万禾通信技术交流
基站灵敏度概念辩析
一
静态参考灵敏度
例如
情况
灵敏度是衡量接收机在一定条件下能够接收小信号的能力
它和诸多因素有关
在不同的误码率
信纳比
信噪比等条件及不同的接收环境
静态
多径信道模型
下灵敏度概念和数值可能各不相同
图1 接收机原理框图
静态参考灵敏度是指接收机在静态理想传播环境
没有任何外界干扰
下有用信号的能力
错误比特率小于某一规定值
相当于有用信号直接输入接收机GSM为
2%
时接收机可以接收最小
它是各种传播条件中最高的灵敏度也就是说在任何情况下的接收灵敏
度数值都不可能超过静态参考灵敏度通常所讲的GSM基站灵敏度一般是指它的静态参考灵敏度
那么GSM基站的静态参考灵敏度在理论上可以做到多大呢众所周知GSM
接收机系统可以分为射频滤波
换DSP处理解调等几部分组成如图1所示
进入接收机输入端的信号有两种有用信号Pmin和热噪声信号Pnoise道中电路本身也会产生噪声Nf因而在解调处有用信号和噪声信号的比例为
Eb/Nt=Pmin –Pnoise –Nf ---------------------------------(1) 其中Eb/Nt是有用信号平均比特能量与噪声和干扰功率谱密度的比值限相当于模拟FM调制的C/I
载干比
又称为解调门
是衡量数字调制和编码方式品质因素的标准Eb/Nt
由于接收通
LNA
混频中频滤波放大A/D变
需求值取决于该系统的调制方式和解调算法在GSM系统中Eb/Nt的理论值一般为9dB有
余量=7dB
Pnoise为接收机输入口处的热噪声信号又称本底噪声基数值为Pnoise =10LogKT0
BW其中K是波尔兹曼常数K=1
.38
Pnoise =10LOG
KTO
10-23
J/K
TO为标准噪声温度TO
=290K
由式
1
则22可以推
+10LogBW =-174dBm +1
0LogBW
由于华为公司采用性能优良的解调算法接收机解调门限可以做到低于7dB取Eb/Nt
式中BW为系统信道带宽对于GSM系统而言BW=210+5 Hz出GSM基站接收机理论上静态参考灵敏度Pmin为 = -174dBm +10LogBW +Nf + Eb/Nt
= -121dBm +Nf + Eb/Nt 常温
其实这也是所有接收机静态接收灵敏度的计算公式
1 of 3
3
只是不同的通信系统BW
不同而
Zhuhai WHCom Ltd. 2000/7/4
万禾通信
探索无线 网优先锋
已BW越宽灵敏度越低值得注意的是CDMA系统BW比GSM宽但是它的灵敏度-11
7 dBm却比GSM的灵敏度-104dBm高这是因为CDMA是一个码分多址系统
具有扩频增益它的解调门限Eb/Nt可以是负值例如WCDMA的Eb/Nt一般在-16dB左右
假如GSM基站接收机内部电路不产生噪声即
Nf=0上不存在
这是一种假设的理想情况实际
GSM基站解调门限Eb/Nt=7dB也就是说理论上GSM基站最大静态参考灵敏度Pmin
通道噪声Nf只有4dB这是ETSI协议规定GSM900基站静态参
Max= -114dBm华为公司GSM900基站灵敏度为一1
0dBm一个很高的指标
目前业界最佳也只能做到这个地步考灵敏度指标为-104dBm
静态参考灵敏度是在静态传播情况下测得的数值指标
但在实际工作中
是衡量接收机性能好坏的一个重要
移动通信信道不可能是一个静
事实上
它是一种
而因
由于接收机所处的环境非常复杂
态信道
有用信号不可能无衰减
无干扰地通过空间介质到达接收机
反射
多径衰落信道发射的信号要经过直射散射等多条传播路径才能到达接收端
时延及相位随时随地地发生变化
且随着移动台的移动
各条传播路径上的信号幅度
而接收信号的电平是起伏和不稳定的能进入接收机外
的干扰
