2011-11-26 23:22:27原啟人

雜訊計算

在計算無線系統的可靠度時,基本上至少會用到發射功率、接收靈敏度及距離這三個數據。而其中的接收靈敏度係建立在系統雜訊之上,一旦雜訊準位比系統雜訊理論值為高時,接收靈敏度將隨之劣化。因此在計算無線系統的可靠度時,必需先釐清接收端的雜訊值為多少?

 

理論上通訊系統雜訊值為:

 N = 10log(KTB )……式一

   K:波次曼常數 1.38 x 10-23

   T:絕對溫度,室溫27℃為絕對溫度300

   B:工作頻寬,單位為Hz

 

 將上式單位換算為dBm,並代上全部數據,則可得:

N(dBm) =  10logK + 10logT + 10logB +30

          =  -174 + 10logB……式二

 

GSM系統為例,將頻寬200KHz代入上式,即可得系統雜訊準位為:

         -174 + 10log(2 x 105) = -121dBm……式三

 

假設一GSM基地台的發射機雜訊輸出值為-36dBm,接收機12dB SINAD靈敏度為-108dBm,則基地台雙工器隔離度至少需為:

    -108 – 12 = -120dBm……式四

    -36 – (-120) = 84dB……式五

 

一般800MHz以上的帶通雙工器可輕易的做到90dB以上的隔離度,因此對目前的行動通訊系統來說,發射機的輸出雜訊並不會對接收機靈敏度造成影響。但對於500MHz以下甚至是150MHz以下的無線通訊系統來說,由於雙工器多採陷波型濾波器,再加上隔離度不易建立,因此發射機輸出雜訊往往會嚴重劣化接收靈敏度。

 

150MHz頻段的12.5KHz系統為例,假設發射機發射功率為40w,雜訊抑制度為70dB;接收機12dB SINAD靈敏度為-118dBm,則雙工器隔離度需為:

-118 – 12 = -130dBm……接收機端雜訊準位要求

46 – 70 - (-120) = 96dB

 

12.5KHz系統的雜訊準位理論值為:

-174 + 10log(12500) = -133dBm

因此理論上雙工器隔離度應該在99dB以上,但實際上雙陷波型雙工器無法做到如此高的隔離度。所以在全雙工模式或中繼模式情況下,500MHz以下頻段的12.5KHz25KHz系統接收靈敏度都會大幅劣化至少6dB。這也就是為什麼收/發非同時的半雙工模式涵蓋半徑會遠大於收/發同時的全雙工模式或中繼模式的原因。

 

在空間允許情況下,為避免雙工器隔離度不足造成接收靈敏度劣化,一般會採用收/發雙天線且採垂直安裝方式來增加兩天線間的隔離度。但無論是採雙天線或雙陷波型雙工器,只要是同頻段的兩系統共站,即需在發射機輸出端加裝一帶通濾波器以抑制雜訊輸出強度,否則發射雜訊即會劣化彼此的接收靈敏度。

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