手機發(fā)射功率淺析

一、手機發(fā)射功率的兩個(gè)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(lái)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(shí)上單純的說(shuō)大些好或者小些好，都實(shí)在不是一個(gè)明智的回答，因為在設計手機功率時(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(shí)間、通話(huà)時(shí)間越長(cháng);

　　*、手機發(fā)射功率越小，對同系統別的手機的干擾越小，這不僅給同系統別的手機創(chuàng )造了好的無(wú)線(xiàn)環(huán)境，同時(shí)對于cdma2000 1x、wcdma來(lái)說(shuō)，這就意味著(zhù)小區容量越大;

　　*、手機發(fā)射功率越小，對別的無(wú)線(xiàn)設備干擾越小,這就給別的無(wú)線(xiàn)設備創(chuàng )造了好的無(wú)線(xiàn)環(huán)境;

　　2、在有些情況下，為了能保證通信質(zhì)量，手機發(fā)射功率希望能被調整的大些，再大些,再大些......

　　*、手機在小區的遠端時(shí),為了保證手機信號經(jīng)過(guò)長(cháng)距離傳輸到達基站后,手機信號仍能被正確解調,也就是手機發(fā)射功率要足夠大，以克服信號經(jīng)過(guò)長(cháng)距離傳輸的衰減;

　　*、手機被建筑物或其它遮擋，在無(wú)線(xiàn)陰影區內，手機發(fā)射功率也要足夠大，以克服手機信號必須經(jīng)過(guò)多次的反射、折射及長(cháng)距離傳輸的衰減;

　　*、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(zhù)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(shí)為統一，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)射功率最好根據實(shí)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(xiě))為日本獨立開(kāi)發(fā)出的第三代數字無(wú)繩電話(huà)系統——個(gè)人攜帶電話(huà)系統,它具有很多突出的優(yōu)點(diǎn)：建設費用低、系統擴充方便,超低的資費標準,因協(xié)議簡(jiǎn)單，而使手機制造成本降低，最終導致手機擁有價(jià)格上的優(yōu)勢等等。PHS在中國被稱(chēng)為小靈通，在有些地方也稱(chēng)為“個(gè)人通信接入系統PAS(Personal Access System)”

　　PHS采用日本RCR-STD28協(xié)議作為空中無(wú)線(xiàn)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(dòng)電話(huà)基站密，適于低速狀態(tài)下的移動(dòng)。不過(guò)，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(guān)PHS手機發(fā)射功率的測量還有

　　1、載波關(guān)斷泄漏功率≤80nW

　　2、發(fā)射瞬態(tài)響應特性：脈沖上升、下降時(shí)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手機在小區遠端，或陰影區，或受到干擾，是不能以再提高發(fā)射功率，以抵消無(wú)線(xiàn)信號的長(cháng)距離傳輸的損耗，或建筑物等的遮擋損耗，或抵御干擾。這實(shí)際上導致的結果就是手機與基站之間的無(wú)線(xiàn)鏈路很脆弱，這是PHS手機協(xié)議上的根本弱點(diǎn)之一。

　　反過(guò)來(lái)從協(xié)議對手機發(fā)射功率的規定中我們也不難看出，PHS只能采用微蜂窩技術(shù)，通過(guò)建置較密集的基站抵消遠近效應和陰影效應，否則就會(huì )出現大量的無(wú)信號區域和通信質(zhì)量差等問(wèn)題。在受到干擾，通信質(zhì)量降低的情況下，手機也無(wú)法通過(guò)提高發(fā)射功率的辦法，來(lái)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(wú)線(xiàn)設備干擾也小，它的待機時(shí)間、通話(huà)時(shí)間都比較長(cháng)，由于PHS手機發(fā)射功率不受控制，協(xié)議簡(jiǎn)單，手機制造成本也相對較低。

　　三、GSM手機發(fā)射功率

　　GSM協(xié)議規定，手機發(fā)射功率是可以被基站控制的?；就ㄟ^(guò)下行SACCH信道，發(fā)出命令控制手機的發(fā)射功率級別，每個(gè)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(wú)線(xiàn)陰影區時(shí)，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(wú)任何遮擋物時(shí)，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(hù)的干擾和其它無(wú)線(xiàn)設備的干擾，而且這樣還可以有效延長(cháng)手機待機時(shí)間、通話(huà)時(shí)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(shí)GSM手機發(fā)出的最大功率33dBm(GSM900)，約為2W，這個(gè)信號相對來(lái)說(shuō)是巨大的，對這種大信號不加以嚴格規定，其干擾也是巨大的。因此GSM就手機發(fā)射信號除了發(fā)射功率的規定以外，在其它方面也作了適當的規定。(注意：這里是適當的規定，如果規定偏嚴無(wú)疑會(huì )加大手機制造成本，如果偏松，無(wú)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，因此GSM協(xié)議通過(guò)一個(gè)功率對時(shí)間的模板來(lái)嚴格限制發(fā)射功率在時(shí)間域的變化情況，以減少干擾，尤其是對同信道其他時(shí)隙的用戶(hù)的干擾。

　　2、Output RF Spectrum Due to Modulation

　　3、Output RF Spectrum Due to Ramping

　　GSM通過(guò)對手機發(fā)射信號的調制譜和切換譜的規定，來(lái)限制手機發(fā)射信號時(shí)的頻譜帶寬和形狀，以減少干擾，尤其是鄰信道用戶(hù)的干擾。

　　拿GSM協(xié)議和PHS協(xié)議對比來(lái)看，GSM為保證通信質(zhì)量，規定了手機的發(fā)射功率是受基站控制的，根據需要可大可小，但同時(shí)又嚴格規定手機發(fā)射信號在時(shí)間域和頻率域的“形狀”(PvT,ORFS)，這無(wú)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(wú)線(xiàn)鏈路很脆弱的弱點(diǎn)，只能通過(guò)建置較密集的基站來(lái)解決，這無(wú)疑又加大了系統的投資。當然由于它的發(fā)射信號始終比較小，信號在時(shí)域和頻域上的要求也不用很?chē)?，生產(chǎn)制造成本、測試成本也都跟著(zhù)降了下來(lái)。

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