干扰信号
如同频
这些多径信号相互叠加开成衰落邻频干扰信号
也会进入接收机
另外除有用信号
造成对有用信号
频率干
所有这些不利因素都会降低接收机的接收效果为了性病接收机在多径
扰传播环境的接收能力施
例如分集接收
使它能达到静态信道下的接收效果在GSM系统中采取了许多措
射频跳频
均衡算法等
这一系列措施都是为了保证GSM
或达到静态参考灵敏度的数
基带跳频
基站接收机在复杂的多径值
频率干扰环境里灵敏度仍能接近
图2 GSM系统信号传播示意图
二 增益灵敏度概念的提出
例如这是
目前有些厂家称其GSM基站接收机灵敏度可以高于理论上的静态参考灵敏度可以达到-117dBm
左右
很多人误以为这一参数是静态参考灵敏度
但从理论上讲
不可能实现的在这种情况下不仅要求接收通道噪声为零Nf=0的解调门限下降到4dB
以下
这违背了GSM
通信系统原理
而且要将GSM系统Eb/Nt
不可能实现
那么这是一种什么样的灵敏度呢
我们分析一下这种灵敏度的计算方法
它是在静参考灵敏度的基础上再加上分集增益
和跳频得来的我闪姑且定义为增益灵敏度
也就是说
P增益灵敏度 =Pmin +
-G分集增益
+
-G跳频增益
仔细想想
4
它可以
其实不用深究这种灵敏度是否存在
它可以从侧面说明一个问题
表达GSM基站接收机抗多径干扰抗频率干扰的能力
2 of 3
也就是说在多径衰落通信信道条件
Zhuhai WHCom Ltd. 2000/7/4
万禾通信下
它能衡量改善接收机接收效果的能力
如果按照这种业界流行的灵敏度算法集极化分集平均可以做到5
技术交流
由于华为GSM基站接收机的分集增益
4dB
空间分
6dB跳频增益平均可以做到
3
那么基站接收机的
灵敏度在这种计算方法下可以达到
P增益灵敏度 = -110 -5.5 -3.5 = -119dBm
它表示华为GSM基站接收机抗干扰抗多径衰落的能力非常强
在复杂的通信信道下
接收机任何时候的接收灵敏度都能始终保持在静态参考灵敏度这一最佳数值
三 上下行信号平衡的概念
灵敏度的提高是以较高的成本为代
要
GSM
基站接收机的灵敏度并不一定要求越高越好价的
在一定的条件下求上下行信号必须平衡
对于下行信道
后
太高的灵敏度没有多少意义由于GSM
通信是一种双向通信如图2所示BS
发射的有用信号S
1
经无线传播路径
Lp
到达
MS
基站
其最小有用信号强度应不小于MS
的接收灵敏度对于上行信道
移动台
MS
发射的有用信号
S2
经无线传播路径
Lp
到达基站
MS后其最小有用信号强度应不小于BS
的接收灵敏度
由于上行和下行链路无线传播路径相同频率相差不远GSM收/发双工间隔为
45MHz可以认为传输损耗相同
即Lp
值相同
基站发射天线增益+移动台接收天线增益与移动台
发射天线增益+基站接收天线增益也可以认为相当那么上下行信号平衡就要求
S1 –Pmin
MS
S2 –
Pmin
BS
5
接收机静态参考灵敏度为-1
02dBm
则下行
ETSI协议规定移动台MS发射功率为33dBm
华为GSM基站在机顶处发射功率一般为40dBm接收机静态参考灵敏度为-110dBm
40 +102 = 1
42
上行
33 +110 =1
43
说明能够很好的保持上下行信号平衡
华为公司目前已在全国十多个城市和地区大规模地开通了GSM
商用网够很好的保持上下行信号平衡
提供良好的信号覆盖
每个基站都能
这表明我们在设计GSM基站接收机
有效地满足了
灵敏度时不但考虑了指标的卓越性
双向通信的要求
不任意浪费指标了产品的竞争能力
还充分考虑了上下行信号的平衡因素节省了GSM基站成本
使之保持较高的性价比提高
摘自华为技术报第78期
3 of 3 Zhuhai WHCom Ltd. 2000/7/4
