不用很嚴(yán)，生產(chǎn)制造成本、測(cè)試成本也都跟著降了下來。

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