手機(jī)設(shè)計(jì)的靈敏度考慮(06-100)

　　在為GSM/GPRS(全球移動(dòng)通信系統(tǒng)/通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù))選擇收發(fā)器時(shí)，ROM、尺寸，特性和性能顯然是主要的參量。在整個(gè)系統(tǒng)所需的最低性能指標(biāo)和收發(fā)器的性能確定后，收發(fā)器性能量度實(shí)際上變化很大。當(dāng)考慮大量技術(shù)指標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)靈敏度往往被列舉為手機(jī)差異和顯著的品質(zhì)因數(shù)。因此，靈敏度是對(duì)最終產(chǎn)品有影響的最重要參數(shù)之一。

　　靈敏度的意義在于貫通接收鏈路元件并擴(kuò)展到無(wú)線(xiàn)設(shè)計(jì)。有關(guān)網(wǎng)絡(luò)和手機(jī)性能的任何討論，往往返回到GSM無(wú)線(xiàn)電和它的靈敏度性能上。

　　靈敏度定義

　　概念上，系統(tǒng)靈敏度定義為：在輸出給出特定的SNR(信噪比)或BER(誤碼率)情況下，天線(xiàn)端口所需最小功率。CSM  3GPP技術(shù)規(guī)范中，GSM系統(tǒng)的參考靈敏度是對(duì)專(zhuān)門(mén)信道條件和BER確定的。然而，正如“參考靈敏度”術(shù)語(yǔ)所暗指的那樣，這僅僅是通過(guò)FTA(全標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證)所需的最低要求。這些不是手機(jī)制造商或供應(yīng)商所需的最低要求。制造滿(mǎn)足GSM最低范圍的手機(jī)和可以大量制造手機(jī)并滿(mǎn)足用戶(hù)需要是截然不同的。

　　在產(chǎn)品階段，手機(jī)制造商集中在靈敏度性能方面，國(guó)為它關(guān)系到制造設(shè)計(jì)、生產(chǎn)極限和手機(jī)呼叫質(zhì)量。手機(jī)設(shè)計(jì)人員希望選擇能使手機(jī)有較高靈敏度的元件。為使手機(jī)產(chǎn)量提高，生產(chǎn)極限應(yīng)考慮相關(guān)組裝線(xiàn)引起的靈敏度變化，這包括機(jī)械損耗、元件老化、電路線(xiàn)跡和PCB變化以及其他工作條件(如溫度)變化。無(wú)線(xiàn)設(shè)計(jì)也能顯著地影響靈敏度性能。內(nèi)部天線(xiàn)正在流行，但這也增加了設(shè)計(jì)困難。天線(xiàn)的安裝、尺寸、形狀因數(shù)和性能往往要綜合考慮電話(huà)的機(jī)械要求。

　　QoS

　　手機(jī)制造商和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商都集中在靈敏度上，因?yàn)樗苯佑绊懯謾C(jī)呼叫質(zhì)量。概念上，手機(jī)比其他裝置更能靈敏地接收更小的信號(hào)，具有良好的語(yǔ)音清晰度和較小的呼叫破壞(如服務(wù)利用率問(wèn)題和掉語(yǔ))。實(shí)際上，良好的靈敏度在給定的小區(qū)內(nèi)能改善手機(jī)的覆蓋區(qū)域，并提供抗擾性。隨著消費(fèi)者陸上通訊線(xiàn)偏愛(ài)蜂窩電話(huà)，對(duì)改善QoS(服務(wù)質(zhì)量)的期望值增加。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商繼續(xù)擴(kuò)展他們的覆蓋區(qū)域，它們必須盡量處理好掉話(huà)問(wèn)題。

　　特別是在北美，消費(fèi)者提到掉話(huà)是他們選擇運(yùn)營(yíng)商的最重要的依據(jù)。這推動(dòng)了運(yùn)營(yíng)商和很多手機(jī)制造商對(duì)掉話(huà)的研究。結(jié)果是運(yùn)營(yíng)商對(duì)手機(jī)制造加嚴(yán)了靈敏度要求。當(dāng)高頻段工作時(shí)，靜態(tài)靈敏度性能(在PCB天線(xiàn)端口測(cè)量)-106~-107dBm一旦被接受，運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)在正在推出-108~-109dBm靈敏度。這個(gè)困難的要求，對(duì)于公司整個(gè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈有很大的關(guān)聯(lián)。幸虧現(xiàn)在有可選擇的無(wú)線(xiàn)電元件，使手機(jī)設(shè)計(jì)滿(mǎn)足這些嚴(yán)格的性能指標(biāo)。

　　靈敏度參量

　　為了很好地了解元件級(jí)的靈敏度，描述接收鏈中MDS(最小可檢測(cè)信號(hào))關(guān)系是有用的。MDS表示為：

　　MDS=KTBF×(S/N)min  (1)

　　其中K是波耳茲曼常數(shù)(1.38×10-23J/oK)，T是系統(tǒng)的溫度(oK)，B是系統(tǒng)帶寬，F(xiàn)是系統(tǒng)噪聲因數(shù)，S/Nmin是基帶處理器正確解調(diào)所接收數(shù)據(jù)所需的最小SNR。

　　因?yàn)樵谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)中參考天線(xiàn)處有效功率的靈敏度更有效，所以重新定義方程1為：

　　靈敏度=10log(KT)+10log(B)+10log
               (F)+10log(S/N)min (2)

　　以(2)式我們看到：10Log(KT)定義在290oK(17℃)時(shí)，熱噪聲低值等于-174dBm/Hz。在噪聲低于此值時(shí)，測(cè)量測(cè)試設(shè)備給定的典型分辨率可能是費(fèi)力的。

　　接收帶寬確定跨越所希望信號(hào)能量的頻率寬度。其選擇是考慮鄰信道性能和基帶處理器所需SNR之間的折衷方案。收發(fā)器和基帶都有性能不同的濾波器。結(jié)合起來(lái)，提供一個(gè)集成濾波器，為所希望的無(wú)線(xiàn)信道選擇合適的頻率范圍。最佳170KHz帶寬導(dǎo)致10Log(170×10)=52.3dB。

　　10Log (S/N)min確定基帶系統(tǒng)的SNR。此最低需求隨基帶供應(yīng)商而異。當(dāng)收發(fā)器把信息呈現(xiàn)到基帶時(shí)，它是模擬I和Q格式。從這種格式，基帶系統(tǒng)需要重建原來(lái)的數(shù)字信號(hào)，并用語(yǔ)音或數(shù)據(jù)編譯碼器譯碼數(shù)字信息。為了保證成功的解調(diào)，規(guī)定最低SNR要求(通常為6dB)。