万禾通信技术交流
基站灵敏度概念辩析
一
静态参考灵敏度
例如
情况
灵敏度是衡量接收机在一定条件下能够接收小信号的能力
它和诸多因素有关
在不同的误码率
信纳比
信噪比等条件及不同的接收环境
静态
多径信道模型
下灵敏度概念和数值可能各不相同
图1 接收机原理框图
静态参考灵敏度是指接收机在静态理想传播环境
没有任何外界干扰
下有用信号的能力
错误比特率小于某一规定值
相当于有用信号直接输入接收机GSM为
2%
时接收机可以接收最小
它是各种传播条件中最高的灵敏度也就是说在任何情况下的接收灵敏
度数值都不可能超过静态参考灵敏度通常所讲的GSM基站灵敏度一般是指它的静态参考灵敏度
那么GSM基站的静态参考灵敏度在理论上可以做到多大呢众所周知GSM
接收机系统可以分为射频滤波
换DSP处理解调等几部分组成如图1所示
进入接收机输入端的信号有两种有用信号Pmin和热噪声信号Pnoise道中电路本身也会产生噪声Nf因而在解调处有用信号和噪声信号的比例为
Eb/Nt=Pmin –Pnoise –Nf ---------------------------------(1) 其中Eb/Nt是有用信号平均比特能量与噪声和干扰功率谱密度的比值限相当于模拟FM调制的C/I
载干比
又称为解调门
是衡量数字调制和编码方式品质因素的标准Eb/Nt
由于接收通
LNA
混频中频滤波放大A/D变
需求值取决于该系统的调制方式和解调算法在GSM系统中Eb/Nt的理论值一般为9dB有
余量=7dB
Pnoise为接收机输入口处的热噪声信号又称本底噪声基数值为Pnoise =10LogKT0
BW其中K是波尔兹曼常数K=1
.38
Pnoise =10LOG
KTO
10-23
J/K
TO为标准噪声温度TO
=290K
由式
1
则22可以推
+10LogBW =-174dBm +1
0LogBW
由于华为公司采用性能优良的解调算法接收机解调门限可以做到低于7dB取Eb/Nt
式中BW为系统信道带宽对于GSM系统而言BW=210+5 Hz出GSM基站接收机理论上静态参考灵敏度Pmin为 = -174dBm +10LogBW +Nf + Eb/Nt
= -121dBm +Nf + Eb/Nt 常温
其实这也是所有接收机静态接收灵敏度的计算公式
1 of 3
3
只是不同的通信系统BW
不同而
Zhuhai WHCom Ltd. 2000/7/4
万禾通信
探索无线 网优先锋
已BW越宽灵敏度越低值得注意的是CDMA系统BW比GSM宽但是它的灵敏度-11
7 dBm却比GSM的灵敏度-104dBm高这是因为CDMA是一个码分多址系统
具有扩频增益它的解调门限Eb/Nt可以是负值例如WCDMA的Eb/Nt一般在-16dB左右
假如GSM基站接收机内部电路不产生噪声即
Nf=0上不存在
这是一种假设的理想情况实际
GSM基站解调门限Eb/Nt=7dB也就是说理论上GSM基站最大静态参考灵敏度Pmin
通道噪声Nf只有4dB这是ETSI协议规定GSM900基站静态参
Max= -114dBm华为公司GSM900基站灵敏度为一1
0dBm一个很高的指标
目前业界最佳也只能做到这个地步考灵敏度指标为-104dBm
静态参考灵敏度是在静态传播情况下测得的数值指标
但在实际工作中
是衡量接收机性能好坏的一个重要
移动通信信道不可能是一个静
事实上
它是一种
而因
由于接收机所处的环境非常复杂
态信道
有用信号不可能无衰减
无干扰地通过空间介质到达接收机
反射
多径衰落信道发射的信号要经过直射散射等多条传播路径才能到达接收端
时延及相位随时随地地发生变化
且随着移动台的移动
各条传播路径上的信号幅度
而接收信号的电平是起伏和不稳定的能进入接收机外
的干扰
