图1.
下面是在图1中用到的参数的定义,在灵敏度方程中也会用到它们:
Sin = 可获得的输入信号功率(W)
Nin = 可获得的输入热噪声功率(W) = KTBRF其中:
K = 波尔兹曼常数 = 1.381 10-23 W/Hz/K,
T = 290K,室温
BRF = 射频载波带宽(Hz) = 扩频系统的码片速率
Sout = 可获得的输出信号功率(W)
Nout = 可获得的输出噪声功率(W)
G = 设备增益(数值)
F = 设备噪声系数(数值)
的定义如下:
用输入噪声Nin表示Nout:F = (Sin / Nin) / (Sout / Nout) = (Sin / Nin) (Nout / Sout)
Nout = (F Nin Sout) / Sin其中Sout = G Sin得到:
Nout = F Nin G调制信号的平均功率定义为S = Eb / T,其中Eb为比特持续时间内的能量,单位为W-s,T是以秒为单位的比特持续时间。
调制信号平均功率与用户数据速率的关系按下面的式子计算:
1 / T = 用户数据比特率, Rbit单位Hz, 得出Sin = Eb Rbit根据上述方程,以Eb/No表示的设备输出端信噪比为:
Sout / Nout = (Sin G) / (Nin G F) =其中KTF表示1比特持续时间内的噪声功率(No)。
Sin / (Nin F) =
(Eb Rbit) / (KTBRF F) =
(Eb/ KTF) (Rbit / BRF),
因此,
Sout / Nout = Eb/No Rbit / BRF在射频频带内,BRF等于扩频系统的码片速率W,处理增益(PG = W/Rbit)可以定义为:
PG = BRF / Rbit所以, Rbit / BRF = 1/PG,由此得输出信噪比:
注意:对于没有扩频的系统(W = Rbit),Eb/No在数值上等于SNR。Sout / Nout = Eb/No 1 / PG.
F = (Sin / Nin) / (Sout / Nout)或F = (Sin / Nin) (Nout / Sout)Sin又可以表示为:
Sin = F Nin (Sout / Nout)
Sin = F KTBRF Eb/No 1/PG用一种更加常用的对数形式表示,对每一项取以10为底的对数再乘10得到单位dB或dBm。于是噪声系数NF (dB) = 10 log (F),由此得出下面的接收机灵敏度方程:
Sin (dBm) = NF (dB) + KTBRF (dBm) + Eb/No (dB) - PG (dB)
Sin (dBm) = NF (dB) + KTBRF (dBm) + Eb/No (dB) - PG (dB)下面的步骤和图2给出了得到NFmax的具体方法:
步骤1:对于WCDMA系统,在预期的灵敏度下最大规定射频输入信号为-121dBm。
步骤2:减去5dB的Eb/No值,得到在用户频带内允许的最大噪声电平为-126dBm (12.2kHz)。
步骤3:加上25dB的处理增益,得到在射频载波带宽内的最大允许噪声电平为-101dBm。
步骤4:从射频输入噪声中减去最大允许噪声电平得到NFmax = 7.1dB。
图2.
注意:如果在接收机设计中使用了更高效的检测器,使对Eb/No值的要求仅为3dB而不是5dB,在接收机NFmax为7.1dB的条件下,接收机灵敏度可以达到-123dBm。另外,由于降低了对于Eb/No值的要求,在满足最大规定输入信号为-121dBm的同时,高达9.1dB的NFmax值也是可以承受的。
Sin (dBm) = NF (dB) + KTBRF (dBm) + Eb/No (dB) - PG (dB)
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