灵敏度与GSM无线电.PDF

灵敏度与GSM 无线电 Gary Levy Silicon Laboratories Inc. 为 GSM/GPRS 应用选择收发器时，必须将许多参数列入考虑，例如用料清单 (BOM) 、体 积、特色和效能。全系统的最低效能要求以及隐含的收发器效能都可明确定义，但是收发 器效能指针却有很大差异。在考虑各种技术规格时，系统灵敏度常被引用做为手机的区隔 要素和必须注意的优值 (figure of merit) ，其中系统灵敏度对于系统效能的影响极大，因此 是最重要的收发器效能规格之一。灵敏度效能的影响不仅限于接收链零件，它还会延伸至 其它发展趋势，例如天线设计。电信业者向来都很重视通话品质，在为基础设施的设备开 支求取平衡的同时，他们对于手机要求的要求也日益严苛，因此关于电信网络和手机效能 的任何讨论通常都会回到GSM 无线电和它的灵敏度。 在观念上，系统灵敏度的定义是天线连接端口至少需要多大功率，才能在输出端达到所指 定的讯号杂波比或位错误率 (BER) 。在GSM Third Generation Partnership Project (3GPP) 技 术规格中，GSM 系统的参考灵敏度是根据特定信道条件和位错误率而定义，但是就如同 「参考灵敏度」这个名词所暗示，它只是通过产品全型认证 (FTA) 的最低要求，而不是 任何手机制造商或电信服务供货商的最低要求。制造一部符合 GSM 最低规格要求的手机 并不等于制造一部能够量产和在 GSM 市场的经济规律下获得成功，同时又能满足最终使 用者需求的手机，这两者之间有着非常明显的差异。 在产品层级，灵敏度是手机制造商的关注焦点，因为它与制造设计和生产余幅 (production margin) 以及手机通话品质息息相关，手机设计人员也想选择零件帮助手机实现最高的零 敏度。为了将手机良率提升至最高水平，生产边限应做适当分配，以解决组装线上与零敏 度有关的问题，其来源包括预期损耗机制、零件变异、电路讯号线和电路板变异以及其它 可能改变的操作条件，例如温度。除此之外，天线设计也会对灵敏度产生很大影响，内建 天线的做法日益收到欢迎，但它们也让设计更困难，为满足电话的机械结构要求，天线的 位置、体积、造型和效能通常必须做出妥协。 手机制造商和电信业者非常重视灵敏度，因为它直接影响手机通话品质；就理论而言，能 够持续接收更微弱讯号的手机将会提供比其它产品更清晰的声音，通话中断的现象也变得 更少，例如服务供应以及断线等问题都会减少。但实际上，更良好的灵敏度让手机拥有更 宽广的收讯范围，就算在基地台涵盖区边界亦复如此，它对于讯号衰弱的现象也具有更高 的抵抗能力。随着客户逐渐放弃有线电话，转而投入行动电话的怀抱，他们对于更良好的 网络联机品质 (QoS) 也开始有更高的期待。在此同时，随着电信业界继续扩大他们的覆盖 范围，他们必须努力管理断线的问题，这在北美地区尤其重要，因为当地消费者会认为断 线是他们选择电信业者的最重要条件。还有在北美地区提供手机号码携带服务，以及消费 者要求电信业者改善手机的接收灵敏度，这些都是很明显的趋势。在努力扩大用户人数和 获利能力的同时，电信业者也受到压力要求他们解决 QoS 的问题，这已促使电信业者和 许多手机厂商开始研究断线问题，结果则是北美电信业者向手机制造商提出更严苛的灵敏 度要求。虽然为高频操作提供-106 至-107 dBm 灵敏度的手机或许仍能获得接受，但电信 业者现正朝向-108 至-109 dBm 灵敏度迈进，这项困难要求对于产品供应链上的所有厂商 都有重大影响；幸运的是，目前已有部份零件能让手机设计达到这项严苛的规格要求。 为了更深入了解零件层级的灵敏度，我们可将接收链的最小可侦测讯号 (MDS) 表示成： S MDS KTBF ×( ) N min -23 其中K 是波兹曼常数，其值为1.38×10 J/°K (每°K 所能电气耦合的粒子平均能量) ；T 是 以凯氏温度