干扰信号
如同频
这些多径信号相互叠加开成衰落邻频干扰信号
也会进入接收机
另外除有用信号
造成对有用信号
频率干
所有这些不利因素都会降低接收机的接收效果为了性病接收机在多径
扰传播环境的接收能力施
例如分集接收
使它能达到静态信道下的接收效果在GSM系统中采取了许多措
射频跳频
均衡算法等
这一系列措施都是为了保证GSM
或达到静态参考灵敏度的数
基带跳频
基站接收机在复杂的多径值
频率干扰环境里灵敏度仍能接近
图2 GSM系统信号传播示意图
二 增益灵敏度概念的提出
例如这是
目前有些厂家称其GSM基站接收机灵敏度可以高于理论上的静态参考灵敏度可以达到-117dBm
左右
很多人误以为这一参数是静态参考灵敏度
但从理论上讲
不可能实现的在这种情况下不仅要求接收通道噪声为零Nf=0的解调门限下降到4dB
以下
这违背了GSM
通信系统原理
而且要将GSM系统Eb/Nt
不可能实现
那么这是一种什么样的灵敏度呢
我们分析一下这种灵敏度的计算方法
它是在静参考灵敏度的基础上再加上分集增益
和跳频得来的我闪姑且定义为增益灵敏度
也就是说
P增益灵敏度 =Pmin +
-G分集增益
+
-G跳频增益
仔细想想
4
它可以
其实不用深究这种灵敏度是否存在
它可以从侧面说明一个问题
表达GSM基站接收机抗多径干扰抗频率干扰的能力
2 of 3
也就是说在多径衰落通信信道条件
Zhuhai WHCom Ltd. 2000/7/4
万禾通信下
它能衡量改善接收机接收效果的能力
如果按照这种业界流行的灵敏度算法集极化分集平均可以做到5
技术交流
由于华为GSM基站接收机的分集增益
4dB
空间分
6dB跳频增益平均可以做到
3
那么基站接收机的
灵敏度在这种计算方法下可以达到
P增益灵敏度 = -110 -5.5 -3.5 = -119dBm
它表示华为GSM基站接收机抗干扰抗多径衰落的能力非常强
在复杂的通信信道下
接收机任何时候的接收灵敏度都能始终保持在静态参考灵敏度这一最佳数值
三 上下行信号平衡的概念
灵敏度的提高是以较高的成本为代
要
GSM
基站接收机的灵敏度并不一定要求越高越好价的
在一定的条件下求上下行信号必须平衡
对于下行信道
后
太高的灵敏度没有多少意义由于GSM
通信是一种双向通信如图2所示BS
发射的有用信号S
1
经无线传播路径
Lp
到达
MS
基站
其最小有用信号强度应不小于MS
的接收灵敏度对于上行信道
移动台
MS
发射的有用信号
S2
经无线传播路径
Lp
到达基站
MS后其最小有用信号强度应不小于BS
的接收灵敏度
由于上行和下行链路无线传播路径相同频率相差不远GSM收/发双工间隔为
45MHz可以认为传输损耗相同
即Lp
值相同
基站发射天线增益+移动台接收天线增益与移动台
发射天线增益+基站接收天线增益也可以认为相当那么上下行信号平衡就要求
S1 –Pmin
MS
S2 –
Pmin
BS
5
接收机静态参考灵敏度为-1
02dBm
则下行
ETSI协议规定移动台MS发射功率为33dBm
华为GSM基站在机顶处发射功率一般为40dBm接收机静态参考灵敏度为-110dBm
40 +102 = 1
42
上行
33 +110 =1
43
说明能够很好的保持上下行信号平衡
华为公司目前已在全国十多个城市和地区大规模地开通了GSM
商用网够很好的保持上下行信号平衡
提供良好的信号覆盖
每个基站都能
这表明我们在设计GSM基站接收机
有效地满足了
灵敏度时不但考虑了指标的卓越性
双向通信的要求
不任意浪费指标了产品的竞争能力
还充分考虑了上下行信号的平衡因素节省了GSM基站成本
使之保持较高的性价比提高
摘自华为技术报第78期
3 of 3 Zhuhai WHCom Ltd. 2000/7/4