陈茂源 美拍失恋的感觉:兰牙系统无线电收发信机的技术指标及其容限

兰牙系统无线电收发信机的技术指标及其容限

王树甲

一、     作频段和频道按排

兰牙系统工作在⒉4GHz 工业科学医疗（ISM）频段。全世界大多国家使用的频段为2400 - 2483.5 MHz ，但有些国家的频率范围受到限制。这些国家已规定了特殊的调频算法，以便符合各自国家的频段。应当指出，实施缩减频段的各产品将不能与实施全频段的各产品兼容工作。因此，必须认识到，将实施缩减频段的各产品作为单一市场的地区款式。兰牙SIG已提出一项计划来克服这些困难，并答成频段的总协调调。

表1-1 可用的频道

国家

频率范围

RF信道

美国和欧洲及大

多数其它国家

2400-248⒊5MHz

f=(2400+k)MHz

k=0,1,…,78

日本¹

2471-2497MHz

f=(2473+k)MHz

k=0,1,…,22

西班牙²

2445-2475MHz

f=(2473=k)MHz

k=0,1,…,22

法国³

244⒍5-248⒊5MHz

f=(2454+k)MHz

k=0,1,…,22

注1 日本邮政省（MPT）于1999年10月初宣布，日本的频段扩充到2400-2483.5 MHz ，立即生效。然而，TELEC的测试设备可能需要时间进行更改。以前规定的覆盖2400-2483.5 MHz 频段的特定跳频算法仍是可选的。

    注2 西班牙有一项扩充国家频段到2400-2483.5 MHz范围的建议。兰牙SIG已与西班牙各主管部门进入全面协调，预期2000年初可以解决。

注3 兰牙SIG已与法国各主管布门接触，并接近于协调的发展。

信到间隔为 1 MHz ，为了符合每个国家的带外规则，在频段高、下低边缘采用了保护频带。

表1-2 保护频带

国家

低端保护频带

高端保护频带

美国

2 MHz

3.5 MHz

欧洲（除西

班牙和法国）

2 MHz

3.5 MHz

西班牙

4 MHz

26 MHz

法国

7.5 MHz

7.5 MH

日本

2 MHz

2 MHz

二、发射机特性

本节所述的各要求是在设备的天线接头上的功率点平。如果设备没有天线接头，则假设是一个具有0dBi增益的参考天线。

由于在辐射测量条件下很难测量准确，在型号认证中最好为具有整体天线的各系统提供一个临时的接头。

如果使用方向性增益高于0dBi的发射天线，则必须对ETSI 300 328和FCC15部分的的可适用条款进行补偿。

设备功率等级分为三类。

表2.1 功率等级和功率控制

功率等级类别

最大输出功率

（Pmax）

标称输出功率

最小输出功率¹

功率控制

1

100Mw（20dBm）

N/A

1Mw（0dBm）

Pmin<+4 dBm 至 Pmax

可选：Pmin²至 Pmax

2

2.5 mW (4 dBm)

1 mW (0 dBm)

0.25 mW (-6 dBm)

可选：Pmin 至 Pmax

3

1 mW (0 dBm)

N/A

N/A

可选：Pmin 至 Pmax

注1 最小输出功率是指最大功率设置下的最小输出功率

    注2 建议低功率容限Pmin<-30dBm<-30dBm，但不是强制性的，并可以按照应用需要选择。

对于功率等级1的设备要求进行功率控制，使用功率控制来限制超过0dBm的发射功率，0dBm以下的功率控制能力是可选的，并能用来优化功率消耗和总干扰电平。各功率步长应形成单调序列，最大步长为8dB，最小步长为2dB。具有最大发射功率20dBm的1类设备必须能够将其功率控制到4dBm或更低。

具有功率控制能力的设备可以用链路管理协议（LMP）优化一条链路的输出功率，这是通过测量接收信号强度指示（RSSI）实现的，如果应增加或减小功率，则向对端报告。

3.1 调制特性

调制方式为BT*=0.5的高斯滤波器最小频移键控（0.5GMSK）调制。调制指数必须在0.28 与0.35之间。二进制1用一个正频偏表示，二进制0用一个负频偏表示。符号定时应优于±20ppm。

图（2-1）实际的发送调制

对于每一发送信道，相应于1010序列的最小频偏（Fmin=Min{Fmin+，Fmin-}）应不小于相应于00001111序列的频偏(fd)的80﹪。

此外，最小频偏决不应小于115 kHz。

过零误差是指理想符号周期与测量的过零时间之间的时间差值，它应小于±1/8符号周期。

2.2 杂散发射

设备的带内和带外杂散发射是在调频发射机调频到单一频率时进行测量的，这意味着频率合成器必须在接收时隙与发射时隙之间改变频率，但总是返回到同一发射频率。

在美国，FCC 15.247, 15.249, 15.205 and 15.209各部分是适用的规则。在日本，RCR STD-33适用，在欧洲，ETSI 300 328适用。

3.2.1 带内杂散发射

在ISM频段内，发射机应通过一个如表2.1给定的频谱模板。频谱必须符合下述FCC的20-dB带宽定义，并应据此进行测量。除FCC的要求外，还规定了在具有两个或更多不同信道号码的各信道上的邻信道功率，该邻信道功率定义为在一个1MHz信道中测量功率的总和。发送功率应在100kHz带宽内采用最大功率保持方法进行测量。发射机在M号信道上进行发送，而在N号信道上进行邻信道功率测量。在整个测试中，发射机发送伪随机数据样本。

