廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、電視轉(zhuǎn)播、中續(xù)通信、數(shù)據(jù)與圖象傳輸、雷達(dá)、遙控、遙感、電子偵察、電子對(duì)抗等領(lǐng)域
接收靈敏度,這應(yīng)該是最基本的概念之一,表征的是接收機(jī)能夠在不超過(guò)一定誤碼率的情況下識(shí)別的最低信號(hào)強(qiáng)度。這里說(shuō)誤碼率,是沿用Cs(電路交換)時(shí)代的定義作一個(gè)通稱,在多數(shù)情況下,Ber (Bit Error Rate)或者Per (Packet Error Rate)會(huì)用來(lái)考察靈敏度,在Lte時(shí)代干脆用吞吐量Throughput來(lái)定義——因?yàn)長(zhǎng)te干脆沒(méi)有電路交換的語(yǔ)音信道,但是這也是一個(gè)實(shí)實(shí)在在的進(jìn)化,因?yàn)榈谝淮挝覀儾辉偈褂弥T如12.2kbps Rmc(參考測(cè)量信道,實(shí)際代表的是速率12.2kbps的語(yǔ)音編碼)這樣的“標(biāo)準(zhǔn)化替代品”來(lái)衡量靈敏度,而是以用戶可以實(shí)實(shí)在在感受到的吞吐量來(lái)定義之。*
講靈敏度的時(shí)候我們常常聯(lián)系到SNR(信噪比,我們一般是講接收機(jī)的解調(diào)信噪比),我們把解調(diào)信噪比定義為不超過(guò)一定誤碼率的情況下解調(diào)器能夠解調(diào)的信噪比門(mén)限(面試的時(shí)候經(jīng)常會(huì)有人給你出題,給一串NF、Gain,再告訴你解調(diào)門(mén)限要你推靈敏度)。那么S和N分別何來(lái)?
S即信號(hào)Signal,或者稱為有用信號(hào);N即噪聲Noise,泛指一切不帶有有用信息的信號(hào)。有用信號(hào)一般是通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)發(fā)射出來(lái),噪聲的來(lái)源則是非常廣泛的,最典型的就是那個(gè)著名的-174dBm/Hz——自然噪聲底,要記住它是一個(gè)與通信系統(tǒng)類(lèi)型無(wú)關(guān)的量,從某種意義上講是從熱力學(xué)推算出來(lái)的(所以它跟溫度有關(guān));另外要注意的是它實(shí)際上是個(gè)噪聲功率密度(所以有dBm/Hz這個(gè)量綱),我們接收多大帶寬的信號(hào),就會(huì)接受多大帶寬的噪聲——所以最終的噪聲功率是用噪聲功率密度對(duì)帶寬積分得來(lái)。**
發(fā)射功率的重要性,在于發(fā)射機(jī)的信號(hào)需要經(jīng)過(guò)空間的衰落之后才能到達(dá)接收機(jī),那么越高的發(fā)射功率意味著越遠(yuǎn)的通信距離。
那么我們的發(fā)射信號(hào)要不要講究SNR?譬如說(shuō),我們的發(fā)射信號(hào)SNR很差,那么到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)SNR是不是也很差?
這個(gè)牽涉到剛才講過(guò)的概念,自然噪聲底。我們假設(shè)空間的衰落對(duì)信號(hào)和噪聲都是效果相同的(實(shí)際上不是,信號(hào)能夠通編碼抵御衰落而噪聲不行)而且是如同衰減器一般作用的,那么我們假設(shè)空間衰落-200dB,發(fā)射信號(hào)帶寬1Hz,功率50dBm,信噪比50dB,接收機(jī)收到信號(hào)的SNR是多少?
接收機(jī)收到信號(hào)的功率是50-200=-150Bm(帶寬1Hz),而發(fā)射機(jī)的噪聲50-50=0dBm通過(guò)空間衰落,到達(dá)接收機(jī)的功率是0-200=-200dBm(帶寬1Hz)?這時(shí)候這部分噪聲早已被“淹沒(méi)”在-174dBm/Hz的自然噪聲底之下了,此時(shí)我們計(jì)算接收機(jī)入口的噪聲,只需要考慮-174dBm/Hz的“基本成分”即可。*
這在通信系統(tǒng)的絕大部分情況下是適用的。**
我們把這些項(xiàng)目放在一起,是因?yàn)樗鼈儽碚鞯膶?shí)際上是“發(fā)射機(jī)噪聲”的一部分,只是這些噪聲不是在發(fā)射信道之內(nèi),而是發(fā)射機(jī)泄漏到臨近信道中去的部分,可以統(tǒng)稱為“鄰道泄漏”。
其中ACLR和ACPR(其實(shí)是一個(gè)東西,不過(guò)一個(gè)是在終端測(cè)試中的叫法,一個(gè)是在基站測(cè)試中的叫法罷了),都是以“Adjacent Channel”命名,顧名思義,都是描述本機(jī)對(duì)其他設(shè)備的干擾。而且它們有個(gè)共同點(diǎn),對(duì)干擾信號(hào)的功率計(jì)算也是以一個(gè)信道帶寬為計(jì)。這種計(jì)量方法表明,這一指標(biāo)的設(shè)計(jì)目的,是考量發(fā)射機(jī)泄漏的信號(hào),對(duì)相同或相似制式的設(shè)備接收機(jī)的干擾——干擾信號(hào)以同頻同帶寬的模式落到接收機(jī)帶內(nèi),形成對(duì)接收機(jī)接收信號(hào)的同頻干擾。
