无线接收灵敏度原理分析与算法.pdfVIP

接收灵敏度原理 算法 接收灵敏度是检验基站接收机接收微弱信号的能力， 它是制约基站上行作用距离的决定性 技术指 标，也是 RCR STD-28 协议中，空中接口标准要求测试的技术指标之一。合理地确 定接收灵敏度 直接地决定了大基站射频收发信机的性能及其可实现性。它是对 CSL 系统的 接收系统总体性能 的定量衡量。接收灵敏度是指在确保误比特率( BER )不超过某一特定值 的情况下，在用户终端 天线端口测得的最小接收功率，这里 BER 通常取为 0.01 。接收机 的接收灵敏度可以用下列推导 得出： 根据噪声系数的定义，输入信噪比应为： (S/N)i=NF(S/N)o 其中 NF 为噪声系数，输入噪声功率 Ni=kTB 。当 (S/N)o 为满足误码率小于 10-2 时，即 噪声门限， 则输入信号的功率 Si 即为接收灵敏度： ( ) Si=kTBNFSYS(S/N)o 1 其中： k：波尔兹曼常数( 1.38× 10-23 J/K)； T：绝对温度( K )； B：噪声带宽( Hz)； NFSYS：收信机噪声系数； (S/N)o：噪声门限。 k、T 为常数，故接收机灵敏度以对数形式表示，则有： ( ) Si=-174dBm+10lg B+ NFSYS+(S/N)o 2 举例来说，对于一个噪声系数为 3dB 的 PHS 系统，其带宽计为 300KHz ，如果系统灵敏度 为 -107dBm ，则该系统的噪声门限为： (S/N)o=174-107-10lg(3 × 105)-3=9.2 从以上公式可以看出为提高接收机灵敏度也即使 Si 小，可以从两个方面着手，一是降低系 统噪 声系数，另一个是使噪声门限尽可能的小。 π/4DQPSK 有三种解调方式：基带差分检测、中频差分检测、鉴频器检测。可以证明 [1] 三 种非 相干解调方式是等价的， 我们以基带差分检测为例进行分析。 在具有理想传输特性的稳态 高斯信 道，基带差分检测的误比特率曲线表示于图 1 实线 [2] 所示，由图可以查出在误 比特率 BER 为 0.01 时，噪声门限 (S/N)o 为 6dB ，对于上述例子来说，其噪声门限还有可以再开发的潜力。 图 1 π /4DQPSK 的误比特率性能及频差 Δf 引 起的相位漂移 Δ θ=2πΔ fT 对误比特率的影响 对于基带差分检 测来说，收发两端的频差 Δf 引起的相位的漂移 Δθ=2πΔ fT。当 Δθπ/4， 将会引 起系统的错误判决。因此系统设计必须保证 Δ θπ/4。当 Δθ 取不同值时，误比特 率 的曲线如图 1 所示。从图中可以看出，当 Δ f=0.0025/T 时，即频率偏差为码元速率的 2.5%时，在 一个码元内将引起 90 的相差。在误比特率为 10-4 时，该相差将引起 1dB 的 性能恶化。 所以说， 为了获得较高的接收机灵敏度一方面可以从降低低噪放的噪声系数上考虑， 另一 方面提 高本地振荡器频率精度对改善系统的灵敏度也是很重要的。 接收机灵敏度有两种表示方法，我们常用的是用 dBm 表示，而在协议中接收机灵敏度的表 示单 位通常是用 dB μ v 来表示的。这两者有什么关系呢？ dBm 是功率的单位，而 dBμ v 是电势的单 位。信号电势 Es 与信号功率 Si 的关系为： (3) 我们所用的系统的阻抗一般为 Rs=50Ω，当信号功率 Si 用 dBm 表示，信号电势 Es 用 dBμv 表 示，则有 20lgEs=113+10lgSi (4) 举例来说，灵敏度 -106dBm ，也就是 7dBμ v 。 式( )、( )是我们经常能用到的应该记住，熟练换算。 2 4 功率 灵敏度 (dBm dBmV dBu