手机设计的灵敏度考虑(06-100)

　　在为GSM/GPRS(全球移动通信系统/通用分组无线业务)选择收发器时，ROM、尺寸，特性和性能显然是主要的参量。在整个系统所需的最低性能指标和收发器的性能确定后，收发器性能量度实际上变化很大。当考虑大量技术指标时，系统灵敏度往往被列举为手机差异和显著的品质因数。因此，灵敏度是对最终产品有影响的最重要参数之一。

　　灵敏度的意义在于贯通接收链路元件并扩展到无线设计。有关网络和手机性能的任何讨论，往往返回到GSM无线电和它的灵敏度性能上。

　　灵敏度定义

　　概念上，系统灵敏度定义为：在输出给出特定的SNR(信噪比)或BER(误码率)情况下，天线端口所需最小功率。CSM  3GPP技术规范中，GSM系统的参考灵敏度是对专门信道条件和BER确定的。然而，正如“参考灵敏度”术语所暗指的那样，这仅仅是通过FTA(全标准认证)所需的最低要求。这些不是手机制造商或供应商所需的最低要求。制造满足GSM最低范围的手机和可以大量制造手机并满足用户需要是截然不同的。

　　在产品阶段，手机制造商集中在灵敏度性能方面，国为它关系到制造设计、生产极限和手机呼叫质量。手机设计人员希望选择能使手机有较高灵敏度的元件。为使手机产量提高，生产极限应考虑相关组装线引起的灵敏度变化，这包括机械损耗、元件老化、电路线迹和PCB变化以及其他工作条件(如温度)变化。无线设计也能显著地影响灵敏度性能。内部天线正在流行，但这也增加了设计困难。天线的安装、尺寸、形状因数和性能往往要综合考虑电话的机械要求。

　　QoS

　　手机制造商和网络运营商都集中在灵敏度上，因为它直接影响手机呼叫质量。概念上，手机比其他装置更能灵敏地接收更小的信号，具有良好的语音清晰度和较小的呼叫破坏(如服务利用率问题和掉语)。实际上，良好的灵敏度在给定的小区内能改善手机的覆盖区域，并提供抗扰性。随着消费者陆上通讯线偏爱蜂窝电话，对改善QoS(服务质量)的期望值增加。同时，网络运营商继续扩展他们的覆盖区域，它们必须尽量处理好掉话问题。

　　特别是在北美，消费者提到掉话是他们选择运营商的最重要的依据。这推动了运营商和很多手机制造商对掉话的研究。结果是运营商对手机制造加严了灵敏度要求。当高频段工作时，静态灵敏度性能(在PCB天线端口测量)-106~-107dBm一旦被接受，运营商现在正在推出-108~-109dBm灵敏度。这个困难的要求，对于公司整个产品供应链有很大的关联。幸亏现在有可选择的无线电元件，使手机设计满足这些严格的性能指标。

　　灵敏度参量

　　为了很好地了解元件级的灵敏度，描述接收链中MDS(最小可检测信号)关系是有用的。MDS表示为：

　　MDS=KTBF×(S/N)min  (1)

　　其中K是波耳兹曼常数(1.38×10-23J/oK)，T是系统的温度(oK)，B是系统带宽，F是系统噪声因数，S/Nmin是基带处理器正确解调所接收数据所需的最小SNR。

　　因为在系统设计中参考天线处有效功率的灵敏度更有效，所以重新定义方程1为：

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

　　以(2)式我们看到：10Log(KT)定义在290oK(17℃)时，热噪声低值等于-174dBm/Hz。在噪声低于此值时，测量测试设备给定的典型分辨率可能是费力的。

　　接收带宽确定跨越所希望信号能量的频率宽度。其选择是考虑邻信道性能和基带处理器所需SNR之间的折衷方案。收发器和基带都有性能不同的滤波器。结合起来，提供一个集成滤波器，为所希望的无线信道选择合适的频率范围。最佳170KHz带宽导致10Log(170×10)=52.3dB。

　　10Log (S/N)min确定基带系统的SNR。此最低需求随基带供应商而异。当收发器把信息呈现到基带时，它是模拟I和Q格式。从这种格式，基带系统需要重建原来的数字信号，并用语音或数据编译码器译码数字信息。为了保证成功的解调，规定最低SNR要求(通常为6dB)。