在LTE中,ACLR的測(cè)試有兩種設(shè)置,EUTRA和UTRA,前者是描述LTE系統(tǒng)對(duì)LTE系統(tǒng)的干擾,后者是考慮LTE系統(tǒng)對(duì)UMTS系統(tǒng)的干擾。所以我們可以看到EUTRAACLR的測(cè)量帶寬是LTE RB的占用帶寬,UTRA ACLR的測(cè)量帶寬是UMTS信號(hào)的占用帶寬(FDD系統(tǒng)3.84MHz,TDD系統(tǒng)1.28MHz)。換句話說(shuō),ACLR/ACPR描述的是一種“對(duì)等的”干擾:發(fā)射信號(hào)的泄漏對(duì)同樣或者類(lèi)似的通信系統(tǒng)發(fā)生的干擾。
這一定義是有非常重要的實(shí)際意義的。實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中同小區(qū)鄰小區(qū)還有附近小區(qū)經(jīng)常會(huì)有信號(hào)泄漏過(guò)來(lái),所以網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)的過(guò)程實(shí)際上就是容量最大化和干擾最小化的過(guò)程,而系統(tǒng)本身的鄰道泄漏對(duì)于鄰近小區(qū)就是典型的干擾信號(hào);從系統(tǒng)的另一個(gè)方向來(lái)看,擁擠人群中用戶的手機(jī)也可能成為互相的干擾源。
同樣的,在通信系統(tǒng)的演化中,從來(lái)是以“平滑過(guò)渡”為目標(biāo),即在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上升級(jí)改造進(jìn)入下一代網(wǎng)絡(luò)。那么兩代甚至三代系統(tǒng)共存就需要考慮不同系統(tǒng)之間的干擾,LTE引入U(xiǎn)TRA即是考慮了LTE在與UMTS共存的情形下對(duì)前代系統(tǒng)的射頻干擾。
Modulation Spectrum/Switching Spectrum
而退回到GSM系統(tǒng),Modulation Spectrum(調(diào)制譜)和Switching Spectrum(切換譜,也有稱為開(kāi)關(guān)譜的,對(duì)舶來(lái)品不同翻譯的緣故)也是扮演了鄰道泄漏相似的角色。不同的是它們的測(cè)量帶寬并不是GSM信號(hào)的占用帶寬。從定義上看,可以認(rèn)為調(diào)制譜是衡量同步系統(tǒng)之間的干擾,而切換譜是衡量非同步系統(tǒng)之間的干擾(事實(shí)上如果不對(duì)信號(hào)做gating,切換譜一定是會(huì)把調(diào)制譜淹沒(méi)掉的)。
這就牽涉到另一個(gè)概念:GSM系統(tǒng)中,各小區(qū)之間是不同步的,雖然它用的是TDMA;而相比之下,TD-SCDMA和之后的TD-LTE,小區(qū)之間是同步的(那個(gè)飛碟形狀或者球頭的GPS天線永遠(yuǎn)是TDD系統(tǒng)擺脫不了的桎梏)。
因?yàn)樾^(qū)間不同步,所以A小區(qū)上升沿/下降沿的功率泄漏可能落到B小區(qū)的payload部分,所以我們用切換譜來(lái)衡量此狀態(tài)下發(fā)射機(jī)對(duì)鄰信道的干擾;而在整個(gè)577us的GSM timeslot里,上升沿/下降沿的占比畢竟很少,多數(shù)時(shí)候兩個(gè)相鄰小區(qū)的payload部分會(huì)在時(shí)間上交疊,評(píng)估這種情況下發(fā)射機(jī)對(duì)鄰信道的干擾就可以參考調(diào)制譜。
SEM (Spectrum Emission Mask)
講SEM的時(shí)候,首先要注意它是一個(gè)“帶內(nèi)指標(biāo)”,與spurious emission區(qū)分開(kāi)來(lái),后者在廣義上是包含了SEM的,但是著重看的其實(shí)是發(fā)射機(jī)工作頻段之外的頻譜泄漏,其引入也更多的是從EMC(電磁兼容)的角度。
SEM是提供一個(gè)“頻譜模版”,然后在測(cè)量發(fā)射機(jī)帶內(nèi)頻譜泄漏的時(shí)候,看有沒(méi)有超出模版限值的點(diǎn)??梢哉f(shuō)它與ACLR有關(guān)系,但是又不相同:ACLR是考慮泄漏到鄰近信道中的平均功率,所以它以信道帶寬為測(cè)量帶寬,它體現(xiàn)的是發(fā)射機(jī)在鄰近信道內(nèi)的“噪聲底”;SEM反映的是以較小的測(cè)量帶寬(往往100kHz到1MHz)捕捉在鄰近頻段內(nèi)的超標(biāo)點(diǎn),體現(xiàn)的是“以噪聲底為基礎(chǔ)的雜散發(fā)射”。
如果用頻譜儀掃描SEM,可以看到鄰信道上的雜散點(diǎn)會(huì)普遍的高出ACLR均值,所以如果ACLR指標(biāo)本身沒(méi)有余量,SEM就很容易超標(biāo)。反之SEM超標(biāo)并不一定意味著ACLR不良,有一種常見(jiàn)的現(xiàn)象就是有LO的雜散或者某個(gè)時(shí)鐘與LO調(diào)制分量(往往帶寬很窄,類(lèi)似點(diǎn)頻)串入發(fā)射機(jī)鏈路,這時(shí)候即便ACLR很好,SEM也可能超標(biāo)。
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