手機設計的靈敏度考慮(06-100)

　　在為GSM/GPRS(全球移動通信系統(tǒng)/通用分組無線業(yè)務)選擇收發(fā)器時，ROM、尺寸，特性和性能顯然是主要的參量。在整個系統(tǒng)所需的最低性能指標和收發(fā)器的性能確定后，收發(fā)器性能量度實際上變化很大。當考慮大量技術指標時，系統(tǒng)靈敏度往往被列舉為手機差異和顯著的品質因數(shù)。因此，靈敏度是對最終產(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展到無線設計。有關網(wǎng)絡和手機性能的任何討論，往往返回到GSM無線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，天線端口所需最小功率。CSM  3GPP技術規(guī)范中，GSM系統(tǒng)的參考靈敏度是對專門信道條件和BER確定的。然而，正如“參考靈敏度”術語所暗指的那樣，這僅僅是通過FTA(全標準認證)所需的最低要求。這些不是手機制造商或供應商所需的最低要求。制造滿足GSM最低范圍的手機和可以大量制造手機并滿足用戶需要是截然不同的。

　　在產(chǎn)品階段，手機制造商集中在靈敏度性能方面，國為它關系到制造設計、生產(chǎn)極限和手機呼叫質量。手機設計人員希望選擇能使手機有較高靈敏度的元件。為使手機產(chǎn)量提高，生產(chǎn)極限應考慮相關組裝線引起的靈敏度變化，這包括機械損耗、元件老化、電路線跡和PCB變化以及其他工作條件(如溫度)變化。無線設計也能顯著地影響靈敏度性能。內部天線正在流行，但這也增加了設計困難。天線的安裝、尺寸、形狀因數(shù)和性能往往要綜合考慮電話的機械要求。

　　QoS

　　手機制造商和網(wǎng)絡運營商都集中在靈敏度上，因為它直接影響手機呼叫質量。概念上，手機比其他裝置更能靈敏地接收更小的信號，具有良好的語音清晰度和較小的呼叫破壞(如服務利用率問題和掉語)。實際上，良好的靈敏度在給定的小區(qū)內能改善手機的覆蓋區(qū)域，并提供抗擾性。隨著消費者陸上通訊線偏愛蜂窩電話，對改善QoS(服務質量)的期望值增加。同時，網(wǎng)絡運營商繼續(xù)擴展他們的覆蓋區(qū)域，它們必須盡量處理好掉話問題。

　　特別是在北美，消費者提到掉話是他們選擇運營商的最重要的依據(jù)。這推動了運營商和很多手機制造商對掉話的研究。結果是運營商對手機制造加嚴了靈敏度要求。當高頻段工作時，靜態(tài)靈敏度性能(在PCB天線端口測量)-106~-107dBm一旦被接受，運營商現(xiàn)在正在推出-108~-109dBm靈敏度。這個困難的要求，對于公司整個產(chǎn)品供應鏈有很大的關聯(lián)。幸虧現(xiàn)在有可選擇的無線電元件，使手機設計滿足這些嚴格的性能指標。

　　靈敏度參量

　　為了很好地了解元件級的靈敏度，描述接收鏈中MDS(最小可檢測信號)關系是有用的。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所接收數(shù)據(jù)所需的最小SNR。

　　因為在系統(tǒng)設計中參考天線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，熱噪聲低值等于-174dBm/Hz。在噪聲低于此值時，測量測試設備給定的典型分辨率可能是費力的。

　　接收帶寬確定跨越所希望信號能量的頻率寬度。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。結合起來，提供一個集成濾波器，為所希望的無線信道選擇合適的頻率范圍。最佳170KHz帶寬導致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商而異。當收發(fā)器把信息呈現(xiàn)到基帶時，它是模擬I和Q格式。從這種格式，基帶系統(tǒng)需要重建原來的數(shù)字信號，并用語音或數(shù)據(jù)編譯碼器譯碼數(shù)字信息。為了保證成功的解調，規(guī)定最低SNR要求(通常為6dB)。