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EMC工程师必知:常见RF指标的本质和意义

时间:2021-12-25浏览次数:1057

这篇文章的初衷是源自我给工厂工程师写的一份“操作指南”,按理说写这些东西对于工作了十来年的人来说应该是手到擒来的,但是真正写的时候就发现原本计划提纲挈领的东西写成了冗长无比的八股文。

当你写完“EVM可能随着Front-End的IL增大而恶化”的时候,如果阅读者是一个基础概念知识都不好的工程师(工厂里的工程师很多都是如此),人家[敏感词]反应是“EVM是什么”,继而是“EVM是为什么会跟IL有关系”,然后还可能是“EVM还跟什么指标有关系”——这就没完没了了。

所以我这里打算“扯到哪算哪”,把一些常见的概念列举出来,抛砖引玉,然后看看效果如何。

1、Rx Sensitivity(接收灵敏度) 

接收灵敏度,这应该是最基本的概念之一,表征的是接收机能够在不超过一定误码率的情况下识别的[敏感词]信号强度。这里说误码率,是沿用CS(电路交换)时代的定义作一个通称,在多数情况下,BER (bit error rate)或者PER (packet error rate)会用来考察灵敏度,在LTE时代干脆用吞吐量Throughput来定义——因为LTE干脆没有电路交换的语音信道,但是这也是一个实实在在的进化,因为[敏感词]次我们不再使用诸如12.2kbps RMC(参考测量信道,实际代表的是速率12.2kbps的语音编码)这样的“标准化替代品”来衡量灵敏度,而是以用户可以实实在在感受到的吞吐量来定义之。
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2、SNR(信噪比) 

讲灵敏度的时候我们常常联系到SNR(信噪比,我们一般是讲接收机的解调信噪比),我们把解调信噪比定义为不超过一定误码率的情况下解调器能够解调的信噪比门限(面试的时候经常会有人给你出题,给一串NF、Gain,再告诉你解调门限要你推灵敏度)。那么S和N分别何来? 

S即信号Signal,或者称为有用信号;N即噪声Noise,泛指一切不带有有用信息的信号。有用信号一般是通信系统发射机发射出来,噪声的来源则是非常广泛的,最典型的就是那个[敏感词]的-174dBm/Hz——自然噪声底,要记住它是一个与通信系统类型无关的量,从某种意义上讲是从热力学推算出来的(所以它跟温度有关);另外要注意的是它实际上是个噪声功率密度(所以有dBm/Hz这个量纲),我们接收多大带宽的信号,就会接受多大带宽的噪声——所以最终的噪声功率是用噪声功率密度对带宽积分得来。

3、TxPower(发射功率) 

发射功率的重要性,在于发射机的信号需要经过空间的衰落之后才能到达接收机,那么越高的发射功率意味着越远的通信距离。 

那么我们的发射信号要不要讲究SNR?譬如说,我们的发射信号SNR很差,那么到达接收机的信号SNR是不是也很差? 

这个牵涉到刚才讲过的概念,自然噪声底。我们假设空间的衰落对信号和噪声都是效果相同的(实际上不是,信号能够通编码抵御衰落而噪声不行)而且是如同衰减器一般作用的,那么我们假设空间衰落-200dB,发射信号带宽1Hz,功率50dBm,信噪比50dB,接收机收到信号的SNR是多少? 

接收机收到信号的功率是50-200=-150Bm(带宽1Hz),而发射机的噪声50-50=0dBm通过空间衰落,到达接收机的功率是0-200=-200dBm(带宽1Hz)?这时候这部分噪声早已被“淹没”在-174dBm/Hz的自然噪声底之下了,此时我们计算接收机入口的噪声,只需要考虑-174dBm/Hz的“基本成分”即可。 
这在通信系统的绝大部分情况下是适用的。

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