灵敏度计算
英语11月缩写-7年级作文
2023年2月21日发(作者：大卫不可以教案)基站灵敏度概念辩析
一、静态参考灵敏度
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。例如，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）情况下灵敏度概
念和数值可能各不相同。
静态参考灵敏度是指接收机在静态理想传播环境（相当于有用信号直接输入接收机，没有
任何外界干扰）下，错误比特率小于某一规定值（GSM为2％）时接收机可以接收最小有用信号的
能力。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、LNA、混频、中频滤波、放大、A/D变
换、DSP处理、解调等几部分组成，如图1所示。
图1接收机原理框图
进入接收机输入端的信号有两种，有用信号P
min
和热噪声信号P
noise
，由于接收通道中电路
本身也会产生噪声N
f
，因而在解调处有用信号和噪声信号的比例为：
E
b
/N
t
＝P
min
－P
noise
－N
f
－－－－－－－－－－－－－－－－－－（1）
其中E
b
/N
t
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，又称为解调门限，相
当于模拟FM调制的C/I（载干比），是衡量数字调制和编码方式品质因素的标准。E
b
/N
t
需求值取
决于该系统的调制方式和解调算法，在GSM系统中，E
b
/N
t
的理论值一般为9dB（有余量），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E
b
/N
t
＝7dB）。
P
noise
为接收机输入口处的热噪声信号，又称本底噪声，其数值为P
noise
＝10Log（KT
0
BW），其中K是波尔兹曼常数，K＝1.38×10-23J/K；T
0
为标准噪声温度，T
0
＝290K。则：
P
noise
＝10Log（KT
0
）＋10LogBW＝－174dBm＋10LogBW－－－－－－（2）
式中BW为系统信道带宽，对于GSM系统而言BW＝2×10+5Hz，由式（1）、（2）可以推
出GSM基站接收机理论上静态参考灵敏度P
min
为：
P
min
＝－174dBm＋10LogBW＋N
f
＋E
b
/N
t
＝－121dBm＋N
f
＋E
b
/N
t
（常温）－－－－－－－－－（3）
其实这也是所有接收机静态接收灵敏度的计算公式，只是不同的通信系统BW不同而
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
（－117dBm）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（E
b
/N
t
）可以是负值，例如WCDMA的E
b
/N
t
一般在－16dB左右。
假如GSM基站接收机内部电路不产生噪声，即N
f
＝0（这是一种假设的理想情况，实际上
不存在），GSM基站解调门限E
b
/N
t
＝7dB，也就是说理论上GSM基站最大静态参考灵敏度
Pmin（Max）＝－114dBm。华为公司GSM900基站灵敏度为－110dBm，通道噪声N
f
只有4dB，这
是一个很高的指标，目前业界最佳也只能做到这个地步，ETSI协议规定GSM900基站静态参考灵敏
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，是衡量接收机性能好坏的一个重要指
标。但在实际工作中，由于接收机所处的环境非常复杂，移动通信信道不可能是一个静态信道，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。事实上，它是一种多径衰落信道，发射
的信号要经过直射、反射、散射等多条传播路径才能到达接收端，而且随着移动台的移动，各条传
播路径上的信号幅度、时延及相位随时随地地发生变化，因而接收信号的电平是起伏和不稳定的，
这些多径信号相互叠加形成衰落；另外除有用信号能进入接收机外，干扰信号（如同频、邻频干扰
信号）也会进入接收机，造成对有用信号的干扰。所有这些不利因素都会降低接收机的接收效果，
为了改善接收机在多径、频率干扰传播环境的接收能力，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施，例如分集接收、基带跳频、射频跳频，均衡算法等，这一系列措施
都是为了保证GSM基站接收机在复杂的多径、频率干扰环境里灵敏度仍能接近，或达到静态参考
灵敏度的数值。
二、增益灵敏度概念的提出
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，例如可以
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，这是不可能实现
的。在这种情况下，不仅要求接收通道噪声为零（N
f
＝0），而且要将GSM系统E
b
/N
t
的解调门限下
降到4dB以下，这违背了GSM通信系统原理，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，它是在静态参考灵敏度的基础上再加上分集增益和
跳频增益得来的，我们姑且定义为增益灵敏度。也就是说：
P
增益灵敏度
＝P
min
＋（－G
分集增益
）＋（－G
跳频增益
）－－－－－－－－－－－（4）
其实不用深究这种灵敏度是否存在？仔细想想，它可以从侧面说明一个问题：它可以表达
GSM基站接收机抗多径干扰、抗频率干扰的能力，也就是说在多径衰落通信信道条件下，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，由于华为GSM基站接收机的分集增益（空间分集、
极化分集）平均可以做到5～6dB，跳频增益平均可以做到3～4dB，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，在复杂的通信信道条件
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
GSM基站接收机的灵敏度并不一定要求越高越好。灵敏度的提高是以较高的成本为代价
的，在一定的条件下，太高的灵敏度没有多少实际意义，由于GSM通信是一种双向通信，要求上
下行信号必须平衡，如图2所示。
图2GSM系统信号传播示意图
对于下行信道，基站（BS）发射的有用信号（S1）经无线传播路径（Lp）到达（MS）
后，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）
ETSI协议规定，移动台（MS）发射功率为33dBm、接收机静态参考灵敏度为－102dBm。
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，则下行
（40＋102＝142）≈上行（33＋110＝143），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，每个基站都能够很
好的保持上下行信号平衡，提供良好的信号覆盖。这表明我们在设计GSM基站接收机灵敏度时不
但考虑了指标的卓越性，还充分考虑了上下行信号的平衡因素，有效地满足了双向通信的要求，不
任意浪费指标，节省GSM基站成本，使之保持较高的性价比，提高了产品的竞争能力。