表2.1 发射频谱模板

频率偏移

发送功率

± 550 kHz

-20 dBc

|M-N| = 2

-20 dBm

|M-N| = 3

-40 dBm

注 如果输出功率小于0dBm，则以FCC的20dB相对要求代替上表所述的绝对邻信道功率要求是适当的。

FCC Part 15.247c：

“基于RF传导性测量或辐射性测量，在扩散频谱的有意辐射器正在工作且由该辐射器产生射频功率的频带的带外，任何100kHz带宽内的散射功率应至少比含有有用功率电平的频带内的100kHz带宽内功率低20dB。不要求低于§ 15.209(a) 中所规定的一般容限的衰减。此外，落入§ 15.205(a) 所定义的各限制频带的辐射性散射也必须符合§ 15.209(a) 中所规定的辐射性散射的容限（见§ 15.205(c)）”

允许有三个例外，它们是各以一个1MHz整数倍频率为中心的三个1MHz带宽的频带，但它们必须符合–20 dBm 的绝对值。

3.2.2 带外散射

所测量的功率应在100kHz带宽内进行测量。

表 2.3 带外散射要求

频段

工作模式

空闲模式

30MHz-1GHz

-36 dBm

-57 dBm

1 GHz – 12.75 GHz

-30 dBm

-47 dBm

1.8 GHz – 1.9 GHz

-47 dBm

-47 dBm

5.15 GHz – 5.3 GHz

-47 dBm

-47 dBm

3.3 无线电频率容限

发送初始中心频率准确度必须在Fc ±75 kHz 范围内。初始频率准确度定义为在发送任何信息之前的频率准确度。应当注意，频率漂移的要求并不包括在±75 kHz范围内。

在一个数据分组内的中心频率漂移在表2.4中做了规定，不同的分组在基带规范中做了定义。

表 2.4 不同分组类型的频率漂移

分组类型

频率漂移

1-时隙分组

±25 kHz

3-时隙分组

±40 kHz

5-时隙分组

±40 kHz

最大漂移率¹

400 Hz/µs

注1 最大漂移率是在分组中的任何位置都允许的。

三、接收机特性

为了测量接收机比特差错率性能，设备必须具有环回机能，设备送回已译码的信息，这种机能在测试模式规范中做了规定。

本章引用的参考灵敏度等于-70 dBm 。

4.1  实用灵敏度

实用灵敏度定义为在满足比特差错率（BER）0.1%时的输入电平。对于兰牙接收机的要求是，实际灵敏度电平为–70 dBm 或更低。对于满足发射机规范的任何兰牙发射机，接收机必须达到–70 dBm 电平的灵敏度。

3.2  干扰性能

干扰信号频率

干扰信号功率电平

30 MHz - 2000 MHz

-10 dBm

2000 - 2399 MHz

-27 dBm

2498 - 3000 MHz

-27 dBm

3000 MHz - 12.75 GHz

-10 dBm

3.3 带外阻塞

带外阻塞是在有用信号电平比参考灵敏度高3dB的条件下进行测量的，干扰信号应为连续波信号，BER应小于或等于0.1%。带外阻塞应满足下列要求：

表3.2 带外阻塞要求

    允许有24个杂散响应频率除外，即超出表3.2所列的要求，这些频率取决于给定的接收信道频率，并以一个1 MHz整数倍的频率为中心。这些杂散响应频率中的19个，可以使用放宽为-50dBm的干扰信号功率电平达到0.1%的BER要求，其余5个杂散响应频率，干扰信号电平可以是任意值。

4.4 互调特性

在下列条件下，应满足参考灵敏度性能，即BER = 0.1%：

l       频率为f 0 的有用信号功率电平比参考灵敏度高6dB。

l       频率f 1的静态正弦波信号的功率电平为 -39dBm。

l       频率f 2 的兰牙已调信号（见3.8节）的功率电平为 -39 dBm。

使 f 0 =2f 1 -f 2 ，︱f 2 -f 1︱= n*1 MHz, n 可以为3，4 或 5，则系统必须满足这三种带换之一。

3.5 最大可用电平

接收机可以工作的最大可用输入电平应优于 -20dBm，在输入功率电平为-20dB 时，BER应小于或等于0,1%。

3.6 杂散发射

兰牙接收机的散射应不大于：

表3.3 带外杂散发射

频段

散射要求

30 MHz - 1 GHz

-57 dBm

1 GHz -12.75 GHz

-47 dBm

表3.3所示功率应是以100 kHz 带宽进行测量所得到的功率。

3.7 接收机信号强度指示装置（可选）

希望接入功率控制链路的收发信机必须能够测量它自己的接收信号强度，并确定其链路对端的发射机是否应当增加或减低它的输出功率电平。接收机信号强度指示装置（RSSI）便可以实现这一功能。

规定功率控制功能为了得到最佳接收功率，最佳接收功率定义为一个具有高低容限的范围，而RSSI必须具有与这一范围相等的最小动态范围。当接收信号功率为-60 dBm时，RSSI必须具有±0.4 dB或更高的绝对准确度。此外，从 -60dBm向上的动态范围必须达到20.6dB（见图3.1）。

高容限

                                  20.6dB

低容限

            -60dBm

图3.1 RSSI的动态范围和准确度

3.8 基准干扰信号定义

兰牙已调干扰信号定义为：

调制方式 = GFSK

调制指数 = 0.32÷1%

BT= 0.5±1%

比特速率 = 1 Mb/s ±1 ppm

调制数据Modulating = PRBS9

频率准确度优于±1 ppm

* BT是指高斯滤波器3dB带宽B与比特时宽T的乘积。