手機發射功率淺析

一、手機發射功率的兩個方面

　　手機發射功率在PHS、GSM、 cdma2000 1x、wcdma等協議中，被設計得越來越復雜，它的重要性已不言而喻，哪手機發射功率是大些好哪，還是小些好哪?事實上單純的說大些好或者小些好，都實在不是一個明智的回答，因為在設計手機功率時，要考慮以下兩個方面：

　　1、在能保證正常通信情況下，手機發射功率越小越好

　　*、手機發射功率越小,手機的耗電量就越小,待機時間、通話時間越長;

　　*、手機發射功率越小，對同系統別的手機的干擾越小，這不僅給同系統別的手機創造了好的無線環境，同時對于cdma2000 1x、wcdma來說，這就意味著小區容量越大;

　　*、手機發射功率越小，對別的無線設備干擾越小,這就給別的無線設備創造了好的無線環境;

　　2、在有些情況下，為了能保證通信質量，手機發射功率希望能被調整的大些，再大些,再大些......

　　*、手機在小區的遠端時,為了保證手機信號經過長距離傳輸到達基站后,手機信號仍能被正確解調,也就是手機發射功率要足夠大，以克服信號經過長距離傳輸的衰減;

　　*、手機被建筑物或其它遮擋，在無線陰影區內，手機發射功率也要足夠大，以克服手機信號必須經過多次的反射、折射及長距離傳輸的衰減;

　　*、手機在干擾比較大的情況下，如鄰信道、同信道干擾，阻塞等等，手機發射功率也要足夠大，以克服噪聲的干擾。

　　綜上所述，手機發射功率存在著兩面性，一方面在能保證正常通信情況下，手機發射功率越小越好;另一方面，在有些情況下，為了能保證通信質量，手機發射功率必須要大一些，甚至要再大一些。這兩方面看似矛盾，實為統一，準確表述為：手機必須發出足夠大的功率，以保證通信質量，在保證通信質量的前提下，手機發射功率越小越好。換言之，手機發射功率最好根據實際情況能夠被控制，該大則大，該小則小。

　　二、PHS手機發射功率

　　PHS(Personal Handyphone system的縮寫)為日本獨立開發出的第三代數字無繩電話系統——個人攜帶電話系統,它具有很多突出的優點：建設費用低、系統擴充方便,超低的資費標準,因協議簡單，而使手機制造成本降低，最終導致手機擁有價格上的優勢等等。PHS在中國被稱為小靈通，在有些地方也稱為“個人通信接入系統PAS(Personal Access System)”

　　PHS采用日本RCR-STD28協議作為空中無線接口標準，采用微蜂窩技術，因此它必須建置較密集的基站。由于基站覆蓋范圍較小，其鋪設就必須比高功率的移動電話基站密，適于低速狀態下的移動。不過，新一代的PHS基站范圍已擴大至500米。

　　基于以上的情況，特別是采用微蜂窩技術，RCR-STD28規定手機的發射平均功率≤10mW，峰值功率≤80mW，發射功率不可控。除此之外，有關PHS手機發射功率的測量還有

　　1、載波關斷泄漏功率≤80nW

　　2、發射瞬態響應特性：脈沖上升、下降時間≤13μS

　　3、雜散發射功率相對載波電平(衰減量)≥50dB，或絕對電平≤2.5μW。

　　從以上的情況不難看出，PHS手機在小區遠端，或陰影區，或受到干擾，是不能以再提高發射功率，以抵消無線信號的長距離傳輸的損耗，或建筑物等的遮擋損耗，或抵御干擾。這實際上導致的結果就是手機與基站之間的無線鏈路很脆弱，這是PHS手機協議上的根本弱點之一。

　　反過來從協議對手機發射功率的規定中我們也不難看出，PHS只能采用微蜂窩技術，通過建置較密集的基站抵消遠近效應和陰影效應，否則就會出現大量的無信號區域和通信質量差等問題。在受到干擾，通信質量降低的情況下，手機也無法通過提高發射功率的辦法，來保證通信質量。

　　由于PHS手機發射功率比較小,對別的手機或無線設備干擾也小，它的待機時間、通話時間都比較長，由于PHS手機發射功率不受控制，協議簡單，手機制造成本也相對較低。

　　三、GSM手機發射功率

　　GSM協議規定，手機發射功率是可以被基站控制的。基站通過下行SACCH信道，發出命令控制手機的發射功率級別，每個功率級別差 2dB，GSM900 手機最大發射功率級別是5(33dBm)，最小發射功率級別是19(5dBm)，DCS1800手機最大發射功率級別是 0(30dBm)，最小發射功率級別是15(0dBm)。

　　從以上不難看出當手機遠離基站，或者處于無線陰影區時，基站可以命令手機發出較大功率，直至33dBm(GSM900)，以克服遠距離傳輸或建筑物遮擋所造成的信號損耗。如果手機離基站很近，且無任何遮擋物時，基站可以命令手機發出較小功率，直至5dBm(GSM900)，以減少手機對同信道、相鄰信道的其它GSM用戶的干擾和其它無線設備的干擾，而且這樣還可以有效延長手機待機時間、通話時間。

　　從以上不難看出GSM手機發出的最低功率僅為5dBm(GSM900)，約為3.2mW，這比PHS的平均功率 10mW要小，同時GSM手機發出的最大功率33dBm(GSM900)，約為2W，這個信號相對來說是巨大的，對這種大信號不加以嚴格規定，其干擾也是巨大的。因此GSM就手機發射信號除了發射功率的規定以外，在其它方面也作了適當的規定。(注意：這里是適當的規定，如果規定偏嚴無疑會加大手機制造成本，如果偏松，無疑會加大干擾。)具體有如下幾個方面：

　　1、Power versus Time

　　由于GSM是TDMA系統，因此GSM協議通過一個功率對時間的模板來嚴格限制發射功率在時間域的變化情況，以減少干擾，尤其是對同信道其他時隙的用戶的干擾。

　　2、Output RF Spectrum Due to Modulation

　　3、Output RF Spectrum Due to Ramping

　　GSM通過對手機發射信號的調制譜和切換譜的規定，來限制手機發射信號時的頻譜帶寬和形狀，以減少干擾，尤其是鄰信道用戶的干擾。

　　拿GSM協議和PHS協議對比來看，GSM為保證通信質量，規定了手機的發射功率是受基站控制的，根據需要可大可小，但同時又嚴格規定手機發射信號在時間域和頻率域的“形狀”(PvT,ORFS)，這無疑又極大的限制了手機對外的干擾。而PHS手機的發射功率不可再增大，因此PHS手機與基站之間的無線鏈路很脆弱的弱點，只能通過建置較密集的基站來解決，這無疑又加大了系統的投資。當然由于它的發射信號始終比較小，信號在時域和頻域上的要求也不用很嚴，生產制造成本、測試成本也都跟著降了下來。

　　從以上不難看出，同為時分多址系統，單從手機發射功率這點就能看出來，GSM系統優于PHS系統。